特開 2022-133718 電池用極板の製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022133718

(43)【公開日】2022-09-14

(54)【発明の名称】電池用極板の製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/04 20060101AFI20220907BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20220907BHJP

   B05C 5/02 20060101ALI20220907BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20220907BHJP

【ＦＩ】

H01M4/04 Z

H01M4/139

B05C5/02

B05C11/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021032567

(22)【出願日】2021-03-02

(71)【出願人】

【識別番号】000219314

【氏名又は名称】東レエンジニアリング株式会社

(72)【発明者】

【氏名】木田 威

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 敦

【テーマコード（参考）】

4F041

4F042

5H050

【Ｆターム（参考）】

4F041AA12

4F041AB01

4F041BA05

4F041BA22

4F041BA32

4F041BA35

4F041BA38

4F041CA03

4F041CA13

4F041CA17

4F041CA18

4F042AA22

4F042AB00

4F042BA04

4F042BA07

4F042BA08

4F042BA12

4F042BA25

4F042CA01

4F042CA09

4F042CB02

4F042CB08

4F042CB10

4F042CB20

5H050AA08

5H050AA19

5H050BA16

5H050BA17

5H050CA08

5H050CB02

5H050CB11

5H050GA10

5H050GA22

5H050GA29

5H050HA04

5H050HA12

(57)【要約】

【課題】体積効率が高い電池を形成する電池用電極板の製造装置を提供する。
【解決手段】塗工時のダイ１０からのスラリー３の塗工圧力は一定に設定され、ダイ１０の位置を調節することによりダイ１０と基材２との間隔を調節する位置調節部１９を有し、各々の塗膜の形成において塗膜の始端部３１を形成する時のダイ１０と基材２との間隔である第１の間隔および塗膜の終端部３３を形成する時におけるダイ１０と基材２との間隔である第３の間隔が、塗膜の始端部３１と終端部３３の間の部分を形成する時のダイ１０と基材２との間隔である第２の間隔よりも大きくなるよう、位置調節部１９がダイ１０の位置を調節することにより、塗膜の四隅に丸みを持たせる。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

帯状の基材との相対移動方向と交わる方向に長い吐出口を有するダイを備え、搬送される基材に前記吐出口から間欠的にスラリーを塗工し、略四角形の塗膜を間欠的に形成させる電池用極板の製造装置であり、
塗工時の前記ダイからのスラリーの塗工圧力は一定に設定され、
前記ダイの位置を調節することにより前記ダイと基材との間隔を調節する位置調節部を有し、
各々の塗膜の形成において塗膜の始端部を形成する時の前記ダイと基材との間隔である第１の間隔および塗膜の終端部を形成する時における前記ダイと基材との間隔である第３の間隔が、塗膜の前記始端部と前記終端部の間の部分を形成する時の前記ダイと基材との間隔である第２の間隔よりも大きくなるよう、前記位置調節部が前記ダイの位置を調節することにより、塗膜の四隅に丸みを持たせることを特徴とする、電池用極板の製造装置。

【請求項2】

前記位置調節部は、前記ダイと基材との間隔を前記第１の間隔から前記第２の間隔へ所定の加減速で変化させ、また、前記第２の間隔から前記第３の間隔へ所定の加減速で変化させることを特徴とする、請求項１に記載の電池用極板の製造装置。

【請求項3】

前記ダイ内のスラリーの流路は、前記吐出口の近傍において、前記吐出口から奥に行くにしたがって前記ダイの幅方向に狭くなる形状を有することを特徴とする、請求項１もしくは２に記載の電池用極板の製造装置。

【請求項4】

前記ダイは、前記ダイの幅方向におけるスラリーの流路の幅を規定するシム板を有し、当該シム板の先端部が面取りを有することにより、前記吐出口から奥に行くにしたがって前記ダイの幅方向に狭くなるスラリーの流路形状を形成することを特徴とする、請求項３に記載の電池用極板の製造装置。

【請求項5】

前記ダイへのスラリーの供給経路を開閉させる開閉弁を有する開閉バルブを備え、スラリーの吐出の開始時および停止時における塗膜の形状に応じて前記開閉弁の開閉時間および開度を調節することを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の電池用極板の製造装置。

【請求項6】

前記位置調節部による前記ダイの移動および前記開閉弁の移動は、同じタイミングで開始し、同じタイミングで完了することを特徴とする、請求項５に記載の電池用極板の製造装置。

