KR20200049640A - 전극판, 이것을 이용한 전지, 전극판의 제조 방법, 이것을 이용한 전지의 제조 방법, 다이 헤드 - Google Patents

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Abstract

[과제] 적절한 형태의 절연체층을 구비하는 띠 형상 전극판, 직사각형 형상 전극판, 이들을 이용한 전지, 띠 형상 전극판의 제조 방법, 직사각형 형상 전극판의 제조 방법, 이들을 이용한 전지의 제조 방법, 전극판의 제조에 적합한 다이 헤드를 제공한다.
[해결 수단] 띠 형상 전극판(21)은, 전극박(22)이 노출되는 띠 형상의 박 노출부(22m)를 가지는 전극박(22)과, 길이 방향(LH)으로 연장되는 띠 형상의 활물질층(23)과, 절연 수지를 포함하며, 활물질층(23)의 일방측 층 단연부(23p)를 따라, 전극박(22)의 박 노출부(22m)와 활물질층 담지부(22c)와의 사이의 절연체층 담지부(22i) 상에 형성된 띠 형상의 절연체층(24)을 구비하고, 절연체층(24)은, 활물질층(23)의 정상면(23S)보다 전극박(22)측으로 낮은 위치이며, 활물질층(23)의 일방측 경사면부(23ps)의 적어도 하부(23psk)를 덮는 경사면 피복부(24s), 및, 경사면 피복부(24s)로부터 폭 방향 일방측(WH1)으로 연장되어, 전극박(22)의 절연체층 담지부(22i)를 덮는 박 피복부(24t)를 가진다.

Description

전극판, 이것을 이용한 전지, 전극판의 제조 방법, 이것을 이용한 전지의 제조 방법, 다이 헤드{ELECTRODE SHEET, BATTERY INCORPORATING THE ELECTRODE SHEET, METHOD FOR MANUFACTURING THE ELECTRODE SHEET, METHOD FOR MANUFACTURING THE BATTERY INCORPORATING THE ELECTRODE SHEET, AND DIE HEAD}
본 발명은, 전극판, 이것을 이용한 전지, 전극판의 제조 방법, 이것을 이용한 전지의 제조 방법, 다이 헤드에 관한 것이다.
리튬 이온 이차 전지, 커패시터 등에 이용되는 전극판(정극판, 부극판)으로서, 띠 형상의 전극박 중, 폭 방향 일방측의 박 단연(端緣)을 따라 전극박이 노출되는 박 노출부를 마련하는 한편, 폭 방향 타방측에 길이 방향으로 연장되는 활물질층을 형성한 띠 형상의 전극판이 알려져 있다. 이와 같은 전극판은, 예를 들면 이하의 방법에 의해 제조한다. 즉, 띠 형상의 전극박의 표면 상의 폭 방향 중앙 부분에, 활물질 입자, 용매 등을 포함하는 활물질 페이스트를 다이 헤드로부터 전극박을 향해 토출하면서, 전극박을 상대적으로 길이 방향으로 반송하여, 전극박 상에 띠 형상으로 미건조 활물질층을 형성한다. 계속해서, 이 미건조 전극판을 길이 방향으로 반송하면서, 건조로 내에서 미건조 활물질층을 가열 건조시켜, 활물질층을 형성한다. 또한, 전극박의 이면 상에도 마찬가지로 하여 활물질층을 형성한다. 그 후, 이 전극판을 폭 방향으로 반으로 절단하여, 띠 형상 전극판을 얻는다. 또한 필요에 따라, 이 띠 형상 전극판을 길이 방향으로 소정의 치수로 절단하여, 직사각형 형상 전극판을 얻는 경우도 있다.
이와 같은 띠 형상 전극판 혹은 직사각형 형상 전극판에서는, 전극박이 노출된 박 노출부는, 외부와의 접속을 담당하는 외부 단자에 접속하는 집전부로서 이용된다.
그런데, 특허 문헌 1(그 도 7 참조), 특허 문헌 2(그 도 5, 6 참조) 등과 같이, 전지의 내부 단락 방지 등의 대책으로서, 띠 형상 전극판 혹은 직사각형 형상 전극판의 박 노출부 중, 폭 방향 타방측(활물질층측)의 단부에, 길이 방향으로 연장되는 띠 형상의 절연체층을 형성하는 경우가 있다.
이와 같은 절연체층의 형성 방법으로서는, 전극박으로의 활물질 페이스트의 도포에 의한 활물질층의 형성과, 절연체 페이스트의 도포에 의한 절연체층의 형성을 거의 동시에 행하는(특허 문헌 2 참조) 방법을 들 수 있다. 또한, 다이 코터에 있어서, 활물질 페이스트를 토출하는 슬롯 외에, 이 슬롯의 양측에 절연체 페이스트를 토출하는 슬롯을 마련하여, 활물질 페이스트와 절연체 페이스트를 동시에 전극박에 도포하는 방법(특허 문헌 1 참조)도 들 수 있다. 특허 문헌 1의 도 6에 나타나는 다이 코터(18)에 있어서는, 정극 재료(활물질 페이스트)(5)를 토출하는 슬롯(24)과, 이 양측에 배치된 제 1 절연 재료(절연체 페이스트)(19)를 토출하는 슬롯(25, 26)은, 간극 없이 배치되어 있다.
국제공개 제2015/156213호 국제공개 제2014/162437호
그러나, 이와 같이 활물질층의 일방측 층 단연부를 따라 절연체층을 형성함에 있어서, 특허 문헌 2에 기재된 바와 같이, 전극박에 절연체 페이스트를 도포한 후에 활물질 페이스트를 도포한 것으로는, 양자가 겹치는 부분에서는, 절연체층보다 활물질층이 외측(상측)에 위치하는 것이 되어, 활물질층의 일방측 층 단연부 중, 폭 방향 일방측일수록 활물질층의 두께가 얇아지는 일방측 경사면부를 절연체층으로 덮어 절연할 수는 없다.
한편, 이것과는 반대로, 전극박에 활물질 페이스트를 도포한 후에 절연체 페이스트를 도포하는 경우에는, 활물질층의 일방측 경사면부를 덮도록, 절연체층을 마련할 수 있다. 그러나, 활물질층의 일방측 경사면부뿐만 아니라, 활물질층의 평탄한 정상면 위에까지 절연체층이 올라앉은 형태가 되는 경우가 있다. 그러면 이 부분에서는 활물질층과 절연체층의 양자의 총 두께가, 절연체층이 없는 활물질층의 두께보다 두꺼워진다. 그런데 이와 같은 띠 형상 전극판은, 이것을 롤 형상으로 권취하거나, 세퍼레이터를 개재하여 다른 극성의 띠 형상 전극판과 함께 권회하여 권회형의 전극체를 형성하거나 한 경우에, 적절하게 권회할 수 없거나, 위치 어긋남을 일으키거나, 띠 형상 전극체에 가하는 면압이 고르지 않게 되거나 하는 경우가 있다. 직사각형 형상 전극체로 한 경우에도, 세퍼레이터를 개재하여 다른 극성의 직사각형 형상 전극판과 적층하여 적층형의 전극체를 형성한 경우에도, 전극체에 가하는 면압이 고르지 않게 되는 문제를 발생시킨다.
또한, 특허 문헌 1과 같이 , 다이 코터(다이 헤드)를 이용하여 활물질 페이스트와 절연체 페이스트를 병행하여 동시에 전극박에 도포하는 경우에는, 활물질 페이스트와 절연체 페이스트의 계면에서 서로 혼합된다. 단, 일반적으로, 활물질 페이스트의 고형분율은, 절연체 페이스트의 고형분율보다 높기 때문에, 활물질 페이스트와 절연체 페이스트는 서로 용해되는 것은 아니고, 서로의 영역을 남기고, 먹물 흘림 형상(마블링 형상)으로 섞이면서 길이 방향(반송 방향)으로 도공이 진행된다. 이 때문에, 활물질 페이스트와 절연체 페이스트가, 그 계면에서 강하게 혼합되면, 활물질층의 일방측 층 단연부에 혼합된 절연체층의 일부가 올라앉아, 이 부분의 층 두께가, 절연체층이 겹쳐지지 않은 활물질층의 평탄한 부분의 두께보다 두꺼워지는 경우가 있다. 또한, 활물질층의 일방측 경사면부를 덮는 절연체층으로부터 활물질층의 일부가 노출되어, 절연체층을 마련한 효과를 감쇄시켜버리는 경우도 발생한다.
그 외에, 이 전극판(예를 들면 정극판)과, 타극의 전극판(예를 들면 부극판)과의 도전성 이물(미소 금속편 등)에 의한 단락을 생각한 경우, 이 전극판의 활물질층과 타극의 전극판이 도전성 이물을 통하여 단락된 경우에 비해, 이 전극판 중 전극박이 노출된 박 노출부와 타극의 전극판이 도전성 이물을 통하여 단락된 경우가, 경로가 저저항이 되며 대전류가 흘러 발열도 많아진다.
따라서, 전극판의 전극박이 노출된 박 노출부 중, 전지로 한 경우에 타극의 전극판과 접근하는 폭 방향 타방측(활물질층측)의 부위를 절연체층으로 덮고 싶은 경우가 많다.
그런데, 활물질층의 일방측 층 단연부와, 전극박이 노출된 박 노출부 중 폭 방향 타방측의 부위에 마련한 절연체층과의 사이에 간극이 있으면, 이 간극에 도전성 이물이 탈락 곤란하게 끼이고, 역으로 단락의 원인이 될 위험성이 있다.
본 발명은, 이러한 현상을 감안하여 이루어진 것으로서, 적절한 형태의 절연체층을 구비하는 띠 형상 전극판, 직사각형 형상 전극판, 이들을 이용한 전지, 띠 형상 전극판의 제조 방법, 직사각형 형상 전극판의 제조 방법, 이들을 이용한 전지의 제조 방법, 전극판의 제조에 적합한 다이 헤드를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태는, 길이 방향으로 연장되는 띠 형상의 전극박으로서, 상기 전극박의 폭 방향 일방측의 일방측 박 단연을 포함하고, 상기 일방측 박 단연을 따라 상기 길이 방향으로 연장되며, 상기 전극박이 노출되는 띠 형상의 박 노출부를 가지는 전극박과, 상기 전극박 중, 상기 박 노출부보다 폭 방향 타방측의 활물질층 담지부 상에 형성되며, 상기 길이 방향으로 연장되는 띠 형상의 활물질층과, 절연 수지를 포함하고, 상기 활물질층 중 상기 폭 방향 일방측에 위치하는 일방측 층 단연부를 따라, 상기 전극박 중, 상기 박 노출부와 상기 활물질층 담지부와의 사이의 절연체층 담지부 상에 형성되며, 상기 길이 방향으로 연장되는 띠 형상의 절연체층을 구비하는 띠 형상 전극판으로서, 상기 활물질층의 상기 일방측 층 단연부는, 상기 폭 방향 일방측일수록 상기 활물질층의 두께가 얇은 일방측 경사면부를 가지고, 상기 절연체층은, 상기 활물질층의 정상면보다 상기 전극박측으로 낮은 위치이며, 상기 활물질층의 상기 일방측 경사면부의 적어도 하부를 덮는 경사면 피복부, 및, 상기 경사면 피복부로부터 상기 폭 방향 일방측으로 연장되어, 상기 전극박의 상기 절연체층 담지부를 덮는 박 피복부를 가지는 띠 형상 전극판이다.
만약, 절연체층의 표면이 활물질층의 정상면보다 높은 위치로 되어 있는 경우, 즉, 절연체층이 활물질층보다 높게 부풀어오르고 있거나, 활물질층의 정상면 위에까지 절연체층이 형성되어 있던 경우에는, 이 띠 형상 전극판을 권취하거나, 띠 형상 전극판을 권회하여 권회형의 전극체를 형성함에 있어서, 적절하게 띠 형상 전극판을 권회할 수 없다. 또한, 이 띠 형상 전극판을 이용하여, 권회형의 전극체를 형성하고, 활물질층의 정상면에 면압을 가할 때에도, 활물질층의 정상면보다 높은 위치의 절연체층에 힘이 가해지고, 이 부근에 위치하는 활물질층에 면압이 가해지지 않는 상태, 즉, 활물질층의 정상면에 균일하게 압력이 가해지지 않는 상태가 된다.
이에 대하여, 이 띠 형상 전극판에서는, 절연체층은, 활물질층의 정상면보다 낮은 위치로 되어 있다.
이 때문에, 적절하게, 이 띠 형상 전극판을 권취하거나, 띠 형상 전극판을 권회하여 권회형의 전극체를 형성함에 있어서, 띠 형상 전극판을 권회하거나 할 수 있다. 또한, 이 띠 형상 전극판을 이용하여, 권회형의 전극체를 형성하고, 활물질층의 정상면에 면압을 가할 때에도, 활물질층의 정상면 전체에, 균일하게 압력을 가할 수 있다.
또한, 이 띠 형상 전극판에서는, 절연체층 중, 경사면 피복부가, 활물질층의 일방측 경사면부의 적어도 하부를 덮고 있는 것 외에, 박 피복부는, 경사면 피복부로부터 폭 방향 일방측으로 연장되어, 전극박의 절연체층 담지부를 덮고 있다.
이 때문에, 경사면 피복부로 활물질층의 일방측 경사면부의 하부를 절연할 수 있고, 박 피복부에서 전극박의 절연체층 담지부를 덮어 절연할 수 있다. 또한, 박 피복부가 경사면 피복부로부터 연장되어 형성되므로, 절연체층과 활물질층과의 사이에 간극이 생겨 도전성 이물이 끼일 우려도 저감할 수 있다.
여기서, 띠 형상 전극판으로서는, 띠 형상의 전극박의 일방면에만 활물질층 및 절연체층을 형성한 것 외에, 띠 형상의 전극박의 양면에 각각 활물질층 및 절연체층을 형성한 것도 들 수 있다.
또한, 절연체층이 활물질층의 정상면보다 전극박측으로 「낮은 위치」라는 것은, 전극층의 두께 방향에서 볼 때, 절연체층이, 활물질층의 정상면보다 전극박측에 위치하고 있는 것을 말한다.
띠 형상 전극판에 이용하는 전극박으로서는, 알루미늄박, 구리박 등의 금속박을 들 수 있다.
또한, 활물질층으로서는, 활물질 입자, 도전재, 결착제 등을 포함하는 정극 활물질층이나 부극 활물질층을 들 수 있다. 활물질 입자로서는, 예를 들면, 리튬 천이 금속 복합 산화물, 구체적으로는 리튬 니켈 코발트 망간 산화물 등의 정극 활물질의 입자나, 흑연, 아세틸렌 블랙(AB) 등의 부극 활물질의 입자를 들 수 있다. 도전재로서는, 흑연, 아세틸렌 블랙 등의 도전성 입자를 들 수 있다. 또한, 결착제로서는, 폴리불화비닐리덴(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 수지를 들 수 있다. 또한, 절연체층에 이용하는 절연 수지로서는, 예를 들면, PVDF, 아크릴, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드, 폴리아미드 등을 들 수 있다.
또한 상기 서술의 띠 형상 전극판으로서, 상기 절연체층 중, 상기 경사면 피복부의 두께(Ts)가, 상기 박 피복부의 두께(Tt)보다 두껍게(Ts>Tt) 되어 이루어지는 띠 형상 전극판으로 하면 된다.
활물질층의 일방측 경사면부는, 전극박의 절연체층 담지부일수록 평활하지 않고 요철이 존재한다. 이 때문에, 절연체층 중, 경사면 피복부의 두께(Ts)가, 박 피복부의 두께(Tt)와 동일하거나 혹은 이보다 얇은 경우에는, 경사면 피복부로 활물질층의 일방측 경사면부를 덮어 절연함에 있어서, 절연의 확실성이 낮은 경우도 발생한다.
이에 대하여, 이 띠 형상 전극판에서는, 경사면 피복부의 두께가, 박 피복부의 두께보다 두껍게 되어 있다(Ts>Tt). 이 때문에, 절연체층은, 경사면 피복부로 활물질층의 일방측 경사면부를, 보다 확실하게 피복하여 절연할 수 있다.
또한 상기 서술의 어느 것에 기재된 띠 형상 전극판으로서, 상기 절연체층은, 무기 절연체 분말을 포함하는 띠 형상 전극판으로 하면 된다.
이 띠 형상 전극판에서는, 절연체층에 무기 절연 분말을 포함하므로, 만일, 미소 단락 등을 발생시켜 절연체층 부근의 온도가 상승해도, 무기 절연체 분말에 의해 절연을 유지할 수 있다.
