JP2005509247A - 被覆エッジの制御 - Google Patents

Abstract

特定の材料を基材上に被覆する方法、及び前記方法から作製された製品が開示されている。前記方法は、前記エッジ材料を用いて被覆材料エッジの厚さを増大させるか、または前記被覆材料エッジの形状に影響を与えるために前記エッジ材料を用いて前記被覆材料エッジを改良することにより、全被覆の改良された厚さ分布を提供する方法で、被覆材料及びエッジ材料を基材上に被覆する工程を含み、前記製品は、例えば、電気化学電池において有用である。

Description

本発明は、エッジ厚さ及び分布の制御技術を含む被覆方法、及びそれらの方法から作製される製品に関する。

被覆ウェブは、多くの商用及び消費製品に用いられている。一つの例はバッテリーであり、その一部は、導電性材料で被覆されたウェブから組み立てられ、ロールに巻取られるか、または多くのラミネート層に積層される。例えば、特に、米国特許第５，３６０，６８４号を参照のこと。

ウェブに被覆されたフィルムはしばしば、特に被覆されたフィルムのエッジにおいて、フィルムの幅にわたって異なる厚さに影響を受ける。エッジの厚さまたは断面の分布を制御する試みがなされない場合、被覆される材料のエッジは一般に、バルク被覆の厚さから、ゼロの厚さまで徐々に傾きが漸減する。

テーパ付きエッジの望ましくない効果が生じ、その特定の効果は、被覆された材料がそのために設計された用途に依存している。多数の巻取または積層した層から構成されたバッテリーにおいて、不均一なまたはテーパ付きエッジの望ましくない効果が、被覆された基材を層状構造に配置した時に生じる可能性がある。被覆されたカソードのテーパ付きエッジの能力がバルク被覆の能力より速く消耗するので、「エッジ効果」が生じることがある。このエッジ効果は、不均一な電荷密度をもたらし、バッテリーのホットスポットまたはショートを起こす場合があり、最終的には、サイクル寿命の低下をもたらす可能性がある。

エッジ厚さ及び分布を制御しようとする方法はいろいろあり、その中には、被覆されたフィルム層を被覆された基材から除去するように設計されたダムまたは空気または給水システムの使用などがある。

本発明は、特に、被覆材料のエッジが所望の形状または厚さ分布を有する場合、被覆材料を基材上に適用する方法を有する。

用語「厚さ分布（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｐｒｏｆｉｌｅ）」は、基材の表面に被覆された材料の側面（すなわち、縦方向についての断面）から見たときの、厚さを指し、被覆材料のエッジの被覆厚さを指すために本明細書中で用いられる。エッジ材料で部分的にまたは完全に被覆された被覆材料のエッジの被覆の厚さ分布は、被覆材料及びエッジ材料の全厚さに基づく。被覆材料のみが基材の領域上に被覆される場合、厚さ分布は、被覆材料だけの厚さであるとされる。

「改良された厚さ分布（ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｐｒｏｆｉｌｅ）」は、本明細書に記載したようにエッジ材料なしに生成される厚さ分布に対していくつかの改良または利点を提供する厚さ分布である。好ましくは、本発明は、被覆された被覆材料のエッジの相対的に均一な厚さを可能にする。改良された厚さ分布の例は、図１ａ、５及び１０に示された被覆材料のエッジの厚さ分布を含む。

被覆された被覆材料のエッジの改良された厚さ分布を、被覆材料に隣接且つ接触して被覆されたエッジ材料を用いて生成することができる。エッジ材料は、被覆材料のエッジを増大または被覆して被覆材料エッジに沿って材料の均一な全厚さを提供することができる。あるいは、本明細書中に記載した被覆技術のいくつかによって、エッジ材料は、被覆材料エッジの実際の形状に影響を及ぼす場合があり、（エッジ材料を用いて厚さを増大させてまたは増大させずに）被覆材料のエッジ自体が、所望の厚さ分布を有する改良された形状を形成させる。かかる「改良されたエッジ」は、エッジ材料を用いずに製造された代表的な、相対的に広いテーパに対して改良された形状を有するエッジ、特に、エッジ材料を使用せずに被覆された被覆材料のエッジに対して、より狭い幅またはより急傾斜の傾きを有するエッジ、であってもよい。

