KR20130114185A

KR20130114185A - 도포 시공 장치 및 전극판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20130114185A
Application number: KR1020137016154A
Authority: KR
Inventors: 노부유키 야마자키
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2013-10-16
Also published as: CN103282129B; CN103282129A; JPWO2012086047A1; JP5293839B2; US20130260017A1; US9225004B2; KR20150034284A; WO2012086047A1

Abstract

도포 시공 장치는, 도포 시공 로드(11)의 표면에 도포 시공재를 유지시키는 동시에, 띠 형상의 기재를 길이 방향으로 반송하면서 도포 시공 로드 상의 도포 시공재에 접촉시킴으로써, 기재에 도포 시공재를 도포 시공하는 도포 시공 장치이며, 도포 시공 로드(11)는, 도포 시공재를 튕겨내는 발수성 재료를, 축 방향에 대해 일부분의 표면에 전체 둘레에 걸쳐 코팅한 발수부(35)와, 발수부(35)에 인접하여 배치된, 발수성 재료로 코팅되어 있지 않은 비발수부(36)를 갖는 것이다. 따라서, 발수부(35)에서는 도포 시공재가 튕겨내기 때문에, 도포 시공 로드(11)와 기재를 접촉시켜도, 폭 방향의 일부에 적절하게 미도포 시공부를 형성할 수 있다.

Description

도포 시공 장치 및 전극판의 제조 방법 {COATING DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING ELECTRODE PLATE}

본 발명은, 로드의 표면에 도포 시공재를 유지시키는 동시에, 띠 형상의 기재(基材)를 반송하면서 그 로드 상의 도포 시공재에 접촉시킴으로써, 기재에 도포 시공재를 도포 시공하는 도포 시공 장치와, 그것을 사용하여 전극판을 제조하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 기재의 폭 방향의 단부에 미도포 시공부를 남기면서 도포 시공을 행하는 도포 시공 장치 및 그것을 사용한 전극판의 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터, 2차 전지에 사용되는 정부(正負)의 전극판을 제조함에 있어서, 금속박에 바인더나 전극 활물질을 포함한 도포 시공재를 도포 시공하고, 도포 시공재를 건조하는 것에 의한 방법이 채용되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 전극판 제조 공정의 공정 전체적으로 단시간화를 도모하기 위해서는, 건조 공정의 단시간화가 요망된다. 그러나, 그것을 위해 종래의 것보다 높은 온도에서의 건조를 행하면, 도포 시공재에 포함되는 바인더가 건조 중에 도포 시공재의 표면 부근에 집중되어 버린다. 이로 인해, 바인더에 의한 기재와 도포 시공재의 접합력이 낮은 개소가 생기는 경우가 있다.

이에 대해, 바인더를 포함하는 도포 시공재를 먼저 도포 시공하고, 건조시키는 일 없이 나머지 물질을 그 위에 겹쳐 도포 시공하는 공법이 고안되어 있다. 이와 같이 하면, 비교적 고온에서의 건조를 행해도, 바인더가 적절하게 기능하는 것을 알 수 있었다. 그리고, 바인더를 포함하는 도포 시공재를 도포 시공하는 장치, 즉, 1층째의 도포 시공 장치로서는, 로드 형상의 도포 시공 부재(도포 시공 로드)를 갖는 도포 시공 장치가 적합하게 사용되고 있다. 이러한 도포 시공 로드를 갖는 것으로서는, 예를 들어 로드 코터(로드만, 로드에 와이어를 감은 것, 로드에 홈을 판 것 등)나 그라비아 코터 등을 들 수 있다. 이들의 것에서는 통상, 도포 시공 로드는, 그 주위 방향의 일부를 도포 시공재에 침지시키면서 회전하여, 침지 개소 이외의 개소에서 기재에 접촉한다.

전극판의 제조에 있어서는, 종래부터, 금속박의 전체면에 도포 시공하는 것이 아니라, 폭 방향의 단부에 미도포 시공부를 남기고 도포 시공하는 것이 행해지고 있다. 그 남긴 미도포 시공부는, 전지에 있어서 집전부로서 사용된다. 그로 인해, 도포 시공 장치에 있어서는, 기재 중 미도포 시공부로 되어야 할 개소에 도포 시공재가 부착되지 않도록, 부착을 규제하도록 되어 있었다. 예를 들어, 도포 시공 로드 중, 도포 시공 범위의 외측의 개소를 마스킹 테이프로 덮어, 도포 시공 폭을 규제하는 것이 행해지고 있었다. 이와 같이 함으로써, 도포 시공 로드 중, 마스킹 테이프로 덮인 범위는, 기재에 접촉하지 않는다.

일본 특허 출원 공개 제2008-166113호 공보

그러나, 마스킹 테이프에 의해 도포 시공 범위를 규제한 것에서는, 예를 들어 이하와 같은 상태로 될 우려가 있었다.

(1) 마스킹 테이프의 위치가 테이프를 붙인 후에 어긋남으로써, 도포 시공 폭이 목표 범위로부터 어긋난다.

(2) 마스킹 테이프의 외면측으로 도포 시공재가 올라타, 도포 시공 범위의 단부가 폭 방향으로 굴곡진다.

