電極の製造方法とその製造方法により製造される電極
【課題】簡易な部品と簡易な方法とで塗工開始端部の塗工膜厚の突出を抑制しつつ間欠塗工を実現し得る製造方法を提供する。
【解決手段】塗工剤を収納するタンク（１）と、このタンク（１）内の塗工剤を圧送する供給ポンプ（４）と、この圧送される塗工剤を供給する塗工剤供給通路（３）を間欠的に遮断する塗工剤間欠供給手段（１２、２１）と、この塗工剤間欠供給手段より供給される塗工剤を集電体（５）上に塗布する塗布手段（２）とを備え、塗工剤間欠供給手段（２１）は、塗工開始より塗工剤の吐出量が一定になるまでに塗工剤供給通路（３）の通路断面積を小さい側から大きい側へと変更する通路断面積変更手段（２４）を有する。
【解決手段】塗工剤を収納するタンク（１）と、このタンク（１）内の塗工剤を圧送する供給ポンプ（４）と、この圧送される塗工剤を供給する塗工剤供給通路（３）を間欠的に遮断する塗工剤間欠供給手段（１２、２１）と、この塗工剤間欠供給手段より供給される塗工剤を集電体（５）上に塗布する塗布手段（２）とを備え、塗工剤間欠供給手段（２１）は、塗工開始より塗工剤の吐出量が一定になるまでに塗工剤供給通路（３）の通路断面積を小さい側から大きい側へと変更する通路断面積変更手段（２４）を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はリチウムイオン２次電池用電極などの電極の製造方法とその製造方法により製造される電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗工剤を間欠的に供給する塗工剤間欠供給手段によりダイヘッドに塗工剤を供給し、供給した塗工剤をダイヘッドにより連続走行する集電体上に塗布する間欠塗布方法がある。この間欠塗布方法では、塗工開始端部の塗工膜厚が突出し、後工程での乾燥時に乾燥不良を起こしたり、プレス工程で脱落が発生したりする。このため、ダイヘッドに塗工剤を間欠的に供給する三方弁と、塗布停止時にダイヘッド内部の塗工剤を吸引する吸引ポンプとを付与したものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４３６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、吸引ポンプといった高価な部品が必要であるばかりか、塗工終端部を形成する際には、吸引ポンプの作動と同時に塗工剤がタンクに戻されるように三方弁を切換えるといった複雑な制御も必要である。
【０００５】
そこで本発明は、簡易な部品と簡易な方法とで塗工開始端部の塗工膜厚の突出を抑制しつつ間欠塗工を実現し得る製造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】
【０００６】
本発明の電極の製造方法では、塗工剤を収納するタンクと、このタンク内の塗工剤を圧送する供給ポンプと、この圧送される塗工剤を供給する塗工剤供給通路を間欠的に遮断する塗工剤間欠供給手段と、この塗工剤間欠供給手段より供給される塗工剤を集電体上に塗布する塗布手段とを備えている。そして、本発明の電極の製造方法では、前記塗工剤間欠供給手段が、塗工開始より塗工剤の吐出量が一定になるまでに前記塗工剤供給通路の通路断面積を小さい側から大きい側へと変更する通路断面積変更手段を有している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、通路断面積を当初小さくその後に大きくするので、塗工開始時の吐出量が少なくなり、塗工剤の突入圧や吐出量の変化を抑えることができる。これによって、塗工開始端部の塗工膜厚を均一化でき、乾燥工程での乾燥不良や、プレス工程での脱落を防止でき良好な電極を形成することができる。この場合、通路断面積変更手段といった簡易な部品と、通路断面積を変更するだけの簡易な方法とで塗工開始端部の塗工膜厚の突出を抑制しつつ間欠塗工を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の電極製造装置の概略図である。
【図２】第１実施形態の塗工バルブの一部概略断面図である。
【図３】比較例の塗工バルブの一部概略断面図である。
【図４】実施例１〜３の塗工バルブの一部概略断面図である。
【図５】実施例４の塗工バルブの一部概略断面図である。
【図６】実施例５の塗工バルブの一部概略断面図である。
【図７】塗工バルブの段付き部とバルブロッドストローク量の違いによる塗工開始端部の突出膜厚割合をまとめた表図である。
【図８】実施例１と比較例の各塗工バルブを用いて間欠的に電極を形成したときの乾燥後の塗工膜厚の分布図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は本発明の第１実施形態の電極製造装置の概略図である。電極を製造する工程には、塗工工程、乾燥工程、プレス工程などが含まれるが、ここでは主に塗工工程について説明する。なお、ここでの電極はリチウムイオン二次電池用の電極である。
【００１０】
図１において、塗工剤タンク１にはスラリー状の塗工剤が満たされている。塗工剤はＬｉ金属酸化物の正極活物質、導電材、バインダーを有機溶媒中で混練・希釈したものである。
【００１１】
塗工剤タンク１とダイヘッド２とは塗工剤供給通路３で接続されている。塗工剤タンク１に満たされている塗工剤は、供給ポンプ４を用いて、ダイヘッド２に連続的に供給される。供給ポンプ４は、一定圧の塗工剤を吐出するものである。
【００１２】
ダイヘッド２は、先細り状に形成されているリップ２ａを有する。対をなすリップ２ａは隙間を空けて対向し、スリット状の吐出口２ｂを形成している。ダイヘッド２は、帯状の金属集電体５の一面に対向し、バックアップロール６によって搬送される金属集電体５に対してダイヘッド２の吐出口２ｂから塗工剤を塗布する。
【００１３】
供給ロール７から巻き取りロール８まで、バックアップロール６を間において金属集電体５が巻回されている。モータ（図示しない）により回転する巻き取りロール８が、金属集電体５を巻回している供給ロール７から金属集電体５を巻き取りつつ金属集電体５を移動させ、その間に金属集電体５への塗工剤の塗布及び塗布した塗工剤の乾燥が行われる。
【００１４】
供給ポンプ４とダイヘッド２の間の塗工剤供給通路３から分岐してタンク１に戻るリターン通路１１を備え、このリターン通路１１に開閉バルブとしてのリータンバルブ１２を設けている。リターンバルブ１２は、リターン通路１１を開閉するためのものである。リターンバルブ１２を開状態にすると、塗工剤はダイヘッド２に供給されず塗工剤ポンプ１に戻される。リターンバルブ１２を閉状態に切換えたときには、塗工剤は塗工剤ポンプ１に戻されずダイヘッド２へと供給される。
【００１５】
さらに、リータン通路１１の分岐部とダイヘッド２との間の塗工剤供給通路３に塗工バルブ２１を備える。塗工バルブ２１は、塗工剤供給通路３を開閉するためのものである。
【００１６】
２つのバルブ１２、２１はいずれも電動であり制御回路１５によってその開閉が制御される。
【００１７】
制御回路１５では、塗工を行わないときにはリターンバルブ１２を全開状態に切換え、供給ポンプ４により圧送される塗工剤を塗工剤タンク１へと速やかに戻す。間欠塗工を開始するときには、リターンバルブ１２を全閉状態に切換えると共に塗工バルブ２１を開き、塗工剤をダイヘッド２へと圧送する。ダイヘッド２の吐出口２ｂから塗工剤が、回転するバックアップロール６上を流れる金属集電体５上へ吐出され、塗工される。間欠塗工を終了するときには、塗工バルブ１４を全閉状態とするとともに、リターンバルブ１２を全開状態に切換え、塗工剤を塗工剤タンク１へと戻す。
【００１８】
本実施形態では、塗工バルブ２１が開いている間だけ、ダイヘッド２の吐出口２ｂより塗工剤が金属集電体５上に吐出されるので、金属集電体５上には、図１上段に示したように、塗工剤が所定の間隔を置いて間欠的に（不連続に）塗布される。間欠的に塗布された塗工剤は、乾燥工程で乾燥され、プレス工程では金属集電体上の塗工剤に一定圧のローラーをかけることによって塗工膜厚が所定値に整えられる。このように乾燥され形を整えられた塗工剤は正極活物質層９として機能する。金属集電体５の一方の面に正極活物質層９を形成した後の工程では、上記と同様にして金属集電体の他方の面にも正極活物質層９が形成される。この場合、金属集電体の表裏同じ位置に正極活物質層９が形成され、正極（電極）が完成する。
【００１９】
図２は第１実施形態の塗工バルブ２１の一部概略断面図である。図２左側は第１実施形態の塗工バルブ２１の全閉状態を、図２中央は第１実施形態の塗工バルブ２１の半開状態を、図２右側は第１実施形態の塗工バルブ２１の全開状態を示している。
【００２０】
塗工バルブ２１は、バルブフランジ２２、バルブ本体２３、段付き部２４、バルブロッド２７、バルブロッド駆動モータユニット２８から主に構成されている。
【００２１】
まず、円筒状のバルブフランジ２２は、その内面２２ａに形成される内部通路２２ｂを塗工剤供給通路３の一部としている。塗工剤は、例えばバルブフランジ２２の内部通路２２ｂの下方開口端２２ｃより侵入し、上方開口端２２ｄより外部へと吐出される。このバルブフランジ２２に対して、上方よりバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを遮断・開放する円盤状のバルブ本体２３が設けられている。
【００２２】
バルブフランジ２２の中心に位置してバルブロッド２７が設けられ、このバルブロッドの上端は、バルブ本体の中心を貫通している。バルブロッド２７の上端部はバルブ本体２３に固定され、バルブロッド２７が上下方向にストロークするとき、バルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを遮断・開放する。ここで、バルブロッド２７が「ストローク」するとは、バルブロッド２７が上下方向に往復動することをいう。
【００２３】
さらに、バルブ本体２３には、バルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄと当接した状態で、バルブフランジ２２内に突出する円柱状の段付き部２４（通路断面積変更手段）を備える。段付き部２４はバルブロッド２７と空間的な位置が重なるので、段付き部２４をバルブロッド２７と一体に形成してもかまわない。
【００２４】
バルブロッド２７と一体動するバルブ本体２３が上方開口端２２ｄの開放を開始してから段付き部２４が上方開口端２２ｄを抜け出るまでの間、段付き部２４の円筒状側面２４ａとバルブフランジ内面２２ａとの間の内部通路２２ｂを塗工剤が通過する。一方、バルブロッド２７が上方にさらにストロークし段付き部２４が上方開口端２２ｄを抜け出た後にはバルブフランジ内面２２ａとバルブロッド２７の円筒状側面２７ａとの間の内部通路２２ｂを塗工剤が通過し、塗工剤の吐出量が一定になる。
【００２５】
ここで、段付き部２４の円筒状側面２４ａとバルブフランジ内面２２ａとの間の内部通路２２ｂの通路断面積は、バルブフランジ内面２２ａとバルブロッド２７の円筒状側面２７ａとの間の内部通路２２ｂの通路断面積より小さい。すなわち、段付き部２４を備えることで、塗工開始より塗工剤の吐出量が一定になるまでに塗工剤供給通路の通路断面積を小さい側から大きい側へと２段階に変更することができる。
【００２６】
なお、塗工剤の流れをスムーズにするため、バルブ本体２３、段付き部２４の各下面にはテーパー部２５、２６を設けている。以下では、テーパー部２５、２６はないものとして説明する。
【００２７】
バルブロッド２７の下端はバルブロッド駆動モータユニット２８に連結されている。バルブロッド駆動モータユニット２８の詳細は図示しないが、電源設備からの電気の供給を受けて回転するモータと、モータの回転方向を正転と逆転とに切換える電気回路と、モータの回転運動を直線運動に変換する機構とから構成されている。例えば、モータに電流を流してモータを正転するとき、バルブロッド２７が上方に略一定の速度でストローク（移動）してバルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを開放する。この逆に、モータに逆方向の電流を流してモータを逆転するとき、バルブロッド２７が下方に略一定の速度でストローク（移動）してバルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄと当接して上方開口端２２ｄを遮断するまでバルブロッド２５が下方にストロークする。バルブロッド２７を上方にストロークするときの速度と、バルブロッド２７を下方にストロークするときの速度とは同じでも良いし、相違させてもかまわない。
