JP2008066049A - リチウム二次電池用極板の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リチウム二次電池における高率放電が可能なタブレス方式の極板群用の極板を高い生産性で高精度に製造することのできる製造方法およびこの製造方法を忠実に具現化できる製造装置を提供する。
【解決手段】金属箔からなる帯状の基材１を上下方向に移送させ、基材１の両面側にそれぞれ、複数の吐出ノズル４のスリット状の吐出口を基材１の幅方向に所定のピッチで配置し、且つ基材１の両面側で相対向する各一対の吐出ノズル４を相互に合致して対向する位置決め状態とする。各吐出ノズル４から活物質塗料２を吐出させて、基材１の両面にそれぞれ、複数の活物質層形成部１２がこれらの間に活物質未塗工部１３を介在して位置するストライプ状の塗工パターンを同時に形成する。基材１を長手方向に対し所定のピッチで切断し、且つ活物質未塗工部１３を長手方向に沿った切断線で切断して、個々の極板１７，１８に分離する。
【選択図】図２

Description

本発明は、リチウム二次電池用の正極板および負極板を高い生産性で高精度に製造できるように図った製造方法およびその製造方法を忠実に具現化することができる製造装置に関するものである。

近年、ＡＶ機器あるいはパソコンや携帯型通信機器などの電子機器のポータブル化やコードレス化が急速に促進されており、これら電子機器やその他の電子機器の駆動用電源として、高エネルギ密度で負荷特性に優れた密閉型電池が要望されている。特に、リチウム二次電池は、エネルギ密度および出力電圧が高く、且つ貯蔵寿命が長く、しかも軽量化に優れるなどの種々の特長を有していることから、脚光を浴びている。

特に、駆動機器や電気自動車の駆動電源として用いられるリチウム二次電池には高率放電性能が要求されるが、このリチウム二次電池に用いられる非水電解質の抵抗が水溶液系電解質に比べて著しく大きいために、上述の高率放電性能を得るためには、極板群の構成要素である正極板および負極板を、それらの対向面積が増大する形状とする必要がある。そのため、リチウム二次電池では、水溶液系電池の極板に比べて極めて薄い帯状とすることにより長さを長く設定して対向面積の増大を図った極板を用いている。この極板は、一般に、極めて薄い帯状の金属箔からなる基材に活物質塗料を塗布して活物質層形成部を設けた構成になっている。このようにして形成された正極板および負極板が、これらの間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回されることにより、極板群が構成される。

上記リチウム二次電池用極板群の正、負極板の製造に際しては、帯状の薄い基材を水平方向に移送しながら、その基材の上面における帯状の幅方向の両端に沿った両側縁を除く箇所に、塗工装置を用いて活物質塗料を塗工することにより、基材の一面に、活物質層形成部とこれの両側であって基材の幅方向の両側縁にそれぞれに沿った帯状の二つの活物質未塗工部とを形成し、活物質層形成部を大きな圧力でプレスして圧延したのち、一方の活物質未塗工部を、これの活物質層形成部との境界に沿って切断することにより除去し、残った他方の活物質未塗工部に複数のリード片を溶接手段で接合して取り付ける工程を経る製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この製造方法では、基材の両側縁に沿って形成した二つの活物質未塗工部により、プレスして圧延するときに平面形状が湾曲するのが抑制されるので、高容量化を図った場合にも不良率を低く抑えることができる利点がある。

また、従来では、リチウム二次電池用極板群の正、負極板の他の製造方法として、帯状の基材を水平方向に移送しながら、この基材の両面にそれぞれ塗工ダイを用いて活物質塗料を塗工することにより、基材の両面に、活物質層形成部と、幅方向に延びる短冊状であって、長手方向に対し一定ピッチで存在する活物質未塗工部とを同時に形成し、各活物質未塗工部における活物質層形成部に対する境界線に沿った箇所を切断したのち、活物質未塗工部にリード片を溶接手段で接合して取り付ける工程を経て製造することも知られている（例えば、特許文献２参照）。この製造方法では、基材に対し間欠塗工を行うための活物質塗料の基材への供給停止時に、アキューム弁の往復運動によって生じる負圧によって吐出口付近の活物質塗料を引き込むことで、吐出口からの液だれや塗工開始箇所での活物質塗料膜の盛り上がりの発生を防止して、平滑で高精度な塗布面を有する活物質層形成部を設けられる効果が得られる。