(3) (2)의 올라타는 것까지 이르지는 않아도, 도포 시공 로드에 부착된 도포 시공재가, 자신의 표면 장력에 의해 마스킹 테이프의 단부면을 타고 올라간다. 이 상태에서 도포 시공이 행해지므로, 기재 상의 도포 시공층의 단부에도, 도 7에 도시하는 바와 같이, 다른 개소에 비해 두껍게 도포 시공된 개소가 발생한다. 이 현상을 단부 두꺼워짐이라 한다. 도 7은, 기재(101)에 도포 시공된 도포 시공재(102)의 단부가 두꺼워진 부분(103)의 모습을, 상당히 과장하여 도시한 것이다. 도포 시공 로드에 있어서의 타고 오름량이 클수록, 이 두꺼워진 부분(103) 외의 개소의 도포 두께 U와의 높이의 차(이하, 단부 두꺼워짐량 Z라 함)가 큰 것으로 된다.

(4) 기재와 마스킹 테이프 사이에서의 동마찰력에 의해, 기재의 반송 상태가 불안정해진다.

이들 상태로 된 경우에는, 이하와 같은 문제점이 발생한다. (1) 또는 (2)의 상태로 되면, 미도포 시공부의 범위가 목표한 바와 같은 것으로 되지 않는다. 즉, 도포 시공 범위가 적절하게 규제되어 있다고는 할 수 없다. 또한, 도포 시공 완료된 기재를 권취하는 경우에는, (3)에 의해 단부가 두꺼워진 개소끼리가 겹쳐진다. 그로 인해, 단부 두꺼워짐량이 지나치게 크면, 권취가 곤란해지거나, 기재가 파손될 우려가 있다. 또한, (4)에 의해 불안정한 반송 상태에서 도포 시공이 행해지면, 도포 시공 두께가 장소에 따라 약간 다른 것으로 된다. 그로 인해, 그 위에 활물질층을 도포 시공한 경우, 바인더에 의한 기재와 활물질층 사이의 부착력에 편차가 발생할 우려가 있다. 즉, 기재에 대한 활물질층의 박리 강도가 균일하게 되지 않는다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상기한 종래의 도포 시공 장치가 갖는 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다. 즉, 그 과제로 하는 바는, 도포 시공 로드를 기재에 접촉시켜 도포 시공하는 것이며, 기재의 폭 방향의 일부에 적절하게 미도포 시공부를 형성할 수 있는 동시에, 도포 시공부에의 균일한 도포 시공을 가능하게 한 도포 시공 장치 및 전극판의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

이 과제의 해결을 목적으로 하여 이루어진 본 발명의 일 형태에 있어서의 도포 시공 장치는, 로드의 표면에 도포 시공재를 유지시키는 동시에, 띠 형상의 기재를 길이 방향으로 반송하면서 로드 상의 도포 시공재에 접촉시킴으로써, 기재에 도포 시공재를 도포 시공하는 도포 시공 장치이며, 로드는, 도포 시공재를 튕겨내는 발수성 재료를, 축 방향에 대해 일부분의 표면에 전체 둘레에 걸쳐 코팅한 발수부와, 발수부에 인접하여 배치된, 발수성 재료로 코팅되어 있지 않은 비발수부를 갖는 것이다.

상술한 도포 시공 장치에 따르면, 도포 시공 로드 중, 발수부에는, 도포 시공재를 튕겨내는 발수성 재료가 코팅되어 있다. 따라서, 발수부에는 도포 시공재가 부착되지 않는다. 이 도포 시공 로드를 사용하여 도포 시공하므로, 기재와 도포 시공 로드를 접촉시켜도, 기재 중, 발수부에 대향하는 범위 내에는, 도포 시공재가 부착되지 않는다. 즉, 발수부에 대향하는 범위 내를 미도포 시공부로 할 수 있다. 따라서, 도포 시공 로드를 기재에 접촉시켜 도포 시공하는 것이며, 기재의 폭 방향의 일부에 적절하게 미도포 시공부를 형성할 수 있는 도포 시공 장치로 되어 있다.

또한, 상기 장치에서는, 비발수부는, 로드의 1개소에 형성되어 있고, 발수부는, 로드의 축 방향에 대해 비발수부의 양측에 인접하여 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 되어 있으면, 도포 시공부의 양측에 적절하게 미도포 시공부를 형성할 수 있다.

또한, 상기 장치에서는, 발수부의 표면 거칠기는, 최대 높이 Ry≤1㎛의 범위 내인 것이 바람직하다. 이와 같이 되어 있으면, 발수부와 기재 사이의 동마찰력은 작아, 기재의 반송은 안정된 것으로 된다. 따라서, 도포 시공부에의 도포 시공 상태를 균일한 것으로 할 수 있다.

또한, 상기 장치에서는, 로드가, 비발수부의 표면에 오목부를 갖는 것이고, 발수부의 표면의 오목부 이외의 개소와 비발수부의 표면의 단차가, 1 내지 100㎛의 범위 내인 것이 바람직하다. 이와 같이 되어 있으면, 비발수부의 오목부에 도포 시공재가 용이하게 부착된다. 그리고, 단차의 크기가 이 범위 내이면, 도포재가 발수부의 단차를 향해 타고 올라갔다고 해도, 그 높이는 그다지 큰 것으로 되지 않는다.

