WO2018173602A1 - 電池製造用装置 - Google Patents

電池製造用装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2018173602A1
WO2018173602A1 PCT/JP2018/006120 JP2018006120W WO2018173602A1 WO 2018173602 A1 WO2018173602 A1 WO 2018173602A1 JP 2018006120 W JP2018006120 W JP 2018006120W WO 2018173602 A1 WO2018173602 A1 WO 2018173602A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
active material
negative electrode
current collector
material layer
solid electrolyte
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/006120
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
知子 細川
岳宏 池上
誠治 増成
正博 吉岡
美徳 村上
英之 中谷
馬場　守
Original Assignee
株式会社石井表記
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社石井表記 filed Critical 株式会社石井表記
Priority to CN201880014026.8A priority Critical patent/CN110337750B/zh
Publication of WO2018173602A1 publication Critical patent/WO2018173602A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J11/00—Devices or arrangements  of selective printing mechanisms, e.g. ink-jet printers or thermal printers, for supporting or handling copy material in sheet or web form
    • B41J11/36—Blanking or long feeds; Feeding to a particular line, e.g. by rotation of platen or feed roller
    • B41J11/42—Controlling printing material conveyance for accurate alignment of the printing material with the printhead; Print registering
    • B41J11/46—Controlling printing material conveyance for accurate alignment of the printing material with the printhead; Print registering by marks or formations on the paper being fed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
    • B41J3/407—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for marking on special material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus used for manufacturing a battery, and more specifically, a lamination step of forming an organic solid electrolyte layer on a positive electrode or negative electrode active material layer formed on a positive electrode or negative electrode current collector.
  • the present invention relates to an apparatus for manufacturing a battery.
  • lithium batteries are being developed as chargeable / dischargeable secondary batteries, and further development of all-solid-state lithium batteries that are highly safe and can be reduced in size and weight has been promoted. .
  • This all-solid-state lithium battery basically includes a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector layer arranged in this order. Provided with a laminated structure. Therefore, in order to manufacture this all solid lithium battery, a battery for executing a stacking step of forming a solid electrolyte layer on a positive electrode or negative electrode active material formed on a positive electrode or negative electrode current collector Manufacturing equipment is required.
  • Patent Document 1 discloses a battery manufacturing apparatus used in that case. Is disclosed.
  • FIGS. 2 and 3 of the same document show a coater in which a slurry containing a positive electrode or negative electrode active material material is applied to one side or both sides of a strip-shaped current collector conveyed in a roll-to-roll lateral direction.
  • a head (23) and a dryer (24) for drying the applied slurry are shown.
  • an application head (56) for applying a gel solution containing an organic solid electrolyte raw material (a raw material for the gel electrolyte layer) on the active material layer formed on the current collector As shown, paragraphs [0033] and [0047] of the same document describe that the applied gel melt is dried in a drying furnace to form an organic solid electrolyte layer.
  • the coating apparatus for applying the liquid material takes into consideration that the particles are not dispersed. Thus, it is required that the coating characteristics are appropriate.
  • An apparatus for curing the applied liquid material is also required to have an appropriate configuration in consideration of the characteristics of the liquid material.
  • the liquid material containing the organic solid electrolyte raw material does not contain particles. There are no considerations such as efficiently curing the applied liquid material. For this reason, there has been a risk of deteriorating the performance and work efficiency of the application and curing of the liquid material.
  • the present invention provides a high-performance and efficient application and curing of the liquid material when forming the organic solid electrolyte layer on the positive-electrode or negative-electrode active material layer on the positive-electrode or negative-electrode current collector. It is a technical problem to provide an apparatus for manufacturing a battery that can be performed.
  • the present invention provides a solid electrolyte on an object to be coated having a positive electrode or negative electrode current collector and a positive electrode or negative electrode active material layer formed on the current collector.
  • An apparatus for manufacturing a battery configured to form a layer, wherein a liquid material containing an organic electrolyte raw material is an ultraviolet curable liquid material, and the liquid material is applied onto the active material layer of the object to be coated
  • a coating apparatus having an inkjet head provided with a plurality of nozzles, a box having an internal space into which a post-application portion of an object to be coated after applying the liquid material is carried in and out, and an internal space of the box
  • an inert gas supply means for supplying an inert gas to the internal space of the box, and an inert gas supply means for supplying the inert gas to the interior space of the box.
  • the ultraviolet ray irradiation means cures the liquid material in a state where the oxygen concentration in the internal space of the box is reduced, thereby forming an organic solid electrolyte layer on the active material layer. It is attached.
  • the positive electrode active material layer is formed on the positive electrode current collector, and the negative electrode active material layer is formed on the negative electrode current collector. Needless to say, is formed.
  • a layered product in which a positive electrode (or negative electrode) active material layer is formed on a positive electrode (or negative electrode) current collector is used as an object to be coated.
  • a liquid material containing an organic electrolyte raw material is applied by an inkjet head of a coating apparatus.
  • the liquid material is discharged from a plurality of nozzles of the inkjet head, but the liquid material does not contain particles as in the case of the liquid material containing the inorganic solid electrolyte raw material. Therefore, the discharge state of the liquid material from the plurality of nozzles is easily stabilized, and the liquid material can be discharged with high performance, which is useful for forming a high-quality organic solid electrolyte layer.
  • the liquid material applied to the object is cured by the ultraviolet irradiation means in the internal space of the box, the solidification work of the liquid material can be completed in a short time, improving work efficiency and thus productivity. Is improved. Further, since the processing can be performed in a short time, the space for the unit to be cured can be reduced. Further, since the oxygen concentration in the internal space of the box is reduced by the inert gas supply means, the liquid material is less susceptible to polymerization inhibition by oxygen, and the liquid material is well cured with ultraviolet rays. Further, since the liquid material is cured by the ultraviolet irradiation means, there is no large liquid flow of the coating film due to heat as in heat drying, and an organic solid electrolyte layer with good uniformity can be formed.
  • a concentration detection sensor for detecting the oxygen concentration in the internal space of the box may be provided, and the oxygen concentration in the internal space of the box may be managed based on the detection value of the concentration detection sensor.
  • controlling the oxygen concentration means that the oxygen concentration in the internal space of the box is feedback controlled based on the detection value of the concentration detection sensor, or the internal space of the box is controlled based on the detection value of the concentration detection sensor. It means that the oxygen concentration is monitored and adjusted when there is an abnormality.
  • the ultraviolet irradiation means there is a metal halide lamp or the like, but in the above configuration, an ultraviolet irradiation unit using an LED is preferable.
  • the ultraviolet irradiation means can be made compact, the ultraviolet irradiation means and the ink jet head can be arranged close to each other, the time from application of liquid material to curing can be shortened, and further production can be achieved. Improves. It can also contribute to power saving. Furthermore, since the ultraviolet irradiation unit using the LED generates less heat than other ultraviolet irradiation means, the above-mentioned roll-to-roll method is employed, and the long film is a film made of resin or the like. In this case, it is possible to effectively cope with low heat resistance characteristics such as the film being stretched by heat.
  • the long base material is unwound from the base material roll obtained by winding the flexible long base material on which the current collector is formed on the long film into a roll shape, and the lateral direction.
  • the active material layer is formed on the current collector of the long base material in the course of being conveyed to the substrate, thereby producing the object to be coated, and the active material layer of the object to be coated by the coating device.
  • An organic solid electrolyte layer is formed on the active material layer by applying the liquid material on the upper surface and carrying the applied portion of the coated object after applying the liquid material into and out of the internal space of the box.
  • the laminated part formation product in which the laminated part which has the said collector, the said active material layer, and the said organic solid electrolyte layer was formed on the said elongate film may be wound up in roll shape.
  • the coating device is used to form the box.
  • the other active material layer of the positive electrode or the negative electrode may be formed on the organic solid electrolyte layer, and further, the positive electrode or the negative electrode is formed on the active material layer.
  • the other current collector may be formed.
  • a separator made of an inorganic material or the like is formed on the active material layer for the purpose of preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode, and the organic solid is interposed on the active material layer via the separator.
  • An electrolyte layer may be formed. Note that “transporting in the“ lateral direction ”” is not limited to transporting in the horizontal direction, but transporting while descending or rising at an angle of, for example, 10 ° or less with respect to the horizontal direction. (Including the same).
  • a base material in which the current collector and the active material layer are formed on a long film and a flexible long base material is used as the object to be coated. While the material to be coated is unrolled from the material roll and transported in the lateral direction, the liquid material is applied onto the active material layer of the material to be coated by the coating device, and the liquid material is coated. By carrying in and carrying out the post-application portion of the subsequent application object into and out of the internal space of the box, an organic solid electrolyte layer is formed on the active material layer, and the current collector and the active material are formed on the long film. You may comprise so that the laminated part formation material in which the laminated part which has a substance layer and the said organic solid electrolyte layer was formed may be wound up in roll shape.
  • a separator made of an inorganic material or the like is formed on the active material layer for the purpose of preventing short circuit between the positive electrode and the negative electrode.
  • the organic solid electrolyte layer may be formed on the active material layer via the separator.
  • the organic solid electrolyte layer is formed on the active material layer while continuously conveying the long base material on which the active material layer has already been formed in the lateral direction by roll-to-roll. Therefore, it becomes possible to efficiently form individual layers.
  • a laminated portion having the current collector, the active material layer, and the organic solid electrolyte layer is intermittently formed on the long film in the longitudinal direction of the long film. You may comprise. Further, the current collector is continuously formed in the longitudinal direction on the long film, and the partial laminated portion having the active material layer and the organic solid electrolyte layer is formed on the current collector. You may comprise so that it may form intermittently in the longitudinal direction of a length film and the said electrical power collector.
  • the long base material is conveyed in the lateral direction by a plurality of rollers disposed below the long base material, and a specific roller among the plurality of rollers is
  • the specific roller is positioned below a nozzle hole of the inkjet head in the coating device, and is higher than other rollers that are not positioned below the nozzle hole among the plurality of rollers. It is preferable.
  • the height difference between the specific roller and the other roller is preferably 1 to 5 mm.
  • the height difference between the position of the upper surface of the long base material in contact with the specific roller and the position of the nozzle hole is 0.5 to 5.0 mm.
  • the liquid material is discharged and applied in an ink jet manner.
  • the laminated portion having the current collector, the active material layer, and the organic solid electrolyte layer on the long film intermittently in the longitudinal direction of the long film.
  • a plurality of marks are attached at regular intervals in the longitudinal direction of the long film, A mark sensor for detecting these marks while being transported in the lateral direction is installed stationary, and distance detection means for detecting the transport distance of the long base material transported in the lateral direction is provided, Based on the detection value of the distance detection means Control is performed to determine the application start position and application end position of the liquid material by the cloth device, and the distance is detected each time the mark sensor detects a predetermined number of marks separated from each other by a certain distance. You may comprise so that the detection value of a detection means may be reset.
  • the application start position and the application end position of the liquid material by the application device are set to the individual active material layers.
  • the accumulated error when matching with the formation region can be reduced. More specifically, since the long base material is flexible and long, an error is likely to occur in the detection of the conveyance distance over the entire length. Therefore, even if the coating start position and the coating end position by the coating apparatus are determined by the distance detection means for detecting the transport distance of the long base material, as the transport distance becomes longer, those positions and the individual active materials The start and end positions of each layer will not match.
  • the mark sensor every time the mark sensor detects a predetermined number of marks separated from each other among a plurality of marks attached to the long film, if the detection value of the distance detecting means is reset, the mark is The distance detection by the distance detection means is started from the time of detection. As a result, it is difficult for an accumulated error to occur when the coating start position and the coating end position by the coating apparatus are made to coincide with the start and end of each active material layer over the entire length of the long base material.
  • the distance detecting means is preferably an encoder.
  • the organic solid electrolyte layer is formed on the positive electrode or negative electrode active material layer on the positive electrode or negative electrode current collector, the liquid material is applied and cured with high performance and efficiency.
  • a battery manufacturing apparatus that can be performed well can be provided.
  • FIG. 1 It is a schematic perspective view which shows an example of the battery manufactured by the apparatus for battery manufacture which concerns on embodiment of this invention. It is a schematic side view which shows the whole structure of the apparatus for battery manufacture which concerns on 1st embodiment of this invention. It is a schematic bottom view which shows the periphery structure of the inkjet head of the coating device which is a component of the apparatus for battery manufacture which concerns on 1st embodiment of this invention. It is a schematic longitudinal side view which shows the periphery structure of the ultraviolet irradiation means and the inert gas supply means which are the components of the apparatus for battery manufacture which concerns on 1st embodiment of this invention.
  • a negative electrode current collector 1 and a negative electrode active material layer 2 joined to the negative electrode current collector 1 constitute a negative electrode 3, a positive electrode current collector 4,
  • a positive electrode 6 is composed of the positive electrode active material layer 5 bonded to the positive electrode current collector 4.
  • An organic solid electrolyte layer 7 is interposed between the negative electrode active material layer 2 and the positive electrode active material layer 5.
  • either or both of the negative electrode active material layer 2 and the organic solid electrolyte layer 7 and the positive electrode active material layer 5 and the organic solid electrolyte layer 7 are prevented from being short-circuited between the positive electrode and the negative electrode.
  • a separator made of an inorganic material or the like may be interposed for the purpose.
  • the battery manufacturing apparatus 10 employs a roll-to-roll method.
  • the battery manufacturing apparatus 10 includes a roll-to-roll unwinding device 11 and a winding device 12, an inkjet coating device 13, and an ultraviolet irradiation device 14 as main components.
  • the negative electrode current collector 1 is formed on the outer peripheral side of a flexible long film 15 made of resin or the like, and the negative electrode active material layer 2 is formed on the outer peripheral side of the negative electrode current collector 1.
  • the negative electrode active material layer 2 is formed on the outer peripheral side of the negative electrode current collector 1.