또한, 무기 절연 분말로서는, 절연성의 세라믹 분말, 예를 들면, 알루미나 분말, 베마이트 분말, 멀라이트 분말, 실리카 분말, 마그네시아 분말, 티타니아 분말, 질화 규소 분말 등을 들 수 있다. 또한, 석영 유리 등의 절연성 유리의 분말을 이용할 수도 있다.
이 중에서도, 내열 온도가 높은 알루미나 분말을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 절연체 페이스트의 도포에 의한, 다이 헤드의 마모 등을 고려하여, 비교적 부드러운, 베마이트 분말을 이용하는 것도 바람직하다.
또한, 상기 서술의 어느 것에 기재된 띠 형상 전극판으로서, 상기 활물질층은, 금속 산화물로 이루어지는 정극 활물질 입자를 포함하는 띠 형상 전극판으로 하면 된다.
이 띠 형상 전극판에서는, 활물질층에, 금속 산화물의 정극 활물질 입자를 포함하고 있다. 따라서, 이 띠 형상 전극판은 정극판이다.
일반적으로, 부극판에서는, 부극 활물질층에 있어서 부극 활물질 입자로서 흑연 등을 이용한다. 한편, 정극판의 정극 활물질층에, 리튬 천이 금속 복합 산화물 등의 금속 산화물의 정극 활물질 입자를 이용한 경우에는, 정극 활물질층보다, 부극 활물질층이 저저항이 된다. 이 때문에, 금속 산화물의 정극 활물질 입자를 포함하는 정극 활물질층과 부극판(부극 활물질층 혹은 부극 집전박)이 도전성 이물 등에 의해 단락된 경우에 비해, 흑연 등의 부극 활물질 입자를 포함하는 부극 활물질층과 정극판의 정극 집전박(전극박)이 도전성 이물 등에 의해 단락된 경우가, 저저항이 되고, 큰 단락 전류가 흘러 특히 바람직하지 않다.
이에 대하여, 금속 산화물로 이루어지는 정극 활물질 입자를 이용하는 정극판에 대하여, 이 기술을 적용하여, 전극박인 정극 집전박에 절연체층을 마련하고 있으므로, 큰 합선 전류가 흐를 수 있는, 정극 집전박과 부극판(부극 활물질층 혹은 부극 집전박)과의 단락을 억제할 수 있다.
또한, 상기 서술의 어느 것에 기재된 띠 형상 전극판을, 소정의 길이 방향 치수로 절단하여 이루어지는 직사각형 형상 전극판으로 하면 된다.
만약, 절연체층이 활물질층의 정상면보다 높은 위치로 되어 있는 경우, 즉, 절연체층이 활물질층보다 높게 부풀어오르고 있거나, 활물질층의 정상면 위에까지 절연체층이 형성되어 있거나 하는 경우에는, 이 직사각형 형상 전극판을 적층하여, 적층형의 전극체를 형성하고, 활물질층의 정상면에 면압을 가할 때에, 활물질층의 정상면보다 높은 위치의 절연체층에 힘이 가해지고, 이 부근에 위치하는 활물질층에 면압이 가해지지 않는 상태, 즉, 활물질층의 정상면에 균일하게 압력이 가해지지 않는 상태가 된다.
이에 대하여, 이 직사각형 형상 전극판에서는, 절연체층은, 활물질층의 정상면보다 낮은 위치로 되어 있다.
이 때문에, 이 직사각형 형상 전극판을 이용하여, 적층형의 전극체를 형성하고, 활물질층의 정상면에 면압을 가할 때에도, 활물질층의 정상면 전체에, 균일하게 압력을 가할 수 있다.
또한, 이 직사각형 형상 전극판에서도, 절연체층 중, 경사면 피복부가, 활물질층의 일방측 경사면부의 적어도 하부를 덮고 있는 것 외에, 박 피복부가, 전극박의 박 노출부보다 폭 방향 타방측의 부위를 덮고 있다.
이 때문에, 경사면 피복부로 활물질층의 일방측 경사면부의 하부를 절연할 수 있고, 박 피복부로 전극박의 박 노출부보다 폭 방향 타방측의 부위를 덮어 절연할 수 있다. 또한, 박 피복부가 경사면 피복부로부터 연장되어 형성되므로, 절연체층과 활물질층과의 사이에 간극이 생겨 이물이 끼일 우려도 저감할 수 있다.
또한, 상기 서술의 어느 것에 기재된 띠 형상 전극판, 또는 직사각형 형상 전극판을 이용한 전지로 하면 된다.
이 전지에서는, 띠 형상 전극판 혹은 직사각형 형상 전극판을 이용하고 있으므로, 이들을 이용한 권회형의 전극체 혹은 적층형의 전극체에 있어서, 활물질층의 정상면에 전체적으로, 균일하게 압력을 가할 수 있어, 안정된 특성의 전지로 할 수 있다.
다른 양태는, 길이 방향으로 연장되는 띠 형상의 전극박으로서, 상기 전극박의 폭 방향 일방측의 일방측 박 단연을 포함하고, 상기 일방측 박 단연을 따라 상기 길이 방향으로 연장되며, 상기 전극박이 노출되는 띠 형상의 박 노출부를 가지는 전극박과, 상기 전극박 중, 상기 박 노출부보다 폭 방향 타방측의 활물질층 담지부 상에 형성되며, 상기 길이 방향으로 연장되는 띠 형상의 활물질층과, 절연 수지를 포함하고, 상기 활물질층 중 상기 폭 방향 일방측에 위치하는 일방측 층 단연부를 따라, 상기 전극박 중, 상기 박 노출부와 상기 활물질층 담지부와의 사이의 절연체층 담지부 상에 형성되며, 상기 길이 방향으로 연장되는 띠 형상의 절연체층을 구비하는 띠 형상 전극판으로서, 상기 활물질층의 상기 일방측 층 단연부는, 상기 폭 방향 일방측일수록 상기 활물질층의 두께가 얇은 일방측 경사면부를 가지고, 상기 절연체층은, 상기 활물질층의 정상면보다 상기 전극박측으로 낮은 위치이며, 상기 활물질층의 상기 일방측 경사면부의 적어도 하부를 덮는 경사면 피복부, 및, 상기 경사면 피복부로부터 상기 폭 방향 일방측으로 연장되어, 상기 전극박의 상기 절연체층 담지부를 덮는 박 피복부를 가지는 띠 형상 전극판의 제조 방법으로서, 상기 길이 방향으로 반송되는 상기 전극박의 상기 활물질층 담지부 및 상기 절연체층 담지부에, 다이 헤드로부터 토출된 활물질 페이스트 및 절연체 페이스트를 각각 도포하여, 미건조 활물질층 및 미건조 절연체층을 형성하는 도포 공정과, 상기 미건조 활물질층 및 상기 미건조 절연체층을 건조시켜, 상기 활물질층 및 상기 절연체층을 가지는 상기 띠 형상 전극판을 형성하는 건조 공정을 구비하고, 상기 다이 헤드는, 상기 폭 방향으로 직선 형상으로 연장되어, 상기 활물질 페이스트를 토출하는 제 1 슬롯, 및, 상기 제 1 슬롯의 상기 폭 방향 일방측에 배치되며, 이 제 1 슬롯과 소정 간격을 두고 일직선으로 나열되고, 이 제 1 슬롯보다 폭이 좁으며, 상기 절연체 페이스트를 토출하는 제 2 슬롯을 가지고, 상기 도포 공정은, 상기 제 1 슬롯으로부터 토출되어, 상기 전극박에 도착(塗着)된 상기 활물질 페이스트로 이루어지는 상기 미건조 활물질층이, 상기 전극박 상에서 상기 폭 방향 일방측으로 확산되고, 상기 제 2 슬롯으로부터 토출되어, 상기 미건조 활물질층과 간극을 두고 상기 전극박에 도착된 상기 절연체 페이스트로 이루어지는 상기 미건조 절연체층에, 상기 전극박상에서 폭 방향 타방측으로부터 접하며, 상기 미건조 절연체층 중 상기 폭 방향 타방측의 부위가, 상기 미건조 활물질층 중, 폭 방향 일방측일수록 상기 미건조 활물질층의 두께가 감소하는 미건조 일방측 경사면부에 올라앉은 형태로 하는 공정인 띠 형상 전극판의 제조 방법이다.
이 제조 방법에서는, 도포 공정에 있어서, 직선 형상의 제 1 슬롯과, 이 폭 방향 일방측에 배치된 폭이 좁은 제 2 슬롯을 가지는 다이 헤드를 이용한다.
또한, 다이 헤드의 제 1 슬롯으로부터 토출된 정극 활물질 페이스트로 이루어지는 미건조 활물질층은, 폭 방향으로 약간 확산된 후에 안정된다. 즉, 제 1 슬롯의 폭 방향 치수보다, 미건조 활물질층(활물질층)의 폭 방향 치수는, 약간(예를 들면, 1~2%정도) 커진다. 제 2 슬롯으로부터 토출된 절연체 페이스트로부터 이루어지는 미건조 절연체층도 마찬가지이다.
이 때문에, 전극박에 도착된 미건조 활물질층은, 전극박 상에서 폭 방향 일방측으로 확산되어, 이 미건조 활물질층과 소정의 간격을 두고 전극박에 도착된 미건조 절연체층에, 폭 방향 타방측으로부터 접하고, 미건조 절연체층의 폭 방향 타방측의 부위가, 미건조 활물질층의 미건조 일방측 경사면부에 올라앉은 형태가 된다. 그 후, 건조 공정에서, 미건조 활물질층 및 미건조 절연체층을 건조시켜, 활물질층 및 절연체층을 가지는 전극판을 얻는다.
이와 같이, 다이 헤드에 의해, 전극박에 활물질 페이스트 및 절연체 페이스트(미건조 활물질층 및 미건조 절연체층)를 간격을 두고 도착하고, 그 후, 폭 방향으로 확산되는 미건조 활물질층을 미건조 절연체층에 폭 방향 타방측으로부터 맞닿게 한다.
이와 같이 하여, 활물질층과 절연체층이 이간되어 이들 사이에 간극이 형성되는 것을 없앨 수 있다.
한편, 토출할 때에 활물질 페이스트와 절연체 페이스트와의 사이에 간격을 마련하지 않거나, 혹은 다이 헤드 내로부터 이미, 활물질 페이스트와 절연체 페이스트가 접한 상태로 이들을 토출하는 방법도 생각할 수 있다. 그러나 이 경우에는, 미건조 활물질층과 미건조 절연체층이 강하게 접하여, 경계 부분에서 양자가 과도하게 혼합된다.
이에 대하여 본 기술에서는, 미건조 활물질층과 미건조 절연체층이 경계 부분에서 혼합이 발생하는 경우도 있지만, 상기 서술의 경우에 비해, 과도한 혼합이 억제되어, 혼합의 정도가 낮아진다. 이 때문에, 혼합이 크게 발생하여, 절연체층의 일부가 활물질층의 정상면에 올라앉아 높은 위치에 위치하는 형태나, 혼합된 활물질층의 일부가 절연체층으로부터 노출되는 등 절연체층으로 충분히 덮을 수 없는 형태가 되는 것이 방지된다.
즉, 절연체층으로서, 활물질층의 정상면보다 낮은 위치에서, 활물질층의 일방측 경사면부의 하부를 덮는 경사면 피복부와, 경사면 피복부로부터 폭 방향 일방측으로 연장되는 박 피복부를 확실하게 형성할 수 있다.
게다가, 도포 공정 및 건조 공정에서, 활물질층 및 절연체층을 동시에 형성하여 건조시키므로, 짧은 공정으로 저렴하게 전극판을 제조할 수 있다.
또한, 다이 헤드로부터의 토출 시에는, 활물질 페이스트와 절연체 페이스트(미건조 활물질층과 미건조 절연체층)를 간격을 두고, 전극판에 도착하면서도, 미건조 활물질층과 미건조 절연체층이 접하도록 하기 위해서는, 활물질 페이스트 및 절연체 페이스트에 가해지는 압력의 크기, 이들의 점도를 고려하는 것 외에, 다이 헤드로부터 토출할 때의 활물질 페이스트와 절연체 페이스트와의 간극의 크기를, 따라서, 다이 헤드의 제 1 슬롯과 다이 제 2 슬롯과의 간격을 적절한 값으로 설정하면 된다.
또한, 절연체 페이스트를 제 2 슬롯으로부터, 전극박을 향해 토출할 때의 방향을, 폭 방향 타방측으로 기울여 토출하거나, 혹은 폭 방향 일방측으로 기울여 토출 하거나, 또한, 그 토출의 각도를 조절하면 된다.
또한 상기 서술의 띠 형상 전극판의 제조 방법으로서, 상기 다이 헤드는, 상기 제 2 슬롯으로부터, 상기 절연체 페이스트를, 대향하는 상기 전극박을 향해, 또한, 폭 방향 타방측을 향해 토출하는 구성을 가지는 띠 형상 전극판의 제조 방법으로 하면 된다.
이 제조 방법에서는, 절연체 페이스트를, 제 2 슬롯으로부터 전극박을 향해, 또한, 폭 방향 타방측을 향해 토출하므로, 미건조 절연체층이 폭 방향 타방측으로 확산되기 쉬워져, 전극박 상에서, 미건조 활물질층과 미건조 절연체층이 서로 접하기 쉽게 할 수 있다.
이와 같은 다이 헤드의 구체적인 구성으로서는, 상기 제 2 슬롯에 상기 제 2 페이스트를 유도하는 제 2 통로를 가지고, 상기 제 2 통로는, 상기 제 2 슬롯을 향하는 상기 제 2 페이스트가, 전방이고 또한 상기 폭 방향 타방측으로 진행하는 형태를 가지는 다이 헤드를 들 수 있다.
혹은 상기 서술의 어느 것에 기재된 띠 형상 전극판의 제조 방법으로서, 상기 다이 헤드 중, 상기 제 2 슬롯의 반송 방향 치수를, 상기 제 1 슬롯의 반송 방향 치수와 상이하게 하고 있는 띠 형상 전극판의 제조 방법으로 하면 된다.
이 제조 방법에 이용하는 다이 헤드로서는, 예를 들면, 상류측 헤드 본체와, 하류측 헤드 본체와, 상류측 헤드 본체와 하류측 헤드 본체와의 사이에 끼우는 심(shim)으로 구성되어 있으며, 이들로 구성하여 개구인 제 1 슬롯으로부터 외부로부터 압송된 활물질 페이스트를 토출함과 함께, 제 2 슬롯으로부터 별도 외부로부터 압송된 절연체 페이스트를 토출하여, 백업롤에 의해 반송되는 띠 형상의 전극박에, 각각 도포한다. 심에는, 활물질 페이스트와 절연체 페이스트를(제 1 슬롯과 제 2 슬롯을) 갈라놓는 격벽부가 마련되지만, 이 격벽부에 차압에 의한 힘이 가해져 격벽부가 변형되는 등의 문제를 피하기 위해, 활물질 페이스트 및 절연체 페이스트에 가하는 압력의 크기를, 서로 대략 동등하게 하는 경우가 많다.
한편, 제 1 슬롯의 폭 방향에 직교하는 반송 방향 치수나 토출시키는 활물질 페이스트의 평량(坪量)(활물질층의 막 두께) 등을 고려하면, 활물질 페이스트에 가하는 압력의 선택 가능한 범위는, 어느 범위로 한정되는 경우가 많다.
한편, 절연체 페이스트에 가하는 압력도, 이와 같은 한정된 범위로부터 선택하고, 게다가, 제 1 슬롯의 반송 방향 치수와 동등한 반송 방향 치수로 한 제 2 슬롯으로부터, 적당량의 절연체 페이스트를 토출시키려고 하면, 절연체 페이스트의 점도가 적절하지 않기(점도가 지나치게 낮거나, 혹은 반대로 지나치게 높기) 때문에, 실현 곤란해지는 경우가 발생한다.
이에 대하여, 상기 서술의 제조 방법에 있어서는, 다이 헤드에 있어서의 제 2 슬롯의 반송 방향 치수를, 제 1 슬롯의 반송 방향 치수와 상이하게 하고 있어, 사용하는 활물질 페이스트 및 절연체 페이스트의 점도에 적합하며, 적절하게 각 페이스트를 토출하도록 할 수 있다.
