JP2015139726A - 塗工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】塗工されたペースト状物の表面に、異物を原因とした欠陥が生じることを抑制することができる塗工装置を提供すること。
【解決手段】塗工装置10は活物質ペースト12の貯留部44と、金属箔11の上方に隙間Sを隔てた状態で配置されたコンマロール47と、を有する。塗工装置10は、貯留部44内において、貯留部44から金属箔11への活物質ペースト12の供給方向Yのうち、隙間Sより上流に配置された粉砕ロール50と、粉砕ロール50を回転させる駆動源と、を有する。さらに、粉砕ロール50は、該粉砕ロール50の回転方向に配列された複数の粉砕歯54を有する。
【選択図】図6
【解決手段】塗工装置10は活物質ペースト12の貯留部44と、金属箔11の上方に隙間Sを隔てた状態で配置されたコンマロール47と、を有する。塗工装置10は、貯留部44内において、貯留部44から金属箔11への活物質ペースト12の供給方向Yのうち、隙間Sより上流に配置された粉砕ロール50と、粉砕ロール50を回転させる駆動源と、を有する。さらに、粉砕ロール50は、該粉砕ロール50の回転方向に配列された複数の粉砕歯54を有する。
【選択図】図6
Description
本発明は、コンマロールによって隙間を規定することで、隙間を通過して付着体に付着されるペースト状物の厚みを規定する塗工装置に関する。
二次電池やキャパシタのような蓄電装置は再充電が可能であり、繰り返し使用することができるため電源として広く利用されている。二次電池として、正極用のシート状の電極及び負極用のシート状の電極が、間にセパレータが介在する状態で積層又は捲回された電極組立体を備えたものがある。
シート状の電極を製造する場合、一般に、長尺帯状の金属箔(基材シート)上に活物質ペースト(ペースト状物)を塗工して活物質ペーストの層を形成する。その後、活物質ペーストの層を乾燥し、ロールプレスした後、金属箔を目的とする形状に切断することにより電極が製造される。このような電極の製造において、金属箔に活物質ペーストを塗工する方法として、例えば特許文献1がある。
図7に示すように、特許文献1の塗工装置80は、円柱形状のバックアップロール81を備える。このバックアップロール81は、周面で帯状の金属箔90を支持し、かつ回転することで金属箔90を搬送する。また、塗工装置80は円柱形状の計量ロール82を備える。この計量ロール82は、バックアップロール81に支持された金属箔90と隙間91を隔てた状態で該バックアップロール81と平行に配置されている。さらに、塗工装置80は、金属箔90と計量ロール82との隙間91よりも、金属箔90の搬送方向における上流側に位置し、金属箔90と計量ロール82とに接触する状態で電極ペースト83を貯溜するペースト溜84を備える。
そして、塗工装置80による電極ペースト83の塗工は、金属箔90と計量ロール82との隙間91を通過した電極ペースト83を金属箔90の表面に付着させることで行われる。
ところが、塗工装置80による電極ペースト83の塗工時、金属箔90に塗工された電極ペースト83の表面に、スジや凸部といった欠陥が発生することがある。この欠陥は、電極ペースト83に含まれる活物質が固まって生成された凝集塊等の異物によって引き起こされる。具体的には、ペースト溜84内で電極ペースト83に含まれた異物が、ペースト溜84から供給される電極ペースト83とともに流動し、異物が隙間91に詰まってしまうと、その異物の部分だけ電極ペースト83が塗工されずにスジとなってしまう。また、異物が隙間91を通過してしまうと、塗工された電極ペースト83の表面に凸部として残ってしまう。
そこで、例えば特許文献2に開示のように、ペースト溜84内に攪拌用棒状体を浸漬し、この攪拌用棒状体によって、ペースト溜84内で電極ペースト83を攪拌することで電極ペースト83中に凝集塊等の異物が生成されないようにすることが考えられる。
しかし、特許文献2のように、電極ペースト83を攪拌用棒状体で攪拌していても、ペースト溜84より上流の供給経路から、ペースト溜84に新たに供給された電極ペースト83中に異物が含まれていたり、攪拌中にも凝集塊が生成されて異物が発生してしまうことがある。その結果として、金属箔90に塗工された電極ペースト83の表面に、異物を原因とした欠陥が生じてしまう。