【請求項7】

前記ダイから吐出するスラリーは、全固体電池の活物質層を構成することを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の電池用極板の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、活物質層を構成するスラリーを集電体に塗工する電池用極板の製造装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオン二次電池は、電気自動車の駆動電源や、家庭用蓄電池などの用途に広く用いられている。特に、全固体リチウムイオン二次電池は、電解液を用いた従来のリチウムイオン二次電池と比べ、エネルギー密度が高い、などの利点を有する。そのため、電解液を用いたリチウムイオン二次電池と比較して製品の小型化が可能であり、特に電気自動車の分野において全固体リチウムイオン二次電池の適用が望まれている。

【0003】

特許文献１には、一般的な全固体電池の構造が記載されている。正極集電体表面に形成された正極活物質層と負極集電体表面に形成された負極活物質層が固体電解質層を挟む形態を有しており、固体電解質層を介して正極と負極との間でたとえばリチウムイオンのやりとりが行われることにより、全固体電池における充電および放電が実施される。正極集電体および負極集電体上の正極活物質層および負極活物質層は、たとえば各活物質層を形成するスラリーをスリットコータにより塗工することによって形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

特許文献１：国際公開２０１７－１１１１３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、図７（ａ）の上面図、図７（ｂ）の正面図に示すように、一般的に二次電池２００は正方形または長方形状の電極である正極２０１および負極２０２が交互に積層され、枠部２０３によって外装化されることにより製品化される。このとき、枠部２０３のコーナー部は成形プロセスに起因する曲率を少なからず有しているいる為、電極を外装化する際に電極形状も曲率を有している方が外装する際に体積効率が良い。すなわち、各電極の活物質層が枠部２０３のコーナー形状にあわせて曲率を有することが好ましい。

【0006】

しかしながら、スリットダイを用いてウェブ状の基材（集電体）を連続的に搬送しながら塗工液を間欠に吐出させて塗工を行うことによって集電体上に活物質層を形成する場合、基本的に活物質層の四隅は略直角の形状を有する。そのため、枠部２０３と干渉が無きよう電極を外装化するためには枠部２０３の開口形状よりも一回り小さい電極形状にしなければならないという問題があった。

【0007】

本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、体積効率が高い電池を形成する電池用電極板の製造装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために本発明の電池用極板の製造装置は、帯状の基材との相対移動方向と交わる方向に長い吐出口を有するダイを備え、搬送される基材に前記吐出口から間欠的にスラリーを塗工し、略四角形の塗膜を間欠的に形成させる電池用極板の製造装置であり、塗工時の前記ダイからのスラリーの塗工圧力は一定に設定され、前記ダイの位置を調節することにより前記ダイと基材との間隔を調節する位置調節部を有し、各々の塗膜の形成において塗膜の始端部を形成する時の前記ダイと基材との間隔である第１の間隔および塗膜の終端部を形成する時における前記ダイと基材との間隔である第３の間隔が、塗膜の前記始端部と前記終端部の間の部分を形成する時の前記ダイと基材との間隔である第２の間隔よりも大きくなるよう、前記位置調節部が前記ダイの位置を調節することにより、塗膜の四隅に丸みを持たせることを特徴としている。

【0009】

上記電池用極板の製造装置によれば、塗膜の四隅に丸みを持たせることにより、電池の体積効率を高くすることができる。

【0010】

また、前記位置調節部は、前記ダイと基材との間隔を前記第１の間隔から前記第２の間隔へ所定の加減速で変化させ、また、前記第２の間隔から前記第３の間隔へ所定の加減速で変化させると良い。

【0011】

こうすることにより、比較的容易に四隅に丸みを有する塗膜を形成することができる。

【0012】

また、前記ダイ内のスラリーの流路は、前記吐出口の近傍において、前記吐出口から奥に行くにしたがって前記ダイの幅方向に狭くなる形状を有すると良い。

【0013】

こうすることにより、基材搬送方向において塗膜の両端部の幅をこれらの間の部分の幅よりも小さくすることが容易となり、四隅に丸みを有する塗膜を容易に形成することができる。

【0014】

また、前記ダイは、前記ダイの幅方向におけるスラリーの流路の幅を規定するシム板を有し、当該シム板の先端部が面取りを有することにより、前記吐出口から奥に行くにしたがって前記ダイの幅方向に狭くなるスラリーの流路形状を形成すると良い。

【0015】

こうすることにより、吐出口から奥に行くにしたがってスラリーの流路がダイの幅方向に狭くなる形状を容易に形成することができる。

【0016】

また、前記ダイへのスラリーの供給経路を開閉させる開閉弁を有する開閉バルブを備え、スラリーの吐出の開始時および停止時における塗膜の形状に応じて前記開閉弁の開閉時間および開度を調節すると良い。