  • the negative electrode active material layer 2 The organic solid electrolyte layer 7 is formed thereon, and a laminated part formed product 18 having a laminated part composed of the respective layers 1, 2, and 7 is configured to be wound up as a winding roll 19 in a roll shape.
  • unwinding of the long base material 16 from the base material roll 17 is performed by the unwinding device 11, and winding of the laminated portion formed product 18 as the winding roll 19 is performed by the winding device 12. Is called. Furthermore, the formation of the organic solid electrolyte layer 7 on the negative electrode active material layer 2 of the long base material 16 conveyed in the lateral direction is performed by the ink jet coating device 13 and the ultraviolet irradiation device 14.
  • the ink jet coating device 13 is a circulation type that circulates a liquid material (ink) that is a material for forming the organic solid electrolyte layer 7. By adopting this circulation type, there is an advantage that the usage efficiency of the liquid material is further improved. However, since the liquid material does not contain particles, it is not necessarily a circulation system.
  • the inkjet coating apparatus 13 includes an inkjet head unit 21 having an inkjet head 20 facing the upper surface of the long base 16 at the lower end. Therefore, after a part of the liquid material supplied to the inkjet head 20 from the supply tank (not shown) is ejected by the inkjet head 20, the liquid material is returned to the return tank (not shown) and guided to the supply tank again. It is supplied from the supply tank to the inkjet head 20, thereby forming a circulation path for the liquid material.
  • FIG. 3 is a bottom view of the inkjet head unit 21.
  • the unit 21 has a plurality (three in the illustrated example) of inkjet heads 20 arranged in a staggered manner, and a plurality of nozzle holes 22 are arranged in two rows on the lower surface (nozzle surface) of these inkjet heads 20. Arranged in a staggered pattern. In this case, the arrangement direction of the plurality of inkjet heads 20 and the arrangement direction of the plurality of nozzle holes 22 intersect with the conveyance direction A of the long base material 16 (orthogonal in the illustrated example). Is installed.
  • the ultraviolet irradiation device 14 is configured to apply a post-application portion 23 after a liquid material, which is a material for forming an organic solid electrolyte layer, is applied onto a long base material 16 by an inkjet head 20.
  • the long base material 16 is continuously carried into and out of the internal space of the box 24 without using the feed amount adjusting mechanism.
  • the inlet 24a for continuously carrying the post-application part 23 of the long base material 16 into the internal space, and the processed laminated part formed product 18 are continuously carried out from the internal space.
  • An outlet 24b is provided.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the peripheral structure of the box 24 of the ultraviolet irradiation device 14.
  • the box 24 has an inner space surrounded by an upper wall portion 24c, a bottom wall portion 24d, a front wall portion 24e, a rear wall portion 24f, and two side wall portions 24g, and includes a rear wall portion 24f and a front wall portion 24e.
  • An inlet 24a and an outlet 24b are formed.
  • the upper wall portion 24c of the box 24 has ultraviolet irradiation means 25 for irradiating ultraviolet rays onto the upper surface of the post-application portion 23 of the long base material 16 that is conveyed in the lateral direction, and is located on the rear side in the conveyance direction and inside.
  • a concentration detection sensor 26 for detecting the oxygen concentration in the space is installed.
  • the specific configuration of the ultraviolet irradiation means 25 is not particularly limited, but in the present embodiment, an ultraviolet irradiation unit using LEDs (hereinafter referred to as LED-UV) is used.
  • an inert gas supply means 27 for supplying an inert gas to the internal space is attached to the box 24, and the inert gas supply means 27 is connected to the long base material 16 (coating in the internal space of the box 24.
  • a plurality of supply pipes 28 are arranged in the upper space and the lower space of the rear portion 23).
  • These supply pipes 28 extend in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the long base material 16 and are obliquely directed toward the ultraviolet irradiation section side or the long base material 16 from a plurality of supply holes formed in the same direction. And configured to blow out nitrogen in a vertical direction.
  • a supply pipe 29 is also provided in the vicinity of the inlet 24a outside the box 24. From a plurality of supply holes of the supply pipe 29, an oblique direction toward the inlet 24a side or the long base material 16 is also provided.
  • An inert gas is blown out in a vertical direction.
  • nitrogen is used as the inert gas, but other inert gases such as argon may be used.
  • the box 24 may have no bottom wall portion 24d as long as the long base material 16 itself can play the same role as the bottom wall portion 24d without the bottom wall portion 24d. Furthermore, it is desirable that the plurality of supply pipes 28 and 29 be adjusted in terms of the location and amount of the inert gas supplied according to the processing conditions.
  • FIG. 5 illustrates a roll production apparatus 30 that employs a roll-to-roll system for producing the base roll 17 existing at the unwinding position in the above-described unwinding apparatus 11.
  • the roll manufacturing apparatus 30 constitutes a part of the battery manufacturing apparatus 10 and includes, as main components, an original unwinding apparatus 31 and an original winding apparatus 32 in roll-to-roll, and an original inkjet coating apparatus 33. And a thermal drying device 34.
  • This roll manufacturing apparatus 30 is an original base material obtained by winding an original long base material 36 as an original coated article in which the negative electrode current collector 1 is formed on the outer peripheral side of a long film 35 made of resin or the like into a roll shape. While the original long base material 36 is being unwound from the roll 37 and being conveyed in the lateral direction, the negative electrode active material layer 2 is formed on the negative electrode current collector 1, and the negative electrode current collector 1 and the negative electrode active material The original laminated part formed product 38 having the original laminated part made of the material layer 2 is wound up in a roll shape as an original winding roll 39, and this original winding roll 39 is configured to be used as the above-described substrate roll 17. ing.
  • the unwinding of the original long base material 36 from the original base material roll 37 is performed by the original unwinding device 31, and the winding of the original laminated portion formed product 38 as the original winding roll 39 is performed as follows. This is performed by the winding device 32. Furthermore, formation of the negative electrode active material layer 2 on the negative electrode current collector 1 of the original long base material 36 conveyed in the lateral direction is performed by the original ink jet coating device 33 and the heat drying device 34.
  • the configurations of the inkjet head 40 and the inkjet head unit 41 in the original inkjet coating apparatus 33 are the same as the configurations of the inkjet head 20 and the inkjet head unit 21 in the inkjet coating apparatus 13 described above.
  • the thermal drying apparatus 34 is a post-application portion of the original long base material 36 in which the liquid material that is the material for forming the negative electrode active material layer is applied onto the original long base material 36 by the inkjet head 40.
  • Each of the upper space 43 and the lower space 43 includes a plurality of hot air outlets 44 and a plurality of lamp houses 45 containing far-infrared lamps or near-infrared lamps arranged alternately in the transport direction.
  • the thermal drying device 34 here may be only one of the hot air outlet 44 and the lamp house 45. Further, the hot air outlet 44 or the lamp house 45 may be disposed only in one of the above-described upper space and lower space.
  • the lamp house 45 may be a far-infrared irradiation unit by ceramic spraying using a heater or the like, instead of a lamp such as a far-infrared lamp.
  • the optimum conditions are selected in consideration of the quality of the film formed from the liquid material, the drying time, and the like.
  • the negative electrode current collector 1 and the negative electrode active material layer 2 may be the positive electrode current collector 4 and the positive electrode active material layer 5 (hereinafter the same).
  • a metal foil for example, copper foil, aluminum foil, SUS foil, or the like
  • copper foil aluminum foil
  • SUS foil or the like
  • the forming materials of the negative electrode active material layer 2 and the positive electrode active material layer 5 are as follows. That is, the active material particles of the negative electrode and the positive electrode are dispersed in a solvent (dispersion medium), so that they can be used as a material for forming both 2 and 5. Specifically, these forming materials have a viscosity at 25 ° C. of 6 to 20 mPa ⁇ s and a surface tension at 25 ° C. of 25 to 45 mN ⁇ m in order to be stably ejected by an ink jet method. It is a liquid material with adjusted ink physical properties. The active material particles contained had a maximum particle size of 5 ⁇ m or less.
  • These forming materials are not particularly limited as long as they are particle-dispersed inks that can be ejected by an inkjet method.
  • the negative electrode active material particles carbon-based materials such as natural graphite and artificial graphite can be used.
  • the positive electrode active material particles Li—Mn oxide, Li—Ni oxide, Li—Co oxide, or the like can be used.
  • the particle dispersion is preferably an ink that does not completely settle and reaggregate within 20 minutes when left standing.
  • a stable dispersion can be prepared by using in combination with a dispersant.
  • an additive for improving adhesion such as a binder to these forming materials.
  • a conductive additive such as carbon black.
  • the material for forming the organic solid electrolyte layer 7 is as follows. That is, this forming material is a liquid material as an ink-jet ink containing a polymer electrolyte raw material, a photopolymerization initiator, and the like, and can form a polymer solid electrolyte by crosslinking reaction by irradiation with ultraviolet rays. It can be done. Specifically, the forming material has a viscosity at 25 ° C. of 6 to 20 mPa ⁇ s and a surface tension at 25 ° C. of 25 to 45 mN ⁇ m in order to be stably ejected by an ink jet method. In this way, it is a liquid material with adjusted ink physical properties.
  • the polymer electrolyte raw material is not particularly limited as long as it is a compound that can form a polymer electrolyte by a polymerization reaction after ink jet coating, and a methacrylic acid ester monomer, a cycloolefin monomer, and the like can be used.
  • a raw material in which ethylene oxide having a molecular weight of 1000 or less and diethylene oxide are mixed can be used from the viewpoint of easy adjustment to the proper ink properties in ink jet coating.
  • the mixing ratio of ethylene oxide and diethylene oxide is preferably such that the ratio of diethylene oxide is higher than that of ethylene oxide in order to increase ion conductivity and film strength after the formation of the polymer solid electrolyte layer.
  • the photopolymerization initiator those capable of photopolymerization at LED wavelengths such as 365 nm, 385 nm, 395 nm, and 405 nm, which are easy to systemize as an ultraviolet irradiation device after inkjet coating, can be used.
  • reaction does not fully occur only with the above-mentioned photopolymerization initiator, it can be improved by using in combination with a photopolymerization accelerator.
  • a solvent containing a lithium salt can be added in order to improve performance such as ion conductivity.
  • the kind of lithium salt is not specifically limited, LiPF6, LiTFSi, etc. can be used.
  • a solvent it is desirable that it is a solvent soluble in lithium salt.
  • DMC dimethyl carbonate
  • EMC ethyl methyl carbonate
  • the weight ratio of the solvent containing the lithium salt in the liquid material is desirably 50 wt% or less. In the present embodiment, a case where a 365 nm wavelength LED light source manufactured by Panasonic is used as the LED-UV is illustrated.
  • the inventors of the present invention applied 700 mJ / cm 2 or more as a UV integrated illuminance on a film of a liquid material containing an organic electrolyte raw material formed to a thickness of about 2 to 15 ⁇ m by inkjet coating. It has been confirmed that sufficient curing can be obtained by treating this energy in an N 2 atmosphere (oxygen concentration of 1% or less).
  • the negative electrode active material layer 2 On the negative electrode current collector 1, it is not essential for the battery manufacturing apparatus 10 to use the original inkjet coating device 33 shown in FIG. 5. Since the negative electrode active material layer 2 may be formed by, for example, screen printing or gravure printing, the main action will be described based on the configuration shown in FIG.
  • the long base material 16 unrolled from the base material roll 17 shown in FIG. 2 and conveyed in the horizontal direction has the negative electrode current collector 1 and the negative electrode active material layer 2 already formed on the long film 15. Therefore, when the long base material 16 passes through the ink jet coating device 13, the liquid material that is the material for forming the organic solid electrolyte layer is discharged from the many nozzle holes 22 of the ink jet head 20 from the negative electrode active material layer 2. Is applied on top.
  • the negative electrode active material layer 2 on the negative electrode current collector 1 is also formed as shown in FIG. Since it is formed intermittently in the longitudinal direction, the application region of the liquid material applied on the negative electrode active material layer 2 by the ink jet head 20 is also formed in an intermittent rectangular shape in the longitudinal direction as indicated by parallel oblique lines in FIG. It becomes an area.
  • the negative electrode active material layer 2 on the negative electrode current collector 1 is long as shown in FIG.
  • the application region of the liquid material applied on the negative electrode active material layer 2 by the inkjet head 20 is also arranged in the longitudinal direction as indicated by parallel oblique lines in FIG. It becomes an intermittent rectangular area.
  • the negative electrode current collector 1 is continuously formed on the long film 15 in the longitudinal direction, the negative electrode active material layer 2 on the negative electrode current collector 1 is elongated as shown in FIG.
  • the application region of the liquid material applied on the negative electrode active material layer 2 by the inkjet head 20 is continuous in the longitudinal direction as indicated by parallel oblique lines in FIG. It becomes the area
  • the dimension of the width direction (direction orthogonal to a elongate direction) of the negative electrode collector 1 is made longer than the dimension of the negative electrode active material layer 2 in the width direction. Both ends of the negative electrode current collector 1 in the width direction protrude from both ends of the negative electrode active material layer 2 in the width direction. Note that the negative electrode current collector 1 and the negative electrode active material layer 2 are not formed in the predetermined length region on the unwinding start side of the long film 15, and the predetermined end of the unwinding side of the long film 15 is predetermined. Also in the length region, the negative electrode current collector 1 and the negative electrode active material layer 2 are not formed.
  • the post-application portion 23 of the long base material 16 in which the liquid material that is the material for forming the organic solid electrolyte layer is applied on the negative electrode active material layer 2 is the feed amount of the long base material 16 such as dancer rolls.
  • the LED-UV 25 receives ultraviolet rays from the time when it is continuously carried into the internal space from the inlet 24a of the box 24 shown in FIG.