本発明は、塗工されたペースト状物の表面に、異物を原因とした欠陥が生じることを抑制することができる塗工装置を提供することにある。
上記問題点を解決するための塗工装置は、ペースト状物の貯留部と、前記貯留部に貯留されたペースト状物を付着させる付着体の上方に隙間を隔てた状態で配置されたコンマロールと、を有し、前記コンマロールによって前記隙間を規定することで、前記隙間を通過して前記付着体に付着されるペースト状物の厚みを規定する塗工装置であって、前記貯留部内において、前記貯留部から前記付着体への前記ペースト状物の供給方向のうち、前記隙間より上流に配置された粉砕ロールと、前記粉砕ロールを回転させる駆動源と、を有し、前記粉砕ロールは、該粉砕ロールの回転方向に配列された複数の粉砕歯を有することを要旨とする。
これによれば、例えば、貯留部にペースト状物が新たに供給されたとき、ペースト状物に含まれる粒子が凝集した凝集塊や、粒径の粗い粗粒といった異物が、貯留部に新たに供給されてしまうことがある。また、貯留部内で粒子が凝集して異物が生成されてしまうこともある。このとき、貯留部内における隙間より上流では、粉砕ロールの回転により、異物が粉砕歯に掻き取られ、さらに、粉砕歯とコンマロールとの間、又は粉砕歯と付着体との間で異物が粉砕される。このため、異物が隙間に向けて流れることが抑制され、異物が隙間に詰まることが抑制されるとともに、異物が隙間を通過してしまうことも抑制される。
よって、例えば、塗工装置を、蓄電装置が備える電極を製造するために用い、金属箔にペースト状物としての活物質ペーストを塗工するのに用いても、異物として、活物質の凝集塊や粗粒が隙間に詰まることが抑制される。その結果、金属箔に塗工された活物質ペーストの表面に異物を原因としたスジが生じることを抑制できる。また、異物が隙間を通過することが抑制され、塗工された活物質ペーストの表面に凸部が現れることを抑制できる。
また、塗工装置について、前記粉砕ロールは、該粉砕ロールの軸方向に延びる螺旋溝を有する。
これによれば、貯留部内における隙間より上流では、粉砕歯に掻き取られなかった異物は螺旋溝に入り込む。すると、粉砕ロールの回転に伴い螺旋溝が回転すると、螺旋溝に入り込んだ異物を、粉砕ロールの軸方向端部へ送り出すことができ、異物が隙間に詰まったり、通過してしまうことを抑制できる。
これによれば、貯留部内における隙間より上流では、粉砕歯に掻き取られなかった異物は螺旋溝に入り込む。すると、粉砕ロールの回転に伴い螺旋溝が回転すると、螺旋溝に入り込んだ異物を、粉砕ロールの軸方向端部へ送り出すことができ、異物が隙間に詰まったり、通過してしまうことを抑制できる。
また、塗工装置について、前記粉砕歯は、鋸刃状であるのが好ましい。
これによれば、粉砕歯に返しが設けられ、粉砕歯によって異物を効率良く掻き取り、さらに、掻き取った異物が粉砕歯から逃げにくくなり、異物を効率良く粉砕することができる。
これによれば、粉砕歯に返しが設けられ、粉砕歯によって異物を効率良く掻き取り、さらに、掻き取った異物が粉砕歯から逃げにくくなり、異物を効率良く粉砕することができる。
本発明によれば、塗工されたペースト状物の表面に、異物を原因とした欠陥が生じることを抑制することができる。
以下、塗工装置を具体化した一実施形態を図1〜図6にしたがって説明する。
図1に示すように、蓄電装置としてのリチウムイオン二次電池に用いる電極を製造するための塗工装置10は、基材シートとしての金属箔11の一方の面である塗布面11aに、ペースト状物として活物質ペースト12を塗工して、金属箔11に活物質ペースト12の層を形成するための装置である。なお、活物質ペースト12には、活物質、導電剤、バインダ、及び溶媒を混練したものが用いられる。
図1に示すように、蓄電装置としてのリチウムイオン二次電池に用いる電極を製造するための塗工装置10は、基材シートとしての金属箔11の一方の面である塗布面11aに、ペースト状物として活物質ペースト12を塗工して、金属箔11に活物質ペースト12の層を形成するための装置である。なお、活物質ペースト12には、活物質、導電剤、バインダ、及び溶媒を混練したものが用いられる。