【0017】

こうすることにより、基材搬送方向において塗膜の両端部の幅をこれらの間の部分の幅よりも小さくすることが容易となり、四隅に丸みを有する塗膜を容易に形成することができる。

【0018】

前記位置調節部による前記ダイの移動および前記開閉弁の移動は、同じタイミングで開始し、同じタイミングで完了するようにすると良い。

【0019】

こうすることにより、塗工動作の制御を容易にすることができる。

【0020】

また、前記ダイから吐出するスラリーによって特に全固体電池の活物質層を構成する場合、複数の電極を積層化する為、四隅に丸みを持たせることで外装化における体積効率を高くすることができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明の電池用極板の製造装置によれば、体積効率が高い電池を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施形態における電池用極板の製造装置（塗工装置）の概略構成を説明する図であり、スラリーを塗工している状態を示す図である。

【図2】本実施形態の塗工装置においてスラリーの塗工を中断している状態を表す図である。

【図3】本実施形態の塗工装置のダイの内部を示す図である。

【図4】本実施形態の塗工装置によって基材にスラリーを塗工する様子を示す図である。

【図5】本実施形態の塗工装置の塗工動作を示すダイアグラムおよびこの塗工によって得られる塗膜を示す図である。

【図6】本発明の塗工装置を用いた二次電池の構造を示す概略図である。

【図7】一般的な二次電池の構造を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の電池用極板の製造装置である塗工装置について、図面を用いて説明する。

【0024】

図１は、本発明の一実施例における塗工装置の概略構成を説明する図である。塗工装置１は、ロールツーロールで送られる基材２に、スラリー３を塗工するための装置である。スラリー３は、基材２の送り方向ＭＤに沿って均一な厚さ（均一な塗工量）で塗工される。なお、基材２の幅方向ＴＤは、基材２の送り方向ＭＤに直交する方向であり、図１におけるＹ軸方向がこれに相当する。

【0025】

本実施形態における基材２は、全固体電池における集電体であり、正極側を形成する場合の集電体はたとえばアルミニウム箔であり、負極側を形成する場合の集電体はたとえば銅箔である。

【0026】

また、本実施形態におけるスラリー３は、集電体上に形成する活物質層であり、活物質、導電助剤、バインダーなどを含む比較的粘度の高い流体である。正極側の活物質層を形成する場合の活物質は、たとえば、リチウムとニッケルとを含有する複合酸化物を含む。また、負極側の活物質層を形成する場合の活物質は、たとえば、ＳｉやＳｎなどの金属、あるいはＴｉＯ、Ｔｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２、もしくはＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＳｎＯ２などの金属酸化物を含む。

【0027】

塗工装置１は、基材２の幅方向に沿って長く構成されたダイ１０と、このダイ１０にスラリー３を供給する供給手段２０とを備えている。ダイ１０において、その長手方向（図１におけるＹ軸方向）を幅方向ＴＤといい、基材２の幅方向ＴＤと同じである。この塗工装置１では、ダイ１０に対向するローラ５が設置されており、ダイ１０の幅方向ＴＤとローラ５の回転中心線の方向とは平行である。基材２は、このローラ５に案内され、基材２とダイ１０の吐出口１８（後述のスリット１２の先端）との間隔（隙間）が所定の値に調節された状態でスラリー３の塗工が行われる。また、吐出口１８と基材２の間隔（図１における寸法ｄ）は、ダイ１０が取り付けられる位置調節部１９により調節可能である。

【0028】

ダイ１０は、先細り形状である第一リップ１３ａを有する第一分割体１３と、先細り形状である第二リップ１４ａを有する第二分割体１４とを、これらの間にシム板１５を挟んで、組み合わせた構成からなる。ダイ１０は、その内部に、幅方向ＴＤ（すなわち、基材２とダイ１０との相対移動方向と交わる方向）に長い空間からなるマニホールド１１と、このマニホールド１１と繋がるスリット１２とが形成され、また、第一リップ１３ａと第二リップ１４ａとの間には、スリット１２の解放端である吐出口１８が形成されている。すなわち、マニホールド１１と吐出口１８とは、スリット１２を経由して繋がっている。

【0029】

スリット１２は、マニホールド１１と同様に幅方向ＴＤ（すなわち、基材２とダイ１０との相対移動方向と交わる方向）に長く形成されており、スリット１２の幅方向寸法は、シム板１５の内寸によって決定され、スリット１２の幅方向寸法と略同一の幅方向寸法のスラリー３を、基材２上に塗工することができる。スリット１２の隙間寸法（高さ寸法）は、例えば０．４～１．５ｍｍである。なお、本実施形態では、スリット１２の隙間方向が上下方向であり、幅方向が水平方向となる姿勢でダイ１０は設置されている。つまり、マニホールド１１とスリット１２とが水平方向に並んで配置される姿勢でダイ１０は設置されている。したがって、マニホールド１１に溜められているスラリー３をスリット１２および吐出口１８を通じて基材２へと流す方向は水平方向となる。

