KR20170012046A - 적층 구조체의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

코어층과, 그 일면측의 제1 표층과, 다른 면측의 제2 표층을 갖는 적층 구조체를, 사출구(24)가 형성되어 있는 금형(1)을 사용하여 제조한다. 금형(1)은 제1 표층의 원재료를 반송하는 제1 표층재 반송로(19)와, 제2 표층의 원재료를 반송하는 제2 표층재 반송로(20)와, 코어층의 원재료를 반송하는 코어층재 반송로(15)를 갖고, 이 반송로가 사출구(24)에서 합류되고 있고, 금형은, 상기 사출구(24)인 합류 개소보다 하류측에서는, 사출된 원재료의 적층 구조체에 접하지 않는 형상의 것이다. 그리고, 각 반송로에 각각의 층의 원재료인 점성 유체를 유입시킴으로써, 적층 구조체를 사출시킨다.

Description

적층 구조체의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING LAMINATED STRUCTURE}

본 발명은 복수의 층상의 부분이 적층되어 이루어지는 적층 구조체의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 비교적 간단한 기구로 적층 구조체를 제조할 수 있음과 함께, 제조되는 적층 구조체의 각 층의 두께 안정성이 우수한, 적층 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터, 여러가지 분야에 적층 구조체가 사용되고 있다. 예를 들어 전지의 분야에서는, 발전 요소로서 전극 적층체가 사용된다. 전지의 전극 적층체는 통상, 정극층, 부극층, 세퍼레이터층의 3종류의 층을, 정극층과 부극층이 바로 접하지 않도록 적층한 것이다. 일반적으로는 전극 적층체는, 정극판과 부극판과 세퍼레이터 필름을 겹쳐서 권취함으로써 제조되고 있다. 그 겹쳐 권취하기를 위하여 종래 사용되고 있는 장치의 예로서, 일본 특허 공개 제2000-182657에 기재되어 있는 전극군 성형 장치가 있다. 동 문헌의 장치에서는, 정극, 부극, 세퍼레이터의 각 시트 요소를, 백 텐션을 부여하면서 권회하게 되어 있다. 이것은, 권회한 전극군에 권취 어긋남을 발생시키지 않기 위한 것으로 되어 있다.

그러나 상기한 종래의 기술에는, 이하와 같은 문제점이 있었다. 전극군 성형 장치의 구성이 복잡한 것이다. 동 문헌에 의하면 전극군 성형 장치에는, 각 시트 요소를 파지하는 척을 구비하고 있다. 척으로서는, 정극용, 부극용, 세퍼레이터용의 각각의 것이 필요하고, 특히 세퍼레이터용은 2조 필요하다. 또한, 각 척에는 가이드 레일이 설치되어 있다. 각 가이드 레일은, 권회 개소를 중심으로 하는 방사 방향으로 향하게 되어 있다. 각 척은, 가이드 레일 상을 미끄럼 이동 가능하게 되어 있다. 이에 의해, 각 시트 요소의 후단부를 척으로 파지하면서, 각 척이 가이드 레일 상을 미끄럼 이동함으로써 권회 시에 각 시트 요소에 백 텐션이 걸리도록 하고 있다. 이렇게 복잡한 기구가 필요한 것이다.

본 발명은 간이한 기구로 실행할 수 있고, 권취 어긋남 등의 적층 불량을 발생시키는 경우가 없는 적층 구조체의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 형태에 있어서의 적층 구조체의 제조 방법은, 코어층과, 코어층의 일면측에 적층된 제1 표층과, 코어층의 다른 면측에 적층된 제2 표층을 갖는 적층 구조체를, 사출구가 형성되어 있는 금형을 사용하여, 사출구로부터의 원재료의 사출에 의해 제조하는 방법으로서, 금형으로서, 제1 표층의 원재료를 사출구로 향하여 반송하는 제1 표층재 반송로와, 제2 표층의 원재료를 사출구로 향하여 반송하는 제2 표층재 반송로와, 코어층의 원재료를 사출구로 향하여 반송하는, 제1 표층재 반송로와 제2 표층재 반송로 사이에 설치된 코어층재 반송로를 갖고, 코어층재 반송로와 제1 표층재 반송로와 제2 표층재 반송로가 사출구에서 합류되고, 그 합류 개소보다 원재료의 흐름의 하류측에서는, 사출된 원재료의 적층 구조체에 접하지 않는 형상인 것을 사용하여, 제1 표층재 반송로와 제2 표층재 반송로와 코어층재 반송로에 각각 제1 표층의 원재료인 점성 유체, 제2 표층의 원재료인 점성 유체, 코어층의 원재료인 점성 유체를 유입시킴으로써, 사출구로부터, 제1 표층, 코어층, 및 제2 표층의 원재료가 층 형상으로 적층된 적층 구조체를 사출시키는 것에 의한 방법이다.

