二次電池の電極部材の塗工装置および塗工方法
【課題】電極用塗工塗膜を形成する際、塗工精度を保ちつつ、塗工部の終端部にヒゲ形状が生じないように塗工することが可能な二次電池の電極部材の塗工装置および塗工方法を提供すること。
【解決手段】塗料を吐出する塗工用ヘッド（５）と、塗工用ヘッド（５）に塗料を供給する塗料供給装置(１，２)と、塗料供給装置(１，２)から流路仕切弁（４）を介して塗工用ヘッド（５）へ塗料を送液するための第１の流路と、塗料供給装置(１，２)から流路仕切弁（４）を介して塗料供給装置(１，２)に塗料を還流させるための第２の流路と、塗工用ヘッド（５）の近傍に設けられ、塗工停止時に塗工用ヘッド（５）内の塗料を吸引する２つ以上の吸引バルブ（１０）とを備える電極部材の塗工装置。
【解決手段】塗料を吐出する塗工用ヘッド（５）と、塗工用ヘッド（５）に塗料を供給する塗料供給装置(１，２)と、塗料供給装置(１，２)から流路仕切弁（４）を介して塗工用ヘッド（５）へ塗料を送液するための第１の流路と、塗料供給装置(１，２)から流路仕切弁（４）を介して塗料供給装置(１，２)に塗料を還流させるための第２の流路と、塗工用ヘッド（５）の近傍に設けられ、塗工停止時に塗工用ヘッド（５）内の塗料を吸引する２つ以上の吸引バルブ（１０）とを備える電極部材の塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の電極部材の塗工装置および塗工方法に関し、例えば、電気自動車、燃料電池車、ハイブリッド電気自動車、家庭用蓄電設備、電動工具、電車、小型ポータブル機器等に使用される蓄電池、リチウムイオン電池等の二次電池（キャパシター含む）の電極部材の塗工装置および塗工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、近年、電気自動車等に搭載されるなど、その発展が著しい。自動車分野において電池に対して要求される性能として、高容量、高出力、サイクル安定性、低コストなどが特に重要視されている。
二次電池を構成している部材は、大きくは、正極負極電極、セパレータ、電解液に分けることができる。その中でも電極は、集電体、活物質、バインダー、導電材といった主材料から構成されている。また、電極を構成する材料である活物質やバインダーは、電池の性能を左右するほど大きく影響する材料である。
【０００３】
特に、活物質自体の性能は重要であるが、バインダーおよび集電体金属箔は、活物質を分散して保持し、電解液を染み込ませて反応野（reaction field）を増やして、電池容量を増加させたり、集電体との密着性を向上させて、サイクル特性を向上させるなどのように、活物質の持つ性能を最大限に引き出す役割を果たすため、重要である。
もちろん、集電体についても、活物質でイオン反応（電子共受反応）した電子が導電剤を伝い、これを集電体でキャッチすることで、電子が流れ、電池として機能するため、重要である。
【０００４】
ところで、近年、車載用のリチウムイオン電池に関して鋭意研究がなされているが、材料面のみならず、加工プロセスの面でも研究開発が進んでいる。特に、電極作製の際、電極基材上に前述したような活物質を含むスラリーを塗布する場合が多いが、塗布精度や乾燥条件が、性能に大きく影響することが報告されている。なかでも、塗布精度に関しては、平滑な塗布面を得ることで、安定な電池性能を維持できる。しかし、一部に突起状の塗布面が存在すると、積層時にその突起部分が電極部を突き破り、電池を内部ショートさせるなどの不具合を発生させる場合がある。
【０００５】
また、塗工部と未塗工部とを合わせ持つような間欠塗工が実施される場合も少なくない。間欠塗工は、枚葉で積層する場合に用いられることが多く、この場合も厚みムラや突起部のある塗布面は積層時に不具合を引き起こすことが多い。また、相対する電極間をリチウムイオンが直線的に行き来するため、間欠塗布の塗布部の周辺４辺（始端部、終端部、両端部）の形状については、直線性が求められる。
【０００６】
しかしながら、従来の間欠塗工の技術では、塗料切れの悪さから、塗工部の塗布終わり部分（終端部）に塗料を引きずったような非直線的な形状（以降、「ヒゲ形状」という）が生じてしまうという問題があった。また、ヒゲ形状が生じてしまう場合、塗料の持つ粘弾性や表面張力などの影響を大きく受けるため、暫定的な塗工条件では、毎回一定したヒゲ形状にならない場合が多い。
【０００７】
そのため、電極用塗膜を塗布する場合、ヒゲ形状部分に相対する形状のヒゲ形状を造りだすことはできないため、イオン往来の需給バランスが崩れる。つまり、充放電時にリチウムイオンが正極負極間を往来する際の直線性を鑑みると、ヒゲ形状部分は、電池性能に寄与できなくなる場合がある。さらには、直線的に移動したリチウムイオンが析出するなどの不具合が生じる場合もある。
【０００８】
このような問題点を解決するために、特許文献１、特許文献２には、基材上にマスキングし、全面あるいはマスキング部に若干塗布部がかかる状態で塗布を実施する工程が開示されている。しかしながら、マスキングの貼合状態不安定、マスキング剥離時の応力による塗布部欠損、マスキング貼合および剥離の工程増、材料コスト増、ニップロール通過時のシワおよび歪みの発生といった不具合があった。
【０００９】
このような問題に対し、部分的に塗布部を設ける方法として、グラビア版を用いた方法も考えられるが、まず、所望の塗布量を保持するためのグラビア版を作製することが困難であることや、仮に所望の塗布量を保持できるグラビア版を作製できたとしても、版深が深くなって、目の粗い版面となり、それを用いてコーティングを実施した場合、リッビングやムラを生じて、塗面も粗くなり、電池用の塗面として成立しないという問題がある。
【００１０】
さらに、特許文献３、特許文献４には、ドクターブレードとシャッターを併用して塗工部および未塗工部を形成する方法が提案されているが、この方法では、ドクターブレードの前面に塗料を貯えて塗布するため、塗料中の溶剤飛散、揮発などにより、塗料が不安定になり、依然として精度よく塗布できないという問題がある。
また、特許文献５、特許文献６、特許文献７に記載のように、未塗布部を形成する際に、未塗布部において塗料の供給を停止し、ノズルの先端の塗料を吸引するための機構が一般的にはよく採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１−１８４０６９号公報
【特許文献２】特開２０００−２０８１３４号公報
【特許文献３】特許第３８９３７１号公報
【特許文献４】特開平１１−３４７４７３号公報
【特許文献５】特開平８−２２９４８１号公報
【特許文献６】特開２００５−２２２９１１号公報
【特許文献７】特許第２８４２３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献５、特許文献６に記載の塗布方法では、一ヶ所のサックバック機構により塗料を吸引するため、瞬時に未塗布部を幅方向にムラなく直線的に形成するのは困難であった。
また、一ヶ所から塗料を吸引するの場合、ヒゲ形状を解消あるいは抑制するために、吸引力を上げ吸引容量を増量する必要がある。しかし、吸引容量を増量しても、所詮は一ヶ所からの吸引であるため、吸引直近部と端部とでは圧力差が生じ（すなわち吸引状態に差が生じ）、塗工ヘッド内の吸引直近部と端部とでは、ヒゲ形状の形成のされ方にも差が生じてしまうという問題がある。