エッジ材料は、被覆材料の前に被覆されてもよく、被覆材料が、エッジ材料の前に被覆されるか、または２つの材料がほとんど同時に、または同時に被覆されてもよい。

本発明の一実施態様において、基材上に被覆された被覆材料が、テーパ付きエッジを示す。本発明によって、エッジ材料が被覆されて被覆材料のエッジと接触して被覆材料のエッジの厚さを増大させ、被覆材料とエッジ材料との組合わせた厚さに基づいてエッジの所望の厚さ分布を生じる。均一な厚さ分布、例えば、１０％、または５％以内の変動にまで均一である厚さ分布により利点が得られる。例えば、被覆基材が巻取られるとき、それは、エッジが不均一な厚さ分布を有する場合の不均一な巻取とは対照的に被覆材料のエッジの領域において均一に巻取る。

別の実施態様において、エッジ材料は、被覆材料が接して被覆されて所望の被覆材料のエッジ及び前記被覆材料のエッジの所望の厚さ分布を形成する物理的境界として用いられてもよい。エッジ材料とバリヤ材料とは好ましくは非混和性である。その結果、被覆材料のエッジの形状の改良など、被覆材料のエッジの厚さ分布の改良となる場合がある。この実施態様はまた、改良された厚さ分布により、被覆材料のエッジの領域の被覆された材料の巻取を改良することができる。この実施態様は、テーパ付き被覆材料エッジを覆うだけではなく、エッジの形状及び被覆材料自体のエッジの厚さ分布を改良するように作用することができる。

被覆材料のエッジを覆うことにより、覆われた被覆材料を非機能的にし、本質的に使用不能にする。理想的な被覆技術は、被覆材料の被覆エッジがエッジ材料の被覆エッジと接触することを可能にし、２つのエッジが、テーパあるいはオーバーラップのないそれらの境界面において四角形のエッジの形をとる。（例えば、図４を参照のこと）あるいは、例えば、テーパ付きエッジの傾きを増大させ、幅を減少させ、それによってエッジとして使用不能になった被覆材料の量を低減させることによって、エッジを構成することになる被覆材料の量を低減させるだけでも、有用である場合がある。（例えば、図５を参照のこと）本発明の方法の特定の実施態様によって、被覆条件及びエッジ材料及び被覆材料を、テーパ付きエッジの傾きによって測定した時にテーパがより小さい被覆材料エッジをもたらすように選択することができる。被覆材料のエッジがより急傾斜になると、被覆材料の無駄がより少なくなるので、急傾斜の被覆材料エッジが好ましい場合がある。

本発明の方法は、巻取または積層構造を有する製品を作製するために用いられるとき、被覆材料のエッジに均一な厚さ分布を提供する被覆方法を可能にすることができる。これは、不均一なエッジを有する基材を巻取ることに比べて、または不均一なエッジを扱う他の方法に比べて、製造効率を提供することができる。例えば、積層バッテリー構造の作製方法について記載する、米国特許第５，３６０，６８４号と比較のこと。

本発明の特定の適用において、被覆材料は、カソード材料であってもよい。エッジ材料を用いて、カソード材料のエッジの形状を改良するか、または、テーパ付きカソード材料エッジを覆うことができ、カソード材料エッジにおける被覆された材料の全厚を一様にし、巻取または積層を容易にして所望のエッジ性質を有する製品を形成することができる。エッジ材料は任意に及び好ましくは、湿分、水、または光に対するバリヤなど、巻取または積層製品構造において所望の機能を果たすように選択されてもよく、また、任意に及び好ましくは、絶縁材料であってもよい。

本発明の方法を用いて製造されたバッテリー部品の特定の実施態様は、絶縁エッジ材料に接触しているカソード材料のエッジを有することができる。絶縁エッジは、光、水、または他のデブリなどに対するバリヤとして作用することができる。代わりにまたは組合わせて、絶縁エッジ材料は、短絡回路を起こす可能性のある、集電体またはアノードの自由エッジが積層体の異なる部品と接触するのを防ぐことができる。絶縁エッジ材料は、バッテリー製品の部品を絶縁する目的に役立ち、高速製造に非常に適応性がある。積層体の部品を電気的接触から絶縁することにより、例えば、巻取の後に、電流密度の変動及び別の方法で起こる場合がある短絡などの望ましくない効果を妨ぐことができる。

本発明の態様は、基材を電気化学電池用のカソード材料で被覆する方法に関する。前記方法は一般に、基材を提供する工程と、エッジ材料を前記基材上に被覆する工程と、カソード材料を前記基材上に被覆する工程と、を含む。前記被覆材料及び前記エッジ材料が互いに接触し、被覆カソード材料のエッジの厚さ分布が、前記エッジ材料なしに被覆されたカソード材料のエッジの厚さ分布に対して改良される。