상기 형태에 있어서의 적층 구조체의 제조 방법에서는, 점성 유체인 제1 표층의 원재료를 금형의 제1 표층재 반송로에 공급한다. 마찬가지로 모두 점성 유체인 제2 표층의 원재료를 제2 표층재 반송로에, 코어층의 원재료를 코어층재 반송로에 각각 공급한다. 그렇게 하면, 3가지의 원재료가 금형 내의 각각의 반송로에서 사출구로 향하여 흘러서, 사출구에서 합류한다. 그로 인해, 3개의 층이 적층된 적층 구조체가 사출구로부터 사출되게 된다. 사출된 원재료의 적층 구조체는, 사출구보다 하류측에서는 금형에 접촉하지 않고 진행해 간다. 이 때문에, 사출 후에 있어서의 금형과의 마찰 등이 없으므로, 적층 구조체는, 원재료의 공급 압력의 차에 관계 없이, 각 층의 두께가 안정되어 있다.

상기 형태에 있어서의 적층 구조체의 제조 방법에서는 또한, 금형에 있어서는, 코어층재 반송로와 제1 표층재 반송로의 합류 개소에서의 교차각과, 코어층재 반송로와 제2 표층재 반송로의 합류 개소에서의 교차각이 모두 45° 이하여도 된다. 합류 개소에서의 교차각이 작은 것에 의해, 합류 개소에서의 각 원재료의 흐름에 교란이 발생하기 어렵기 때문이다.

상기 형태에 있어서의 적층 구조체의 제조 방법에서는, 코어층재 반송로에의 코어층의 원재료의 공급 압력에 대한, 제1 표층재 반송로에의 제1 표층의 원재료의 공급 압력의 차를, 금형의 합류 개소의 상류측에 있어서의, 코어층재 반송로와 제1 표층재 반송로 사이의 개소의 변형 내압에 의존하는 제1 상한 압력차 이하로 하고, 또한 코어층재 반송로에의 코어층의 원재료의 공급 압력에 대한, 제2 표층재 반송로에의 제2 표층의 원재료의 공급 압력의 차를, 금형의 합류 개소의 상류측에 있어서의, 코어층재 반송로와 제2 표층재 반송로 사이의 개소의 변형 내압에 의존하는 제2 상한 압력차 이하로 하여 사출을 행해도 된다. 이렇게 하면, 사출 시에 금형의 일부가 반송로 간의 압력차에 져서 변형되어버리는 경우가 없다. 이 때문에, 보다 목적에 충실한 두께의 적층 구조체의 사출을 행할 수 있다.

상기 형태에 있어서의 적층 구조체의 제조 방법에서는, 금형에 있어서는, 사출구가, 합류 개소보다 원재료의 흐름의 하류측에서는, 하류측으로 갈수록 간격이 넓어지는 경사면에 의해 획정되어 있어도 된다. 이러한 금형을 사용함으로써, 사출구로부터 사출된 적층 구조체가 금형에 접촉하지 않는 것을 보다 확실하게 담보할 수 있다.

본 발명의 다른 일 형태에 관한 제조 방법은, 코어층과, 코어층의 일면측에 적층된 제1 표층과, 코어층의 다른 면측에 적층된 제2 표층을 갖는 적층 구조체이며, 제1 표층은, 코어층 및 제2 표층을 향하여 돌출된 복수의 빗살부를 갖고, 제2 표층은, 코어층 및 제1 표층을 향하여 돌출된 복수의 빗살부를 갖고, 제1 표층과 제2 표층은, 그들의 빗살부끼리가 서로 삽입되도록 배치되어 있고, 코어층은, 제1 표층과 제2 표층 사이에 배치되고, 제1 표층과 제2 표층이 바로 접하지 않도록 지그재그형의 형상으로 되어 있는 적층 구조체를 제조하는 것에 적합하다. 이러한 적층 구조체를 예를 들어 전지의 전극 적층체에 적용하면, 전극간 대향 면적이 넓고 또한 각 층의 두께나 빗살부의 돌출량의 안정성이 우수하므로, 전지로서의 성능도 우수하다.