塗工装置10は、金属箔11を供給する供給ロール36aと、活物質ペースト12が塗工された金属箔11を巻き取る巻取ロール39aと、を備える。金属箔11は長手方向が供給ロール36aの周方向に延びる状態で供給ロール36aに巻装されている。金属箔11において、長手方向に直交する方向を金属箔11の短手方向とする。なお、供給ロール36aは、図示しない支持装置によって回転可能に支持されている。
また、金属箔11は長手方向が巻取ロール39aの周方向に延びる状態で巻取ロール39aに巻き取られる。巻取ロール39aは、図示しない支持装置によって回転可能に支持されている。巻取ロール39aは、一定の回転速度で回転し、活物質ペースト12が塗工された金属箔11を巻き取る。よって、供給ロール36aから供給された金属箔11が、巻取ロール39aに巻き取られることにより、金属箔11は、搬送方向Xに沿って搬送される。
図2に示すように、塗工装置10は、金属箔11を周面に支持し、かつ回転することで金属箔11を搬送する円柱状のバックアップロール45を備える。よって、バックアップロール45の回転方向Y1は、金属箔11の搬送方向Xに沿う方向となる。また、塗工装置10は、バックアップロール45の上方に円柱状のコンマロール47を備える。コンマロール47は、バックアップロール45と平行に配置されるとともに、コンマロール47は回転不能である。
図1に示すように、コンマロール47は、バックアップロール45に支持された金属箔11の塗布面11aから一定の隙間Sを空けて離間している。そして、コンマロール47と金属箔11の塗布面11aとの隙間Sの広さによって金属箔11に塗工される活物質ペースト12の厚みが規定されるとともに、隙間Sを通過した活物質ペースト12が金属箔11に塗工される。したがって、本実施形態では、金属箔11が、活物質ペースト12が塗工され、付着する付着体を構成する。
隙間Sにおいて、金属箔11の短手方向に沿う方向を隙間Sの幅方向とすると、隙間Sの幅方向に沿った長さは、金属箔11の短手方向に沿った長さより短い。そして、図2に示すように、隙間Sの幅方向の両端は、金属箔11の短手方向の両端よりも金属箔11の内側に位置しており、活物質ペースト12は、金属箔11の短手方向の両端より内側に塗工される。
図1及び図2に示すように、塗工装置10は、活物質ペースト12の貯留部44を備える。貯留部44は、バックアップロール45の軸方向に対向する一対の側壁44aと、一対の側壁44aに架設され、かつバックアップロール45及びコンマロール47の周面に対向配置されたガイド壁44bと、を有する。そして、側壁44aと、ガイド壁44bと、バックアップロール45及びコンマロール47の周面とから、貯留部44内に空間が区画され、この空間は上方に開口している。
ガイド壁44bは、貯留部44の開口端からバックアップロール45に近付く状態で傾斜しており、貯留部44内の空間は、開口端からバックアップロール45に向けて狭くなっている。よって、ガイド壁44bは、貯留部44内の活物質ペースト12をバックアップロール45及び隙間Sに向けて流動するようにガイドする。また、塗工装置10は、貯留部44に活物質ペースト12を供給する供給タンク46を貯留部44の上方に備える。そして、貯留部44には、該貯留部44より上流の供給経路から活物質ペースト12が新たに供給されるようになっている。
図3及び図6に示すように、塗工装置10は、貯留部44内に配置された粉砕ロール50を備える。ここで、貯留部44の内部から隙間Sを通って金属箔11の塗布面11aに活物質ペースト12が塗工されるまでに活物質ペースト12が流動する方向を、活物質ペースト12の供給方向Yとする。この場合、粉砕ロール50は、活物質ペースト12の供給方向Yにおいて、隙間Sよりも上流に配置されている。
図3、図5及び図6に示すように、粉砕ロール50は、棒状の軸部50aを有し、軸部50aの軸方向の両端が貯留部44の側壁44aに回転可能に支持されている。また、粉砕ロール50において、軸部50aの軸方向の一端は、貯留部44の外部に設置された駆動源60に連結され、駆動源60によって粉砕ロール50が回転する。粉砕ロール50の回転方向Y2は、バックアップロール45の回転方向Y1とは逆方向であり、供給方向Yに沿う方向である。