本発明の別の態様は、基材を被覆材料で被覆する方法に関する。前記方法は一般に、基材を提供する工程と、非粘弾性の、ポリマー含有電気絶縁エッジ材料を前記基材上に被覆する工程と、被覆材料を前記基材上に被覆する工程と、を含む。前記被覆材料及びエッジ材料が互いに接触し、被覆材料のエッジの厚さ分布が、前記エッジ材料なしに製造された被覆材料エッジの厚さ分布に対して改良される。

本発明の別の態様は、基材を被覆材料で被覆する方法に関する。前記方法は一般に、基材を提供する工程と、カーテンコータではなくスロット付きダイコータであるコータを用いて、且つ被覆材料を基材上に被覆するための同じスロット付きダイコータを用いて、エッジ材料を基材上に被覆する工程と、を含む。エッジ材料と被覆材料とが互いに接触し、被覆材料エッジの厚さ分布は、エッジ材料なしに製造された被覆材料のエッジの厚さ分布に対して改良される。

本発明の更に別の態様は、バッテリーカソードの作製方法に関する。前記方法は、基材を提供する工程と、スロット付きダイコータを用いてカソード材料を基材上に被覆する工程と、同じダイコータの第２のスロットから、エッジ材料を基材上に被覆する工程と、を含み、被覆材料とエッジ材料とがそれらの各エッジで接触している。

本発明の更に別の態様は、基材を電気化学電池用のカソード材料で被覆する方法に関する。前記方法は、基材を提供する工程と、カソード材料を基材上に被覆する工程と、絶縁エッジ材料を基材上に被覆する工程と、を含む。エッジ材料がバリヤとして作用し、被覆材料とエッジ材料とが互いに接触する。絶縁エッジ材料はまた、積層バッテリー部品の層を互いに絶縁するように、例えば、アノードを集電体から、それらの間の電気的接触を妨ぐことによって、絶縁するように作用することができる。

本発明の更に別の態様は、アノードと、前記アノードの表面に隣接した表面を有するセパレータと、前記セパレータの別の表面に隣接した表面を有するカソードと、前記カソードのエッジと接触しているエッジ材料と、前記カソードと接触している集電体と、を含むバッテリー部品に関する。前記エッジ材料は、バリヤ材料として作用し、カソードのエッジを保護する。

図のすべてが、適切な尺度に示されるわけではない。

一般に、本発明は、被覆材料及びエッジ材料など、材料を基材上に適用、例えば、被覆することを必要とし、前記２つの材料が互いに隣接及び接触している。本発明のいくつかの好ましい実施態様において、被覆方法は、任意に、被覆技術によって達成された被覆材料のエッジの所望の形状を含めて、被覆材料のエッジの所望の厚さ分布をもたらすことができる。

従来の被覆方法によって製造された被覆フィルムのエッジのテーパのある厚さ分布に比べて、本発明を用いて、テーパ付きエッジの厚さをエッジ材料で増大させることができ、後続の加工を容易にすると共に製品構造または性能を改良することができる組み合わせた材料の厚さ分布を提供する。

特定の実施態様において、本発明は、エッジ材料が被覆材料エッジの形状に影響を与えると共に前記形状を改良し、特に、より急傾斜のテーパを有する、より狭い（すなわち、より幅が狭い）エッジを形成し、理想的には、四角形の被覆材料のエッジに近似するどころか実際に製造することを可能にするように被覆材料及びエッジ材料を被覆することを可能にする。したがって、被覆材料エッジの所望の厚さ分布を形成するために、被覆材料と接触して所望の形状及び厚さ分布を有する被覆材料のエッジを形成する、最も好ましくは狭い幅の相対的に急傾斜のテーパを有する、または、理想的には、全く幅またはテーパを有さない被覆材料エッジを形成する物理的な境界としてエッジ材料を用いることができる。

被覆は、ロッド、ナイフ、ブレード、エアナイフ、グラビア、ロール、スロット、及び押出被覆など、被覆及び押出し技術の当業者に周知の多数の被覆及び押出し法の何れを用いて行われてもよい（例えば、「現代の被覆及び乾燥技術」（“Ｍｏｄｅｒｎ Ｃｏａｔｉｎｇ ａｎｄ Ｄｒｙｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”）、Ｅ・コーエン（Ｅ． Ｃｏｈｅｎ）及びＥ・グッホフ（Ｅ． Ｇｕｈｏｆｆ）著、１９９２年、ＶＣＨ出版（ＶＣＨ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ）、５−９ページ、を参照のこと）。（本明細書中で用いた語「被覆する（ｃｏａｔ）」、「被覆（ｃｏａｔｉｎｇ）」「被覆された（ｃｏａｔｅｄ）」などは、一般に、押出方法を含めてこれらすべてのタイプの被覆方法を指す。）被覆される材料には、溶剤を含有しても含有しなくてもよく、無溶剤被覆が、押出被覆方法の具体的な実施例である。