【００２８】
段付き部２４を設けたことで、上方開口端２２ｄを出る塗工剤の流れが段付き部２４がない場合より悪くなることがないように、バルブロッド２７の最大のストローク量を設定する。この最大のストローク量を、以下「全開スロトーク量」という（図２右側参照）。
【００２９】
塗工を行わない間はバルブロッド駆動モータユニット２８は非作動状態にある。このとき、塗工バルブ２１は図２左側に示したようにバルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを遮断しており（全閉状態にあり）、塗工剤は流れない。
【００３０】
間欠塗工を開始するとき、バルブロッド駆動モータユニット２８を作動させ、バルブロッド２７を上方にストロークさせる（押し上げる）ことで、バルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを開放する。すると、バルブ本体２３とバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄとの間に形成される内部通路２２ｂを通って塗工剤が吐出しようとする。このとき、段付き部２４が内部通路２２ｂに存在することによって、塗工剤の吐出が邪魔されるため、塗工剤が通過する通路は、バルブフランジ２２の内面２２ａと段付き部２４の円筒状側面２４ａとの間に形成されるリング状の内部通路２２ｂのみとなる。つまり、段付き部２４を設けていない塗工バルブと比較したとき、段付き部２４の断面積の分だけ内部通路２２ｂの通路断面積が減少する。この通路断面積の減少は、図２中央に示した半開状態を含み、バルブロッド２７が上方にストロークして、段付き部２４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出るまで続く。
【００３１】
内部通路２２ｂの通路断面積がどのくらい減少するかを数値化するため、バルブフランジ２２の内面２２ａの内径をΦＤｍｍ、段付き部２４の円筒状側面２４ａの外径をΦｄｍｍとしたとき、塗工バルブ２１についての内部通路２２ｂの通路断面積割合を次の式で定義する。
【００３２】
通路断面積割合［％］＝（Ｄ＾２−ｄ＾２）／Ｄ＾２）…（１）
（１）の通路断面積割合は、段付き部２４を設けていない塗工バルブ２１についての内部通路２２ｂの通路断面積に対する第１実施形態の塗工バルブ２１についての内部通路２２ｂの通路断面積の割合をパーセントで表示するものである。（１）式より、塗工バルブ２１についての内部通路２２ｂの通路断面積割合は、段付き部２４の円筒状側面２４ａの外径ｄを大きくするほど１００［％］より小さくなる。内部通路２２ｂの通路断面積が小さくなれば、これに比例して塗工バルブ２１についての内部通路２２ｂの通路断面を通過する塗工剤の吐出量が減少する。
【００３３】
その後、バルブロッド２５がさらに上方にストロークし、バルブロッド２５のストローク量が段付き部２４の軸方向（上下方向）の長さＬに到達した後には、段付き部２４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出る。この状態では、段付き部２４が内部通路２２ｂを通過する塗工剤の吐出を邪魔しなくなるので、バルブロッド２５のストローク量が段付き部２４の軸方向長さＬに到達する前より内部通路２２ｂを通過する塗工剤の吐出量が増加する。これを上記内部通路２２ｂの通路断面積割合でいうと、第１実施形態では、内部通路２２ｂの通路断面積割合は、１００［％］より小さな割合から１００［％］へと、つまり小さい側から大きい側へと２段階に変更されるのである。
【００３４】
実際には段付き部２４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出たばかりの状態では、段付き部２４が内部通路２２ｂから出る塗工剤の流れの邪魔をして抵抗となる。そこで、段付き部２４が塗工剤の流れの邪魔をすることがほぼなくなる位置までバルブロッド２５をさらに上方にストロークさせる。そして、段付き部２４が塗工剤の流れの邪魔をすることがほぼなくなる位置までのストローク量を全開ストローク量Ｌｓとして定める。言い換えると、図２右側に示したようにバルブロッド２５のストローク量が全開ストローク量Ｌｓに到達した後には、内部通路２２ｂを出た塗工剤が段付き部２４を回り込んで流れることとなる。この状態では段付き部２４が内部通路２２ｂを出た塗工剤の流れの邪魔をすることがほぼなくなり、最大の量（一定の量）が流れる。
【００３５】
一方、間欠塗工を終了するときには、バルブロッド駆動モータユニット２６を作動させ、バルブロッド２５を下方にストロークさせる（引き込む）ことで、バルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄと当接し、上方開口端２２ｄが遮断される。これによって、内部通路２２ｂ、つまり塗工剤供給通路３が閉じられる。
【００３６】
図３は比較例の塗工バルブ２１の一部概略断面図である。図３左側は比較例の塗工バルブ２１の全閉状態を、図３右側は比較例の塗工バルブ２１の全開状態を示している。比較例の塗工バルブ２１は、第１実施形態の塗工バルブ２１から段付き部２４を除いたものである。
【００３７】
比較例の塗工バルブ２１でも、塗工を行わない間は塗工バルブ２１は図３左側に示したように全閉状態にあり、塗工剤は流れない。
【００３８】
間欠塗工を開始するとき、バルブロッド駆動モータユニット２８を作動させ、バルブロッド２７を上方にストロークさせることで、バルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２を開放する。すると、バルブ本体２３とバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄとの間に形成される通路を通って、つまりバルブフランジ２２の内面２２ａとバルブロッド２７の円筒状側面２７ａとの間に形成される内部通路２２ｂを通って塗工剤が吐出される。この状態はバルブロッド２７のストローク量が全開ストローク量と一致するまで続く。
【００３９】
比較例の塗工バルブ２１についての内部通路２２ｂの通路断面積割合は、上記（１）式においてｄ＝０とすればよいので、比較例の塗工バルブ２１についての内部通路２２ｂの通路断面積割合は１００［％］となる。バルブロッド２７のストローク中、内部通路２２ｂの通路断面積割合は１００［％］のままであり変化することはない。
【００４０】
一方、間欠塗工を終了するときには、バルブロッド駆動モータユニット２８を作動させ、バルブロッド２７を下方にストロークさせる（引き込む）ことで、バルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄと当接し、上方開口端２２ｄが遮断される。これによって、内部通路２２ｂ、つまり塗工剤供給通路３が閉じられる。
【００４１】
説明しなかったが、リータンバルブ１２の構成は、図３に示した比較例の塗工バルブ２１と同じ構成である。
【００４２】
ここで、第１実施形態の作用効果を説明する。
【００４３】
第１実施形態では、塗工剤を収納するタンク１と、このタンク内の塗工剤を圧送する供給ポンプ４と、この圧送される塗工剤を供給する塗工剤供給通路３を間欠的に遮断するリターンバルブ１２及び塗工バルブ２１（塗工剤間欠供給手段）と、これらバルブ１２、２１より供給される塗工剤を金属集電体５（集電体）上に塗布するダイヘッド２（塗布手段）とを備え、塗工バルブ２１（塗工剤間欠供給手段）は、塗工開始より塗工剤の吐出量が一定になるまでに内部通路２２ｂ（塗工剤供給通路３）の通路断面積を小さい側から大きい側へと２段階に変更する段付き部２４（通路断面積変更手段）を有している。第１実施形態によれば、内部通路２２ｂの通路断面積を当初小さくその後に大きくするので、塗工開始時の吐出量が少なくなり、塗工剤の突入圧や吐出量の変化を抑えることができる。これによって、塗工開始端部の塗工膜厚を均一化でき、乾燥工程での乾燥不良や、プレス工程での脱落を防止でき良好な電極を形成することができる。この場合、段付き部２４（通路断面積変更手段）といった簡易な部品と、内部通路２２ｂの通路断面積を変更するだけの簡易な方法とで塗工開始端部の塗工膜厚の突出を抑制しつつ間欠塗工を実現することができる。従来装置のように吸引ポンプを用いるのでは、塗工設備のメンテナンス、耐久性を含む設備投資が増えるという問題も生じ得るが、簡易な部品と簡易な方法とを採用する第１実施形態によれば、設備投資を抑制することができる。
【００４４】
第１実施形態によれば、内面２２ａに形成される内部通路２２ｂを塗工剤供給通路３とするバルブフランジ２２と、このバルブフランジ２２の内部通路２２ｂの上方の開口端２２ｄ（一方の開口端）を遮断・開放するバルブ本体２３と、このバルブ本体２３に固定されるバルブロッド２７と、このバルブロッド２７を遮断・開放方向に駆動するバルブロッド駆動モータユニット２８（アクチュエータ）とを備え、通路断面積変更手段は、バルブ本体２３と一体動すると共に、内面２２ａとの間に空間を残して内部通路２２ｂに突出する段付き部２４であるので、バルブ本体２３やバルブロッド２７に段付き部２４を追加して設計・設定するだけでよく、これによって、安価で、流路断面積変更の繰り返し再現性が高い通路断面積変更手段を得ることができる。
【００４５】
（実施例）
次に、実施例１〜５について説明する。
【００４６】
図４は実施例１〜３の塗工バルブ２１の一部概略断面図である。図４左側は実施例１の塗工バルブ２１の全開状態を、図４中央は実施例２の塗工バルブ２１の全開状態を、図４右側は実施例３の塗工バルブ２１の全開状態を示している。図２と同一部分には同一番号を付している。
【００４７】
（実施例１）
実施例１は、図４左側に示したように、段付き部２４の円筒状側面２４ａの外径とバルブフランジ内面２２ａの内径との比Φｄ／ΦＤ＝０．８６４とする。かつ、段付き部２４の軸方向長さとバルブロッド２７の全開ストローク量との比Ｌ／Ｌｓ＝６０［％］としたものである。
【００４８】
（実施例２）
実施例２は、図４中央に示したように、段付き部２４の円筒状側面２４ａの外径とバルブフランジ内面２２ａの内径との比Φｄ/ΦＤ＝０．８６４とする点で実施例１と同じとし、かつ実施例１よりも段付き部２４の軸方向長さＬを長くしたものである。すなわち、段付き部２４の軸方向長さとバルブロッド２７の全開ストローク量との比Ｌ／Ｌｓ＝８０［％］と、実施例１より２０［％］大きくしている。
【００４９】
（実施例３）
実施例３は、図４右側に示したように、実施例２に対して、段付き部２４の円筒状側面２４ａの外径ｄを大きくし、かつ段付き部２４の軸方向長さＬを短くしたものである。すなわち、段付き部２４の円筒状側面２４ａの外径とバルブフランジ内面２２ａの内径との比Φｄ/ΦＤ＝０．８８６と実施例２よりも０．０２２だけ大きくし、かつ段付き部２４の軸方向長さとバルブロッド２７の全開ストローク量との比Ｌ／Ｌｓ＝４０［％］と実施例２の半分まで短くしている。
【００５０】
（実施例４）
図５は実施例４の塗工バルブ２１の一部概略断面図である。図５左側は実施例４の塗工バルブ２１の全閉状態を、図５中央は実施例４の塗工バルブ２１の半開状態を、図５右側は実施例４の塗工バルブ２１の全開状態を示している。図２と同一部分には同一番号を付している。
【００５１】
実施例４は、実施例３に対して段付き部２４の下面２４ｂにさらに段付き部２４の円筒状側面２４ａの外径よりも小径である円柱状の段付き部３１を追加して設けたものである。ここで、２つの段付き部があるので、大径側の段付き部２４を１段目の段付き部、小径側の段付き部３１を２段目の段付き部として区別する。また、１段目の段付き部２４の軸方向長さをＬ１、２段目の段付き部３１の軸方向長さをＬ２とする。
