特表 2023-536702 電気化学的貯蔵装置の機能層を形成するための方法、塗布装置、及び調製物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-29

(54)【発明の名称】電気化学的貯蔵装置の機能層を形成するための方法、塗布装置、及び調製物

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/058 20100101AFI20230822BHJP

   H01M 10/0562 20100101ALI20230822BHJP

   H01M 10/0565 20100101ALI20230822BHJP

   H01M 4/04 20060101ALI20230822BHJP

   H01G 11/86 20130101ALI20230822BHJP

   H01G 13/00 20130101ALI20230822BHJP

   B05C 5/00 20060101ALI20230822BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20230822BHJP

   B05D 1/28 20060101ALI20230822BHJP

   B05D 1/34 20060101ALI20230822BHJP

   B05D 7/24 20060101ALI20230822BHJP

【ＦＩ】

H01M10/058

H01M10/0562

H01M10/0565

H01M4/04 Z

H01G11/86

H01G13/00 351A

B05C5/00 103

B05C11/10

B05D1/28

B05D1/34

B05D7/24 301K

H01G13/00 381

H01G13/00 391B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023504238

(86)(22)【出願日】2021-07-22

(85)【翻訳文提出日】2023-03-17

(86)【国際出願番号】 EP2021070490

(87)【国際公開番号】W WO2022018190

(87)【国際公開日】2022-01-27

(31)【優先権主張番号】20187223.1

(32)【優先日】2020-07-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】516091949

【氏名又は名称】イーティーエッチ チューリッヒ

(74)【代理人】

【識別番号】100149032

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 敏明

(74)【代理人】

【識別番号】100181906

【弁理士】

【氏名又は名称】河村 一乃

(72)【発明者】

【氏名】ウッド，ヴァネッサ

(72)【発明者】

【氏名】バーデ，ポール

【テーマコード（参考）】

4D075

4F041

4F042

5E078

5E082

5H029

5H050

【Ｆターム（参考）】

4D075AC15

4D075AC76

4D075AC84

4D075AC88

4D075AC91

4D075AE23

4D075CA22

4D075CA47

4D075CA48

4D075DA04

4D075DB06

4D075DB07

4D075DC16

4D075DC19

4D075EA05

4D075EA06

4D075EA10

4D075EA31

4D075EB24

4D075EB37

4D075EB51

4D075EB52

4D075EC01

4D075EC03

4D075EC05

4D075EC30

4F041AA02

4F041AB01

4F041BA05

4F041BA07

4F041BA12

4F041BA13

4F041BA22

4F041BA34

4F041CA07

4F041CA13

4F041CA16

4F041CA22

4F041CA25

4F042AA02

4F042BA04

4F042BA06

4F042BA08

4F042BA12

4F042BA25

4F042CB02

4F042CB10

4F042CB19

4F042ED02

5E078AA14

5E078AB01

5E078BB33

5E082BC38

5E082LL40

5H029AJ14

5H029AK01

5H029AK03

5H029AL02

5H029AL03

5H029AL07

5H029AL11

5H029AM12

5H029AM16

5H029CJ22

5H029CJ30

5H029HJ04

5H029HJ10

5H029HJ11

5H029HJ12

5H050AA19

5H050BA17

5H050CA01

5H050CA08

5H050CA09

5H050CB02

5H050CB03

5H050CB08

5H050CB11

5H050GA22

5H050GA29

5H050HA04

5H050HA10

5H050HA11

5H050HA12

(57)【要約】

本発明は、電気化学的貯蔵装置の機能層（１１０、１２０、１３０）を製造するための方法に関し、前記方法は：塗布装置（１）の第１のリザーバー（１０）に第１の調製物（Ｐ１）を供給すること、前記塗布装置（１）の第２のリザーバー（２０）に第２の調製物（Ｐ２）を供給すること、前記塗布装置（１）を基板（２００）の上方に配置し、かつ前記塗布装置（１）を塗布方向（Ｃ）に沿って前記基板（２００）に対して相対的に移動させること、前記塗布装置（１）の前記第１のリザーバー（１０）から前記第１のスロット（１１）を介して前記基板（２００）の塗布面（２１０）に前記第１の調製物（Ｐ１）を吐出することであり、ここで前記第１のスロット（１１）は、塗布方向（Ｃ）に垂直で、かつ塗布面（２１０）に平行な横軸（Ｌ）に沿って延在していること、及び前記塗布装置（１）の前記第２のリザーバー（２０）から前記第２のスロット（２１）を介して前記基板（２００）上に前記第２の調製物（Ｐ２）を同時に吐出することであり、ここで前記第２のスロット（２１）は横軸（Ｌ）に沿って延在していること、ここで前記第１の調製物（Ｐ１）と前記第２の調製物（Ｐ３）とは、前記塗布装置（１）と前記基板（２００）との間にカーテン（３１０、３２０）を形成すること、及びここで前記電気化学的貯蔵装置の第１の機能層（１１０）が、前記第１の調製物（Ｐ１）から塗布面（２１０）上に形成され、かつ前記電気化学的貯蔵装置の第２の機能層（１２０）が、前記第２の調製物（Ｐ２）から前記第１の機能層（１１０）上に同時に形成されること、を含む。本発明はさらに、電気化学的貯蔵装置の機能層（１１０、１２０、１３０）を製造するための塗布装置（１）及び調製物（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）に関するものである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気化学的貯蔵装置の機能層（１１０、１２０、１３０）を製造するための方法であって：
ａ． 塗布装置（１）の第１のリザーバー（１０）内に第１の調製物（Ｐ１）を供給すること、
ｂ． 前記塗布装置（１）の第２のリザーバー（２０）内に第２の調製物（Ｐ２）を供給すること、
ｃ． 前記塗布装置（１）を基板（２００）の上方に配置し、かつ前記塗布装置（１）を塗布方向（Ｃ）に沿って前記基板（２００）に対して相対的に移動させること、
ｄ． 前記塗布装置（１）の前記第１のリザーバー（１０）から第１のスロット（１１）を介して前記第１の調製物（Ｐ１）を前記基板（２００）の塗布面（２１０）上に吐出することであり、ここで前記第１のスロット（１１）は塗布方向（Ｃ）に垂直で、かつ前記塗布面（２１０）に平行な横軸（Ｌ）に沿って延在していること、及び前記塗布装置（１）の前記第２のリザーバー（２０）から第２のスロット（２１）を介して前記基板（２００）上に前記第２の調製物（Ｐ２）を同時に吐出することであり、ここで前記第２のスロット（２１）は、横軸（Ｌ）に沿って延在していること、
ｅ． ここで前記第１の調製物（Ｐ１）と前記第２の調製物（Ｐ３）とが、前記塗布装置（１）と前記基板（２００）との間にカーテン（３１０、３２０）を形成することであり、ここで特に前記第１の調製物（Ｐ１）及び前記第２の調製物（Ｐ２）が、せん断減粘性挙動を示すこと、及び
ｆ． ここで前記電気化学的貯蔵装置の第１の機能層（１１０）が前記第１の調製物（Ｐ１）から前記塗布面（２１０）上に形成され、かつ前記電気化学的貯蔵装置の第２の機能層（１２０）が第２の調製物（Ｐ２）から前記第１の機能層（１１０）上に同時に形成されること、
を含む、
前記方法。

【請求項2】

前記第１の機能層（１１０）及び／又は前記第２の機能層（２１０）は、前記電気化学的貯蔵装置の固体電解質を形成する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記固体電解質は、
ａ． 無機固体電解質、及び／又は
ｂ． ポリマー電解質、特にポリマーと金属イオン塩との混合物を含むもの、
を含む、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の機能層（１１０）及び／又は前記第２の機能層（２１０）は、
前記電気化学的貯蔵装置の
ａ． 正極又は負極、
ｂ． 電子輸送媒体、特に集電体、及び／又は
ｃ． 保護層、
を形成する、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記第１の調製物（Ｐ１）及び／又は前記第２の調製物（Ｐ２）は、以下の成分：
ｉ． 溶媒及び／又は重合性モノマー、
ｉｉ． 金属イオンホスト又は金属イオンホストを形成することができる前駆体、
ｉｉｉ． 固体イオン伝導体又は固体イオン伝導体を形成することができる前駆体、
ｉｖ． 固体電子伝導体、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記第１の調製物（Ｐ１）と前記第２の調製物（Ｐ２）との界面で拡散が生じないように、前記第１の調製物（Ｐ１）及び前記第２の調製物（Ｐ２）は、同じ濃度で同じ溶媒及び／又は同じ重合性モノマー及び／又は同じ塩濃度を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記第１の調製物（Ｐ１）及び／又は前記第２の調製物（Ｐ２）は、１０００ｇ ｍｏｌ^－１～１０００００ｇ ｍｏｌ^－１の分子量を有する第１のポリマーと、３０００００ｇ ｍｏｌ^－１～１２０００００ｇ ｍｏｌ^－１の分子量を有する第２のポリマーとを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記第１のリザーバー（１０）及び前記第１のスロット（１１）又は前記第２のリザーバー（２０）及び前記第２のスロット（２１）は、横軸（Ｌ）に沿って第１の部分（１０ａ、２０ａ）及び第２の部分（１０ｂ、２０ｂ）に分割され、前記第１の部分（１０ａ、２０ａ）と前記第２の部分（１０ｂ、２０ｂ）とは、物理的に互いに分離されており、特に前記第１の部分（１０ａ、２０ａ）は横軸（Ｌ）に沿って前記第１又は第２のリザーバー（１０、２０）の末端部分を形成する、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記第２の調製物（Ｐ２）は、第１の流量で前記第１の部分（１０ａ、２０ａ）に供給され、かつ前記第２の調製物（Ｐ２）は、第２の流量で前記第２の部分（１０ｂ、２０ｂ）に供給され、ここで前記第１の部分（２０ａ）から吐出される前記第２の調製物（Ｐ２）によって形成された前記第２の機能層（１２０）が、前記第２の部分（２０ｂ）から吐出される前記第２の調製物（Ｐ２）によって形成された前記第２の機能層（１２０）より塗布面（２１０）に対して垂直方向に大きな厚さを備えるように、前記第１の流量及び前記第２の流量は設定されており、特に、前記第１の調製物（Ｐ１）によって形成された第１の機能層（１１０）は、前記第２の調製物（Ｐ２）によって形成された第２の機能層（１２０）によって埋め込まれるように、前記第１のスロット（１１）は、前記第２の部分（２０ｂ）の幅（ｗ）と等しい横軸（Ｌ）に沿って延びる幅（ｗ）を備え、より特に、前記塗布装置（１）は、前記第１のスロット（１１）から吐出される第１の調製物（Ｐ１）及び前記第２のスロット（２１）から吐出される第２の調製物（Ｐ２）を受けるように構成された吐出面（２）を備え、特に、前記吐出面（２）は、それぞれの前記リザーバー（１０、２０）及びそれぞれの前記スロット（１１、２１）の前記第１の部分（１０ａ、２０ａ）の幅に対応して横軸（Ｌ）に沿う幅を備える凹部（２ａ）を備え、さらにより特に前記凹部（２ａ）は、塗布方向（Ｃ）において吐出面（２）全体に沿ってそれぞれの前記スロット（１１、２１）から延在している、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記第１又は第２の調製物（Ｐ１、Ｐ２）及び前記さらなる調製物（Ｐ４）が前記基板（２００）の塗布面（２１０）上に所与のパターンで配置されて前記第１又は第２の機能層（１１０、１２０）を共同で形成するように、前記第１又は第２の調製物（Ｐ１、Ｐ２）は、前記第１又は第２のリザーバー（１０、２０）の前記第１の部分（１０ａ、２０ａ）に供給され、かつ前記さらなる調製物（Ｐ４）は、前記第１又は第２のリザーバー（１０、２０）の前記第２の部分（１０ｂ、２０ｂ）に供給される、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