또한, 본 발명의 다른 형태는, 로드의 표면에 도포 시공재를 유지시키는 동시에, 띠 형상의 기재를 길이 방향으로 반송하면서 로드 상의 도포 시공재에 접촉시킴으로써, 기재에 도포 시공재를 도포 시공하는 전극판의 제조 방법이며, 로드로서, 도포 시공재를 튕겨내는 발수성 재료를, 축 방향에 대해 일부분의 표면에 전체 둘레에 걸쳐 코팅한 발수부와, 발수부에 인접하여 배치된, 발수성 재료로 코팅되어 있지 않은 비발수부를 갖는 것을 사용하고, 도포 시공재로서 바인더를 포함하는 수용성의 것을 사용하는 전극판의 제조 방법이다. 상기 형태에 따르면, 기재 중, 발수부에 대향하는 범위에는 도포 시공재가 부착되지 않는다. 따라서, 비발수부에 대향하는 범위에만 적절하게 도포 시공된 전극판을 제조할 수 있다.

또한, 상기 제조 방법에서는, 기재의 폭 방향의 양단부에 도포 시공재를 도포 시공하지 않은 미도포 시공부를 형성하는 것이며, 로드로서, 기재의 폭 방향의 단부에 대향하는 개소로부터, 축 방향으로 외측의 개소까지 발수부가 형성되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 기재의 폭 방향에 대해, 단부까지 확실하게 미도포 시공부를 형성한 전극판을 제조할 수 있다.

본 발명의 상기 형태에 있어서의 도포 시공 장치 및 전극판의 제조 방법에 따르면, 도포 시공 로드를 기재에 접촉시켜 도포 시공하는 것이며, 기재의 폭 방향의 일부에 적절하게 미도포 시공부를 형성할 수 있는 동시에, 도포 시공부에의 균일한 도포 시공을 가능하게 한 것으로 되어 있다.

도 1은 본 형태의 도포 시공 장치를 도시하는 개략 구성도이다.
도 2는 도포 시공 로드의 일부를 확대하여 도시하는 설명도이다.
도 3은 도포 시공 범위를 도시하는 설명도이다.
도 4는 도포 시공 로드에 도포 시공재가 부착된 상태의 일부를 확대하여 도시하는 설명도이다.
도 5는 단차/도포 시공 두께와 단부 두꺼워짐량의 관계를 나타내는 그래프도이다.
도 6은 도포 시공 로드의 다른 예를 도시하는 설명도이다.
도 7은 단부가 두꺼워진 부분을 도시하는 설명도이다.

이하, 본 발명을 구체화한 최량의 형태에 대해, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 본 형태는, 리튬 이온 2차 전지를 제조하기 위한 제조 방법과, 그 제조 방법에 사용되는 도포 시공 장치에, 본 발명을 적용한 것이다.

본 형태의 리튬 이온 2차 전지의 제조 방법은, 개략, 이하의 수순에 따른다.

(1) 금속박에 전극 활물질층을 형성하여 정·부극용 전극판을 각각 제조한다.

(2) (1)의 전극판과 세퍼레이터를 겹쳐 권회하여, 권회체를 제조한다.

(3) 권회체에 정·부의 전극 단자를 접속한다.

(4) 권회체를 전지 케이스에 삽입하여, 전지 케이스 내에 전해액을 주입한다.

(5) 주액구를 막아 내부를 밀폐한다.

본 발명은, 이 중, 수순 (1)의 전극판의 제조 공정에 특징이 있는 것이다. 수순 (1) 이외의 각 수순 (2) 내지 (5)는 모두 종래의 것과 마찬가지이므로, 설명을 생략한다. 그리고, 수순 (1)의 본 형태의 전극판의 제조 공정은, 전극판의 집전박으로 되는 금속박에 활물질층을 형성하는 공정이다. 본 형태에서는, 활물질층을 형성하기 위한 도포 시공재는, 주로 바인더를 포함하는 제1 도포 시공재와, 바인더 이외의 물질을 포함하는 제2 도포 시공재로 나누어진다. 그리고 본 형태의 도포 시공 장치는, 기재인 금속박에 제1 도포 시공재를 도포 시공할 때에 사용되는 것이다. 수순 (1)에서는, 본 형태의 도포 시공 장치에 의한 도포 시공 처리에 계속하여, 별도의 도포 시공 장치에 의해 제2 도포 시공재의 도포 시공 처리가 행해진다. 제2 도포 시공재의 도포 시공 처리도, 종래의 것과 마찬가지이다.

본 형태의 도포 시공 장치(1)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 도포 시공 로드(11), 액 팬(12), 니어 롤(13, 14)을 갖고 있다. 이 도포 시공 장치(1)는, 띠 형상의 기재(20)에 도포 시공재(21)를 도포 시공하기 위한 것이다. 도포 시공 로드(11)는, 액 팬(12)에 부분적으로 침지하는 위치에 배치되어 있다. 액 팬(12)과 도포 시공 로드(11) 사이의 공간은, 도포 시공재(21)로 채워져 있다. 2개의 니어 롤(13, 14)은, 기재(20)의 진행 방향에 대해 도포 시공 로드(11)를 사이에 두고 양측의 위치에, 도포 시공 로드(11)와 평행하게 배치되어 있다.