【００１３】
また、一旦吸引した容量分は、塗工中、次回吸引時までに送液タンク内に戻し、再度の吸引の準備をしておく必要があるが、塗工中の吸引分の戻し量が多い場合、塗工膜厚のムラを生じてしまう。
すなわち、上記した従来の技術を用いても、電極用塗工塗膜を形成する際、塗工精度を保ちつつ、塗工部の終端部にヒゲ形状が生じないように塗工することは困難であった。
【００１４】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、電極用塗工塗膜を形成する際、塗工精度を保ちつつ、塗工部の終端部にヒゲ形状が生じないように塗工することが可能な二次電池の電極部材の塗工装置および塗工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様は、塗料を吐出する塗工用ヘッドと、前記塗工用ヘッドに前記塗料を供給する塗料供給装置と、前記塗料供給装置から流路仕切弁を介して前記塗工用ヘッドへ前記塗料を送液するための第１の流路と、前記塗料供給装置から前記流路仕切弁を介して前記塗料供給装置に前記塗料を還流させるための第２の流路と、前記塗工用ヘッドの近傍に設けられ、前記塗工停止時に前記塗工用ヘッド内の塗料を吸引する２つ以上の吸引バルブと、を備える電極部材の塗工装置である。
【００１６】
この構成によれば、塗工用ヘッド内の塗料の吸引力向上と均一な吸引を効率よく達成することができ、塗工精度を保ちつつ、ヒゲ形状の形成を解消することができ、塗工面の安定性を得ることが可能である。
また、本発明の他の態様は、前記吸引バルブは、少なくとも、前記塗工用ヘッドの前記塗料の流入口と、前記塗料供給装置へ前記塗料を送液するための流出口と、の２箇所に備えられていることを特徴とする電極部材の塗工装置である。
【００１７】
また、本発明の他の態様は、上記の塗工装置を用いた電極部材の塗工方法であって、前記塗工用ヘッドから前記電極部材の基材に前記塗料を吐出する第１の工程と、前記塗料の吐出を停止する際に、前記塗工用ヘッド内の塗料を吸引する第２の工程と、を含むこと特徴とする電極部材の塗工方法である。
この構成によれば、塗工用ヘッド内の塗料の吸引力向上と均一な吸引を効率よく達成することができ、塗工精度を保ちつつ、ヒゲ形状の形成を解消することができ、塗工面の安定性を得ることが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一態様によれば、塗工ヘッドに吸引バルブを２つ以上具備することにより、吸引力向上と均一な吸引を効率よく達成することができ、塗工精度を保ちつつ、ヒゲ形状の形成を解消することができ、塗工面の安定性を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一態様に係る二次電池の電極部材の塗工装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の一態様に係る二次電池の電極部材の塗工装置の吸引バルブの設置方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（塗工装置の構成）
図１は、本実施形態に係る二次電池の電極部材の塗工装置の構成の一例を示す図である。本実施形態の電極部材の塗工装置１００は、塗料タンク１、送液ポンプ２、送液配管３、切替バルブ４、塗工ヘッド５、リターン配管６、リターンバルブ７、リリーフ配管８、リリーフバルブ９、吸引バルブ１０、バックロール１１、およびバルブ開閉制御装置１２を含んで構成される。なお、図１では、電極用塗膜形成時の塗工装置１００の状態を示しており、電極部材の基材２０はバックロール１１によって矢印方向に順次送られ、この基材２０に対して塗工ヘッド５から塗料が吐出されて塗工が行われる。
【００２１】
図１に示される電極部材の塗工装置１００には、塗料の流路が二つある。一つは、塗料供給装置（塗料タンク１および送液ポンプ２）から供給された塗料が、流路仕切弁（切替バルブ４）を介して塗工用ヘッド（塗工ヘッド５）に供給される流路である。もう一つは、塗料供給装置から供給された塗料が、流路仕切弁を介して、そのまま塗料供給装置に戻るように配管接続された流路である。
【００２２】
より具体的には、塗料タンク１および送液ポンプ２から供給された塗料は、送液配管３を通り、切替バルブ４を分岐点として、いずれかの流路に振り分けられる。すなわち、切替バルブ４から塗工ヘッド５側に流れる流路と、切替バルブ４からリリーフバルブ９側に流れる流路とに分けられる。
前者の流路は、塗料タンク１、送液ポンプ２、送液配管３、切替バルブ４、塗工ヘッド５、リターンバルブ７が順に接続され、リターンバルブ７からリターン配管６を介して塗料タンク１に塗料が戻るよう構成されている。また、後者の流路は、塗料タンク１、送液ポンプ２、送液配管３、切替バルブ４、リリーフバルブ９が順に接続され、リリーフバルブ９からリリーフ配管８を介して塗料タンク１に塗料が戻るように接続されている。
【００２３】
以下、電極部材の塗工装置１００の各構成について説明する。
塗料タンク１は、送液塗料量に対し十分な容量があればよく、容量は特に限定されるものではない。また、塗料タンク１中における塗料中の無機成分の沈降防止や分散状態の確保のため、攪拌翼を設けることも可能である。また、必要に応じ塗料タンク１内を減圧化したり、加圧化したりすることで、脱泡や送液補助の機能を設けることも可能である。
【００２４】
送液ポンプ２は、塗料粘度と吐出量、脈動、摺動異物等の特性に合わせて、モーノポンプ、ダイヤフラムポンプ、サインポンプ、ベローズポンプ、チューブフラムポンプ、プランジャポンプ、シリンジポンプなどから適宜選択するとよい。１回転あたりの吐出量は、一定時間内に塗布する量、すなわち塗布幅、塗布厚み、塗布速度により決定され、回転数が送液ポンプの時間あたりの回転数の規格内であれば、制限されることはない。ただし、可能な限り、規格内の低回転および高回転域での使用をさけるような吐出量を選択するとよい。
【００２５】
送液配管３は、各種配管の太さや管内形状については、送液ポンプ２と同様に、吐出量と吐出時の圧力損失を考慮して、適宜、適切な太さや管内形状を選択するとよい。
切替バルブ４は、ダイヤフラムバルブ、サンプリングバルブ、ボールバルブ、バタフライバルブ、チャッキバルブ、シリンジバルブなど、流路を遮断し、他方向に流路を変更できる三方切替弁の様なバルブであれば選択可能である。
【００２６】
但し、塗布部および未塗布部を塗布分けすることを考慮すると、切替バルブ４は応答速度の速いバルブを選択するとよい。また、バルブの開閉時に容量変化の少ないものを選択すると、流路内の圧力変化を軽減でき、送液圧力へ影響を及ぼさず、結果的に、塗工時の膜厚変化への影響を軽減できるため好ましい。また、シリンジバルブのように、流路遮断や流路変更の際に吸引作用のあるバルブを用いることも可能である。また、この切替バルブ４は、後述する吸引バルブ１０との併用も可能である。
【００２７】