구체적으로는, 예를 들면, 다이 헤드에 있어서, 제 1 슬롯의 반송 방향 치수, 및, 제 2 슬롯의 반송 방향 치수를 정하기 위해, 상류측 헤드 본체와 하류측 헤드 본체와의 사이에 끼우는 심을 제조함에 있어서, 제 1 슬롯을 이루는 부분은, 양면으로부터의 에칭에 의해 심의 전체 두께에 걸쳐 제거하는 한편, 제 2 슬롯을 이루는 부분은, 하프 에칭(편면 에칭) 등의 제조 방법을 채용하여, 두께 방향(반송 방향)의 일방측을 남긴 형태로 한다. 이에 따라, 다이 헤드에 있어서, 제 1 슬롯의 반송 방향 치수보다, 제 2 슬롯의 반송 방향 치수를 작게 한다. 혹은 이것과는 반대로, 심 중, 제 2 슬롯을 이루는 부분은 심의 전체 두께에 걸쳐 제거하는 한편, 제 1 슬롯을 이루는 부분은 두께 방향의 일방측을 남기고, 제 1 슬롯의 반송 방향 치수보다, 제 2 슬롯의 반송 방향 치수를 크게 한다.
또한, 심에 하프 에칭 등을 실시하지 않고, 상류측 헤드 본체 혹은 하류측 헤드 본체의 립 부분에 홈이나 볼록부를 형성하는 등 하여, 제 2 슬롯의 반송 방향 치수를 제 1 슬롯의 반송 방향 치수와 다르게 할 수도 있다. 또한, 이들을 조합시킬 수도 있다.
또한, 반송 방향이란, 띠 형상의 전극박의 폭 방향에 직교하는, 전극박(피도물(被塗物)이 반송되는 방향을 말한다. 또한, 제 1 슬롯 및 제 2 슬롯에 있어서, 반송 방향 치수란, 제 1 슬롯 및 제 2 슬롯의, 폭 방향에 직교하는 방향(전극박이 반송되는 방향)의 치수를 가리킨다.
또한 상기 서술의 띠 형상 전극판의 제조 방법으로서, 상기 절연체 페이스트는, 상기 활물질 페이스트보다 저점도이며, 상기 다이 헤드는, 상기 제 2 슬롯의 상기 반송 방향 치수를, 상기 제 1 슬롯의 상기 반송 방향 치수보다 작게 하여 이루어지는 띠 형상 전극판의 제조 방법으로 하면 된다.
활물질 입자 등의 고형분을 많이 포함하는 활물질 페이스트에 비해, 절연체 페이스트는 고형분을 적게 용매를 많게 하기 때문에 저점도가 되기 쉽다. 이 때문에, 절연체 페이스트에 활물질 페이스트와 동일한 압력을 가하여, 제 1 슬롯과 동일한 반송 방향 치수의 제 2 슬롯으로부터 토출시키면, 이 제 2 슬롯으로부터 토출되는 절연체 페이스트의 양이 지나치게 많아지는 등, 적당량의 절연체 페이스트를 토출시키는 것이 어려운 경우가 있다.
이에 대하여, 상기 서술의 제조 방법에서는, 절연체 페이스트는 활물질 페이스트보다 저점도이지만, 제 2 슬롯의 반송 방향 치수를, 제 1 슬롯의 반송 방향 치수보다 작게 하고 있다. 이 때문에, 활물질 페이스트보다 점도가 낮은 절연체 페이스트에, 활물질 페이스트와 동일한 정도의 압력을 가한 경우에도, 절연체 페이스트를 제 2 슬롯으로부터 적절하게 토출시킬 수 있다.
또한 상기 서술의 띠 형상 전극판의 제조 방법으로서, 상기 다이 헤드는, 상기 제 2 슬롯의 위치를, 상기 제 1 슬롯의 위치보다, 반송 방향 하류측으로 치우치게 하여 이루어지는 띠 형상 전극판의 제조 방법으로 하면 된다.
다이 헤드에 있어서, 제 2 슬롯의 반송 방향 치수를, 제 1 슬롯의 반송 방향 치수보다 작게 하여 이루어지는 형태로서는, a) 제 2 슬롯의 반송 방향 중심의 위치를, 제 1 슬롯의 반송 방향 중심의 위치와 동일하게 하는 패턴 외에, b) 제 2 슬롯의 위치를, 제 1 슬롯의 위치보다, 반송 방향의 상류측으로 치우치게 하는 패턴, c) 제 2 슬롯의 위치를, 제 1 슬롯의 위치보다, 반송 방향의 하류측으로 치우치게 하는 패턴 등을 생각할 수 있다.
이 중, a), b)의 패턴에서는, c)의 패턴에 비해, 토출된 활물질 페이스트 및 절연체 페이스트가, 다이 헤드 중 하류측 헤드 본체에 마련한 하류측 립과 전극박과의 사이의, 활물질 페이스트 및 절연체 페이스트에 아직 압력이 가해지고 있는 부위에 이르기까지의 시간이 길어져, 각각 폭 방향으로 확산하려고 하는 활물질 페이스트와 절연체 페이스트가 서로 접하기 쉬워, 이들이 경계 부근에서 소용돌이를 이루어 혼합되기 쉽다.
한편, c)의 패턴에서는, a), b)의 패턴에 비해, 활물질 페이스트에 비해 절연체 페이스트가 반송 방향에서 볼 때 늦게 토출되므로, 다이 헤드의 하류측 립과 전극박과의 사이에 있어서, 각각 폭 방향으로 확산하려고 하는 미건조 활물질층과 미건조 절연체층이 접하기 어려워지거나 혹은 강하게 접하는 것이 억제되어, 미건조 활물질층과 미건조 절연체층이 이들의 계면 부근에서 소용돌이를 이루어 혼합되는 것을, 억제할 수 있다.
또한, 상기 서술의 어느 것에 기재된 띠 형상 전극판의 제조 방법으로 제조한 상기 띠 형상 전극판을, 소정의 길이 방향 치수로 절단하는 길이 방향 절단 공정을 구비하는 직사각형 형상 전극판의 제조 방법으로 하면 된다.
이 직사각형 형상 전극판의 제조 방법에 의하면, 상기 서술의 어느 것의 띠 형상 전극판의 제조 방법으로 제조한 띠 형상 전극판을, 소정의 길이 방향 치수로 절단하면 되고, 용이하고 저렴하게 직사각형 형상 전극판을 제조할 수 있다.
상기 서술의 어느 것에 기재된 띠 형상 전극판의 제조 방법으로 제조한 상기 띠 형상 전극판, 또는, 상기 서술의 직사각형 형상 전극판의 제조 방법으로 제조한 상기 직사각형 형상 전극판을 이용하여, 전극체를 형성하는 전극체 형성 공정을 구비하는 전지의 제조 방법으로 하면 된다.
이 전지의 제조 방법에서는, 상기 서술의 띠 형상 전극판 혹은 직사각형 형상 전극판을 이용하여 전극체를 형성하므로, 용이하고 저렴하게 전지를 제조할 수 있다.
또 다른 양태는, 폭 방향으로 직선 형상으로 연장되어, 제 1 페이스트를 토출하는 제 1 슬롯, 및, 상기 제 1 슬롯의 폭 방향 일방측에 소정 간격을 두고 나열되고, 이 제 1 슬롯보다 폭이 좁으며, 제 2 페이스트를 토출하는 제 2 슬롯을 가지는 다이 헤드로서, 상기 제 2 슬롯에 상기 제 2 페이스트를 유도하는 통로를 가지고, 상기 통로는, 상기 제 2 페이스트가, 상기 제 2 슬롯을 향해 진행됨과 함께 폭 방향 타방측으로 진행되는 형태를 가지는 다이 헤드이다.
이 다이 헤드에서는, 상기 통로가 상기 서술의 형태를 가지고 있으므로, 이 통로를 통해, 제 2 슬롯에 유도된 제 2 페이스트(예를 들면 절연체 페이스트)는, 제 2 슬롯으로부터 피도물(被塗物)(예를 들면 전극박)을 향해 토출될 때에, 피도물을 향함과 함께 폭 방향 타방측을 향해 토출된다.
다이 헤드의 제 2 슬롯으로부터, 이와 같이 하여 토출되어 피도물에 도착된 제 2 페이스트는, 피도물 상에서, 폭 방향 타방측으로 확산되기 쉽다. 이 때문에, 제 2 페이스트는, 동일한 다이 헤드의 제 1 슬롯으로부터 토출되어 피도물에 도착된 제 1 페이스트(예를 들면 활물질 페이스트)와, 토출 전의 다이 헤드 내에서는 서로 접하거나 혼합되거나 하는 경우는 없다. 한편, 토출 시에는 소정 간격을 두고 토출시켰음에도 불구하고, 도착 후에 피도물 상에서 서로 가까워지게 하거나 접하게 하기 쉬운 다이 헤드가 된다.
또한, 이와 같은 다이 헤드의 구체 형태로서는, 예를 들면, 이하와 같은 것을 들 수 있다.
상기 제 1 슬롯 및 상기 제 2 슬롯의 반송 방향 상류측에 배치되는 상류측 헤드 본체와, 상기 제 1 슬롯 및 상기 제 2 슬롯의 반송 방향 하류측에 배치되는 하류측 헤드 본체와, 평판 형상이며, 상기 상류측 헤드 본체와 상기 하류측 헤드 본체와의 사이에 개재하여, 상기 제 1 슬롯 및 상기 제 2 슬롯의 반송 방향 치수 및 폭 방향 치수를 정하는 심을 구비하고, 상기 심은, 상기 제 1 슬롯에 상기 제 1 페이스트를 유도하는 제 1 통로를 이루는 제 1 통로부, 및, 상기 제 2 통로를 이루는 제 2 통로부를 가지며, 상기 제 2 통로부는, 상기 제 2 슬롯을 향할수록, 상기 폭 방향 타방측에 위치하는 형태를 가지는 다이 헤드이다.
이 다이 헤드에서는, 심에 있어서의 제 2 통로부의 형태를, 상술한 바와 같이 하면 충분하므로, 구성이 용이하다.
상기 서술의 다이 헤드로서, 상기 제 2 슬롯의 반송 방향 치수를, 상기 제 1 슬롯의 반송 방향 치수와 다르게 하고 있는 다이 헤드로 하면 된다.
다이 헤드는, 예를 들면, 상류측 헤드 본체와, 하류측 헤드 본체와, 상류측 헤드 본체와 하류측 헤드 본체와의 사이에 끼우는 심으로 구성되어 있으며, 외부로부터 압송된 제 1 페이스트를 이들로 구성된 제 1 슬롯으로부터 토출함과 함께, 외부로부터 압송된 제 2 페이스트를 제 2 슬롯으로부터 토출하여, 피도물에 각각 도포한다. 심에는, 제 1 페이스트와 제 2 페이스트를(제 1 슬롯과 제 2 슬롯을) 갈라놓는 격벽부가 마련되지만, 이 격벽부에 차압에 의한 힘이 가해져 격벽부가 변형되는 등의 문제를 피하기 위해, 제 1 페이스트 및 제 2 페이스트에 가하는 압력의 크기를, 서로 대략 동등하게 하는 경우가 많다.
한편, 제 1 슬롯의 반송 방향 치수나 이 제 1 슬롯으로부터 토출시켜야 할 제 1 페이스트의 토출량 등을 고려하면, 제 1 페이스트에 가할 수 있는 압력의 범위는 어느 범위로 한정되는 경우가 많다.
한편, 이와 같은 한정된 범위의 압력으로, 제 1 슬롯과 동일한 반송 방향 치수의 제 2 슬롯으로부터 제 2 페이스트를 토출시키려고 하면, 제 2 페이스트의 점도가 적절하지 않기(점도가 지나치게 낮거나, 혹은 반대로 지나치게 높기) 때문에, 제 2 페이스트를 적당량 토출할 수 없는 경우가 발생한다.
이에 대하여, 상기 서술의 다이 헤드에서는, 제 2 슬롯의 반송 방향 치수를, 제 1 슬롯의 반송 방향 치수와 상이하게 하도록 하고 있다. 이에 따라, 제 1 페이스트 및 제 2 페이스트에 가하는 압력을 대략 동등하게 하면서도, 제 1 페이스트 및 제 2 페이스트의 점도의 차이에 따라, 제 1 페이스트 및 제 2 페이스트를, 각각 적당량을 토출시킬 수 있다.
그 구체적인 형태로서는, 다이 헤드는, 상류측 헤드 본체와, 하류측 헤드 본체와, 상류측 헤드 본체와 하류측 헤드 본체와의 사이에 끼우는 심으로 구성되어 있으며, 상기 심의 상기 제 1 슬롯을 이루는 제 1 개구부 및 상기 제 2 슬롯을 이루는 제 2 개구부 중, 일방은 판 두께 방향의 전체에 상기 심을 이루는 판재가 존재하지 않는 뚫림 개구부이며, 타방은 판 두께 방향으로 상기 심을 이루는 판재의 일부가 존재하는 잔존 개구부인 다이 헤드로 하면 된다.
이 심을 이용한 다이 헤드에서는, 제 1 슬롯의 두께 방향 치수(반송 방향 치수)와, 제 2 슬롯의 두께 방향 치수(반송 방향 치수)를 상이한 것으로 할 수 있다.
또한, 상기 서술의 다이 헤드로서, 상기 제 2 슬롯의 반송 방향 치수를, 상기 제 1 슬롯의 반송 방향 치수보다 작게 하여 이루어지는 다이 헤드로 하면 된다.
제 1 슬롯으로부터 토출시키는 제 1 페이스트에 비해, 제 2 슬롯으로부터 토출시키는 제 2 페이스트가 저점도인 경우가 있다. 이 경우에 있어서, 제 1 슬롯으로부터 제 1 페이스트가 적당량 토출되도록, 제 1 페이스트에 가하는 압력을 조정하고, 제 2 페이스트에도 제 1 페이스트와 동일한 압력을 가하려고 하면, 제 1 슬롯과 제 2 슬롯이 동일한 반송 방향 치수인 경우에는, 이 제 2 슬롯으로부터 토출되는 제 2 페이스트의 양이 지나치게 많아지는 등, 제 2 페이스트를 적당량 토출시키는 것이 어려운 경우가 있다.
이에 대하여, 상기 서술의 다이 헤드에서는, 제 2 슬롯의 반송 방향 치수를, 제 1 슬롯의 반송 방향 치수보다 작게 하고 있다. 이 때문에, 제 1 페이스트보다 점도가 낮은 제 2 페이스트에, 제 1 페이스트와 대략 동등한 압력을 가한 경우에도, 제 2 페이스트를 제 2 슬롯으로부터 적절하게 토출시킬 수 있다.
또한 상기 서술의 다이 헤드로서, 상기 제 2 슬롯의 위치를, 상기 제 1 슬롯의 위치보다, 반송 방향 하류측으로 치우치게 하여 이루어지는 다이 헤드로 하면 된다.
상기 서술한 바와 같이 제 2 슬롯의 위치를 제 1 슬롯의 위치보다 반송 방향의 하류측으로 치우치게 한 다이 헤드에서는, 이것과는 반대로, 제 2 슬롯의 위치를 제 1 슬롯의 위치보다 반송 방향의 상류측으로 치우치게 한 다이 헤드나, 제 2 슬롯의 반송 방향 중심의 위치를, 제 1 슬롯의 반송 방향 중심의 위치와 동일한 다이 헤드에 비해, 제 1 페이스트에 비해 제 2 페이스트가 반송 방향에서 볼 때 늦게 토출된다. 이 때문에, 다이 헤드의 하류측 립과 피도물과의 사이에 있어서, 각각 폭 방향으로 확산하려고 하는 제 1 페이스트와 제 2 페이스트가 강하게 접하는 것이 억제되어, 제 1 페이스트와 제 2 페이스트가 이들의 계면 부근에서 소용돌이를 이루어 혼합되는 것을, 상대적으로 억제할 수 있다.
도 1은 실시 형태 1과 관련된 전지의 사시도이다.
도 2는 실시 형태 1과 관련된 전지의 종단면도이다.
도 3은 실시 형태 1과 관련된 전지에 수용하는 권회형의 전극체의 사시도이다.
도 4는 실시 형태 1과 관련된 전극체의 전개도이다.
도 5는 실시 형태 1과 관련된 정극판의 사시도이다.
도 6은 실시 형태 1과 관련된 정극판 및 실시 형태 2와 관련된 직사각형 형상 정극판 중, 정극 활물질층의 일방측 층 단연부 및 절연체층의 형태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 7은 실시 형태 1과 관련된 정극판 및 실시 형태 2와 관련된 직사각형 형상 정극판 중, 정극 활물질층의 일방측 층 단연부와 절연체층에 이들이 혼합된 혼합부가 생긴 경우의 형태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 8은 실시 형태 1, 2와 관련된 전지의 제조 공정의 순서를 나타내는 플로우 차트이다.
도 9는 실시 형태 1, 2와 관련되며, 다이 코터 및 건조기를 이용하여, 정극박에 정극 활물질층 및 절연체층을 형성하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 10은 실시 형태 1, 2와 관련된 분할 전 정극판의 사시도이다.
도 11은 실시 형태 1, 2와 관련된 다이 헤드의 형태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 12는 실시 형태 1, 2와 관련된 다이 헤드의 형태를 나타내는 사시도이다.