상기 형태에 의하면, 간이한 기구로 실행할 수 있고, 권취 어긋남 등의 적층 불량을 발생시키는 경우가 없는, 적층 구조체의 제조 방법이 제공되고 있다.

본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사 요소들을 유사 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 후술될 것이다:
도 1은 실시 형태에 따른 금형의 단면도이다.
도 2는 도 1의 금형의 일부를 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 3은 금형의 개구부에서의 패스의 합류의 상황을 설명하는 모식도이다.
도 4는 도 1의 금형에 의해 적층 구조체를 제조하는 상황을 도시하는 단면도이다.
도 5는 도 4의 일부를 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 6은 제조된 전극 적층체(적층 구조체)의 사시도이다.
도 7은 변형예에 관한 전극 적층체의 사시도이다.

이하, 본 발명을 구체화한 실시 형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 본 형태는, 금형을 사용한 사출 성형에 의해, 정극층과 세퍼레이터층과 부극층을 적층하여 이루어지는, 리튬 이온 이차 전지 기타의 전지의 전극 적층체를 제조하는 방법 및 그 실시 장치로서, 본 발명을 구체화한 것이다.

먼저, 본 형태에서 사용하는 금형을 설명한다. 도 1에, 본 형태에 관한 금형(1)의 주요부 단면도를 도시한다. 도 1에 도시하는 본 형태의 금형(1)은 외형(11)과 내형(12)에 의해 구성되어 있다. 외형(11)은 금형(1)의 외형을 이룸과 함께, 공동부(14)와 개구부(13)가 형성되어 있는 것이다. 공동부(14)는 내부에 내형(12)을 수납하기 위한 공간이며, 개구부(13)에 의해 외부 공간과 연결되어 있다. 내형(12)은 외형(11)의 공동부(14) 중에 수납되는 것이며, 도 1에서 좌측 단부가 뾰족해진 형상으로 되어 있다. 또한 내형(12)의 내부에는, 공동 형상의 코어재 정체부(16) 및 코어재 패스(15)가 형성되어 있는 것이다. 코어재 정체부(16)와 코어재 패스(15)는 연결되어 있고, 전체적으로 내형(12)을 도 1 중에서 좌우 방향으로 가로지르고 있다. 또한, 코어재 정체부(16)쪽이 코어재 패스(15)보다 넓다.

도 1과 같이 외형(11)에 내형(12)을 삽입한 상태에서는, 내형(12)의 도 1 중의 상하에, 공동부(14)의 공간이 또한 존재하고 있다. 이 공간 부분을, 제1 표층재 정체부(17), 제2 표층재 정체부(18)라고 한다. 제1 표층재 정체부(17)와 개구부(13) 사이에는, 제1 표층재 정체부(17)보다 좁은 제1 표층재 패스(19)가 형성되어 있고, 제1 표층재 정체부(17)는 제1 표층재 패스(19)를 통하여 개구부(13)에 연결되어 있다. 마찬가지로 제2 표층재 정체부(18)와 개구부(13) 사이에도, 제2 표층재 정체부(18)보다 좁은 제2 표층재 패스(20)가 형성되어 있고, 제2 표층재 정체부(18)와 개구부(13)가 연결되어 있다. 도 1의 상태에서는, 제1 표층재 패스(19), 코어재 패스(15), 제2 표층재 패스(20)의 3개의 패스가, 개구부(13)에서 합류되는 형으로 되어 있다. 또한 도 1에서는, 외형(11), 내형(12) 모두 마치 상하 2개로 나뉘어져 있는 것처럼 도시되어 있지만, 실제로는 모두 상하 합쳐서 전체적으로 일체의 것이다.

도 1에 도시한 금형(1)의 개구부(13) 부근을 확대하여 도 2에 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 외형(11)의 외면(21) 중 개구부(13)의 개소에는, V자 형상의 V자 홈(22)이 형성되어 있다. V자 홈(22)의 장소에서는, 외형(11)의 외면(21)의 일부가 도 2의 상측 하측 모두 경사면으로 되어 있고, 외측으로 향할수록, 즉 도 2중에서 왼쪽으로 향할수록 간격이 넓어지고 있다. 그리고 V자 홈(22)의 저부(24)에서, 전술한 바와 같이, 제1 표층재 패스(19), 코어재 패스(15), 제2 표층재 패스(20)의 3개의 패스가 합류되고 있다. 이 때문에 외형(11)에 내형(12)을 조합한 상태에서는, 내형(12)의 선단부(23)가 개구부(13)에 면하고 있다. 개구부(13)의 저부(24)보다 외측은 그대로 V자 홈(22)의 경사면이 되어 있다(환언하면, V자 홈(22)을 획정하는 경사면은, 저부(24)보다 외측에 있고, 저부(24)에 인접한다).