塗工ヘッド５は、塗布量、塗布速度、塗布形状などを考慮すると、スロットダイ方式で塗布することが好ましい。その際の、ヘッドの刃先形状、マニホールド形状、マニホールド容量、ヘッド内面の鏡面度、シム形状、供給口径、および供給位置は、塗布部および未塗布部に間欠塗工可能であれば、特定のものに限定されるものではない。
但し、供給位置に関しては、塗布幅によって適宜選択するとよいが、基本的には、幅方向の圧力ムラすなわち塗布ムラを軽減させるために、センター部より供給することが好ましい。
【００２８】
リリーフ配管８は、前述した送液配管３と同様に、配管の太さや管内形状については、吐出量と吐出時の圧力損失を考慮して、適宜、適切な太さや管内形状を選択するとよい。
但し、リリーフ配管８においては、送液配管３よりも、管内径は同等かそれ以上であることが好ましい。なぜならば、リリーフ配管８は、塗布していない時に切替バルブ４で塗料タンク１側に送液配管３に残っている塗料が戻される際に、塗料がその管内を流れる。よって、リリーフ配管８において送液配管３側よりも送液時の圧力損失が大きいと、リリーフ配管８内を塗料が流れにくくなってしまう。よって、リリーフ配管８は、送液配管３側より抵抗を少なくしておく必要がある。
【００２９】
リリーフバルブ９は、前述したリリーフ配管８内の圧力をコントロールするためのバルブである。塗料の流量をコントロールし、リリーフバルブ９より上流（塗料タンク１側）の圧力を上げ、塗布とリリーフ時の送液配管３内の圧力を調整することができれば、リリーフバルブ９の種類は、特定のものに制限されるものではない。
リターン配管６についても、リリーフ配管８と同様に、配管の太さや管内形状については、吐出量と吐出時の圧力損失を考慮して、適宜、適切な太さや管内形状を選択するとよい。
【００３０】
リターンバルブ７についてもリリーフバルブ９と同様であるが、塗工ヘッド５内に塗料を充填させる際には、リターンバルブ７は塗工ヘッド５内のエア抜き時に利用される場合が多い。なお、リターン配管６およびリターンバルブ７は状況によっては配置する必要がない場合もある。例えば、塗工ヘッド５内にエア抜きベントが備えられている場合は、リターン配管６およびリターンバルブ７を備えていなくともよいし、もしくは、これらとともにエア抜きベントを併用してエア抜きを行っても構わない。
【００３１】
吸引バルブ１０は、前述したように、塗膜の切れをよくし、ヒゲ形状部の形成を抑制するために用いるが、本実施形態では、図２に示されるように、吸引バルブ１０を塗工ヘッド５の近傍に２つ以上配置することで、塗工ヘッド５内の吸引減圧の伝播を速め、塗工ヘッド５内における部分的な圧力差をなくすことができる。つまり、瞬時に塗工ヘッド５内を均一に減圧し、よって、均一に塗料を吸引することができる。
【００３２】
また、吸引バルブ１０を塗工ヘッド５の両端に配置することにより、１ヶ所配置する場合よりも、１つの吸引バルブあたりの吸い込み量を小さくすることができる。これにより、吸引バルブの吸引時間も短くなり瞬時に吸引することができる。また、吸引バルブ１０が塗料を吐き出す際も、各吸引バルブでは少量ずつ塗料が吐出されるため、短時間で均一に塗料を吐出することが可能である。これにより、塗工時の膜厚に及ぼす影響が小さくなるため効果的である。
【００３３】
吸引バルブ１０は、塗工ヘッド５に加工を施し、マニホールド内から塗料を吸引、吐出できるようにしたり、塗工ヘッド５に接続されている配管との接続部に配置することも可能である。
吸引バルブ１０は塗工ヘッドに複数設置されていればよく、数が多いほど、少容量ものでも効果的に塗料を吸引、吐出でできる。しかし、必要な吸引量が少ない場合、吸引バルブ１０の吸引容量が小さすぎて作動できなかい場合や、実質の吸引量がほとんどない場合があるので、塗工条件に必要な送液塗料量やマニホールド容量などの塗工ヘッド５が備えるべき条件や必要な吸引量を満たすように、吸引バルブ１０の動作条件を適宜設定するとよい。
【００３４】
また、吸引バルブ１０は、シリンジバルブ、ダイヤフラムバルブなど吸引作用のあるバルブを使用することが可能であり、吸引量や吸引速度などに応じ、適宜、適切なものを選択するとよい。
バックロール１１は、塗工用に用いられる一般的なもので構わない。ただし、バックロール１１は、電極部材の塗工面（基材２０の塗工面）が鏡面仕上げされ、均一に塗布されるためには、偏芯ないものが好ましい。
【００３５】
バルブ開閉制御装置１２は、結線されたバルブ（切替バルブ４および吸引バルブ１０）の開閉のタイミングを制御する装置である。例えば、結線されたバルブの開閉が圧空式であれば、設定された値に準じて、電磁弁の開閉を行い送圧し、各バルブの開閉を行う。また結線されたバルブの開閉が電気式であれば、制御盤から管理者等により設定された値に準じて、電流のオン、オフを実施し、各バルブの開閉を行う。
【００３６】
なお、基材２０は、電極用基材として用いられるものであり、一般的には金属箔が用いられることが多く、特に、銅箔、アルミ箔が用いられる場合が多い。但し、金属箔に限定されるものではなく、プラスチック基材であって導電性のあるもの、または、表面にコーティングを施して表面導電性を持たせたものなど、偏肉のない基材で電極として用いることが可能なものであれば、適宜、選択可能である。
【００３７】
（塗工方法）
次に、本実施形態の塗工装置１００によって実施される塗工方法の一例について説明する。詳しくは、基材２０上に塗工部と未塗工部の形成、すなわち間欠塗工を実施する場合について説明する。但し、以下は一例であり、塗工装置１００による塗工方法は、本例に限定されるものではない。
まず、塗料タンク１内に電極塗料を充填し、塗料タンク１を送液ポンプ２よりも高い位置にセットし、送液ポンプ２の吸い込みに対し不足なく塗料が送液できる状態にする。
塗布時は、送液ポンプ２が稼動し、塗料が送液配管３を流れ、切替バルブ４で塗工ヘッド５側に流れるように開となり、リリーフバルブ９側には送液されないように閉となる。
さらに塗工ヘッド５のマニホールド内に塗料が送液充填され、吸引バルブ１０の吸引口も塗料で充填された状態とする。
【００３８】
なお、このとき、リリーフバルブ９は閉となっており、リリーフ配管８には塗料は流れていない状態である。
さらに、リターンバルブ７も閉とし、リターン配管６にも送液されない状態になっており、塗工ヘッド５内に塗料が充填されると、塗工ヘッド５の先端より塗料が吐出してくる。
十分に塗工ヘッド５のエア抜きを実施したあと、バルブ開閉制御装置１２により、塗工ヘッド５側が閉となり、リリーフバルブ９側が開となるように切替バルブ４を制御して、塗料流路をリリーフバルブ９側にする。つまり、塗料がリリーフバルブ９側に流れ、塗料タンク１に戻るようにする。このとき、リリーフバルブ９の開度は、一定に設定しておく。
【００３９】
再度、バルブ開閉制御装置１２により切替バルブ４を制御して、塗工ヘッド５側に塗料が流れるように切替バルブ４を制御する。そして、塗工ヘッド５を電極部材の基材２０に近づけ、基材２０を矢印の方向に流して、塗工を開始する。
塗工を終了して未塗工部を形成する際は、バルブ開閉制御装置１２で切替バルブ４の開閉を行い、リリーフバルブ９側に送液し、塗工ヘッド５側に送液されないように制御する。
【００４０】