図3及び図4に示すように、粉砕ロール50は、軸部50aの軸方向の両端に円盤状のエンドプレート53を有する。粉砕ロール50は、両エンドプレート53の周面がバックアップロール45及びコンマロール47の周面に摺接する状態に設けられている。粉砕ロール50は、軸部50aの軸方向全体に亘って螺旋状に延びる螺旋条51を備えるとともに、螺旋条51に沿って軸部50aの軸方向全体に亘って螺旋状に延びる螺旋溝52を備える。なお、螺旋条51において、軸部50aの軸方向に沿う長さを螺旋条51の厚みとする。粉砕ロール50は、螺旋条51の周面の全体に亘って等間隔おきに配列された粉砕歯54を複数備え、複数の粉砕歯54は、粉砕ロール50の回転方向に配列されている。粉砕歯54は、螺旋条51の厚み方向全体に亘って設けられている。
また、各粉砕歯54は先端に向かうに従い細くなる鋸歯状である。粉砕歯54は、その基端から先端に向かう突出方向が、粉砕ロール50の回転方向に沿うように傾斜及び若干湾曲しており、粉砕歯54は、回転方向に沿う返しを有した形状である。螺旋条51において、粉砕歯54の先端を含む直径は、エンドプレート53の直径より僅かに短く、粉砕ロール50は、粉砕歯54がバックアップロール45及びコンマロール47の周面から僅かに離間する状態に設けられている。
粉砕歯54の先端とバックアップロール45及びコンマロール47の周面との間隔は、活物質の凝集塊や、活物質の粗粒といった、所定サイズの異物Gの粒径より若干狭く設定されている。このため、所定サイズの異物Gは、粉砕歯54の先端と、バックアップロール45及びコンマロール47の周面との間を通過しにくくなっている。
次に、塗工装置10の作用を活物質ペースト12の塗工とともに説明する。
図1に示すように、金属箔11は、供給ロール36aから送り出されるとともに巻取ロール39aに巻き取られて搬送される。また、バックアップロール45を回転方向Y1に回転させ、金属箔11はバックアップロール45によって搬送方向Xに搬送されながら支持される。そして、搬送される金属箔11に対し、得られる活物質ペースト12の層が所望する厚みとなるようにコンマロール47の位置を設定する。すなわち、金属箔11の塗布面11aから所定の隙間Sを空けた位置にコンマロール47を配置する。
図1に示すように、金属箔11は、供給ロール36aから送り出されるとともに巻取ロール39aに巻き取られて搬送される。また、バックアップロール45を回転方向Y1に回転させ、金属箔11はバックアップロール45によって搬送方向Xに搬送されながら支持される。そして、搬送される金属箔11に対し、得られる活物質ペースト12の層が所望する厚みとなるようにコンマロール47の位置を設定する。すなわち、金属箔11の塗布面11aから所定の隙間Sを空けた位置にコンマロール47を配置する。
また、貯留部44には活物質ペースト12が貯留されるとともに、供給タンク46から活物質ペースト12が継続して供給される。ここで、供給タンク46内の活物質ペースト12に異物Gがあると、その異物Gが供給タンク46から貯留部44に供給されてしまう。
そして、活物質ペースト12の塗工時、貯留部44に貯留された活物質ペースト12は隙間Sを通過して金属箔11の塗布面11aに塗工され、付着される。また、活物質ペースト12の塗工時、塗工装置10では、駆動源60によって粉砕ロール50を回転方向Y2に回転させる。
図6に示すように、貯留部44内において、活物質ペースト12の供給方向Yにおける粉砕ロール50より上流側では、回転方向Y2に回転する粉砕ロール50の粉砕歯54によって異物Gが掻き取られる。すると、異物Gは、螺旋条51の回転に伴い、コンマロール47の周面に向けて送られ、粉砕歯54とコンマロール47の周面との間で粉砕される。
また、粉砕歯54によって掻き取られた異物Gが比較的小径の場合、異物Gがコンマロール47の周面との間で粉砕されずに下流側に至ることがある。しかし、粉砕歯54が鋸歯状であることから、異物Gは粉砕ロール50から離れ難く、異物Gが隙間Sから塗布面11aに塗布されてしまうことが抑制される。