さらに、従来では、上記特許文献２の製造方法に関連した極板の乾燥手段として、基材の両面に活物質層形成部と活物質未塗工部とを同時に形成したのち、基材における両面の活物質未塗工部を一対のローラで挟持して、このローラを基材の搬送速度に合わせて移動させながら乾燥装置の内部を通過させる手段が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この製造方法では、活物質層形成部が形成された基材が乾燥装置の内部を通過する際に、基材に垂れ下がりや揺れが生じるのを防止することができる。

ところで、上述の各製造方法は、何れも、基材に活物質層形成部と基材の幅方向に延びる活物質未塗工部とを設けて、上記活物質未塗工部にリード片を溶接手段で接合してなる極板を製作するものである。これに対し、近年のリチウム二次電池では、正、負極板を、帯状の基材の幅方向に対して一側縁に沿った領域に活物質層を形成しない帯状連結部を設けた形状として、これら正、負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回することにより極板群を構成し、この極板群の群本体部から巻回方向に対し直交方向に突出した帯状連結部に集電体を介して正極端子部および負極端子部を電気的接続するタブレス（リードレス）方式が採用されている。このタブレス方式の極板群は、リード片を用いることなく電気的接続するので、高率放電特性が向上して、大電流での放電特性を改善できる利点がある。

上記タブレス方式の極板群を構成するための極板は、図８の正面図および図９の平面図に示すような塗工装置を用いて、高い生産性で製造できるように図られている。この極板の製造方法では、アルミニウム箔または銅箔などの薄い金属箔からなる基材４０として、切断することにより複数枚（この例では後述するように４枚）の極板に分離できる大きな幅を有するものが用いられ、この基材４０が、バックアップローラ４１に巻き付けられて矢印で示す一方向に向け移送される。バックアップローラ４１に対向配置された塗工ダイ４２は、ダイスライダ４３によって自体の吐出ノズル部４４に設けられたスリット状の吐出口（図示せず）が移送中の基材４０に対し所定の間隙で相対向するように位置決めされた状態で、矢印で示す方向からチャンバ室４８内に供給されたスラリー状の活物質塗料４７に圧力を加えて圧縮したのちに、この活物質塗料４７を吐出ノズル部４４から吐出して基材４０の一面に塗着する。図１０は、上記塗工装置により活物質塗料４７が塗布されて活物質層形成部４９が設けられた基材４０を示す。基材４０には、幅方向の両端縁部に沿った箇所を除く全ての領域に活物質塗料４７が塗着されてなる活物質層形成部４９が設けられている。

上述のように塗工装置により基材４０の一面に設けられた活物質層形成部４９は、巻き取りリールに巻き取られたのち、この巻き取りリールが基材供給側の繰り出しローラとして取り付けられて、一面に活物質層形成部４９が形成済みの基材４０を再び塗工装置のバックアップローラ４１に巻き付けた状態で移送しながら、基材４０の他面に、一面の活物質層形成部４９と合致する塗工パターンで活物質層形成部４９が形成される。このようにして両面に活物質層形成部４９が設けられた基材４０は、次工程に向け移送されて、乾燥装置において乾燥されたのちに、圧延工程においてロールプレスにより大きな圧力で圧縮され、再び巻き取りリールに巻き取られる。

つぎに、両面に活物質層形成部４９が設けられた基材４０に対しては、図１０に示すように、隣接する各２本の１点鎖線の間に設定された二つの領域Ｐにある活物質層形成部４９の活物質塗料４７が、ブレードなどを用いた手段で掻き落とされて、上記各領域Ｐが活物質未塗工部とされる。さらに、基材４０は、図１０の２点鎖線で示す切断線に沿って切断されることにより、幅方向（図の上下方向）において４つの極板に分離される。なお、このとき、基材４０の両側縁部の活物質塗料４７にある未塗工部分Ｃと隣接する２本の切断線の間にある幅方向の中央線に沿った箇所Ｌとは切断して分離したのちに破棄される。