여기에서, 개구부(13)의 위치에서의 3개의 패스의 합류에 관한 모식도를 도 3에 도시한다. 도 3 중의 「15」, 「19」, 「20」의 각 선분은, 도 2 중에 있어서의 코어재 패스(15), 제1 표층재 패스(19), 제2 표층재 패스(20)의 각 패스의 중심선을 나타내고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 중심선 19, 15, 20은, 「24」의 위치에서 교차하고 있다. 도 2 중에 있어서의 「24」는, 개구부(13)의 저부(24)를 의미하고 있다. 그리고, 중심선(15)에 대한 중심선 19, 20의 교차각 θ1, θ2는 모두, 45° 이하이다. 또한, 필수는 아니지만, 일반적으로는 θ1=θ2가 되도록 된다.

상기 금형(1)을 사용하여 전극 적층체를 제조하는 경우에는, 세퍼레이터층, 정극층, 부극층의 3개의 층의 원재료의 분말을 분산매에 분산시킨 페이스트를 준비하고, 이 페이스트를 코어재 정체부(16), 제1 표층재 정체부(17), 제2 표층재 정체부(18)에 압입하게 된다. 즉 도 4에 도시한 바와 같이 정극용 페이스트 P를 제1 표층재 정체부(17)에, 부극용 페이스트 N을 제2 표층재 정체부(18)에, 세퍼레이터용 페이스트 S를 코어재 정체부(16)에 각각 압입하는 것이다. 이에 의해, 3개의 층이 적층된 전극 적층체(30)가 개구부(13)로부터 도 4 중 좌향으로 사출되게 된다.

사용하는 정극용 페이스트 P 및 부극용 페이스트 N으로서는, 예를 들어, 일본 특허 공개 제2014-203561의 [0026]∼[0031]에 기재되어 있는 것을 사용할 수 있다. 단 이러한 종류의 공지된 배합 중, 바인더 성분에 대해서는, 본 형태에서는 기재보다 저감시켜도 된다. 또는 없어도 된다. 한편, 도전제 성분에 대해서는, 본 형태에서는 기재보다 증가시켜도 된다. 세퍼레이터용 페이스트 S로서는, 실리카 기타의 세라믹스 분말이며, 분산매에 콜로이드상으로 분산된 것을 적절히 점도 조정하여 사용하면 된다. 세라믹스 분말 대신에 수지의 분말을 분산한 페이스트여도 된다.

도 4의 일부를 도 2와 마찬가지로 확대하여 도 5에 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이 전극 적층체(30)는 정극층(32)과 세퍼레이터층(31)과 부극층(33)을 적층하여 이루어지는 것이다. 물론, 정극층(32)은 정극용 페이스트 P에 유래하고, 부극층(33)은 부극용 페이스트 N에 유래하고, 세퍼레이터층(31)은 세퍼레이터용 페이스트 S에 유래한다.

또한, 개구부(13)로부터 사출된 그대로의 상태에서의 전극 적층체(30)는 정극층(32), 세퍼레이터층(31), 부극층(33) 모두, 분산매가 남은 채의 습윤 상태에 있다. 적당한 건조 과정을 거침으로써, 분산매가 제거되어, 건조된 전극 적층체(30)가 된다. 건조된 전극 적층체(30)에 있어서는, 분산매가 없어진 만큼, 각 층 모두, 원재료의 분말 간의 간극에 기인하는 다공질층이 되어 있다. 전해액이이 간극에 침입함으로써, 전극 적층체(30)는 전지의 발전 요소로서의 기능을 발휘할 수 있다. 이 건조 후의 전극 적층체(30)를 적당한 전해액과 함께 케이스에 봉입하고, 정극층(32) 및 부극층(33)을 각각의 대외 단자와 접속한 상태로 함으로써, 전지가 얻어진다.