電気化学的貯蔵装置の機能層（１１０、１２０、１３０）を製造するための塗布装置（１）であって、
ａ． 第１の調製物（Ｐ１）を受け入れるための第１のリザーバー（１０）、
ｂ． 前記第１の調製物（Ｐ１）が前記塗布装置（１）と塗布面（２１０）との間にカーテン（３１０）を形成するように、前記第１の調製物（Ｐ１）を前記第１のリザーバー（１０）から基板（２００）の前記塗布面（２１０）上に吐出するための第１のスロット（１１）、
ｃ． 第２の調製物（Ｐ２）を受け入れるための第２のリザーバー（２０）、
ｄ． 前記第２の調製物（Ｐ２）が前記塗布装置（１）と前記塗布面（２１０）との間にカーテン（３２０）を形成するように、前記第１の調製物（Ｐ１）と同時に、前記第２の調製物（Ｐ２）を前記第２のリザーバー（２０）から前記塗布面（２１０）上に吐出するための第２のスロット（２１）、
を備え、
ｅ． ここで前記塗布装置（１）は、前記基板（２００）の上方に配置するように構成され、かつ塗布方向（Ｃ）に沿って前記基板（２００）に対して相対的に移動すること、
を含み、
前記電気化学的貯蔵装置の第１の機能層（１１０）が前記第１の調製物（Ｐ１）から前記塗布面（２１０）上に形成され、かつ前記電気化学的貯蔵装置の第２の機能層（１２０）が前記第２の調製物（Ｐ２）から前記第１の機能層（１１０）上に同時に形成されることが可能なように、前記第１のスロット（１１）及び前記第２のスロット（２１）は構成及び配置されていること、
を特徴とする、前記塗布装置（１）。

【請求項12】

前記第１のリザーバー（１０）又は前記第２のリザーバー（２０）は、横軸（Ｌ）に沿って第１の部分（１０ａ、２０ａ）と第２の部分（１０ｂ、２０ｂ）とに分割され、ここで前記第１の部分（１０ａ、２０ａ）と前記第２の部分（１０ｂ、２０ｂ）とは物理的に分離されており、前記第１又は第２のリザーバー（１０、２０）は、前記第１の部分（１０ａ、２０ａ）に接続された第１のポンプインレット（１３ａ）、及び前記第２の部分（１０ｂ、２０ｂ）に接続された第２のポンプインレット（１３ｂ）を備え、前記第１のポンプインレット（１３ａ）及び前記第２のポンプインレット（１３ｂ）は、前記第１の部分（１０ａ、２０ａ）及び前記第２の部分（１０ｂ、２０ｂ）にそれぞれの調製物を供給するためにそれぞれのポンプに接続するように構成され、特に前記第１の部分（１０ａ、２０ａ）は、横軸（Ｌ）に沿って前記第１のリザーバー（１０）の末端部分を形成することを特徴とする、
請求項１１に記載の塗布装置（１）。

【請求項13】

前記塗布装置（１）は、前記第１のスロット（１１）から吐出される前記第１の調製物（Ｐ１）及び前記第２のスロット（２１）から吐出される前記第２の調製物（Ｐ２）を受けるように構成された吐出面（２）を備え、特に前記吐出面（２）は、それぞれの前記リザーバー（１０、２０）及びそれぞれの前記スロット（１１、２１）の前記第１の部分（１０ａ、２０ａ）の幅に対応する横軸（Ｌ）に沿う幅を備える凹部（２ａ）を備え、より特に前記凹部（２ａ）は、塗布方向（Ｃ）において吐出面（２）全体に沿ってそれぞれの前記スロット（１１、２１）から延在していることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の塗布装置（１）。

【請求項14】

以下の成分：
ｉ． 溶媒及び／又は重合性モノマー、
ｉｉ． 金属イオンホスト又は金属イオンホストを形成することができる前駆体、
ｉｉｉ． 固体イオン伝導体又は固体イオン伝導体を形成することができる前駆体、
ｉｖ． 固体電子伝導体又は固体電子伝導体を形成することができる前駆体、
のうちの少なくとも１つを含む、
電気化学的貯蔵装置の機能層（１１０、１２０、１３０）を形成するための調製物（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）であって、
特に前記調製物（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）は、せん断減粘性挙動を示し、前記調製物（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）が塗布装置（１）のスロット（１１、２１、３１）から塗布面（２１０）上に吐出される場合に前記塗布装置（１）と基板（２００）の塗布面（２１０）との間にカーテン（３１０、３２０、３３０）を形成することが可能である、前記調製物（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）。

【請求項15】

前記調製物（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）は、１０００ｇ ｍｏｌ^－１～１０００００ｇ ｍｏｌ^－１の分子量を有する第１のポリマーと、３０００００ｇ ｍｏｌ^－１～１２０００００ｇ ｍｏｌ^－１の分子量を有する第２のポリマーとを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の調製物（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気化学的貯蔵装置の機能層を形成するための方法及び塗布装置、並びに電気化学的貯蔵装置の機能層を形成するための調製に関するものである。

【背景技術】

【0002】

本明細書が意味する範囲の電気化学的貯蔵装置とは、その化学組成物により電気エネルギーを蓄えることができる装置のことである。例えば、そのような装置は、電池（ｂａｔｔｅｒｙ）であり得、特に固体電池、例えば固体リチウムイオン電池又は固体ナトリウムイオン電池、又はキャパシタ、例えばスーパーキャパシタであり得る。このような固体電池では、充放電時に電池の負極と正極との間を移動する充電種（例えば、リチウムイオン又はナトリウムイオン）が、固体電解質を形成する固体マトリックス（例えば、無機材料、ポリマー、又は無機材料とポリマーとの混合物を含むもの）に埋め込まれている。

【0003】

上記の電気化学的貯蔵装置は、電気化学的貯蔵装置において様々な機能を充足する機能層に構造化されていることが多い。機能層は、電気化学的能動層（活性層）であってもよく、すなわち、イオン又は電子などの荷電種を貯蔵又は輸送するように適合されていてもよく、又は電気化学的受動層（すなわち、荷電種を貯蔵又は輸送するように適合されていない）であってもよい。イオン貯蔵に適合した機能層は、負極層又は正極層などのインターカレーションホストであってもよい。さらに、イオン輸送用に構成される機能層は、例えば固体電解質であってもよく、電子輸送用に適合した機能層は、例えば集電体として機能してもよい。電気化学的受動層の非限定的な例は、活性層を例えば腐食又は劣化から保護するように適合された保護層（典型的には最外層に配置されるもの）である。

【0004】

固体電解質では、有機可燃性液体電解質の使用をせずに、液体の代わりに容易に燃焼しない固体に置き換える。これにより、そのような固体電気化学的貯蔵装置によって電力を供給される装置の使用中の火災の危険性が大幅に減少する。さらに、一部の固体電解質は、電気化学的により安定している。さらに、固体電解質電池は、固体電解質の構造的完全性が負極と正極との間の内部短絡を防ぐため、セパレーターを必要としない。活物質の一部の組み合わせ（すなわち、リチウム金属の使用を伴う）において、固体電解質電池は液体電解質を使用する最先端の電池よりもエネルギー密度を高くすることができる。

【0005】

これらの利点にもかかわらず、固体電解質を備える電気化学的貯蔵装置の製造コスト及び製造スループットは、従来技術の方法を用いた場合には最適とは言えない。そのため、固体電解質電池は、液体電解質を用いた電池と経済的競争ができないのが現状である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

したがって、本発明の目的は、先行技術の方法と比較して製造時間及びコストを低減することができる、電気化学的貯蔵装置の機能層を製造するための方法（並びに塗布装置及び調製物）を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この目的は、独立請求項の主題によって達成される。本発明の実施形態は、従属請求項に規定され、以下に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の実施形態に従う塗布装置の一部の塗布方向と平行な面における断面図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態による塗布装置の一部と、本発明による方法を実施する間に形成されるカーテン及び機能層の概略的な部分的切断透視図である。

【図3】図３は、分割されたマニホールド及び関連するポンプインレットを有する本発明の実施形態による塗布装置の概略的な透視図である。

【図4】図４は、本発明の実施形態による塗布装置と、本発明による方法の第１の実施形態で形成されたカーテン及び機能層の概略的な透視図である。

【図5】図５は、塗布方向に垂直な機能層の断面図であり、機能層は、図４に描かれた方法の実施形態に従って形成されたものである。

【図6】図６は、本発明の実施形態による塗布装置と、本発明による方法の第２の実施形態で形成されたカーテン及び機能層の概略的な透視図である。

【図7】図７は、塗布方向に垂直な機能層の断面図であり、機能層は、図６に描かれた方法の実施形態に従って形成されたものである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の第１の態様は、電気化学的貯蔵装置の機能層を製造するための方法に関するものであり、前記方法は：
－ 塗布装置の第１のリザーバーに第１の調製物を供給すること、
－ 前記塗布装置の第２のリザーバーに第２の調製物を供給すること、
－ 前記塗布装置を基板の上方に配置し、前記塗布装置を塗布方向に沿って前記基板に対して相対的に移動させること、
－ 前記第１のリザーバーから前記塗布装置の第１のスロットを介して前記基板の塗布面上に前記第１の調製物を吐出することであり、ここで前記第１のスロットは、塗布方向に対して垂直で、かつ塗布面に対して平行な横軸に沿って延びていること、及び前記第２のリザーバーから前記塗布装置の第２のスロットを通して前記基板上に前記第２の調製物を同時に吐出することであり、ここで、前記第２のスロットは前記横軸に沿って延びていること、
－ ここで前記第１の調製物及び前記第２の調製物が、前記塗布装置と前記基板との間にカーテンを形成すること、及び
－ ここで前記電気化学的貯蔵装置の第１の機能層は、前記第１の調製物から前記基板の前記塗布面上に形成され、かつ前記電気化学的貯蔵装置の第２の機能層は、前記第２の調製物から前記第１の機能層上に同時に形成されること、
を含む。