図１１（ａ）〜（ｃ）は、図１０で説明した活物質塗料４７の掻き落とし工程と切断工程とを経て製作された正極板５０を示す平面図、正面図および（ａ）のＣ−Ｃ線断面図であり、図１２（ａ）〜（ｃ）は、正極板５０と同様の工程を経て製作された負極板５１を示す平面図、正面図および（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。これら正極板５０および負極板５１は、基材４０の両面にそれぞれ活物質層形成部４９が設けられているとともに、帯状の長手方向に沿った一側縁に一旦塗着した活物質塗料４７を掻き落とすことにより形成された帯状連結部５２，５３を有している。この正極板５０および負極板５１は、これらの間にセパレータを介在させた状態で渦巻状に巻回されることにより、タブレス方式の極板群に構成される。すなわち、出来上がった極板群は、正極側および負極側の帯状連結部５２，５３が、渦巻状の巻回方向に対し直交方向に向け群本体部から突出した構成となるので、この帯状連結部５２，５３が、集電体を介して正極側の封口体や負極側の電池ケースなどに電気的接続される。
特開平９−３０６４７１号公報 特開平１１−７６９０１号公報 特許第３０４６７９０号公報

しかしながら、特許文献１に開示の製造方法は、帯状の基材の両側縁にそれぞれ活物質未塗工部を形成して、その一方の活物質未塗工部に複数のリード片を接続する極板を製造するものであり、基材の幅方向に延びる活物質未塗工部を長手方向に一定ピッチで形成する間欠塗工を行う場合に較べて、活物質塗料を連続的に塗工できることから、活物質塗料の塗工を能率的に行える利点があるが、水平方向に移送する基材に対し一面毎に活物質塗料を塗工するので、２回の塗工が必要であり、生産性の向上を図ることが困難である。なお、この特許文献１には、基材の幅方向に配された複数の活物質層形成部を、これらの間に帯状の活物質層未形成部を介在した配置で長手方向に延びるストライプ状に形成したのち、各活物質層未形成部を長手方向に沿った切断線で切断することにより、基材の一側縁に活物質未塗工部を有する極板を複数枚同時に製造することが図７に図示されている。ところが、この図７に関連した説明は、主として請求項７と同一の記述のみで極めて簡単になされているだけであって、具体的な工程や手段が全く開示されていないので、単なる願望の図示のみであって、到底実用化に至らない。

また、特許文献２および３に開示の製造方法は、水平方向に移送する基材の両面に活物質塗料を同時に塗工して高率化を図っているが、基材の幅方向に延びる活物質未塗工部を長手方向に一定ピッチで設けるために、活物質塗料を間欠塗工する必要があるのに加えて、基材を一対のフィードローラで支持するだけの構成で水平移動させているので、基材には、１枚の極板分に相当する活物質層形成部しか順次塗工することができず、生産性の向上を望むことは非常に困難である。

一方、図８および図９の塗工装置を用いた製造方法では、タブレス方式の極板群用の複数枚の極板分に相当する活物質層形成部４９を連続塗工により同時に形成できる利点があるが、基材４０の両面に対して２回の塗工を行う必要がある上に、一面および他面に一旦塗工した活物質塗料４７を掻き落として帯状連結部５２，５３を形成する工程を必要とするので、やはり生産性の向上を図ることができない。

これに対し、特許文献１における図７に図示された技術思想を活用して、基材の幅方向に配した複数の活物質層形成部とこれらの間に介在する活物質塗料が未塗工の帯状連結部とが互いに平行に長手方向に延びるストライプ状の塗工パターンを基材に形成することにより、上述の帯状連結部５２，５３を形成するための活物質塗料４７の掻き落とし工程を削減して生産性の格段の向上を図ることも考えられるが、これを具現化するためには、多くの課題を解消しなければならない。すなわち、最も重要な課題は、２回の塗工によって基材の両面に形成する塗工パターンを互いに位置ずれなく高精度に合致させる手段を確立されなければならず、さらに、ストライプ状の塗工パターンにおける複数の活物質層形成部における帯状連結部との境界部に塗料だれが発生するのを防止する手段や、複数の活物質層形成部をストライプ状に安定に形成するために必要な基材への最適の付加張力などの条件設定などを確立する必要がある。これらが確立されない場合には、図１１（ｃ）および図１２（ｃ）に誇張して図示したように、基材４０の一面および他面の各帯状連結部５２，５３の形状が合致しない不具合が発生する。