도 13은 실시 형태 1, 2와 관련되며, 다이 헤드로부터 토출된 활물질 페이스트 및 절연체 페이스트가, 정극 집전박에 도포되는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 14는 실시 형태 1, 2와 관련되며, 도 13의 설명도 중, 제 2 슬롯 근방에 있어서, 다이 헤드로부터 토출된 활물질 페이스트 및 절연체 페이스트가, 정극 집전박에 도포되는 모습을 확대하여 나타내는 부분 확대 설명도이다.
도 15는 실시 형태 1, 2와 관련되며, 다이 헤드로부터 토출되는 활물질 페이스트 및 절연체 페이스트의 거동을 나타내는 설명도이며, 도 15의 (a)는 상류 립부 및 하류 립부측에서 본 활물질 페이스트 및 절연체 페이스트의 거동을 나타내는 설명도이며, 도 15의 (b), (c)에 있어서의 J-J' 화살표 단면에서의 거동을 나타내는 설명도, 도 15의 (b)는 도 15의 (a) 및 도 14에 있어서의 A-A' 화살표 단면에서의 활물질 페이스트의 거동을 나타내는 설명도, 도 15의 (c)는 도 15의 (a) 및 도 14에 있어서의 B-B' 화살표 단면에서의 절연체 페이스트의 거동을 나타내는 설명도다.
도 16은 실시 형태 1, 2와 관련되며, 다이 헤드로부터 토출된 활물질 페이스트 및 절연체 페이스트의 거동을 나타내는 설명도이며, (a)는 도 15의 (b)에 있어서의 C-C' 화살표 단면에서의 거동을 나타내는 설명도, (b)는 도 15의 (b)에 있어서의 D-D' 화살표 단면에서의 거동을 나타내는 설명도, (c)는 도 15의 (b)에 있어서의 E-E'화살표 단면에서의 거동을 나타내는 설명도, (d)는 도 15의 (b)에 있어서의 F-F' 화살표 단면에서의 거동을 나타내는 설명도, (e)는 도 15의 (b)에 있어서의 G-G' 화살표 단면에서의 거동을 나타내는 설명도, (f)는 건조 후의 정극판의 일방측 층 단연부 및 절연체층의 형태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 17은 실시 형태 2와 관련된 전지의 종단면도이다.
도 18은 실시 형태 2와 관련되며, 전지에 수용하는 적층형의 전극체의 사시도이다.
도 19는 실시 형태 2와 관련된 직사각형 형상 정극판의 사시도이다.
(실시 형태 1)
이하, 본 발명의 제 1 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태 1과 관련된 리튬 이온 이차 전지(이하, 간단히 「전지」라고도 함)(1)의 사시도를 도 1에, 종단면도를 도 2에 나타낸다. 또한, 이 전지(1)를 구성하는 전극체(20)의 사시도를 도 3에, 전개도를 도 4에 나타낸다.
또한, 이하에서는, 전지(1)의 전지 두께 방향(BH), 전지 가로 방향(CH) 및 전지 세로 방향(DH)을, 도 1 및 도 2에 나타내는 방향으로 정하여 설명한다.
이 전지(1)는, 하이브리드 자동차나 전기 자동차 등의 차량 등에 탑재되는 각형(角型)이며 밀폐형의 리튬 이온 이차 전지이다. 전지(1)는, 전지 케이스(10)와, 이 내부에 수용된 권회형의 전극체(20)와, 전지 케이스(10)에 지지된 정극 단자 부재(50) 및 부극 단자 부재(60)로 구성된다. 또한, 전지 케이스(10) 내에는, 전해액(비수전해액)(70)이 수용되어 있으며, 전해액(70)의 일부는 전극체(20) 내에 함침되고, 나머지는 잉여액으로서 전지 케이스(10)의 바닥부에 고여 있다.
이 중 전지 케이스(10)는, 직방체 상자 형상이며 금속(본 실시 형태에서는 알루미늄)으로 이루어진다. 이 전지 케이스(10)는, 상측만이 개구된 바닥이 있는 각통 형상의 케이스 본체 부재(11)와, 이 케이스 본체 부재(11)의 개구(11h)를 폐색하는 형태로 용접된 직사각형 판 형상의 케이스 덮개 부재(13)로 구성된다. 케이스 덮개 부재(13)에는, 전지 케이스(10)의 내압이 소정 압력에 도달하였을 때에 파단 밸브 개방하는 안전 밸브(14)가 마련되어 있다. 또한, 이 케이스 덮개 부재(13)에는, 전지 케이스(10)의 내외를 연통하는 주액 구멍(13h)이 형성되고, 밀봉 부재(15)에 의해 기밀하게 밀봉되어 있다.
케이스 덮개 부재(13)에는, 알루미늄으로 이루어지는 내부 단자 부재(53), 외부 단자 부재(54) 및 볼트(55)에 의해 구성되는 정극 단자 부재(50)가, 수지로 이루어지는 내부 절연 부재(57) 및 외부 절연 부재(58)를 통하여 고정 마련되어 있다. 이 정극 단자 부재(50)의 일단(一端)을 이루는 내부 단자 부재(53)는, 전지 케이스(10) 내에 있어서, 후술하는 전극체(20) 중 정극판(21)의 정극 집전부(21m)에 용접되어 도통되는 한편, 케이스 덮개 부재(13)를 관통하여 전지 외부까지 연장되어, 정극 단자 부재(50)의 타단을 이루는 외부 단자 부재(54) 및 볼트(55)에 접속하고 있다.
또한, 케이스 덮개 부재(13)에는, 구리로 이루어지는 내부 단자 부재(63), 외부 단자 부재(64) 및 볼트(65)에 의해 구성되는 부극 단자 부재(60)가, 수지로 이루어지는 내부 절연 부재(67) 및 외부 절연 부재(68)를 통하여 고정 마련되어 있다. 이 부극 단자 부재(60)의 일단을 이루는 내부 단자 부재(63)는, 전지 케이스(10) 내에 있어서, 후술하는 전극체(20) 중 부극판(31)의 부극 집전부(31m)에 용접되어 도통되는 한편, 케이스 덮개 부재(13)를 관통하여 전지 외부까지 연장되어, 부극 단자 부재(60)의 타단을 이루는 외부 단자 부재(64) 및 볼트(65)에 접속하고 있다.
이어서, 전극체(20)에 대하여 설명한다(도 2~도 4 참조). 이 전극체(20)는, 편평 형상을 이루고, 그 축선(AX)이 전지 가로 방향(CH)과 평행해지도록 옆으로 쓰러뜨린 상태로, 전지 케이스(10) 내에 수용되어 있다. 전극체(20)와 전지 케이스(10)와의 사이에는, 절연 필름으로 이루어지며, 일단측(도 2 중, 상방)에 개구를 가지는 자루 형상의 절연 필름 포위체(17)가 배치되어, 전극체(20)와 전지 케이스(10)와의 사이를 절연하고 있다. 전극체(20)는, 띠 형상의 정극판(21)과 띠 형상의 부극판(31)을, 띠 형상의 한 쌍의 세퍼레이터(41)를 개재하여 서로 겹쳐(도 4 참조), 축선(AX) 둘레로 권회하여 편평 형상으로 압축한 것이다(도 3 참조).
띠 형상의 부극판(31)(도 4 참조)은, 띠 형상의 구리박으로 이루어지는 부극 집전박(32)의 양 표면 중, 폭 방향 일방측(WH1)(도 4 중, 상방)의 일부이고 또한 길이 방향(LH)으로 연장되는 영역 상에, 부극 활물질층(33)을 띠 형상으로 마련하여 이루어진다. 반대로, 부극판(31) 중 폭 방향 타방측(WH2)의 단부는, 두께 방향(TH)으로 부극 활물질층(33)이 존재하지 않으며, 부극 집전박(32)이 노출된 부극 집전부(31m)로 되어 있다. 상기 서술의 부극 단자 부재(60)의 내부 단자 부재(63)는, 이 부극 집전부(31m)에 용접되어 있다.
부극 활물질층(33)은, 부극 활물질 입자, 결착제 및 증점제를 포함하고 있다. 본 실시 형태에서는, 부극 활물질 입자로서 흑연 입자를, 결착제로서 스티렌 부타디엔 고무(SBR)를 이용하고 있다.
띠 형상의 세퍼레이터(41)는, 각각, 폴리프로필렌(PP)제의 2매의 다공질 수지 필름의 사이에, 폴리에틸렌(PE)제의 1매의 다공질 수지 필름을 배치하여, 서로 겹친 3층 구조의 다공질막이다.
띠 형상의 정극판(21)은, 길이 방향(LH)으로 연장되는, 알루미늄박으로 이루어지는 띠 형상의 정극 집전박(22)과, 정극 집전박(22)의 양 표면(22S1, 22S2)에 형성된, 정극 활물질 입자(23f) 등을 포함하는 띠 형상의 정극 활물질층(23), 및, 절연 수지 등으로 이루어지는 띠 형상의 절연체층(24)을 구비한다.
이 중, 띠 형상의 정극 집전박(22)은, 이 정극 집전박(22)의 폭 방향 일방측(WH1)(도 4에 있어서 상측, 도 5에 있어서 우하측)의 일방측 박 단연(22p)을 포함하고, 이 일방측 박 단연(22p)을 따라 길이 방향(LH)으로 연장되며, 정극 집전박(22) 자체가 노출되는 띠 형상의 박 노출부(22m)를 가지고 있다. 이 박 노출부(22m)는, 정극판(21) 중, 정극 단자 부재(50)의 내부 단자 부재(53)에 도통 접속하는 정극 집전부(21m)로 되어 있으며, 정극 단자 부재(50)의 내부 단자 부재(53)는, 이 정극 집전부(21m)(박 노출부(22m))에 용접되어 있다.
띠 형상의 정극 활물질층(23)은, 정극 집전박(22)의 표면(22S1, 22S2)에, 구체적으로는, 박 노출부(22m)보다 폭 방향 타방측(WH2)의 활물질층 담지부(22c) 상에 형성되어 있다. 또한 이 정극 활물질층(23) 중, 폭 방향 일방측(WH1)에 위치하는 정극층 단연부(23p)는, 폭 방향 일방측(WH1)일수록 정극 활물질층(23)의 두께(두께 방향(TH)의 치수)가 얇은 정극층 경사면부(23ps)를 가지고 있다(도 6 참조). 또한, 이 정극 활물질층(23)은, 정극 활물질 입자, 도전재, 결착제를 포함하고 있으며, 본 실시 형태 1에서는, 정극 활물질 입자(23f)로서 리튬 천이 금속 복합 산화물 입자(구체적으로는, 리튬 니켈 코발트 망간 산화물)를, 도전재로서 아세틸렌 블랙을, 결착제로서 폴리불화비닐리덴(PVDF)을 이용하고 있다.
한편, 띠 형상의 절연체층(24)은, 정극 활물질층(23) 중 폭 방향 일방측(WH1)에 위치하는 정극층 단연부(23p)를 따라, 정극 집전박(22) 중, 박 노출부(22m)와 활물질층 담지부(22c)와의 사이의 절연체층 담지부(22i) 상에 형성되고, 길이 방향(LH)으로 연장되어 있다(도 6 참조). 또한, 절연체층(24)은, 그 전체가 세퍼레이터(41)에 덮이는 위치에 형성되어 있다(도 4 참조). 이 절연체층(24)은, 정극 활물질층(23)의 정상면(23S)보다 정극 집전박(22)측으로 낮은 위치인, 즉, 정극판(21)의 두께 방향(TH)에서 볼 때, 정상면(23S)보다 절연체층(24)이 정극 집전박(22)측에 배치되어 있다.
이 때문에, 본 실시 형태 1의 정극판(21)의 절연체층(24)에서는, 이것과는 반대의 절연체층(24)이 정극 활물질층(23)의 정상면(23S)보다 높은 위치로 되어 있는 경우와는 달리, 적절하게, 이 정극판(21)을 권취하거나, 정극판(21)을 부극판(31) 및 세퍼레이터(41)와 함께 권회하여 권회형의 전극체(20)를 형성함에 있어서, 정극판(21)을 권회하거나 할 수 있다. 또한, 이 정극판(21)을 이용하여, 권회형의 전극체(20)를 형성하고, 정극 활물질층(23)의 정상면(23S)에 면압을 가할 때에도, 정극 활물질층(23)의 정상면(23S) 전체에, 균일하게 압력을 가할 수 있다.
또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 이 절연체층(24)은, 정극 활물질층(23)의 정극층 경사면부(23ps) 중 적어도 하부(23psk)를 덮는 경사면 피복부(24s)와, 이 경사면 피복부(24s)로부터 폭 방향 일방측(WH1)으로 연장되어, 정극 집전박(22)의 절연체층 담지부(22i)를 덮는 박 피복부(24t)를 가지고 있다.
이 때문에, 경사면 피복부(24s)로 정극 활물질층(23)의 정극층 경사면부(23ps)의 하부(23psk)를 절연할 수 있고, 박 피복부(24t)로 정극 집전박(22)의 절연체층 담지부(22i)를 덮어 절연할 수 있다. 또한, 박 피복부(24t)가 경사면 피복부(24s)로부터 연장되어 형성되므로, 절연체층(24)과 정극 활물질층(23)과의 사이에 간극이 생겨 도전성 이물이 끼일 우려도 저감할 수 있다.
절연체층(24)은, 절연 수지(본 실시 형태 1에서는, PVDF)를 포함하고 있다. 이 외에, 무기 절연 분말(구체적으로는, 베마이트 분말)도 포함하고 있다. 이 때문에, 이 절연체층(24)은, 만일, 미소 단락 등을 발생시켜 절연체층 부근이 고온에 노출된 경우에도, 무기 절연 분말(베마이트 분말 등)이 절연을 유지하는 HRL(열 저항층)로서도 기능시킬 수 있다.
그런데, 정극 활물질층(23)의 정극층 경사면부(23ps)는, 정극 집전박(22)의 절연체층 담지부(22i)일수록 평활하지 않고 요철이 존재한다. 이 때문에, 절연체층(24) 중, 경사면 피복부(24s)의 두께(Ts)가, 박 피복부(24t)의 두께(Tt)와 동일하거나 혹은 이것보다 얇은 경우(Ts≤Tt)에는, 경사면 피복부(24s)로 정극 활물질층(23)의 정극층 경사면부(23ps)를 덮어 절연함에 있어서, 확실성이 낮은 경우도 발생한다.
이에 대하여, 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태 1의 정극판(21)에서는, 절연체층(24) 중, 경사면 피복부(24s)의 두께(Ts)가, 박 피복부(24t)의 두께(Tt)보다 두껍게 되어 있다(Ts>Tt). 이 때문에, 절연체층(24)은, 경사면 피복부(24s)로 정극 활물질층(23)의 정극층 경사면부(23ps)를, 보다 확실하게 피복하여 절연할 수 있다.
또한, 후술하는 바와 같이, 미건조 정극 활물질층(23M)과 미건조 절연체층(24M)이 접할 때의, 충돌의 강도나 타이밍을 적절한 관계로 함으로써, 절연체층(24)의 경사면 피복부(24s)와 박 피복부(24t)의 두께(Ts, Tt)에 대하여, 상기 서술의 관계(Ts>Tt)를 가지는 형태로 한다.
또한, 본 실시 형태 1의 전지(1)의 정극판(21)에서는, 정극 활물질층(23)에, 금속 산화물로 이루어지는 정극 활물질 입자(23f)를 포함하고 있다. 구체적으로는, 리튬 천이 금속 복합 산화물, 더 구체적으로는 리튬 니켈 코발트 망간 산화물로 이루어지는 정극 활물질 입자(23f)를 포함하고 있다.
전술한 바와 같이, 부극판(31)은, 상대적으로 저저항의 부극 활물질 입자로서 흑연 입자를 이용하고 있다. 이 때문에, 정극 활물질층(23)보다, 부극 활물질층(33)이 저저항이 된다. 따라서, 정극 활물질층(23)과 부극판(31)(부극 활물질층(33) 혹은 부극 집전박(32))이 도전성 이물 등을 통하여 단락된 경우에 비해, 흑연 입자를 포함하는 비교적 저저항의 부극 활물질층(33)과 정극판(21)의 정극 집전박(22)이 도전성 이물 등을 통하여 단락된 경우가, 저저항이 되어, 큰 단락 전류가 흘러 특히 바람직하지 않다.
이에 대하여, 본 실시 형태 1에서는, 정극 집전박(22)에 절연체층(24)을 마련하고 있으므로, 정극 집전박(22)과 부극판(31)(부극 활물질층(33) 혹은 부극 집전박(32))과의 단락을 억제할 수 있다.