また、図5に示すように、粉砕歯54に掻き取られない粒径の比較的大きな異物Gは、螺旋溝52に入り込み、そのまま粉砕ロール50の回転に伴う螺旋溝52の回転によって粉砕ロール50の軸方向一端に向けて送り出される。その結果、隙間Sには異物Gが流れ込むことなく、隙間Sから活物質ペースト12が連続的に塗布面11aに塗布される。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)塗工装置10の貯留部44内に粉砕ロール50を配置し、粉砕ロール50の周面に複数の粉砕歯54を配列した。このため、供給タンク46から貯留部44に新たに供給された活物質ペースト12に異物Gが含まれていたり、貯留部44で新たに異物Gが生成されても、粉砕歯54を利用して隙間Sより上流で異物Gを粉砕することができる。その結果、異物Gが、金属箔11の塗布面11aとコンマロール47との間の隙間Sに詰まることが抑制されるとともに、異物Gが隙間Sを通過してしまうことが抑制される。よって、金属箔11に塗工された活物質ペースト12の表面に、異物Gを原因としたスジや凸部といった欠陥が発生してしまうことを抑制することができる。
(1)塗工装置10の貯留部44内に粉砕ロール50を配置し、粉砕ロール50の周面に複数の粉砕歯54を配列した。このため、供給タンク46から貯留部44に新たに供給された活物質ペースト12に異物Gが含まれていたり、貯留部44で新たに異物Gが生成されても、粉砕歯54を利用して隙間Sより上流で異物Gを粉砕することができる。その結果、異物Gが、金属箔11の塗布面11aとコンマロール47との間の隙間Sに詰まることが抑制されるとともに、異物Gが隙間Sを通過してしまうことが抑制される。よって、金属箔11に塗工された活物質ペースト12の表面に、異物Gを原因としたスジや凸部といった欠陥が発生してしまうことを抑制することができる。
(2)粉砕ロール50は、軸部50aの軸方向へ螺旋状に延びる螺旋溝52を備える。このため、粒径の比較的大きな異物Gや、粉砕歯54で掻き取れなかった異物Gは、螺旋溝52に入り込むことで、螺旋溝52によって異物Gを粉砕ロール50の軸方向の一端へ送り出すことができる。このため、粉砕歯54と螺旋溝52を併用して、異物Gが隙間Sに詰まることを抑制できるとともに、異物Gが隙間Sを通過してしまうことを抑制できる。
(3)粉砕歯54は鋸歯状であり、返しを有する形状である。このため、粉砕歯54によって異物Gを掻き取り易く、しかも、掻き取った異物Gを粉砕歯54から離れにくくすることができる。特に、粒径の比較的な小さな異物Gを掻き取ったままとし、隙間Sより下流に至ることを抑制できる。
(4)粉砕ロール50は、軸部50aの軸方向全体に亘って螺旋条51が延び、粉砕ロール50は隙間Sの幅方向全体に対応して設けられている。このため、隙間Sの幅方向全体で異物Gの粉砕又は送り出しを行うことができる。
(5)粉砕ロール50の螺旋条51により、貯留部44内に沈降してきた活物質ペースト12の攪拌も行うことができ、貯留部44内での異物Gの発生を抑制することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 粉砕歯54は鋸歯状でなくてもよく、異物Gが粉砕できれば、粉砕歯54の形状は適宜変更してもよく、例えば、粉砕歯54は側面視が正三角形状でもよいし、円柱状や円錐状でもよい。
○ 粉砕歯54は鋸歯状でなくてもよく、異物Gが粉砕できれば、粉砕歯54の形状は適宜変更してもよく、例えば、粉砕歯54は側面視が正三角形状でもよいし、円柱状や円錐状でもよい。
○ 粉砕歯54は、螺旋条51の周面に不等間隔おきに配列されていてもよい。
○ 粉砕ロール50は、螺旋条51ではなく、複数の円板を粉砕ロール50の軸方向へ等間隔又は不等間隔おきに備え、円板の周面に粉砕歯を有する構成であってもよい。
○ 粉砕ロール50は、螺旋条51ではなく、複数の円板を粉砕ロール50の軸方向へ等間隔又は不等間隔おきに備え、円板の周面に粉砕歯を有する構成であってもよい。