本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、リチウム二次電池における高率放電が可能なタブレス方式の極板群用の極板を高い生産性で高精度に製造することのできる製造方法およびこの製造方法を忠実に具現化できる製造装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、請求項１に係る発明のリチウム二次電池用極板の製造方法は、金属箔からなる帯状の基材を上下方向に移送させ、前記基材の両面側にそれぞれ、複数の吐出ノズルのスリット状の吐出口を当該基材の幅方向に所定のピッチで配置し、且つ前記基材の両面側で相対向する各一対の前記吐出ノズルを相互に合致して対向する位置決め状態とし、前記各吐出ノズルから活物質塗料を吐出させて、前記基材の両面にそれぞれ、複数の活物質層形成部がこれらの間に活物質未塗工部を介在して位置するストライプ状の塗工パターンを同時に形成し、前記活物質層形成部を乾燥したのち圧力を加えて圧延し、前記基材を長手方向に対し所定のピッチで切断し、且つ前記活物質未塗工部を長手方向に沿った切断線で切断して、個々の極板に分離する工程を経ることを特徴としている。

請求項２に係る発明は、請求項１の発明のリチウム二次電池用極板の製造方法において、基材における各吐出ノズルに近接する少なくとも上下方向の２箇所の各両側の活物質未塗工部を形成すべき箇所を、それぞれ一対の押えローラで両面側から挟み付けるようにした。

請求項３に係る発明のリチウム二次電池用極板の製造装置は、金属箔からなる帯状の基材を上下方向に移送させる移送手段と、前記基材に形成すべき同一幅を有する複数の活物質層形成部の幅に対応した吐出口を有する吐出ノズルが活物質層形成部と同数だけ設けられ、且つ前記各吐出ノズルが塗工パターンに対応する同一ピッチで配設されて前記基材の両面側に設置された同一構成の２台の塗工ダイとを備えてなり、前記各塗工ダイが、前記基材の両面側でそれぞれ互いに相対向する各一対の吐出ノズルを正確に合致した対向配置に位置決めした状態で、前記各吐出ノズルの各々の吐出口を前記基材に対し所定の間隙に近接した位置に設置されていることを特徴としている。

請求項４に係る発明は、請求項３の発明のリチウム二次電池用極板の製造装置における２台の塗工ダイに代えて、基材の幅方向の両端位置の両面側でそれぞれ互いに相対向する各一対の吐出ノズルと、この吐出ノズルの吐出口の２倍の長さのスリット状となった吐出口を有して両端位置の前記各塗工ノズルの間に設置された大型吐出ノズルとを備えた同一構成の２台の塗工ダイを設けたものである。

請求項５に係る発明は、請求項３または４の発明のリチウム二次電池用極板の製造装置において、各吐出ノズル毎に計４個の押えローラを備えるとともに、これら押えローラが、基材における各吐出ノズルに近接する上下方向の２箇所の各両側の活物質未塗工部を形成すべき箇所である計４つの部位に、前記基材の両面側から挟み付ける配置で一対ずつ配設されている。

請求項１の発明によれば、基材の両面に、複数本の帯状の活物質層形成部をこれらの間に活物質未塗工部を介在して互いに平行となるストライプ状の塗工パターンで同時に形成できるため、１回の塗工で済むとともに、従来の製造方法における塗工済みの活物質塗料の掻き落とし工程や、一面に活物質塗料が塗工済みの基材を巻き取ったリールのセット替え工程などが不要となることから、従来の製造方法に比べて、生産性が大幅に向上する。しかも、基材の両面に複数の活物質層形成部をストライプ状の塗工パターンで同時に形成するに際しては、形成すべき活物質層形成部と同数の吐出ノズルを塗工パターンに対応する配置で設けて、各々の吐出ノズルを正確に合致する対向配置に位置決めしているので、基材の両面にそれぞれ形成される複数の活物質層形成部によるストライプ状の塗工パターンの相対位置精度が、各吐出ノズルの配置に基づき機械的に決定されるから、極めて安定したものとなり、且つ長期間にわたり安定に維持され続ける。

請求項２の発明によれば、基材における各活物質層形成部を形成すべき各箇所を、基材の移送や活物質塗料が吐出されることに起因する振れの発生をほぼ確実に抑制できるとともに、基材を弛みなどが生じない適度な張力を付与した状態で移送することができるので、基材の両面に、活物質層形成部と活物質未塗工部との境界部に塗料だれが生じず、且つ均一な厚みを有する高品質な活物質層形成部を形成することができる。