これらまたは他のタイプの好ましい被覆方法が、任意に無溶剤押出方法の形でスロット付きダイコータを用いて、本発明によって実施されてもよい。かかる押出被覆方法には、無溶剤の、相対的に高粘度の被覆またはエッジ材料を基材上にスロット被覆することが挙げられ、被覆される材料は通常、被覆ヘッドのリップと移動基材との間の間隙をふさがないように、スロット被覆押出ダイのスロットが基材から離して配置される。押出された材料は、例えば、プラスチック層及び高温溶融体であってもよく、それらは押出され、次に、移動ウェブによってフィルムとしてスロットから引取られる。本発明のために、押出スロット被覆は、例えば、カソード材料をウェブ上に押出被覆し、カレンダー加工し、その後に、スロット被覆、例えば、ホットメルトエッジ材料を被覆カソード材料のエッジと接触させて押出スロット被覆することによって達成されてもよく、エッジ材料の配置は、スロットコータ内に配置されたシムを用いて制御される。無溶剤カソード材料と押出被覆方法は、例えば、「電極の作製方法」（“Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ”）と題された、２００１年２月１３日に出願された譲受人の係属中の米国特許出願第０９／７８２７４８号（その内容を全て本願明細書に引用したものとする）に記載されている。

基材上に被覆された異なる材料を、異なる位置の異なるいくつかの被覆装置を用いて別々に被覆してもよい。または、前記被覆方法は、好ましくは連続的に、及び好ましくはストライプ被覆を可能にする装置及び技術を用いて、異なる材料を、互いに隣接している基材の異なる表面積に適用する単一の被覆装置を用いて行われてもよい。どちらの場合も、有用な装置は、材料が通過するダイを有するダイコータを備え、そこにおいて、材料がダイを出る時に移動基材と接触する。ダイコータを通して供給される各材料のために１つの連続スロットを有するスロットダイコータなど、異なるタイプのダイコータが周知である。本発明に使用するスロットダイコータは、被覆材料を被覆するための１つのスロットがエッジ材料を被覆するための第２のスロットの近くに且つ平行に配置され、基材上に直接に材料を適用するために移動基材の非常に近くに配置することができるダイ−コータリップを有することができる。各スロットを通る各材料の、移動基材の異なる領域への流れは、理解されるように、シムを用いて制御されてもよい。

別のタイプのダイコータの実施例には、材料を移動ウェブ上に孔の列を通して供給して均一な被覆をもたらすことができるような寸法及び間隔である不連続だが接近して隔置されたオリフィスまたは孔によって１つ以上の連続したスロットに近似したダイコータがある。（このタイプのコータは、「スロット」自体、または連続スロットを備えないので、「スロット」ダイまたは「スロット付き」ダイコータであると考えられない。）スロットに近似した孔の列の各孔は、孔のすべてを通してすぐに被覆するための材料を供給する単一キャビティと連通状態である。これらのタイプのダイによって、不連続な孔の列の各々の異なる部分を通る流れ、すなわち、ストライプ状にウェブの異なる領域を被覆することは、面板を用いて制御され得る。

異なる材料を異なるスロットまたはオリフィスから連続的に被覆することを可能にし、２つの材料がほとんど同時に基材上に被覆される多数のスロットまたはオリフィスに供給する多数のマニホールド及びキャビティを有するダイコータは好ましいが、必要とされない。かかる多数のマニホールド及び多オリフィスのダイ被覆装置の例は、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ９５／２９７６３号（その内容を完全に本願明細書に引用したものとする）に記載されている。

本発明の実施態様によって、被覆材料を、従来の方法によって基材に被覆して（所望の厚さを有する）被覆材料のバルク被覆及び被覆材料のエッジを製造することができる。被覆材料エッジは通常、不均一であるかまたはテーパを付けられる（例えば、図１及び１ａ参照のこと）。次に、エッジ材料を被覆して、テーパ付き被覆材料エッジと接触し且つ少なくとも部分的に覆うことができ、組合せられた材料の所望の厚さ分布をもたらすことができる。

具体的には、被覆材料を被覆して、被覆材料のバルク領域及び被覆材料エッジを形成することができる。次に、エッジ材料を被覆して、被覆材料エッジと接触し、好ましくは少なくとも部分的に覆い、典型的には、バルクエッジ材料である少量の被覆を提供する。縦方向の断面で見ると、バルク被覆材料の第１の領域、エッジ材料によって少なくとも一部が覆われたテーパ付き被覆材料エッジの第２の領域、及び被覆されたエッジ材料のテーパ付きエッジを同様に備えるバルクエッジ材料である第３の領域がある。

