JP6891850B2 - ダイ塗工装置 - Google Patents

Description

本発明は，移動する対象物に対して塗工材を供給して塗工を行うダイ塗工装置に関する。さらに詳細には，２つのダイを合わせて構成されるダイ塗工装置に関するものである。

従来から，ダイ塗工による塗工膜の形成が種々の分野で行われている。例えば特許文献１には，ダイコーターにより多層同時塗工を行う塗布装置が開示されている。同文献の図１の装置では，１つのスロットダイ（１３）に複数のポケット（２０〜２２）およびそのスロット（２３〜２５）を設けている。これにより，対象物（１２）に一塗りで３層の塗工を行うようにしている。

特開2003-260400号公報

しかしながら前記した従来の技術には，次のような問題点があった。塗工幅の精度に難があるのである。同文献では，「幅規制板」による塗工幅の調整に言及している（同文献の［００２３］）。しかし塗工材（同文献では「塗布液１４，１５，１６」）は流動物であるため，スロットダイから出た後に対象物上で幅方向に広がる場合があった。この広がり方が一定とはなりにくいため，塗工幅が狙い通りにならない場合があった。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，塗工幅の精度を向上させたダイ塗工装置を提供することにある。

本発明の一態様におけるダイ塗工装置は，塗工材を対象物に塗工する装置であって，第１ダイと，第１ダイと合わせられて第１ダイとの間に，塗工材を吐出するスリット状の吐出口を形成する第２ダイと，第１ダイと第２ダイとの間に重ねて挟み込まれて吐出口の流路を規制する第１シムおよび第２シムとを有し，第１シムと第２シムとのうち対象物の移動方向における上流側のものである第１シムは，吐出口の長手方向における中央部分には流路を構成せず，両端部分に縁取り流路を構成する形状のものであり，第２シムは，縁取り流路による塗工材の供給が行われる領域には流路を構成せず，縁取り流路による塗工材の供給が行われない領域である中央部分に主流路を構成する形状のものである。

上記態様におけるダイ塗工装置では，対象物に対してまず幅方向（吐出口の長手方向）両端の縁取り流路での塗工が行われ，次いで中央部分の主流路での塗工が行われる。これにより，塗工層の両端がまず規定され，次いでその間の領域が塗工材で充填されることとなる。これにより，塗工幅の精度を向上させている。また，縁取り部分の塗工と中央部分の塗工とを，ダイ塗工装置に対象物を１回通すことでできるようにしている。なお，第１ダイと第２ダイとの間に形成されるスリット状の吐出口とは，第１ダイと第２ダイとの間に第１シムおよび第２シムを挟み込むことで形成される形状のことをいうものとする。

本構成によれば，塗工幅の精度を向上させたダイ塗工装置が提供されている。

実施の形態に係るダイ塗工装置およびそれにより塗工された電極板の斜視図である。 実施の形態に係るダイ塗工装置の構成を示す分解斜視図である。 第１ダイと第１シムとを重ねた状態を示す平面図である。 第１ダイと第１シムと第２シムとを重ねた状態を示す平面図である。 実施の形態に係るダイ塗工装置を吐出口側から見て示す正面図である。 正負の電極板を積層してプレスする状況を示す断面図である。 （比較例）塗工幅の精度が低い場合における図６に相当する状況の断面図である。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，図１に示される塗工方法を行うダイ塗工装置１として本発明を具体化したものである。図１には，ダイ塗工装置１と，塗工を受けた塗工済み対象物である電極板２とが示されている。本形態における塗工の対象物は，電極板２の芯材である集電箔３である。ダイ塗工装置１では集電箔３の表面上に電極合材層４を塗工する。これにより電極板２が得られる。

ダイ塗工装置１で形成される電極合材層４は，幅方向両端付近の縁取り部分５と，それらの間の中央部分６とを有している。ただし縁取り部分５と中央部分６とは，組成としては同じものであり，電極反応上の特性にも違いはない。電極合材層４全体が一体として，電池における充放電機能に関わるものである。縁取り部分５と中央部分６との違いは，ダイ塗工装置１での塗工の際のタイミングがわずかに異なる点だけである。なお，ダイ塗工装置１で塗工された電極板２は実際には，その後に電極合材層４の溶媒成分を除去する乾燥過程を経てから使用に供される。