請求項３の発明によれば、基材に形成すべき同一幅の複数の活物質層形成部と同数の吐出ノズルが塗工パターンに対応するピッチで配設された２台の塗工ダイを、基材の両面側でそれぞれ互いに相対向する各一対の吐出ノズルを正確に合致した対向配置に位置決めした状態で、各吐出ノズルの各々の吐出口を基材に対し所定の間隙に近接した位置に設置した構成を有しているので、請求項１に係る発明の製造方法を忠実に具現化することができる。

請求項４の発明によれば、吐出ノズルの個数を減らした簡略化した構成として請求項１に係る発明の製造方法を忠実に具現化することができる。

請求項５の発明によれば、各吐出ノズル毎に計４個備えた押えローラを、基材における各吐出ノズルに近接する上下方向の２箇所の各両側の活物質未塗工部を形成すべき箇所である計４つの部位に、基材の両面側から挟み付ける配置で一対ずつ配設した構成としたので、請求項２に係る発明の製造方法を忠実に具現化することができる。

以下、本発明の最良の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態に係るリチウム二次電池用極板の製造方法を具現化した製造装置を示す正面図であり、図２はその製造装置の平面図である。この製造装置は、極板の製造工程の一部である活物質塗料の塗工工程を構成するものであって、アルミニウム箔または銅箔などの帯状の基材１を図１に矢印で示すように上方に向け移送しながら、その移送中の基材１の両面にそれぞれ、複数の活物質層形成部が互いに平行な配置で長手方向に延びるストライプ状の塗工パターンを同時に形成するように活物質塗料２を塗工する塗工装置である。

基材１の搬送経路の両側には同一構造の塗工ダイ３が設置されている。この塗工ダイ３は、図２に示すように、４つの吐出ノズル４が搬送中の基材１の幅方向つまり水平方向に沿って所定間隔で配設された多列ノズル構造を有している。また、塗工ダイ３は、図示を省略した塗料タンクからポンプの作動により塗料供給管７を通じて自体のチャンバ室８内に供給されたペースト状の活物質塗料２を加圧して圧縮することにより、活物質塗料２に加わる圧力をチャンバ室８内の全体にわたり均等化したのちに、上記４つの吐出ノズル４のスリット状の吐出口（図せず）からそれぞれ所定量の活物質塗料２を吐出して基材１に塗着する。

上記塗工ダイ３では、上述のようにチャンバ室８内の全体にわたり活物質塗料２に加わる圧力を均等化しているので、４つの各吐出ノズル４の何れからもほぼ同一の吐出圧で活物質塗料２が吐出されて、基材１に対しほぼ同一の塗工圧で活物質塗料２が塗工される。したがって、４つの吐出ノズル４から吐出された活物質塗料２の塗工により設けられる後述の活物質層形成部は何れもほぼ同一の厚みに形成される。

また、２台の塗工ダイ３は、各々が有する各４つの吐出ノズル４が互いに高精度に合致した対向配置に位置決めした状態に設定して設置されている。したがって、各吐出ノズル４から吐出される活物質塗料２により基材１の両面にそれぞれ４つずつストライプ状に形成される活物質層形成部は、基材１の両面において互いに高精度に合致したものとなり、この基材１の両面の塗工パターンでの相対位置精度は、２台の塗工ダイ３にある各吐出ノズル４の対向位置の合致により機械的に安定させることが可能であるから、長期間にわたり維持し続けることができる。

２台の塗工ダイ３は、塗工の開始に先立って、ダイスライダ９を介して基材１に対し接離する方向に移動させることにより、吐出ノズル４の吐出口が基材１に対し所定の間隙で相対向するように位置決めされる。この吐出ノズル４の吐出口と基材１との間隙により、基材１に形成すべき活物質層形成部の厚みが設定される。

一方、移送される基材１の一面および他面には、塗工ダイ３の吐出ノズル４が配置される塗工位置に対して上方側および下方側で近接する各２箇所部位にそれぞれ５個ずつの上部押えローラ１０および下部押えローラ１１が押し付けられている。基材１における各ローラ１０，１１が押し付けられる部位は、図２に明示するように、各吐出ノズル４により活物質塗料２が塗工される箇所の各間の箇所、つまり活物質塗料２が塗工されない活物質未塗工箇所であり、基材１の両面側で相対向する各２個のローラ１０，１１は、互いに正確に合致した相対位置に位置決めされて、基材１を両面側から挟み付けることにより、移送や活物質塗料２の塗工に伴う基材１の振れの発生を抑制している。すなわち、基材１における活物質塗料２を塗工すべき各箇所毎に、この箇所の上下で近接する幅方向の両側である計４箇所の部位を両面側から一対のローラ１０，１１で挟み付ける振れ防止手段を設けており、これにより、基材１の両面の各４箇所への活物質塗料２の同時塗工を安定に行うことが可能になっている。