【００５２】
１段目の段付き部２４については実施例３と同じであるので、１段目の段付き部２４の円筒状側面２４ａの外径とバルブフランジ内面２２ａの内径との比Φｄ/ΦＤ＝０．８８６、１段目の段付き部２４の軸方向長さと全開ストローク量との比Ｌ１／Ｌｓ＝４０［％］である。２段目の段付き部３１については、２段目の段付き部３１の円筒状側面３１ａの外径とバルブフランジ内面２２ａの内径との比Φｄ/ΦＤ＝０．８１８とし、かつ２段目の段付き部３１の軸方向長さと全開ストローク量との比Ｌ２／Ｌｓ＝２０［％］としている。
【００５３】
なお、２段目の段付き部３１の下面３１ｂにはテーパー部３２を設けている。
【００５４】
ここで、実施例４の塗工バル２１がどのように働くかを説明する。
【００５５】
実施例４の塗工バルブ２１の作動は、バルブロッド２７が上方にストロークして１段目の段付き部２４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出るまでは実施例３と同様である。すなわち、間欠塗工を開始するとき、バルブロッド駆動モータユニット２８を作動させ、バルブロッド２７を上方にストロークさせる（押し上げる）ことで、バルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを開放する。すると、バルブ本体２３とバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄとの間に形成される内部通路２２ｂを通って塗工剤が吐出しようとする。このとき、段付き部２４が内部通路２２ｂに存在することによって、塗工剤の吐出が邪魔されるため、塗工剤が通過する通路は、バルブフランジ２２の内面２２ａと段付き部２４の円筒状側面２４ａとの間に形成されるリング状の内部通路２２ｂのみとなる。つまり、段付き部２４を設けていない塗工バルブと比較したとき、段付き部２４の断面積の分だけ内部通路２２ｂの通路断面積が減少する。この通路断面積の減少は、図５中央に示したように、バルブロッド２７が１段目の段付き部２４の軸方向長さＬ１（＝０．４Ｌｓ）の分だけ上方にストロークして、１段目の段付き部２４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出るまで続く。
【００５６】
実施例４の塗工バルブ２１では、２段目の段付き部３１を有するため、バルブロッド２７が上方にストロークして、１段目の段付き部２４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出た後の作動が実施例３と相違する。すなわち、１段目の段付き部２４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出た後にも、２段目の段付き部３１が内部通路２２ｂに存在する。このため、塗工剤が通過する通路は、バルブフランジ２２の内面２２ａと２段目の段付き部３１の円筒状側面３１ａとの間に形成されるリング状の内部通路２２ｂとなる。このときの内部通路２２ｂの通路断面積は、１段目の段付き部２４が内部通路２２ｂに存在するときの内部通路２２ｂの通路断面積よりは少し大きい。そして、この通路断面積の漸増は、バルブロッド２７が２段目の段付き部３１の軸方向長さＬ２（＝０．２Ｌｓ）の分だけ上方にストロークして、２段目の段付き部３１がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出るまで続く。
【００５７】
バルブロッド２５がさらに上方にストロークし、２段目の段付き部３１がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出た後には内部通路２２ｂの通路断面積割合が１００［％］となり、この状態が全開ストローク量Ｌｓとなるまで続く。
【００５８】
１段目の段付き部２４の軸方向長さＬ１と２段目の段付き部３１の軸方向長さＬ２との合計（＝０．６Ｌｓ）に到達する分だけストロークした状態から、さらにバルブロッド２５が０．４Ｌｓだけストロークすると、全開ストローク量Ｌｓに到達する。
【００５９】
（実施例５）
図６は実施例５の塗工バルブ２１の一部概略断面図である。図６左側は実施例５の塗工バルブ２１の全閉状態を、図６中央は実施例５の塗工バルブ２１の半開状態を、図６右側は実施例５の塗工バルブ２１の全開状態を示している。図２と同一部分には同一番号を付している。
【００６０】
実施例５は、実施例３を前提として、段付き部３４をバルブ本体２３から離れる向き（下方）に設けたものである。ここでは、実施例３の段付き部２４と区別するため、バルブ本体２３の下面より所定の空間をおいて設けた段付き部３４を「中間段付き部」という。
【００６１】
中間段付き部３４の形状は、実施例３の段付き部２４の形状と同一であるので、中間段付き部３４の円筒状側面３４ａの外径とバルブフランジ内面２２ａの内径との比Φｄ/ΦＤ＝０．８８６である。また、中間段付き部３４の軸方向長さをＬ３とすると、中間段付き部３４の軸方向長さとバルブロッド２７の全開ストローク量との比Ｌ３／Ｌｓ＝４０［％］である（図６右側参照）。
【００６２】
さらに、中間段付き部３４の上面３４ｂがバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄに到達するときのバルブロッド２７のストローク量は、図６中央に示したように全開ストローク量Ｌｓの５０［％］のときとしている。
【００６３】
なお、中間段付き部３４の上面３４ｂ、下面３４ｃにはそれぞれテーパー部３５、３６を設けている（図６左側参照）。
【００６４】
ここで、実施例５の塗工バル２１がどのように働くかを説明する。
【００６５】
間欠塗工を開始するとき、バルブロッド駆動モータユニット２８を作動させ、バルブロッド２７を上方にストロークさせる（押し上げる）ことで、バルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを開放する。すると、バルブ本体２３とバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄとの間に形成される内部通路２２ｂを通って塗工剤が吐出しようとする。このとき、実施例３の塗工バルブ２１と相違して段付き部２４が存在しないため、内部通路２２ｂを通過する塗工剤の吐出が邪魔されることがなく、塗工剤が通過する通路は、バルブフランジ２２の内面２２ａとバルブロッド２７の円筒状側面２７ａとの間に形成される内部通路２２ｂとなる。つまり、段付き部２４を設けていない塗工バルブ２１と同じに内部通路２２ｂの通路断面積割合が１００［％］となる。
【００６６】
その後、バルブロッド２５がさらに上方にストロークし、中間段付き部３４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄに近づいてくると、中間段付き部３４によって内部通路２２ｂを通過する塗工剤の吐出が邪魔される。バルブロッド２５がさらに上方にストロークし、バルブロッド２５のストローク量が全開スロトーク量Ｌｓの半分となったとき、図６中央に示した状態となる。この状態で塗工剤が通過する通路は、バルブフランジ２２の内面２２ａと中間段付き部３４の円筒状側面３４ａとの間に形成されるリング状の内部通路２２ｂのみとなる。そして、塗工剤が通過する通路が、バルブフランジ２２の内面２２ａと中間段付き部３４の円筒状側面３４ａとの間に形成されるリング状の内部通路２２ｂのみとなる状態は、中間段付き部３４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出るまで続く。
【００６７】
図６中央の状態から、中間段付き部３４の軸方向長さＬ３（＝０．４Ｌｓ）の分だけバルブロッド２５が上方にストロークした後には、中間段付き部３４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出ることとなり、内部通路２２ｂ通路断面積割合が１００［％］となる。
【００６８】
中間段付き部３４の軸方向長さＬ３（＝０．４Ｌｓ）の分だけストロークした状態からさらにバルブロッド２５が０．１Ｌｓだけ上方にストロークすると、バルブロッド２７のストローク量が全開ストローク量Ｌｓに到達する。
【００６９】
上記比較例、実施例１〜５の各塗工バルブ２１を用いて間欠的に形成される電極は、リチウムイオン二次電池用の電極である。このため、正極活物質としてＬｉ金属酸化物、導電材としてカーボンブラック、バインダーとしてＰＶＤＦを用い、これらを有機溶媒ＮＭＰ中で混練・希釈し、６０ｗｔ％固形分の塗工剤を得た。また、金属集電体５としてアルミニウム製の集電体を用いた。上記比較例、実施例１〜５の各塗工バルブ２１を用いて、アルミニウム製の集電体の上に塗工剤（正極）を間欠塗工し、連続乾燥炉を通過させ、比較例、実施例１〜５の各正極を形成した。
【００７０】
なお、ここで形成される正極は、正確には集電体の片面に正極活物質層を間欠的に形成したに過ぎず、実際には、集電体のもう一つの面にも間欠的に正極活物質層を形成する。このようにして集電体の両面に正極活物質層を形成した正極が完成する。この後の電池製造の工程は次の通りである。図示しないが、正極と同様にして集電体の両面に負極活物質層を形成した負極を完成する。正極、セパレータ、負極をこの順に積層して発電要素を構成し、この発電要素をアルミラミネートフィルムで被覆すると共に、内部に電解液を充填することによって、扁平状のラミネート型電池を製造する。
【００７１】
（まとめ）
図７は、以上の比較例、実施例１〜５の各塗工バルブ２１を用いて間欠塗工した際の塗工開始端部の突出膜厚割合をまとめたものである。ここで、図７最右欄に示す「塗工開始端部の突出膜厚割合」とは、塗工開始端部の最大厚みとなったところから塗工方向に塗工終端部に向かって３ｍｍ経過したところまでの範囲の塗工膜厚を一般塗工部の膜厚で除算した値（パーセント表示）である。「一般塗工部の膜厚」とは、塗工開始端部と塗工終端部とを除いた残りの塗工部の膜厚のことである。
【００７２】
比較例の塗工バルブ２１を用いた場合に塗工開始端部の突出膜厚割合が＋６．３［％］とプラスで大きいことは、塗工開始端部が大きく突出していることを表す（図８の破線参照）。一方、実施例１の塗工バルブ２１を用いた場合に「塗工開始端部の突出膜厚割合」が＋１．３［％］と、比較例の塗工バルブ２１を用いた場合よりプラスで小さいことは、塗工開始端部が小さくしか突出していないことを表す（図８の実線参照）。なお、図８は、実施例１と比較例の各塗工バルブを用いて間欠的に電極を形成したときの乾燥後の塗工膜厚の分布を重ねて示したものである。
【００７３】
比較例の塗工バルブ２１では、内部通路２２ｂの通路断面積割合を全閉状態のゼロ［％］から全開状態の１００［％］へと切換えることにより塗工が開始される。このような単純な内部通路２２ｂの通路断面積割合の２値的な切換操作では、塗工剤の突入圧が高くなり、結果として塗工開始端部の吐出量が多くなり、塗工開始端部の膜厚が、図８に破線に示したように大きくなってしまう。金属集電体５上に塗工された塗工剤は正極活物質層９となる。塗工完了後にはこの正極活物質層９と金属集電体５の接着強度を上げたり、正極活物質層９の密度を向上させるために、乾燥工程での処理後にプレス工程では正極活物質層９に対してローラーがけすることで一定圧を作用させる処理を行う。そのプレス工程での処理の際に突出した塗工開始端部は局部的に剥れが発生しやい。
【００７４】
これに対し、実施例１〜３の塗工ブルブ２１では内部通路２２ｂの通路断面積割合が小さい側から大きい側へと２段階に変更される。
【００７５】
例えば、実施例１の塗工ブルブ２１では、バルブロッド２７のストローク量がＬｓの６０［％］に到達するまでは内部通路２２ｂの通路断面積割合が２５．４［％］である。バルブロッド２７のストローク量がＬｓの６０［％］から１００［％］までの範囲では内部通路２２ｂの通路断面積割合が１００［％］へと変化する。
【００７６】