본 형태의 도포 시공 로드(11)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 로드(31)의 표면에 간극 없이 와이어(32)를 권취한 것이다. 이 타입의 도포 시공 로드는, 와이어 바라고 불린다. 도 2는, 도포 시공 로드(11)를 축 방향이 좌우로 되는 방향으로부터 볼 때, 그 상변 부근의 극히 일부를 확대하여 도시한 것이다.

또한, 본 형태의 도포 시공 로드(11) 중 축 방향의 일부분은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 그 표면에 발수재층(34)이 형성된 발수부(35)로 되어 있다. 발수부(35)는, 도포 시공 로드(11)의 축 방향 중, 표면에 도포 시공재(21)를 부착시키지 않기 위한 발수재층(34)이 형성되어 있는 범위이다. 발수부(35)의 도면 중에서 좌측에 인접하고 있는 부분에는, 발수재층(34)이 형성되어 있지 않아, 와이어(32)가 노출되어 있다. 이 와이어(32)가 노출되어 있는 범위가, 비발수부(36)이다. 발수부(35)와 비발수부(36)의 축 방향의 배치에 대해서는 후술한다.

발수재층(34)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 발수부(35)의 표면에 코팅되어 있는 발수성 재료의 층이다. 본 형태에서는, 도포 시공재(21)로서 수용성인 것을 사용하므로, 발수재층(34)의 재료는 발수성 재료로 하였다. 발수재층(34)은, 발수부(35) 내에서는, 도포 시공 로드(11)의 표면의 주위 방향의 전체면에 형성되어 있다. 도 2에서는, 발수재층(34)은 그 단면 형상으로 도시되어 있다. 발수성 재료로서는, 물에 대한 접촉각이 90˚ 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 불소 수지계의 발수성 재료나 실리콘계, 카본계 등의 일반적인 발수성 재료가 적합하게 사용된다.

발수재층(34)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 도포 시공 로드(11)의 직경 방향에 대해, 적어도 와이어(32)의 정점의 레벨 T 이상의 높이까지 형성되어 있다. 또한, 본 형태에서는, 발수재층(34)의 표면은, 매끄러운 원통면으로 형성되어 있다. 즉, 발수재층(34)의 표면과 와이어(32)의 정점의 레벨 T의 단차 S는, 도포 시공 로드(11)의 전체 둘레에 걸쳐 동일한 높이로 되도록 되어 있다.

본 형태의 도포 시공 로드(11)는, 그 비발수부(36)에 도포 시공재(21)를 유지시켜, 기재(20)에 도포 시공하기 위한 것이다. 예를 들어, 본 형태의 도포 시공 로드(11)로서는, φ10㎜의 로드(31)에 φ20 내지 200㎛의 와이어(32)를 귄취한 것이 적합하다. 그리고, 발수재층(34)의 단차 S는, 1 내지 100㎛의 범위 내인 것이 바람직하다. 발수재층(34)의 단차 S는 적어도, 기재(20)에 부착시키는 도포 시공재(21)의 두께보다 큰 것이 바람직하기 때문이다. 또한, 발수재층(34)의 단차 S가 지나치게 크면, 기재(20)가, 비발수부(36)에 유지된 도포 시공재(21)에 적절하게 접촉되지 않을 우려가 있다. 또한, 본 형태에서는, 발수재층(34)의 표면은, 표면 거칠기가, 최대 높이 Ry≤0.1㎛의 범위 내인 것이 바람직하다. 표면 거칠기가 지나치게 크면, 기재(20)와의 사이의 동마찰이 크므로, 기재(20)의 반송 상태에 편차가 발생할 우려가 있다.

본 형태의 도포 시공 장치(1)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 기재(20)의 폭 방향의 양측의 단부에 미도포 시공부(Q)를 남기고, 양측의 미도포 시공부(Q) 사이의 범위를 도포 시공하여 도포 시공부(V)로 하기 위한 장치이다. 도 3은, 도면 중 상방으로부터 반송되는 기재(20)에 대해, 도포 시공 로드(11)의 개소를 통과함으로써 도포 시공재(21)가 도포 시공되는 범위를, 모식적으로 도시한 것이다.

그리고, 도포 시공 로드(11)의 발수부(35)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 도포 시공 로드(11) 중, 미도포 시공부(Q)에 대향하는 범위 전체를 포함하고, 기재(20)의 폭 W로부터 축 방향으로 약간 외측까지 미치는 범위 C에 형성되어 있다. 본 형태의 발수부(35)는, 도포 시공 로드(11)의 축 방향에 대해 2개소에 형성되어 있다. 또한, 도포 시공 로드(11) 중, 이들 발수부(35) 사이의 범위가 비발수부(36)이다. 즉, 비발수부(36)에는, 발수재층(34)이 형성되어 있지 않다. 비발수부(36)는, 기재(20)의 폭 W 중, 도포 시공부(V)에 대향하는 범위이다. 즉, 본 형태의 발수부(35)는, 도포 시공 로드(11)의 축 방향에 대해, 비발수부(36)의 양측에 인접하여 형성되어 있다.