なお、この実施の形態では、基材１に対し右側上下に位置する合計１０個の各ローラ１０，１１が、位置固定に設けられて基準用に設定され、基材１に対し左側上下に位置する合計１０個の各ローラ１０，１１が基材１に対し接離方向に移動可能に設けられ、且つ一定のテンションが付与されて従動用に設定されている。

上記塗工装置によって帯状の両面に活物質塗料２が塗工された基材１は、次工程の乾燥装置に送給されて塗工済みの活物質塗料２が乾燥され、さらに圧延工程で活物質塗料２が大きな圧力が加えられて所定の厚みに押し潰される。この工程を経た状態を図３に示す。同図において、基材１の両面には、４つの帯状の活物質層形成部１２がこれらの間に活物質未塗工部１３を介在して互いに平行となるストライプ状の塗工パターンに形成されているとともに、両側縁部に沿って帯状の活物質未塗工部１４が設けられている。

つぎに、基材１は図３の２点鎖線で示す切断線に沿って切断される。すなわち、各活物質層形成部１２および各活物質未塗工部１３は各々の幅方向の中点箇所を長手方向に沿って切断され、基材１の両側縁部の活物質未塗工部１４は切断により外縁に沿った一部分が分離されたのちに破棄される。これにより、基材１は幅方向（図の上下方向）において８つの極板に分割される。上述した製造工程を経て、図４に示す正極板１７が出来上がる。図４（ａ）〜（ｃ）は正極板の平面図、正面図および（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。また、図５（ａ）〜（ｃ）は、上述した製造工程を経て製作された負極板１８を示す平面図、正面図および（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。これら正極板１７および負極板１８は、基材１の両面にそれぞれ活物質層形成部１９，２０が設けられているとともに、活物質未塗工部１３を切断することにより形成された帯状連結部２１，２２を有している。

上記正極板１７および負極板１８は、これらの間にセパレータ（図示せず）を介在させた状態で渦巻状に巻回されることにより、正極側および負極側の各帯状連結部２１，２２が、渦巻状の巻回方向に対し直交方向に向け群本体部から突出して、高率放電が可能なタブレス方式の極板群に構成される。リチウム二次電池の組み立てに際しては、上記タブレス方式の極板群の正極側および負極側の各帯状連結部２１，２２が、正極側および負極側の各集電体を介して、例えば正極側の封口体および負極側の電池ケースなどに電気的接続される。

上記実施の形態のリチウム二次電池用極板１７，１８の製造方法では、基材１の両面に、複数本（この実施形態において４本の場合を例示）の帯状の活物質層形成部１２をこれらの間に活物質未塗工部１３を介在して互いに平行となるストライプ状の塗工パターンで同時に形成して、８つの極板を同時に製作できる。そのため、この製造方法では、従来の図８および図９の塗工装置において基材４０の一面および他面に２回の塗工を必要とするのに対して１回の塗工で済むとともに、従来の製造方法における塗工済みの活物質塗料４７の掻き落とし工程や、一面に活物質塗料４７が塗工済みの基材４０を巻き取ったリールのセット替え工程などが不要となることから、従来の製造方法に比べて、生産性が２．５〜３倍程度に大幅に向上する。

しかも、基材１の両面に複数の活物質層形成部１２をストライプ状の塗工パターンで同時に形成するに際しては、形成すべき活物質層形成部１２と同数の吐出ノズル４を塗工パターンに対応する配置で設けた同一構成の２台の塗工ダイ３を、各々の吐出ノズルが正確に合致する対向配置に位置決めして基材１の両面側に設置したので、基材１の両面にそれぞれ形成される複数の活物質層形成部１２によるストライプ状の塗工パターンの位置精度が、上記塗工ダイ３の各吐出ノズル４の配置に基づき機械的に決定されて安定したものとなるから、図４（ｃ）および図５（ｃ）に示すように、基材１の両面に各塗工パターンが高精度に合致した相対配置に形成される。このように基材１の両面にそれぞれ形成される複数の活物質層形成部１２によるストライプ状の塗工パターンを高精度に合致する位置精度で形成できるのは、基材１の両面に同時に形成することにより可能となったものであり、従来のように２回の塗工を行う場合には、位置精度の向上に限界があって、どうしても両面の塗工パターンに位置ずれが生じる。