上記のような操作を行うことで、塗工部および未塗工部が形成されるのであるが、その際、切替バルブ４の開閉だけで、塗工部および未塗工部を形成するだけであると、塗工ヘッド５内の残圧や流体の慣性力から、塗料の切れが悪く、塗布終わり部分が非直線性の、いわゆるひげ形状となってしまう。よって、塗工を終了する際の切替バルブ４の開閉のタイミングと、同時あるいは少し遅れて、吸引バルブ１０が塗料を吸引するようにバルブ開閉制御装置１２で吸引バルブ１０を制御する。
【００４１】
また、未塗工部の形成が終了し、再度塗工を開始する際は、バルブ開閉制御装置１２で切替バルブ４の開閉を切り替え、塗料流路をリリーフ配管８側から塗工ヘッド５側に切替る。また、これと同時に、吸引バルブ１０で吸引していた塗料を塗工ヘッド５内に吐出し、次に吸引することが可能な状態で待機させる。
上記の処理の繰り返しを実行することで、塗工部および未塗工部を形成することができ、幅方向に対しても均一かつ即時に吸引することができる。これにより、塗工終端部のヒゲ形状が形成されることなく、さらに、塗工開始部（始端部）も厚みムラなく塗工することが可能である。
【実施例１】
【００４２】
以下、本実施形態に係る塗工装置の実施例について詳述する。但し、以下は一例であり、本実施形態の塗工装置はこれに限定されるものではない。
［実験例１］
＜塗工装置の構成＞
塗工装置１００の構成は、図１と同様の構成とした。具体的には、以下の通りである。
塗料タンク１として塗料が１００Ｌ入る塗料タンクを用いた。この塗料タンク１にモーノポンプ（１０ｃｃ／ｒｅｖ）の送液ポンプ２を接続した。また、この送液ポンプ２に呼び径１Ｓ、長さ約１ｍの送液配管３をつなぎ、切替バルブ４に接続した。
ここから、２方向に分かれ、一方の塗工ヘッド５側は、切替バルブ４から呼び径１Ｓ配管を用いて塗工ヘッド５であるダイヘッドに接続した。また、他方のリリーフバルブ９側は、切替バルブ４から呼び径１．５Ｓのリリーフ配管８、リリーフバルブ９を接続した。
【００４３】
また、吸引バルブ１０は、塗工ヘッド５の入口部分と出口部分の２箇所に最大吸引量０．５ｃｃの吸引バルブをそれぞれ設置した（図２）。その先には、リターンバルブ７およびリターン配管６を設置した。
また、各バルブ（切替バルブ４および吸引バルブ１０）の開閉のために、バルブ開閉制御装置１２と各バルブは結線されており、各バルブの開閉をコントロールした。各バルブの開閉は、圧空により行った。
【００４４】
＜塗料および基材＞
二次電池電極用の塗料として、下記の正極塗料を準備した。活物質としてＬｉＭｎ２Ｏ４：９０質量部、導電材としてアセチレンブラック：５質量部、バインダーとしてＰＶＤＦ：５質量部、さらに溶剤としてＮＭＰを混合し、固形分５０％とした塗料を作製した。
また、基材２０は厚み１２μｍのアルミニウム箔を使用した。
なお、塗料、基材２０については、以下の実施例２、比較例１〜３でも同様とした。
【００４５】
＜塗工方法＞
塗布時には、切替バルブ４は、塗工ヘッド５側を開、リリーフバルブ９側を閉にするとともに、リターンバルブ７も閉とし、吸引バルブ１０は待機状態とした。
そして、塗工部の終わり部分（すなわち、未塗工部の開始部分）における切替バルブ４の切り替えは、塗工ヘッド５側を閉としてリリーフバルブ９側を開とするのを同時に行い、ここから０．０１秒遅らせて、吸引バルブ１０を作動させた。
また、未塗工部から塗工部への切り替えの際は、切替バルブ４のリリーフバルブ９側を閉にし、これと同時に塗工ヘッド５側を開とした。吸引バルブ１０も同時に塗料を吐出するように、バルブ開閉制御装置１２で制御し、リリーフバルブ９は閉とした。
【００４６】
［実験例２］
＜塗工装置の構成＞
塗工装置１００は、上記実施例１と同様の構成とした。但し、本例では、吸引バルブ１０は、図２のように、ダイヘッド（塗工ヘッド５）のマニホールドから塗料を直接吸引するものとし、マニホールドの両端部にそれぞれ各１個と、この両端間を均等に分割する位置に２個設置し、合計４個設置した。なお、各吸引バルブは、最大吸引容量は、０．２５ｃｃのものを使用した。
＜塗工方法＞
上記実施例１と同様の要領で塗料を作製し、上記実施例１と同様に塗工部および未塗工部を形成する間欠塗工を実施した。
［比較例１］
上記実施例１と同様の要領で塗料を作製し、上記実施例１と同様に塗工部および未塗工部を形成する間欠塗工を実施した。但し、本例では、吸引バルブ１０を設置せず、切替バルブ４だけで間欠塗工を実施した。
［比較例２］
上記実施例１と同様の要領で塗料を作製し、上記実施例１と同様に塗工部および未塗工部を形成する間欠塗工を実施した。但し、本例では、吸引バルブ１０をダイヘッド（塗工ヘッド５）へ塗料が供給される入口に１個設置し、最大吸引容量は０.２５ｃｃのものを使用した。
［比較例３］
上位実施例１と同様の要領に塗料を作製し、上記実施例１と同じ要領で塗工部および未塗工部を形成する間欠塗工を実施した。その際、吸引バルブ１０を上記比較例２と同じ位置に設置した。但し、本例では、吸引バルブ１０の最大吸引容量は１．２ｃｃのものを使用した。
なお、上記実施例および比較例のいずれにおいても、吸引バルブ１０は最大容量で吸引するように設定し、バルブ作動に必要な圧空は十分に供給した。
【００４７】
［塗膜形状の評価］
上記のような各塗工方法によって、基材２０上に形成された塗工塗膜の形状について、下記の通り、評価を行った。以下、表１に、上記の各実験の評価結果を示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
（１）間欠塗工（塗工部および未塗工部）の形成
間欠塗工を実施した際、塗工部および未塗工部の形成ができているか（間欠塗工になっているか）を目視で判断した。表１において、「○」は、間欠塗工できている（塗工部が途中で途切れている）ことを示し、「×」は、間欠塗工できていない（塗工部の途切れが全くない、あるいはスジ引きなどが激しい）ことを示す。
【００５０】
（２）ヒゲ形状長
塗工部が途切れて間欠塗工ができている場合でも、塗工部の終端部に多少のヒゲ形状の引きずりが生じる場合がある。そのヒゲ形状について、直線的に塗布されている両端部を直線で結んだ線と、凸部になっている最上端との距離をガラススケールで測定した。測定した距離が小さいということは、ヒゲ形状が緩やかな形状であるということであり、より好ましい結果であると言える。
【符号の説明】
【００５１】
１ 塗料タンク
２ 送液ポンプ
３ 送液配管
４ 切替バルブ
５ 塗工ヘッド
６ リターン配管
７ リターンバルブ
８ リリーフ配管
９ リリーフバルブ
１０ 吸引バルブ
１１ バックロール
１２ バルブ開閉制御装置
２０ 基材
１００ 塗工装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の電極部材の塗工装置および塗工方法に関し、例えば、電気自動車、燃料電池車、ハイブリッド電気自動車、家庭用蓄電設備、電動工具、電車、小型ポータブル機器等に使用される蓄電池、リチウムイオン電池等の二次電池（キャパシター含む）の電極部材の塗工装置および塗工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、近年、電気自動車等に搭載されるなど、その発展が著しい。自動車分野において電池に対して要求される性能として、高容量、高出力、サイクル安定性、低コストなどが特に重要視されている。