  • nitrogen is supplied to the internal space of the box 24 from the plurality of supply pipes 28 of the inert gas supply means 27, the liquid material which is the material for forming the organic solid electrolyte layer has an oxygen concentration of 1%. UV irradiation in a reduced atmosphere below.
  • the nitrogen blowing direction of the supply pipes 28 and 29 is not limited to an oblique direction, and may be a direction perpendicular to the long base material 16. In this case, depending on conditions, the nitrogen sprayed onto the surface of the long base material 16 by the transport of the long base material 16 is directly drawn in the vicinity of the interface, and the same effect can be obtained.
  • the supply pipes 28 and 29 arranged in plural form the organic solid electrolyte layer 7 that is solidified reliably while suppressing nitrogen consumption by optimally adjusting the location and amount of nitrogen supplied according to the processing conditions. Is possible.
  • the liquid material that is the material for forming the organic solid electrolyte layer is less susceptible to polymerization inhibition by oxygen. UV curing is performed well.
  • the oxygen concentration is managed in the internal space of the box 24 based on the detection value of the concentration detection sensor 26, it is always maintained in a preferable atmosphere, and the UV curing of the liquid material is always performed well.
  • the oxygen concentration may be managed by feedback control of the oxygen concentration in the internal space of the box 24 based on the detection value of the concentration detection sensor 26, or the box based on the detection value of the concentration detection sensor 26.
  • the oxygen concentration in the 24 internal space may be monitored and adjusted when there is an abnormality.
  • the ultraviolet irradiation means 25 is LED-UV
  • the ultraviolet irradiation means 25 can be made compact, and accordingly, the ultraviolet irradiation means 25 and the inkjet head 20 can be arranged close to each other. Therefore, the time from application to curing of the liquid material can be shortened, and productivity is improved. It can also contribute to power saving.
  • the LED-UV 25 since the LED-UV 25 generates less heat than other ultraviolet irradiation means, it is possible to appropriately cope with low heat resistance characteristics such as the long film 15 made of resin or the like being stretched by heat. .
  • a laminated portion formed product in which a partial laminated portion having the negative electrode active material layer 2 and the organic solid electrolyte layer 7 is intermittently formed in the longitudinal direction on the strip-shaped negative electrode current collector 1. 18 will be obtained. Furthermore, when the negative electrode current collector 1 and the negative electrode active material layer 2 are continuously formed on the long film 15 in the longitudinal direction, the strip-shaped negative electrode active material layer 2 is formed as shown in FIG. A band-shaped organic solid electrolyte layer 7 is continuously formed. Therefore, in this case, the laminated portion forming product 18 in which each of the layers 1, 2, and 7 is formed into a strip shape is obtained. Thereafter, these laminated portion formed products 18 are wound up as a winding roll 19. In addition, the code
  • the other active material layer of the positive electrode or the negative electrode is formed on the organic solid electrolyte layer 7.
  • the other current collector of the positive electrode or the negative electrode is formed on the active material layer by adopting a roll-to-roll method or the like, and then the obtained long object is predetermined. By cutting every length, an all-solid lithium battery as shown in FIG. 1 is finally obtained.
  • the negative roll winding roll 19 in which the negative electrode active material layer 2 and the organic solid electrolyte layer 7 are formed on the negative electrode current collector 1 by using one roll-to-roll method is manufactured, and another roll-to-roll system is used.
  • a winding roll 19 on the positive electrode side in which the positive electrode active material layer 5 and the organic solid electrolyte layer 7 are formed on the positive electrode current collector 4 by using a roll method is manufactured, and the winding roll 19 is being manufactured or manufactured. Thereafter, the surfaces of the respective organic solid electrolyte layers 7 in the two winding rolls 19 are bonded together, and then subjected to a press treatment or the like, whereby an all solid lithium battery as shown in FIG. 1 can be obtained.
  • the thickness of the negative electrode current collector 1 and the positive electrode current collector 4 is preferably 5 to 20 ⁇ m.
  • the thickness of the negative electrode active material layer 2 and the positive electrode active material layer 5 is preferably 5 to 20 ⁇ m.
  • the thickness of the organic solid electrolyte layer 7 is preferably 2 to 10 ⁇ m.
  • the long film 15 preferably has a thickness of 50 to 200 ⁇ m.
  • the negative electrode current collector 1 When the negative electrode active material layer 2 is formed thereon, the following action is performed. That is, a liquid material that is a material for forming a negative electrode active material layer is applied onto the negative electrode current collector 1 of the original long base material 36 by the ink jet head 40 of the original ink jet coating apparatus 33, and the liquid material is applied. From the lamp house 45 in which the hot air blown from the hot air blowing port 44 or the far-infrared lamp is installed between the time when the post-application portion 43 of the long base material 36 is carried into the heat drying apparatus 34 and then carried out.
  • thermosetting liquid material is used as the liquid material that is a material for forming the negative electrode active material layer.
  • the original winding roll 39 obtained as a result is used as the above-mentioned base material roll 17.
  • the battery manufacturing apparatus 10 according to the first embodiment further includes the following configuration.
  • the above-described long base material 16 (the original long base material 36 is replaced by Are conveyed in the lateral direction by a plurality of rollers 50 arranged below the long base material 16.
  • the two specific rollers 50 a are located below the nozzle holes 22 of the inkjet head 20, and the specific rollers 50 a are the plurality of rollers 50. Of these, it is arranged at a position higher than the other rollers 50 not located below the nozzle hole 22.
  • the long base material 16 is lifted by the specific roller 50a at a position below the nozzle hole 22 of the inkjet head 20, and the tension acts, so that slack and wrinkles occur.
  • the liquid material from the nozzle hole 22 is ejected and applied toward the part that is not.
  • the liquid material is uniformly and satisfactorily applied to the long base material 16 and is useful for forming a high-quality organic solid electrolyte layer 7 (and a good-quality negative electrode active material layer 2).
  • the height difference H1 between the specific roller 50a described above and the other roller 50 described above is set to 1 to 5 mm.
  • tensile_strength which acts on the elongate base material 16 with the specific roller 50a becomes appropriate.
  • the height difference H2 between the upper surface position of the contact portion of the long base material 16 with the specific roller 50a and the position of the nozzle hole 22 is set to 0.5 to 5.0 mm.
  • the inkjet heads 20 are arranged in a direction parallel to the column direction passing through the center of the two nozzle holes 22 in each inkjet head 20. It is assumed that the nozzle holes 22 are arranged on the extending straight line L1. Note that the positional relationship between the nozzle hole 22 of the inkjet 20 and the specific roller 50 is not limited to a relationship in which the positional relationship between the apex of the specific roller 50a and the nozzle hole 22 is directly below (vertical).
  • the long base material 16 is formed by intermittently forming the negative electrode active material layer 2 on the negative electrode current collector 1 on the long film 15 in the longitudinal direction.
  • a plurality of marks 52 are attached at regular intervals in the longitudinal direction of the long film 15.
  • the mark 52 may be attached to a position corresponding to each negative electrode active material layer 2, or a predetermined number of negative electrode active material layers 2 may be grouped into each group. You may attach
  • the mark sensor 53 may be either an optical type or a laser type sensor, and may be either a transmission type or a reflection type, and an optimum sensor is selected depending on the type of the long base material 16. Good.
  • the mark sensor 53 preferably has a relatively small spot diameter in order to improve the coating position accuracy.
  • an optical fiber sensor is used. Further, as shown in FIGS. 14 and 15, the inner circumference of the lower roller 55 among the upper roller 54 and the lower roller 55 that sandwich the long base material 16 in the vertical direction and transport it in the lateral direction.
  • the part incorporates an encoder 56 as a distance detecting means for detecting the transport distance of the long base material 16.
  • control for determining the application start position and application end position of the liquid material by the inkjet head 20 is performed.
  • This control is performed by a head controller that controls the inkjet head 20. Therefore, a signal indicating the detection value of the encoder 56 is sent to the head controller.
  • the mark sensor 53 is configured to reset the detection value of the encoder 56 every time the mark sensor 53 detects a predetermined number of marks 52 spaced apart from each other by a certain distance.
  • the “plurality of marks 52” may be equal to the “predetermined number of marks 52”, but the “predetermined number of marks 52” may be more than the “plurality of marks 52”. 52 "is preferably a smaller number.
  • the detection is controlled so that the detection value of the encoder 56 is reset.
  • a signal indicating that the mark sensor 53 has detected the mark 52 is also sent to the head controller.
  • the distance detecting means is not limited to the encoder 56.
  • the distance L from the inkjet head 20 to the mark sensor 53 shown in FIG. 15 is the distance from the application start position of the intermittently applied active material application pattern shown in FIG. It is set to be larger than W.
  • a rod shape that is perpendicular to the conveying direction of the long base material 16 or a T-shape as illustrated is suitable.
  • the detection value of the encoder 56 is reset when the mark sensor 53 detects the specific mark 52a shown in FIG. 13, and the encoder 56 starts distance detection from this point. Even if three marks 52 are detected in the example, the detection value of the encoder 56 is not reset.
  • the inkjet head 20 is controlled on the negative electrode active material layer 2 intermittently formed on the long film 15 on the application start position and the application end position based on the distance detection value of the encoder 56. While being applied, a liquid material, which is a material for forming the organic solid electrolyte layer, is applied intermittently.
  • the detection value of the encoder 56 is reset, and in the same manner as described above, the inkjet head 20 is reset again.
  • Applies the liquid material which is a material for forming the organic solid electrolyte layer, intermittently while controlling the application start position and the application end position based on the detection value of the encoder 56.
  • the application start position of the liquid material when the liquid material of the organic solid electrolyte layer is applied from the inkjet head 20 onto the plurality of negative electrode active material layers 2 separated from each other, the application start position of the liquid material In addition, it is possible to reduce the accumulated error when the coating end position is made coincident with the formation region of each negative electrode active material layer 2. More specifically, since the long base material 16 is flexible and long, an error is likely to occur in the detection of the transport distance over the entire length. Therefore, even if the application start position and the application end position by the inkjet head 20 are determined based on the detection value of the encoder 56 that detects the conveyance distance of the long base material 16, those positions are increased as the conveyance distance becomes longer.
  • the organic solid electrolyte layer 7 is directly formed on the negative electrode active material layer 2. However, by forming the above-described separator on the negative electrode active material layer 2, the negative electrode active material is formed.
  • the organic solid electrolyte layer 7 may be formed on the layer 2 via a separator.
  • FIG. 16 illustrates a battery manufacturing apparatus 60 according to the second embodiment of the present invention.
  • the battery manufacturing apparatus 60 according to the second embodiment includes, as main components, a first inkjet coating apparatus 63, a thermal drying apparatus 64, and a roll-to-roll unwinding apparatus 61 and a winding apparatus 62.
  • the second inkjet coating device 65 and the ultraviolet irradiation device 66 are provided in order from the rear side in the transport direction in the lateral direction.
  • the base roll 67 provided in the unwinding device 61 is a roll of a long base 69 in which the negative electrode current collector 1 is formed on the outer peripheral side of a flexible long film 68 made of resin or the like. It is wound.
  • a negative electrode active material is formed on the negative electrode current collector 1 by the first inkjet coating device 63 and the thermal drying device 64.
  • the organic solid electrolyte layer 7 is formed on the negative electrode active material layer 2 by the second inkjet coating device 65 and the ultraviolet irradiation device 66, and thereafter, from each of the layers 1, 2, 7.
  • the laminated portion formed product 70 having the laminated portion is wound into a roll as a winding roll 71 provided in the winding device 62.
  • the configurations and operations of the first inkjet coating device 63 and the second inkjet coating device 65 are the same as those of the inkjet coating device 13 in the first embodiment described above, and the thermal drying device 64 and the ultraviolet irradiation device.
  • the configuration and operation of 66 are the same as those of the thermal drying device 34 and the ultraviolet irradiation device 14 in the first embodiment described above. Therefore, according to the battery manufacturing apparatus 60 according to the second embodiment, when the negative electrode current collector 1 is intermittently formed on the long film 68 in the longitudinal direction, as shown in FIG.
  • the negative electrode active material layer 2 is first formed on each negative electrode current collector 1, and then the organic solid electrolyte is formed on the negative electrode active material layer 2.
  • Layer 7 is formed. Therefore, in this case, a laminated portion having the negative electrode current collector 1, the negative electrode active material layer 2, and the organic solid electrolyte layer 7 is intermittently formed in the longitudinal direction on the long film 68. . Further, when the negative electrode current collector 1 is continuously formed on the long film 68 in the longitudinal direction, as shown in FIG. 18, the long base material 69 is being conveyed in the lateral direction.
  • the negative electrode active material layer 2 is intermittently formed in the longitudinal direction on the strip-shaped negative electrode current collector 1, and then the organic solid electrolyte layer 7 is formed on each of the negative electrode active material layers 2. Therefore, in this case, the partial laminated portion having the negative electrode active material layer 2 and the organic solid electrolyte layer 7 is intermittently formed in the longitudinal direction on the strip-shaped negative electrode current collector 1.
  • the negative electrode current collector 1 is continuously formed in the longitudinal direction on the long film 68, as shown in FIG. 19, the long base material 69 is being conveyed in the lateral direction.
  • the negative electrode active material layer 2 is continuously formed on the negative electrode current collector 1 formed continuously, and then the organic solid electrolyte layer 7 is formed on the negative electrode active material layer 2 that is continuously formed. May be formed continuously. Therefore, in this second embodiment, two types of layers, that is, the negative electrode active material layer 2 and the organic solid electrolyte layer 7 are formed by a single roll-to-roll apparatus.
  • the negative electrode current collector 1 and the negative electrode active material layer 2 may be the positive electrode current collector 4 and the positive electrode active material layer 5.
  • a separator forming apparatus for forming the above-described separator on the negative electrode active material layer 2 is provided between the thermal drying apparatus 64 and the second inkjet coating apparatus 65 shown in FIG. You may make it provide.