さらに、帯状の基材１には、これの幅方向に向けて所定ピッチで塗工ダイ３に配設された複数の各吐出ノズル４毎にそれぞれ、これら吐出ノズル４に近接する上下方向の２箇所における各両側の活物質未塗工部１３を形成すべき部位、つまり各吐出ノズル４毎に計４箇所の部位をそれぞれ一対の押えローラ１０，１１で両面側から挟み付けるようにしている。これにより、基材１における各活物質層形成部１２を形成すべき各箇所を、基材１の移送や活物質塗料２が吐出されることに起因する振れの発生をほぼ確実に抑制できるとともに、基材１を弛みなどが生じない適度な張力を付与した状態で移送することができる。そのため、基材１の両面には、活物質未塗工部１３との境界部に塗料だれが生じず、且つ均一な厚みを有する高品質な活物質層形成部１２を形成することができる。

また、上記製造方法では、所要個数の吐出ノズル４を用いて、複数の活物質層形成部１２をストライプ状に形成していることにより、従来のように基材４０のほぼ全体に活物質層形成部４９を形成する場合に比較して、活物質層形成部１２の幅方向の厚みを格段に均一化できる利点があり、この点からも一層高品質の活物質層形成部１２を形成することができる。また、上記実施の形態では、各活物質層形成部１２および各活物質未塗工部１３を、各々の幅方向の中点箇所を長手方向に沿って切断することにより、それぞれ２分割するので、比較的多数（この実施の形態では８つ）の極板を同時に製作でき、この点からも生産性が一層向上する。

図６は、本発明の他の実施の形態に係る製造装置（塗工装置）の平面図であり、この製造装置が図１および図２の製造装置と相違するのは、水平方向の中央部に、両側の吐出ノズル４の２倍の長さを有するスリット状の吐出口（図せず）を有する大型吐出ノズル４Ａが設けられている構成のみである。上記塗工装置によって帯状の両面に活物質塗料２が塗工された基材１は、次工程の乾燥装置に送給されて塗工済みの活物質塗料２が乾燥され、さらに圧延工程で活物質塗料２が大きな圧力が加えられて所定の厚みに押し潰される。この工程を経た状態を図７に示す。同図において、基材１の両面には、幅方向の両側に位置する２つの帯状の活物質層形成部１２と、この活物質層形成部１２の幅の２倍の幅を有して中央部に位置する活物質層形成部１２Ａとが、これらの間に活物質未塗工部１３を介在して互いに平行となるストライプ状の塗工パターンに形成されているとともに、両側縁部に沿って帯状の活物質未塗工部１４が設けられている。

この基材１は図７の２点鎖線で示す切断線に沿って切断される。すなわち、中央部の活物質層形成部１２Ａおよび各活物質未塗工部１３は各々の幅方向の中点箇所を長手方向に沿って切断されて二分割され、基材１の両側縁部の活物質未塗工部１４は切断によりその全てが分離されたのちに破棄される。これにより、基材１は幅方向（図の上下方向）において４つの極板に分割される。この製造装置を用いる場合においても、上記実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができ、それに加えて、吐出ノズル４や大型吐出ノズル４Ａおよび押えローラ１０，１１の個数をそれぞれ減らすことができるので、製造装置を簡略化できる利点がある。

この発明に係るリチウム二次電池用極板の製造方法によれば、基材の両面に、複数本の帯状の活物質層形成部をこれらの間に活物質未塗工部を介在して互いに平行となるストライプ状の塗工パターンで同時に形成するようにしたので、１回の塗工で済むとともに、従来の製造方法における活物質塗料の掻き落とし工程やリールのセット替え工程などが不要となり、生産性が大幅に向上する。しかも、基材の両面に複数の活物質層形成部をストライプ状の塗工パターンで同時に形成するに際しては、形成すべき活物質層形成部と同数の吐出ノズルを塗工パターンに対応する配置で設けて、各々の吐出ノズルが正確に合致する対向配置に位置決めしているので、基材の両面にそれぞれ形成される複数の活物質層形成部によるストライプ状の塗工パターンの位置精度が、各吐出ノズルの配置に基づき機械的に決定されるから、極めて安定したものとなる。