二次電池を構成している部材は、大きくは、正極負極電極、セパレータ、電解液に分けることができる。その中でも電極は、集電体、活物質、バインダー、導電材といった主材料から構成されている。また、電極を構成する材料である活物質やバインダーは、電池の性能を左右するほど大きく影響する材料である。
【０００３】
特に、活物質自体の性能は重要であるが、バインダーおよび集電体金属箔は、活物質を分散して保持し、電解液を染み込ませて反応野（reaction field）を増やして、電池容量を増加させたり、集電体との密着性を向上させて、サイクル特性を向上させるなどのように、活物質の持つ性能を最大限に引き出す役割を果たすため、重要である。
もちろん、集電体についても、活物質でイオン反応（電子共受反応）した電子が導電剤を伝い、これを集電体でキャッチすることで、電子が流れ、電池として機能するため、重要である。
【０００４】
ところで、近年、車載用のリチウムイオン電池に関して鋭意研究がなされているが、材料面のみならず、加工プロセスの面でも研究開発が進んでいる。特に、電極作製の際、電極基材上に前述したような活物質を含むスラリーを塗布する場合が多いが、塗布精度や乾燥条件が、性能に大きく影響することが報告されている。なかでも、塗布精度に関しては、平滑な塗布面を得ることで、安定な電池性能を維持できる。しかし、一部に突起状の塗布面が存在すると、積層時にその突起部分が電極部を突き破り、電池を内部ショートさせるなどの不具合を発生させる場合がある。
【０００５】
また、塗工部と未塗工部とを合わせ持つような間欠塗工が実施される場合も少なくない。間欠塗工は、枚葉で積層する場合に用いられることが多く、この場合も厚みムラや突起部のある塗布面は積層時に不具合を引き起こすことが多い。また、相対する電極間をリチウムイオンが直線的に行き来するため、間欠塗布の塗布部の周辺４辺（始端部、終端部、両端部）の形状については、直線性が求められる。
【０００６】
しかしながら、従来の間欠塗工の技術では、塗料切れの悪さから、塗工部の塗布終わり部分（終端部）に塗料を引きずったような非直線的な形状（以降、「ヒゲ形状」という）が生じてしまうという問題があった。また、ヒゲ形状が生じてしまう場合、塗料の持つ粘弾性や表面張力などの影響を大きく受けるため、暫定的な塗工条件では、毎回一定したヒゲ形状にならない場合が多い。
【０００７】
そのため、電極用塗膜を塗布する場合、ヒゲ形状部分に相対する形状のヒゲ形状を造りだすことはできないため、イオン往来の需給バランスが崩れる。つまり、充放電時にリチウムイオンが正極負極間を往来する際の直線性を鑑みると、ヒゲ形状部分は、電池性能に寄与できなくなる場合がある。さらには、直線的に移動したリチウムイオンが析出するなどの不具合が生じる場合もある。
【０００８】
このような問題点を解決するために、特許文献１、特許文献２には、基材上にマスキングし、全面あるいはマスキング部に若干塗布部がかかる状態で塗布を実施する工程が開示されている。しかしながら、マスキングの貼合状態不安定、マスキング剥離時の応力による塗布部欠損、マスキング貼合および剥離の工程増、材料コスト増、ニップロール通過時のシワおよび歪みの発生といった不具合があった。
【０００９】
このような問題に対し、部分的に塗布部を設ける方法として、グラビア版を用いた方法も考えられるが、まず、所望の塗布量を保持するためのグラビア版を作製することが困難であることや、仮に所望の塗布量を保持できるグラビア版を作製できたとしても、版深が深くなって、目の粗い版面となり、それを用いてコーティングを実施した場合、リッビングやムラを生じて、塗面も粗くなり、電池用の塗面として成立しないという問題がある。
【００１０】
さらに、特許文献３、特許文献４には、ドクターブレードとシャッターを併用して塗工部および未塗工部を形成する方法が提案されているが、この方法では、ドクターブレードの前面に塗料を貯えて塗布するため、塗料中の溶剤飛散、揮発などにより、塗料が不安定になり、依然として精度よく塗布できないという問題がある。
また、特許文献５、特許文献６、特許文献７に記載のように、未塗布部を形成する際に、未塗布部において塗料の供給を停止し、ノズルの先端の塗料を吸引するための機構が一般的にはよく採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１−１８４０６９号公報
【特許文献２】特開２０００−２０８１３４号公報
【特許文献３】特許第３８９３７１号公報
【特許文献４】特開平１１−３４７４７３号公報
【特許文献５】特開平８−２２９４８１号公報
【特許文献６】特開２００５−２２２９１１号公報
【特許文献７】特許第２８４２３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献５、特許文献６に記載の塗布方法では、一ヶ所のサックバック機構により塗料を吸引するため、瞬時に未塗布部を幅方向にムラなく直線的に形成するのは困難であった。
また、一ヶ所から塗料を吸引するの場合、ヒゲ形状を解消あるいは抑制するために、吸引力を上げ吸引容量を増量する必要がある。しかし、吸引容量を増量しても、所詮は一ヶ所からの吸引であるため、吸引直近部と端部とでは圧力差が生じ（すなわち吸引状態に差が生じ）、塗工ヘッド内の吸引直近部と端部とでは、ヒゲ形状の形成のされ方にも差が生じてしまうという問題がある。
【００１３】
また、一旦吸引した容量分は、塗工中、次回吸引時までに送液タンク内に戻し、再度の吸引の準備をしておく必要があるが、塗工中の吸引分の戻し量が多い場合、塗工膜厚のムラを生じてしまう。
すなわち、上記した従来の技術を用いても、電極用塗工塗膜を形成する際、塗工精度を保ちつつ、塗工部の終端部にヒゲ形状が生じないように塗工することは困難であった。
【００１４】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、電極用塗工塗膜を形成する際、塗工精度を保ちつつ、塗工部の終端部にヒゲ形状が生じないように塗工することが可能な二次電池の電極部材の塗工装置および塗工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様は、塗料を吐出する塗工用ヘッドと、前記塗工用ヘッドに前記塗料を供給する塗料供給装置と、前記塗料供給装置から流路仕切弁を介して前記塗工用ヘッドへ前記塗料を送液するための第１の流路と、前記塗料供給装置から前記流路仕切弁を介して前記塗料供給装置に前記塗料を還流させるための第２の流路と、前記塗工用ヘッドの近傍に設けられ、前記塗工停止時に前記塗工用ヘッド内の塗料を吸引する２つ以上の吸引バルブと、を備える電極部材の塗工装置である。
【００１６】
この構成によれば、塗工用ヘッド内の塗料の吸引力向上と均一な吸引を効率よく達成することができ、塗工精度を保ちつつ、ヒゲ形状の形成を解消することができ、塗工面の安定性を得ることが可能である。
また、本発明の他の態様は、前記吸引バルブは、少なくとも、前記塗工用ヘッドの前記塗料の流入口と、前記塗料供給装置へ前記塗料を送液するための流出口と、の２箇所に備えられていることを特徴とする電極部材の塗工装置である。
【００１７】