ダイ塗工装置１について説明する。ダイ塗工装置１は，図２に示す４つの部材を重ね合わせて構成されている。４つの部材は，図２中で下から，第１ダイ７，第１シム８，第２シム９，第２ダイ１０，である。第１ダイ７には，凹状のマニホールド１１が形成されている。第２ダイ１０においても，図２中では見えていない裏側の面に，マニホールド１１と同様の凹状部分が形成されている。第１ダイ７と第２ダイ１０とを，図２中に示される向きでそのまま合体すると，マニホールド１１による中空空間が形成されるようになっている。この中空空間は，塗工に供する塗工材を内蔵する空間である。

実際のダイ塗工装置１では，第１ダイ７と第２ダイ１０との間に第１シム８および第２シム９が挟み込まれている。重ね合わせの順序は図２に示される通りである。第１シム８および第２シム９は，第１ダイ７と第２ダイ１０との間に，マニホールド１１内の塗工材を塗工のために吐出する流路を形成するためのものである。第１シム８には，表裏面間を貫通する貫通部１７と，そこから前方（図２中で左下向き）に開口する２箇所の縁取り流路部１８とが形成されている。２箇所の縁取り流路部１８の間の領域は，流路を構成しない中央阻止部１９となっている。

第２シム９には，表裏面間を貫通する貫通部２１と，そこから前方に開口する主流路部２４とが形成されている。主流路部２４は，第１シム８における中央阻止部１９と重なり合う位置に形成されている。第２シム９における主流路部２４の両側の位置は，流路を構成しない側方阻止部２６となっている。前述の第１シム８の縁取り流路部１８は，第２シム９における側方阻止部２６と重なり合う位置に形成されている。

図３に，上記４つの部材のうち第１ダイ７と第１シム８とを重ねた状態を示す。図３において第１ダイ７は，第１シム８における貫通部１７の箇所および縁取り流路部１８の箇所で見えているだけである。このうち縁取り流路部１８の箇所では，第１ダイ７のマニホールド１１の部分が見えている。

図３の状態に対してさらに第２シム９を重ねた状態を，図４に示す。図４において第１ダイ７（マニホールド１１の部分）は，第２シム９における貫通部２１の箇所でのみ見えている。前述の縁取り流路部１８の箇所は，第２シム９における側方阻止部２６に覆われており見えていない。また，第２シム９における主流路部２４の箇所では，第１シム８における中央阻止部１９が見えているが，第１ダイ７は見えていない。

図４の状態に対してさらに第２ダイ１０を重ね合わせると，図１に示したダイ塗工装置１となる。ダイ塗工装置１における図１中での正面は，第２ダイ１０の表面（図２で上を向いている面）である。なお，図３および図４では，それぞれの状態で最上に位置するもの（図３では第１シム８，図４では第２シム９）にハッチングを付して示している。

ダイ塗工装置１を吐出口側から見た図を図５に示す。図５に示すのは，ダイ塗工装置１を図１中における電極板２の側から見た図である。ダイ塗工装置１により塗工を受ける集電箔３（電極板２）の流れ方向（図１では右上→左下）は，図５においては下から上向きである。図５では，上記４つの部材が存在する範囲内にハッチングを付して示している。

図５に示されるようにダイ塗工装置１では，第１ダイ７と第２ダイ１０との間に，第１シム８および第２シム９によりスリット状の吐出口が形成されている。すなわち，ダイ塗工装置１の吐出口とは，第１シム８における縁取り流路部１８や第２シム９における主流路部２４により，第１ダイ７と第２ダイ１０との間に形成される隙間（図５中でハッチングのない箇所）のことである。

縁取り流路部１８は，図１に示した電極合材層４のうち縁取り部分５を形成するための塗工材の流路である。主流路部２４は，電極合材層４のうち中央部分６を形成するための塗工材の流路である。したがって，図５中における塗工幅の全体に対して，縁取り流路部１８は両端部分に位置しており，主流路部２４はそれらの間，すなわち中央部分に位置している。縁取り流路部１８と主流路部２４との間に重複部分や隙間はほとんどない。また，集電箔３の流れ方向との対比で見ると，縁取り流路部１８が主流路部２４よりもわずかながら上流側に位置する。また，ダイ塗工装置１の内部では，第１ダイ７および第２ダイ１０の両者のマニホールド１１は，貫通部１７，２１により繋がっている。