  • FIG. 20 is a schematic plan view of a battery manufacturing apparatus 80 according to the third embodiment of the present invention.
  • the battery manufacturing apparatus 80 according to the third embodiment is a single-wafer type (a method of processing one by one). ).
  • a take-out portion 84 for taking out stacked sheets (substrates) 83 before processing one by one and a negative electrode active material of the taken-out sheets
  • An ink-jet application unit 85 that applies a liquid material that is a material for forming an organic solid electrolyte layer on the layer 2, an ultraviolet irradiation unit 86 that cures the liquid material on the sheet 83, and a sheet 83 that has undergone these processes are stacked.
  • the robot hand 81 can rotate, move up and down, bend and extend, and the like, as shown in FIG. ) Suction pads 88 are mounted. Therefore, as shown in FIG. 20, the robot hand 81 sucks and holds the sheet 83 in a horizontal posture with respect to the take-out unit 84, the inkjet application unit 85, the ultraviolet irradiation unit 86, and the storage unit 87. ⁇ It is possible to carry in. Note that the negative electrode current collector 1 and the negative electrode active material layer 2 are formed on the unprocessed sheet 83. The suction pad 88 of the robot hand 81 sucks and holds the sheet 83 so as not to interfere with the layers 1 and 2.
  • the inkjet application unit 85 has a table 89 on which a sheet 83 can be placed and slidable in the left-right direction in the figure, and a plurality (two in the example) of inkjet heads 90 that are fixedly installed in the upper part of the moving path of the table 89. And have. Therefore, the sheet 83 taken out by the robot hand 81 from the take-out portion 84 is placed on the table 89, and the negative electrode active material layer 2 on the sheet 83 is moved while the table 89 slides from the left side to the right side of FIG. A liquid material, which is a material for forming the organic solid electrolyte layer, is applied on the substrate.
  • the table 89 slides to the left in the figure, and the robot hand 81 sucks and holds the sheet 83 on the table 89 and carries it into the internal space of the box 91 of the ultraviolet irradiation unit 86.
  • the internal space of the box 91 is filled with an inert gas such as nitrogen as described above, and the oxygen concentration is kept at 1% or less.
  • an ultraviolet irradiation means (LED-UV) 92 that is slidable in the vertical direction in FIG. The LED-UV 92 slides above the sheet 83, so that the liquid material applied on the sheet 83 is cured by ultraviolet rays. In consideration of downsizing of the apparatus, the method of sliding the LED-UV 92 as described above is desirable.
  • the robot hand 81 can move while holding the sheet 83 even when the sheet 83 slides with the table.
  • the method of processing may be used. After the organic solid electrolyte layer 7 is formed on the negative electrode active material layer 2 in this manner, the robot hand 81 sucks and holds the sheet 83 and carries it out of the box 91 and then stacks it in the storage portion 87. By repeatedly executing the above operation, the storage unit 87 stores a large number of processed sheets 83 in a stacked state.
  • the negative electrode current collector 1 and the negative electrode active material layer 2 may be the positive electrode current collector 4 and the positive electrode active material layer 5.
  • the robot hand 81 is used, but another type of substrate transfer machine may be used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Abstract

正極または負極の集電体１上に形成された正極または負極の活物質層２上に、有機固体電解質層７を形成する電池製造用装置１０であって、液状材料を活物質層２上に塗布する複数のノズル穴２２が配設されたインクジェットヘッド２０を有する塗布装置１３と、液状材料を塗布した被塗布物１６の塗布後部分２３が搬入及び搬出される内部空間を有するボックス２４と、ボックス２４の内部空間で被塗布物１６の塗布後部分２３における液状材料に紫外線を照射する紫外線照射手段２５と、ボックス２４の内部空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段２７とを備える。

Description

電池製造用装置
　本発明は、電池を製造するために用いる装置に係り、詳しくは、正極または負極の集電体上に形成された正極または負極の活物質層の上に、有機固体電解質層を形成する積層工程を実行するための電池製造用装置に関する。
　周知のように、近年におけるポータブル電子機器類やそれらの関連機器類の急速な普及に伴って、それら機器類の電源となる電池について種々のものが開発され或いは実用化が図られている。そして、それら電池の中でも、充放電可能な二次電池として、リチウム電池の開発が進められ、さらには、高安全性で小型軽量化が可能な全固体リチウム電池の開発が推進されるに至っている。
　この全固体リチウム電池は、基本的に、正極の集電体層と、正極の活物質層と、固体電解質層と、負極の活物質層と、負極の集電体層とが、この順に配列された積層構造を備えている。従って、この全固体リチウム電池を製造するためには、正極または負極の集電体上に形成された正極または負極の活物質の上に、固体電解質層を形成する積層工程を実行するための電池製造用装置が必要となる。
　この電池製造用装置の開発に際しては、固体電解質層の種類を考慮せねばならず、この固体電解質層が有機固体電解質層の場合においては、例えば特許文献１に、その場合に用いる電池製造用装置が開示されている。
　詳述すると、同文献の図２及び図３には、ロールツーロールで横方向に搬送される帯状の集電体の片面または両面に、正極または負極の活物質原料を含むスラリーを塗布するコータ・ヘッド（２３）と、その塗布されたスラリーを乾燥させるドライヤー（２４）とが図示されている。さらに、同文献の図５には、集電体上に形成された活物質層の上に、有機固体電解質原料（ゲル電解質層の原料）を含むゲル溶解液を塗布する塗布ヘッド（５６）が図示されると共に、同文献の段落[００３３]及び[００４７]には、塗布されたゲル溶融液を乾燥炉内で乾燥させて有機固体電解質層を形成することが記載されている。
特開２００１－２５０５８３号公報
　ところで、有機固体電解質原料を含む液状材料は、無機固体電解質原料を含む液状材料のような粒子が分散されていないため、当該液状材料を塗布する塗布装置は、粒子が分散されていないことを考慮して、塗布特性が適切であることが要請される。また、塗布された液状材料を硬化させる装置も、液状材料の特性を考慮して、適切な構成であることが要求される。
　しかしながら、上述の特許文献１に記載された塗布ヘッド（５６）や乾燥炉は、何ら工夫が講じられていないため、有機固体電解質原料を含む液状材料が粒子を含んでいないことを有効利用したり、塗布された液状材料を効率良く硬化させたり等の点が何ら配慮されていない。そのため、液状材料の塗布及び硬化についての性能の悪化や作業能率の悪化を招くおそれがあった。
　以上の観点から、本発明は、正極または負極の集電体上における正極または負極の活物質層上に有機固体電解質層を形成するに際し、その液状材料の塗布及び硬化を高性能で且つ効率良く行い得る電池製造用装置を提供することを技術的課題とする。
　上記課題を解決するために創案された本発明は、正極または負極の集電体と、該集電体上に形成された正極または負極の活物質層とを有する被塗布物上に、固体電解質層を形成するように構成した電池製造用装置であって、有機電解質原料を含む液状材料を、紫外線硬化性の液状材料とすると共に、前記液状材料を前記被塗布物の活物質層上に塗布する複数のノズルが配設されたインクジェットヘッドを有する塗布装置と、前記液状材料を塗布した後の被塗布物の塗布後部分が搬入及び搬出される内部空間を有するボックスと、前記ボックスの内部空間で前記被塗布物の塗布後部分の液状材料に紫外線を照射する紫外線照射手段と、前記ボックスの内部空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段とを備え、前記不活性ガス供給手段によって前記ボックスの内部空間の酸素濃度を低減させた状態で前記紫外線照射手段が前記液状材料を硬化させることで、前記活物質層上に有機固体電解質層を形成するように構成したことに特徴づけられる。ここで、電池（固体リチウム電池）の構成を考慮すれば、前記正極の集電体上には前記正極の活物質層が形成され、前記負極の集電体上には前記負極の活物質層が形成されることは言うまでもない。
　このような構成によれば、正極（または負極）の集電体上に正極（または負極）の活物質層が形成された層形成物を被塗布物として、この被塗布物の活物質層上には、塗布装置のインクジェットヘッドによって、有機電解質原料を含む液状材料が塗布される。この場合、インクジェットヘッドの複数のノズルから液状材料が吐出されることになるが、当該液状材料には、無機固体電解質原料を含む液状材料の場合のような粒子が含まれていない。そのため、複数のノズルからの当該液状材料の吐出状態が安定し易くなり、当該液状材料を高性能で吐出することができるため、良質の有機固体電解質層の形成に役立つことになる。しかも、被塗布物に塗布された当該液状材料は、ボックスの内部空間で、紫外線照射手段によって硬化するため、短時間で当該液状材料の固化作業を終えることができ、作業能率の向上ひいては生産性の向上が図られる。また、短時間での処理が可能なため、硬化するユニットの小スペース化が可能である。さらに、ボックスの内部空間は、不活性ガス供給手段によって酸素濃度が低減しているため、当該液状材料が酸素による重合阻害を受け難くなり、当該液状材料の紫外線硬化が良好に行われる。また、紫外線照射手段により当該液状材料を硬化させるため、熱乾燥時のような熱による塗布膜の大きな液流動がなく、均一性の良い有機固体電解質層を形成することができる。
　上記の構成において、ボックスの内部空間の酸素濃度を検出する濃度検出センサを備え、該濃度検出センサの検出値に基づいて前記ボックスの内部空間の酸素濃度を管理するように構成してもよい。ここで、「酸素濃度を管理する」とは、濃度検出センサの検出値に基づいてボックスの内部空間の酸素濃度をフィードバック制御する場合や、濃度検出センサの検出値に基づいてボックスの内部空間の酸素濃度を監視して、異常があった時に調整する場合などを含む意味である。
　このようにすれば、ボックスの内部空間の酸素濃度は、好ましい範囲から逸脱することがないため、液状材料に対する紫外線硬化は、常に良好に維持される。
　この場合、紫外線照射手段としては、メタルハライドランプ等があるが、以上の構成においては、ＬＥＤを用いた紫外線照射ユニットが好ましい。
　このようにすれば、紫外線照射手段のコンパクト化が図られるため、紫外線照射手段とインクジェットヘッドとを近づけて配置することができ、液状材料の塗布から硬化までの時間短縮が図られ、より一層生産性が向上する。また、省電力化にも寄与することができる。さらに、ＬＥＤを用いた紫外線照射ユニットは、他の紫外線照射手段と比較して発熱が少ないため、上述のロールツーロール方式を採用する場合であって、長尺フィルムが樹脂製等のフィルムである場合に、当該フィルムが熱によって伸びてしまう等の低い耐熱特性に有効に対処可能となる。