이어서, 본 실시 형태 1과 관련된 정극판(21), 이것을 이용한 전극체(20), 또한 이것을 이용한 전지(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다(도 8 참조).
우선, 소정의 길이 방향 치수(DL1)를 가지는 띠 형상의 정극판(21)을 취득하는 정극판 제조 공정(SP)에 대하여 설명한다. 정극 활물질 페이스트(PAP) 및 절연체 페이스트(IP)를 준비한다. 정극 활물질 페이스트(PAP)는, 정극 활물질 입자(본 실시 형태에서는 리튬 니켈 코발트 망간 산화물 입자)(23f), 도전재(아세틸렌 블랙), 및, 결착제(PVDF)를 포함하고, 용매(N-메틸피롤리돈(NMP))와 함께 혼련하여 제작한다. 한편, 절연체 페이스트(IP)는, 절연성 수지(본 실시 형태에서는 PVDF), 및, 무기 절연 분말(본 실시 형태에서는 베마이트 분말)을 포함하고, 용매(N-메틸피롤리돈(NMP))와 함께 혼련하여 제작한다. 정극 활물질 페이스트(PAP)는, 고형분율(NV)이 크고 고점도이다. 한편, 절연체 페이스트(IP)는, 상기 서술의 정극 활물질 페이스트(PAP)에 비해, 고형분율(NV)이 작고 저점도이다.
본 실시 형태 1에서는, 정극판 제조 공정(SP)으로서, 우선, 도 9에 나타내는 도포·건조 장치(80) 중 다이 코터(81)를 이용하여, 정극 집전박(22)의 일방의 표면(22S1)에, 정극 활물질 페이스트(PAP) 및 절연체 페이스트(IP)를 도포하여, 미건조 정극 활물질층(23M) 및 미건조 절연체층(24M)을 형성한다(제 1 도포 공정(SP1)). 계속해서, 건조기(86)를 이용하여 열풍 건조시켜, 정극 활물질층(23) 및 절연체층(24)을 형성한다(제 1 건조 공정(SP2)). 그 후, 정극 집전박(22)의 타방의 표면(22S2)에, 동일한 정극 활물질 페이스트(PAP) 및 절연체 페이스트(IP)를 도포하여, 미건조 정극 활물질층(23M) 및 미건조 절연체층(24M)을 형성한다(제 2 도포 공정(SP3)). 또한 계속해서, 건조기(86)를 이용하여 열풍 건조시켜, 정극 활물질층(23) 및 절연체층(24)을 형성하여(제 2 건조 공정(SP4)), 폭이 넓은 분할 전 정극판(21W)(도 10 참조)을 형성한다. 그 후, 분할 전 정극판(21W)을 롤 프레스(도면에 나타내지 않음)에 의해 압축하여 정극 활물질층(23)을 압밀화한다(프레스 공정(SP5)). 또한, 이 분할 전 정극판(21W)을 가상 분할선(BL)을 따라 절단(반)으로 하고, 또한, 소정의 길이 방향(LH)의 치수로 절단하여(절단 공정(SP6)), 정극판(21)을 얻는다(도 5 참조).
상기 서술한 제 1 도포 공정(SP1) 및 제 2 도포 공정(SP3)에서 이용하는 다이 코터(81)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 정극 집전박(22)을 감아 반송하는 백업 롤(82)과, 갭(GA)을 개재하여 대향하는 정극 집전박(22)을 향해 정극 활물질 페이스트(PAP) 및 절연체 페이스트(IP)를 토출하고, 이 정극 집전박(22)에 미건조 정극 활물질층(23M) 및 미건조 절연체층(24M)을 도착하는 다이 헤드(83)를 가진다. 띠 형상의 정극 집전박(22)은, 이 백업 롤(82)의 회전에 의해, 길이 방향(LH)을 반송 방향(HH)으로 하여 반송된다. 여기서, 반송 방향(HH) 중, 상류를 향하는 측을 반송 방향 상류측(HHU)으로 하고, 하류를 향하는 측을 반송 방향 하류측(HHD)으로 한다(도 9 참조).
다이 헤드(83)에는, 제 1 페이스트 탱크(84T)에 저류되어, 제 1 압송 펌프(84P)에 의해 압력을 높일 수 있던 정극 활물질 페이스트(제 1 페이스트)(PAP)가, 제 1 배관(84H)을 통하여 공급된다. 또한, 제 2 페이스트 탱크(85T)에 저류되어, 제 2 압송 펌프(85P)에 의해 압력을 높일 수 있던 절연체 페이스트(제 2 페이스트)(IP)가, 제 2 배관(85H)을 통하여 공급된다(도 9 참조).
다이 헤드(83)(도 11~도 13 참조)는, 폭 방향(WH)으로 직선 형상으로 연장되고, 폭 방향 치수(DW1)로, 정극 활물질 페이스트(제 1 페이스트)(PAP)를 토출하는 제 1 슬롯(83S1)을 가지고 있다. 또한, 제 1 슬롯(83S1)의 폭 방향 외측(WHO)(제 1 슬롯(83S1)을 기준으로 하여 폭 방향 일방측(WH1) 및 폭 방향 타방측(WH2))에는, 이 제 1 슬롯(83S1)과 소정의 간격(DD)을 두고 나열되며, 이 제 1 슬롯(83S1)보다 폭이 좁은 폭 방향 치수(DW2)(DW2<DW1)로, 절연체 페이스트(IP)를 토출하는 한 쌍의 제 2 슬롯(83S2)도 가지고 있다.
이 다이 헤드(83)는, 반송 방향 상류측(HHU)에 위치하는 상류측 헤드 본체(83U), 이 상류측 헤드 본체(83U)보다 반송 방향 하류측(HHD)에 위치하는 하류측 헤드 본체(83D), 및, 스테인리스판으로 이루어지고, 에칭에 의해 소정 형상으로 성형된 심(83I)으로 이루어지며, 상류측 헤드 본체(83U)와 하류측 헤드 본체(83D)와의 사이에 심(83I)을 끼워 이용한다. 심(83I)은, 제 1 슬롯(83S1) 및 제 2 슬롯(83S2)의 폭 방향 치수(DW1, DW2) 및 반송 방향 치수(DH1, DH2)를 확정한다.
상류측 헤드 본체(83U) 및 하류측 헤드 본체(83D)에는, 반원기둥 형상의 구덩이로 구성되는 상류측 매니폴드부(83UM) 및 하류측 매니폴드부(83DM)가 각각 형성되어 있으며, 심(83I)을 관통하는 오목형의 매니폴드부(83IM)를 개재하여 겹침으로써, 다이 헤드(83)에는, 대략 원기둥 형상의 매니폴드(83M)가 마련되어 있다. 이 매니폴드(83M)는, 상류측 헤드 본체(83U)에 천공된 제 1 유입 구멍(83UP)을 통하여, 제 1 배관(84H)에 접속하고 있으며, 이 제 1 배관(84H)을 통하여 압송된 정극 활물질 페이스트(PAP)가, 매니폴드(83M)에 일단 저류된다. 또한, 압송되어 매니폴드(83M) 내에 충전된 정극 활물질 페이스트(PAP)는, 상류측 헤드 본체(83U)의 상류측 평면부(83UT), 하류측 헤드 본체(83D)의 하류측 평면부(83DT), 및 심(83I)의 제 1 통로부(83IT1)로 둘러싸이는 제 1 통로(83T1)를 통하여, 다이 헤드(83)의 개구인 제 1 슬롯(83S1)을 향해 압송된다. 또한, 정극 활물질 페이스트(PAP)는, 이 제 1 슬롯(83S1)으로부터, 백업 롤(82)에 의해 반송되며, 제 1 슬롯(83S1)에 대향하는 정극 집전박(22)을 향해 토출된다. 정극 집전박(22)에 도착된 정극 활물질 페이스트(PAP)는, 띠 형상의 미건조 정극 활물질층(23M)이 된다.
한편, 하류측 헤드 본체(83D)에는, 제 2 배관(85H)에 각각 접속하는 한 쌍의 제 2 유입 구멍(83DP)이 천공되어 있으며, 제 2 배관(85H)을 통하여 압송된 절연체 페이스트(IP)가, 다이 헤드(83)에 공급된다. 심(83I) 중, 제 1 통로부(83IT1)의 폭 방향 외측(WHO)(제 1 통로부(83IT1)를 기준으로 하여 폭 방향 일방측(WH1) 및 폭 방향 타방측(WH2))에는, 격벽부(83IK)를 사이에 두고, 각각 크랭크 형상으로 굴곡진 제 2 통로부(83IT2)가 형성되어 있으며, 제 2 통로부(83IT2) 중 제 2 슬롯(83S2)과는 반대측의 단부는, 각각 제 2 유입 구멍(83DP)에 겹치는 위치에 배치되어 있다. 이 때문에, 제 2 유입 구멍(83DP)을 통하여 유입된 절연체 페이스트(IP)는, 상류측 헤드 본체(83U)의 상류측 평면부(83UT), 하류측 헤드 본체(83D)의 하류측 평면부(83DT), 및 심(83I)의 제 2 통로부(83IT2)로 둘러싸이는 제 2 통로(83T2)를 통하여, 다이 헤드(83)의 개구인 제 2 슬롯(83S2)을 향해 압송된다. 또한, 절연체 페이스트(IP)는, 이 제 2 슬롯(83S2)으로부터, 이에 대향하는 정극 집전박(22)을 향해 토출되고, 정극 집전박(22)에 도착된 절연체 페이스트(IP)는, 띠 형상의 미건조 절연체층(24M)이 된다.
또한, 도 11~도 14에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태 1에서는, 이 제 2 통로(83T2) 및 이것을 구성하는 심(83I)의 제 2 통로부(83IT2)는, 절연체 페이스트(IP)가, 제 2 슬롯(83S2)을 향해 진행됨과 함께, 폭 방향 내측(WHI)(제 1 통로(83T1) 혹은 심(83I)의 제 1 통로부(83IT1)에 접근하는, 폭 방향 타방측(WH2) 혹은 폭 방향 일방측(WH1))으로 진행하는 형태를 가진다. 구체적으로는, 심(83I)에 형성한 크랭크 형상의 제 2 통로부(83IT2) 중, 격벽부(83IK)를 따라, 제 2 슬롯(83S2)을 향하는 선단부(83IT2S)가, 전방(FH)(도 11, 도 12에 있어서 우하측, 도 14에 있어서 하측)으로 진행될수록, 즉, 제 2 슬롯(83S2)에 접근할수록, 폭 방향 내측(WHI)(도 11, 도 12에 있어서, 우측 위의 제 2 통로(83T2)(제 2 통로부(83IT2))에 대하여 폭 방향 타방측(WH2), 및 좌측 아래의 제 2 통로(83T2)(제 2 통로부(83IT2))에 대하여 폭 방향 일방측(WH1), 도 14에 있어서 좌측)에 위치하는 형태로 되어 있다. 즉, 이 제 2 통로(83T2)의 선단부(83T2S), 즉, 제 2 통로부(83IT2)의 선단부(83IT2S)는, 제 2 슬롯(83S2)에 대하여 직교하지 않고, 경사지는 형태로 형성되어 있다.
또한, 본 실시 형태 1에서는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 심(83I)의 제 2 통로부(83IT2)의 선단부(83IT2S)의 중심선(CL)의 경사각(θ)은, θ=25도이다.
또한, 심(83I)의 격벽부(83IK)의 선단(83IKS)은, 상류측 헤드 본체(83U)의 상류측 립부(83UL) 및 하류측 헤드 본체(83D)의 하류측 립부(83DL)에 대하여, 면일(面一)(후퇴 없음. 후퇴 치수 HS=0)로 되어 있다(도 15의 (c)도 참조). 이 때문에, 다이 헤드(83) 내에서, 정극 활물질 페이스트(PAP)와 절연체 페이스트(IP)가 혼합되는 경우는 없다.
이 구성으로 함으로써, 절연체 페이스트(IP)를, 제 2 슬롯(83S2)으로부터, 대향하는 정극 집전박(22)을 향해, 또한, 폭 방향 내측(WHI)(제 1 슬롯(83S1)에 접근하는, 폭 방향 타방측(WH2) 혹은 폭 방향 일방측(WH1))을 향해 경사각(θ)의 각도로 토출할 수 있다. 이와 같이 경사각(θ)을 부여하여 토출되며 정극 집전박(22)에 도착된 미건조 절연체층(24M)은, 이 정극 집전박(22) 상에서 폭 방향 내측(WHI)을 향해서 확산되기 쉽다. 이 때문에, 본 실시 형태 1의 다이 헤드(83)에서는, 심(83I)의 격벽부(83IK)에 의해, 제 1 슬롯(83S1)과 제 2 슬롯(83S2)과의 사이에 간격(DD)을 마련하고 있으면서도, 후술하는 바와 같이, 정극 집전박(22) 상에서, 미건조 정극 활물질층(23M)과 미건조 절연체층(24M)이 서로 접하기 쉽게 할 수 있다. 즉, 이 다이 헤드(83)에서는, 절연체 페이스트(IP)는, 제 1 슬롯(83S1)으로부터 토출되어 정극 집전박(22)에 도착된 정극 활물질 페이스트(PAP)와, 토출 전의 다이 헤드(83) 내에서는 서로 접하거나 혼합되거나 하는 경우는 없다. 그러나, 이러한 토출 시에는, 소정의 간격(DD)을 두고 토출시켰음에도 불구하고, 정극 집전박(22)에 도착 후에, 이 정극 집전박(22) 상에서 미건조 정극 활물질층(23M)과 미건조 절연체층(24M)이 서로 접하도록 시키기 쉬운 다이 헤드(83)가 된다.
또한, 본 실시 형태 1에서는, 제 1 압송 펌프(84P) 및 제 2 압송 펌프(85P)를 조정하여, 심(83I)의 격벽부(83IK)를 통하여, 병행하여 토출되는 정극 활물질 페이스트(PAP)와 절연체 페이스트(IP)에 가해지고 있는 압력이, 대략 동등한 크기가 되도록 하고 있다. 정극 활물질 페이스트(PAP)와 절연체 페이스트(IP)에 가하는 압력이 서로 상이하면, 격벽부(83IK)에 차압에 의한 응력이 가해져, 격벽부(83IK)가 변형되거나, 제 1 슬롯(83S1) 혹은 제 2 슬롯(83S2)의 폭 방향 치수(DW1, DW2)가 변동되거나 할 우려가 있기 때문이다.
한편, 제 1 슬롯(83S1)의 반송 방향 치수(DH1)나 토출시키는 정극 활물질 페이스트(PAP)의 평량(坪量)(형성하는 정극 활물질층(23)의 막 두께) 등을 고려하면, 정극 활물질 페이스트(PAP)에 가하는 압력을 선택할 수 있는 범위는, 어느 범위로 한정된다.
한편, 절연체 페이스트(IP)에 가하는 압력도, 이와 같은 한정된 범위로부터 선택하고, 게다가, 제 1 슬롯(83S1)의 반송 방향 치수(DH1)와 동등한 반송 방향 치수(DH2(=DH1))로 한 제 2 슬롯(83S2)으로부터, 절연체 페이스트(IP)를 토출시키려고 한 경우에는, 절연체 페이스트(IP)의 점도가 적절하지 않기(점도가 지나치게 낮거나, 혹은 반대로 지나치게 높기) 때문에, 절연체 페이스트(IP)를 적당량 토출할 수 없는 경우가 발생한다. 본 실시 형태 1에 입각하여 말하면, 절연체 페이스트(IP)의 점도가 낮으므로, 절연체 페이스트(IP)에 정극 활물질 페이스트(PAP)와 동등한 압력을 가하면, 제 2 슬롯(83S2)으로부터 토출되는 절연체 페이스트(IP)의 양이 지나치게 많아지는 경우가 발생한다.
따라서, 본 실시 형태 1에서는, 제 2 슬롯(83S2)의 반송 방향 치수(DH2)를, 제 1 슬롯(83S1)의 반송 방향 치수(DH1)와 상이하게 했다(DH2≠DH1). 구체적으로는, 절연체 페이스트(IP)가, 정극 활물질 페이스트(PAP)보다 저점도인 것을 고려하여, 도 11(도 15의 (a), (c)도 참조)에 나타내는 바와 같이, 심(83I)에 형성한 크랭크 형상의 제 2 통로부(83IT2) 중, 격벽부(83IK)를 따라, 제 2 슬롯(83S2)을 향하는 선단부(83IT2S)를, 하프 에칭 처리에 의해 형성했다. 이에 따라, 선단부(83IT2S)에는, 심(83I)을 이루는 판재의 일부(구체적으로는, 심(83I)의 판 두께(SHT)의 약 절반)가 남겨져 있다. 이 때문에, 제 2 슬롯(83S2)의 반송 방향 치수(DH2)는, 심(83I)의 판 두께(SHT)의 약 절반의 크기로 되어 있다.