【0010】

特定の実施形態では、第１の調製物と第２の調製物とは共同で塗布装置と基板との間にカーテンを形成する。

【0011】

特に、塗布装置は、少なくとも第１のスロット及び第２のスロット、並びに任意に第１及び第２のリザーバーを備える塗布ヘッド又はノズルを備えてもよい（あるいは、第１及び第２のリザーバーは、第１又は第２のスロットと流体接続されて塗布ヘッド又はノズルの外側に配置されてもよい）。例えば、第１のリザーバーと第２のリザーバーとは、塗布ヘッド又はノズルの空洞、あるいは塗布ヘッド又はノズルの空洞に挿入可能なマニホールドによって形成されてもよい。第１の調製物及び第２の調製物は、第１の調製物及び第２の調製物を別個の貯蔵リザーバーから塗布装置のそれぞれの第１又は第２のリザーバーに、例えばチューブ又は導管を介して輸送するポンプによって第１及び第２のリザーバーに供給されてもよい。もちろん、塗布装置は、電気化学的貯蔵装置の追加の機能層を堆積するために、特にそれを第１及び第２の機能層と同時に堆積するために、１つ又は複数の追加のリザーバー及び関連するスロットを備えてもよい。

【0012】

塗布装置は、特に、基板（例えば、フィルム又はウェブの形態のもの）をコンベアベルト上に置き、基板が塗布装置の塗布ヘッド又はノズルの下方に移動するようにコンベアベルトを駆動することによって基板に対して相対的に移動するが、ここで塗布装置は静止したままである。もちろん、基板を静止させたまま塗布装置の塗布ヘッド又はノズルを移動させることもまた本発明の範囲内であることが可能である。

【0013】

特に、塗布装置は、第１のスロットが第２のスロットよりも基板の塗布面の近くに配置されるように配置されている。このようにして、第１の機能層の上に第２の機能層が形成されることが確保される。

【0014】

特定の実施形態では、塗布装置の、特に塗布ダイの第１のスロット及び第２のスロット（及び任意に第３及び／又は少なくとも１つのさらなるスロット）から吐出される第１及び第２の調製物（及び任意に第３及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物）は、塗布装置の吐出面（「滑り部（スライド（ｓｌｉｄｅ））」とも称する）上で互いの上に層を形成し、かつ層状カーテンの状態で吐出面から基板の塗布面上に流れ落ちる。言い換えれば、第１の調製物と第２の調製物（任意で第３の調製物及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物）は、スライドカーテン塗布によって吐出される。このようにして、機能層を同時に生成することが可能である。

【0015】

あるいは、塗布装置（特に塗布ダイ）の底部側のスロットから第１及び第２の調製物を吐出させることも可能であり、ここではスロットの出口にて第１及び第２の調製物から層状カーテンが形成されるようにスロットは互いに隣接して配置されている。このような塗布装置には、特に吐出面（滑り部（スライド））は含まれない。この方法は「スロットカーテン塗布」としても知られ、対応する塗布ダイは「スロットダイ」と呼ばれる。スロット塗布とは対照的に、スライド塗布は、スロットの数、つまり生成される層の数が幾何学的な制約により制限されないという利点がある。

【0016】

第１の調製物及び第２の調製物は、塗布装置のそれぞれのスロットから吐出することができるように特に液体又はスラリーである。ここで、スラリーという用語は、液体の溶媒又はモノマーと、前記液体の溶媒又はモノマーに懸濁される粒子（特に１ｎｍ～５００μｍの直径を有する）とを含む組成物を表す。

【0017】

第１の調製物と第２の調製物とは、塗布装置のそれぞれのスロットから基板の塗布面上に吐出される間にカーテンを形成する。したがって、上記の方法は、カーテン塗布方法と表現することもできる。本明細書の範囲では、「カーテン」という用語は、液体材料又はスラリー材料の連続的な自由落下シートを表すものである。このようなカーテンを得るためには、それぞれの第１又は第２のスロットから吐出される第１又は第２の調製物の流量、基板が塗布装置に対して相対的に移動する塗布速度、及び第１及び第２の調製物のレオロジー特性（例えば粘度）（特に第１又は第２の調製物がせん断減粘性挙動、すなわち、せん断速度を上げると粘度が低下するような特性）を調節する必要がある。

【0018】

有利なことに、カーテン塗布は、流体力学的アシストと呼ばれる効果の恩恵を受ける：自由落下するカーテンは、基材の塗布面の衝突点に圧力場を作り、これにより、非常に速い塗布速度（例えば、約４０ｍ／分～２５００ｍ／分超過）でいずれの欠陥のない十分に薄い層（例えば、３０μｍ以下、特に５μｍ以下）の形成が可能となる。

【0019】

さらに、本発明者らは、カーテン塗布によって、基板上に同時に複数の材料の層を塗布することが可能であることを見出した。そのため、別個の層を別々に加工（例えばドライプレス又はホットプレス）する必要がもはやなく、得られる電気化学的貯蔵装置の製造時間が大幅に改善される。

【0020】

特定の実施形態では、第３の調製物が塗布装置の第３のリザーバーに供給され、ここで第３の調製物は、第１の調製物及び第２の調製物と同時に塗布装置の第３のスロットを介して基板上に吐出され、第３の調製物は塗布装置と基板との間にカーテンを形成し、電気化学的貯蔵装置の第３の機能層は、第３の調製物から第２の機能層上に形成される。

【0021】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、及び第３の調製物は共同で、塗布装置と基板との間にカーテンを形成する。

【0022】

特定の実施形態では、少なくとも１つのさらなる調製物が塗布装置のさらなるリザーバーに供給され、ここで前記さらなる調製物が、第１の調製物、第２の調製物、及び第３の調製物と同時に塗布装置のさらなるスロットを介して基板上に吐出され、前記さらなる調製物が塗布装置と基板との間にカーテンを形成し、かつ電気化学的貯蔵装置のさらなる機能層が前記さらなる調製物から第３の機能層上に形成される。

【0023】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び少なくとも１つのさらなる調製物は共同で、塗布装置と基板との間にカーテンを形成する。

【0024】

特定の実施形態では、第１の調製物及び第２の調製物は（及び特に第３の調製物及び少なくとも１つのさらなる調製物もまた）、せん断減粘性挙動、すなわち、せん断速度の増加時に粘度が低下することを示す。

【0025】

特定の実施形態では、第１の調製物及び第２の調製物は（及び特に第３の調製物及び少なくとも１つのさらなる調製物もまた）、第１の調製物と第２の調製物と（特に、第１、第２、第３及び少なくとも１つのさらなる調製物のうちのいずれか）の界面で、特に電気化学的貯蔵装置の得られる機能層において拡散が生じないように同じ溶媒又は同じ重合性モノマーを同じ濃度で含んでいる。特定の実施形態では、第１の調製物及び第２の調製物は（及び特に、第３の調製物及び少なくとも１つのさらなる調製物もまた）、第１の調製物と第２の調製物と（特に、第１、第２、第３及び少なくとも１つのさらなる調製物のうちのいずれか）の界面で拡散が生じないように、同じ濃度の同じ塩組成を含んでいる。

【0026】

これにより、特に基板への堆積後に生成される機能層の拡散勾配を低減し、かつカーテン塗布時の層流と相まって、層間の混合を最小限に抑えるため、得られる機能層の界面の品質を向上させ、電気化学的貯蔵装置の品質を向上させる。

【0027】

特定の実施形態では、第１の機能層、第２の機能層、第３の機能層、及び／又は少なくとも１つのさらなる機能層は、電気化学的貯蔵装置の固体電解質を形成する。

【0028】

特定の実施形態では、固体電解質は、無機固体電解質、例えば、セラミック又はガラス材料を含む。このような無機固体電解質は、その化学量論的組成において、リチウム又はナトリウムを含んでいてもよい。

【0029】

特定の実施形態では、無機固体電解質は、ＬｉＰＯＮ、ＬｉＩ、Ｌｉ_３Ｎ、Ｌｉ－β”－Ａｌ_２Ｏ_３、Ｌｉ_３ｘＬａ_{２／３－ｘ}□_{１／３－２ｘ}ＴｉＯ_３（ＬＬＴＯ、ペロブスカイト）、Ｌｉ_３ＯＣｌ（反ペロブスカイト）、Ｌｉ_１４ＺｎＧｅ_４Ｏ_１６（ＬｉＳＩＣＯＮ），Ｌｉ_１．３Ｔｉ_１．７Ａｌ_０．３（ＰＯ_４）_３（ＮａＳＩＣＯＮ型）、Ｌｉ_７Ｌａ_３Ｚｒ_２Ｏ_１２（石榴石（ガーネット））、チオ－ＬｉＳＩＣＯＮ、Ｌｉ_６ＰＳ_５Ｘ（式中、Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩを示す）、アルジロダイト、及びＬｉ_１０ＭＰ_２Ｓ_１２（式中、Ｍは、Ｇｅ又はＳｎを示す）からなる群から選択される。

【0030】

特定の実施形態では、固体電解質はポリマー電解質を含み、特に固体電解質はポリマーと、金属イオン塩との混合物、より特にリチウム塩又はナトリウム塩との混合物を含む。

【0031】

特定の実施形態では、ポリマー電解質は、ポリマーと金属塩との混合物、異なるポリマーの混合物、ブロックコポリマー、又は単一イオン伝導性ポリマーの電解質を含み、特にリチウムポリマー塩を含む。

【0032】

特定の実施形態では、ポリマー電解質は、ポリエーテルを含み、特にポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）又はポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリシロキサン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリニトリル、ポリアルコール、ポリアミン、又はポリ（ビス－（メトキシエトキシエトキシド）ホスファゼン（ＭＥＥＰ）を含む。

【0033】

特定の実施形態では、ポリマー電解質は、金属イオン塩を含み、特にＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３（リチウムトリフルオロメタンスルホネート（ＬｉＴｆ））、又はＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２（リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＴＦＳＩ））を含む。

【0034】

特定の実施形態では、ポリマー電解質は、金属イオン塩を含み、特にＮａＢＦ_４、ＮａＣｌＯ_４、ＮａＰＦ_６、ＮａＡｓＦ_６、ＮａＣＦ_３ＳＯ_３（トリフルオロメタンスルホン酸ナトリウム）、又はＮａＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２（ナトリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド）を含む。

【0035】

特定の実施形態では、ポリマー電解質は、ポリマーと金属塩との混合物を含み、特に、ポリエチレンオキシドとＬｉＢＦ_４との混合物、ポリエチレンオキシドとＬｉＣｌＯ_４との混合物、ポリエチレンオキシドとＬｉＰＦ_６との混合物、ポリエチレンオキシドとＬｉＡｓＦ_６との混合物、ポリエチレンオキシドとＬｉＣＦ_３ＳＯ_３との混合物、ポリエチレンオキシドとＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２との混合物、ポリプロピレンオキシドとＬｉＣｌＯ_４との混合物、ポリ（ビス－（メトキシエトキシエトキシド）ホスファゼンとＬｉＣＦ_３ＳＯ_３との混合物、又はポリシリコーンとＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２との混合物を含む。