被覆材料及びエッジ材料の厚さは、所望の何れの厚さであってもよい。もちろん、何れかの特定の方法については厚さは、被覆材料の所期の用途またはエッジ材料の機能に依存する。被覆フィルムの代表的な乾燥厚さは、時には、約１〜約２５０ミクロンの範囲であることがあるが、この範囲外の厚さもまた実施されてもよく、同様に、様々な製品の実施態様に有用である場合があることは理解されよう。

湿潤厚さは、被覆されたままの、全く乾燥させないうちの層の厚さである。これは、流量、被覆幅、及びウェブ速度と直接に関係がある。乾燥厚さは、乾燥させ、存在する場合は、揮発性溶剤を除去した後の被覆層のキャリパである。本発明によって最も好ましくは、バルク被覆材料の第１の領域の厚さ、バルクエッジ材料の領域の厚さ、及びエッジ材料で覆われたテーパ付き被覆材料エッジの領域の厚さは、（特に、乾燥した時）全て大体同じであり、ほとんど均一である３つのすべての領域にわたって連続した厚さ分布をもたらす。

本発明によって作製したバッテリーについては、被覆材料は、カソード材料などの活性バッテリー材料であってもよい。被覆材料（カソード材料）の厚さは、例えば、カソードとして機能することを可能にする何れの厚さであってもよい。被覆カソード材料の典型的な乾燥厚さは、約３ミクロン〜約１００ミクロンの範囲であってもよく、約１０ミクロン〜約７０ミクロンの範囲が好ましい。

被覆材料がテーパ付きエッジに被覆されてエッジ材料がテーパ付き被覆材料エッジを少なくとも部分的に覆うように被覆される本発明の実施態様において、必ず、被覆材料は、エッジ材料を被覆する少なくとも少し前に一度に被覆される。時間調整の差は任意の時間であってもよく、被覆材料及びエッジ材料を適用するために用いた被覆技術に依存する場合がある。例えば、被覆材料を、従来の被覆方法（例えば、押出、無溶剤押出、または溶剤ベースの被覆方法）によって基材上に被覆し、次いで、遅らせるかまたは後続の加工工程の間でも、できれば異なる装置または異なる被覆装置を用いて、できれば、乾燥またはカレンダー加工などの介在するプロセス工程によって、エッジ材料を被覆してエッジの厚さを増大させることができることを、本発明は考察する。例えば、ポリプロピレンエッジ材料が、予め被覆された被覆材料の両方のエッジにホットメルト被覆されてもよい。同様に、被覆材料の被覆及びエッジ材料の被覆の間の時間調整及び時間差に依存して、２つのうち最初に被覆された材料、例えば、被覆材料を、第２の（例えば、エッジ）材料を被覆する前に（それが溶剤を含有する場合）部分的にまたは完全に乾燥させることができる。

特定の被覆技術を用いる、本発明の他の実施態様において、被覆材料の被覆及びエッジ材料の被覆の間の時間差は、相対的に短い、例えば、大体、数秒、または数分の１秒であってもよい。

図１及び１ａは、本発明によって作製された被覆材料及びエッジ材料を示す。その図は、何れかの従来の方法によって基材に被覆された被覆材料を示す。被覆された被覆材料は、テーパ付きエッジを有する、所望の厚さのバルク被覆を有する。図１ａにおいて、エッジ材料が、テーパ付き被覆材料エッジに被覆されてエッジの厚さを増大させ、被覆材料のエッジにわたって相対的に均一な厚さの厚さ分布をもたらす。

図１の具体的な細部を参照すると、それは、縦方向にみた、被覆基材の断面図である。この図は、基材４上に被覆された所望の厚さ６の被覆材料２を示す。突出幅２０を有するエッジ８は、大体、ポイント１０からポイント１２まで延在する、テーパ付き被覆材料エッジである。ポイント１０は、エッジ８が、所望の厚さ６を有する被覆材料２のバルク表面２２と出会うポイントを示す。ポイント１２は、被覆材料エッジ８のエンドポイントを示し、そこにおいて、被覆材料２の厚さがゼロになる。