본 형태의 도포 시공 로드(11)는, 그 축 방향에 대해, 적어도 비발수부(36)의 전체에 걸쳐 와이어(32)가 설치되어 있는 것이다. 보다 바람직하게는, 기재(20)의 폭 W보다 넓은 범위에 걸쳐 와이어(32)가 권취되어 있는 것이다. 따라서, 도 2에 도시하는 바와 같이, 발수부(35) 중, 적어도 비발수부(36)에 인접하는 개소에서는, 와이어(32)에 겹쳐 발수재층(34)이 형성되어 있다.

그러나, 비발수부(36)로부터 축 방향으로 외측의 개소에서는, 반드시 와이어(32)가 설치되어 있지 않아도 된다. 와이어(32)가 설치되어 있지 않은 개소의 발수재층(34)은, 로드(31) 상에 직접 형성된다. 이 경우, 그 개소의 발수재층(34)은, 와이어(32)의 직경 2r과 단차 S의 합계의 두께를 갖도록 형성된다.

다음에, 본 형태의 도포 시공 장치(1)를 사용하여, 금속박인 기재(20)에 바인더를 포함하는 도포 시공재(21)를 도포 시공하는 처리에 대해 설명한다. 이 도포 시공재(21)는 수용성의 것이다. 도포 시공 처리시에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 기재(20)는, 니어 롤(13, 14)에 권취되어 반송되어, 도포 시공 로드(11)에 압박된다. 도포 시공 로드(11)는, 도면 중에 화살표로 나타내는 바와 같이, 기재(20)와의 접촉 개소에 있어서 기재(20)와 동일 방향으로 진행하도록, 구동원에 의한 회전 구동을 받는다. 이와 같이 함으로써, 도포 시공 로드(11) 중, 도면 중에서 상측에 위치하고 있는 부분은, 기재(20)에 접촉한다.

도포 시공 처리 시에는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 비발수부(36)의 인접하는 와이어(32)끼리의 간극에 도포 시공재(21)가 유지된다. 도포 시공재(21)는, 도면 중에 도트 해칭으로 나타낸 범위 내에 유지된다. 이 범위의 도면상에서의 단면적은, 로드(31)의 직경이나 와이어(32)의 반경 r에 따라 다르다. 도포 시공 로드(11)에의 도포 시공재(21)의 유지량이 많을수록, 기재(20)에 도포되는 도포 시공재(21)의 양은 많다. 도포된 도포 시공재(21)의 양이 많을수록, 도포 시공재(21)를 건조시킨 후의 도포 두께 U도 크다. 따라서, 와이어(32)의 반경 r을 선택함으로써, 기재(20)에의 도포 시공재(21)의 도포 시공 두께 U를 선택할 수 있다. 일반적으로, 와이어(32)의 반경 r을 큰 것으로 할수록, 도포 시공 두께 U는 두꺼운 것으로 된다.

한편, 발수부(35)에는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 그 표면에 발수재층(34)이 형성되어 있다. 전술한 바와 같이, 이 발수재층(34)은, 도포 시공재(21)를 튕겨내는 재질로 형성되어 있다. 따라서, 발수부(35)의 표면에는 도포 시공재(21)가 부착되지 않는다. 부착되었다고 해도, 기재(20)에 접촉하는 위치에 이를 때까지는 박리되어 떨어진다. 따라서, 도포 시공재(21)가, 발수부(35)의 범위 내로 들어갈 우려는 없다. 발수부(35)는, 일단 형성되어 버리면, 마스킹 테이프와 달리, 형성 후에 어긋날 우려는 없다. 따라서, 본 형태에 따르면, 도포 시공부(V)의 폭은, 안정적으로 고정된 것으로 되어 있다.

또한, 본 형태에 있어서도, 도포 시공재(21)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 발수부(35)의 벽면(35a)의 근방에서, 다소는 벽면(35a)을 타고 올라간다. 그로 인해, 본 형태의 도포 시공 장치(1)에 의해서도, 도포 시공 완료된 도포 시공부(V)의 양단부에는, 단부 두꺼워짐 현상이 다소 발생한다. 도포 시공 로드(11)에 있어서의 타고 오름량 B가 클수록, 도포 시공부(V)에 생기는 단부의 단부 두꺼워짐량 Z는 큰 것으로 된다. 단, 타고 오름량 B는 종래의 것보다 적어, 발수부(35) 상에 올라탈 우려는 없다. 발수재층(34)이 발수성이기 때문이다.