【0036】

特定の実施形態では、ポリマー電解質は、５：１～５０：１の官能基と電荷担体との比率（例えば、エチレンオキシドとリチウム）を具備している。換言すれば、ポリマーの官能基は、電荷担体である塩の金属イオンよりも５～５０倍存在する。

【0037】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物は、ポリマーを含み、特にポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ゼラチン、でんぷん、寒天、アルギン酸塩、アミロース、アラビアゴム、カラギーナン、カゼイン、キトサン、（カルボニル－ベータ）シクロデキストリン、エチレンプロピレンジエンモノマーゴム（ＥＰＤＭ）、ジェランガム、グアーガム、カラヤガム、セルロース、ペクチン、ＰＥＤＯＴ－ＰＳＳ、ポリ（アクリル酸メチル）（ＰＭＡ）、ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＡ）、ポリ（酢酸ビニル）（ＰＶＡｃ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイソプレン（Ｐｌｐｒ）、ポリアニリン（ＰＡＮｉ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、タラガム、トラガカントガム、ＴＲＤ２０２Ａ、又はキサンタンガムが含まれる。

【0038】

それぞれの調製物にポリマーを添加することで、結合剤の供給、調製物のレオロジー特性の調整を可能にし、特に固体電解質層を得るための固体イオン伝導体の提供を可能にする。

【0039】

特定の実施形態では、第１の機能層、第２の機能層、第３の機能層、又は少なくとも１つのさらなる機能層は、電気化学的貯蔵装置の正極又は負極を形成する。

【0040】

特定の実施形態では、第１の機能層、第２の機能層、第３の機能層、又は少なくとも１つのさらなる機能層は、電気化学的貯蔵装置の電子輸送媒体を形成し、特に集電体を形成する。

【0041】

特定の実施形態では、第１の機能層、第２の機能層、第３の機能層、又は少なくとも１つのさらなる機能層は、電気化学的貯蔵装置の保護層を形成する。特定の実施形態では、保護層は空気不透過性及び／又は水不透過性であり、特に保護層は機能層のスタックの最上層又は最下層である（すなわち、保護層は最初の（底部）機能層又は最後の（頂部）機能層として基板上に塗布される）。これは、他の機能層が湿気及び／又は空気から保護されるため、電気化学的貯蔵装置の誤動作を防ぎ、品質保持性を向上させるのに有利である。

【0042】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物は、溶媒を含む。この溶媒は、特に各機能層の形成後に蒸発し、その結果、電気化学的貯蔵装置の固形分が増加する。

【0043】

特定の実施形態では、溶媒は、水、アセトニトリル、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、アルコール、特にエタノール若しくはメタノール、又はテトラヒドロフランを含むか、又はそれらからなる。

【0044】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物は、重合性モノマーを含み、ここで特にモノマーの重合は金属イオンによって促進又は開始される。あるいは、モノマーの重合は、特定の波長の電磁放射によって（例えば、光重合）、又はラジカルの付加（ラジカル重合）によって開始することができる。重合性モノマーは、特に粒子を懸濁させてスラリーを形成するための溶媒として機能してもよいし、又はモノマーは溶媒の他に供給されてもよい。重合性モノマーを含む調製物は、その後の溶媒蒸発工程を省略し、電気化学的貯蔵装置の製造を大幅に加速できる重合工程で置き換えることができるという利点を有する。

【0045】

特定の実施形態では、重合性モノマーの重合は、基材の塗布面上に第１の機能層、第２の機能層、第３の機能層、及び／又は少なくとも１つのさらなる機能層を形成した後に開始される。

【0046】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物は、金属イオンホスト、特に変換材料又はインターカレーション材料を含む。特に、このような金属イオンホストを含む機能層は、電気化学的貯蔵装置の負極又は正極として機能することができる。

【0047】

特定の実施形態では、金属イオンホストは、正極活物質、特にリチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（Ｌｉ－ＮＭＣ、例えば、ＬｉａＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２）、リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ、ＬｉＦｅＰＯ_４）、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物（Ｌｉ－ＮＣＡ、例えばＬｉ_ａＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_ｚ）、リチウムコバルト酸化物（ＬＣＯ、ＬｉＣｏＯ_２）、又はリチウムマンガン酸化物（ＬＭＯ、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）を含むか、又はそれからなる。

【0048】

特定の実施形態では、金属イオンホストは、負極活物質、特にグラファイト、シリコン、チタン酸リチウム（ＬＴＯ、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２）、又は酸化チタン（ＴｉＯ_２）を含むか、又はそれからなる。

【0049】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物は、金属イオンホスト、特に変換材料又はインターカレーション材料を形成することができる前駆体を含む。金属イオンホストは、カーテン塗布によって電気化学的貯蔵装置のそれぞれの機能層を形成した後に開始されるか、又は自動的に起こる化学反応によって前駆体から形成されてもよい。例えば、前駆体は、硝酸塩、炭酸塩又は水酸化物であってもよい。

【0050】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物は、固体イオン伝導体を含み、特に無機材料（例えば、セラミック又はガラス材料）又はポリマー電解質を含む。

【0051】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物は、固体イオン伝導体を形成することができる前駆体を含み、特に無機材料（例えばセラミック又はガラス質／非晶質材料）又はポリマー電解質を含む。固体イオン伝導体は、カーテン塗布によって電気化学的貯蔵装置のそれぞれの機能層を形成した後に開始されるか、又は自動的に起こる化学反応によって、前駆体から形成されてもよい。ポリマー電解質の場合、この化学反応は重合反応であってもよく、前駆体は重合によりポリマーを形成することができるモノマーであってもよい。あるいは、特に、前駆体は、硝酸塩、炭酸塩又は水酸化物であってもよい。

【0052】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物は、固体電子伝導体を含み、特に金属（例えばアルミニウム又は銅）又は炭素（例えばカーボンブラック）を含む。

【0053】

特定の実施形態では、固体電子伝導体は、導電性繊維、特にカーボンナノチューブを含む。これらの導電性繊維は、電子伝導体として同時に機能し、かつ調製物のレオロジー特性（粘性）を向上させ、その結果、塗布時のカーテンの安定性が向上する。

【0054】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物は、界面活性剤を含む。

【0055】

特定の実施形態では、第１の機能層は、電気化学的貯蔵装置の正極又は負極を形成し、第２の機能層は固体電解質を形成する。

【0056】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物は、１ｍＰａ秒～１０００００ｍＰａ秒、特に１００ｍＰａ秒～１０００ｍＰａ秒の低せん断粘度を具備している。

【0057】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物は、リチウムイオン又はナトリウムイオンを含む。

【0058】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物は、液体金属を含み、特に液体リチウム、液体ガリウム、又は液体リチウムと液体ガリウムとの混合物（合金が得られる）、又は金属粒子（特に金属ペーストが得られる）を含む。有利なことに、リチウム及びガリウムは、製造を容易にする比較的低い溶融温度を有する。金属は特に、集電体などの電子伝導体、及び金属イオンのホストを形成する（例えば、イオンが金属層上に堆積物を形成する）。本発明による方法によって集電体を形成することは、従来技術の方法とは対照的に、非常に薄い（例えば、５μｍ以下）集電体層を形成することができ、その結果、電気化学的貯蔵装置の品質が向上するという利点を有する。集電体と金属イオンホストとを組み合わせた場合、電気化学的貯蔵装置の厚さをさらに薄くすることができる。

【0059】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物は、液体金属を含み、特に液体リチウム、液体ガリウム、又は液体リチウムと液体ガリウムとの混合物を含み、ここで調製物は基板の塗布面への吐出の前及び／又は吐出中に加熱される。

【0060】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物は、１０００ｇ ｍｏｌ^－１～１０００００ｇ ｍｏｌ^－１の分子量を有する第１のポリマーと、３０００００ｇ ｍｏｌ^－１～１２０００００ｇ ｍｏｌ^－１の分子量を有する第２のポリマーとを含む。特に、この二峰性サイズ分布により、最適なレオロジー特性を得ることができ、同時に、固体電気化学的貯蔵装置のポリマー電解質に最適な条件が提供される。また、調製物の固形分が多くなるため乾燥時間が短縮される。

【0061】

特定の実施形態では、塗布装置、特に塗布ヘッド又はノズルは、塗布装置の第１及び第２のスロット（及び任意に第３及び／又は少なくとも１つのさらなるスロット）から吐出された第１及び第２の調製物（及び任意に第３及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物）を受け取るように構成された吐出面を備え、特に第１の調製物及び第２の調製物（及び任意に第３の調製物及び少なくとも１つのさらなる調製物）が吐出面上に互いの上に層を形成し、これらの層が塗布装置と基板の塗布面の間に層状のカーテンを形成する。

【0062】

特定の実施形態では、第１のリザーバーと第１のスロット、第２のリザーバーと第２のスロット、第３のリザーバーと第３のスロット、及び／又は少なくとも１つのさらなるリザーバーと少なくとも１つのさらなるスロットとは、横軸に沿って第１の部分と第２の部分とに分けられ、第１の部分と第２の部分とは物理的に分離されて、第１と第２の部分間のそれぞれの調製物の流動を防止している。特に、第１の部分は、前記横軸に沿ったそれぞれのリザーバーの末端部分を形成する。

【0063】

特定の実施形態では、第１のリザーバーと第１のスロット、第２のリザーバーと第２のスロット、第３のリザーバーと第３のスロット、及び／又は少なくとも１つのさらなるリザーバーと少なくとも１つのさらなるスロットとは、第１の部分及び第２の部分から物理的に分離されている第３の部分をさらに備え、特に第２の部分は第１の部分と第３の部分の間に配置されており、第１の部分及び第２の部分は横軸に沿ってそれぞれのリザーバーの対向する末端部分を形成する。

【0064】

例えば、塗布ヘッド又はノズルの一体型壁がそれぞれのリザーバーのこれらの部分を分離することによって、塗布ヘッド又はノズルの凹部のそれぞれの部分に別々のマニホールドを配置することによって、又はそれぞれのリザーバーにセパレーターを挿入することによって、部分間の物理的分離が実現可能である。

【0065】

特定の実施形態では、それぞれのスロットの第１の部分から吐出されるそれぞれの調製物によって形成される機能層が、それぞれのスロットの第２の部分から吐出されるそれぞれの調製物によって形成される機能層より塗布面に垂直な方向に大きな厚さを備えるように、特に第１の流量が第２の流量より大きくなるように、第１、第２、第３、又は少なくとも１つのさらなる調製物は、第１の流量でそれぞれのリザーバーの第１の部分に供給され、第２の調製物は、第２の流量でそれぞれのリザーバーの第２の部分に供給される。