テーパ付きエッジ８の傾きは、比較的浅くてもよい。図１は、エッジ８が幅２０（ウェブの横方向の寸法）を有することを示し、それは、被覆材料、その厚さ、及び被覆材料を適用するために用いた技術に依存して変化することがある。従来のダイ被覆方法など、従来の方法によって適用される被覆材料については、約１０ミクロン〜約７０ミクロンの範囲の所望の厚さ６を有するために、幅２０は、典型的には数ｍｍ、例えば、約１、２、または３ｍｍの範囲であってもよい。（以下に記載したように、エッジ８のテーパの程度を本明細書に記載した好ましい被覆技術を用いることによって相対的に更に急傾斜にさせることができることが、本発明の特定の実施態様の利点である。それらの例では、被覆材料のエッジの幅２０を低減させることができる。）図１の被覆材料のエッジの幅２０は、例えば、被覆材料の厚さ６に対して縮尺通りではない。

図１ａを参照すると、エッジ材料１６が被覆されてテーパ付き被覆材料エッジ８と接触し且つ少なくとも部分的に覆う。図解において、エッジ材料１６は、テーパ付きエッジ８をほとんど覆うように理想的に示される。幅２０にわたって、被覆材料エッジ８及びエッジ材料１６の組合わせた厚さは、所望の被覆厚さ６に均一に近似し、好ましくは等しい、所望の相対的に均一な厚さ分布２４を生成する。所望の厚さ１４を有し、それ自体のテーパ付きエッジを備えるエッジ材料１６のバルクもまた、示される。

本発明のこの実施態様は、被覆材料のエッジの厚さを増大させることによって、従来の方法によって被覆された被覆材料の厚さ分布を改良するために有用である場合がある。バッテリーなどのいくつかの製品構造において、被覆された材料の露出量の厚さが均一であることが望ましい場合がある。例として再び図１ａを参照すると、被覆材料２の露出面は、ポイント１０を終点とする、基材にわたって被覆材料のバルクによって提供された均一な厚さ６を有する。バッテリー製品構造において、被覆された基材は巻取または層に積層され、そこにおいて、ポイント１０で始まりエッジ材料１６の終端まで延在する、被覆材料エッジ領域は、エッジ材料１６の性質を有する。エッジ材料１６は、バッテリー製品部品として巻取または積層されるとき、密閉された被覆材料２を保護するか、またはバッテリーの部品間の絶縁体として作用するような有用な機能を果たすことができる。それ故、エッジ材料１６は、これらの機能の１つ以上を達成する材料、例えば、バリヤ材料、非活性バッテリー材料、絶縁材料など、から構成され得る。

更に図１及び１ａを参照すると、被覆材料及びエッジ材料を、描写した材料の配列を基材上に作り出すことができる何れかの技術及び装置を用いて基材に適用することができる。かかる装置の多くのタイプが、異なる材料を隣接した、接触するエッジを有するように基材上に連続的に被覆するために有用であると当業者によって理解されよう。

好ましい被覆方法及び装置は、エッジ材料及び被覆材料が基材の異なる領域に、それらのエッジを接触させて連続的に被覆されることを可能にするダイ被覆方法（ダイ被覆による押出方法など）及び装置を必要とする。装置の例は、異なる被覆装置から被覆材料とエッジ材料とを別々に流れることを可能にするダイを備える。単一の被覆装置の異なるオリフィスから、例えば、単一基材上に材料の多数の流れを被覆することができる単一被覆ダイの別個の近接して隔置されたスロットを通して、被覆材料とエッジ材料とを別々に流れることを可能にする装置もまた、好ましい場合がある。

ＷＯ９５／２９７６３号に記載された多オリフィス被覆装置、並びに連続スロット、及び押出被覆ダイに近似するように設計された多数の近接して隔置された孔を備える多キャビティ被覆装置など、様々な多オリフィス被覆装置が周知である。具体的な実施例には、複合スロット押出しダイ、スロット供給ナイフダイ、及び流体ベアリングダイなど、被覆技術において参照されるタイプを含めて、２つ以上の連続した略平行なスロットを有する多スロットダイなどがある。

多オリフィス、多スロット被覆装置の実施例を、図２ａ及び２ｂに示す。具体的に図２ａを参照すると、それは、二個キャビティ、二個スロットの複合押出ダイの側面図である。被覆ヘッド４０は、被覆ダイまたは被覆ヘッドの端部を終端とする、溝４２及び４４を全体として画定する３つの別個の部材４６によって画定された、２つの溝４２及び４４を備えるが、前記端部は、時に、リップと称され、被覆する間、基材にぴったりと近接して配置される。被覆材料２及びエッジ材料１６は、基材４が被覆ヘッド４０を通過する間に前記溝を通って流れ、基材４上に被覆する。図２ａは被覆方法の側面図であるので、図は、被覆材料２が最初に基材４上に被覆され、エッジ材料１６が第二に（しかしほとんど同時に）被覆材料２に隣接且つ接触して被覆されることを示す。