그리고, 본 발명자는, 도포 시공재(21)의 도포 시공 두께 U에 대한 발수재층(34)의 단차 S의 비 R이, 도포 시공부(V)의 단부 두꺼워짐량 Z에 관계되는 것을 발견하였다. 도포 시공재(21)의 도포 시공 두께 U라 함은, 도포 시공 완료된 기재(20)의 도포 시공부(V)에 형성된 도포 시공재(21)의 단부가 두꺼워진 부분 이외의 개소의 평균적인 두께를 말한다(도 7 참조). 본 형태의 도포 시공 장치(1)에 있어서의, 단차 S와 도포 시공 두께 U의 비 R(R＝S/U)에 대한 단부 두꺼워짐량 Z의 관계는, 도 5에 나타낸 것과 같은 것이었다. 즉, 비 R의 값이 클수록, 단부 두꺼워짐량 Z는 큰 것으로 되었다. 따라서, 단부 두꺼워짐량 Z를 허용 범위 내로 억제하기 위한, 단차 S의 적절한 범위는, 도포 시공재(21)의 기재(20)에의 도포 시공 두께 U와의 관계로 결정된다.

단부 두꺼워짐량 Z의 허용 범위는, 제조하는 제품의 성질이나 크기 등에 따라 다르다. 예를 들어, 본 형태의 도포 시공 장치(1)를 전극판의 제조 장치의 일부로서 사용하는 경우에는, 단부 두꺼워짐량 Z가 400㎛ 이하인 것이 바람직하다. 나아가서는, 100㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 따라서, 도 5에 의해, 도포 시공 두께 U에 대한 단차 S의 비가 25 이하인 것이 바람직하다. 나아가서는, 8 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 단차 S를 도포 시공 두께 U의 2 내지 3배 정도까지의 두께로 한 경우에는, 단부 두꺼워짐량 Z는 부의 값이었다. 즉, 도포 시공부(V)의 단부는, 단부가 두꺼워지지 않고, 다른 개소보다 낮아졌다. 이와 같이 단부가 낮아진 경우에도, 허용 범위는 제품에 따라 다르다.

본 형태의 도포 시공 로드(11)에 따르면, 도 3에 도시하는 범위 C의 발수부(35)에 발수성 재료가 코팅되어 발수재층(34)으로 되어 있다. 따라서, 기재(20)의 미도포 시공부(Q)로 되어야 할 개소에 도포 시공재(21)를 도포 시공할 우려는 없다. 한편, 도포 시공부(V)에 대향하는 비발수부(36)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 도포 시공재(21)를 유지할 수 있다. 따라서, 기재(20)의 일면에는, 중앙의 도포 시공부(V)의 범위에 도포 시공재(21)가 도포 시공되는 동시에, 폭 방향의 양측의 단부가 미도포 시공부(Q)로서 남겨진다.

또한, 본 형태의 발수부(35)는, 발수재층(34)의 단차 S의 도포 시공 두께 U에 대한 비 R이, 25 이하로 되도록 형성되어 있다. 따라서, 도포 시공부(V)의 단부에 생기는 단부 두꺼워짐량 Z는 400㎛ 이하이다. 이 범위 내이면, 도포 시공 완료된 기재(20)를 권취해도, 기재(20)에 악영향을 미칠 우려는 없다. 또한, 단차 S의 도포 시공 두께 U에 대한 비 R을 8 이하로 되도록 발수재층(34)을 형성해 두면, 단부 두꺼워짐량 Z가 100㎛ 이하로 되도록 도포 시공할 수 있다.

또한, 도포 시공 로드(11)로서는, 와이어 바 이외에도, 로드의 표면에 홈이 형성된 것, 와이어나 홈이 없고 표면이 매끄러운 로드, 혹은 그라비아 도포 시공에 사용되는 그라비아 롤 등이 적합하게 사용될 수 있다. 이 중, 홈을 형성한 로드의 표면에 있어서의 홈의 단면 형상의 일례를, 도 6에 도시한다. 도 6의 예는, 파형의 홈을 간극 없이 형성한 것이다. 또한, 홈의 주위 방향의 형상은, 각각 독립된 원형 형상의 홈이어도, 나선 형상으로 연속된 홈이어도 상관없다.

도 6에 도시한 예에서는, 홈의 피치 P나 홈의 깊이 H 등의 선택에 의해 도포 시공 두께 U가 결정된다. 홈의 피치 P를 일정하게 한 경우에는, 홈의 깊이 H가 클수록, 도포 시공 두께 U는 크다. 홈의 단면 형상에 따라서는, 또 다른 파라미터가 도포 시공 두께 U에 영향을 미친다. 전극판의 제조 장치로서는, φ10㎜의 로드에, 피치 P가 1 내지 1000㎛의 범위 내이고, 깊이 H가 1 내지 100㎛의 범위 내인 홈을 형성한 것이 적합하다. 또한, 외주에 홈을 갖는 로드에 있어서의 단차 S는, 홈이 형성되어 있지 않은 개소의 레벨 T보다 외주측의 발수재층의 두께이다.

종래의 문제점으로서, 도포 시공 범위의 어긋남과 단부 두꺼워짐 이외에, 박리 강도에 편차가 발생한다고 하는 것이 있었다. 이것은, 마스킹 테이프와 기재 사이의 동마찰에 의해, 기재의 반송 상태에 편차가 발생하는 것이 원인이었다. 따라서 본 형태에서는, 발수부(35)와 기재(20) 사이의 동마찰이 극히 작은 것으로 되도록, 발수부(35)의 표면 형상이 결정되어 있다. 즉, 본 형태에서는, 발수부(35)의 표면은, 표면 거칠기가, 최대 높이 Ry≤0.1㎛의 범위 내의 것이다. 예를 들어, 코팅 후의 연마 등에 의해, 발수부(35)의 표면은 극히 매끄러운 것으로 되어 있다. 이와 같이 함으로써, 본 형태의 도포 시공 장치(1)에 따르면, 기재(20)의 안정적인 반송 상태가 유지된다.