【0030】

なお、シム板１５の厚さを変更することにより、マニホールド１１内部の圧力（塗工圧力）を調整することができ、この調整によって、様々な特性を有するスラリー３に対して均一な膜厚の塗工を行うことが可能となる。

【0031】

また、本実施形態においては、スラリー３が吐出口１８を通じて基材２へと流れる方向を水平方向としたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、上方向としてもよいし、下方向としてもよく、任意の方向に設定することができる。

【0032】

図３にダイ１０の内部のシム板１５の形態について示す。シム板１５は略Ｕ字状の形状を有し、ベース部１５ａと、ベース部１５ａの両端部のそれぞれに接続される２つの突出部１５ｂを有し、突出部１５ｂが吐出口１８側（第二リップ側）を向くよう、配置される。このシム板１５を第一分割体１３と第二分割体１４とが挟み込むことにより、マニホールド１１から吐出口１８へ向かうスラリー３の流路であるスリット１２が形成され、そのスリット１２の幅方向寸法は、２つの突出部１５ｂの内側同士の間隔で規定される。

【0033】

また、シム板１５の先端部である突出部１５ｂの先端部の内側には、面取り部１５ｃが形成されている。この面取り部１５ｃを有することにより、吐出口１８の近傍におけるスリット１２は吐出口１８から奥に行くにしたがってダイ１０の幅方向ＴＤに狭くなる形状となる。なお、本実施形態では面取り部１５ｃの寸法は約５ｍｍである。

【0034】

図１に戻り、ダイ１０の幅方向ＴＤの中央部には、流入部１６が設けられており、この流入部１６は、ダイ１０の外部からマニホールド１１へ繋がる貫通孔（流入口）からなる。供給手段２０は、この流入部１６へ向けてスラリー３を供給する供給配管２１と、スラリー３を貯留しているタンク２２と、このタンク２２内のスラリー３を、パイプ２１を通じてダイ１０へ供給するためのポンプ２３とを有している。以上より、供給手段２０は、マニホールド１１に流入部１６からスラリー３を供給することができる。なお、本実施形態では、図１に示すように、流入部１６は、マニホールド１１の底部１７と繋がっており、この底部１７からスラリー３を流入させる構成としている。

【0035】

そして、マニホールド１１は、供給手段２０から供給されたスラリー３を溜めることができ、マニホールド１１に溜められているスラリー３を、スリット１２を通って吐出口１８からロールツーロールで送られる基材２に対して吐出し、この基材２に対してスラリー３を連続的に塗工することができる。スリット１２の隙間寸法はその幅方向に一定であり、基材２上に塗工されるスラリー３の厚さは幅方向に一定となるよう設計されている。また、図示しないが、供給配管２１の途中にはスラリー３用のフィルタが設けられている。

【0036】

位置調節部１９は、塗工装置１の本体部とダイ１０とを連結する直動機構であり、図示しない制御装置により動作し、ダイ１０をローラ５に接離する方向に移動させる。この位置調節部１９がダイ１０の位置を調節することにより、図１に寸法ｄで示す吐出口１８と基材２の間隔が調節される。

【0037】

また、塗工装置１には、供給手段２０からダイ１０へのスラリー３の供給経路の途中であって供給配管２１と流入部１６の途中には、供給制御部４０が設けられている。

【0038】

供給制御部４０は供給バルブ４１を有しており、図示しない制御装置によって供給バルブ４１の動作が制御される。また、供給バルブ４１の入口部は、後述のリターンバルブ５１の入口部を介して供給配管２１と接続されており、スラリー３が供給バルブ４１の入口部へ供給される。また、供給バルブ４１の出口部は供給配管２１を介してダイ１０と接続されている。

【0039】

供給手段２０からダイ１０へのスラリー３の供給経路を開閉させる開閉弁となる弁体４２は電動シリンダ４３と連結されており、電動シリンダ４３へ電気信号が入力されることにより弁体４２が移動する。弁体４２が移動することにより、供給バルブ４１ではスラリー３の流路を形成する開状態とスラリー３の流路を遮断する閉状態との２つの状態が切り替え制御される。また、弁体４２の移動速度ｖ１は調節可能である。