被覆方法及び被覆材料の当業者によって理解されるように、図２ａの典型的なコータヘッド４０及びその構造及び部品は、必要に応じて、及び周知の原理によって、別の形をとることができる。例えば、部材４６は、角のある先端を終端とするように２ａに示されている。これらの先端の１つ以上が、代わりに、先が尖っているか、または丸くてもよい。一般に、「複合押出ダイ」、またはより具体的には、「スロット付きナイフ」など、これらのコータヘッドの異なる実施態様が、被覆技術において、様々な名前によって周知である。例えば、図２ｂは、それらの組合せが被覆材料及びエッジ材料のための溝４２及び４４を画定する先の尖った部材４８及び丸い部材５０を備えるコータヘッド５４を示す。丸い部材５０が溝５２を更に画定し、それを、このコータにおいて用いて、被覆材料２及びエッジ材料１６を被覆する前に基材４から真空を引くことができる。

図３はコータヘッド４１の正面図である。図３をみると、それは、どのように被覆材料２及びエッジ材料１６をコータヘッド４１を通過する基材の異なる領域に適用することができるかを示す。一般に、これは、異なる材料を被覆するための多数のマニホールドを有する被覆装置を用いることによって達成され、異なるマニホールドが、異なる領域または「ストライプ」を移動基材上に被覆する。本発明によって、基材に適用されるとき、異なるストライプのエッジが互いに接触する。

図３に示すように、移動基材の異なる領域の選択的な被覆は、他のスロットの相応する部分からのエッジ材料の流れを可能にしたまま、コータヘッドの１つのオリフィス（ここではスロット）の選択された部分から被覆材料が流出するのを防ぐことによって達成されてもよく、逆もまた同様である。図３を参照すると、シムが、スロット７０の部分６４に、及びスロット７２の部分６６に配置される。これは、被覆材料２が部分６４を通過する基材表面に被覆されるのを防ぐが、部分６０での被覆材料の被覆を可能にする。逆に、スロット７２の部分６６のシムがエッジ材料の被覆を妨げ、そこにおいて、被覆材料が、スロット７０の部分６０から被覆され、エッジ材料がスロット７２の部分６２から流出し、スロット７０のシム６４のために被覆材料が被覆されない基材表面の上にエッジ材料を配置する。全効果により、被覆ヘッド４０を通過する基材４の異なる領域にエッジ材料１６及び被覆材料２を被覆する相補システムを提供する。上に記載したように、被覆された被覆材料２と被覆されたエッジ材料１６との間の境界面は、好ましくは、バルク被覆２の材料の厚さ、被覆材料エッジの材料の厚さ、及びエッジ材料のバルク被覆の厚さが、湿潤及び／または乾燥時に、大体同じであり、例えば、差が５または１０パーセント以内である場合、所望の、好ましい均一な厚さ分布を有することができる。

本発明の実施態様の更に別の説明として、エッジ材料が、被覆材料が接して被覆される物理的境界として作用するようにエッジ材料を被覆材料で被覆することができ、任意に、及び好ましくは被覆材料のエッジの改良された厚さ分布の形成を可能にし、例えば、改良されたエッジ形状がより大きな直角度を有し、テーパが小さく、より狭い幅を有する、特定の被覆技術を用いることができる。

被覆材料は好ましくは、エッジ材料と被覆材料との間の境界面に所望の形状のエッジを形成するように、被覆条件においてエッジ材料と非混和性であってもよい。「非混和性（Ｉｍｍｉｓｃｉｂｌｅ）」は、互いに接触する時に２つの識別できる相を形成する材料を指すことができる。本明細書中で具体的に用いるとき、各エッジにおいて互いに接触するフィルムとして基材上に被覆された、２つの材料、すなわち、被覆材料及びエッジ材料が、２つの間に識別できる分離状態がある場合、非混和性であると考えられる。材料の非混和性は、異なる材料の組成に関連するだけでなく、全被覆環境及び用いた被覆技術にも関連する多くの要因によって影響される場合がある。従って、「非混和性」は、考察されている特定の材料の絶対的な関数ではない。代わりに、非混和性は、異なる材料を相互作用させる時に用いた温度及び他の条件などの環境要因にも関連する、環境特異的である場合がある。例えば、材料の組成を、それらの混和性を抑制するように選択することができる。組成は、材料の成分の化学組成及び異なる材料に含有された（例えば、固形分のパーセンテージによって測定した時の）異なる成分の量の両方を含めることができる。同様に混和性に影響を与えることがある材料の他の特徴には、異なる材料の温度または粘度、及び基材上に異なる材料を被覆するために用いた方法などがある。これらの要因に基づいて、異なる、または同様な材料が非混和性の材料である場合があり、環境要因は、被覆されて互いに接触する時に異なる、または同様な材料を分離状態に保つことを可能にすることができる。いくつかの被覆技術は、材料間の分離状態を保ったまま、材料を基材上に被覆するのに特に有用である場合がある。かかる技術には、材料の層流を促進すると共に接触する材料のエッジの乱れた相互作用を最小にする技術がある。被覆される材料の別個のストライプの化学組成、粘度、温度、流量、シムの厚さ、またはスロットのオーバーラップの差もまた、被覆されて互いに接触する時に材料間の分離状態を促すために用いられてもよい。また、被覆された材料の各々の各被覆厚さが、混和性に影響を与えるか、または他の形で被覆材料エッジの形状に影響を与えることがある。被覆される材料の湿潤被覆厚さが似ているかまたはほとんど同じであることが、好ましい場合がある。例えば、エッジ材料及び被覆材料の湿潤厚さは、エッジ材料のエッジが被覆材料のエッジと接触する場所で、本質的に同じであり、例えば差が１０または５パーセント以内であることが好ましいことがある。