이 점의 검증을 위해, 본 발명자는, 본 형태의 도포 시공 장치(1)를 부극의 전극판의 제조 공정의 일부에 적용하여, 실시예의 전극판의 제조를 행하였다. 그리고, 본 발명자는, 실시예의 전극판과 종래의 제조 방법에 의해 제조한 전극판에 있어서, 활물질층의 박리 강도의 편차의 정도를 비교하였다. 반송 상태가 안정되어 있으면, 활물질층의 박리 강도의 편차는 작은 것으로 된다.

그로 인해 본 발명자는, 구리박에 이 도포 시공 장치(1)에 의해 바인더층을 도포 시공하고, 그 위에, 별도의 도포 시공 장치에 의해 부극 활물질층을 더 도포 시공하였다. 그 후, 도포 시공재를 건조시킴으로써, 실시예의 전극판이 완성되었다. 한편, 비교예로서, 본 발명자는, 발수부(35)가 형성되어 있지 않은 도포 시공 로드를 사용한 도포 시공 장치를 사용하여, 비교예의 전극판을 제조하였다. 즉, 비교예에서는, 본 발명자는, 종래 행하고 있었던 바와 같이, 도포 시공 로드의 단부를 마스킹 테이프에 의해 규제한 도포 시공 장치에 의해 바인더층을 도포 시공하였다. 비교예의 제조 방법 중 그 이외의 개소는, 실시예와 마찬가지의 공법에 의한 것으로 하였다.

본 실험에서 제조한 실시예와 비교예의 실험 조건은, 이하와 같은 것이다.

공통 조건 : 바인더층의 도포 시공액의 두께 : 4㎛

바인더층의 도포 시공 속도 : 30m/min

부극 활물질층 도포 시공 후의 건조 처리:160℃에서 1존

또한, 부극 활물질층의 도포 시공 장치는, 실시예와 비교예에서 동일한 것이다.

실시예에 있어서의 바인더층의 도포 시공 장치는, 발수부(35)가 형성되어 있는 도포 시공 로드(11)를 갖는 것이다. 또한, 발수부(35)의 범위는, 도포 시공부(V)의 양단부로부터, 기재(20)의 단부로부터 외측으로 10㎜의 위치까지의 범위 내로 하였다.

발수성 재료 : 불소 수지

단차 : 10㎛(비 R＝2.5)

발수부의 표면 거칠기 : Ry≤0.1㎛

비교예에 있어서의 바인더층의 도포 시공 장치는, 발수부가 형성되어 있지 않은 도포 시공 로드를 갖는 것이다. 또한, 마스킹 테이프의 피복 범위는, 도포 시공부(V)의 양단부로부터, 기재(20)의 단부로부터 내측으로 10㎜의 위치까지였다.

마스킹 테이프재 : 불소 수지

마스킹 테이프 두께 : 50㎛

본 발명자는, 제조한 실시예와 비교예의 전극판에 대해, 활물질층과 기재의 박리 강도를 측정하였다. 실험은, 200 개소의 샘플에 대해 행하였다. 시험 조건은 이하와 같다.

박리 강도 시험 장치 : TACKING TESTER Model TACII(RHESCA사제)

진입 속도 : 30㎜/min

박리 속도 : 30㎜/min

가압력 : 4N

가압 시간 : 10초

또한, 박리시의 최대 인장 응력을 박리 강도로 하였다. 본 실험의 결과를 이하의 표 1에 나타낸다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예와 비교예에서 박리 강도의 평균값에는 거의 차가 없었다. 그러나, 박리 강도의 값의 편차는, 실시예와 비교예에서 상당히 다른 값이었다. 즉, 본 형태의 도포 시공 장치(1)에 따르면, 박리 강도의 편차가 작은 활물질층이 형성된 것을 확인할 수 있었다. 즉, 비교예에서는, 장소에 따라 박리되기 쉬운 장소가 있지만, 실시예에서는 그러한 장소는 없다. 이것은, 발수부(35)의 표면 형상을 극히 매끄러운 것으로 함으로써, 기재(20)의 반송 상태를 안정된 것으로 할 수 있었기 때문이다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이 본 형태의 도포 시공 장치(1)에 따르면, 도포 시공 로드(11)에 발수부(35)가 형성되어 있다. 따라서, 이 발수부(35)의 범위에 부착된 도포 시공재(21)는, 도포 시공 로드(11) 중 액 팬(12)에 침지되어 있지않은 개소에서는 흘러내린다. 즉, 기재(20)에 접촉될 때에는, 도포 시공부(V)에 대향하는 범위에만 도포 시공재(21)가 부착되어 있다. 도포 시공 로드(11) 중, 미도포 시공부(Q)에 대향하는 개소에는 도포 시공재(21)가 부착되어 있지 않다. 이에 의해, 이 도포 시공 로드(11)를 기재(20)에 접촉시키면, 도포 시공부(V)의 범위 내에 한해서만 도포 시공할 수 있다.