【0040】

また、本実施形態では、供給制御部４０と供給手段２０の間にはリターン制御部５０が設けられている。リターン制御部５０は、基材２へのスラリー３の塗工が中断されてダイ１０へスラリー３を供給する必要が無いときにスラリー３をタンク２２へ戻す手段であり、リターンバルブ５１を有しており、図示しない制御装置によってこのリターンバルブ５１の動作が制御される。リターンバルブ５１の入口部は供給配管２１と接続され、出口部がタンク２２につながるリターン配管２４と接続されている。

【0041】

リターンバルブ５１は、内部に弁体５２を有し、弁体５２が移動することによって供給バルブ５１の内部の流路が開閉される。弁体５２はエアシリンダ５３と連結されており、エアシリンダ５３へのエアの出し入れにより弁体５２が移動する。この弁体５２の移動により、リターン配管２４の開閉が切り替え制御される。

【0042】

図１には、基材２へスラリー３が塗工されている状態が示されている。
この状態においては、供給バルブ４１は開状態であり、リターンバルブ５１は閉状態となっている。これにより、供給バルブ４１を経由してダイ１０へスラリー３が供給され、ダイ１０の吐出口１８から基材２へスラリー３が塗工される。

【0043】

一方、リターンバルブ５１は閉状態となっており、リターンバルブ５１の出口部からリターン配管２４を経由してタンク２２へ戻るスラリー３の流路は遮断されている。そのため、ポンプ２３によって供給されるスラリー３は、全てダイ１０へ供給される。

【0044】

図１に対し、図２には、スラリー３の塗工を中断している状態が示されている。

【0045】

この状態においては、供給バルブ４１は閉状態であり、リターンバルブ５１は開状態となっている。これにより、ダイ１０へ向かう流路は遮断され、スラリー３は全てリターンバルブ５１の出口部、リターン配管２４を経由してタンク２２へ戻される。

【0046】

なお、リターン配管２４の途中には調節弁５５が設けられており、この調節弁５５において流路抵抗が調節されることによってリターン配管２４内のスラリー３の内圧が調節される。この内圧はリターン配管２４に設けられた図示しない圧力計により測定される。本実施形態では、塗工実施時のマニホールド１１内の内圧と塗工中断時のリターン配管２４内のスラリー３の内圧が略等しくなるように、調節弁５５によって調節されている。

【0047】

このように一度スラリー３の塗工が中断された後、再び図１に示すようにスラリー３を塗工する形態になることにより、基材２には間欠的にスラリー３による塗膜が形成される。

【0048】

次に、本実施形態の塗工装置１によって基材２にスラリー３を塗工する様子の側面図を図４に示す。ここで、基材２は一定の搬送速度ｖ２で搬送されており、図４では便宜的に基材２は直線的に搬送されるように図示している。また、供給手段２０から供給され、ダイ１０から塗工されるスラリー３の圧力は一定に設定されている。

【0049】

図４（ａ）は、基材２に間欠的に形成される各塗膜の形成開始時である。リターンバルブ５１（図１参照）が開状態から閉状態になると同時に、供給バルブ４１が閉状態から開状態になることにより、ダイ１０からのスラリー３の吐出が開始する。このダイ１０から吐出されたスラリー３が基材２に接した場所が、塗膜の始端部３１となる。ここで、ダイ１０からのスラリー３の吐出開始時におけるダイ１０と基材２の間隔は寸法ｄ１となっている。なお、本説明ではこのときのダイ１０と基材２の間隔を第１の間隔と呼ぶ。

【0050】

図４（ｂ）は、塗膜の形成開始から所定時間が経過した状態である。基材２が一定の搬送速度ｖ２で搬送され、ダイ１０からのスラリー３の塗工圧力が一定であることによって基材２には均一の膜厚の塗膜が形成される。

【0051】

一方、位置調節部１９（図１参照）の動作により、ダイ１０と基材２の間隔は塗膜形成開始時の寸法ｄ１から寸法ｄ２に短縮されている。なお、本説明ではこのときのダイ１０と基材２の間隔を第２の間隔と呼ぶ。

【0052】

図４（ｃ）は、図４（ｂ）の時点からさらに所定時間が経過した状態である。塗膜の始端部３１および終端部３３の間の部分を形成する際は、ダイ１０と基材２の間隔は寸法ｄ２で維持され、塗膜の形成が進行する。なお、塗膜においてこのようにダイ１０と基材２の間隔が寸法ｄ２で維持されて塗工される部分を安定塗工部３２と呼ぶ。