【0066】

特定の実施形態では、吐出面は、それぞれのリザーバー及びそれぞれのスロットの第１の部分の幅に対応する横軸に沿った幅を構成する凹部を備え、特に前記凹部は、それぞれのスロットから吐出面全体に沿って塗布方向に延在している。特に、吐出面に垂直な凹部の深さは、第１の部分から吐出されるそれぞれの調製物によって形成される機能層と、第２の部分から吐出されるそれぞれの調製物によって形成される機能層との厚さの差に相当する。

【0067】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、又は少なくとも１つのさらなる調製物は、第３の流量でそれぞれのリザーバーの第３の部分に供給され、それにより、それぞれのスロットの第３の部分から吐出されるそれぞれの調製物によって形成される機能層が、それぞれのスロットの第２の部分から吐出されるそれぞれの調製物によって形成される機能層よりも塗布面に垂直な方向に大きな厚さを備えるようにし、特に、第３の流量が第１の流量と等しく、かつ第３の部分から吐出されるそれぞれの調製物によって形成される機能層の厚みが、第１の部分から吐出されるそれぞれの調製物によって形成される機能層の厚みと等しい。

【0068】

特定の実施形態では、吐出面は、それぞれのリザーバー及びそれぞれのスロットの第３の部分の幅に対応する横軸に沿った幅を備える凹部を備え、特に前記凹部は、それぞれのスロットから吐出面全体に沿って塗布方向に延在している。特に、吐出面に垂直な凹部の深さは、第３の部分から吐出されるそれぞれの調製物によって形成される機能層と、第２の部分から吐出されるそれぞれの調製物によって形成される機能層との厚さの差に相当する。

【0069】

特定の実施形態では、第２の調製物が、第１の部分に第１の流量で供給され、かつ第２の調製物が第２の部分に第２の流量で供給され、それにより、第２のスロットの第１の部分から吐出される第２の調製物によって形成された第２の機能層が、第２のスロットの第２の部分から吐出される第２の調製物によって形成された第２の機能層よりも塗布面に垂直な方向に大きな厚さを備えるようにする。特に、第１のスロットは、第２のスロットの第２の部分の幅と等しい横軸に沿って延びる幅を備え、特にそれにより、第１の調製物によって形成された第１の機能層が、第２の調製物によって形成された第２の機能層によって埋め込まれるようにする。

【0070】

特定の実施形態では、第２の調製物が、第３の流量で第２のリザーバーの第３の部分に供給され、それにより、第２のスロットの第３の部分から吐出される第２の調製物によって形成された機能層が、第２のスロットの第２の部分から吐出される第２の調製物によって形成された機能層よりも塗布面に対して垂直な方向に大きな厚さを備えるようにし、特に第３の流量は第１の流量と等しく、かつ第３の部分から吐出される第２の調製物によって形成された機能層の厚さが第１の部分から吐出される第２の調製物によって形成された機能層の厚さと等しくなるようにする。

【0071】

上記のとおり、それぞれのリザーバーの異なる部分に異なる流量で調製物を供給することは、別のスロットを介して適用される隣接する機能層を横方向に埋め込むためか、又は機能層間に相互接続を形成するために用いることが、特にこのスロットが第２（中間）の部分の幅と等しい幅を備える場合に可能である。所与の厚みを実現するために必要な流量は、横軸に沿ったスロットの幅に依存する。第１及び／又は第３の部分の幅に対応する吐出面の任意の凹部によって、上部層の平坦な表面を維持しながら下部の機能層を上部の機能層によって埋め込むことができ、これは上部層にさらなる層を堆積させるために有利である。

【0072】

特定の実施形態では、第１又は第２の調製物、及びさらなる調製物は、電気化学的貯蔵装置の第１又は第２の機能層を共同して形成するために、基板の塗布面上に所定のパターンで配置されるように第１又は第２の調製物は第１の部分から吐出され、かつさらなる調製物は第２の部分から吐出される。

【0073】

例えば、固体電解質電池の固体電解質を、例えば活物質の層（負極又は正極）又は保護層によって横方向に埋め込むため、あるいは層間の相互接続を単一の製造工程で形成するために適用することができる。

【0074】

もちろん、機能層の特定のパターンを得るため、及び層間の相互接続を可能にするために、リザーバーと関連するスロットとを追加の部分（第１、第２、及び第３の部分以外）に分割することができる。

【0075】

特定の実施形態では、機能層は、化学的、熱的、光学的、又は機械的に励起されて、機能層の組成及び／又は構造が変化する。

【0076】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物は、溶媒を含み、この溶媒を、基板の塗布面上に機能層を形成した後に蒸発させる。

【0077】

特定の実施形態では、機能層を、基材の塗布面上に機能層を形成した後に乾燥させる。

【0078】

特定の実施形態では、機能層を乾燥させる間、機能層を電界及び／又は磁界に曝露させる。特に、この結果、固体電解質機能層中に、形態及び方向性が規定された伝導性ネットワークが形成され（例えば、リチウムイオンチャネルの形成）、これにより電気化学的貯蔵装置の品質が向上する。

【0079】

特定の実施形態では、少なくとも２つの隣接する機能層を、基材の塗布面上に機能層を形成した後に架橋する。言い換えれば、隣接する層の界面は、層の化学基間の化学反応によって連結され、その結果、機械的安定性が向上し、特に層間の後続の化学反応が低減され、及び／又は層の界面を介したイオン伝導性が改善される。

【0080】

特定の実施形態では、基板の塗布面に機能層を形成した後に、圧力及び／又は熱が機能層に適用される。

【0081】

特定の実施形態では、機能層は、基板の塗布面上に機能層を形成した後にカレンダー処理される。カレンダー処理は、機能層のスタックを、さらなる加熱のあり又はなしで、小さな隙間で隔てられた２つのローラーの間を通過させることで実施することができ、その結果、層が圧縮される。

【0082】

特定の実施形態では、基板の塗布面上に機能層を形成した後に、機能層の少なくとも１つにおいて化学反応が生じ、特にこの化学反応は、モノマーの重合、前駆体からの金属イオンホストの形成、前駆体からの固体イオン伝導体の形成、又は前駆体からの固体電子伝導体の形成を引き起こす。

【0083】

特定の実施形態では、機能層は、基材の塗布面上に機能層を形成した後に、特に熱、放射線（例えば赤外線放射、光、例えばレーザー光又はマイクロ波）を適用することによって、焼結される。

【0084】

特定の実施形態では、基板は、基板の塗布面に機能層を形成した後に機能層から除去される。換言すれば、基板は犠牲層として使用され、電気化学的貯蔵装置の機能層をカーテン塗布した後、剥離又は除去される。これは、電気化学的貯蔵装置の総重量が減少するという利点を有する。さらに、剛性基板を除去することにより、電気化学的貯蔵装置の機能層スタックの形状を適合させることを可能にし、又は機能層の使用される成分に応じて柔軟な電気化学的貯蔵装置を実現することさえ可能になり、例えば電気化学的貯蔵装置をテキスタイル又はウェアラブルな装置に統合することが可能になる。

【0085】

特定の実施形態では、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、又は少なくとも１つのさらなる調製物は、ポリマーを含み、第１の調製物及び／又は第２の調製物は、ポリマーの融点を超える温度で基板の塗布面上に吐出される。ここでは、特に、第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物は、溶媒を含有しない。このような無溶媒調製物を用いると、溶媒を蒸発させる代わりに冷却する（ポリマーの固化をもたらす）ことで固形分の高い機能層を形成できるため、製造方法でのスピードが向上する。

【0086】

本発明の第２の態様は、
－ 第１の調製物を受け入れるための第１のリザーバー、
－ 塗布面に第１の調製物を吐出する間に塗布装置と基板との間にカーテンを形成するように、前記第１のリザーバーから基板の塗布面に前記第１の調製物を吐出するための第１のスロット、
－ 第２の調製物を受け入れるための第２のリザーバー、
－ 前記第２の調製物を塗布面に吐出する間に塗布装置と塗布面との間に第２の調製物がカーテンを形成するように、前記第１の調製物と同時に前記第２の調製物を前記第２のリザーバーから塗布面に吐出するための、第１のスロットと平行に延在する第２のスロット、
を含み、
－ ここで前記塗布装置は、前記基板の上方に配置され、かつ前記基板に対して塗布方向に沿って相対的に移動すること、
を含む、
電気化学的貯蔵装置の機能層を製造するための塗布装置に関するものである。

【0087】

特定の実施形態では、第１のスロット及び第２のスロットは、電気化学的貯蔵装置の第１の機能層を第１の調製物から塗布面上に形成することができ、かつ電気化学的貯蔵装置の第２の機能層を第２の調製物から第１の機能層上に同時に（第１の機能層と共に）形成することができるように構成及び配置されている。

【0088】

特定の実施形態では、塗布装置は、第３の調製物を受け入れるための第３のリザーバーと、第３のリザーバーから基板の塗布面上に第３の調製物を吐出するための第３のスロットとを備え、それにより、第３の調製物を塗布面に吐出する間に塗布装置と基板との間に第３の調製物がカーテンを形成するようにし、特にここで該第３のスロットが、電気化学貯蔵装置の第３の機能層を第１及び第２の機能層と同時に第２の機能層上に形成することができるように構成及び配置されている。

【0089】

特定の実施形態では、塗布装置は、さらなる調製物を受け入れるための少なくとも１つのさらなるリザーバーと、さらなるリザーバーから基板の塗布面にさらなる調製物を吐出するための少なくとも１つのさらなるスロットとを備え、それにより、さらなる調製物を塗布面に吐出する間に塗布装置と基板との間にさらなる調製物がカーテンを形成するようにし、特にここで、電気化学的貯蔵装置のさらなる機能層を、第１、第２（及び任意に第３）の機能層と同時に、より特に第３の機能層上に、形成できるように少なくとも１つのさらなるスロットが構成及び配置されている。

【0090】

特定の実施形態では、塗布装置、特に塗布ヘッド又はノズルは、塗布装置の第１及び第２のスロット（及び任意に第３及び／又は少なくとも１つのさらなるスロット）から吐出される第１及び第２の調製物（及び任意に第３及び／又は少なくとも１つのさらなる調製物）を受け取るように構成された吐出面を備え、特に第１の調製物及び第２の調製物（及び任意に第３の調製物及び少なくとも１つのさらなる調製物）が吐出面上に互いの上に層を形成し、かつこれらの層が塗布装置と基板の塗布面との間に層状のカーテンを形成するように、吐出面を配置することが可能である。このようにして、機能層を同時に製造することが可能である。