実施例２の塗工ブルブ２１では、バルブロッド２７のストローク量がＬｓの８０［％］に到達するまでは内部通路２２ｂの通路断面積割合が２５．４［％］である。バルブロッド２７のストローク量がＬｓの８０［％］から１００［％］までの範囲では内部は通路２２ｂの通路断面積割合が１００［％］へと変化する。
【００７７】
実施例３の塗工ブルブ２１では、バルブロッド２７のストローク量がＬｓの４０［％］に到達するまでは内部通路２２ｂの通路断面積割合が２１．４［％］である。バルブロッド２７のストローク量がＬｓの４０［％］から１００［％］までの範囲では内部通路２２ｂの通路断面積割合が１００［％］へと変化する。
【００７８】
このように、実施例１〜３の塗工バルブ２１によれば、内部通路２２ｂの通路断面積割合が、小さい側から大きい側へと２段階に変更されるのである。
【００７９】
次に、実施例４の塗工ブルブ２１では内部通路２２ｂの通路断面積割合が小、中、大の３段階に変更される。すなわち、実施例４の塗工ブルブ２１では、バルブロッド２７のストローク量がＬｓの４０［％］に到達するまでは内部通路２２ｂの通路断面積割合が２１．４［％］である。バルブロッド２７のストローク量がＬｓの４０［％］から６０［％］までの範囲では内部通路２２ｂの通路断面積割合が３３［％］へと変化する。そして、バルブロッド２７のストローク量がＬｓの６０［％］から１００［％］までの範囲で内部通路２２ｂの通路断面積割合が１００［％］となる。実施例４の塗工バルブ２１によれば、内部通路２２ｂの通路断面積割合が、小、中、大へと３段階に変更されるのである。
【００８０】
一方、実施例５の塗工バルブ２１では、バルブロッド２７のストローク量がＬｓの５０［％］に到達するまでは内部通路２２ｂの通路断面積割合が１００［％］である。バルブロッド２７のストローク量Ｌｓが５０［％］から９０［％］までの範囲では内部通路２２ｂの通路断面積割合が２１．４［％］へと変化する。そして、バルブロッド２７のストローク量がＬｓの９０［％］から１００［％］までの範囲で内部通路２２ｂの通路断面積割合が１００［％］となる。実施例５の塗工バルブ２１によれば、内部通路２２ｂの通路断面積割合が、大、小、大へと３段階に変更される
実施例５の塗工バルブ２１は、内部通路２２ｂの通路断面積割合を小さい側から大きい側へと２段階に変更する前に内部通路２２ｂの通路断面積割合を大きい側とするものである。このような場合でも、結果として、塗工開始端部の突出膜厚割合は、他の実施例１〜４と同様のレベルとなっている。
【００８１】
このように、実施例１〜４の塗工バルブ２１を用いて間欠的塗工を行い電極を製造するのであれば、塗工開始時の吐出量が少なくなるように通路断面積割合が塗工開始当初小さく、その後に大きくなる。すなわち、塗工開始当初の通路断面積割合を小さくすることによって、塗工剤の突入圧や吐出量の変化を抑えることができるため、図７最右欄に示したように塗工開始端部の突出膜厚割合を−０．２［％］〜＋１．５［％］の範囲に均一化できている。１００［％］を基準にすれば、塗工開始端部の突出膜厚割合は９９．８［％］〜１０１．５［％］の範囲に収まっている。これによって、その後の乾燥工程での乾燥不良や、プレス工程での脱落を防止でき、良好な電極を形成することができる。
【００８２】
実施例１〜３の塗工バルブ２１は内部通路２２ｂの通路断面積割合を小さい側から大きい側へと２段階に、実施例４の塗工バルブ２１は内部通路２２ｂの通路断面積割合を小、中、大と３段階に変更するものであったが、変更の段数はこれに限られるものでない。内部通路２２ｂの通路断面積割合を小さい側から大きい側へと段階的に（不連続に）変更するだけでなく、内部通路２２ｂの通路断面積割合を小さい側から大きい側へと連続的に変更するものであってもかまわない。
【００８３】
実施例１〜３の塗工バルブ２１では、バルブ本体２３が上方開口端２２ｄを開放し始めるときから段付き部２４が上方開口端２２ｄを抜け出る直前までの内部通路２２ｂの通路断面積割合を２５．４［％］、２１．４［％］とした。また、実施例４では２１．４［％］、３３［％］としたが、これに限られるものでない。例えば、バルブ本体２３が上方開口端２２ｄを開放し始めるときから段付き部２４が上方開口端２２ｄを抜け出る直前までの内部通路２２ｂの通路断面積割合は４０［％］以下であればかまわない。実施例１〜４によれば、バルブ本体２３が上方開口端２２ｄ（開口端）を遮断しているときの内部通路２２ｂの通路断面積割合を０［％］、段付き部２４（実施例４では２段目の段付き部３１）が上方開口端２２ｄを抜け出た後の内部通路２２ｂの通路断面積割合を１００［％］として、バルブ本体２３が上方開口端２２ｄを開放し始めるときから、段付き部２４が上方開口端２２ｄを抜け出る直前までの内部通路２２ｂの通路断面積割合を４０［％］％以下にするので、塗工開始端部の突出膜厚割合の変化を抑えることができ、有効な電極面積を増大させることができる。ここで「電極面積」とは、平面状の金属集電体５上に形成される正極活物質層９を平面状の金属集電体５に直交する方向からみたときの正極活物質層の面積のことである。塗工開始端部の塗工膜厚が一般塗工部の膜厚より突出している場合に、後のプレス工程でこの突出部が剥がれ落ちるとすれば、この剥がれ部位は、一般塗工部の膜厚より薄くなり、電池反応が一般塗工部より低下する。このように電池反応が一般塗工部より低下する部位を有することを有効な電極面積が減るという。従って、塗工開始端部の塗工膜厚割合の変化を抑制し得る実施例によれば、有効な電極面積を増大させることができるのである。
【００８４】
実施例１〜４の塗工バルブ２１では、バルブロッド２７が略一定速度で全開ストローク量Ｌｓまでストロークするとき、段付き部２４の軸方向長さを全開ストローク量Ｌｓの４０［％］〜８０［％］の範囲としたが、これに限られない。例えば、段付き部２４の軸方向長さは全開ストローク量Ｌｓの３０［％］から９５［％］までの範囲にあればかまわない。実施例１〜４によれば、バルブロッド２７が全開ストローク量Ｌｓまでストロークするとき、段付き部２４の軸方向長さは、全開ストローク量Ｌｓの３０［％］から９５［％］までの範囲にあるので、塗工開始端部の塗工膜厚割合の変化を比較例よりも抑えることができる。これによって、塗工開始端部の塗工膜厚変化のスロープ部の長さが比較例よりも短くなることから、有効な電極面積を増大させることができる。ここで、「スロープ部」とは、図８に示したように、塗工開始端部から塗工膜厚が一定とならず変化している部位のことである。
【００８５】
上記のように段付き部２４の軸方向長さを全開ストローク量Ｌｓの３０［％］から９５［％］までの範囲としたのは、内部通路２２ｂの通路断面積割合を小さい側に変更する時間を段付き部２４の軸方向長さで規定したものであるが、これに限られない。例えば、バルブロッド２７が略一定速度でＬｓまでストロークするとき、内部通路２２ｂの通路断面積割合を小さい側に変更する時間を、バルブロッド２７のストローク量がＬｓに到達するまでの時間の３０［％］から９５［％］までの範囲としてもかまわない。これによっても同じ作用効果を得ることができる。すなわち、実施例１〜４によれば、バルブロッド２７が略一定速度で全開ストローク量Ｌｓまでストロークするとき、通路断面積割合を小さい側に変更する時間は、バルブロッド２７のストローク量が全開ストローク量Ｌｓに到達するまでの時間の３０［％］から９５［％］までの範囲にあるので、塗工開始端部の塗工膜厚割合の変化を比較例よりも抑えることができる。これによって、塗工開始端部の塗工膜厚変化のスロープ部の長さが比較例よりも短くなることから、有効な電極面積を増大させることができる。
【００８６】
実施例１〜４の塗工バルブ２１では、バルブロッド２７を略一定の速度で上方（開き側）にストロークさせる場合で説明したが、これに限られない。例えば、バルブロッド２７が全開ストローク量Ｌｓまでストロークするときのストローク速度を２段階以上にあるいは無段階に（連続的に）変化させることが考えられる。具体的には、製造条件に合わせてバルブロッド２７の上方へのストローク速度を、開弁当初は大きくその後に小さくしたり、この逆に開弁当初は小さくその後に大きくしたりするのである。このものによれば、バルブロッドのストローク速度を可変にするだけで、塗工バルブのバルブ構造等を変更せずに同一設備で複数の製造条件に対応できるようになることから、製造設備の汎用性が向上する。
【００８７】
実施例１〜４の塗工バルブ２１では、塗工開始端部の突出膜厚割合は１００［％］を基準にすれば９９．８［％］〜１０１．５［％］の範囲に収まっているが、実際には９８［％］〜１０２［％］の範囲に収まっていればかまわない。実施例１〜４によれば、リチウムイオン電池用の電極であって、塗工開始端部の最大厚みとなったところから塗工方向に塗工終端部に向かって３ｍｍの範囲の塗工膜厚が、一般塗工部の９８％から１０２％までの範囲にあるので、塗工開始部から有効な電極を製造できるため、安価で高性能な電池を提供できる。
【００８８】
実施形態の塗工バルブ２１、実施例の塗工バルブ２１を用いて形成する電極はリチウムイオン二次電池用の電極である場合で説明したが、リチウムイオン二次電池用の電極に限定されるものでない。
【符号の説明】
【００８９】
１ 塗工剤タンク
２ ダイヘッド（塗布手段）
３ 塗工剤供給通路
４ 供給ポンプ
５ 金属集電体
６ バックアップロール
１２ リターンバルブ（塗工剤間欠供給手段）
２１ 塗工バルブ（塗工剤間欠供給手段）
２２ バルブフランジ
２２ｂ 内部通路
２２ｄ 上方開口端（開口端）
２３ バルブ本体
２４ 段付き部（１段目の段付き部、通路断面積変更手段）
２４ａ 円筒状側面
２７ バルブロッド
２８ バルブロッド駆動モータユニット（アクチュエータ）
３１ ２段目の段付き部
３１ａ 円筒状側面
【技術分野】
【０００１】
この発明はリチウムイオン２次電池用電極などの電極の製造方法とその製造方法により製造される電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗工剤を間欠的に供給する塗工剤間欠供給手段によりダイヘッドに塗工剤を供給し、供給した塗工剤をダイヘッドにより連続走行する集電体上に塗布する間欠塗布方法がある。この間欠塗布方法では、塗工開始端部の塗工膜厚が突出し、後工程での乾燥時に乾燥不良を起こしたり、プレス工程で脱落が発生したりする。このため、ダイヘッドに塗工剤を間欠的に供給する三方弁と、塗布停止時にダイヘッド内部の塗工剤を吸引する吸引ポンプとを付与したものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４３６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、吸引ポンプといった高価な部品が必要であるばかりか、塗工終端部を形成する際には、吸引ポンプの作動と同時に塗工剤がタンクに戻されるように三方弁を切換えるといった複雑な制御も必要である。
【０００５】
そこで本発明は、簡易な部品と簡易な方法とで塗工開始端部の塗工膜厚の突出を抑制しつつ間欠塗工を実現し得る製造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】
【０００６】
本発明の電極の製造方法では、塗工剤を収納するタンクと、このタンク内の塗工剤を圧送する供給ポンプと、この圧送される塗工剤を供給する塗工剤供給通路を間欠的に遮断する塗工剤間欠供給手段と、この塗工剤間欠供給手段より供給される塗工剤を集電体上に塗布する塗布手段とを備えている。そして、本発明の電極の製造方法では、前記塗工剤間欠供給手段が、塗工開始より塗工剤の吐出量が一定になるまでに前記塗工剤供給通路の通路断面積を小さい側から大きい側へと変更する通路断面積変更手段を有している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、通路断面積を当初小さくその後に大きくするので、塗工開始時の吐出量が少なくなり、塗工剤の突入圧や吐出量の変化を抑えることができる。これによって、塗工開始端部の塗工膜厚を均一化でき、乾燥工程での乾燥不良や、プレス工程での脱落を防止でき良好な電極を形成することができる。この場合、通路断面積変更手段といった簡易な部品と、通路断面積を変更するだけの簡易な方法とで塗工開始端部の塗工膜厚の突出を抑制しつつ間欠塗工を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の電極製造装置の概略図である。