【0053】

図４（ｄ）は、各塗膜の形成完了時である。リターンバルブ５１（図１参照）が閉状態から開状態になると同時に、供給バルブ４１が開状態から閉状態になることにより、ダイ１０からのスラリー３の吐出が停止される。これにより、基材２上の塗膜とダイ１０とは分断され、塗膜の終端部３３が形成される。

【0054】

一方、このようにスラリー３の供給が停止した状態となるまでに、位置調節部１９（図１参照）の動作により、ダイ１０と基材２の間隔は寸法ｄ２から寸法ｄ３に拡張されている。なお、本説明ではこのときのダイ１０と基材２の間隔を第３の間隔と呼ぶ。

【0055】

図５に本実施形態の塗工装置１の塗工動作を示すダイアグラムおよびこの塗工によって得られる塗膜を示す。図５（ａ）では塗工動作のうち特に位置調節部１９による基材２上の塗膜とダイ１０の間隔の変化、および電動シリンダ４３による供給バルブ４１の弁体４２の状態の変化をダイアグラムで示し、図５（ｂ）では図５（ａ）のダイアグラムでスラリー３の塗工が行われた場合の塗膜の形状を上面図で示している。ここで、基材２の搬送速度ｖ２は約１ｍ／ｍｉｎであり、スラリー３の塗工圧力は、１５～２０ｋＰａの範囲内の所定の圧力（たとえば１６ｋＰａ）で一定に設定されている。

【0056】

本実施形態では、ダイ１０と基材２の間隔について第１の間隔である寸法ｄ１と第３の間隔である寸法ｄ３は同じ寸法としている。そして、供給バルブ４１が閉状態であってダイ１０からスラリー３が吐出されていない間は、ダイ１０と基材２の間隔はこの寸法ｄ１（＝ｄ３）で維持されている。

【0057】

そして、塗膜の形成を開始するにあたり、供給バルブ４１の弁体４２の移動とダイ１０の移動が同じタイミングで開始する。ここで、本実施形態では、ダイ１０および弁体４２はそれぞれ所定の加減速、さらには立ち上がり、立ち下がりを除き略等速で移動しており、ダイ１０と基材２の間隔が寸法ｄ１から寸法ｄ２になるのに要する時間と弁体４２が閉状態から開状態になるのに要する時間とが等しくなっており、供給バルブ４１の弁体４２の移動とダイ１０の移動は同じタイミングで完了する。なお、本実施形態ではこの時間を０．３秒としている。なお、本説明における所定の加減速とは、各間欠塗工において共通の加減速動作を行うことを指している。

【0058】

また、本実施形態では、寸法ｄ１（＝ｄ３）は２００ｕｍ、寸法ｄ２は１００ｕｍであり、寸法ｄ１およびｄ３は寸法ｄ２の２倍程度となっている。また、弁体４２の移動速度ｖ１を１ｍｍ／ｓ（６０ｍｍ／ｍｉｎ）としており基材２の搬送速度ｖ２よりも遅い。

【0059】

ダイ１０と基材２の間隔が寸法ｄ２となり、弁体４２が開状態となった後、この状態が所定時間維持され、安定塗工部３２が形成される。

【0060】

次に、ダイ１０と弁体４２が同時に移動を開始し、ダイ１０と基材２の間隔が寸法ｄ２から寸法ｄ３に変化し、弁体４２が開状態から閉状態へ変化する。この動作が完了することにより、塗膜の終端部３３が形成され、次に弁体４２が移動するまで塗膜と塗膜の間の部分である非塗工部が形成される。このとき、塗工開始時と同様に、ダイ１０と基材２の間隔が寸法ｄ２から寸法ｄ３になるのに要する時間と弁体４２が開状態から閉状態になるのに要する時間とは等しくなっており、供給バルブ４１の弁体４２の移動とダイ１０の移動は同時に完了する。なお、本実施形態ではこの時間を０．３秒としている。一方、供給バルブ４１の開閉に要する時間が０．３秒であるのに対し、リターンバルブ５１の開閉に要する時間は０．００８秒であり、供給バルブ４１の開閉に要する時間の方が格段に長い。

【0061】

このような塗工動作により得られた塗膜の形状を図５（ｂ）に示す。

【0062】

塗膜の始端部３１近傍の形成にあたり、最初にダイ１０と基材２の間隔が安定塗工部３２形成時の寸法ｄ２よりも大きな寸法ｄ１から塗工が開始され、徐々に寸法ｄ２へと狭まることにより、塗工開始時の塗膜の幅ｗ１は安定塗工部３２の塗膜の幅ｗ２よりも狭く、時間の経過とともに幅ｗ２へと拡がってゆく。