【0091】

特に、塗布装置は、少なくとも第１のスロット、第２のスロット、第３のスロット、及び／又は少なくとも１つのさらなるスロットと、任意にまた第１のリザーバー、第２のリザーバー、第３のリザーバー、及び／又は少なくとも１つのさらなるリザーバーとを備える塗布ヘッド又はノズルを備えることができる（あるいは、第１、第２、第３、及び／又は少なくとも１つのさらなるリザーバーは、塗布ヘッド又はノズルの外側に配置され、かつそれぞれの第１、第２、第３、又はさらなるスロットと流体接続状態に配置されてもよい）。例えば、第１、第２、第３、及び／又は少なくとも１つのさらなるリザーバーは、塗布ヘッド又はノズルの空洞によって、又は塗布ヘッド又はノズルの空洞に挿入可能なマニホールドによって形成されてもよい。第１の調製物、第２の調製物、第３の調製物、及び／又は第４の調製物は、それぞれの調製物を別個の貯蔵リザーバーから塗布装置のそれぞれのリザーバーに、例えばチューブ又は導管を介して輸送するポンプによって、それぞれ第１、第２、第３又はさらなるリザーバー内に供給されてもよい。

【0092】

特定の実施形態では、塗布装置は、塗布装置と基板の塗布面との間のカーテンのネック形成を防止するように構成されたエッジガイドを備える。ここで、表面張力によって横軸方向に沿ってカーテンが薄くなることを「ネック形成」と呼ぶ。特に、エッジガイドは、吐出面の両方の側端から塗布面に向かって垂直方向に延びるタブ又はプレートを備えるか、又はそれからなる。

【0093】

特定の実施形態では、塗布装置は、コンベヤ機構、例えばコンベヤベルトを備え、これは塗布装置に対して、特に塗布ヘッド又はノズルに対して、塗布方向に逆らって基材（例えば、フィルム又はウェブの形態のもの）を移動させるように構成されたものであり、塗布装置、特に塗布ヘッド又はノズルは、静止したままである。特に、基材がウェブ、フィルム、又はホイルである場合、基材は追加のコンベアベルトなしで、それ自体で移動することができる。

【0094】

特定の実施形態では、塗布装置は、塗布方向に沿って基板に対して塗布ヘッド又はノズルを相対的に移動させるように構成されたアクチュエータを備える。

【0095】

特定の実施形態では、第１のリザーバー、第２のリザーバー、第３のリザーバー、及び／又はさらなるリザーバーは、ポンプによってそれぞれのリザーバー内に調製物が供給されるように、ポンプをそれぞれのリザーバーに接続するためのそれぞれのポンプインレットを備える。第１、第２、第３、及び／又はさらなるリザーバーのポンプインレットは、同じポンプに接続されてもよいし、又は別個のポンプに接続されてもよい。

【0096】

特定の実施形態では、塗布装置は、第１のリザーバー、第２のリザーバー、第３のリザーバー、及び／又はさらなるリザーバーのポンプインレットに接続される少なくとも１つのポンプを備える。

【0097】

特定の実施形態では、第１のリザーバー（及び第１のスロットも）、第２のリザーバー（及び第２のスロットも）、第３のリザーバー（及び第３のスロットも）、及び／又はさらなるリザーバー（及びさらなるスロットも）は、横軸に沿って（それぞれ）第１の部分及び（それぞれ）第２の部分に分割され、ここで第１の部分及び第２の部分は物理的に分離されている。ここでは、特に、第１のリザーバー、第２のリザーバー、第３のリザーバー、及び／又は少なくとも１つのさらなるリザーバーは、第１の部分に接続された第１のポンプインレット、及び第２の部分に接続された第２のポンプインレットを備え、ここで第１のポンプインレット及び第２のポンプインレットは、第１の部分及び第２の部分にそれぞれの調製物を供給するためにそれぞれのポンプに接続されるように構成される。特に、第１の部分は、横軸に沿って第１、第２、第３、又はさらなるリザーバーの第１の末端部分を形成する。言い換えれば、第１の部分は、横軸に沿ってそれぞれの第１、第２、第３、又はさらなるリザーバーの末端を形成する壁によって画定される。

【0098】

特定の実施形態では、第１のリザーバー、第２のリザーバー、第３のリザーバー、及び／又はさらなるリザーバーは、第３の部分を備え、ここで第２の部分は、横軸に沿って第１の部分と第３の部分との間に配置されている。特に、第３の部分は、第１の末端部分に対向するそれぞれのリザーバーの第２の末端部分を形成する。特に、それぞれのリザーバーは、第３の部分に接続される第３のポンプインレットを備える。

【0099】

特定の実施形態では、第２の機能層が第１の機能層に対して横方向に形成され、特にそれによって第１の機能層が埋め込まれ得るように、第２のスロットの第１の部分及び／又は第３の部分は、横軸に沿って第１のスロットを超えて延在する。換言すれば、第２のスロットは、第１のスロットよりも幅が広い。

【0100】

特定の実施形態では、塗布装置は、第１、第２、第３、及び／又は少なくとも１つのさらなるリザーバーの第１の部分に接続されている第１のポンプインレットに接続されている第１のポンプと、第１、第２、第３、及び／又は少なくとも１つのさらなるリザーバーの第２の部分に接続されている第２のポンプインレットに接続されている第２のポンプとを備える。特に、塗布装置は、第１、第２、第３、及び／又は少なくとも１つのさらなるリザーバーの第３の部分に接続されている第３のポンプインレットに接続されている第３のポンプを備える。

【0101】

このセットアップを使用して、リザーバーのこれらの部分に異なる調製物を供給し、関連するスロット部分からこれを吐出して、例えば特定の層を埋め込むか、又は層間の相互接続を形成するなど、所定の材料のパターンを構成する機能層を得ることができる。

【0102】

特定の実施形態では、塗布装置は、特にそれぞれのスロットの第１の部分から吐出されたそれぞれの調製物によって形成された機能層が、それぞれのスロットの第２の部分から吐出された調製物、特に第２の調製物によって形成された機能層よりも塗布面に垂直な方向に大きな厚さを備えるように、第１のポンプの第１の流量及び第２のポンプの第２の流量を設定するように構成されたポンプコントローラを備える。

【0103】

特定の実施形態では、吐出面は、それぞれのリザーバー及びそれぞれのスロットの第１の部分の幅に対応して横軸に沿って幅を備える凹部を備え、特に前記凹部は、それぞれのスロットから吐出面全体に沿って塗布方向に延在している。それぞれのスロットの第１の部分から吐出される機能層と、それぞれのスロットの第２の部分から吐出される機能層との厚さの差に凹部の深さが相当する場合、これにより、上部機能層の平坦な表面を維持しながら、下部機能層を埋め込む上部機能層を得ることが可能になる。

【0104】

特定の実施形態では、塗布装置は、第１、第２、第３、及び／又は少なくとも１つのさらなるリザーバーの第３の部分に接続されている第３のポンプインレットに接続されている第３のポンプをさらに備え、ここでポンプコントローラは、第３のポンプの第３の流量を設定するように構成されており、それにより、特に、それぞれのスロットの第３の部分から吐出されるそれぞれの調製物によって形成される機能層が、それぞれのスロットの第２の部分から吐出される調製物によって形成される機能層よりも塗布面に対して垂直な厚さを大きくするようにし、ここでは特に第３の流量は第１の流量に等しくする。あるいは、特定の実施形態では、第１のポンプは、第１、第２、第３、又は少なくとも１つのさらなるリザーバーの第３の部分に接続される第３のポンプインレットに、（第１の部分に接続される第１のポンプインレットに加えて）さらに接続され、それにより、特に、第１の部分及び第３の部分から吐出される調製物によって形成された機能層が同じ厚さを備えるようにする。

【0105】

特定の実施形態では、吐出面は、それぞれのリザーバー及びそれぞれのスロットの第３の部分の幅に対応して横軸に沿って幅を備える凹部を備え、特に前記凹部は、それぞれのスロットから吐出面全体に沿って塗布方向に延在している。凹部の深さがそれぞれのスロットの第３の部分から吐出される機能層と、それぞれのスロットの第２の部分から吐出される機能層との厚さの差に相当する場合、これにより、上部機能層の平坦な表面を維持しながら、下部機能層を埋め込む上部機能層を得ることが可能になる。

【0106】

特定の実施形態では、塗布装置は、第２のリザーバーの第１の部分に接続される第１のポンプインレットに接続される第１のポンプと、第２のリザーバーの第２の部分に接続される第２のポンプインレットに接続される第２のポンプとを備え、ここで塗布装置は、第１のポンプの第１の流量及び第２のポンプの第２の流量を設定するように構成されたポンプコントローラを備え、それにより、それぞれのスロットの第１の部分から吐出される第２の調製物によって形成された機能層が、第２の部分から吐出される第２の調製物によって形成された機能層よりも塗布面に垂直な方向に大きな厚さを備えるようにし、ここで特に第１のスロットが、第２のスロットの第２の部分の幅に等しい横軸に沿って延びる幅を備え、それにより、特に第１の調製物によって形成された第１の機能層が第２の調製物によって形成された第２の機能層に埋め込まれているようにする。

【0107】

分割されたリザーバー（及びスロット）を有する上述の実施形態は、電気化学的貯蔵装置の１つの機能層において異なる調製物を所定のパターンで適用することを可能にする。例えば、これは、固体電解質電池の固体電解質を、活物質の層（負極又は正極）又は保護層によって横方向に埋め込むため、又は１回の製造工程でさらなる層によって分離される２層間に相互接続を形成するために適用することができる。あるいは、異なる部分からの調製物を異なる流量で適用することが可能である。例えば、中央の（第２の）部分よりも外側の（第１及び／又は第３の）部分で、より高い流量が適用されてもよい。これは、別個のスロットを介して適用された先の機能層を横方向に埋め込むために使用することができ、特にこのスロットが第２の（中間の）部分の幅と等しい幅を備えている場合に使用することができる。

【0108】

本発明の第３の態様は、電気化学的貯蔵装置の機能層を形成するための調製物（すなわち、上記の第１、第２、第３、又は少なくとも１つのさらなる調製物）に関するものである。

【0109】

特定の実施形態では、調製物は、せん断減粘性挙動を示し、すなわち、せん断速度の増加時における粘度の低下を示す。

【0110】

特定の実施形態では、調製物は、液体又はスラリーである。

【0111】

特定の実施形態では、調製物は、溶媒を含む。

【0112】

特定の実施形態では、調製物は重合性モノマーを含み、特にモノマーの重合は、金属イオン、より特にリチウムイオンによって開始又は促進される。あるいは、モノマーの重合は、特定の波長の電磁放射によって（例えば、光重合）、又はラジカルの付加（ラジカル重合）によって開始することができる。