여기서 도 5를 잘 보면, 개구부(13)의 저부(24)에서, 제1 표층재 패스(19)와 코어재 패스(15)와 제2 표층재 패스(20)가 합류되고 있다. 이것 자체는 도 3에서 설명한 대로이다. 그리고 이것에 의해, 정극용 페이스트 P와 세퍼레이터용 페이스트 S와 부극용 페이스트 N이 저부(24)에서 만나고 있다. 그리고, 3개의 페이스트가 만나자마자, 전극 적층체(30)의 표면이 외형(11)으로부터 이격되어 있다. 개구부(13)의 V자 홈(22)의 경사면 때문이다. 즉, 3층이 합류한 후의 전극 적층체(30)는 외형(11)의 표면을 따를 일 없이 도 5 중에서 좌향으로 진행하는 것이다.

이와 같이 하여 도 6에 도시한 바와 같은, 정극층(32)과 세퍼레이터층(31)과 부극층(33)의 3층을 갖는 전극 적층체(30)가 얻어진다. 따라서 본 형태의 금형(1)은 전극 적층체(30)의 전체 폭 W의 전체에 걸쳐, 도 1, 도 2에 도시한 구조를 갖고 있다. 전체 폭 W보다 외측에 있어서는, 도 1(도 2에서도 마찬가지) 중의 외형(11) 및 내형(12)이 각각 상하로 연결되어서 일체를 이루고 있다. 또한, 본 형태에서 제조되는 전극 적층체(30)는 배경기술란에서 설명한 권회법에 의한 것과 달리, 권취 어긋남의 문제와는 당연히 무관계이다.

여기에서, 각 페이스트의 토출 압력과, 금형(1)의 변형 내압의 관계에 대하여 설명한다. 변형 내압이 문제가 되는 것은, 금형(1) 중 내형(12)쪽이다. 도 2나 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 내형(12)의 선단부(23)는 예각으로 뾰족한 형상을 이루고 있어 서로 다른 페이스트의 패스에 끼워지는 배치로 되어 있기 때문이다. 이 때문에, 제1 표층재 패스(19)와 코어재 패스(15) 간의 압력차나 제2 표층재 패스(20)와 코어재 패스(15) 간의 압력차가 너무 크면, 내형(12)의 선단부(23)에 변형이 발생되어버리는 경우가 있다. 이 때문에, 각 패스가 실질적인 넓이가 설정대로가 아닌 상태가 되어, 각 층의 두께가 목적대로가 아닌 전극 적층체(30)가 얻어져 버리게 된다.

이 때문에 본 형태에서는, 각 페이스트의 공급 압력의 차를 소정값 이하로 하여 전극 적층체(30)의 제조를 행하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 세퍼레이터용 페이스트 S의 공급 압력에 대하여 정극용 페이스트 P 및 부극용 페이스트 N의 공급 압력의 모두가 소정의 범위 내로 되도록 한다. 이에 의해, 제1 표층재 패스(19) 또는 제2 표층재 패스(20)와 코어재 패스(15) 간의 압력차를, 소정의 상한 압력차 이하로 할 수 있다. 허용되는 상한 압력차는, 내형(12)의 재질과, 그 선단부(23)의 각도에 의한다. 내형(12)이 변형 내압이 높은 재질의 것이라면 상한 압력차는 높고, 변형 내압이 낮은 재질의 것이라면 상한 압력차는 낮다. 재질의 변형 내압이란, 그 재질이 변형되지 않고 견딜 수 있는 최대 압력이다. 또한, 선단부(23)의 형상이 첨예할수록(대응하는 교차각(도 3의 θ1, θ2 중 대응하는 교차각)이 작을수록), 상한 압력차는 낮다. 내형(12)의 재질이 통상 사용되는 금형 강이며, 각 패스의 교차각(도 3의 θ1, θ2)이 40∼45° 정도인 경우, 상한 압력차는, 예를 들어 1MPa 정도이다. 또한, 각 페이스트의 공급 압력 자체는, 1∼4 [MPa] 정도의 범위 내가 바람직하다.

이것에 의해, 본 형태는 다음과 같은 특징을 갖고 있다. 첫번째로, 형성되는 전극 적층체(30)에 있어서의 각 층(정극층(32), 세퍼레이터층(31), 부극층(33))의 두께가 안정되어 있는 것이다. 두번째로, 제조 시의 제조 조건에 따라, 상기한 두께의 안정성을 손상시킬 일 없이, 각 층의 상호간 두께비를 조정할 수 있는 것이다. 세번째로, 층 사이에의 이물의 개재가 지극히 적은 것이다. 네번째로, 층 간의 밀착성이 충분한 것이다.