　以上の構成において、長尺フィルム上に前記集電体が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、該長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、該長尺基材の集電体上に活物質層を形成することで、前記被塗布物を製作すると共に、前記塗布装置によって前記被塗布物の前記活物質層上に前記液状材料を塗布し、該液状材料を塗布した後の被塗布物の塗布後部分を前記ボックスの内部空間に搬入及び搬出することで、前記活物質層上に有機固体電解質層を形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成してもよい。ここで、長尺基材の集電体上に活物質層を形成する際には、活物質層上に有機固体電解質層を形成する場合と同様に、前記塗布装置を使用して前記ボックスの内部空間に搬入及び搬出させるという構成を採用してもよい。また、積層部形成物としては、有機固体電解質層上に正極または負極のうちの他方の活物質層を形成したものであってもよく、さらには、その活物質層上に正極または負極のうちの他方の集電体を形成したものであってもよい。また、積層部形成物において、正極と負極間での短絡防止を目的として無機系材料などからなるセパレータを前記活物質層上に形成し、前記活物質層上にこのセパレータを介して前記有機固体電解質層を形成するようにしてもよい。なお、上記の「横方向」に搬送しているとは、水平方向に搬送している場合に限らず、水平方向に対して、例えば１０°以内の角度で下降傾斜または上昇傾斜して搬送している場合を含む（以下、同様）。
　このようにすれば、ロールツーロールによって、長尺基材を連続的に横方向に搬送しながら、所要の層を順次積層していくことができるため、より一層生産性が向上する。
　この場合、長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層とが形成された可撓性を有する長尺基材を前記被塗布物として、該被塗布物をロール状に巻回した基材ロールから、前記被塗布物を巻き解いて横方向に搬送している途中で、前記塗布装置によって前記被塗布物の前記活物質層上に前記液状材料を塗布し、該液状材料を塗布した後の被塗布物の塗布後部分を前記ボックスの内部空間に搬入及び搬出することで、前記活物質層上に有機固体電解質層を形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成してもよい。この場合においても、前記被塗布物として、正極と負極間での短絡防止を目的として無機系材料などからなるセパレータを前記活物質層上に形成しておき、この被塗布物を巻き解いて横方向に搬送している途中で、前記活物質層上に前記セパレータを介して前記有機固体電解質層を形成するようにしてもよい。
　このようにすれば、ロールツーロールによって、既に活物質層が形成されている長尺基材を連続的に横方向に搬送しながら、活物質層上に有機固体電解質層を形成していくことになるため、個別の層の形成を効率良く行うことが可能となる。
　以上のロールツーロールの構成において、前記長尺フィルム上に、前記集電体と前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する積層部が、該長尺フィルムの長手方向に間欠的に形成されるように構成してもよい。また、前記長尺フィルム上に、前記集電体が長手方向に連続して形成され、この集電体上に、前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する部分積層部が、前記長尺フィルム及び前記集電体の長手方向に間欠的に形成されるように構成してもよい。
　このようにすれば、複数の電池構成部品が長尺フィルム上（或いは集電体上）で互いに離隔して形成されることになるので、最終製品である個々の電池の製作を容易に行い得ることになる。
　以上のロールツーロールの構成において、前記長尺基材は、該長尺基材の下方に配置された複数のローラによって横方向に搬送されており、前記複数のローラのうちの特定のローラが、前記塗布装置におけるインクジェットヘッドのノズル穴の下方に位置し、前記特定のローラは、前記複数のローラのうちのノズル穴の下方に位置していない他のローラよりも高い位置に配置されていることが好ましい。
　このようにすれば、長尺基材は、インクジェットヘッドのノズル穴の下方位置で、特定のローラによって持ち上げられた状態になって張力が作用するため、弛みやシワが生じていない箇所に向かって、ノズル穴から液状材料が吐出されて塗布される。これにより、長尺基材に対する液状材料の塗布が均一且つ良好に行われて、良質の層の形成に役立つことになる。尚、前記のインクジェットのノズル穴と特定のローラの位置関係は、特定のローラの頂点とノズル穴の位置関係が直下（垂直）の関係に限定するものではない。
　この場合、前記特定のローラと前記他のローラとの高低差が、１～５ｍｍであることが好ましい。
　このようにすれば、特定のローラによって長尺基材に作用する張力が適切となり、上述の効果を得る上で有利となる。
　また、前記長尺基材における前記特定のローラとの接触部位の上面位置と、前記ノズル穴の位置との高低差が、０．５～５．０ｍｍであることが好ましい。
　このようにすれば、ノズル穴から長尺基材の塗布領域までの距離が適切になるため、インクジェット方式での液状材料の吐出及び塗布が良好に行われる。
　以上のロールツーロールの構成のうち、前記長尺フィルム上に、前記集電体と前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する積層部が、該長尺フィルムの長手方向に間欠的に形成される構成、または、前記長尺フィルム上に、前記集電体が長手方向に連続して形成され、この集電体上に、前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する部分積層部が、前記長尺フィルム及び前記集電体の長手方向に間欠的に形成される構成においては、前記長尺フィルムの長手方向に一定間隔で複数のマークが付され、前記長尺基材が横方向に搬送されている間にそれらのマークを検出するマークセンサが定置設置されると共に、横方向に搬送される該長尺基材の搬送距離を検出する距離検出手段が配設され、前記距離検出手段の検出値に基づいて前記塗布装置による液状材料の塗布開始位置及び塗布終了位置を決める制御が行われ、前記マークセンサが前記複数のマークのうちの相互に一定距離を隔てた所定数のマークを検出する毎に、前記距離検出手段の検出値をリセットするように構成してもよい。
　このようにすれば、相互に離隔した複数の活物質膜上にそれぞれ有機固体電解質層を形成していく際に、塗布装置による液状材料の塗布開始位置及び塗布終了位置を個々の活物質層の形成領域に一致させる場合の累積誤差を小さくすることができる。詳述すると、長尺基材は可撓性を有し且つ長尺であるため、全長に亘る搬送距離の検出に誤差が生じ易い。そのため、長尺基材の搬送距離を検出する距離検出手段によって塗布装置による塗布開始位置及び塗布終了位置を決めていても、搬送距離が長くなるに連れて、それらの位置と、個々の活物質層のそれぞれの始端及び終端の位置とが、一致しなくなる。そこで、長尺フィルムに付されている複数のマークのうちの相互に一定距離を隔てた所定数のマークをマークセンサが検出する毎に、距離検出手段の検出値をリセットすれば、当該マークが検出された時点から距離検出手段による距離検出が開始されることになる。その結果、長尺基材の全長に亘って、塗布装置による塗布開始位置及び塗布終了位置を個々の活物質層の始端及び終端に一致させる場合の累積誤差が生じ難くなる。
　この場合、前記距離検出手段は、エンコーダであることが好ましい。
　このようにすれば、制御の正確性を確保することができる。
　以上のように本発明によれば、正極または負極の集電体上における正極または負極の活物質層上に有機固体電解質層を形成するに際し、その液状材料の塗布及び硬化を高性能で且つ効率良く行い得る電池製造用装置を提供することができる。
本発明の実施形態に係る電池製造用装置によって製造される電池の一例を示す概略斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置の全体構成を示す概略側面図である。 本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置の構成要素である塗布装置のインクジェットヘッドの周辺構成を示す概略下面図である。 本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置の構成要素である紫外線照射手段及び不活性ガス供給手段の周辺構成を示す概略縦断側面図である。 本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置の一部を構成するロール製造装置の構成を示す概略側面図である。 本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第一の例を示す概略平面図である。 本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第二の例を示す概略平面図である。 本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第三の例を示す概略平面図である。 本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第一の例を示す概略側面図である。 本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第二の例を示す概略側面図である。 本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第三の例を示す概略側面図である。 本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置の一部の構成を拡大して示す概略拡大側面図である。 本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置の一部の構成を示す概略平面図である。 本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置の一部の構成を示す概略平面図である。 本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置の一部の構成を示す概略側面図である。 本発明の第二実施形態に係る電池製造用装置の全体構成を示す概略側面図である。 本発明の第二実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第一の例を示す概略側面図である。 本発明の第二実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第二の例を示す概略側面図である。 本発明の第二実施形態に係る電池製造用装置によって製造される長尺フィルムの表面側構造の第三の例を示す概略側面図である。 本発明の第三実施形態に係る電池製造用装置の全体構成を示す概略平面図である。 本発明の第三実施形態に係る電池製造用装置の一部の構成を示す概略側面図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
　まず、電池製造用装置の説明に先立って当該装置の製造対象となる電池（全固体リチウム電池）の基本的な概略構成を説明する。図１に示すように、この電池は、負極集電体１と、その負極集電体１に接合する負極活物質層２とで負極３が構成されると共に、正極集電体４と、その正極集電体４に接合する正極活物質層５とで正極６が構成されている。そして、負極活物質層２と正極活物質層５との間に有機固体電解質層７が介在している。なお、負極活物質層２と有機固体電解質層７との間、及び正極活物質層５と有機固体電解質層７との間の何れか一方または双方には、正極と負極間での短絡防止を目的として無機系材料などからなるセパレータが介在される場合がある。
　<第一実施形態>
　本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。図２に示すように、本実施形態に係る電池製造用装置１０は、ロールツーロール方式を採用したものである。同図に示すように、電池製造用装置１０は、主たる構成要素として、ロールツーロールにおける巻き解き装置１１及び巻き取り装置１２と、インクジェット塗布装置１３と、紫外線照射装置１４とを備える。
　この電池製造用装置１０は、樹脂等からなる可撓性を有する長尺フィルム１５の外周側に負極集電体１が形成され且つ負極集電体１の外周側に負極活物質層２が形成された被塗布物としての長尺基材１６をロール状に巻回した基材ロール１７から、長尺基材１６を巻き解いて横方向に搬送している途中で、負極活物質層２の上に有機固体電解質層７を形成し、各層１、２、７からなる積層部を有する積層部形成物１８を、巻き取りロール１９としてロール状に巻き取るように構成されている。
　この場合、基材ロール１７からの長尺基材１６の巻き解きは、巻き解き装置１１によって行われると共に、積層部形成物１８の巻き取りロール１９としての巻き取りは、巻き取り装置１２によって行われる。さらに、横方向に搬送されている長尺基材１６の負極活物質層２上への有機固体電解質層７の形成は、インクジェット塗布装置１３と、紫外線照射装置１４とによって行われる。
　インクジェット塗布装置１３は、有機固体電解質層７の形成材料である液状材料(インク)を循環させる循環式のものが使用されている。この循環式を採用することで、さらに前記液状材料の使用効率が良くなるという利点がある。但し、前記液状材料は粒子を含まないため、必ずしも循環式のシステムでなくてもよい。そして、このインクジェット塗布装置１３は、長尺基材１６の上面に対向するインクジェットヘッド２０を下端に有するインクジェットヘッドユニット２１を備えている。従って、図外の供給タンクからインクジェットヘッド２０に供給された液状材料は、インクジェットヘッド２０によってその一部が吐出された後、図外の帰還タンクに帰還され、再び供給タンクに導かれた後、供給タンクからインクジェットヘッド２０に供給され、これにより液状材料の循環経路が構成される。
　図３は、インクジェットヘッドユニット２１の下面図である。このユニット２１は、複数（図例では３個）のインクジェットヘッド２０が千鳥状に配列され、これらのインクジェットヘッド２０の下面（ノズル面）には、複数のノズル穴２２が図例では二列に千鳥状に配設されている。この場合、複数のインクジェットヘッド２０の配列方向及び複数のノズル穴２２の配列方向は、長尺基材１６の搬送方向Ａと交差（図例では直交）しており、このユニット２１は、定位置に設置されている。
　図２に示すように、紫外線照射装置１４は、インクジェットヘッド２０によって長尺基材１６上に有機固体電解質層の形成材料である液状材料が塗布された後の塗布後部分２３を、ダンサロール等の長尺基材１６の送り量調整機構を用いずにボックス２４の内部空間に連続的に搬入・搬出するようになっている。そして、ボックス２４には、長尺基材１６の塗布後部分２３をその内部空間に連続的に搬入するための入口２４ａと、その内部空間から処理済みの積層部形成物１８を連続的に搬出させるための出口２４ｂとが設けられている。
　図４は、紫外線照射装置１４のボックス２４の周辺構造を示す縦断面図である。ボックス２４は、上壁部２４ｃ、底壁部２４ｄ、前壁部２４ｅ、後壁部２４ｆ及び２つの側壁部２４ｇによって包囲された内部空間を有し、後壁部２４ｆと前壁部２４ｅとに入口２４ａと出口２４ｂとがそれぞれ形成されている。ボックス２４の上壁部２４ｃには、横方向に搬送されている長尺基材１６の塗布後部分２３の上面に紫外線を照射する紫外線照射手段２５と、その搬送方向後側に位置し且つ内部空間の酸素濃度を検出する濃度検出センサ２６とが設置されている。なお、紫外線照射手段２５の具体的構成は特に限定されないが、本実施形態では、ＬＥＤを用いた紫外線照射ユニット（以下、ＬＥＤ－ＵＶという）が使用されている。さらに、ボックス２４には、内部空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段２７が取り付けられており、この不活性ガス供給手段２７は、ボックス２４の内部空間における長尺基材１６（塗布後部分２３）の上側空間および下側空間にそれぞれ複数配置された供給パイプ２８を有している。これらの供給パイプ２８は、長尺基材１６の長手方向と直交する方向に延び且つ同方向に複数形成された供給孔から、紫外線の照射部側に向かう斜め方向もしくは長尺基材１６に対して垂直な方向に窒素を吹き出すように構成されている。なお、ボックス２４の外部における入口２４ａの近傍にも、供給パイプ２９が配設され、この供給パイプ２９の複数の供給孔からも、入口２４ａ側に向かう斜め方向もしくは長尺基材１６に対して垂直な方向に不活性ガスを吹き出すように構成されている。なお、本実施形態では、不活性ガスとして窒素が使用されるが、アルゴン等の他の不活性ガスを使用してもよい。また、ボックス２４は、条件によって、底壁部２４ｄが無くても長尺基材１６そのものが底壁部２４ｄと同じ役割をすることが可能であれば、底壁部２４ｄは無くてもよい。さらに、複数配置された供給パイプ２８、２９は、処理条件に応じて不活性ガスを供給する箇所や量を調整することが望ましい。