또한, 발수부(35)의 단차 S는, 도포 시공재(21)의 도포 시공 두께 U에 대해, 25배까지의 높이로 설정되어 있다. 따라서, 발수부(35)의 벽면(35a)에 대한 도포 시공재(21)의 타고 오름량 B는, 허용되는 범위 내로 되어 있다. 따라서, 도포 시공 완료된 도포 시공부(V)에 생기는 단부의 단부 두꺼워짐량 Z도 허용되는 범위 내로 되어 있다.

또한, 발수부(35)의 표면은, 극히 매끄러운 것으로 되어 있다. 따라서, 발수부(35)와 기재(20) 사이의 동마찰이 작으므로, 기재(20)의 안정된 반송이 가능하다. 이에 의해, 균일한 도포 시공 상태가 유지된다. 즉, 본 형태는, 도포 시공 로드(11)를 기재(20)에 접촉시켜 도포 시공하는 것이며, 기재(20)의 폭 방향의 단부에 적절하게 미도포 시공부(Q)를 형성할 수 있는 동시에, 도포 시공부(V)에의 균일한 도포 시공을 가능하게 한 도포 시공 장치(1)로 되어 있다. 따라서, 본 형태의 도포 시공 장치(1)를 사용하여 제조한 전극판을 사용하여 전지를 제조하면, 양호한 성능의 전지를 제조할 수 있다.

또한, 본 형태는 단순한 예시에 지나지 않으며, 본 발명을 전혀 한정하는 것이 아니다. 따라서 본 발명은 당연히, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 개량, 변형이 가능하다. 예를 들어, 본 형태는, 기재의 폭 방향의 양측에 미도포 시공부를 형성한 전극판을 제조하기 위한 장치이다. 그러나, 이 양측의 미도포 시공부는, 반드시 서로 동등한 폭인 것이 필수적인 것은 아니다. 미도포 시공부는, 폭 방향의 양측에서 다른 폭으로 되어 있어도 되고, 혹은 폭 방향의 편측에만 형성된 것이어도 된다. 또한, 본 발명은, 양단부 이외에, 도포 시공부와 도포 시공부 사이의 개소에 또한 미도포 시공부가 형성되어 있는 것을 제조하는 도포 시공 장치에도 적용 가능하다. 이러한 것이라도, 미도포 시공부의 범위에 대향하는 범위에 적절하게 발수부가 형성되어 있으면, 마찬가지의 효과가 얻어진다.

1 : 도포 시공 장치
11 : 도포 시공 로드
20 : 기재
21 : 도포 시공재
34 : 발수재층
35 : 발수부
36 : 비발수부

Claims

로드의 표면에 도포 시공재를 유지시키는 동시에, 띠 형상의 기재를 길이 방향으로 반송하면서 상기 로드 상의 도포 시공재에 접촉시킴으로써, 기재에 도포 시공재를 도포 시공하는 도포 시공 장치에 있어서,
상기 로드는,
상기 도포 시공재를 튕겨내는 발수성 재료를, 축 방향에 대해 일부분의 표면에 전체 둘레에 걸쳐 코팅한 발수부와,
상기 발수부에 인접하여 배치된, 상기 발수성 재료로 코팅되어 있지 않은 비발수부를 갖는 것을 특징으로 하는, 도포 시공 장치.
제1항에 있어서, 상기 비발수부는, 상기 로드의 1개소에 형성되어 있고,
상기 발수부는, 상기 로드의 축 방향에 대해 상기 비발수부의 양측에 인접하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 도포 시공 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발수부의 표면 거칠기는, 최대 높이 Ry≤1㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는, 도포 시공 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로드가, 상기 비발수부의 표면에 오목부를 갖는 것이고,
상기 발수부의 표면과 상기 비발수부의 표면의 오목부 이외의 개소의 단차가, 1 내지 100㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는, 도포 시공 장치.
로드의 표면에 도포 시공재를 유지시키는 동시에, 띠 형상의 기재를 길이 방향으로 반송하면서 상기 로드 상의 도포 시공재에 접촉시킴으로써, 기재에 도포 시공재를 도포 시공하는 전극판의 제조 방법에 있어서,
상기 로드로서,
상기 도포 시공재를 튕겨내는 발수성 재료를, 축 방향에 대해 일부분의 표면에 전체 둘레에 걸쳐 코팅한 발수부와,
상기 발수부에 인접하여 배치된, 상기 발수성 재료로 코팅되어 있지 않은 비발수부를 갖는 것을 사용하고,
도포 시공재로서 바인더를 포함하는 수용성의 것을 사용하는 것인 것을 특징으로 하는, 전극판의 제조 방법.
제5항에 있어서, 기재의 폭 방향의 양단부에 도포 시공재를 도포 시공하지 않은 미도포 시공부를 형성하는 것이며,
상기 로드로서, 기재의 폭 방향의 단부에 대향하는 개소로부터, 축 방향으로 외측의 개소까지 상기 발수부가 형성되어 있는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는, 전극판의 제조 방법.