【図２】第１実施形態の塗工バルブの一部概略断面図である。
【図３】比較例の塗工バルブの一部概略断面図である。
【図４】実施例１〜３の塗工バルブの一部概略断面図である。
【図５】実施例４の塗工バルブの一部概略断面図である。
【図６】実施例５の塗工バルブの一部概略断面図である。
【図７】塗工バルブの段付き部とバルブロッドストローク量の違いによる塗工開始端部の突出膜厚割合をまとめた表図である。
【図８】実施例１と比較例の各塗工バルブを用いて間欠的に電極を形成したときの乾燥後の塗工膜厚の分布図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は本発明の第１実施形態の電極製造装置の概略図である。電極を製造する工程には、塗工工程、乾燥工程、プレス工程などが含まれるが、ここでは主に塗工工程について説明する。なお、ここでの電極はリチウムイオン二次電池用の電極である。
【００１０】
図１において、塗工剤タンク１にはスラリー状の塗工剤が満たされている。塗工剤はＬｉ金属酸化物の正極活物質、導電材、バインダーを有機溶媒中で混練・希釈したものである。
【００１１】
塗工剤タンク１とダイヘッド２とは塗工剤供給通路３で接続されている。塗工剤タンク１に満たされている塗工剤は、供給ポンプ４を用いて、ダイヘッド２に連続的に供給される。供給ポンプ４は、一定圧の塗工剤を吐出するものである。
【００１２】
ダイヘッド２は、先細り状に形成されているリップ２ａを有する。対をなすリップ２ａは隙間を空けて対向し、スリット状の吐出口２ｂを形成している。ダイヘッド２は、帯状の金属集電体５の一面に対向し、バックアップロール６によって搬送される金属集電体５に対してダイヘッド２の吐出口２ｂから塗工剤を塗布する。
【００１３】
供給ロール７から巻き取りロール８まで、バックアップロール６を間において金属集電体５が巻回されている。モータ（図示しない）により回転する巻き取りロール８が、金属集電体５を巻回している供給ロール７から金属集電体５を巻き取りつつ金属集電体５を移動させ、その間に金属集電体５への塗工剤の塗布及び塗布した塗工剤の乾燥が行われる。
【００１４】
供給ポンプ４とダイヘッド２の間の塗工剤供給通路３から分岐してタンク１に戻るリターン通路１１を備え、このリターン通路１１に開閉バルブとしてのリータンバルブ１２を設けている。リターンバルブ１２は、リターン通路１１を開閉するためのものである。リターンバルブ１２を開状態にすると、塗工剤はダイヘッド２に供給されず塗工剤ポンプ１に戻される。リターンバルブ１２を閉状態に切換えたときには、塗工剤は塗工剤ポンプ１に戻されずダイヘッド２へと供給される。
【００１５】
さらに、リータン通路１１の分岐部とダイヘッド２との間の塗工剤供給通路３に塗工バルブ２１を備える。塗工バルブ２１は、塗工剤供給通路３を開閉するためのものである。
【００１６】
２つのバルブ１２、２１はいずれも電動であり制御回路１５によってその開閉が制御される。
【００１７】
制御回路１５では、塗工を行わないときにはリターンバルブ１２を全開状態に切換え、供給ポンプ４により圧送される塗工剤を塗工剤タンク１へと速やかに戻す。間欠塗工を開始するときには、リターンバルブ１２を全閉状態に切換えると共に塗工バルブ２１を開き、塗工剤をダイヘッド２へと圧送する。ダイヘッド２の吐出口２ｂから塗工剤が、回転するバックアップロール６上を流れる金属集電体５上へ吐出され、塗工される。間欠塗工を終了するときには、塗工バルブ１４を全閉状態とするとともに、リターンバルブ１２を全開状態に切換え、塗工剤を塗工剤タンク１へと戻す。
【００１８】
本実施形態では、塗工バルブ２１が開いている間だけ、ダイヘッド２の吐出口２ｂより塗工剤が金属集電体５上に吐出されるので、金属集電体５上には、図１上段に示したように、塗工剤が所定の間隔を置いて間欠的に（不連続に）塗布される。間欠的に塗布された塗工剤は、乾燥工程で乾燥され、プレス工程では金属集電体上の塗工剤に一定圧のローラーをかけることによって塗工膜厚が所定値に整えられる。このように乾燥され形を整えられた塗工剤は正極活物質層９として機能する。金属集電体５の一方の面に正極活物質層９を形成した後の工程では、上記と同様にして金属集電体の他方の面にも正極活物質層９が形成される。この場合、金属集電体の表裏同じ位置に正極活物質層９が形成され、正極（電極）が完成する。
【００１９】
図２は第１実施形態の塗工バルブ２１の一部概略断面図である。図２左側は第１実施形態の塗工バルブ２１の全閉状態を、図２中央は第１実施形態の塗工バルブ２１の半開状態を、図２右側は第１実施形態の塗工バルブ２１の全開状態を示している。
【００２０】
塗工バルブ２１は、バルブフランジ２２、バルブ本体２３、段付き部２４、バルブロッド２７、バルブロッド駆動モータユニット２８から主に構成されている。
【００２１】
まず、円筒状のバルブフランジ２２は、その内面２２ａに形成される内部通路２２ｂを塗工剤供給通路３の一部としている。塗工剤は、例えばバルブフランジ２２の内部通路２２ｂの下方開口端２２ｃより侵入し、上方開口端２２ｄより外部へと吐出される。このバルブフランジ２２に対して、上方よりバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを遮断・開放する円盤状のバルブ本体２３が設けられている。
【００２２】
バルブフランジ２２の中心に位置してバルブロッド２７が設けられ、このバルブロッドの上端は、バルブ本体の中心を貫通している。バルブロッド２７の上端部はバルブ本体２３に固定され、バルブロッド２７が上下方向にストロークするとき、バルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを遮断・開放する。ここで、バルブロッド２７が「ストローク」するとは、バルブロッド２７が上下方向に往復動することをいう。
【００２３】
さらに、バルブ本体２３には、バルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄと当接した状態で、バルブフランジ２２内に突出する円柱状の段付き部２４（通路断面積変更手段）を備える。段付き部２４はバルブロッド２７と空間的な位置が重なるので、段付き部２４をバルブロッド２７と一体に形成してもかまわない。
【００２４】
バルブロッド２７と一体動するバルブ本体２３が上方開口端２２ｄの開放を開始してから段付き部２４が上方開口端２２ｄを抜け出るまでの間、段付き部２４の円筒状側面２４ａとバルブフランジ内面２２ａとの間の内部通路２２ｂを塗工剤が通過する。一方、バルブロッド２７が上方にさらにストロークし段付き部２４が上方開口端２２ｄを抜け出た後にはバルブフランジ内面２２ａとバルブロッド２７の円筒状側面２７ａとの間の内部通路２２ｂを塗工剤が通過し、塗工剤の吐出量が一定になる。
【００２５】
ここで、段付き部２４の円筒状側面２４ａとバルブフランジ内面２２ａとの間の内部通路２２ｂの通路断面積は、バルブフランジ内面２２ａとバルブロッド２７の円筒状側面２７ａとの間の内部通路２２ｂの通路断面積より小さい。すなわち、段付き部２４を備えることで、塗工開始より塗工剤の吐出量が一定になるまでに塗工剤供給通路の通路断面積を小さい側から大きい側へと２段階に変更することができる。
【００２６】
なお、塗工剤の流れをスムーズにするため、バルブ本体２３、段付き部２４の各下面にはテーパー部２５、２６を設けている。以下では、テーパー部２５、２６はないものとして説明する。
【００２７】
バルブロッド２７の下端はバルブロッド駆動モータユニット２８に連結されている。バルブロッド駆動モータユニット２８の詳細は図示しないが、電源設備からの電気の供給を受けて回転するモータと、モータの回転方向を正転と逆転とに切換える電気回路と、モータの回転運動を直線運動に変換する機構とから構成されている。例えば、モータに電流を流してモータを正転するとき、バルブロッド２７が上方に略一定の速度でストローク（移動）してバルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを開放する。この逆に、モータに逆方向の電流を流してモータを逆転するとき、バルブロッド２７が下方に略一定の速度でストローク（移動）してバルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄと当接して上方開口端２２ｄを遮断するまでバルブロッド２５が下方にストロークする。バルブロッド２７を上方にストロークするときの速度と、バルブロッド２７を下方にストロークするときの速度とは同じでも良いし、相違させてもかまわない。
【００２８】
段付き部２４を設けたことで、上方開口端２２ｄを出る塗工剤の流れが段付き部２４がない場合より悪くなることがないように、バルブロッド２７の最大のストローク量を設定する。この最大のストローク量を、以下「全開スロトーク量」という（図２右側参照）。
【００２９】
塗工を行わない間はバルブロッド駆動モータユニット２８は非作動状態にある。このとき、塗工バルブ２１は図２左側に示したようにバルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを遮断しており（全閉状態にあり）、塗工剤は流れない。
【００３０】
間欠塗工を開始するとき、バルブロッド駆動モータユニット２８を作動させ、バルブロッド２７を上方にストロークさせる（押し上げる）ことで、バルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを開放する。すると、バルブ本体２３とバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄとの間に形成される内部通路２２ｂを通って塗工剤が吐出しようとする。このとき、段付き部２４が内部通路２２ｂに存在することによって、塗工剤の吐出が邪魔されるため、塗工剤が通過する通路は、バルブフランジ２２の内面２２ａと段付き部２４の円筒状側面２４ａとの間に形成されるリング状の内部通路２２ｂのみとなる。つまり、段付き部２４を設けていない塗工バルブと比較したとき、段付き部２４の断面積の分だけ内部通路２２ｂの通路断面積が減少する。この通路断面積の減少は、図２中央に示した半開状態を含み、バルブロッド２７が上方にストロークして、段付き部２４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出るまで続く。
【００３１】
内部通路２２ｂの通路断面積がどのくらい減少するかを数値化するため、バルブフランジ２２の内面２２ａの内径をΦＤｍｍ、段付き部２４の円筒状側面２４ａの外径をΦｄｍｍとしたとき、塗工バルブ２１についての内部通路２２ｂの通路断面積割合を次の式で定義する。
【００３２】
通路断面積割合［％］＝（Ｄ＾２−ｄ＾２）／Ｄ＾２）…（１）
（１）の通路断面積割合は、段付き部２４を設けていない塗工バルブ２１についての内部通路２２ｂの通路断面積に対する第１実施形態の塗工バルブ２１についての内部通路２２ｂの通路断面積の割合をパーセントで表示するものである。（１）式より、塗工バルブ２１についての内部通路２２ｂの通路断面積割合は、段付き部２４の円筒状側面２４ａの外径ｄを大きくするほど１００［％］より小さくなる。内部通路２２ｂの通路断面積が小さくなれば、これに比例して塗工バルブ２１についての内部通路２２ｂの通路断面を通過する塗工剤の吐出量が減少する。
【００３３】
その後、バルブロッド２５がさらに上方にストロークし、バルブロッド２５のストローク量が段付き部２４の軸方向（上下方向）の長さＬに到達した後には、段付き部２４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出る。この状態では、段付き部２４が内部通路２２ｂを通過する塗工剤の吐出を邪魔しなくなるので、バルブロッド２５のストローク量が段付き部２４の軸方向長さＬに到達する前より内部通路２２ｂを通過する塗工剤の吐出量が増加する。これを上記内部通路２２ｂの通路断面積割合でいうと、第１実施形態では、内部通路２２ｂの通路断面積割合は、１００［％］より小さな割合から１００［％］へと、つまり小さい側から大きい側へと２段階に変更されるのである。