【0113】

特定の実施形態では、調製物は、特に変換材料又はインターカレーション材料を含む、金属イオンホスト又は金属イオンホストを形成することができる前駆体を含む。

【0114】

特定の実施形態では、調製物は、特に金属イオン、より特にリチウムイオン又はナトリウムイオンを含む無機材料を含む、固体イオン伝導体又は固体イオン伝導体を形成することができる前駆体を含む。

【0115】

特定の実施形態では、調製物は、特に金属若しくは炭素を含む、固体電子伝導体、又は固体電子伝導体を形成することができる前駆体を含む。

【0116】

特定の実施形態では、調製物が塗布装置のスロットから塗布面上に吐出される際に、塗布装置と基板の塗布面との間に調製物がカーテンを形成することができるように、調製物は、１ｍＰａ秒～１０００００ｍＰａ秒、特に１００ｍＰａ秒～１０００ｍＰａ秒の低せん断粘度を備える。

【0117】

特定の実施形態では、調製物は、１０００ｇ ｍｏｌ^－１～１０００００ｇ ｍｏｌ^－１の分子量を有する第１のポリマーと、３０００００ｇ ｍｏｌ^－１～１２０００００ｇ ｍｏｌ^－１の分子量を有する第２のポリマーとを含む。特に、この二峰性サイズ分布により、最適なレオロジー特性を得ることができ、同時に、固体電気化学的貯蔵装置のポリマー電解質に最適な状態を提供する。また、調製物の固形分が多くなるため乾燥時間が短縮される。

【0118】

特定の実施形態では、調製物は、ポリマーを含み、特にポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ゼラチン、でん粉、寒天、アルギン酸塩、アミロース、アラビアガム、カラギーナン、カゼイン、キトサン、（カルボニル－β）シクロデキストリン、エチレンプロピレンジエンモノマーゴム（ＥＰＤＭ）、ジェランガム、グアーガム、カラヤガム、セルロース、ペクチン、ＰＥＤＯＴ－ＰＳＳ、ポリ（アクリル酸メチル）（ＰＭＡ）、ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＡ）、ポリ（酢酸ビニル）（ＰＶＡｃ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイソプレン（Ｐｌｐｒ）、ポリアニリン（ＰＡＮｉ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、タラガム、トラガカントガム、ＴＲＤ２０２Ａ、又はキサンタンガムを含む。

【0119】

調製物にポリマーを添加することで、結合剤の供給、調製物のレオロジー特性の調整を可能にし、かつ特に固体電解質層を得るための固体イオン伝導体の提供も可能にする。

【0120】

特定の実施形態では、調製物は、溶媒を含む。この溶媒は、特に各機能層の形成後に蒸発し、その結果、電気化学的貯蔵装置の固形分が増加する。特定の実施形態では、溶媒は、水、アセトニトリル、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、アルコール、特にエタノール若しくはメタノール、又はテトラヒドロフランを含むか、又はそれらからなる。

【0121】

特定の実施形態では、調製物は重合性モノマーを含み、特にモノマーの重合は、金属イオンによって促進又は開始される。重合性モノマーは、特に粒子を懸濁してスラリーを形成するための溶媒として機能してもよく、又はモノマーは溶媒の他に提供されてもよい。重合性モノマーを含む調製物は、その後の溶媒蒸発工程を省略し、かつ電気化学的貯蔵装置の製造を大幅に加速できる重合工程で置き換えることができるという利点を有する。

【0122】

特定の実施形態では、調製物は、金属イオンホストを含み、特に変換材料又はインターカレーション材料を含む。特に、このような金属イオンホストを含む機能層は、電気化学的貯蔵装置の負極又は正極として機能することができる。

【0123】

特定の実施形態では、金属イオンホストは、正極活物質を含むか、又はそれからなり、特にリチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（Ｌｉ－ＮＭＣ、例えば、Ｌｉ_ａＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_ｚＯ_２）、リン酸鉄リチウム（ＬＦＰ、ＬｉＦｅＰＯ_４）、ニッケルコバルトアルミニウム酸化物（Ｌｉ－ＮＣＡ、例えばＬｉ_ａＮｉ_ｘＣｏ_ｙＡｌ_ｚＯ_２）、リチウムコバルト酸化物（ＬＣＯ、ＬｉＣｏＯ_２）、又はリチウムマンガン酸化物（ＬＭＯ、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）を含むか、又はそれからなる。

【0124】

特定の実施形態では、金属イオンホストは、負極活物質、特にグラファイト、シリコン、チタン酸リチウム（ＬＴＯ、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２）又は酸化チタン（ＴｉＯ_２）を含むか、又はそれからなる。

【0125】

特定の実施形態では、調製物は、金属イオンホスト、特に変換材料又はインターカレーション材料を形成することができる前駆体を含む。金属イオンホストは、カーテン塗布によって電気化学的貯蔵装置のそれぞれの機能層を形成した後に開始されるか、又は自動的に起こる化学反応によって、前駆体から形成されてもよい。例えば、前駆体は、硝酸塩、炭酸塩又は水酸化物であってもよい。

【0126】

特定の実施形態では、調製物は、固体イオン伝導体を含み、特に無機材料（例えば、セラミック又はガラス材料）又はポリマー電解質を含む。

【0127】

特定の実施形態では、調製物は、特に無機材料（例えば、セラミック又はガラス材料）又はポリマー電解質を含む、固体イオン伝導体を形成することができる前駆体を含む。固体イオン伝導体は、カーテン塗布によって電気化学的貯蔵装置のそれぞれの機能層を形成した後に開始されるか、又は自動的に起こる化学反応によって、前駆体から形成されてもよい。ポリマー電解質の場合、この化学反応は重合反応であり得、前駆体は重合によりポリマーを形成することができるモノマーであり得る。あるいは、特に、前駆体は、硝酸塩、炭酸塩又は水酸化物であってもよい。

【0128】

特定の実施形態では、調製物は、固体電子伝導体を含み、特に金属（例えば、アルミニウム又は銅）又は炭素（例えば、カーボンブラック）を含む。特定の実施形態では、固体電子伝導体は、導電性繊維を含み、特にカーボンナノチューブを含む。これらの導電性繊維は、電子伝導体として同時に機能し、かつ調製物のレオロジー特性（粘性）を向上させ、その結果、塗布時のカーテンの安定性が向上する。

【0129】

特定の実施形態では、調製物は、界面活性剤を含む。

【0130】

特定の実施形態では、調製物は、リチウムイオン又はナトリウムイオンを含む。

【0131】

特定の実施形態では、調製物は、液体金属を含み、特に液体リチウム、液体ガリウム、又は液体リチウムと液体ガリウムとの混合物、又は金属粒子（特に金属ペーストをもたらす）を含む。金属は、特に、集電体などの電子伝導体を形成する。本発明による方法により集電体を形成すると、先行技術の方法とは対照的に、非常に薄い（例えば３０μｍ以下、特に５μｍ以下）集電体層を形成できるため、その結果、電気化学的貯蔵装置の品質が改善されるという利点を有する。

【0132】

本明細書において、１つの分離可能な特徴の代替形態が「実施形態」として記載されている場合、そのような代替形態は自由に組み合わせて、本明細書に開示される本発明の個別の実施形態を形成することができると理解されるものとする。

【0133】

本発明は、以下の実施例及び図によってさらに説明され、そこからさらなる実施形態及び利点を引き出すことができる。これらの実施例は、本発明を説明するためのものであり、その範囲を限定するものではない。

【0134】

図１は、本発明の実施形態に従う塗布装置１の塗布ヘッド４の塗布方向Ｃに平行な面における断面図であり、図２は、塗布ヘッド４の対応する透視図である。図１及び図２に示すとおり、塗布ヘッド４は、第１の調製物Ｐ１、第２の調製物Ｐ２、及び第３の調製物Ｐ３をそれぞれ受け入れるための第１のリザーバー１０、第２のリザーバー２０、及び第３のリザーバー３０を備える。描かれた例では、リザーバー１０、２０、３０は、塗布ヘッド４の本体内の円筒形の空洞により形成されており、この空洞は、本発明による方法を実行する際に塗布方向Ｃに対して垂直に配置されるべき横軸Ｌに沿って延在する。リザーバー１０、２０、３０はそれぞれ、塗布ヘッド４の吐出面２又は滑り部（スライド）における関連するスロット１１、２１、３１へ分岐している。吐出面２は、凸状湾曲部２ａを備え、そこに図１及び図２に示す配置で塗布ヘッド４の底端を形成するリップ３が配置されている。

【0135】

本発明によるカーテン塗布方法の一実施形態によれば、それぞれのポンプ（図示せず）に接続される、リザーバー１０、２０、３０におけるそれぞれのポンプインレット（図１に図示せず、例えば図３を参照）を介して、第１の調製物Ｐ１が第１のリザーバー１０に供給され、第２の調製物Ｐ２が第２のリザーバー２０に供給され、第３の調製物Ｐ３が第３のリザーバー３０に供給される。それぞれの調製物Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の流れを発生させることにより、調製物Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、スロット１１、２１、３１から吐出され、塗布ヘッド４の傾斜配置により、吐出面２上を湾曲部２ａ及びリップ３に向かって下方に流れる。

【0136】

第１のスロット１１の位置にて、第２の調製物Ｐ２は、第１のスロット１１から吐出される第１の調製物Ｐ１の上に層を形成する。第２のスロット２１の位置でも同様に、第３の調製物Ｐ３は、第２のスロット２１から吐出される第２の調製物Ｐ２の上に層を形成する。第１の調製物Ｐ１、第２の調製物Ｐ２、及び第３の調製物Ｐ３の組成及びレオロジー特性が適宜設定され、かつ層流が発生することを条件として、吐出面２の上に形成されたこれらの層は混合されず、第１の調製物Ｐ１による第１の部位３１０、第２の調製物Ｐ２による第２の部位３２０、及び第３の調製物Ｐ３による第３の部位３３０から構成される層状カーテンを形成し、このカーテンが塗布ヘッド４のリップ３から基板２００の塗布面２１０上に流れ落ちる。

【0137】

基板２００は、例えばコンベア機構によって塗布ヘッド４に対して相対的に塗布方向Ｃに対向して移動する。これにより、塗布面２１０上には、機能層１１０、１２０、１３０が互いに重なって形成される。

【0138】

特に、第１の調製物Ｐ１、第２の調製物Ｐ２、及び第３の調製物Ｐ３は、カーテン塗布に使用するのに適したレオロジー特性（すなわち、適切な粘度、好ましくは剪断減粘性挙動）を有するスラリーである。安定したカーテンを得るためには、調製物Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の流量、並びに基板２００が塗布方向Ｃに対向して塗布ヘッド４に対して相対的に移動する塗布速度を適切に設定する必要がある。

【0139】

特に、塗布ヘッド４は、カーテン３１０、３２０、３３０の縁をガイドしてネック形成を防止するために、リップ３の両側縁から塗布面２１０に向かって垂直方向に延びるタブによって形成されるエッジガイド（図示せず）を備える。