○ 塗工装置は、バックアップロール45とコンマロール47に加え、転写ロールを備えた構成であってもよい。この場合、転写ロールの上方にコンマロール47が配置されるとともに、転写ロールの近傍に、金属箔11を搬送するバックアップロール45が配置される。そして、貯留部44に貯留された活物質ペースト12は、転写ロールとコンマロール47との間の隙間を通って転写ロールに付着し、転写ロールに付着した活物質ペースト12がバックアップロール45で支持された金属箔11に転写される。よって、転写ロールが活物質ペースト12が付着する付着体を構成する。
このような塗工装置であっても、供給タンク46から貯留部44に新たに供給された活物質ペースト12に異物Gが含まれていたり、貯留部44で新たに異物Gが生成されても、粉砕歯54を利用して隙間Sより上流で異物Gを粉砕することができる。その結果、異物Gが、転写ロールの周面とコンマロール47の周面との間の隙間Sに詰まることが抑制されるとともに、異物Gが隙間Sを通過してしまうことが抑制される。よって、金属箔11に塗工された活物質ペースト12の表面に、異物Gを原因としたスジや凸部といった欠陥が発生してしまうことを抑制することができる。
○ 貯留部44において、螺旋溝52によって異物Gを送る先に位置する側壁44aに、異物Gの排出口を設けてもよい。このように構成した場合、螺旋溝52によって送り出され、粉砕ロール50の軸方向一端側に集まった異物Gを、排出口から貯留部44外へ排出することができる。
○ 粉砕ロール50において、軸部50aの軸方向に沿った螺旋溝52の開口幅や、螺旋条51の厚み、さらには、粉砕歯54も含めた螺旋条51の直径は、生成されると予測される異物Gの大きさに合わせて適宜変更してもよい。
○ 基材シートは、シート状であり、活物質ペースト12が塗布できるものであれば、金属箔11に限定されるものではない。例えば、織物状や網状の基材シートを用いてもよい。
○ 塗工装置10は、電極の製造のために金属箔11に活物質ペースト12を塗工するものに具体化したが、これに限らない。ペースト状物として粘着剤、塗料等を用い、これらを基材シートに塗工する場合に、粉砕ロール50を備える塗工装置10を適用してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)前記ペースト状物は、蓄電装置が備える電極に塗布された活物質ペーストである塗工装置。
(イ)前記ペースト状物は、蓄電装置が備える電極に塗布された活物質ペーストである塗工装置。
(ロ)前記蓄電装置は二次電池である塗工装置。
S…隙間、10…塗工装置、12…ペースト状物としての活物質ペースト、11…付着体としての金属箔、44…貯留部、47…コンマロール、50…粉砕ロール、52…螺旋溝、54…粉砕歯、60…駆動源。
Claims (3)
- ペースト状物の貯留部と、
前記貯留部に貯留されたペースト状物を付着させる付着体の上方に隙間を隔てた状態で配置されたコンマロールと、を有し、
前記コンマロールによって前記隙間を規定することで、前記隙間を通過して前記付着体に付着されるペースト状物の厚みを規定する塗工装置であって、
前記貯留部内において、前記貯留部から前記付着体への前記ペースト状物の供給方向のうち、前記隙間より上流に配置された粉砕ロールと、
前記粉砕ロールを回転させる駆動源と、を有し、
前記粉砕ロールは、該粉砕ロールの回転方向に配列された複数の粉砕歯を有する塗工装置。 - 前記粉砕ロールは、該粉砕ロールの軸方向に延びる螺旋溝を有する請求項1に記載の塗工装置。
- 前記粉砕歯は、鋸刃状である請求項1又は請求項2に記載の塗工装置。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2014
- 2014-01-27 JP JP2014012593A patent/JP2015139726A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019096499A (ja) * | 2017-11-24 | 2019-06-20 | トヨタ自動車株式会社 | 電極の製造方法 |
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