【００３４】
実際には段付き部２４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出たばかりの状態では、段付き部２４が内部通路２２ｂから出る塗工剤の流れの邪魔をして抵抗となる。そこで、段付き部２４が塗工剤の流れの邪魔をすることがほぼなくなる位置までバルブロッド２５をさらに上方にストロークさせる。そして、段付き部２４が塗工剤の流れの邪魔をすることがほぼなくなる位置までのストローク量を全開ストローク量Ｌｓとして定める。言い換えると、図２右側に示したようにバルブロッド２５のストローク量が全開ストローク量Ｌｓに到達した後には、内部通路２２ｂを出た塗工剤が段付き部２４を回り込んで流れることとなる。この状態では段付き部２４が内部通路２２ｂを出た塗工剤の流れの邪魔をすることがほぼなくなり、最大の量（一定の量）が流れる。
【００３５】
一方、間欠塗工を終了するときには、バルブロッド駆動モータユニット２６を作動させ、バルブロッド２５を下方にストロークさせる（引き込む）ことで、バルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄと当接し、上方開口端２２ｄが遮断される。これによって、内部通路２２ｂ、つまり塗工剤供給通路３が閉じられる。
【００３６】
図３は比較例の塗工バルブ２１の一部概略断面図である。図３左側は比較例の塗工バルブ２１の全閉状態を、図３右側は比較例の塗工バルブ２１の全開状態を示している。比較例の塗工バルブ２１は、第１実施形態の塗工バルブ２１から段付き部２４を除いたものである。
【００３７】
比較例の塗工バルブ２１でも、塗工を行わない間は塗工バルブ２１は図３左側に示したように全閉状態にあり、塗工剤は流れない。
【００３８】
間欠塗工を開始するとき、バルブロッド駆動モータユニット２８を作動させ、バルブロッド２７を上方にストロークさせることで、バルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２を開放する。すると、バルブ本体２３とバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄとの間に形成される通路を通って、つまりバルブフランジ２２の内面２２ａとバルブロッド２７の円筒状側面２７ａとの間に形成される内部通路２２ｂを通って塗工剤が吐出される。この状態はバルブロッド２７のストローク量が全開ストローク量と一致するまで続く。
【００３９】
比較例の塗工バルブ２１についての内部通路２２ｂの通路断面積割合は、上記（１）式においてｄ＝０とすればよいので、比較例の塗工バルブ２１についての内部通路２２ｂの通路断面積割合は１００［％］となる。バルブロッド２７のストローク中、内部通路２２ｂの通路断面積割合は１００［％］のままであり変化することはない。
【００４０】
一方、間欠塗工を終了するときには、バルブロッド駆動モータユニット２８を作動させ、バルブロッド２７を下方にストロークさせる（引き込む）ことで、バルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄと当接し、上方開口端２２ｄが遮断される。これによって、内部通路２２ｂ、つまり塗工剤供給通路３が閉じられる。
【００４１】
説明しなかったが、リータンバルブ１２の構成は、図３に示した比較例の塗工バルブ２１と同じ構成である。
【００４２】
ここで、第１実施形態の作用効果を説明する。
【００４３】
第１実施形態では、塗工剤を収納するタンク１と、このタンク内の塗工剤を圧送する供給ポンプ４と、この圧送される塗工剤を供給する塗工剤供給通路３を間欠的に遮断するリターンバルブ１２及び塗工バルブ２１（塗工剤間欠供給手段）と、これらバルブ１２、２１より供給される塗工剤を金属集電体５（集電体）上に塗布するダイヘッド２（塗布手段）とを備え、塗工バルブ２１（塗工剤間欠供給手段）は、塗工開始より塗工剤の吐出量が一定になるまでに内部通路２２ｂ（塗工剤供給通路３）の通路断面積を小さい側から大きい側へと２段階に変更する段付き部２４（通路断面積変更手段）を有している。第１実施形態によれば、内部通路２２ｂの通路断面積を当初小さくその後に大きくするので、塗工開始時の吐出量が少なくなり、塗工剤の突入圧や吐出量の変化を抑えることができる。これによって、塗工開始端部の塗工膜厚を均一化でき、乾燥工程での乾燥不良や、プレス工程での脱落を防止でき良好な電極を形成することができる。この場合、段付き部２４（通路断面積変更手段）といった簡易な部品と、内部通路２２ｂの通路断面積を変更するだけの簡易な方法とで塗工開始端部の塗工膜厚の突出を抑制しつつ間欠塗工を実現することができる。従来装置のように吸引ポンプを用いるのでは、塗工設備のメンテナンス、耐久性を含む設備投資が増えるという問題も生じ得るが、簡易な部品と簡易な方法とを採用する第１実施形態によれば、設備投資を抑制することができる。
【００４４】
第１実施形態によれば、内面２２ａに形成される内部通路２２ｂを塗工剤供給通路３とするバルブフランジ２２と、このバルブフランジ２２の内部通路２２ｂの上方の開口端２２ｄ（一方の開口端）を遮断・開放するバルブ本体２３と、このバルブ本体２３に固定されるバルブロッド２７と、このバルブロッド２７を遮断・開放方向に駆動するバルブロッド駆動モータユニット２８（アクチュエータ）とを備え、通路断面積変更手段は、バルブ本体２３と一体動すると共に、内面２２ａとの間に空間を残して内部通路２２ｂに突出する段付き部２４であるので、バルブ本体２３やバルブロッド２７に段付き部２４を追加して設計・設定するだけでよく、これによって、安価で、流路断面積変更の繰り返し再現性が高い通路断面積変更手段を得ることができる。
【００４５】
（実施例）
次に、実施例１〜５について説明する。
【００４６】
図４は実施例１〜３の塗工バルブ２１の一部概略断面図である。図４左側は実施例１の塗工バルブ２１の全開状態を、図４中央は実施例２の塗工バルブ２１の全開状態を、図４右側は実施例３の塗工バルブ２１の全開状態を示している。図２と同一部分には同一番号を付している。
【００４７】
（実施例１）
実施例１は、図４左側に示したように、段付き部２４の円筒状側面２４ａの外径とバルブフランジ内面２２ａの内径との比Φｄ／ΦＤ＝０．８６４とする。かつ、段付き部２４の軸方向長さとバルブロッド２７の全開ストローク量との比Ｌ／Ｌｓ＝６０［％］としたものである。
【００４８】
（実施例２）
実施例２は、図４中央に示したように、段付き部２４の円筒状側面２４ａの外径とバルブフランジ内面２２ａの内径との比Φｄ/ΦＤ＝０．８６４とする点で実施例１と同じとし、かつ実施例１よりも段付き部２４の軸方向長さＬを長くしたものである。すなわち、段付き部２４の軸方向長さとバルブロッド２７の全開ストローク量との比Ｌ／Ｌｓ＝８０［％］と、実施例１より２０［％］大きくしている。
【００４９】
（実施例３）
実施例３は、図４右側に示したように、実施例２に対して、段付き部２４の円筒状側面２４ａの外径ｄを大きくし、かつ段付き部２４の軸方向長さＬを短くしたものである。すなわち、段付き部２４の円筒状側面２４ａの外径とバルブフランジ内面２２ａの内径との比Φｄ/ΦＤ＝０．８８６と実施例２よりも０．０２２だけ大きくし、かつ段付き部２４の軸方向長さとバルブロッド２７の全開ストローク量との比Ｌ／Ｌｓ＝４０［％］と実施例２の半分まで短くしている。
【００５０】
（実施例４）
図５は実施例４の塗工バルブ２１の一部概略断面図である。図５左側は実施例４の塗工バルブ２１の全閉状態を、図５中央は実施例４の塗工バルブ２１の半開状態を、図５右側は実施例４の塗工バルブ２１の全開状態を示している。図２と同一部分には同一番号を付している。
【００５１】
実施例４は、実施例３に対して段付き部２４の下面２４ｂにさらに段付き部２４の円筒状側面２４ａの外径よりも小径である円柱状の段付き部３１を追加して設けたものである。ここで、２つの段付き部があるので、大径側の段付き部２４を１段目の段付き部、小径側の段付き部３１を２段目の段付き部として区別する。また、１段目の段付き部２４の軸方向長さをＬ１、２段目の段付き部３１の軸方向長さをＬ２とする。
【００５２】
１段目の段付き部２４については実施例３と同じであるので、１段目の段付き部２４の円筒状側面２４ａの外径とバルブフランジ内面２２ａの内径との比Φｄ/ΦＤ＝０．８８６、１段目の段付き部２４の軸方向長さと全開ストローク量との比Ｌ１／Ｌｓ＝４０［％］である。２段目の段付き部３１については、２段目の段付き部３１の円筒状側面３１ａの外径とバルブフランジ内面２２ａの内径との比Φｄ/ΦＤ＝０．８１８とし、かつ２段目の段付き部３１の軸方向長さと全開ストローク量との比Ｌ２／Ｌｓ＝２０［％］としている。
【００５３】
なお、２段目の段付き部３１の下面３１ｂにはテーパー部３２を設けている。
【００５４】
ここで、実施例４の塗工バル２１がどのように働くかを説明する。
【００５５】
実施例４の塗工バルブ２１の作動は、バルブロッド２７が上方にストロークして１段目の段付き部２４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出るまでは実施例３と同様である。すなわち、間欠塗工を開始するとき、バルブロッド駆動モータユニット２８を作動させ、バルブロッド２７を上方にストロークさせる（押し上げる）ことで、バルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを開放する。すると、バルブ本体２３とバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄとの間に形成される内部通路２２ｂを通って塗工剤が吐出しようとする。このとき、段付き部２４が内部通路２２ｂに存在することによって、塗工剤の吐出が邪魔されるため、塗工剤が通過する通路は、バルブフランジ２２の内面２２ａと段付き部２４の円筒状側面２４ａとの間に形成されるリング状の内部通路２２ｂのみとなる。つまり、段付き部２４を設けていない塗工バルブと比較したとき、段付き部２４の断面積の分だけ内部通路２２ｂの通路断面積が減少する。この通路断面積の減少は、図５中央に示したように、バルブロッド２７が１段目の段付き部２４の軸方向長さＬ１（＝０．４Ｌｓ）の分だけ上方にストロークして、１段目の段付き部２４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出るまで続く。
【００５６】
実施例４の塗工バルブ２１では、２段目の段付き部３１を有するため、バルブロッド２７が上方にストロークして、１段目の段付き部２４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出た後の作動が実施例３と相違する。すなわち、１段目の段付き部２４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出た後にも、２段目の段付き部３１が内部通路２２ｂに存在する。このため、塗工剤が通過する通路は、バルブフランジ２２の内面２２ａと２段目の段付き部３１の円筒状側面３１ａとの間に形成されるリング状の内部通路２２ｂとなる。このときの内部通路２２ｂの通路断面積は、１段目の段付き部２４が内部通路２２ｂに存在するときの内部通路２２ｂの通路断面積よりは少し大きい。そして、この通路断面積の漸増は、バルブロッド２７が２段目の段付き部３１の軸方向長さＬ２（＝０．２Ｌｓ）の分だけ上方にストロークして、２段目の段付き部３１がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出るまで続く。
【００５７】
バルブロッド２５がさらに上方にストロークし、２段目の段付き部３１がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出た後には内部通路２２ｂの通路断面積割合が１００［％］となり、この状態が全開ストローク量Ｌｓとなるまで続く。