또한, 심(83I)의 제 2 통로부(83IT2) 중, 하프 에칭 처리로 형성한 선단부(83IT2S) 이외의 부분 외에, 매니폴드부(83IM), 및, 제 1 통로부(83IT1)는, 통상의 에칭에 의해, 심(83I)의 전체 두께분이 제거되어 형성되어 있다. 이 때문에, 제 1 슬롯(83S1)의 반송 방향 치수(DH1)는, 심(83I)의 판 두께(SHT)와 동등하다(도 15의 (a)~(c) 참조).
따라서, 제 2 슬롯(83S2)의 반송 방향 치수(DH2)는, 제 1 슬롯(83S1)의 반송 방향 치수(DH1)의 약 절반의 크기로 되어 있다(DH2≒DH1/2<DH1)).
이와 같이, 본 실시 형태 1에 있어서는, 제 2 슬롯(83S2)의 반송 방향 치수(DH2)를, 제 1 슬롯(83S1)의 반송 방향 치수(DH1)보다 작게, 구체적으로는 약 절반의 크기로 했다. 이 때문에, 정극 활물질 페이스트(PAP)와 절연체 페이스트(IP)에 가하는 압력을 대략 동등하게 하면서도, 제 1 슬롯(83S1)으로부터 점도가 높은 정극 활물질 페이스트(PAP)를 적당량 토출시킬 수 있고, 또한, 제 2 슬롯(83S2)으로부터 점도가 낮은 절연체 페이스트(IP)도 적당량 토출시킬 수 있다.
또한, 하프 에칭 처리에 의해 형성한 선단부(83IT2S)에는, 심(83I)을 이루는 판재의 일부가 남겨져 있으므로, 정극 활물질 페이스트(PAP)와 절연체 페이스트(IP)에 가하는 압력이 서로 상이하며, 격벽부(83IK)에 차압에 의한 응력이 가해진 경우에도, 격벽부(83IK)의 변형을 방지할 수 있는 이점도 있다.
더 구체적으로 본 실시 형태 1에서는, 좌우 대칭으로 형성되어 있는 심(83I)의 표리(表裏)를 고려하여, 제 2 통로부(83IT2)의 선단부(83IT2S)에 있어서, 하프 에칭 처리에 의해 남겨진 심(83I)을 이루는 판재의 일부가 반송 방향 상류측(HHU)에 위치하고, 절연체 페이스트(IP)가 통과하는 제 2 통로(83T2)의 선단부(83T2S)가 이보다 반송 방향 하류측(HHD)에 위치하도록, 심(83I)을 배치했다. 즉, 제 2 슬롯(83S2)의 위치를, 제 1 슬롯(83S1)의 위치보다, 반송 방향 하류측(HHD)으로 치우치게 했다(도 15의 (a), (c) 참조).
이와 같이 함으로써, 도 15의 (b), (c)를 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 반대로 배치한 경우에 비해, 정극 활물질 페이스트(PAP)(도 15의 (b) 참조)에 비해 절연체 페이스트(IP)(도 15의 (c) 참조)가 반송 방향(HH)에서 볼 때 늦게 토출된다. 이 때문에, 다이 헤드(83)의 하류측 립부(83DL)와 정극 집전박(22)과의 사이에 있어서, 각각 폭 방향으로 확산하려고 하는 정극 활물질 페이스트(PAP)와 절연체 페이스트(IP)가, 비교적 강하게 접하기 어려워져, 정극 활물질 페이스트(PAP)와 절연체 페이스트(IP)가 이들 계면 부근에서 소용돌이를 이루어 혼합되는 것을, 상대적으로 억제할 수 있다.
또한, 이와는 반대로, 제 2 슬롯(83S2)의 위치를, 제 1 슬롯(83S1)의 위치보다, 반송 방향 상류측(HHU)으로 치우치게 하면, 각각 폭 방향으로 확산하려고 하는 정극 활물질 페이스트(PAP)와 절연체 페이스트(IP)를, 비교적 강하게 접하도록 할 수 있다.
또한, 도 9, 도 13~도 16을 참조하여, 다이 헤드(83)의 제 1 슬롯(83S1) 및 제 2 슬롯(83S2)으로부터 토출되어, 정극 집전박(22)에 도포된 정극 활물질 페이스트(PAP) 및 절연체 페이스트(IP)(미건조 정극 활물질층(23M) 및 미건조 절연체층(24M))의 거동에 대하여 설명한다.
도 9, 도 13에 나타내는 바와 같이, 다이 헤드(83)의 제 1 슬롯(83S1)으로부터 토출된 정극 활물질 페이스트(PAP), 및 제 2 슬롯(83S2)으로부터 토출된 절연체 페이스트(IP)는, 백업 롤(82)에 감겨져 반송되는 정극 집전박(22)에 도착되어, 띠 형상의 미건조 정극 활물질층(23M) 및 미건조 절연체층(24M)이 된다. 단, 정극 활물질 페이스트(PAP) 및 절연체 페이스트(IP)는 가압되어 토출되므로, 정극 집전박(22)에 도착 후, 하류측 립부(83DL)와 정극 집전박(22)과의 사이에서는 정극 활물질 페이스트(PAP) 및 절연체 페이스트(IP)(미건조 정극 활물질층(23M) 및 미건조 절연체층(24M))에, 아직 어느 정도의 크기의 압력이 가해지고 있다. 이 때문에, 도 15의 (a)에 있어서 파선으로 나타내는 바와 같이, 이 부위(도 15의 (a)에 있어서 하류측 립부(83DL)의 지면(紙面) 안쪽에 숨겨진 부위)에서는, 미건조 정극 활물질층(23M) 및 미건조 절연체층(24M)은, 반송 방향 하류측(HHD)(도 15의 (a)에 있어서 상방)으로 반송되면서, 각각, 폭 방향(WH)으로 확산하려고 한다. 또한, 확산 크기는, 대략, 제 1 슬롯(83S1) 및 제 2 슬롯(83S2)의 폭 방향 치수(DW1, DW2)의 1~2% 정도이다.
그런데 본 실시 형태 1에서는, 제 1 슬롯(83S1)과 제 2 슬롯(83S2)과의 사이에 격벽부(83IK)을 마련하고, 간격(DD)을 두고 정극 활물질 페이스트(PAP) 및 절연체 페이스트(IP)를 토출한다. 이 때문에, 간격(DD)을 적절한 크기, 예를 들면, 제 1 슬롯(83S1)의 폭 방향 치수(DW1) 및 제 2 슬롯(83S2)의 폭 방향 치수(DW2)의 합의 1% 이하의 크기로 해 두면, 하류측 립부(83DL)와 정극 집전박(22)과의 사이에 있어서, 각각 폭 방향(WH)으로 확산된 미건조 정극 활물질층(23M)과 미건조 절연체층(24M)과의 사이에 간극이 생기지 않아, 서로 접촉시킬 수 있다(도 15의 (a) 참조).
즉, 도 15의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 다이 헤드(83)의 제 1 통로(83T1)를 통하여 제 1 슬롯(83S1)으로부터, 백업 롤(82)에 감겨진 정극 집전박(22)을 향해 토출된 정극 활물질 페이스트(PAP)는, 정극 집전박(22)에 도착 후(도 15의 (b)에 있어서의 C-C' 단면도인 도 16의 (a)도 참조), 미건조 정극 활물질층(23M)이 되어, 이 정극 집전박(22)의 반송과 함께 반송 방향 하류측(HHD)(도 15의 (a), (b)에 있어서 상방)으로 이동한다.
이 때, 정극 활물질 페이스트(PAP)(미건조 정극 활물질층(23M))은, 다이 헤드(83)의 상류측 립부(83UL)에도 확산되는 것 외에, 하류측 립부(83DL)에도 젖음 확산된다. 이 때문에, 정극 활물질 페이스트(PAP)에 가해진 압력은, 하류측 립부(83DL)와 정극 집전박(22)과의 사이에 위치하는 미건조 정극 활물질층(23M)(정극 활물질 페이스트(PAP))에 대해서도, 어느 정도의 압력이 가해지고 있다. 이 때문에, 전술한 바와 같이, 미건조 정극 활물질층(23M)은, 도 15의 (a)에 있어서 파선으로 나타내는 바와 같이, 폭 방향 외측(WHO)(폭 방향 일방측(WH1))으로도 확산된다. 도 15의 (b)에 있어서의 D-D' 단면도, E-E' 단면, F-F' 단면인 도 16의 (b), (c), (d)에서는, 하류측 립부(83DL)와 정극 집전박(22)과의 사이를, 미건조 정극 활물질층(23M)(정극 활물질 페이스트(PAP))이, 좌측 방향(폭 방향 외측(WHO), 폭 방향 일방측(WH1))을 향해 확산된다.
한편, 도 15의 (a), (c)에 나타내는 바와 같이, 다이 헤드(83)의 제 2 통로(83T2)를 통하여 제 2 슬롯(83S2)으로부터는, 절연체 페이스트(IP)가, 정극 집전박(22)을 향해 토출된다. 단, 전술한 바와 같이, 본 실시 형태 1에서는, 심(83I)의 제 2 통로부(83IT2)의 선단부(83IT2S)가 하프 에칭으로 형성되어 있으며, 제 2 슬롯(83S2)의 반송 방향 치수(DH2)는, 제 1 슬롯(83S1)의 반송 방향 치수(DH1)의 절반 정도로 되고, 게다가, 제 2 슬롯(83S2)의 위치가, 제 1 슬롯(83S1)의 위치보다, 반송 방향 하류측(HHD)으로 치우쳐져 있다. 이 때문에, 제 2 슬롯(83S2)으로부터 토출되는 절연체 페이스트(IP)는, 제 1 슬롯(83S1)으로부터 토출되는 정극 활물질 페이스트(PAP)에 비해, 반송 방향 하류측(HHD)으로부터 토출된다(도 15의 (a)~(c) 참조).
또한 전술한 바와 같이, 심(83I)의 제 2 통로부(83IT2)의 선단부(83IT2S)는, 제 2 슬롯(83S2)에 대하여 직교하지 않고, 경사져 형성되어 있다. 본 실시 형태 1에서는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 심(83I)의 제 2 통로부(83IT2)의 선단부(83IT2S)의 중심선(CL)의 경사각(θ)을 θ=25도로 하고 있다.
이 때문에, 절연체 페이스트(IP)를, 제 2 슬롯(83S2)으로부터, 대향하는 정극 집전박(22)을 향해, 또한, 폭 방향 내측(WHI)(제 1 슬롯(83S1)으로 접근하는, 폭 방향 타방측(WH2) 혹은 폭 방향 일방측(WH1))을 향해 경사각(θ)의 각도로 토출할 수 있다. 이와 같이 경사각(θ)을 부여하여 토출되며 정극 집전박(22)에 도착된 절연체 페이스트(IP)는, 이 정극 집전박(22) 위에서 폭 방향 내측(WHI)을 향해 확산되기 쉽고, 정극 집전박(22) 위에서, 미건조 정극 활물질층(23M)과 미건조 절연체층(24M)이 접하기 쉽게 할 수 있다.
토출된 절연체 페이스트(IP)는, 정극 집전박(22)에 도착 후(도 15의 (b)에 있어서의 D-D' 단면도인 도 16의 (b)도 참조), 미건조 절연체층(24M)이 되어, 이 정극 집전박(22)의 반송과 함께 반송 방향 하류측(HHD)(도 15의 (a), (c)에 있어서 상방)으로 이동한다.
이 때, 절연체 페이스트(IP)(미건조 절연체층(24M))는, 하류측 립부(83DL)에도 젖음 확산된다. 이 때문에, 절연체 페이스트(IP)에 가해진 압력은, 하류측 립부(83DL)와 정극 집전박(22)과의 사이에 위치하는 미건조 절연체층(24M)(절연체 페이스트(IP))에 대해서도, 어느 정도의 압력이 가해지고 있다. 이 때문에, 전술한 바와 같이, 미건조 절연체층(24M)도, 도 15의 (a)에 있어서 파선으로 나타내는 바와 같이, 폭 방향 내측(WHI)(폭 방향 타방측(WH2))으로도 확산된다. 도 15의 (b)에 있어서의 E-E' 단면, F-F' 단면인 도 16 (c), (d)에서는, 하류측 립부(83DL)와 정극 집전박(22)과의 사이를, 미건조 절연체층(24M)이, 우측 방향(폭 방향 내측(WHI), 폭 방향 타방측(WH2))을 향해 확산되어, 좌측 방향(폭 방향 외측(WHO), 폭 방향 일방측(WH1))을 향해 확산되는 미건조 정극 활물질층(23M)과 서로 접한다.
또한 미건조 정극 활물질층(23M) 및 미건조 절연체층(24M)이, 하류측 립부(83DL)를 넘어, 반송 방향 하류측(HHD)으로 진행되면, 이들에 압력은 가해지지 않게 되며, 도 15의 (b)에 있어서의 G-G' 단면인 도 16의 (e)에 나타내는 바와 같이, 미건조 절연체층(24M)이, 미건조 정극 활물질층(23M)의 미건조 정극층 경사면부(23Mps)에 겹치도록 형성된다(제 1 도포 공정(SP1), 도 8 참조).
이상과 같이, 제 1 슬롯(83S1)과 제 2 슬롯(83S2)과의 사이에 간격(DD)이나, 제 1 슬롯(83S1)의 위치에 대한 제 2 슬롯(83S2)의 위치의 반송 방향(HH)으로의 치우침, 다이 헤드(83)의 제 2 통로(83T2)의 선단부(83T2S)(심(83I)의 제 2 통로부(83IT2)의 선단부(83IT2S))의 중심선(CL)의 경사각(θ)을 조정함으로써, 미건조 정극 활물질층(23M)과 미건조 절연체층(24M)이 접하는 상태를 적절히 조정한다.
그 후, 정극 집전박(22)의 표면(22S1) 상에, 띠 형상으로 형성된 미건조 정극 활물질층(23M) 및 미건조 절연체층(24M)을, 건조기(86) 내에 통과시켜 열풍 건조하고, 정극 활물질층(23) 및 절연체층(24)으로 한다(제 1 건조 공정(SP2)).
이어서, 정극 집전박(22)의 반대측의 표면(22S2) 상에도, 마찬가지로 다이 코터(81)를 이용하여, 미건조 정극 활물질층(23M) 및 미건조 절연체층(24M)을 띠 형상으로 형성하고(제 2 도포 공정(SP3)), 건조기(86) 내에 통과시켜 열풍 건조하며, 정극 활물질층(23) 및 절연체층(24)으로 하여(제 2 건조 공정(SP4)), 분할 전 정극판(21W)(도 10 참조)을 형성한다. 그 후, 전술한 바와 같이, 분할 전 정극판(21W)을 롤 프레스(도면에 나타내지 않음)에 의해 압축하여 정극 활물질층(23)을 압밀화한다(프레스 공정(SP5)). 또한, 이 분할 전 정극판(21W)을 가상 분할선(BL)을 따라 절단(반)으로 하고, 또한, 소정의 길이 방향 치수(DL1)로 절단한다(절단 공정(SP6)). 이와 같이 하여 정극판(21)을 얻을 수 있다(정극판 제조 공정, 도 5 참조).
또한, 제 1 슬롯(83S1)과 제 2 슬롯(83S2)과의 간격(DD)을 크게 한 경우 등에서는, 도 16 (c), (d)에 나타내는 바와 같이, 미건조 정극 활물질층(23M)과 미건조 절연체층(24M)이, 따라서, 이들을 건조한 정극 활물질층(23)과 절연체층(24)이, 접하지 않고 이간된 채가 되는 경우도 있다. 이 경우에는, 정극 집전박(22)의 절연체층 담지부(22i)는 대략 절연체층(24)으로 덮어 절연할 수는 있지만, 정극 활물질층(23)의 정극층 단연부(23p)(정극층 경사면부(23ps))와 절연체층(24)과의 사이에 정극 집전박(22)이 노출되는 간극이 존재하는 것이 되어, 이 간극에 도전성 이물이 끼여 단락의 원인이 될 우려가 있다.
한편, 도 16의 (c), (d)에 나타내는 바와 같이, 서로 접한 미건조 정극 활물질층(23M)과 미건조 절연체층(24M)의 계면은, 양자의 충돌의 강도에 따라서는, 소용돌이를 일으켜 서로 혼합되기 때문에, 양자가 먹물 흘림(마블링) 형상으로 혼재된 영역이 생기는 경우가 있다. 이것을 건조시키면, 도 7에 나타내는 바와 같은, 먹물 흘림(마블링) 형상의 혼재 활물질부(23C)나 혼재 절연체부(24C)가 절연체층(24)이나 정극 활물질층(23)에 혼재된 혼합부(25)가 존재하는 정극판(21)이 된다.