本発明の一実施の形態に係るリチウム二次電池用極板の製造方法を具現化した製造装置を示す正面図 同上の製造装置を示す平面図 同上の製造装置によって複数の活物質層形成部が設けられた基材を示す平面図 本発明の製造方法により製造された正極板を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図 本発明の製造方法により製造された負極板を示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図 本発明での他の実施の形態に係る製造装置を示す平面図 同上の製造装置によって複数の活物質層形成部が設けられた基材を示す平面図 従来のリチウム二次電池用極板の製造装置を示す正面図 同上の製造装置を示す平面図 同上の製造装置によって活物質層形成部が設けられた基材を示す平面図 （ａ）〜（ｃ）は従来の製造方法により製造された正極板を示す平面図、正面図および（ａ）のＣ−Ｃ線断面図 （ａ）〜（ｃ）は本発明の製造方法により製造された負極板を示す平面図、正面図および（ａ）のＤ−Ｄ線断面図

符号の説明

１ 基材
２ 活物質塗料
３ 塗工ダイ
４ 吐出ノズル
４Ａ 大型吐出ノズル
１０ 上部押えローラ（押えローラ）
１１ 下部押えローラ（押えローラ）
１２，１２Ａ 活物質層形成部
１３ 活物質未塗工部
１７ 正極板（リチウム二次電池用極板）
１８ 負極板（リチウム二次電池用極板）

Claims (5)

1. 金属箔からなる帯状の基材を上下方向に移送させ、
   前記基材の両面側にそれぞれ、複数の吐出ノズルのスリット状の吐出口を当該基材の幅方向に所定のピッチで配置し、且つ前記基材の両面側で相対向する各一対の前記吐出ノズルを相互に合致して対向する位置決め状態とし、
   前記各吐出ノズルから活物質塗料を吐出させて、前記基材の両面にそれぞれ、複数の活物質層形成部がこれらの間に活物質未塗工部を介在して位置するストライプ状の塗工パターンを同時に形成し、
   前記活物質層形成部を乾燥したのち圧力を加えて圧延し、
   前記基材を長手方向に対し所定のピッチで切断し、且つ前記活物質未塗工部を長手方向に沿った切断線で切断して、個々の極板に分離する工程を経ることを特徴とするリチウム二次電池用極板の製造方法。
2. 基材における各吐出ノズルに近接する少なくとも上下方向の２箇所の各両側の活物質未塗工部を形成すべき箇所を、それぞれ一対の押えローラで両面側から挟み付けるようにした請求項１に記載のリチウム二次電池用極板の製造方法。
3. 金属箔からなる帯状の基材を上下方向に移送させる移送手段と、
   前記基材に形成すべき同一幅を有する複数の活物質層形成部の幅に対応した吐出口を有する吐出ノズルが活物質層形成部と同数だけ設けられ、且つ前記各吐出ノズルが塗工パターンに対応する同一ピッチで配設されて前記基材の両面側に設置された同一構成の２台の塗工ダイとを備えてなり、
   前記各塗工ダイが、前記基材の両面側でそれぞれ互いに相対向する各一対の吐出ノズルを正確に合致した対向配置に位置決めした状態で、前記各吐出ノズルの各々の吐出口を前記基材に対し所定の間隙に近接した位置に設置されていることを特徴とするリチウム二次電池用極板の製造装置。
4. 請求項３に記載の２台の塗工ダイに代えて、基材の幅方向の両端位置の両面側でそれぞれ互いに相対向する各一対の吐出ノズルと、この吐出ノズルの吐出口の２倍の長さのスリット状となった吐出口を有して両端位置の前記各塗工ノズルの間に設置された大型吐出ノズルとを備えた同一構成の２台の塗工ダイを設けた請求項３に記載のリチウム二次電池用極板の製造装置。
5. 各吐出ノズル毎に計４個の押えローラを備えるとともに、これら押えローラが、基材における各吐出ノズルに近接する上下方向の２箇所の各両側の活物質未塗工部を形成すべき箇所である計４つの部位に、前記基材の両面側から挟み付ける配置で一対ずつ配設されている請求項３または４に記載のリチウム二次電池用極板の製造装置。

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