【００５８】
１段目の段付き部２４の軸方向長さＬ１と２段目の段付き部３１の軸方向長さＬ２との合計（＝０．６Ｌｓ）に到達する分だけストロークした状態から、さらにバルブロッド２５が０．４Ｌｓだけストロークすると、全開ストローク量Ｌｓに到達する。
【００５９】
（実施例５）
図６は実施例５の塗工バルブ２１の一部概略断面図である。図６左側は実施例５の塗工バルブ２１の全閉状態を、図６中央は実施例５の塗工バルブ２１の半開状態を、図６右側は実施例５の塗工バルブ２１の全開状態を示している。図２と同一部分には同一番号を付している。
【００６０】
実施例５は、実施例３を前提として、段付き部３４をバルブ本体２３から離れる向き（下方）に設けたものである。ここでは、実施例３の段付き部２４と区別するため、バルブ本体２３の下面より所定の空間をおいて設けた段付き部３４を「中間段付き部」という。
【００６１】
中間段付き部３４の形状は、実施例３の段付き部２４の形状と同一であるので、中間段付き部３４の円筒状側面３４ａの外径とバルブフランジ内面２２ａの内径との比Φｄ/ΦＤ＝０．８８６である。また、中間段付き部３４の軸方向長さをＬ３とすると、中間段付き部３４の軸方向長さとバルブロッド２７の全開ストローク量との比Ｌ３／Ｌｓ＝４０［％］である（図６右側参照）。
【００６２】
さらに、中間段付き部３４の上面３４ｂがバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄに到達するときのバルブロッド２７のストローク量は、図６中央に示したように全開ストローク量Ｌｓの５０［％］のときとしている。
【００６３】
なお、中間段付き部３４の上面３４ｂ、下面３４ｃにはそれぞれテーパー部３５、３６を設けている（図６左側参照）。
【００６４】
ここで、実施例５の塗工バル２１がどのように働くかを説明する。
【００６５】
間欠塗工を開始するとき、バルブロッド駆動モータユニット２８を作動させ、バルブロッド２７を上方にストロークさせる（押し上げる）ことで、バルブ本体２３がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを開放する。すると、バルブ本体２３とバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄとの間に形成される内部通路２２ｂを通って塗工剤が吐出しようとする。このとき、実施例３の塗工バルブ２１と相違して段付き部２４が存在しないため、内部通路２２ｂを通過する塗工剤の吐出が邪魔されることがなく、塗工剤が通過する通路は、バルブフランジ２２の内面２２ａとバルブロッド２７の円筒状側面２７ａとの間に形成される内部通路２２ｂとなる。つまり、段付き部２４を設けていない塗工バルブ２１と同じに内部通路２２ｂの通路断面積割合が１００［％］となる。
【００６６】
その後、バルブロッド２５がさらに上方にストロークし、中間段付き部３４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄに近づいてくると、中間段付き部３４によって内部通路２２ｂを通過する塗工剤の吐出が邪魔される。バルブロッド２５がさらに上方にストロークし、バルブロッド２５のストローク量が全開スロトーク量Ｌｓの半分となったとき、図６中央に示した状態となる。この状態で塗工剤が通過する通路は、バルブフランジ２２の内面２２ａと中間段付き部３４の円筒状側面３４ａとの間に形成されるリング状の内部通路２２ｂのみとなる。そして、塗工剤が通過する通路が、バルブフランジ２２の内面２２ａと中間段付き部３４の円筒状側面３４ａとの間に形成されるリング状の内部通路２２ｂのみとなる状態は、中間段付き部３４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出るまで続く。
【００６７】
図６中央の状態から、中間段付き部３４の軸方向長さＬ３（＝０．４Ｌｓ）の分だけバルブロッド２５が上方にストロークした後には、中間段付き部３４がバルブフランジ２２の上方開口端２２ｄを抜け出ることとなり、内部通路２２ｂ通路断面積割合が１００［％］となる。
【００６８】
中間段付き部３４の軸方向長さＬ３（＝０．４Ｌｓ）の分だけストロークした状態からさらにバルブロッド２５が０．１Ｌｓだけ上方にストロークすると、バルブロッド２７のストローク量が全開ストローク量Ｌｓに到達する。
【００６９】
上記比較例、実施例１〜５の各塗工バルブ２１を用いて間欠的に形成される電極は、リチウムイオン二次電池用の電極である。このため、正極活物質としてＬｉ金属酸化物、導電材としてカーボンブラック、バインダーとしてＰＶＤＦを用い、これらを有機溶媒ＮＭＰ中で混練・希釈し、６０ｗｔ％固形分の塗工剤を得た。また、金属集電体５としてアルミニウム製の集電体を用いた。上記比較例、実施例１〜５の各塗工バルブ２１を用いて、アルミニウム製の集電体の上に塗工剤（正極）を間欠塗工し、連続乾燥炉を通過させ、比較例、実施例１〜５の各正極を形成した。
【００７０】
なお、ここで形成される正極は、正確には集電体の片面に正極活物質層を間欠的に形成したに過ぎず、実際には、集電体のもう一つの面にも間欠的に正極活物質層を形成する。このようにして集電体の両面に正極活物質層を形成した正極が完成する。この後の電池製造の工程は次の通りである。図示しないが、正極と同様にして集電体の両面に負極活物質層を形成した負極を完成する。正極、セパレータ、負極をこの順に積層して発電要素を構成し、この発電要素をアルミラミネートフィルムで被覆すると共に、内部に電解液を充填することによって、扁平状のラミネート型電池を製造する。
【００７１】
（まとめ）
図７は、以上の比較例、実施例１〜５の各塗工バルブ２１を用いて間欠塗工した際の塗工開始端部の突出膜厚割合をまとめたものである。ここで、図７最右欄に示す「塗工開始端部の突出膜厚割合」とは、塗工開始端部の最大厚みとなったところから塗工方向に塗工終端部に向かって３ｍｍ経過したところまでの範囲の塗工膜厚を一般塗工部の膜厚で除算した値（パーセント表示）である。「一般塗工部の膜厚」とは、塗工開始端部と塗工終端部とを除いた残りの塗工部の膜厚のことである。
【００７２】
比較例の塗工バルブ２１を用いた場合に塗工開始端部の突出膜厚割合が＋６．３［％］とプラスで大きいことは、塗工開始端部が大きく突出していることを表す（図８の破線参照）。一方、実施例１の塗工バルブ２１を用いた場合に「塗工開始端部の突出膜厚割合」が＋１．３［％］と、比較例の塗工バルブ２１を用いた場合よりプラスで小さいことは、塗工開始端部が小さくしか突出していないことを表す（図８の実線参照）。なお、図８は、実施例１と比較例の各塗工バルブを用いて間欠的に電極を形成したときの乾燥後の塗工膜厚の分布を重ねて示したものである。
【００７３】
比較例の塗工バルブ２１では、内部通路２２ｂの通路断面積割合を全閉状態のゼロ［％］から全開状態の１００［％］へと切換えることにより塗工が開始される。このような単純な内部通路２２ｂの通路断面積割合の２値的な切換操作では、塗工剤の突入圧が高くなり、結果として塗工開始端部の吐出量が多くなり、塗工開始端部の膜厚が、図８に破線に示したように大きくなってしまう。金属集電体５上に塗工された塗工剤は正極活物質層９となる。塗工完了後にはこの正極活物質層９と金属集電体５の接着強度を上げたり、正極活物質層９の密度を向上させるために、乾燥工程での処理後にプレス工程では正極活物質層９に対してローラーがけすることで一定圧を作用させる処理を行う。そのプレス工程での処理の際に突出した塗工開始端部は局部的に剥れが発生しやい。
【００７４】
これに対し、実施例１〜３の塗工ブルブ２１では内部通路２２ｂの通路断面積割合が小さい側から大きい側へと２段階に変更される。
【００７５】
例えば、実施例１の塗工ブルブ２１では、バルブロッド２７のストローク量がＬｓの６０［％］に到達するまでは内部通路２２ｂの通路断面積割合が２５．４［％］である。バルブロッド２７のストローク量がＬｓの６０［％］から１００［％］までの範囲では内部通路２２ｂの通路断面積割合が１００［％］へと変化する。
【００７６】
実施例２の塗工ブルブ２１では、バルブロッド２７のストローク量がＬｓの８０［％］に到達するまでは内部通路２２ｂの通路断面積割合が２５．４［％］である。バルブロッド２７のストローク量がＬｓの８０［％］から１００［％］までの範囲では内部は通路２２ｂの通路断面積割合が１００［％］へと変化する。
【００７７】
実施例３の塗工ブルブ２１では、バルブロッド２７のストローク量がＬｓの４０［％］に到達するまでは内部通路２２ｂの通路断面積割合が２１．４［％］である。バルブロッド２７のストローク量がＬｓの４０［％］から１００［％］までの範囲では内部通路２２ｂの通路断面積割合が１００［％］へと変化する。
【００７８】
このように、実施例１〜３の塗工バルブ２１によれば、内部通路２２ｂの通路断面積割合が、小さい側から大きい側へと２段階に変更されるのである。
【００７９】
次に、実施例４の塗工ブルブ２１では内部通路２２ｂの通路断面積割合が小、中、大の３段階に変更される。すなわち、実施例４の塗工ブルブ２１では、バルブロッド２７のストローク量がＬｓの４０［％］に到達するまでは内部通路２２ｂの通路断面積割合が２１．４［％］である。バルブロッド２７のストローク量がＬｓの４０［％］から６０［％］までの範囲では内部通路２２ｂの通路断面積割合が３３［％］へと変化する。そして、バルブロッド２７のストローク量がＬｓの６０［％］から１００［％］までの範囲で内部通路２２ｂの通路断面積割合が１００［％］となる。実施例４の塗工バルブ２１によれば、内部通路２２ｂの通路断面積割合が、小、中、大へと３段階に変更されるのである。
【００８０】
一方、実施例５の塗工バルブ２１では、バルブロッド２７のストローク量がＬｓの５０［％］に到達するまでは内部通路２２ｂの通路断面積割合が１００［％］である。バルブロッド２７のストローク量Ｌｓが５０［％］から９０［％］までの範囲では内部通路２２ｂの通路断面積割合が２１．４［％］へと変化する。そして、バルブロッド２７のストローク量がＬｓの９０［％］から１００［％］までの範囲で内部通路２２ｂの通路断面積割合が１００［％］となる。実施例５の塗工バルブ２１によれば、内部通路２２ｂの通路断面積割合が、大、小、大へと３段階に変更される
実施例５の塗工バルブ２１は、内部通路２２ｂの通路断面積割合を小さい側から大きい側へと２段階に変更する前に内部通路２２ｂの通路断面積割合を大きい側とするものである。このような場合でも、結果として、塗工開始端部の突出膜厚割合は、他の実施例１〜４と同様のレベルとなっている。
【００８１】
このように、実施例１〜４の塗工バルブ２１を用いて間欠的塗工を行い電極を製造するのであれば、塗工開始時の吐出量が少なくなるように通路断面積割合が塗工開始当初小さく、その後に大きくなる。すなわち、塗工開始当初の通路断面積割合を小さくすることによって、塗工剤の突入圧や吐出量の変化を抑えることができるため、図７最右欄に示したように塗工開始端部の突出膜厚割合を−０．２［％］〜＋１．５［％］の範囲に均一化できている。１００［％］を基準にすれば、塗工開始端部の突出膜厚割合は９９．８［％］〜１０１．５［％］の範囲に収まっている。これによって、その後の乾燥工程での乾燥不良や、プレス工程での脱落を防止でき、良好な電極を形成することができる。
【００８２】
実施例１〜３の塗工バルブ２１は内部通路２２ｂの通路断面積割合を小さい側から大きい側へと２段階に、実施例４の塗工バルブ２１は内部通路２２ｂの通路断面積割合を小、中、大と３段階に変更するものであったが、変更の段数はこれに限られるものでない。内部通路２２ｂの通路断面積割合を小さい側から大きい側へと段階的に（不連続に）変更するだけでなく、内部通路２２ｂの通路断面積割合を小さい側から大きい側へと連続的に変更するものであってもかまわない。
【００８３】