미건조 정극 활물질층(23M)과 미건조 절연체층(24M)이 계면에서 강하게 충돌하여 혼합되었기 때문에, 이와 같은 혼합부(25)가, 넓은 영역에 걸쳐 발생한 경우에는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 이 혼합부(25)에 있어서, 절연체층(24)이 정극 활물질층(23)의 정상면(23S) 상에 올라앉아, 이 정상면(23S)보다 높은 위치가 되는 경우가 있다. 또한, 절연체층(24) 중 경사면 피복부(24s)에 있어서, 혼재하고 있는 혼재 활물질부(23C)가 경사면 피복부(24s)에 노출되어, 절연체층(24)의 경사면 피복부(24s)에 의해, 정극 활물질층(23)의 정극층 경사면부(23ps)를 적절하게 절연할 수 없는 경우도 발생한다.
따라서, 미건조 정극 활물질층(23M)과 미건조 절연체층(24M)이 접하는 강도를 적절한 강도로 하기 위해, 제 1 슬롯(83S1)과 제 2 슬롯(83S2)의 간격(DD)이나, 다이 헤드(83)의 심(83I)의 제 2 통로부(83IT2)의 선단부(83IT2S)의 중심선(CL)의 경사각(θ)의 크기 등을 고려하면 된다. 이에 따라, 절연체층(24)이, 정극 활물질층(23)의 정상면(23S)보다 정극 집전박(22)측으로 낮은 위치에서, 정극 활물질층(23)의 정극층 경사면부(23ps)의 적어도 하부(23psk)를 덮는 경사면 피복부(24s)와, 이 경사면 피복부(24s)로부터 폭 방향 외측(WHO)(정극 활물질층(23)을 기준으로 하여 폭 방향 일방측(WH1) 및 폭 방향 타방측(WH2))으로 연장되어, 정극 집전박(22)의 절연체층 담지부(22i)를 덮는 박 피복부(24t)를 가지는 형태로 한다.
게다가 또한, 미건조 정극 활물질층(23M)과 미건조 절연체층(24M)이 접할 때의, 충돌의 강도나 타이밍을 적절한 관계로 함으로써, 절연체층(24)의 경사면 피복부(24s)의 두께(Ts)가, 박 피복부(24t)의 두께(Tt)보다 두꺼워지도록, 정극 활물질 페이스트(PAP)나 절연체 페이스트(IP)에 가하는 압력, 간격(DD), 경사각(θ), 제 1 슬롯(83S1)에 대한 제 2 슬롯(83S2)의 반송 방향(HH)의 위치의 치우침 등을 조정하면 된다.
또한, 상기 서술의 정극판(21)의 제조와는 별도로, 길이 방향(LH)으로 소정 치수로 절단한 띠 형상의 부극판(31)을, 공지의 부극판 제조 공정(SN)에서 형성한다. 또한, 길이 방향(LH)으로 소정 치수로 절단한 한 쌍의 띠 형상의 세퍼레이터(41)도, 공지의 세퍼레이터 제조 공정(SS)에서 형성한다(도 8 참조).
이어서, 띠 형상의 정극판(21)과 띠 형상의 부극판(31)과의 사이에, 띠 형상의 세퍼레이터(41)를 통하여 적층하고(도 4 참조), 이들을 권회하여 전극체(20)(도 3 참조)를 제조한다(전극체 제조 공정(SE1)).
또한, 이 전극체(20)를 이용하여, 공지의 방법에 의해, 전지(1)를 조립한다(전지 조립 공정(SE2)). 또한, 전지(1)에 초(初)충전하고, 필요한 검사를 행하여 문제가 있는 전지(1) 등을 제거하여(초충전·검사 공정(SE3)), 전지(1)가 완성된다.
이 전지(1)에서는, 띠 형상의 정극판(21)을 이용하고 있으므로, 이것을 이용한 권회형의 전극체(20)에 있어서, 정극 활물질층(23)의 정상면(23S)에 전체적으로, 균일하게 압력을 가할 수 있어, 안정된 특성의 전지(1)로 할 수 있다.
또한, 이 전지(1)의 제조 방법에서는, 상기 서술의 띠 형상 전극판(21)을 이용하여 전극체(20)를 형성하므로, 용이하고 저렴하게 전지(1)를 제조할 수 있다.
(실시예 1~3, 비교예 1~4)
발명자들은, 다이 헤드(83)에 있어서의, 제 1 슬롯(83S1)과 제 2 슬롯(83S2)과의 간격(DD), 격벽부(83IK)의 크기, 제 2 통로부(83IT2)의 선단부(83IT2S)의 중심선(CL)의 경사각(θ), 심(83I)의 격벽부(83IK)의 선단(83IKS)의, 상류측 헤드 본체(83U)의 상류측 립부(83UL) 및 하류측 헤드 본체(83D)의 하류측 립부(83DL)에 대한 후퇴 치수(HS)의 크기와, 절연체층(24)의 위치나, 미건조 정극 활물질층(23M)과 미건조 절연체층(24M)과의 혼합에 의한 정극 활물질층(23)과 절연체층(24)과의 혼합부(25)의 발생과의 관계를 검토했다.
구체적으로는, 실시예 1~3, 비교예 1~4에 관한 심(83I)을 작성하고, 정극판(21)을 작성했다. 이들 정극판(21)의 단면 등을 조사하여, 정극 활물질층(23)과 절연체층(24)과의 사이의 간극의 유무, 정극 활물질층(23)과 절연체층(24)과의 혼합부(25)의 크기, 정극 활물질층(23)의 정상면(23S)에 대한 절연체층(24)의 위치가 「낮은 위치」인지 「높은 위치」인지, 정극 활물질층(23)의 정극층 경사면부(23ps)로의 절연체층(24)의 피복의 상태 등을 검토하여, 평가를 행했다. 또한, 정극 활물질층(23)의 정상면(23S)에 대한 절연체층(24)의 위치가 「낮은 위치」이고, 또한, 혼합부(25)에 정극 활물질층(혼재 활물질부(23C), 도 7 참조)이 노출되어 있지 않은 것을, 「○(양호)」로 판정하고, 이 이외를 「×(불량)」로 판정했다. 또한, 어느 심(83I)도, 실시 형태 1에서 설명한 바와 같이, 제 2 통로부(83IT2)의 선단부(83IT2S)를 하프 에칭으로 형성하고, 제 2 슬롯(83S2)의 반송 방향 치수(DH2)를 제 1 슬롯(83S1)의 반송 방향 치수(DH1)의 약 1/2로 하고, 게다가, 제 2 슬롯(83S2)을 제 1 슬롯(83S1)에 대하여 반송 방향 하류측(HHD)으로 치우치게 했다.
실시예 1~3, 비교예 1~4에 관한 정극판(21)의 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pat00001
표 1에 의하면, 우선, 비교예 2 및 실시예 1~3을 검토한다. 이들에서는, 간격(DD)은 모두 DD=0.50㎜이지만, 경사각(θ)의 크기가 상이하다. 경사각(θ))=17.5도의 비교예 2에서는, 정극 활물질층(23)과 절연체층(24)과의 사이에 간극이 생겨 있으며, 정극 활물질층(23)과 절연체층(24)과의 혼합부(25)도 생기고 있지 않다. 경사각(θ)이 비교적 작기 때문에, 미건조 절연체층(24M)이, 폭 방향 내측(WHI)으로 확산되는 양이 적어, 미건조 정극 활물질층(23M)과 미건조 절연체층(24M)이 접촉하지 않았기 때문에, 정극 활물질층(23)과 절연체층(24)이 혼합된 혼합부(25)가 생기지 않았다고 생각된다. 또한, 이 때문에, 절연체층(24)은, 정극 활물질층(23)의 정극층 경사면부(23ps)의 피복을 행하고 있지 않은 것도 알 수 있다.
한편, 실시예 1~3에서는, 경사각(θ)을, 비교예 2보다 큰, θ=20~27.5도로 했다. 이 때문에, 미건조 절연체층(24M)이, 폭 방향 내측(WHI)으로 확산되는 양이 비교적 커져, 미건조 정극 활물질층(23M)과 미건조 절연체층(24M)이 접촉했기 때문에, 혼합부(25)가 생겼다고 생각된다. 게다가, 경사각(θ)이 클수록, 혼합부(25)의 크기도 크게 되어 있는 점에서, 미건조 절연체층(24M)이, 폭 방향 내측(WHI)으로 확산되는 양은, 경사각(θ)의 크기와 정(正)의 상관을 가지고 있다고 생각된다. 또한, 실시예 1~3에서는, 절연체층(24)으로, 정극 활물질층(23)의 정극층 경사면부(23ps)를 피복할 수 있는 것도 알 수 있다.
그러나, 비교예 3, 4와 같이, 간격(DD)을 DD=0.30㎜로 하고, 또한 후퇴 치수(HS)를 HS=1.0㎜ 혹은 HS=3.0㎜로 하여, 제 1, 제 2 슬롯(83S1, 83S2)으로부터 페이스트를 토출시키기 이전에, 이미, 다이 헤드(83) 내에서 정극 활물질 페이스트(PAP) 및 절연체 페이스트(IP)를 접촉시켜 혼합시킨 경우에는, 혼합부(25)의 크기가, 0.85㎜ 혹은 그 이상으로 되어 있으며, 혼합부(25)가 지나치게 커진다. 또한, 정극 활물질층(23)의 정상면(23S)에 대하여 절연체층(24)이 「높은 위치」로 되어 있으며, 정상면(23S)에 절연체층(24)이 올라앉은 형태로 되어 있다. 추가해, 도 7에 예시하는 바와 같이, 이 혼합부(25)가, 절연체층(24)으로부터 혼재 활물질부(23C)가 노출되는 형태로 되어 있다. 이들은 모두, 정극 활물질 페이스트(PAP)와 절연체 페이스트(IP)가 강하게 충돌하여 혼합되었기 때문이라고 생각된다.
또한, 비교예 1에서는, 간격(DD)을 DD=1.00㎜라고 하는 큰 간격으로 하였기 때문에, 비교예 2보다 늘어나, 정극 활물질층(23)과 절연체층(24)과의 사이에 큰 간극이 생기고 있으며, 정극 활물질층(23)과 절연체층(24)과의 혼합부(25)도 생기고 있지 않다. 경사각(θ)은 θ=20도였지만, 간격(DD)이 너무 커, 미건조 정극 활물질층(23M)과 미건조 절연체층(24M)이 접촉하지 않았기 때문에, 정극 활물질층(23)과 절연체층(24)이 혼합된 혼합부(25)가 생기지 않았기 때문이다.
이들 결과로부터, 상기한 바와 같이, 미건조 절연체층(24M)이, 폭 방향 내측(WHI)으로 확산되는 양은, 경사각(θ)의 크기와 정의 상관을 가지고 있는 것, 간격(DD)에는 적절한 범위가 있는 것, 후퇴 치수(HS)는 0㎜, 즉, 후퇴 없음으로 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
이와 같이 하여 본 실시 형태 1의 제조 방법에서는, 제 1, 제 2 도포 공정(SP1, SP3)에 있어서, 직선 형상의 제 1 슬롯(83S1)과, 이 폭 방향 외측(WHO)(제 1 슬롯(83S1)을 기준으로 하여 폭 방향 일방측(WH1) 및 폭 방향 타방측(WH2))에 배치된 폭이 좁은 제 2 슬롯(83S2)을 가지는 다이 헤드를 이용한다.
또한, 미건조 정극 활물질층(23M)은, 폭 방향(WH)으로 약간 확산된 후에 안정된다. 미건조 절연체층(24M)도 마찬가지이다.
이 때문에, 정극 집전박(22)에 도착된 미건조 정극 활물질층(23M)은, 미건조 절연체층(24M)에, 폭 방향 내측(WHI)(제 1 슬롯(83S1)을 기준으로 하여 폭 방향 타방측(WH2) 및 폭 방향 일방측(WH1))으로부터 접하고, 미건조 절연체층(24M)의 일부가, 미건조 정극 활물질층(23M)의 미건조 정극층 경사면부(23Mps)에 올라앉은 형태가 된다. 그 후, 제 1, 제 2 건조 공정(SP2, SP4)에서, 미건조 정극 활물질층(23M) 및 미건조 절연체층(24M)을 건조시켜, 정극 활물질층(23) 및 절연체층(24)을 가지는 띠 형상의 정극판(21)을 얻는다.
이와 같이, 다이 헤드(83)로, 정극 집전박(22)에 정극 활물질 페이스트(PAP) 및 절연체 페이스트(IP)를 간격(DD)을 두고 도착하고, 그 후, 폭 방향(WH)으로 확산되는 미건조 정극 활물질층(23M)을 미건조 절연체층(24M)에 폭 방향 내측(WHI)(제 1 슬롯(83S1)을 기준으로 하여 폭 방향 타방측(WH2) 및 폭 방향 일방측(WH1))으로부터 맞닿게 한다.
이와 같이 하여, 정극 활물질층(23)과 절연체층(24)이 이간되어 이들 사이에 간극이 형성되는 것을 없앨 수 있다.
한편, 토출할 때에 정극 활물질 페이스트(PAP)와 절연체 페이스트(IP)와의 사이에 간격(DD)을 마련하지 않거나, 혹은 다이 헤드(83) 내로부터 이미, 정극 활물질 페이스트(PAP)와 절연체 페이스트(IP)가 접한 상태에서 이들을 토출하는 방법도 생각할 수 있다. 그러나 이 경우에는, 미건조 정극 활물질층(23M)과 미건조 절연체층(24M)이 강하게 접하여, 경계 부분에서 양자가 과도하게 혼합된다.
이에 대하여 본 실시 형태 1에서는, 미건조 정극 활물질층(23M)과 미건조 절연체층(24M)이 경계 부분에서 혼합부(25)가 생기는 경우도 있지만, 상기 서술의 경우에 비해, 과도한 혼합이 억제되어, 혼합의 정도가 낮아진다. 이 때문에, 혼합부(25)가 크게 생겨, 절연체층(24)의 일부가 정극 활물질층(23)의 정상면에 올라앉아 「높은 위치」에 위치하는 형태나, 혼합된 정극 활물질층(23)의 일부가 절연체층(24)으로부터 노출되는 등 절연체층(24)으로 충분히 덮을 수 없는 형태(예를 들면 비교예 3, 4)가 되는 것이 방지된다.
즉, 절연체층(24)으로서, 정극 활물질층(23)의 정상면(23S)보다 낮은 위치에서, 정극 활물질층(23)의 정극층 경사면부(23ps)의 하부(23psk)를 덮는 경사면 피복부(24s)와, 경사면 피복부(24s)로부터 폭 방향 외측(WHO)(정극 활물질층(23)을 기준으로 하여 폭 방향 일방측(WH1) 혹은 폭 방향 타방측(WH2))으로 연장되는 박 피복부(24t)를 확실하게 형성할 수 있다.
게다가, 제 1, 제 2 도포 공정(SP1, SP3) 및 제 1, 제 2 건조 공정(SP2, SP4)에서, 정극 활물질층(23) 및 절연체층(24)을 동시에 형성하여 건조하므로, 짧은 공정으로 저렴하게 전극판을 제조할 수 있다.
(실시 형태 2)
상기 서술의 실시 형태의 전지(1)에서는, 권회형의 전극체(20)를 이용하고, 정극판으로서는 띠 형상의 정극판(21)(띠 형상정극판)을 이용한 예를 나타냈다.
그러나, 띠 형상의 정극판(21)을, 소정의 길이 방향 치수(DL2)로 절단한 직사각형 형상 정극판(121)을 이용하여, 적층형의 전지(101)를 구성할 수도 있다. 즉, 도 17에 나타내는 전지(101)는, 전지 케이스(110)와, 이 내부에 수용된 적층형의 전극체(120)와, 전지 케이스(110)에 지지된 정극 단자 부재(150) 및 부극 단자 부재(160) 등으로 구성된다. 또한, 전지 케이스(110) 내에는, 도면에 나타내지 않은 전해액(비수전해액)이 수용되어 있다.
케이스 덮개 부재(113)에는, 알루미늄으로 이루어지는 내부 단자 부재(153) 및 외부 단자 부재(154)에 의해 구성되는 정극 단자 부재(150)가, 절연 부재(도면에 나타내지 않음)를 통하여 고정 마련되어 있다. 이 정극 단자 부재(150)의 일단을 이루는 내부 단자 부재(153)는, 전지 케이스(110) 내에 있어서, 전극체(120) 중 직사각형 형상 정극판(121)의 정극 집전부(121m)에 용접부(S)에서 용접되어 도통되는 한편, 케이스 덮개 부재(113)를 관통하여 전지 외부까지 연장되어, 정극 단자 부재(150)의 타단을 이루는 외부 단자 부재(154)에 접속하고 있다.