また、本発明の他の態様は、上記の塗工装置を用いた電極部材の塗工方法であって、前記塗工用ヘッドから前記電極部材の基材に前記塗料を吐出する第１の工程と、前記塗料の吐出を停止する際に、前記塗工用ヘッド内の塗料を吸引する第２の工程と、を含むこと特徴とする電極部材の塗工方法である。
この構成によれば、塗工用ヘッド内の塗料の吸引力向上と均一な吸引を効率よく達成することができ、塗工精度を保ちつつ、ヒゲ形状の形成を解消することができ、塗工面の安定性を得ることが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一態様によれば、塗工ヘッドに吸引バルブを２つ以上具備することにより、吸引力向上と均一な吸引を効率よく達成することができ、塗工精度を保ちつつ、ヒゲ形状の形成を解消することができ、塗工面の安定性を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一態様に係る二次電池の電極部材の塗工装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の一態様に係る二次電池の電極部材の塗工装置の吸引バルブの設置方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（塗工装置の構成）
図１は、本実施形態に係る二次電池の電極部材の塗工装置の構成の一例を示す図である。本実施形態の電極部材の塗工装置１００は、塗料タンク１、送液ポンプ２、送液配管３、切替バルブ４、塗工ヘッド５、リターン配管６、リターンバルブ７、リリーフ配管８、リリーフバルブ９、吸引バルブ１０、バックロール１１、およびバルブ開閉制御装置１２を含んで構成される。なお、図１では、電極用塗膜形成時の塗工装置１００の状態を示しており、電極部材の基材２０はバックロール１１によって矢印方向に順次送られ、この基材２０に対して塗工ヘッド５から塗料が吐出されて塗工が行われる。
【００２１】
図１に示される電極部材の塗工装置１００には、塗料の流路が二つある。一つは、塗料供給装置（塗料タンク１および送液ポンプ２）から供給された塗料が、流路仕切弁（切替バルブ４）を介して塗工用ヘッド（塗工ヘッド５）に供給される流路である。もう一つは、塗料供給装置から供給された塗料が、流路仕切弁を介して、そのまま塗料供給装置に戻るように配管接続された流路である。
【００２２】
より具体的には、塗料タンク１および送液ポンプ２から供給された塗料は、送液配管３を通り、切替バルブ４を分岐点として、いずれかの流路に振り分けられる。すなわち、切替バルブ４から塗工ヘッド５側に流れる流路と、切替バルブ４からリリーフバルブ９側に流れる流路とに分けられる。
前者の流路は、塗料タンク１、送液ポンプ２、送液配管３、切替バルブ４、塗工ヘッド５、リターンバルブ７が順に接続され、リターンバルブ７からリターン配管６を介して塗料タンク１に塗料が戻るよう構成されている。また、後者の流路は、塗料タンク１、送液ポンプ２、送液配管３、切替バルブ４、リリーフバルブ９が順に接続され、リリーフバルブ９からリリーフ配管８を介して塗料タンク１に塗料が戻るように接続されている。
【００２３】
以下、電極部材の塗工装置１００の各構成について説明する。
塗料タンク１は、送液塗料量に対し十分な容量があればよく、容量は特に限定されるものではない。また、塗料タンク１中における塗料中の無機成分の沈降防止や分散状態の確保のため、攪拌翼を設けることも可能である。また、必要に応じ塗料タンク１内を減圧化したり、加圧化したりすることで、脱泡や送液補助の機能を設けることも可能である。
【００２４】
送液ポンプ２は、塗料粘度と吐出量、脈動、摺動異物等の特性に合わせて、モーノポンプ、ダイヤフラムポンプ、サインポンプ、ベローズポンプ、チューブフラムポンプ、プランジャポンプ、シリンジポンプなどから適宜選択するとよい。１回転あたりの吐出量は、一定時間内に塗布する量、すなわち塗布幅、塗布厚み、塗布速度により決定され、回転数が送液ポンプの時間あたりの回転数の規格内であれば、制限されることはない。ただし、可能な限り、規格内の低回転および高回転域での使用をさけるような吐出量を選択するとよい。
【００２５】
送液配管３は、各種配管の太さや管内形状については、送液ポンプ２と同様に、吐出量と吐出時の圧力損失を考慮して、適宜、適切な太さや管内形状を選択するとよい。
切替バルブ４は、ダイヤフラムバルブ、サンプリングバルブ、ボールバルブ、バタフライバルブ、チャッキバルブ、シリンジバルブなど、流路を遮断し、他方向に流路を変更できる三方切替弁の様なバルブであれば選択可能である。
【００２６】
但し、塗布部および未塗布部を塗布分けすることを考慮すると、切替バルブ４は応答速度の速いバルブを選択するとよい。また、バルブの開閉時に容量変化の少ないものを選択すると、流路内の圧力変化を軽減でき、送液圧力へ影響を及ぼさず、結果的に、塗工時の膜厚変化への影響を軽減できるため好ましい。また、シリンジバルブのように、流路遮断や流路変更の際に吸引作用のあるバルブを用いることも可能である。また、この切替バルブ４は、後述する吸引バルブ１０との併用も可能である。
【００２７】
塗工ヘッド５は、塗布量、塗布速度、塗布形状などを考慮すると、スロットダイ方式で塗布することが好ましい。その際の、ヘッドの刃先形状、マニホールド形状、マニホールド容量、ヘッド内面の鏡面度、シム形状、供給口径、および供給位置は、塗布部および未塗布部に間欠塗工可能であれば、特定のものに限定されるものではない。
但し、供給位置に関しては、塗布幅によって適宜選択するとよいが、基本的には、幅方向の圧力ムラすなわち塗布ムラを軽減させるために、センター部より供給することが好ましい。
【００２８】
リリーフ配管８は、前述した送液配管３と同様に、配管の太さや管内形状については、吐出量と吐出時の圧力損失を考慮して、適宜、適切な太さや管内形状を選択するとよい。
但し、リリーフ配管８においては、送液配管３よりも、管内径は同等かそれ以上であることが好ましい。なぜならば、リリーフ配管８は、塗布していない時に切替バルブ４で塗料タンク１側に送液配管３に残っている塗料が戻される際に、塗料がその管内を流れる。よって、リリーフ配管８において送液配管３側よりも送液時の圧力損失が大きいと、リリーフ配管８内を塗料が流れにくくなってしまう。よって、リリーフ配管８は、送液配管３側より抵抗を少なくしておく必要がある。
【００２９】
リリーフバルブ９は、前述したリリーフ配管８内の圧力をコントロールするためのバルブである。塗料の流量をコントロールし、リリーフバルブ９より上流（塗料タンク１側）の圧力を上げ、塗布とリリーフ時の送液配管３内の圧力を調整することができれば、リリーフバルブ９の種類は、特定のものに制限されるものではない。
リターン配管６についても、リリーフ配管８と同様に、配管の太さや管内形状については、吐出量と吐出時の圧力損失を考慮して、適宜、適切な太さや管内形状を選択するとよい。
【００３０】
リターンバルブ７についてもリリーフバルブ９と同様であるが、塗工ヘッド５内に塗料を充填させる際には、リターンバルブ７は塗工ヘッド５内のエア抜き時に利用される場合が多い。なお、リターン配管６およびリターンバルブ７は状況によっては配置する必要がない場合もある。例えば、塗工ヘッド５内にエア抜きベントが備えられている場合は、リターン配管６およびリターンバルブ７を備えていなくともよいし、もしくは、これらとともにエア抜きベントを併用してエア抜きを行っても構わない。