　図５は、上記の巻き解き装置１１における巻き解き位置に存在している基材ロール１７を作製するためのロールツーロール方式を採用したロール作製装置３０を例示している。このロール作製装置３０は、電池製造用装置１０の一部を構成するものであって、主たる構成要素として、ロールツーロールにおける元巻き解き装置３１及び元巻き取り装置３２と、元インクジェット塗布装置３３と、熱乾燥装置３４とを備える。
　このロール作製装置３０は、樹脂等からなる長尺フィルム３５の外周側に負極集電体１が形成された元被塗布物としての元長尺基材３６をロール状に巻回した元基材ロール３７から、元長尺基材３６を巻き解いて横方向に搬送している途中で、負極集電体１の上に負極活物質層２を形成し、この負極集電体１及び負極活物質層２からなる元積層部を有する元積層部形成物３８を、元巻き取りロール３９としてロール状に巻き取り、この元巻き取りロール３９を上述の基材ロール１７として使用するように構成されている。
　この場合、元基材ロール３７からの元長尺基材３６の巻き解きは、元巻き解き装置３１によって行われると共に、元積層部形成物３８の元巻き取りロール３９としての巻き取りは、元巻き取り装置３２によって行われる。さらに、横方向に搬送されている元長尺基材３６の負極集電体１上への負極活物質層２の形成は、元インクジェット塗布装置３３と、熱乾燥装置３４とによって行われる。
　ここで、元インクジェット塗布装置３３におけるインクジェットヘッド４０及びインクジェットヘッドユニット４１の構成は、既述のインクジェット塗布装置１３におけるインクジェットヘッド２０及びインクジェットヘッドユニット２１の構成と同一である。
　図５に示すように、熱乾燥装置３４は、元長尺基材３６上に負極活物質層の形成材料である液状材料がインクジェットヘッド４０によって塗布された元長尺基材３６の塗布後部分４３の上側空間及び下側空間にそれぞれ、複数の熱風吹き出し口４４と、遠赤外線ランプまたは近赤外線ランプを収容した複数のランプハウス４５とを搬送方向に交互に配設して構成されている。なお、ここでの熱乾燥装置３４は、熱風吹き出し口４４とランプハウス４５との何れか一方のみであってもよい。また、熱風吹き出し口４４もしくはランプハウス４５は、上述の上側空間と下側空間の何れか一方のみに配設してもよい。さらに、ランプハウス４５は、遠赤外線ランプなどのランプによる構成でなくても、ヒーターを用いたセラミック溶射などによる遠赤外線照射ユニットであってもよい。これらは、前記液状材料で形成される膜品質、乾燥時間などを考慮して最適な条件が選択される。
　なお、以上の説明において、負極集電体１及び負極活物質層２は、正極集電体４及び正極活物質層５であってもよい（以下、同様）。
　ここで、負極集電体１及び正極集電体４としては、金属箔（例えば、銅箔、アルミ箔、またはＳＵＳ箔等）を用いることができる。
　また、負極活物質層２及び正極活物質層５の形成材料は、次の通りである。すなわち、負極及び正極の活物質粒子を溶剤(分散媒)中に分散させることにより、両者２、５の形成材料として使用することができる。具体的には、これらの形成材料は、インクジェット方式で安定的に吐出させるために、２５℃における粘度が６～２０ｍＰａ・ｓで、且つ、２５℃における表面張力が２５～４５ｍＮ・ｍの範囲になるようにインク物性を調整した液状材料である。また、含有する活物質粒子の径は、最大粒径が５μｍ以下のものを採用した。なお、これらの形成材料に関しては、インクジェット方式で吐出できる粒子分散インクであれば特に限定されない。例えば、負極活物質粒子としては、天然黒鉛、人造黒鉛などの炭素系材料を使用することができる。また、正極活物質粒子としては、Ｌｉ－Ｍｎ系酸化物、Ｌｉ－Ｎｉ系酸化物、Ｌｉ－Ｃｏ系酸化物などを使用することができる。そして、粒子分散液は、静置した場合に、２０分以内に完全沈降・再凝集しないインクであることが望ましい。なお、粒子・溶剤のみで沈降や凝集が抑制できない場合は分散剤との併用をすることで、安定した分散液を作ることができる。さらに、これらの形成材料には、バインダーなどの密着性を向上させる為の添加剤を添加することが望ましい。また、負極及び正極の活物質層２、５におけるイオン伝導性を向上させる為に、カーボンブラックなどの導電助剤を添加することが望ましい。
　さらに、有機固体電解質層７の形成材料は、次の通りである。すなわち、この形成材料は、高分子電解質原料および光重合開始剤等を含むインクジェット用インクとしての液状材料であって、紫外線を照射することにより架橋反応して、高分子固体電解質を形成することができるものである。具体的には、この形成材料は、インクジェット方式で安定的に吐出させるために、２５℃における粘度が６～２０ｍＰａ・ｓで、且つ、２５℃における表面張力が２５～４５ｍＮ・ｍの範囲になるようにインク物性を調整した液状材料である。この場合、インクジェット用の適正なインク物性にするための調整は、電解質原料の種類／組成比、溶剤の種類／組成比などで行った。高分子電解質原料としては、インクジェット塗布後の重合反応により、高分子電解質を形成しうる化合物であれば特に限定されないが、メタクリル酸エステル系モノマーやシクロオレフィン系モノマーなどを使用することができる。この場合、インクジェット塗布におけるインク適正物性への合わせ込みやすさから、分子量が１０００以下のエチレンオキサイドとジエチレンオキサイドを混合した原料を用いることができる。また、エチレンオキサイドとジエチレンオキサイドの混合比率としては、高分子固体電解質層を形成した後にイオン伝導性および膜強度を高める為に、ジエチレンオキサイドの比率がエチレンオキサイドよりも高くなるようにすることが好ましい。一方、光重合開始剤としては、インクジェット塗布の後の紫外線照射装置としてシステム化しやすい、３６５ｎｍ、３８５ｎｍ、３９５ｎｍ、４０５ｎｍなどのＬＥＤ波長で光重合可能なものを使用することができる。なお、上記の光重合開始剤のみで反応が十分に起きない場合は、光重合促進剤と併用して使用することで改善することも可能である。加えて、有機固体電解質層７の形成材料としては、イオン伝導性などの性能向上のために、リチウム塩を含む溶剤を添加する事もできる。リチウム塩の種類は特に限定されないが、ＬｉＰＦ６, ＬｉＴＦＳｉなどを使用することができる。また、溶剤としては、リチウム塩に可溶な溶剤であることが望ましい。この溶剤としては、ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）・ＥＭＣ(エチルメチルカーボネート)を使用することができる。なお、液状材料中のリチウム塩を含む溶剤の重量比率としては、５０ｗｔ％以下が望ましい。本実施形態では、ＬＥＤ－ＵＶとして、パナソニック製の３６５ｎｍ波長のＬＥＤ光源を使用した場合を例示している。そして、本発明者等は、このＬＥＤ－ＵＶを使用した場合に、インクジェット塗布によって約２～１５μｍの厚みで形成した有機電解質原料を含む液状材料の膜に、ＵＶ積算照度として７００ｍＪ／ｃｍ2以上のエネルギーを、Ｎ2雰囲気下（酸素濃度1％以下）で処理することで、十分な硬化が得られることを確認している。
　以上の構成に基づいて、本発明の第一実施形態に係る電池製造用装置１０の主たる作用を説明する。
　この電池製造用装置１０は、負極集電体１上に負極活物質層２を形成するために、図５に示す元インクジェット塗布装置３３を使用することが必須ではなく、負極集電体１上に例えばスクリーン印刷やグラビア印刷等によって負極活物質層２を形成してもよいため、先ず図２に示す構成に基づいて主たる作用を説明する。
　図２に示す基材ロール１７から巻き解かれて横方向に搬送されている長尺基材１６は、長尺フィルム１５上に負極集電体１と負極活物質層２とが既に形成されているため、この長尺基材１６がインクジェット塗布装置１３を通過する際には、インクジェットヘッド２０の多数のノズル穴２２から、有機固体電解質層の形成材料である液状材料が、負極活物質層２の上に塗布される。
　この場合、長尺フィルム１５上に、負極集電体１が長手方向に間欠的に形成されている場合においては、図６に示すように、負極集電体１上の負極活物質層２も長手方向に間欠的に形成されているため、インクジェットヘッド２０によって負極活物質層２上に塗布された液状材料の塗布領域も、同図に平行斜線で示すように長手方向に間欠的な矩形の領域となる。また、長尺フィルム１５上に、負極集電体１が長手方向に連続的に形成されている場合においては、図７に示すように、負極集電体１上の負極活物質層２は長手方向に間欠的に形成されることが好ましく、この場合には、インクジェットヘッド２０によって負極活物質層２上に塗布された液状材料の塗布領域も、同図に平行斜線で示すように長手方向に間欠的な矩形の領域となる。なお、長尺フィルム１５上に、負極集電体１が長手方向に連続的に形成されている場合には、図８に示すように、負極集電体１上の負極活物質層２を長手方向に連続的に形成してもよく、この場合には、インクジェットヘッド２０によって負極活物質層２上に塗布された液状材料の塗布領域が、同図に平行斜線で示すように長手方向に連続的に延びる領域となる。また、図７及び図８に示すように、負極集電体１の幅方向（長尺方向と直交する方向）の寸法は、負極活物質層２の幅方向の寸法よりも長くされることで、負極集電体１の幅方向の両端が、負極活物質層２の幅方向の両端から食み出している。なお、長尺フィルム１５の巻き解き開始側の所定長さ領域には、負極集電体１及び負極活物質層２が形成されておらず、且つ、長尺フィルム１５の巻き解き終了側の所定長さ領域にも、負極集電体１及び負極活物質層２が形成されていない。
　このようにして、負極活物質層２上に有機固体電解質層の形成材料である液状材料を塗布した長尺基材１６の塗布後部分２３は、ダンサロール等の長尺基材１６の送り量調整機構を用いずに図４に示すボックス２４の入口２４ａから内部空間に連続的に搬入されて、ボックス２４の出口２４ｂから搬出されるまでの間に、ＬＥＤ－ＵＶ２５によって紫外線の照射を受ける。この場合、ボックス２４の内部空間には、不活性ガス供給手段２７の複数の供給パイプ２８から窒素が供給されているため、有機固体電解質層の形成材料である液状材料は、酸素濃度が１％以下に低減された雰囲気中で紫外線の照射を受ける。そして、供給パイプ２８から吹き出される窒素は、長尺基材１６の塗布後部分２３に対して斜め方向に向かうため、効率良く酸素濃度が低下された状態になる。しかも、ボックス２４の外部における入口２４ａの近傍に配置された供給パイプ２９からも、窒素が吹き出しているため、入口２４ａから内部空間への酸素の侵入が阻止され、これによって、酸素濃度がより一層十分に低減される。ここで、供給パイプ２８、２９の窒素の吹き出し方向は斜めに限定するものではなく、長尺基材１６に対して垂直方向であってもよい。この場合、条件によっては、長尺基材１６の搬送により長尺基材１６表面に吹き付けた窒素が界面付近でそのまま引き込まれて同様の効果を得ることが出来る。また、複数配置された供給パイプ２８、２９は、処理条件に応じて窒素を供給する箇所や量を最適に調整することで、窒素消費量を抑えて確実に固化した有機固体電解質層７の形成が可能となる。このように、ボックス２４の内部空間は、効率良く且つ十分に酸素濃度が低減されているため、有機固体電解質層の形成材料である液状材料が酸素による重合阻害を受け難くなり、当該液状材料の紫外線硬化が良好に行われる。
　さらに、ボックス２４の内部空間は、濃度検出センサ２６の検出値に基づいて酸素濃度が管理されるため、常に好ましい雰囲気に維持され、当該液状材料に対する紫外線硬化が常に良好に行われる。ここで、酸素濃度の管理は、濃度検出センサ２６の検出値に基づいてボックス２４の内部空間の酸素濃度をフィードバック制御するようにしてもよく、或いは、濃度検出センサ２６の検出値に基づいてボックス２４の内部空間の酸素濃度を監視して、異常があった時に調整するようにしてもよい。
　加えて、紫外線照射手段２５が、ＬＥＤ―ＵＶであるため、紫外線照射手段２５のコンパクト化が図られ、これに伴って、紫外線照射手段２５とインクジェットヘッド２０とを近づけて配置することができる。従って、当該液状材料の塗布から硬化までの時間短縮が図られ、生産性が向上する。また、省電力化にも寄与することができる。さらに、ＬＥＤ―ＵＶ２５は、他の紫外線照射手段と比較して発熱が少ないため、樹脂等でなる長尺フィルム１５が熱によって伸びてしまう等の低い耐熱特性に対しても適切に対処可能となる。
　以上の結果、長尺フィルム１５上に負極集電体１及び負極活物質層２が長手方向に間欠的に形成されている場合には、図９に示すように、それらの負極活物質層２上に有機固体電解質層７が順々に形成されていく。従って、この場合には、長尺フィルム１５上に、負極集電体１と負極活物質層２と固体電解質層７とを有する積層部が、長手方向に間欠的に形成されてなる積層部形成物１８を得ることになる。また、長尺フィルム１５上に負極集電体１が長手方向に連続に形成され、その帯状の負極集電体１上に負極活物質層２が長手方向に間欠的に形成されている場合には、図１０に示すように、それらの負極活物質層２上に有機固体電解質層７が順々に形成されていく。従って、この場合には、帯状の負極集電体１上に、負極活物質層２と有機固体電解質層７とを有する部分積層部が、長手方向に間欠的に形成されてなる積層部形成物１８を得ることになる。さらに、長尺フィルム１５上に負極集電体１及び負極活物質層２が長手方向に連続的に形成されている場合には、図１１に示すように、その帯状の負極活物質層２上に帯状の有機固体電解質層７が連続的に形成されていく。従って、この場合には、各層１、２、７が全て帯状とされた積層部形成物１８を得ることになる。その後に、これらの積層部形成物１８は、巻き取りロール１９として巻き取られる。なお、図２に示す符号Ｓ１は、巻き取り位置を制御するセンサである。この後においては、さらにロールツーロール方式を採用するなどして、図５に示すロール作製装置３０と実質的に同一の装置によってインクジェット塗布及び熱乾燥を行うか、或いは、スクリーン印刷やグラビア印刷等によって、有機固体電解質層７上に正極または負極のうちの他方の活物質層を形成する。さらにその後に、ロールツーロール方式を採用するなどして、その活物質層上に、正極または負極のうちの他方の集電体を形成し、然る後、その得られた長尺物を所定長さ毎に切断することで、最終的に図１に示すような全固体リチウム電池を得る。なお、一のロールツーロール方式を採用して負極集電体１の上に負極活物質層２と有機固体電解質層７を形成した負極側の巻取りロール１９を製作すると共に、他のロールツーロール方式を採用して正極集電体４の上に正極活物質層５と有機固体電解質層７を形成した正極側の巻取りロール１９を製作し、その両巻き取りロール１９の製作中または製作後に、両巻き取りロール１９におけるそれぞれの有機固体電解質層７の表面同士を貼り合わせ、その後にプレス処理するなどして、図１に示すような全固体リチウム電池を得ることも可能である。
　ここで、負極集電体１及び正極集電体４の厚みは、５～２０μｍであることが好ましい。また、負極活物質層２及び正極活物質層５の厚みは、５～２０μｍであることが好ましい。さらに、有機固体電解質層７の厚みは、２～１０μｍであることが好ましい。なお、長尺フィルム１５の厚みは、５０～２００μｍであることが好ましい。
　なお、図５に示すロール作製装置３０を使用して、長尺フィルム１５上に負極集電体１が形成された元長尺基材３６を横方向に搬送しながら、負極集電体１の上に負極活物質層２を形成する場合には、以下のような作用が行われる。すなわち、元インクジェット塗布装置３３のインクジェットヘッド４０によって、元長尺基材３６の負極集電体１上に、負極活物質層の形成材料である液状材料を塗布し、この液状材料を塗布した元長尺基材３６の塗布後部分４３を、熱乾燥装置３４に搬入させてから搬出させるまでの間に、熱風吹出し口４４から吹き出された熱風もしくは遠赤外線ランプ等を設置したランプハウス４５からの熱によって、当該液状材料を乾燥させて硬化させる。そして、その後に元巻き取りロール３９として巻き取る。この場合、負極活物質層の形成材料である液状材料としては、熱硬化型の液状材料が使用される。そして、既述のように、この結果として得られた元巻き取りロール３９は、上述の基材ロール１７として使用される。