実施例１〜３の塗工バルブ２１では、バルブ本体２３が上方開口端２２ｄを開放し始めるときから段付き部２４が上方開口端２２ｄを抜け出る直前までの内部通路２２ｂの通路断面積割合を２５．４［％］、２１．４［％］とした。また、実施例４では２１．４［％］、３３［％］としたが、これに限られるものでない。例えば、バルブ本体２３が上方開口端２２ｄを開放し始めるときから段付き部２４が上方開口端２２ｄを抜け出る直前までの内部通路２２ｂの通路断面積割合は４０［％］以下であればかまわない。実施例１〜４によれば、バルブ本体２３が上方開口端２２ｄ（開口端）を遮断しているときの内部通路２２ｂの通路断面積割合を０［％］、段付き部２４（実施例４では２段目の段付き部３１）が上方開口端２２ｄを抜け出た後の内部通路２２ｂの通路断面積割合を１００［％］として、バルブ本体２３が上方開口端２２ｄを開放し始めるときから、段付き部２４が上方開口端２２ｄを抜け出る直前までの内部通路２２ｂの通路断面積割合を４０［％］％以下にするので、塗工開始端部の突出膜厚割合の変化を抑えることができ、有効な電極面積を増大させることができる。ここで「電極面積」とは、平面状の金属集電体５上に形成される正極活物質層９を平面状の金属集電体５に直交する方向からみたときの正極活物質層の面積のことである。塗工開始端部の塗工膜厚が一般塗工部の膜厚より突出している場合に、後のプレス工程でこの突出部が剥がれ落ちるとすれば、この剥がれ部位は、一般塗工部の膜厚より薄くなり、電池反応が一般塗工部より低下する。このように電池反応が一般塗工部より低下する部位を有することを有効な電極面積が減るという。従って、塗工開始端部の塗工膜厚割合の変化を抑制し得る実施例によれば、有効な電極面積を増大させることができるのである。
【００８４】
実施例１〜４の塗工バルブ２１では、バルブロッド２７が略一定速度で全開ストローク量Ｌｓまでストロークするとき、段付き部２４の軸方向長さを全開ストローク量Ｌｓの４０［％］〜８０［％］の範囲としたが、これに限られない。例えば、段付き部２４の軸方向長さは全開ストローク量Ｌｓの３０［％］から９５［％］までの範囲にあればかまわない。実施例１〜４によれば、バルブロッド２７が全開ストローク量Ｌｓまでストロークするとき、段付き部２４の軸方向長さは、全開ストローク量Ｌｓの３０［％］から９５［％］までの範囲にあるので、塗工開始端部の塗工膜厚割合の変化を比較例よりも抑えることができる。これによって、塗工開始端部の塗工膜厚変化のスロープ部の長さが比較例よりも短くなることから、有効な電極面積を増大させることができる。ここで、「スロープ部」とは、図８に示したように、塗工開始端部から塗工膜厚が一定とならず変化している部位のことである。
【００８５】
上記のように段付き部２４の軸方向長さを全開ストローク量Ｌｓの３０［％］から９５［％］までの範囲としたのは、内部通路２２ｂの通路断面積割合を小さい側に変更する時間を段付き部２４の軸方向長さで規定したものであるが、これに限られない。例えば、バルブロッド２７が略一定速度でＬｓまでストロークするとき、内部通路２２ｂの通路断面積割合を小さい側に変更する時間を、バルブロッド２７のストローク量がＬｓに到達するまでの時間の３０［％］から９５［％］までの範囲としてもかまわない。これによっても同じ作用効果を得ることができる。すなわち、実施例１〜４によれば、バルブロッド２７が略一定速度で全開ストローク量Ｌｓまでストロークするとき、通路断面積割合を小さい側に変更する時間は、バルブロッド２７のストローク量が全開ストローク量Ｌｓに到達するまでの時間の３０［％］から９５［％］までの範囲にあるので、塗工開始端部の塗工膜厚割合の変化を比較例よりも抑えることができる。これによって、塗工開始端部の塗工膜厚変化のスロープ部の長さが比較例よりも短くなることから、有効な電極面積を増大させることができる。
【００８６】
実施例１〜４の塗工バルブ２１では、バルブロッド２７を略一定の速度で上方（開き側）にストロークさせる場合で説明したが、これに限られない。例えば、バルブロッド２７が全開ストローク量Ｌｓまでストロークするときのストローク速度を２段階以上にあるいは無段階に（連続的に）変化させることが考えられる。具体的には、製造条件に合わせてバルブロッド２７の上方へのストローク速度を、開弁当初は大きくその後に小さくしたり、この逆に開弁当初は小さくその後に大きくしたりするのである。このものによれば、バルブロッドのストローク速度を可変にするだけで、塗工バルブのバルブ構造等を変更せずに同一設備で複数の製造条件に対応できるようになることから、製造設備の汎用性が向上する。
【００８７】
実施例１〜４の塗工バルブ２１では、塗工開始端部の突出膜厚割合は１００［％］を基準にすれば９９．８［％］〜１０１．５［％］の範囲に収まっているが、実際には９８［％］〜１０２［％］の範囲に収まっていればかまわない。実施例１〜４によれば、リチウムイオン電池用の電極であって、塗工開始端部の最大厚みとなったところから塗工方向に塗工終端部に向かって３ｍｍの範囲の塗工膜厚が、一般塗工部の９８％から１０２％までの範囲にあるので、塗工開始部から有効な電極を製造できるため、安価で高性能な電池を提供できる。
【００８８】
実施形態の塗工バルブ２１、実施例の塗工バルブ２１を用いて形成する電極はリチウムイオン二次電池用の電極である場合で説明したが、リチウムイオン二次電池用の電極に限定されるものでない。
【符号の説明】
【００８９】
１ 塗工剤タンク
２ ダイヘッド（塗布手段）
３ 塗工剤供給通路
４ 供給ポンプ
５ 金属集電体
６ バックアップロール
１２ リターンバルブ（塗工剤間欠供給手段）
２１ 塗工バルブ（塗工剤間欠供給手段）
２２ バルブフランジ
２２ｂ 内部通路
２２ｄ 上方開口端（開口端）
２３ バルブ本体
２４ 段付き部（１段目の段付き部、通路断面積変更手段）
２４ａ 円筒状側面
２７ バルブロッド
２８ バルブロッド駆動モータユニット（アクチュエータ）
３１ ２段目の段付き部
３１ａ 円筒状側面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗工剤を収納するタンクと、
このタンク内の塗工剤を圧送する供給ポンプと、
この圧送される塗工剤を供給する塗工剤供給通路を間欠的に遮断する塗工剤間欠供給手段と、
この塗工剤間欠供給手段より供給される塗工剤を集電体上に塗布する塗布手段と
を備え、
前記塗工剤間欠供給手段は、塗工開始より塗工剤の吐出量が一定になるまでに前記塗工剤供給通路の通路断面積を小さい側から大きい側へと変更する通路断面積変更手段を有することを特徴とする電極の製造方法。
【請求項２】
内面に形成される内部通路を前記塗工剤供給通路とするバルブフランジと、
このバルブフランジの内部通路の一方の開口端を遮断・開放するバルブ本体と、
このバルブ本体に固定されるバルブロッドと、
このバルブロッドを遮断・開放方向に駆動するアクチュエータと
を備え
前記通路断面積変更手段は、前記バルブ本体と一体動すると共に、前記内面との間に空間を残して前記内部通路に突出する段付き部であることを特徴とする請求項１に記載の電極の製造方法。
【請求項３】
前記バルブ本体が前記開口端を遮断しているときの前記内部通路の通路断面積割合を０％、前記段付き部が前記開口端を抜け出た後の前記内部通路の通路断面積割合を１００％として、前記バルブ本体が前記開口端を開放し始めるときから、前記段付き部が前記開口端を抜け出る直前までの前記内部通路の通路断面積割合は４０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の電極の製造方法。
【請求項４】
前記バルブロッドが略一定速度で全開ストローク量までストロークするとき、前記内部通路の通路断面積割合を小さい側に変更する時間は、前記バルブロッドのストローク量が前記全開ストローク量に到達するまでの時間の３０％から〜９５％までの範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の電極の製造方法。
【請求項５】
前記バルブロッドが略一定速度で全開ストローク量までストロークするとき、前記段付き部の軸方向長さは、前記全開ストローク量の３０％から９５％までの範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の電極の製造方法。
【請求項６】
前記バルブロッドが全開ストローク量までストロークするときのストローク速度を変化させることを特徴とする請求項３に記載の電極の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一つの電極の製造方法により製造されるリチウムイオン電池用の電極であって、
塗工開始端部の最大厚みとなったところから塗工方向に塗工終端部に向かって３ｍｍの範囲の塗工膜厚は、一般塗工部の９８％から１０２％までの範囲にあることを特徴とするリチウムイオン電池用の電極。
【請求項１】
塗工剤を収納するタンクと、
このタンク内の塗工剤を圧送する供給ポンプと、
この圧送される塗工剤を供給する塗工剤供給通路を間欠的に遮断する塗工剤間欠供給手段と、
この塗工剤間欠供給手段より供給される塗工剤を集電体上に塗布する塗布手段と
を備え、
前記塗工剤間欠供給手段は、塗工開始より塗工剤の吐出量が一定になるまでに前記塗工剤供給通路の通路断面積を小さい側から大きい側へと変更する通路断面積変更手段を有することを特徴とする電極の製造方法。
【請求項２】
内面に形成される内部通路を前記塗工剤供給通路とするバルブフランジと、
このバルブフランジの内部通路の一方の開口端を遮断・開放するバルブ本体と、
このバルブ本体に固定されるバルブロッドと、
このバルブロッドを遮断・開放方向に駆動するアクチュエータと
を備え
前記通路断面積変更手段は、前記バルブ本体と一体動すると共に、前記内面との間に空間を残して前記内部通路に突出する段付き部であることを特徴とする請求項１に記載の電極の製造方法。
【請求項３】
前記バルブ本体が前記開口端を遮断しているときの前記内部通路の通路断面積割合を０％、前記段付き部が前記開口端を抜け出た後の前記内部通路の通路断面積割合を１００％として、前記バルブ本体が前記開口端を開放し始めるときから、前記段付き部が前記開口端を抜け出る直前までの前記内部通路の通路断面積割合は４０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の電極の製造方法。
【請求項４】
前記バルブロッドが略一定速度で全開ストローク量までストロークするとき、前記内部通路の通路断面積割合を小さい側に変更する時間は、前記バルブロッドのストローク量が前記全開ストローク量に到達するまでの時間の３０％から〜９５％までの範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の電極の製造方法。
【請求項５】
前記バルブロッドが略一定速度で全開ストローク量までストロークするとき、前記段付き部の軸方向長さは、前記全開ストローク量の３０％から９５％までの範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の電極の製造方法。
【請求項６】
前記バルブロッドが全開ストローク量までストロークするときのストローク速度を変化させることを特徴とする請求項３に記載の電極の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一つの電極の製造方法により製造されるリチウムイオン電池用の電極であって、
塗工開始端部の最大厚みとなったところから塗工方向に塗工終端部に向かって３ｍｍの範囲の塗工膜厚は、一般塗工部の９８％から１０２％までの範囲にあることを特徴とするリチウムイオン電池用の電極。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１４９６９（Ｐ２０１３−１１４９６９Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１６５８（Ｐ２０１１−２６１６５８）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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