【００３１】
吸引バルブ１０は、前述したように、塗膜の切れをよくし、ヒゲ形状部の形成を抑制するために用いるが、本実施形態では、図２に示されるように、吸引バルブ１０を塗工ヘッド５の近傍に２つ以上配置することで、塗工ヘッド５内の吸引減圧の伝播を速め、塗工ヘッド５内における部分的な圧力差をなくすことができる。つまり、瞬時に塗工ヘッド５内を均一に減圧し、よって、均一に塗料を吸引することができる。
【００３２】
また、吸引バルブ１０を塗工ヘッド５の両端に配置することにより、１ヶ所配置する場合よりも、１つの吸引バルブあたりの吸い込み量を小さくすることができる。これにより、吸引バルブの吸引時間も短くなり瞬時に吸引することができる。また、吸引バルブ１０が塗料を吐き出す際も、各吸引バルブでは少量ずつ塗料が吐出されるため、短時間で均一に塗料を吐出することが可能である。これにより、塗工時の膜厚に及ぼす影響が小さくなるため効果的である。
【００３３】
吸引バルブ１０は、塗工ヘッド５に加工を施し、マニホールド内から塗料を吸引、吐出できるようにしたり、塗工ヘッド５に接続されている配管との接続部に配置することも可能である。
吸引バルブ１０は塗工ヘッドに複数設置されていればよく、数が多いほど、少容量ものでも効果的に塗料を吸引、吐出でできる。しかし、必要な吸引量が少ない場合、吸引バルブ１０の吸引容量が小さすぎて作動できなかい場合や、実質の吸引量がほとんどない場合があるので、塗工条件に必要な送液塗料量やマニホールド容量などの塗工ヘッド５が備えるべき条件や必要な吸引量を満たすように、吸引バルブ１０の動作条件を適宜設定するとよい。
【００３４】
また、吸引バルブ１０は、シリンジバルブ、ダイヤフラムバルブなど吸引作用のあるバルブを使用することが可能であり、吸引量や吸引速度などに応じ、適宜、適切なものを選択するとよい。
バックロール１１は、塗工用に用いられる一般的なもので構わない。ただし、バックロール１１は、電極部材の塗工面（基材２０の塗工面）が鏡面仕上げされ、均一に塗布されるためには、偏芯ないものが好ましい。
【００３５】
バルブ開閉制御装置１２は、結線されたバルブ（切替バルブ４および吸引バルブ１０）の開閉のタイミングを制御する装置である。例えば、結線されたバルブの開閉が圧空式であれば、設定された値に準じて、電磁弁の開閉を行い送圧し、各バルブの開閉を行う。また結線されたバルブの開閉が電気式であれば、制御盤から管理者等により設定された値に準じて、電流のオン、オフを実施し、各バルブの開閉を行う。
【００３６】
なお、基材２０は、電極用基材として用いられるものであり、一般的には金属箔が用いられることが多く、特に、銅箔、アルミ箔が用いられる場合が多い。但し、金属箔に限定されるものではなく、プラスチック基材であって導電性のあるもの、または、表面にコーティングを施して表面導電性を持たせたものなど、偏肉のない基材で電極として用いることが可能なものであれば、適宜、選択可能である。
【００３７】
（塗工方法）
次に、本実施形態の塗工装置１００によって実施される塗工方法の一例について説明する。詳しくは、基材２０上に塗工部と未塗工部の形成、すなわち間欠塗工を実施する場合について説明する。但し、以下は一例であり、塗工装置１００による塗工方法は、本例に限定されるものではない。
まず、塗料タンク１内に電極塗料を充填し、塗料タンク１を送液ポンプ２よりも高い位置にセットし、送液ポンプ２の吸い込みに対し不足なく塗料が送液できる状態にする。
塗布時は、送液ポンプ２が稼動し、塗料が送液配管３を流れ、切替バルブ４で塗工ヘッド５側に流れるように開となり、リリーフバルブ９側には送液されないように閉となる。
さらに塗工ヘッド５のマニホールド内に塗料が送液充填され、吸引バルブ１０の吸引口も塗料で充填された状態とする。
【００３８】
なお、このとき、リリーフバルブ９は閉となっており、リリーフ配管８には塗料は流れていない状態である。
さらに、リターンバルブ７も閉とし、リターン配管６にも送液されない状態になっており、塗工ヘッド５内に塗料が充填されると、塗工ヘッド５の先端より塗料が吐出してくる。
十分に塗工ヘッド５のエア抜きを実施したあと、バルブ開閉制御装置１２により、塗工ヘッド５側が閉となり、リリーフバルブ９側が開となるように切替バルブ４を制御して、塗料流路をリリーフバルブ９側にする。つまり、塗料がリリーフバルブ９側に流れ、塗料タンク１に戻るようにする。このとき、リリーフバルブ９の開度は、一定に設定しておく。
【００３９】
再度、バルブ開閉制御装置１２により切替バルブ４を制御して、塗工ヘッド５側に塗料が流れるように切替バルブ４を制御する。そして、塗工ヘッド５を電極部材の基材２０に近づけ、基材２０を矢印の方向に流して、塗工を開始する。
塗工を終了して未塗工部を形成する際は、バルブ開閉制御装置１２で切替バルブ４の開閉を行い、リリーフバルブ９側に送液し、塗工ヘッド５側に送液されないように制御する。
【００４０】
上記のような操作を行うことで、塗工部および未塗工部が形成されるのであるが、その際、切替バルブ４の開閉だけで、塗工部および未塗工部を形成するだけであると、塗工ヘッド５内の残圧や流体の慣性力から、塗料の切れが悪く、塗布終わり部分が非直線性の、いわゆるひげ形状となってしまう。よって、塗工を終了する際の切替バルブ４の開閉のタイミングと、同時あるいは少し遅れて、吸引バルブ１０が塗料を吸引するようにバルブ開閉制御装置１２で吸引バルブ１０を制御する。
【００４１】
また、未塗工部の形成が終了し、再度塗工を開始する際は、バルブ開閉制御装置１２で切替バルブ４の開閉を切り替え、塗料流路をリリーフ配管８側から塗工ヘッド５側に切替る。また、これと同時に、吸引バルブ１０で吸引していた塗料を塗工ヘッド５内に吐出し、次に吸引することが可能な状態で待機させる。
上記の処理の繰り返しを実行することで、塗工部および未塗工部を形成することができ、幅方向に対しても均一かつ即時に吸引することができる。これにより、塗工終端部のヒゲ形状が形成されることなく、さらに、塗工開始部（始端部）も厚みムラなく塗工することが可能である。
【実施例１】
【００４２】
以下、本実施形態に係る塗工装置の実施例について詳述する。但し、以下は一例であり、本実施形態の塗工装置はこれに限定されるものではない。
［実験例１］
＜塗工装置の構成＞
塗工装置１００の構成は、図１と同様の構成とした。具体的には、以下の通りである。
塗料タンク１として塗料が１００Ｌ入る塗料タンクを用いた。この塗料タンク１にモーノポンプ（１０ｃｃ／ｒｅｖ）の送液ポンプ２を接続した。また、この送液ポンプ２に呼び径１Ｓ、長さ約１ｍの送液配管３をつなぎ、切替バルブ４に接続した。
ここから、２方向に分かれ、一方の塗工ヘッド５側は、切替バルブ４から呼び径１Ｓ配管を用いて塗工ヘッド５であるダイヘッドに接続した。また、他方のリリーフバルブ９側は、切替バルブ４から呼び径１．５Ｓのリリーフ配管８、リリーフバルブ９を接続した。
【００４３】
また、吸引バルブ１０は、塗工ヘッド５の入口部分と出口部分の２箇所に最大吸引量０．５ｃｃの吸引バルブをそれぞれ設置した（図２）。その先には、リターンバルブ７およびリターン配管６を設置した。