　この第一実施形態に係る電池製造用装置１０は、さらに以下に示す構成を備えている。
　図１２に示すように、インクジェットヘッドユニット２１の周辺、つまり巻き解き装置１１や巻き取り装置１２の配設部位を除外した部位においては、上述の長尺基材１６（元長尺基材３６を含む）は、その長尺基材１６の下方に配置された複数のローラ５０によって横方向に搬送されている。そして、この複数のローラ５０のうちの図例では２個の特定のローラ５０ａは、インクジェットヘッド２０のノズル穴２２の下方に位置していると共に、これらの特定のローラ５０ａは、複数のローラ５０のうちのノズル穴２２の下方に位置していない他のローラ５０よりも高い位置に配置されている。このような構成によれば、長尺基材１６は、インクジェットヘッド２０のノズル穴２２の下方位置で、特定のローラ５０ａによって持ち上げられた状態になって張力が作用するため、弛みやシワが生じていない箇所に向かって、ノズル穴２２からの液状材料が吐出されて塗布される。これにより、長尺基材１６に対する液状材料の塗布が均一且つ良好に行われて、良質の有機固体電解質層７（さらには良質の負極活物質層２）の形成に役立つことになる。この場合、上述の特定のローラ５０ａと、上述の他のローラ５０との高低差Ｈ１は、１～５ｍｍとされている。これにより、特定のローラ５０ａによって長尺基材１６に作用する張力が適切となる。また、長尺基材１６における特定のローラ５０ａとの接触部位の上面位置と、ノズル穴２２の位置との高低差Ｈ２は、０．５～５．０ｍｍとされている。これにより、ノズル穴２２から長尺基材１６の塗布領域までの距離が適切になるため、インクジェットヘッド２０からの液状材料の吐出及び塗布が良好に行われる。なお、ここでの説明で、例えばインクジェットヘッド２０が図３に示すように配列されている場合には、個々のインクジェットヘッド２０における二列のノズル穴２２の中央を通る列方向と平行な方向に延びる直線Ｌ１上に上述のノズル穴２２が配列されているものと見做される。なお、前記のインクジェット２０のノズル穴２２と特定のローラ５０の位置関係は、特定のローラ５０ａの頂点とノズル穴２２の位置関係が必ずしも直下（垂直）の関係に限定するものではない。
　また、図１３に示すように、長尺基材１６が、長尺フィルム１５上における負極集電体１の上に負極活物質層２を長手方向に間欠的に形成してなるものにおいては、長尺フィルム１５の長手方向に一定間隔で複数のマーク５２が付されている。このマーク５２は、例えば同図に示すように、個々の負極活物質層２に対応する位置に付してもよく、或いは、所定数の負極活物質層２を一のグループとして、それら各グループにそれぞれ対応する位置に付してもよい。そして、長尺基材１６が横方向に搬送されている間において、それらのマーク５２は、定置設置されたマークセンサ５３によって検出される。このマークセンサ５３は、光学式やレーザー式の何れのセンサであってもよく、また、透過型または反射型のどちらでもよく、長尺基材１６の種類などで最適なセンサを選択するのがよい。マークセンサ５３は、塗布位置精度を高めるためにセンサのスポット径は比較的小さいものが好ましい。本実施形態では、光学式ファイバーセンサが使用されている。さらに、図１４及び図１５に示すように、長尺基材１６を上下で挟持して横方向に搬送させる上側のローラ５４と下側のローラ５５とのうちの下側のローラ５５の内周部には、長尺基材１６の搬送距離を検出する距離検出手段としてのエンコーダ５６が組み込まれている。このエンコーダ５６の検出値に基づいて、インクジェットヘッド２０による液状材料の塗布開始位置及び塗布終了位置を決める制御が行われる。この制御は、インクジェットヘッド２０を制御するヘッドコントローラによって行われる。従って、エンコーダ５６の検出値を示す信号は、ヘッドコントローラに送られる。そして、マークセンサ５３が複数のマーク５２のうちの相互に一定距離を隔てた所定数のマーク５２を検出する毎に、エンコーダ５６の検出値をリセットするように構成されている。この場合、上記の「複数のマーク５２」は、上記の「所定数のマーク５２」と等しい数であってもよいが、上記の「複数のマーク５２」よりも、上記の「所定数のマーク５２」の方が少ない数であることが好ましい。この好ましい態様によれば、マークセンサ５３は、「所定数」以外のマーク５２を検出しても、その検出は、エンコーダ５６の検出値をリセットさせることについては無効とする制御を行う。そして、マークセンサ５３がマーク５２を検出したことを示す信号も、上記のヘッドコントローラに送られる。なお、距離検出手段は、エンコーダ５６に限定されるわけではない。さらに、マークセンサ５３の設置位置としては、図１５に示すインクジェットヘッド２０からマークセンサ５３までの距離Ｌが、図１４に示す間欠塗布される活物質塗布パターンの塗布開始位置からマーク５２までの距離Ｗよりも大きくなるように設定されている。さらに、図１４のマーク５２の形状としては、長尺基材１６の搬送方向に対して垂直になるような棒状もしくは図示のようなＴ字状の形状が適している。
　このような構成によれば、以下に示すような動作が実行される。すなわち、マークセンサ５３が図１３に示す特定のマーク５２ａを検出した時点でエンコーダ５６の検出値をリセットし、この時点からエンコーダ５６は距離検出を開始するが、マークセンサ５３が後続の複数（図例では３つ）のマーク５２を検出してもエンコーダ５６の検出値はリセットされない。この間においては、インクジェットヘッド２０は、長尺フィルム１５上に間欠的に形成された負極活物質層２の上に、エンコーダ５６の距離検出値に基づいて塗布開始位置と塗布終了位置とを制御されながら間欠的に有機固体電解質層の形成材料である液状材料を塗布していく。そして、マークセンサ５３が複数の負極活物質層２を隔てて付されている次の特定のマーク５２ｂを検出した時点でエンコーダ５６の検出値をリセットし、再び上記と同様にして、インクジェットヘッド２０は、エンコーダ５６の検出値に基づいて塗布開始位置と塗布終了位置とを制御されながら間欠的に有機固体電解質層の形成材料である液状材料を塗布していく。
　このような動作が行われることによって、相互に離隔した複数の負極活物質層２の上にインクジェットヘッド２０から有機固体電解質層の液状材料を塗布していく際に、当該液状材料の塗布開始位置及び塗布終了位置を個々の負極活物質層２の形成領域に一致させる場合の累積誤差を小さくすることができる。詳述すると、長尺基材１６は可撓性を有し且つ長尺であるため、全長に亘る搬送距離の検出に誤差が生じ易い。そのため、長尺基材１６の搬送距離を検出するエンコーダ５６の検出値に基づいてインクジェットヘッド２０による塗布開始位置及び塗布終了位置を決めていても、搬送距離が長くなるに連れて、それらの位置と、個々の負極活物質層２のそれぞれの始端及び終端の位置とが、一致しなくなる。そこで、長尺フィルム１５に付されている複数のマーク５２のうちの相互に一定距離を隔てた所定数のマーク５２ａ、５２ｂ・・・をマークセンサ５３が検出する毎に、エンコーダ５６の検出値をリセットすれば、当該マーク５２ａ、５２ｂ・・・が検出された時点からエンコーダ５６による距離検出が開始されることになる。その結果、長尺基材１６の全長に亘って、インクジェットヘッド２０による塗布開始位置及び塗布終了位置を個々の負極活物質層２の始端及び終端に一致させる場合の累積誤差が生じ難くなる。
　なお、以上の第一実施形態では、負極活物質層２上に直接有機固体電解質層７を形成したが、負極活物質層２上に既述のセパレータを形成しておくことで、負極活物質層２上にセパレータを介して有機固体電解質層７を形成するようにしてもよい。
　<第二実施形態>
　図１６は、本発明の第二実施形態に係る電池製造用装置６０を例示している。この第二実施形態に係る電池製造用装置６０は、主たる構成要素として、ロールツーロールにおける巻き解き装置６１と巻き取り装置６２との間に、第一インクジェット塗布装置６３と、熱乾燥装置６４と、第二インクジェット塗布装置６５と、紫外線照射装置６６とを、横方向への搬送方向の後側から順に備えたものでる。
　巻き解き装置６１に備えられている基材ロール６７は、樹脂等からなる可撓性を有する長尺フィルム６８の外周側に負極集電体１が形成された長尺基材６９をロール状に巻回したものである。この基材ロール６７から長尺基材６９を巻き解いて横方向に搬送している途中においては、第一インクジェット塗布装置６３と熱乾燥装置６４とによって、負極集電体１上に負極活物質層２が形成された後、第二インクジェット塗布装置６５と紫外線照射装置６６とによって、負極活物質層２上に有機固体電解質層７が形成され、然る後、それら各層１、２、７からなる積層部を有する積層部形成物７０が、巻き取り装置６２に備えられている巻き取りロール７１としてロール状に巻き取られる。
　この場合、第一インクジェット塗布装置６３及び第二インクジェット塗布装置６５の構成及び動作は、何れも、既述の第一実施形態におけるインクジェット塗布装置１３と同一であり、熱乾燥装置６４及び紫外線照射装置６６の構成及び動作も、何れも、既述の第一実施形態における熱乾燥装置３４及び紫外線照射装置１４と同一である。従って、この第二実施形態に係る電池製造用装置６０によれば、長尺フィルム６８上に負極集電体１が長手方向に間欠的に形成されている場合には、図１７に示すように、長尺基材６９が横方向に搬送されている途中で、先ず個々の負極集電体１上にそれぞれ負極活物質層２が形成され、次いでそれらの負極活物質層２上に有機固体電解質層７が形成される。従って、この場合には、長尺フィルム６８上に、負極集電体１と負極活物質層２と有機固体電解質層７とを有する積層部が、長手方向に間欠的に形成されることになる。また、長尺フィルム６８上に負極集電体１が長手方向に連続して形成されている場合には、図１８に示すように、長尺基材６９が横方向に搬送されている途中で、先ず帯状の負極集電体１上に長手方向に間欠的に負極活物質層２が形成され、次いでそれらの負極活物質層２上にそれぞれ有機固体電解質層７が形成されることが好ましい。従って、この場合には、帯状の負極集電体１上に、負極活物質層２と有機固体電解質層７とを有する部分積層部が、長手方向に間欠的に形成されることになる。なお、長尺フィルム６８上に負極集電体１が長手方向に連続的に形成されている場合には、図１９に示すように、長尺基材６９が横方向に搬送されている途中で、先ず連続的に形成された負極集電体１上に負極活物質層２を連続的に形成していき、次いでその連続的に形成されていく負極活物質層２上に有機固体電解質層７を連続的に形成していくようにしてもよい。従って、この第二実施形態においては、１つのロールツーロール方式による装置によって、負極活物質層２と有機固体電解質層７との二種の層が形成される。なお、この第二実施形態においても、負極集電体１及び負極活物質層２は、正極集電体４及び正極活物質層５であってもよい。また、この第二実施形態においても、図１６に示す熱乾燥装置６４と第二インクジェット塗布装置６５との間に、負極活物質層２上に既述のセパレータを形成するためのセパレータ形成装置を設けるようにしてもよい。
　<第三実施形態>
　図２０は、本発明の第三実施形態に係る電池製造用装置８０の概略平面図であって、この第三実施形態に係る電池製造用装置８０は、枚葉式（一枚ずつ処理する方式）を採用したものである。同図に示すように、ロボットハンド８１を有するロボット８２の周囲には、積み重ねられた処理前のシート（基板）８３を一枚ずつ取り出すための取り出し部８４と、取り出されたシートの負極活物質層２上に有機固体電解質層の形成材料である液状材料を塗布するインクジェット塗布部８５と、シート８３上の当該液状材料を硬化させる紫外線照射部８６と、これらの処理を終えたシート８３を積み重ねて収納する収納部８７とを有する。ロボットハンド８１は、回転動、上下動、及び屈曲伸張動などが可能であって、その先端部には、図２１に示すように、シート８３を吸着保持するための複数個（図例では４個）の吸着パッド８８が装着されている。従って、図２０に示すように、ロボットハンド８１は、取り出し部８４と、インクジェット塗布部８５と、紫外線照射部８６と、収納部８７とに対して、シート８３を水平姿勢で吸着保持して搬出・搬入することが可能である。なお、処理前のシート８３上には、負極集電体１と負極活物質層２とが形成されている。そして、ロボットハンド８１の吸着パッド８８は、これらの層１、２と干渉しないようにしてシート８３を吸着保持するようになっている。
　インクジェット塗布部８５は、シート８３を載せて同図左右方向にスライド可能なテーブル８９と、このテーブル８９の移動経路の途中上方に定置設置された複数個（図例では二個）のインクジェットヘッド９０とを有する。従って、取り出し部８４からロボットハンド８１によって取り出されたシート８３は、テーブル８９上に載せられ、テーブル８９が同図左側から右方向にスライドしていく途中で、シート８３上の負極活物質層２の上に、有機固体電解質層の形成材料である液状材料を塗布する。この液状材料の塗布後においては、テーブル８９が同図左方向にスライドし、ロボットハンド８１がそのテーブル８９上のシート８３を吸着保持して紫外線照射部８６のボックス９１の内部空間に搬入する。このボックス９１の内部空間は前記と同様に、窒素などの不活性ガスが充満され、酸素濃度は１％以下に保たれている。さらに、このボックス９１の内部空間には、同図上下方向にスライド可能な紫外線照射手段（ＬＥＤ－ＵＶ）９２が配設されている。そして、このＬＥＤ－ＵＶ９２がシート８３の上方をスライドしていくことで、シート８３上に塗布された液状材料が紫外線により硬化する。なお、装置のコンパクト化を考慮すると、前記のようなＬＥＤ－ＵＶ９２をスライドさせる方法が望ましいが、シート８３がテーブルと一緒にスライドする方式でも、ロボットハンド８１がシート８３を保持したまま移動することによって処理する方法であってもよい。このようにして負極活物質層２上に有機固体電解質層７が形成された後は、ロボットハンド８１がシート８３を吸着保持してボックス９１から搬出した後、収納部８７に積み重ねる。以上のような動作が繰り返し実行されることで、収納部８７には、処理済みのシート８３が多数枚積み重ねられた状態で収納される。なお、この第三実施形態においても、負極集電体１及び負極活物質層２は、正極集電体４及び正極活物質層５であってもよい。また、この第三実施形態では、ロボットハンド８１を使用しているが、他の方式の基板移載機であってもよい。
１     負極集電体
２     負極活物質層
４     正極集電体
５     正極活物質層
７     有機固体電解質層
１０   電池製造用装置
１３   塗布装置（インクジェット塗布装置）
１４   紫外線照射装置
１５   長尺フィルム
１６   長尺基材（被塗布物）
１７   基材ロール
１８   積層部形成物
２０   インクジェットヘッド
２２   ノズル（ノズル穴）
２３   塗布後部分
２４   ボックス
２４ａ 入口
２４ｂ 出口
２５   紫外線照射手段 （ＬＥＤ－ＵＶ)
２６   濃度検出センサ
２７   不活性ガス供給手段
２８   供給パイプ
２９   供給パイプ
５０   ローラ
５０ａ 特定のローラ
５２   マーク
５２ａ マーク
５２ｂ マーク
５３   マークセンサ
５６   エンコーダ
６０   電池製造用装置
６３   第一インクジェット塗布装置
６５   第二インクジェット塗布装置
６６   紫外線照射装置
６７   基材ロール
６８   長尺フィルム
６９   長尺基材
７０   積層部形成物
８０   電池製造用装置
Ｈ１   高低差
Ｈ２   高低差

Claims (12)

  1. 　正極または負極の集電体と、該集電体上に形成された正極または負極の活物質層とを有する被塗布物上に、固体電解質層を形成するように構成した電池製造用装置であって、
    　有機電解質原料を含む液状材料を、紫外線硬化性の液状材料とすると共に、
    　前記液状材料を前記被塗布物の活物質層上に塗布する複数のノズルが配設されたインクジェットヘッドを有する塗布装置と、
    　前記液状材料を塗布した後の被塗布物の塗布後部分が搬入及び搬出される内部空間を有するボックスと、
    　前記ボックスの内部空間で前記被塗布物の塗布後部分の液状材料に紫外線を照射する紫外線照射手段と、
    　前記ボックスの内部空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段とを備え、