【0063】

また、本実施形態ではダイ１０と基材２の間隔が狭まるのと同じタイミングで、供給バルブ４１の弁体４２が徐々に閉状態から開状態へと移行している。これにより、塗工開始時のスラリー３の供給量は徐々に増加するため、弁体４２が瞬時に閉状態から開状態へと移行する場合と比較して始端部３１の幅ｗ１はさらに狭まる。

【0064】

また、本実施形態では、図３に示した通りシム板１５の先端部の内側が面取り部１５ｃを有することによって、ダイ１０内のスラリー３の流路が吐出口１８の近傍において吐出口１８から奥に行くにしたがってダイ１０の幅方向に狭くなる形状を有している。これにより、上記形状を有していない場合と比較して始端部３１の幅ｗ１はさらに狭まる。

【0065】

上記の通り、塗膜の始端部３１近傍を形成する際にダイ１０と基材２の間隔を徐々に変化させること、弁体４２を徐々に閉状態から開状態に移行すること、また、ダイ１０内のスラリー３の流路が吐出口１８の近傍において吐出口１８から奥に行くにしたがってダイ１０の幅方向に狭くなる形状を有することを組合わせることによって、塗膜の始端部３１近傍において塗膜の塗工開始時の幅ｗ１から幅ｗ２まで塗膜の幅が徐々に大きくなり、図５（ｂ）に示す通り塗膜の隅部の形状が丸みを帯びた形状になるようにすることができる。

【0066】

また、塗膜の終端部３３近傍の形成にあたり、基材２の間隔が安定塗工部３２形成時の寸法ｄ２から徐々に寸法ｄ３へと拡がることにより、塗膜の幅は安定塗工部３２の塗膜の幅ｗ２から幅ｗ３へと狭まってゆく。

【0067】

また、本実施形態ではダイ１０と基材２の間隔が拡がるのと同じタイミングで、供給バルブ４１の弁体４２が徐々に開状態から閉状態へと移行している。これにより、塗工開始時のスラリー３の供給量は徐々に減少するため、弁体４２が瞬時に開状態から閉状態へと移行する場合と比較して終端部３３の幅ｗ３はさらに狭まる。

【0068】

また、本実施形態では、図３に示した通りシム板１５の先端部の内側が面取り部１５ｃを有することによって、ダイ１０内のスラリー３の流路が吐出口１８の近傍において吐出口１８から奥に行くにしたがってダイ１０の幅方向に狭くなる形状を有している。これにより、上記形状を有していない場合と比較して終端部３３の幅ｗ３はさらに狭まる。

【0069】

上記の通り、塗膜の終端部３３近傍を形成する際にダイ１０と基材２の間隔を徐々に変化させること、弁体４２を徐々に開状態から閉状態に移行すること、また、ダイ１０内のスラリー３の流路が吐出口１８の近傍において吐出口１８から奥に行くにしたがってダイ１０の幅方向に狭くなる形状を有することを組合わせることによって、塗膜の終端部３３近傍において安定塗工部の幅ｗ２から幅ｗ３まで塗膜の幅が徐々に小さくなり、図５（ｂ）に示す通り塗膜の隅部の形状が丸みを帯びた形状になるようにすることができる。

【0070】

以上の通り塗膜の始端部３１近傍および終端部３３近傍を形成する際にダイ１０と基材２の間隔を徐々に変化させること、弁体４２を徐々に閉状態から開状態（開状態から閉状態）に移行することおよびダイ１０内のスラリー３の流路が吐出口１８の近傍において吐出口１８から奥に行くにしたがってダイ１０の幅方向に狭くなる形状を有することにより、略四角形状の塗膜の四隅の部分に丸みを持たせることができる。

【0071】

一方、図５（ｂ）のように塗膜の四隅の部分に丸みを持たせることは、塗膜の始端部３１近傍および終端部３３近傍を形成する際にダイ１０と基材２の間隔を徐々に変化させることのみでも実現可能ではある。これに対し、本実施形態の通り弁体４２を徐々に閉状態から開状態（開状態から閉状態）に移行することおよびダイ１０内のスラリー３の流路が吐出口１８の近傍において吐出口１８から奥に行くにしたがってダイ１０の幅方向に狭くなる形状を有することをさらに有することによって、塗膜の四隅の部分の丸み形状がコントロールされ、より良い形状とすることができる。

【0072】

図６は、本発明の塗工装置を用いた二次電池構造を示す概略図であり、図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）は正面図である。