제1 특징에 대하여 설명한다. 여기에서 말하는 각 층의 두께 안정성이란, 각 층의 두께에, 개체 간의 변동도 1개체 내에서의 불안정도 거의 없다고 하는 것이다. 이러한 안정성이 얻어지는 이유는 2가지 있다. 첫번째 이유는, 코어재 패스(15), 제1 표층재 패스(19), 제2 표층재 패스(20)의 합류점에서의 교차각에 있다. 도 3에서 설명한 바와 같이 이들 3개의 패스는, 개구부(13)의 저부(24)에서 하나로 합류되고 있다. 그리고 그 합류 개소(저부(24))에서의, 정극용 페이스트 P 및 부극용 페이스트 N의 흐름의 방향이 변화하는 각도는, 교차각 θ1, θ2에 따르므로 45° 이하이다. 세퍼레이터용 페이스트 S의 흐름의 방향은 변화하지 않는다. 이렇게, 합류점에서의 각 페이스트의 흐름 방향 변화가 작으므로, 합류에 수반하여 각 페이스트의 흐름에 흐트러짐이 발생하는 경우가 없다. 이 때문에, 형성되는 각 층의 두께가 변동하는 요인으로 되지 않는 것이다.

또 하나의 이유는, 합류 후의 전극 적층체(30)가 즉시 외형(11)의 표면으로부터 이격되는 것이다. 만약, 전극 적층체(30)가 합류 후에도 잠시동안 외형(11)의 표면이 접촉하면서 이동하도록 되어 있었다고 하면, 그동안의 전극 적층체(30)는 외형(11)의 표면에 의한 마찰 저항을 받게 된다. 이 마찰 저항은 정극층(32) 및 부극층(33)에 걸리고, 세퍼레이터층(31)에는 걸리지 않으므로, 층간 계면의 물결치기의 원인이 되는 경우가 있다. 또한, 층마다 페이스트의 토출압에 차가 있으면, 층 간에 토출압이 서로 영향을 미치게 되는 경우가 있다.

본 형태에서는 이러한 경우가 없고, 합류 후의 전극 적층체(30)는 즉시 외형(11)의 표면으로부터 이격된다. 따라서, 개구부(13)의 저부(24)로부터 외부로 사출된 전극 적층체(30)에 있어서는, 사실상, 압력 개방 상태에 있다. 따라서, 금형(1)의 각 패스에의 각 페이스트의 공급 압력에 어느 정도의 차가 있어도, 층간 계면에 물결치기가 발생하거나, 층의 두께가 목적으로부터 벗어나거나 하는 요인이 없다. 이러한 것에 의해, 각 층의 두께가 안정되어 있는 전극 적층체(30)가 얻어지는 것이다. 이 때문에 본 형태에서는 기본적으로, 금형(1)에 있어서의 제1 표층재 패스(19), 코어재 패스(15), 제2 표층재 패스(20)의 클리어런스 조정에 의해, 각 층의 두께를 설정할 수 있다.

계속하여 제2 특징에 대하여 설명한다. 본 형태에서는, 각 층의 페이스트의 압출 속도를 조정함으로써, 금형(1)의 구성을 그 상태로 하면서, 각 층의 두께의 비를 조정할 수 있다. 예를 들어, 각 층의 페이스트의 압출 속도가 모두 동일하면, 각 층의 두께의 비는 기본적으로, 전술한 각 패스의 클리어런스의 비가 그대로 반영된 것으로 된다. 여기에서, 정극용 페이스트 P 및 부극용 페이스트 N의 압출 속도를 그대로로 하고, 세퍼레이터용 페이스트 S만, 압출 속도를 절반으로 한 것으로 한다. 그렇게 하면, 정극층(32) 및 부극층(33)의 두께는 거의 그대로이고, 세퍼레이터층(31)의 두께만 거의 절반으로 한 전극 적층체(30)가 얻어진다. 세퍼레이터용 페이스트 S의 시간당 토출량은 반감되지만, 양단의 정극용 페이스트 P 및 부극용 페이스트 N의 압출 속도에 질질 끌려서 잡아 늘려진 세퍼레이터층(31)이 되기 때문이다. 물론, 이러한 제조를 행하고 있는 상황에서도, 전술한 이유에 의해 각 층의 두께는 안정되어 있다.