    　前記不活性ガス供給手段によって前記ボックスの内部空間の酸素濃度を低減させた状態で前記紫外線照射手段が前記液状材料を硬化させることで、前記活物質層上に有機固体電解質層を形成するように構成したことを特徴とする電池製造用装置。
  2. 　前記ボックスの内部空間の酸素濃度を検出する濃度検出センサを備え、該濃度検出センサの検出値に基づいて前記ボックスの内部空間の酸素濃度を管理するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の電池製造用装置。
  3. 　前記紫外線照射手段が、ＬＥＤを用いた紫外線照射ユニットであることを特徴とする請求項１または２に記載の電池製造用装置。
  4. 　長尺フィルム上に前記集電体が形成された可撓性を有する長尺基材をロール状に巻回した基材ロールから、該長尺基材を巻き解いて横方向に搬送している途中で、該長尺基材の集電体上に活物質層を形成することで、前記被塗布物を製作すると共に、前記塗布装置によって前記被塗布物の前記活物質層上に前記液状材料を塗布し、該液状材料を塗布した後の被塗布物の塗布後部分を前記ボックスの内部空間に搬入及び搬出することで、前記活物質層上に有機固体電解質層を形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成したことを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の電池製造用装置。
  5. 　長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層とが形成された可撓性を有する長尺基材を前記被塗布物として、該被塗布物をロール状に巻回した基材ロールから、前記被塗布物を巻き解いて横方向に搬送している途中で、前記塗布装置によって前記被塗布物の前記活物質層上に前記液状材料を塗布し、該液状材料を塗布した後の被塗布物の塗布後部分を前記ボックスの内部空間に搬入及び搬出することで、前記活物質層上に有機固体電解質層を形成し、前記長尺フィルム上に前記集電体と前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する積層部が形成された積層部形成物をロール状に巻き取るように構成したことを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の電池製造用装置。
  6. 　前記長尺フィルム上に、前記集電体と前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する積層部が、該長尺フィルムの長手方向に間欠的に形成されるように構成したことを特徴とする請求項４または５に記載の電池製造用装置。
  7. 　前記長尺フィルム上に、前記集電体が長手方向に連続して形成され、この集電体上に、前記活物質層と前記有機固体電解質層とを有する部分積層部が、前記集電体の長手方向に間欠的に形成されるように構成したことを特徴とする請求項４または５に記載の電池製造用装置。
  8. 　前記長尺基材は、該長尺基材の下方に配置された複数のローラによって横方向に搬送されており、前記複数のローラのうちの特定のローラが、前記塗布装置におけるインクジェットヘッドのノズル穴の下方に位置し、前記特定のローラは、前記複数のローラのうちのノズル穴の下方に位置していない他のローラよりも高い位置に配置されていることを特徴とする請求項４～７の何れかに記載の電池製造用装置。
  9. 　前記特定のローラと前記他のローラとの高低差が、１～５ｍｍであることを特徴とする請求項８に記載の電池製造用装置。
  10. 　前記長尺基材における前記特定のローラとの接触部位の上面位置と、前記ノズル穴の位置との高低差が、０．５～５．０ｍｍであることを特徴とする請求項８または９に記載の電池製造用装置。
  11. 　請求項６または７に記載の電池製造用装置において、
    　前記長尺フィルムの長手方向に一定間隔で複数のマークが付され、前記長尺基材が横方向に搬送されている間にそれらのマークを検出するマークセンサが定置設置されると共に、横方向に搬送される該長尺基材の搬送距離を検出する距離検出手段が配設され、
    　前記距離検出手段の検出値に基づいて前記塗布装置による液状材料の塗布開始位置及び塗布終了位置を決める制御が行われ、
    　前記マークセンサが前記複数のマークのうちの相互に一定距離を隔てた所定数のマークを検出する毎に、前記距離検出手段の検出値をリセットすることを特徴とする電池製造用装置。
  12. 　前記距離検出手段が、エンコーダであることを特徴とする請求項１１に記載の電池製造用装置。
PCT/JP2018/006120 2017-03-22 2018-02-21 電池製造用装置 WO2018173602A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880014026.8A CN110337750B (zh) 2017-03-22 2018-02-21 电池制造用装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-055952 2017-03-22
JP2017055952A JP6657135B2 (ja) 2017-03-22 2017-03-22 電池製造用装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018173602A1 true WO2018173602A1 (ja) 2018-09-27

Family

ID=63585160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/006120 WO2018173602A1 (ja) 2017-03-22 2018-02-21 電池製造用装置

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6657135B2 (ja)
CN (1) CN110337750B (ja)
TW (1) TWI664776B (ja)
WO (1) WO2018173602A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7344450B2 (ja) * 2020-03-05 2023-09-14 トヨタ自動車株式会社 電池作製設備および電極スタックの作製空間形成方法
WO2023203836A1 (ja) * 2022-04-21 2023-10-26 株式会社ユポ・コーポレーション 積層フィルムの製造方法および製造装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07296821A (ja) * 1994-04-21 1995-11-10 Yuasa Corp 薄形電池及びその製造方法
JP2001266841A (ja) * 2000-03-17 2001-09-28 Sony Corp 電池の製造方法
JP2006175415A (ja) * 2004-12-24 2006-07-06 Sony Corp ダイヘッド、塗布装置および電池電極製造方法
JP2010106276A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 Samsung Electronics Co Ltd 電解質組成物、触媒インク及びこれを使用して製造された固体電解質膜
JP2012074202A (ja) * 2010-09-28 2012-04-12 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 電池、車両、電子機器および電池の製造方法
JP2014014319A (ja) * 2012-07-09 2014-01-30 Kirin Beverage Corp 難消化性デキストリン含有容器詰め飲料およびその製造方法
JP2016195047A (ja) * 2015-03-31 2016-11-17 株式会社Ihi 電解質膜および電解質膜の製造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2696011B2 (ja) * 1991-08-01 1998-01-14 日本原子力研究所 電 池
KR100731240B1 (ko) * 1998-09-01 2007-06-22 소니 가부시끼 가이샤 비수계 겔 전해질 전지의 제조 방법
JP4374649B2 (ja) * 1999-04-28 2009-12-02 ソニー株式会社 固体電解質二次電池の製造方法
US20040041968A1 (en) * 2002-08-30 2004-03-04 Fuji Photo Film Co., Ltd. Retardation plate and its manufacturing method, circularly polarizing plate and 1/2 wave plate using same, and a reflective liquid crystal display
JP2009214009A (ja) * 2008-03-10 2009-09-24 Toray Ind Inc インクジェットヘッドの塗布液除去装置及び塗布液除去方法並びにカラーフィルタの製造方法
JP4488081B2 (ja) * 2008-03-28 2010-06-23 ソニー株式会社 インクリボンおよびプリンタ
JP5271366B2 (ja) * 2011-01-13 2013-08-21 東京エレクトロン株式会社 電極製造装置、電極製造方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP5726653B2 (ja) * 2011-01-28 2015-06-03 富士フイルム株式会社 活性エネルギー線照射装置及び方法、塗布装置、並びに画像形成装置
JP5711031B2 (ja) * 2011-03-31 2015-04-30 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 塗布装置および塗布膜形成システム
CN102785452A (zh) * 2011-05-20 2012-11-21 德州东方土工材料股份有限公司 宽幅自粘高分子复合防水卷材一次成型生产线
JP2013018836A (ja) * 2011-07-08 2013-01-31 Nitto Denko Corp 感圧性接着シートの製造方法およびその装置
JP6163101B2 (ja) * 2012-12-28 2017-07-12 日東電工株式会社 燃料電池用膜−電極接合体とその製造方法および燃料電池
CN204401289U (zh) * 2015-01-12 2015-06-17 广东文理职业学院 一种双喷式布料染色机
CN105921365B (zh) * 2016-06-23 2018-09-18 东莞市德瑞精密设备有限公司 一种高精度涂布机

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07296821A (ja) * 1994-04-21 1995-11-10 Yuasa Corp 薄形電池及びその製造方法
JP2001266841A (ja) * 2000-03-17 2001-09-28 Sony Corp 電池の製造方法
JP2006175415A (ja) * 2004-12-24 2006-07-06 Sony Corp ダイヘッド、塗布装置および電池電極製造方法
JP2010106276A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 Samsung Electronics Co Ltd 電解質組成物、触媒インク及びこれを使用して製造された固体電解質膜
JP2012074202A (ja) * 2010-09-28 2012-04-12 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 電池、車両、電子機器および電池の製造方法
JP2014014319A (ja) * 2012-07-09 2014-01-30 Kirin Beverage Corp 難消化性デキストリン含有容器詰め飲料およびその製造方法
JP2016195047A (ja) * 2015-03-31 2016-11-17 株式会社Ihi 電解質膜および電解質膜の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018160338A (ja) 2018-10-11
CN110337750A (zh) 2019-10-15
CN110337750B (zh) 2022-11-04
JP6657135B2 (ja) 2020-03-04
TWI664776B (zh) 2019-07-01
TW201836198A (zh) 2018-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101422429B1 (ko) 건조 장치 및 열처리 시스템
JP5421934B2 (ja) 電極製造装置、電極製造方法
JP5780226B2 (ja) 二次電池用電極の製造方法および電極製造装置
WO2018173602A1 (ja) 電池製造用装置
JP2010067579A (ja) 電極材乾燥装置、および電極材乾燥方法
KR101725904B1 (ko) 복합형 건조 오븐을 포함하고 있는 전극 건조 장치
KR20120082366A (ko) 전극 제조 장치, 전극 제조 방법 및 컴퓨터 기억 매체
JP2014022149A (ja) 電池用電極製造装置、電池用電極製造のためのノズルおよび電池用電極の製造方法
JP2012097917A (ja) 乾燥装置と該装置を用いる二次電池用電極の製造方法
WO2018185985A1 (ja) インクジェット塗布装置及び電池製造用装置
JP5271366B2 (ja) 電極製造装置、電極製造方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
US20020071913A1 (en) Manufacturing device of battery components and process for manufacturing the same
JP5887437B2 (ja) 乾燥装置および熱処理システム
KR101471718B1 (ko) 접착제 도포 방법 및 접착제 도포 장치
JP2014120293A (ja) 電極の製造方法
JP2014049231A (ja) 電極製造のための塗布装置、電極製造装置および電極製造方法
KR102559371B1 (ko) 이차전지 전극 제조 시스템 및 방법
KR102583837B1 (ko) 롤투롤 멀티 코팅장비
CN218274617U (zh) 一种电池片金属图形化制程生产线
JP6136879B2 (ja) 乾燥装置
JP2024016398A (ja) 電極製造装置、電気化学素子製造装置、液体付与装置、電極製造方法、電気化学素子製造方法および液体付与方法
JP5361912B2 (ja) 電極製造装置、電極製造方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP2023135868A (ja) 液体付与装置、電極製造装置、積層セパレータ製造装置、電気化学素子製造装置、液体付与方法、電極製造方法、積層セパレータ製造方法、および電気化学素子製造方法
JP5271365B2 (ja) 電極製造装置、電極製造方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP2023112481A (ja) 液体吐出装置、電極形成装置および多層セパレータ形成装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18770620

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18770620

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1