또한, 케이스 덮개 부재(113)에는, 구리로 이루어지는 내부 단자 부재(163) 및 외부 단자 부재(164)에 의해 구성되는 부극 단자 부재(160)가, 절연 부재(도면에 나타내지 않음)를 통하여 고정 마련되어 있다. 이 부극 단자 부재(160)의 일단을 이루는 내부 단자 부재(163)는, 전지 케이스(110) 내에 있어서, 전극체(120) 중 직사각형 형상 부극판(131)의 부극 집전부(131m)에 용접부(S)에서 용접되어 도통되는 한편, 케이스 덮개 부재(113)를 관통하여 전지 외부까지 연장되어, 부극 단자 부재(160)의 타단을 이루는 외부 단자 부재(164)에 접속하고 있다.
도 18에 나타내는 적층형의 전극체(120)는, 직사각형 판 형상의 직사각형 형상 정극판(121)과 직사각형 형상 부극판(131)을, 직사각형 형상 세퍼레이터(141)를 개재하여 번갈아 적층하여 이루어진다. 이 중, 직사각형 형상 부극판(131)은, 실시 형태 1에 있어서의 띠 형상의 부극판(31)을, 그 길이 방향(LH)으로 소정의 길이 방향 치수로 절단한 것이다. 직사각형 형상 세퍼레이터(141)도, 실시 형태 1에 있어서의 띠 형상의 세퍼레이터(41)와 동일한 것을, 그 길이 방향(LH)으로 소정의 길이 방향 치수로 절단한 것이다.
마찬가지로, 도 19에 나타내는 직사각형 형상 정극판(121)은, 실시 형태 1에 있어서의 띠 형상의 정극판(21)(도 5 참조)을, 그 길이 방향(LH)으로 소정의 길이 방향 치수(DL2)로 절단한 것이다. 따라서, 이 직사각형 형상 정극판(121)은, 띠 형상의 정극판(21)과 동일하게, 길이 방향(LH)(전지 세로 방향(DH)에 대응)으로 연장되는, 알루미늄박으로 이루어지는 정극 집전박(22)과, 정극 집전박(22)의 양 표면(22S1, 22S2)에 형성된, 정극 활물질 입자(23f) 등을 포함하는 정극 활물질층(23), 및, 절연 수지 등으로 이루어지는 절연체층(24)을 구비한다.
이 중, 정극 집전박(22)은, 일방측 박 단연(22p)을 포함하고, 이것을 따라 길이 방향(LH)으로 연장되는 박 노출부(22m)를 가지고 있다. 이 박 노출부(22m)는, 정극 단자 부재(150)의 내부 단자 부재(153)와 용접 도통 접속하는 정극 집전부(121m)로 되어 있으며, 정극 단자 부재(150)의 내부 단자 부재(153)는, 이 정극 집전부(121m)(박 노출부22m)에 용접되어 있다. 다른 구성도 실시 형태 1의 정극판(21)과 마찬가지이므로, 설명은 생략한다.
이 때문에, 본 실시 형태 2의 직사각형 형상 정극판(121)의 절연체층(24)에서도, 절연체층(24)이 정극 활물질층(23)의 정상면(23S)보다 높은 위치로 되어 있는 경우와는 달리, 이 직사각형 형상 정극판(121) 및 직사각형 형상 부극판(131)을 직사각형 형상 세퍼레이터(141)를 개재하여 번갈아 적층하여 적층형의 전극체(120)를 형성함에 있어서, 정극 활물질층(23)의 정상면(23S)에 면압을 가할 때에도, 정극 활물질층(23)의 정상면(23S) 전체에, 균일하게 압력을 가할 수 있다.
이 전지(101)에서도, 직사각형 형상 전극판(121)을 이용하고 있으므로, 적층형의 전극체(120)에 있어서, 정극 활물질층(23)의 정상면(23S)에 전체적으로, 균일하게 압력을 가할 수 있으며, 안정된 특성의 전지(101)로 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태 2의 직사각형 형상 전극판(121)의 제조 방법에 의하면, 길이 방향 절단 공정(SP6)(도 8 참조)에서, 띠 형상 전극판(21)을, 소정의 길이 방향 치수(DL2)로 절단하면 되며, 용이하고 저렴하게 직사각형 형상 전극판(121)을 제조할 수 있다.
상기 서술의 적층형의 전지(101)의 제조 방법에서는, 상기 서술의 직사각형 형상 전극판(121)을 이용하여 적층형의 전극체(120)를 형성하므로, 용이하고 저렴하게 전지(101)를 제조할 수 있다.
이상에 있어서, 본 발명을 실시 형태 1, 2에 입각하여 설명했지만, 본 발명은 상기 서술의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 적절히 변경하여 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
예를 들면, 실시 형태 1, 2에서는, 띠 형상 전극판, 직사각형 형상 전극판, 전극체, 전지로서, 또한 이들의 제조 방법으로서, 띠 형상의 정극판(21)이나 그 제조 방법 등을 예시했다. 그러나, 띠 형상의 부극판이나 그 제조 방법 등에, 본 기술을 적용할 수도 있다.
BH 전지 두께 방향
CH 전지 가로 방향
DH 전지 세로 방향
1, 101 전지
20, 120 전극체
WH 폭 방향
WH1 (폭 방향의) 일방측
WH2 (폭 방향의) 타방측
WHO (폭 방향의) 외측
WHI (폭 방향의) 내측
LH 길이 방향
TH 두께 방향
21 정극판(띠 형상 전극판)
121 직사각형 형상 정극판(직사각형 형상 전극판)
21m, 121m 정극 집전부(박 노출부)
DL1 (띠 형상 정극판의) 길이 방향 치수
DL2 (직사각형 형상 정극판의) 길이 방향 치수
22 정극 집전박(전극박, 피도물)
22S1, 22S2 (정극 집전박의) 표면
22p 일방측 정극박 단연(일방측 박 단연)
22m 박 노출부
22c 활물질층 담지부
22i 절연체층 담지부
23 정극 활물질층(활물질층)
23S (정극 활물질층의) 정상면
23p 정극층 단연부(일방측 층 단연부)
23ps 정극층 경사면부(일방측 경사면부)
23psk (정극층 경사면부의) 하부
23f 정극 활물질 입자
PAP 정극 활물질 페이스트(제 1 페이스트)
23M 미건조 정극 활물질층
23Mps 미건조 정극층 경사면부(일방측 경사면부)
24 절연체층
24s 경사면 피복부
Ts (경사면 피복부의) 두께
24t 박 피복부
Tt (박 피복부의) 두께
IP 절연체 페이스트(제 2 페이스트)
24M 미건조 절연체층
HH 반송 방향
HHU 반송 방향 상류측
HHD 반송 방향 하류측
80 도포·건조 장치
81 다이 코터
83 다이 헤드
GA 갭
83T1 제 1 통로
83T2 제 2 통로
83T2S (제 2 통로의) 선단부
83S1 제 1 슬롯
DH1 (제 1 슬롯의) 반송 방향 치수
DW1 (제 1 슬롯의) 폭 방향 치수
83S2 제 2 슬롯
DH2 (제 2 슬롯의) 반송 방향 치수
DW2 (제 2 슬롯의) 폭 방향 치수
DD (제 1 슬롯과 제 2 슬롯의) 간격
83U 상류측 헤드 본체
83UL 상류측 립부
83D 하류측 헤드 본체
83DL 하류측 립부
83I 심
SHT (심의) 판 두께
83IT1 제 1 통로부(뚫림 개구부)
83IT2 제 2 통로부
83IT2S (제 2 통로부의) 선단부(잔존 개구부)
CL (제 2 통로부의 선단부의) 중심선
θ (제 2 통로 선단부의 중심선의) 경사각
83IK (제 1 통로부와 제 2 통로부를 갈라놓는) 격벽부
83IKS (격벽부의) 선단
HS (격벽부의 선단의 립부에 대한) 후퇴 치수
SP 정극판 제조 공정
SP1 제 1 도포 공정
SP2 제 1 건조 공정
SP3 제 2 도포 공정
SP4 제 2 건조 공정
SP6 절단 공정
SE1 전극체 제조 공정
SE2 전지 조립 공정
SE3 초충전·검사 공정

Claims (17)

  1. 길이 방향으로 연장되는 띠 형상의 전극박으로서,
    상기 전극박의 폭 방향 일방측의 일방측 박 단연을 포함하고, 상기 일방측 박 단연을 따라 상기 길이 방향으로 연장되며, 상기 전극박이 노출되는 띠 형상의 박 노출부를 가지는 전극박과,
    상기 전극박 중, 상기 박 노출부보다 폭 방향 타방측의 활물질층 담지부 상에 형성되며, 상기 길이 방향으로 연장되는 띠 형상의 활물질층과,
    절연 수지를 포함하고, 상기 활물질층 중 상기 폭 방향 일방측에 위치하는 일방측 층 단연부를 따라, 상기 전극박 중, 상기 박 노출부와 상기 활물질층 담지부와의 사이의 절연체층 담지부 상에 형성되며, 상기 길이 방향으로 연장되는 띠 형상의 절연체층을 구비하는 띠 형상 전극판으로서,
    상기 활물질층의 상기 일방측 층 단연부는,
    상기 폭 방향 일방측일수록 상기 활물질층의 두께가 얇은 일방측 경사면부를 가지고,
    상기 절연체층은,
    상기 활물질층의 정상면보다 상기 전극박측으로 낮은 위치이며,
    상기 활물질층의 상기 일방측 경사면부의 적어도 하부를 덮는 경사면 피복부, 및,
    상기 경사면 피복부로부터 상기 폭 방향 일방측으로 연장되어, 상기 전극박의 상기 절연체층 담지부를 덮는 박 피복부를 가지는 띠 형상 전극판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연체층 중, 상기 경사면 피복부의 두께(Ts)가, 상기 박 피복부의 두께(Tt)보다 두껍게(Ts>Tt) 되어 이루어지는 띠 형상 전극판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 절연체층은, 무기 절연체 분말을 포함하는 띠 형상 전극판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활물질층은, 금속 산화물로 이루어지는 정극 활물질 입자를 포함하는 띠 형상 전극판.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 띠 형상 전극판을, 소정의 길이 방향 치수로 절단하여 이루어지는 직사각형 형상 전극판.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 띠 형상 전극판, 또는 제 5 항에 기재된 직사각형 형상 전극판을 이용한 전지.
  7. 길이 방향으로 연장되는 띠 형상의 전극박으로서,
    상기 전극박의 폭 방향 일방측의 일방측 박 단연을 포함하고, 상기 일방측 박 단연을 따라 상기 길이 방향으로 연장되며, 상기 전극박이 노출되는 띠 형상의 박 노출부를 가지는 전극박과,
    상기 전극박 중, 상기 박 노출부보다 폭 방향 타방측의 활물질층 담지부 상에 형성되며, 상기 길이 방향으로 연장되는 띠 형상의 활물질층과,
    절연 수지를 포함하고, 상기 활물질층 중 상기 폭 방향 일방측에 위치하는 일방측 층 단연부를 따라, 상기 전극박 중, 상기 박 노출부와 상기 활물질층 담지부와의 사이의 절연체층 담지부 상에 형성되며, 상기 길이 방향으로 연장되는 띠 형상의 절연체층을 구비하는 띠 형상 전극판으로서,
    상기 활물질층의 상기 일방측 층 단연부는,
    상기 폭 방향 일방측일수록 상기 활물질층의 두께가 얇은 일방측 경사면부를 가지고,
    상기 절연체층은,
    상기 활물질층의 정상면보다 상기 전극박측으로 낮은 위치이며,
    상기 활물질층의 상기 일방측 경사면부의 적어도 하부를 덮는 경사면 피복부, 및,
    상기 경사면 피복부로부터 상기 폭 방향 일방측으로 연장되어, 상기 전극박의 상기 절연체층 담지부를 덮는 박 피복부를 가지는 띠 형상 전극판의 제조 방법으로서,
    상기 길이 방향으로 반송되는 상기 전극박의 상기 활물질층 담지부 및 상기 절연체층 담지부에, 다이 헤드로부터 토출된 활물질 페이스트 및 절연체 페이스트를 각각 도포하여, 미건조 활물질층 및 미건조 절연체층을 형성하는 도포 공정과,
    상기 미건조 활물질층 및 상기 미건조 절연체층을 건조시켜, 상기 활물질층 및 상기 절연체층을 가지는 상기 띠 형상 전극판을 형성하는 건조 공정을 구비하고,
    상기 다이 헤드는,
    상기 폭 방향으로 직선 형상으로 연장되어, 상기 활물질 페이스트를 토출하는 제 1 슬롯, 및,
    상기 제 1 슬롯의 상기 폭 방향 일방측에 배치되며, 이 제 1 슬롯과 소정 간격을 두고 일직선으로 나열되고, 이 제 1 슬롯보다 폭이 좁으며, 상기 절연체 페이스트를 토출하는 제 2 슬롯을 가지고,
    상기 도포 공정은,
    상기 제 1 슬롯으로부터 토출되어, 상기 전극박에 도착된 상기 활물질 페이스트로 이루어지는 상기 미건조 활물질층이, 상기 전극박 상에서 상기 폭 방향 일방측으로 확산되고,
    상기 제 2 슬롯으로부터 토출되어, 상기 미건조 활물질층과 간극을 두고 상기 전극박에 도착된 상기 절연체 페이스트로 이루어지는 상기 미건조 절연체층에, 상기 전극박 상에서 폭 방향 타방측으로부터 접하며,
    상기 미건조 절연체층 중 상기 폭 방향 타방측의 부위가, 상기 미건조 활물질층 중, 폭 방향 일방측일수록 상기 미건조 활물질층의 두께가 감소하는 미건조 일방측 경사면부에 올라앉은 형태로 하는 공정인 띠 형상 전극판의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다이 헤드는,
    상기 제 2 슬롯으로부터, 상기 절연체 페이스트를, 대향하는 상기 전극박을 향해, 또한, 폭 방향 타방측을 향해 토출하는 구성을 가지는 띠 형상 전극판의 제조 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 다이 헤드 중,
    상기 제 2 슬롯의 반송 방향 치수를, 상기 제 1 슬롯의 반송 방향 치수와 상이하게 하고 있는 띠 형상 전극판의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 절연체 페이스트는, 상기 활물질 페이스트보다 저점도이며,
    상기 다이 헤드는,
    상기 제 2 슬롯의 상기 반송 방향 치수를, 상기 제 1 슬롯의 상기 반송 방향 치수보다 작게 하여 이루어지는 띠 형상 전극판의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 다이 헤드는,
    상기 제 2 슬롯의 위치를, 상기 제 1 슬롯의 위치보다, 반송 방향 하류측으로 치우치게 하여 이루어지는 띠 형상 전극판의 제조 방법.
  12. 제 7 항 또는 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 띠 형상 전극판의 제조 방법으로 제조한 상기 띠 형상 전극판을, 소정의 길이 방향 치수로 절단하는 길이 방향절단 공정을 구비하는 직사각형 형상 전극판의 제조 방법.
  13. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 띠 형상 전극판의 제조 방법으로 제조한 상기 띠 형상 전극판, 또는, 제 12 항에 기재된 직사각형 형상 전극판의 제조 방법으로 제조한 상기 직사각형 형상 전극판을 이용하여, 전극체를 형성하는 전극체 형성 공정을 구비하는 전지의 제조 방법.
  14. 폭 방향으로 직선 형상으로 연장되어, 제 1 페이스트를 토출하는 제 1 슬롯, 및,
    상기 제 1 슬롯의 폭 방향 일방측으로 소정 간격을 두고 나열되고, 이 제 1 슬롯보다 폭이 좁으며, 제 2 페이스트를 토출하는 제 2 슬롯을 가지는 다이 헤드로서,
    상기 제 2 슬롯에 상기 제 2 페이스트를 유도하는 통로를 가지고,
    상기 통로는,
    상기 제 2 페이스트가, 상기 제 2 슬롯을 향해 진행됨과 함께 폭 방향 타방측으로 진행되는 형태를 가지는 다이 헤드.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 슬롯의 반송 방향 치수를, 상기 제 1 슬롯의 반송 방향 치수와 상이하게 하고 있는 다이 헤드.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 슬롯의 반송 방향 치수를, 상기 제 1 슬롯의 반송 방향 치수보다 작게 하여 이루어지는 다이 헤드.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 슬롯의 위치를, 상기 제 1 슬롯의 위치보다, 반송 방향 하류측으로 치우치게 하여 이루어지는 다이 헤드.
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