제3 특징은, 배경기술란에서 설명한 권회 방식으로 전극군을 형성하는 경우와 비교한 것이다. 권회 방식으로는 겹쳐서 감는 시트 사이에 공기 중의 이물이 끼워 넣어질 가능성이 전무하지 않지만, 본 형태의 방식에서는 그러한 경우는 없기 때문이다. 제4 특징은, 금형(1)으로부터의 사출 시에 이미 3층이 적층되어 있는 것에 의한다. 사출 후에 각 층을 겹쳐서 밀착시키는 방식이면, 특히 페이스트의 점도가 높은 경우에 충분한 밀착성이 얻어지기 어렵지만, 본 형태에서는 그러한 문제는 없다. 따라서, 페이스트 간의 혼탁이 문제가 안될 정도로 고점도의 페이스트를 사용하면서, 게다가 층 간의 밀착성도 높은 전극 적층체(30)가 얻어진다.

본 형태에서는, 3층을 적층시키는 예에 대하여 기재하였다. 그러나 본 발명은 3층에 한하지 않고, 추가로 다수의 층을 적층시키는 경우에도 적용 가능하다. 또한, 적층면의 두께 방향 뿐만 아니라, 측면 방향으로 적층 개소를 추가한 형태도 가능하다.

본 형태의 방법에 의해 제조되는 전극 적층체의 변형예로서, 도 7에 도시하는 것을 들 수 있다. 도 7의 전극 적층체(40)는 정극층(42) 및 부극층(43)을 모두, 단면 상에서 보아 빗살 모양의 형상으로 되도록 한 것이다. 정극층(42) 및 부극층(43)은 서로 그 복수의 빗살부(46, 47)가 서로 삽입되도록 배치되어 있다. 정극층(42)과 부극층(43) 사이의 세퍼레이터층(41)은 지그재그형의 형상으로 되어 있다. 이 세퍼레이터층(41)의 존재에 의해, 정극층(42)과 부극층(43)이 바로 접촉하지 않게 되어 있는 점은 전술한 전극 적층체(30)의 경우와 마찬가지이다. 금형의 구조로 변경을 가함으로써, 이러한 전극 적층체(40)를 얻을 수 있다. 물론, 전극 적층체(40)에 있어서의 길이 방향 L의 어느 위치에서도, 도 7 중의 정면에 표시되어 있는 동일한 단면 형상이다. 도 7의 전극 적층체(40)는 또한, 집전 단자(44, 45)를 갖고 있다. 단 집전 단자(44, 45)는, 정극층(42), 부극층(43), 세퍼레이터층(41)의 사출 성형과는 별도로, 그 후에 설치된 것이다.

도 7에 도시된 전극 적층체(40)에서는, 정극층(42)과 부극층(43)의 대향 면적이 크다. 정극층(42) 및 부극층(43)의 빗살 형상 때문이다. 이것은, 전극 적층체(40)를 사용하여 제작한 전지의 전지 용량이 큰 것을 의미한다. 또한, 그 전지의 내부 저항이 작은 것을 의미한다. 이 때문에, 전극 적층체(40)를 사용함으로써, 특성이 우수한 전지가 얻어진다. 또한, 도 6의 전극 적층체(30)여도 동일한데, 길이 방향 L에 있어서의 임의의 개소로 절단하여, 1개의 전지용의 전극 적층체로 할 수 있다. 또한, 빗살부(46, 47)의 두께나 돌출량, 세퍼레이터층(41)의 두께 안정성이 높은 것도 전극 적층체(30)의 경우와 마찬가지이다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 의하면, 금형(1)을 사용한 사출 성형에 의해, 전극 적층체(적층 구조체)를 제조하는 것으로 하고 있다. 그를 위한 금형(1)으로서, 제1 표층재 패스(19), 코어재 패스(15), 제2 표층재 패스(20)의 3개의 패스가, 개구부(13)의 저부(24)에서 합류되는 구성의 것을 사용하고 있다. 이에 의해, 정극용 페이스트 P와 세퍼레이터용 페이스트 S와 부극용 페이스트 N이 저부(24)에서 만나서 3층의 적층체를 이루면, 즉시 외형(11)으로부터 이격되어 진행되도록 되어 있다. 이에 의해, 각 층의 두께가 안정되어 있는 전극 적층체(30, 40)가 얻어지는 적층 구조체의 제조 방법이 실현되어 있다.

또한, 본 실시 형태는 단순한 예시에 지나지 않고, 본 발명을 전혀 한정하는 것이 아니다. 따라서 본 발명은 당연히, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러가지 개량, 변형이 가능하다. 예를 들어, 개구부(13)에 있어서의 저부(24)보다 외측의 부분의 형상으로서, V자홈 형상의 경사면을 들었지만, 이것에 한정하지 않는다. 홈 형상의 경사면 대신 절결형의 형상에 의해 「하류측으로 갈수록 간격이 넓어진다」를 달성한 것이어도 된다.