上記のように構成されたダイ塗工装置１で図１に示されるように塗工を行うと，まず幅方向両端付近の縁取り部分５が塗工され，その後に中央部分６が塗工されることとなる。最初に縁取り部分５の塗工が行われるとき，縁取り流路部１８から集電箔３上に供給された塗工材は，集電箔３上でほとんど広がらない。縁取り流路部１８は幅方向（図５中の左右方向）の寸法が小さく，塗工材の供給量が限られるからである。そして，その直後に中央部分６が塗工されるときにも，縁取り部分５の外側の端部が外向きに押し広げられるようなことはない。主流路部２４からの塗工材の供給量はある程度多いが，両側の縁取り部分５の間の領域にのみ塗工材が供給されるからである。このため，図１に示される電極合材層４の全幅の安定性が非常に高い。また，縁取り部分５の塗工と中央部分６の塗工とをダイ塗工装置１による１回の塗工で行うことができる。

このようにダイ塗工装置１で電極板の塗工を行うことにより，次のような利点がある。図６は，集電箔３に対して，電極合材層４（負極），セパレータ層２７，電極合材層２８（正極）を，いずれもダイ塗工装置１で順次塗工したものを，塗工後に密度上昇のため厚さ方向にプレスする状況を示している。ここで，各塗工層の幅の精度が非常に高いことから，図６中に示されるように集電箔３の非塗工部がほとんどない設定とすることができる。このことは，電極合材層２８（正極）と集電箔３との短絡が起こりにくい，ということを意味する。また，図６に示されるプレス対象物はどの場所でも厚さがほとんど同じである。よって，プレス圧がプレス対象物の全体に均等に掛かるので，電極合材層４，２８等のプレス時の割れも起こりにくい。

もし各塗工層の幅の精度が悪いと，塗工層の端部の位置がずれてしまうおそれがある。その場合正負の電極間で幅方向のはみ出しにより短絡が生じる場合があった。また，それを防ぐために上層のものほど塗工幅を小さくする設定とすることが考えられるが，それだとプレス時に電極合材層４，２８等に割れが生じる場合があった。非塗工部の存在によりプレス対象物の厚さが場所により異なるということになると，プレス圧の掛かり方が非均等になるからである。本形態のダイ塗工装置１を用いることにより，それらの弊害を軽減できるのである。

以上詳細に説明したように本実施の形態に係るダイ塗工装置１によれば，電極合材層４の全幅のうち縁取り部分５の塗工と中央部分６の塗工とを順次，かつ１パスで行うことができる。これにより，幅方向寸法の精度が高いダイ塗工装置１が実現されている。また，塗工の回数は少ない回数で済む。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，塗工の対象物は，電池の電極板に限らずなんでもよい。電池の電極板を対象とする場合でも，電池の種類や電極板の極性に別段の限定はない。

１ ダイ塗工装置
７ 第１ダイ
８ 第１シム
９ 第２シム
１０ 第２ダイ
１８ 縁取り流路部
２４ 主流路部

Claims (1)

1. 塗工材を対象物に塗工するダイ塗工装置であって，
   第１ダイと，
   前記第１ダイと合わせられて，前記第１ダイとの間に，塗工材を吐出するスリット状の吐出口を形成する第２ダイと，
   前記第１ダイと前記第２ダイとの間に重ねて挟み込まれて前記吐出口の流路を規制する第１シムおよび第２シムとを有し，
   前記第１シムと前記第２シムとのうち対象物の移動方向における上流側のものである前記第１シムは，前記吐出口の長手方向における中央部分には流路を構成せず，両端部分に縁取り流路を構成する形状のものであり，
   前記第２シムは，前記縁取り流路による塗工材の供給が行われる領域には流路を構成せず，前記縁取り流路による塗工材の供給が行われない領域である中央部分に主流路を構成する形状のものであることを特徴とするダイ塗工装置。

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