また、各バルブ（切替バルブ４および吸引バルブ１０）の開閉のために、バルブ開閉制御装置１２と各バルブは結線されており、各バルブの開閉をコントロールした。各バルブの開閉は、圧空により行った。
【００４４】
＜塗料および基材＞
二次電池電極用の塗料として、下記の正極塗料を準備した。活物質としてＬｉＭｎ２Ｏ４：９０質量部、導電材としてアセチレンブラック：５質量部、バインダーとしてＰＶＤＦ：５質量部、さらに溶剤としてＮＭＰを混合し、固形分５０％とした塗料を作製した。
また、基材２０は厚み１２μｍのアルミニウム箔を使用した。
なお、塗料、基材２０については、以下の実施例２、比較例１〜３でも同様とした。
【００４５】
＜塗工方法＞
塗布時には、切替バルブ４は、塗工ヘッド５側を開、リリーフバルブ９側を閉にするとともに、リターンバルブ７も閉とし、吸引バルブ１０は待機状態とした。
そして、塗工部の終わり部分（すなわち、未塗工部の開始部分）における切替バルブ４の切り替えは、塗工ヘッド５側を閉としてリリーフバルブ９側を開とするのを同時に行い、ここから０．０１秒遅らせて、吸引バルブ１０を作動させた。
また、未塗工部から塗工部への切り替えの際は、切替バルブ４のリリーフバルブ９側を閉にし、これと同時に塗工ヘッド５側を開とした。吸引バルブ１０も同時に塗料を吐出するように、バルブ開閉制御装置１２で制御し、リリーフバルブ９は閉とした。
【００４６】
［実験例２］
＜塗工装置の構成＞
塗工装置１００は、上記実施例１と同様の構成とした。但し、本例では、吸引バルブ１０は、図２のように、ダイヘッド（塗工ヘッド５）のマニホールドから塗料を直接吸引するものとし、マニホールドの両端部にそれぞれ各１個と、この両端間を均等に分割する位置に２個設置し、合計４個設置した。なお、各吸引バルブは、最大吸引容量は、０．２５ｃｃのものを使用した。
＜塗工方法＞
上記実施例１と同様の要領で塗料を作製し、上記実施例１と同様に塗工部および未塗工部を形成する間欠塗工を実施した。
［比較例１］
上記実施例１と同様の要領で塗料を作製し、上記実施例１と同様に塗工部および未塗工部を形成する間欠塗工を実施した。但し、本例では、吸引バルブ１０を設置せず、切替バルブ４だけで間欠塗工を実施した。
［比較例２］
上記実施例１と同様の要領で塗料を作製し、上記実施例１と同様に塗工部および未塗工部を形成する間欠塗工を実施した。但し、本例では、吸引バルブ１０をダイヘッド（塗工ヘッド５）へ塗料が供給される入口に１個設置し、最大吸引容量は０.２５ｃｃのものを使用した。
［比較例３］
上位実施例１と同様の要領に塗料を作製し、上記実施例１と同じ要領で塗工部および未塗工部を形成する間欠塗工を実施した。その際、吸引バルブ１０を上記比較例２と同じ位置に設置した。但し、本例では、吸引バルブ１０の最大吸引容量は１．２ｃｃのものを使用した。
なお、上記実施例および比較例のいずれにおいても、吸引バルブ１０は最大容量で吸引するように設定し、バルブ作動に必要な圧空は十分に供給した。
【００４７】
［塗膜形状の評価］
上記のような各塗工方法によって、基材２０上に形成された塗工塗膜の形状について、下記の通り、評価を行った。以下、表１に、上記の各実験の評価結果を示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
（１）間欠塗工（塗工部および未塗工部）の形成
間欠塗工を実施した際、塗工部および未塗工部の形成ができているか（間欠塗工になっているか）を目視で判断した。表１において、「○」は、間欠塗工できている（塗工部が途中で途切れている）ことを示し、「×」は、間欠塗工できていない（塗工部の途切れが全くない、あるいはスジ引きなどが激しい）ことを示す。
【００５０】
（２）ヒゲ形状長
塗工部が途切れて間欠塗工ができている場合でも、塗工部の終端部に多少のヒゲ形状の引きずりが生じる場合がある。そのヒゲ形状について、直線的に塗布されている両端部を直線で結んだ線と、凸部になっている最上端との距離をガラススケールで測定した。測定した距離が小さいということは、ヒゲ形状が緩やかな形状であるということであり、より好ましい結果であると言える。
【符号の説明】
【００５１】
１ 塗料タンク
２ 送液ポンプ
３ 送液配管
４ 切替バルブ
５ 塗工ヘッド
６ リターン配管
７ リターンバルブ
８ リリーフ配管
９ リリーフバルブ
１０ 吸引バルブ
１１ バックロール
１２ バルブ開閉制御装置
２０ 基材
１００ 塗工装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料を吐出する塗工用ヘッドと、
前記塗工用ヘッドに前記塗料を供給する塗料供給装置と、
前記塗料供給装置から流路仕切弁を介して前記塗工用ヘッドへ前記塗料を送液するための第１の流路と、
前記塗料供給装置から前記流路仕切弁を介して前記塗料供給装置に前記塗料を還流させるための第２の流路と、
前記塗工用ヘッドの近傍に設けられ、前記塗工停止時に前記塗工用ヘッド内の塗料を吸引する２つ以上の吸引バルブと、
を備える電極部材の塗工装置。
【請求項２】
前記吸引バルブは、少なくとも、前記塗工用ヘッドの前記塗料の流入口と、前記塗料供給装置へ前記塗料を送液するための流出口と、の２箇所に備えられていることを特徴とする請求項１に記載の電極部材の塗工装置。
【請求項３】
前記請求項１又は２のいずれか一項に記載の塗工装置を用いた電極部材の塗工方法であって、
前記塗工用ヘッドから前記電極部材の基材に前記塗料を吐出する第１の工程と、
前記塗料の吐出を停止する際に、前記塗工用ヘッド内の塗料を吸引する第２の工程と、
を含むこと特徴とする電極部材の塗工方法。
【請求項１】
塗料を吐出する塗工用ヘッドと、
前記塗工用ヘッドに前記塗料を供給する塗料供給装置と、
前記塗料供給装置から流路仕切弁を介して前記塗工用ヘッドへ前記塗料を送液するための第１の流路と、
前記塗料供給装置から前記流路仕切弁を介して前記塗料供給装置に前記塗料を還流させるための第２の流路と、
前記塗工用ヘッドの近傍に設けられ、前記塗工停止時に前記塗工用ヘッド内の塗料を吸引する２つ以上の吸引バルブと、
を備える電極部材の塗工装置。
【請求項２】
前記吸引バルブは、少なくとも、前記塗工用ヘッドの前記塗料の流入口と、前記塗料供給装置へ前記塗料を送液するための流出口と、の２箇所に備えられていることを特徴とする請求項１に記載の電極部材の塗工装置。
【請求項３】
前記請求項１又は２のいずれか一項に記載の塗工装置を用いた電極部材の塗工方法であって、
前記塗工用ヘッドから前記電極部材の基材に前記塗料を吐出する第１の工程と、
前記塗料の吐出を停止する際に、前記塗工用ヘッド内の塗料を吸引する第２の工程と、
を含むこと特徴とする電極部材の塗工方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−６９６４５（Ｐ２０１３−６９６４５Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９３１６（Ｐ２０１１−２０９３１６）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]