또한, 상기 형태에서는, 코어층이 세퍼레이터층(31, 41)이며, 제1 표층이 정극층(32, 42)이며, 제2 표층이 부극층(33, 43)인 전극 적층체(30, 40)를 대상으로 했지만, 대상은 전지의 전극 적층체에 한정되지는 않는다. 적어도 3개의 층의 적층 구조인 다른 것을 대상으로 할 수 있다. 예를 들어, 제1 표층 및 제2 표층이 도체층이며 코어층이 그들 사이의 절연층인 캐패시터 적층체를 대상으로 할 수 있다. 또한, 캐패시터 적층체 이외의 다양한 전자 부품에도 적용할 수 있다. 또한, 원 재료로서 사용하는 페이스트는, 제조하는 적층 구조체의 용도에 따라, 분말을 분산매에 분산한 페이스트에 한정하지 않고, 합성 수지 등이어도 된다.

Claims (4)

1. 코어층과, 상기 코어층의 일면측에 적층된 제1 표층과, 상기 코어층의 다른 면측에 적층된 제2 표층을 갖는 적층 구조체를, 사출구(24)가 형성되어 있는 금형을 사용하여, 상기 사출구(24)로부터의 원재료의 사출에 의해 제조하는 적층 구조체의 제조 방법에 있어서,
   상기 금형은, 상기 제1 표층의 원재료를 상기 사출구(24)로 향하여 반송하는 제1 표층재 반송로(19)와, 상기 제2 표층의 원재료를 상기 사출구(24)로 향하여 반송하는 제2 표층재 반송로(20)와, 상기 코어층의 원재료를 상기 사출구(24)로 향하여 반송하는, 상기 제1 표층재 반송로(19)와 상기 제2 표층재 반송로(20) 사이에 설치된 코어층재 반송로(15)를 갖고,
   상기 코어층재 반송로(15)와 상기 제1 표층재 반송로(19)와 상기 제2 표층재 반송로(20)가 상기 사출구(24)에서 합류되고,
   상기 금형은, 상기 사출구(24)인 합류 개소보다 원재료의 흐름의 하류측에서는, 사출된 원재료의 적층 구조체에 접하지 않는 형상이며,
   상기 제1 표층재 반송로(19)와 상기 제2 표층재 반송로(20)와 상기 코어층재 반송로(15)에 각각 상기 제1 표층의 원재료인 점성 유체, 상기 제2 표층의 원재료인 점성 유체, 상기 코어층의 원재료인 점성 유체를 유입시킴으로써, 상기 사출구(24)로부터, 상기 제1 표층, 상기 코어층, 및 상기 제2 표층의 원재료가 층 형상으로 적층된 적층 구조체를 사출시키는 것을 특징으로 하는 적층 구조체의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 금형에 있어서는, 상기 코어층재 반송로(15)와 상기 제1 표층재 반송로(19)의 상기 합류 개소에서의 교차각과, 상기 코어층재 반송로(15)와 상기 제2 표층재 반송로(20)의 상기 합류 개소에서의 교차각이 모두 45° 이하인, 적층 구조체의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코어층재 반송로(15)에의 상기 코어층의 원재료의 공급 압력에 대한, 상기 제1 표층재 반송로(19)에의 상기 제1 표층의 원재료의 공급 압력의 차를, 상기 금형의 상기 합류 개소의 상류측에 있어서의, 상기 코어층재 반송로(15)와 상기 제1 표층재 반송로(19) 사이의 개소의 변형 내압에 의존하는 제1 상한 압력차 이하로 하고, 또한 상기 코어층재 반송로(15)에의 상기 코어층의 원재료의 공급 압력에 대한, 상기 제2 표층재 반송로(20)에의 상기 제2 표층의 원재료의 공급 압력의 차를, 상기 금형의 상기 합류 개소의 상류측에 있어서의, 상기 코어층재 반송로(15)와 상기 제2 표층재 반송로(20) 사이의 개소의 변형 내압에 의존하는 제2 상한 압력차 이하로 하여 사출을 행하는, 적층 구조체의 제조 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금형에 있어서는, 상기 사출구(24)가 합류 개소보다 원재료의 흐름의 하류측에서는, 하류측으로 갈수록 간격이 넓어지는 경사면에 의해 획정되어 있는, 적층 구조체의 제조 방법.

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