【0140】

電気化学的貯蔵装置の機能層１１０、１２０、１３０は、例えば、固体金属イオン電池（例えば、固体リチウムイオン電池又は固体ナトリウムイオン電池）の正極１１０、固体電解質１２０、及び負極１３０であり得る。この例によれば、第１の調製物Ｐ１は、固体イオン電池の正極を形成するのに適した金属イオンホスト（変換材料又はインターカレーション材料）、例えば、ＮＭＣ、ＬＦＰ、ＮＣＡ、ＬＣＯ、又はＬＭＯを含有する。第２の調製物Ｐ２は、固体イオン伝導体を含有し、例えば金属イオンを含有する無機マトリックス、ポリマーと金属イオン塩との混合物などのポリマー電解質、又は金属塩を含有する無機マトリックスとポリマー電解質との混合物を含有する。第３の調製物Ｐ３は、グラファイト、シリコン、ＬＴＯ、ＴｉＯ_２など、固体イオン電池の負極を形成するのに適した金属イオンホストを含有する。

【0141】

あるいは、集電層などの固体電子伝導体を形成するために、吐出される調製物は、例えば、金属又はカーボンブラックを含んでもよい。

【0142】

第１の調製物Ｐ１、第２の調製物Ｐ２、及び第３の調製物Ｐ３のレオロジー特性を調節するために、これらの調製物は、ポリマー、特に分子量の異なる２つのポリマーの混合物を含有することができる。

【0143】

さらに、調製物Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、溶媒又は重合性モノマー、及び任意に界面活性剤を含有することができる。

【0144】

記載のカーテン塗布方法は、電気化学的貯蔵装置の複数の非常に薄い層（例えば、３０μｍ未満）を高速塗布速度（例えば、４０ｍ／分～２５００ｍ／分）で同時に形成することができるという利点があり、固体イオン電池などの電気化学的貯蔵装置の製造時間を大幅に改善することができる。

【0145】

固体電解質層を形成するための本発明によるスラリー調製物を製造するための例示的な手順は、以下のとおりである；２．６７ｇのＰＥＯ（Ｍ_ｖ ６０００００）を７７ｇのアセトニトリルに溶解する。１．６７ｇのＬｉＴＦＳＩを添加し、スパチュラで攪拌する。ＬＬＺＯ粉末（ｄ_ｍｅａｎ ４００ｎｍ）１２ｇを添加し、再びスパチュラで攪拌する。これらの質量比は、特に、乾燥フィルム内のセラミックとポリマーとの体積比がほぼ等しい結果となるように選択される。ＥＯ：Ｌｉのモル比は１０．４：１である。スラリー中の全固形分は１７．５ｗｔ％であり、（ｍ _ＰＥＯ＋ｍ _{ＬｉＴＦＳＩ}＋ｍ _ＬＬＺＯ）／ｍ _{ｔｏｔａｌ}。低せん断定常粘度は１３０ｍＰａｓ程度である。

【0146】

さらに、正極層を形成するための本発明によるスラリー調製物を製造するための例示的な手順は、以下のとおりである：６ｇ アセトニトリル、０．２５ｇ ＰＥＯ（Ｍ_ｖ ３５０００）、０．１６７ｇ ＰＥＯ（Ｍ_ｖ ６０００００）、０．２７ｇ ＬｉＴＦＳＩ、１．１ｇ ＬＦＰ（ホスト）（ｄ_ｍｅａｎ １ミクロン）、０．１３７５ カーボンブラック（６０ｎｍ）。

【0147】

カーテン塗布の後、機能層のスタックに対していくつかの後処理工程を行うことができ、特に以下の工程を行うことができる：
１）溶媒の蒸発
２）乾燥
３）架橋処理
４）ホットプレス処理
５）カレンダー処理
６）機能層の成分間の化学反応の開始
７）焼結処理
８）機能層の成分間のさらなる化学反応の開始
９）圧迫処理

【0148】

図３～図７は、電気化学的貯蔵装置の構造化した機能層１１０、１２０、１３０を製造するために使用することが有利である、本発明による塗布装置１及びカーテン塗布方法のさらなる実施例を示している。

【0149】

図３は、塗布ヘッド４の半透明透視図であり、簡単にするために１つのリザーバー１０と関連するスロット１１のみが描かれている（しかしながら、この配置は、３つ以上のリザーバーとスロットとを含む塗布ヘッドにおいて使用可能である）。図３による実施形態では、リザーバー１０は、物理的に分離された３つのマニホールドによって形成され、その結果、第１の部分１０ａ、第２の部分１０ｂ、及び第３の部分１０ｃが得られ、これらは横軸Ｌに沿って配置され、第２の部分１０ｂが中間部分を形成し、第１の部分１０ａ及び第３の部分１０ｃが対向する末端部分を形成する。第１の部分１０ａは第１のポンプインレット１３ａを備え、第２の部分１０ｂは第２のポンプインレット１３ｂを備え、第３の部分１０ｃは第３のポンプインレット１３ｃを備え、リザーバー１０のそれぞれの部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃにそれぞれの調製物Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が供給可能なようにポンプにそれぞれ接続されるように構成されている。

【0150】

図４では、塗布ヘッド４が描かれており、第１のリザーバー１０は、図３と同様に第１の部分１０ａ（幅Ｘ_１にわたって横軸Ｌに沿って延在）、第２の部分１０ｂ（幅Ｘ_２にわたって横軸Ｌに沿って延在）、及び第３の部分１０ｃ（幅Ｘ_３にわたって横軸Ｌに沿って延在）に分割されている。

【0151】

第１のスロット１１の第１の部分１０ａ及び第３の部分１０ｃから第１の調製物Ｐ１が吐出され、かつ第１のスロット１１の第２の部分１０ｂからさらなる調製物Ｐ４が同時に吐出される。さらに、同時に、第１の調製物Ｐ１が第２のスロット２１の幅Ｘ_１＋Ｘ_２＋Ｘ_３全体にわたって第２のスロット２１から吐出される。

【0152】

図５に示すとおり、図４に描かれたカーテン塗布処理により、第１の調製物Ｐ１がさらなる調製物Ｐ４を横方向に埋め込む構造化された第１の機能層１１０と、第１の調製物から形成される均一な第２の機能層１２０とが得られる。例えば、第１の調製物Ｐ１は、電気化学的貯蔵装置の活物質を形成し、さらなる調製物Ｐ４は、活物質によって水分及び空気の侵入から保護される固体電解質を形成してもよい。

【0153】

図６は、塗布装置１のさらなる実施形態を示し、第２のリザーバー２０及び対応する第２のスロット２１は、横軸Ｌに沿って幅Ｘ_１を有する第１の部分２０ａ、横軸Ｌに沿って幅Ｘ_２を有する第２の部分２０ｂ、及び横軸Ｌに沿って幅Ｘ_３を有する第３の部分２０ｃに分かれている。これは、例えば、図３に示すとおり別々のマニホールドによって実現することが可能である。部分２０ａ、２０ｂ、２０ｃはそれぞれ、図３に示す実施形態と同様に、スロット２１と反対側の第２のリザーバー２０の側面から分岐する関連するポンプインレット１３ａ、１３ｂ、１３ｃ（図６には示せず）を備える。

【0154】

塗布装置１の吐出面２は、第２のスロット２１の第１の部分２０ａと一列に並び、かつ第２のスロット２１の第１の部分２０ａの幅Ｘ_１に対応する横軸Ｌに沿う幅を備える凹部２ｂを備え、ここで凹部２ｂは塗布方向Ｃに第２のスロット２１から吐出面２全体に沿って延びている。さらに、吐出面２は第３の部分２０ｃと一列に並び、かつ第３の部分２０ｃの幅Ｘ_３に対応する横軸Ｌに沿う幅を備えるさらなる凹部（図示せず）を備える。

【0155】

第１のポンプインレット１３ａ及び第３のポンプインレット１３ｃ（図３参照）に接続されたポンプ（複数可）によって、第２の調製物Ｐ２は第１の流量で第１の部分２０ａ及び第３の部分２０ｃに供給され、かつ第２のポンプインレット１３ｂ（図３参照）に接続されたポンプによって、第２の調製物Ｐ２は第２の流量で第２の部分２０ｂに供給されて、それにより、第２の調製物Ｐ２のより厚い層が幅Ｘ_２に沿うよりも幅Ｘ_１及びＸ_３に沿って基板２００上に堆積されるようにする。同時に、第１のリザーバー１０に接続された第１のスロット１１から第１の調製物Ｐ１が吐出され、ここで第１のスロット１１は、第２のリザーバー２０及び第２のスロット２１の第２の部分２０ｂの幅Ｘ_２と等しい幅ｗを有している。

【0156】

図６に描かれたカーテン塗布法によって基板２００に堆積された材料の得られるパターンを図７に示す。図５に示す結果と同様に、第１の機能層１１０は、第２の調製物Ｐ２が（幅Ｘ_１及び幅Ｘ_３に沿って）堆積した２つの部分によって横方向に挟まれた幅Ｘ_２に沿う第１の調製物Ｐ１のコアからなる。第２の機能層１２０は、幅Ｘ_１＋Ｘ_２＋Ｘ_３の全体にわたる第２の調製物Ｐ２の均一な層である。第２の機能層１２０の均一な上面は、吐出面２の凹部２ｂによるものであり、その深さ（吐出面２に垂直な方向）は、この場合、第１の機能層１１０の厚さに等しく、第２のスロット２１の第１の部分２０ａ及び第３の部分２０ｃから吐出された第２の調製物Ｐ２の追加の体積を補償している。図５に示す上述の結果と同様に、第１の調製物Ｐ１は電気化学的貯蔵装置の活物質を形成し、第２の調製物Ｐ２は活物質により水分及び空気の侵入から保護される固体電解質を形成することができる。

【0157】

特に、横軸Ｌに垂直な方向に幅Ｘ_２に沿って第１の調製物Ｐ１と第２の調製物との層の厚さの和に等しい厚さで第２の調製物Ｐ_２が幅Ｘ_１及びＸ_３に沿って堆積することを確保するように、流量ｆ_{Ｐ１，Ｘ２}、ｆ_{Ｐ２，Ｘ１}、ｆ_{Ｐ２，Ｘ２}、及びｆ_{Ｐ２，Ｘ３}を以下の式に従って設定することが可能であり：

【数1】

式中、ｆ_{Ｐ１，Ｘ２}は、幅Ｘ_２に沿う第１の調製物の流れ（単位時間当たりの体積）を示し、ｆ_{Ｐ２，Ｘ１}は、幅Ｘ_１に沿う第２の調製物の流れを示し、ｆ_{Ｐ２，Ｘ２}は、幅Ｘ_２に沿う第２の調製物の流れを示し、ｆ_{Ｐ２，Ｘ３}は、幅Ｘ_３に沿う第２の調製物の流れを示す。

【0158】

【表1】

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】