【0073】

二次電池１００は、本実施形態では全固体電池である。二次電池１００では、正極１０１と負極１０２とが交互に積層されている。

【0074】

正極１０１は、本発明の塗工装置１によって正極集電体の表面に正極活物質層が塗工されることにより形成され、負極１０２は、負極集電体の表面に負極活物質層が塗工されることにより形成される。正極１０１と負極１０２の間には、固体電解質層１０４が設けられ、この固体電解質層１０４を介して正極と負極との間でたとえばリチウムイオンのやりとりが行われることにより、全固体電池における充電および放電が実施される。

【0075】

このような二次電池１００では、複数のセル（正極１０１、負極１０２、固体電解質層１０４）が積層された後、空気や水分と遮断させる目的や、短絡防止を目的として枠部１０３により外装される。

【0076】

この枠部１０３は上記複数のセルを収納する開口を有するよう樹脂成形されているが、この成形プロセスに起因して一般的に開口の隅部は丸みを持ったＲ形状となる。これに対してスリットダイによる塗工プロセスにより製造される電極の四隅は、一般的にはＲが小さく丸みがほとんど無い形状である。この電極を枠部１０３で外装しようとする際、枠部１０３の開口と電極とが略同一の大きさであった場合、双方の隅部の形状が干渉する。そのため、従来は電極サイズを小さくするする必要があった。

【0077】

これに対し、本発明では、電極の隅部に丸みを持たせる事が可能となり、枠部１０３の隅部との干渉が改善された状態で収納させる事が可能となる。これにより、枠部１０３の開口との隙間を極小化して体積効率の良い電池を提供することができる。また従来の電池は、枠部と電極との間の空隙が大きいため、移動等により電極が枠部内で損傷をきたすことがあったが、本発明により安全性の高い電池を提供する事が可能となる。

【0078】

以上の電池用極板の製造装置により、体積効率が高い電池を形成することが可能である。

【0079】

ここで、本発明の電池用極板の製造装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。たとえば、上記の説明では位置調節部１９によるダイ１０の移動開始のタイミングと供給バルブ４１の弁体４２の移動開始のタイミングが同時であり、また、位置調節部１９によるダイ１０の移動完了のタイミングと供給バルブ４１の弁体４２の移動完了のタイミングが同時であるが、これに限らず、塗膜の隅部がより良い形状となるよう適宜時間差を設けても構わず、スラリーの吐出の開始時および停止時における塗膜の形状に応じて弁体の開閉時間および開度を調節することによって塗膜の隅部の形状を調節しても良い。

【0080】

また、上記の説明では、ダイ１０と基材２の間隔を変化させる際のダイ１０の移動速度を等速としているが、必ずしも等速でなくても良く、塗膜の隅部がより良い形状となるような速度プロファイルでダイ１０が移動しても良い。

【0081】

また、スラリー３の吐出開始時におけるダイ１０と基材２の間隔ｄ１とスラリー３の吐出完了時におけるダイ１０と基材２の間隔ｄ３とは異なっていても構わない。

【0082】

また、シム板１５に面取り部１５ｃが無く、吐出口１８の近傍においてスラリー３の流路の幅が不変であっても構わない。

【0083】

また、上記の説明では供給バルブ４１においてシャフトを動作させる手段としてボイスコイルモータが使用されているが、これに限らず、たとえばエアシリンダなど他の直動機構が使用されても良い。

【0084】

また、基材が帯状であってロールツーロールで搬送される形態でなく枚葉の形態の基材であっても良い。その場合、固定された基材に対してダイが移動することによって基材とダイとが相対移動する形態であっても良い。

【0085】

また、本発明の電池用極板の製造装置は、全固体電池の製造に限らず、固体電解質層の代わりに電解液を有するリチウムイオン電池などに適用されても構わない。

【符号の説明】

【0086】

１ 塗工装置（電池用極板の製造装置）
２ 基材
３ スラリー
５ ローラ
１０ ダイ
１１ マニホールド
１２ スリット
１３ 第一分割体
１３ａ 第一リップ
１４ 第二分割体
１４ａ 第二リップ
１５ シム
１５ａ ベース部
１５ｂ 突出部
１５ｃ 面取り部
１６ 流入部
１７ 底部
１８ 吐出口
１９ 位置調節部
２０ 供給手段
２１ 供給配管
２２ タンク
２３ ポンプ
２４ リターン配管
３１ 始端部
３２ 安定塗工部
３３ 終端部
４０ 供給制御部
４１ 供給バルブ
４２ 弁体
４３ 電動シリンダ
５０ リターン制御部
５１ リターンバルブ
５２ 弁体
５３ エアシリンダ
５５ 調節弁
１００ 二次電池
１０１ 正極
１０２ 負極
１０３ 枠部
１０４ 固体電解質層
２００ 二次電池
２０１ 正極
２０２ 負極
２０３ 枠部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】