図４を参照すると、被覆材料２が、エッジ材料１６に隣接且つ接触して被覆される。前記材料は被覆された時に非混和性であるので、それらは実質的に混合または結合しないが、好ましくは境界面２８において実質的な分離状態を保つ。

図４は、本発明によって作製された四角形のエッジの理想化された実施態様を示し、そこにおいて、両方の材料が、境界面２８において大体または完全に四角形のエッジを示し、境界面２８においてのバルク被覆材料にわたる厚さ分布、及びバルクエッジ材料１６にわたる厚さ分布が、所望の厚さ６と一様に等しい。これは、相対的に浅いテーパを備えるエッジ８を有する被覆材料２を示す、図１と対照的である。

本発明はまた、被覆材料エッジの全ての中間の傾斜度またはテーパの程度、例えば、「直角度」の被覆を考察する（この構造が有用である場合は、おそらく被覆材料のエッジがエッジ材料のエッジよりも傾斜するエッジも考慮する）。異なる傾斜度、異なる「直角度」またはテーパーの程度が、被覆材料エッジの傾きを増大させる、すなわち、エッジのスティープネス（ｓｔｅｅｐｎｅｓｓ）または直角度を増大させる被覆技術を選択することによって達成されてもよい。これらの技術は一般に、エッジ材料を被覆材料のエッジが形成する物理的境界として作用させることによって機能する技術である。この実施態様の第１の要素は、被覆する間と後に材料間の分離状態を保つ材料または被覆条件の選択、すなわち、被覆される間、材料を非混和性にさせる材料及び被覆条件及び被覆技術を選択することによる場合がある。第２の要素は、異なる被覆の時間調整である場合がある。被覆材料を被覆する時間調整に対してエッジ材料を被覆する時間調整が、何れの材料のエッジもテーパの形状に流れさせるために十分ではないとき、この実施態様による好ましい結果を達成することができる。好ましい時間調整は、異なる材料のエッジを、基材にそれらを適用する前に、間に、または直後のいずれかに互いに接触させることができ、その結果、それらのエッジで２つの材料の境界面がテーパの形状をとることができないが、その代わりに、材料が基材に対してかなり急な角度で互いに接触する。

図５は、被覆材料エッジの中間な傾斜度の実施例を示す。図５において、被覆材料２が、例えば、単一コータヘッドの異なるオリフィスからのエッジ材料１６で被覆され、接触している。被覆材料２のエッジの幅２０は、エッジ材料なしに被覆された被覆材料の幅より小さことが可能であり、例えば、図５の被覆材料２の幅２０は、数ミリメートルから数分の一ミリメートルの範囲、例えば、１ｍｍまたは０．５ｍｍ未満、例えば、０．２または０．１ｍｍであってもよい。この例は図１０であり、エッジ材料の無い場合の１〜２ｍｍ幅がエッジ材料を有する０．１〜０．２ｍｍ幅に低減される。図１０において、エッジ材料はＳＥＭにおいて可視的ではないが、その効果を、被覆材料の低減されたテーパによって見ることができる。記載したように、図４に示す通り、特定の方法により、理想化された四角形のエッジに最も近づくことができる。

本明細書に記載したように、エッジ材料及び被覆材料の被覆の時間調整はいくつかの技術によって、理想的には同時であってもよく、それは技術的に、２つの材料が同じオリフィス、例えば、コータスロットから、または互いにちょうど隣接して配置された異なるスロットから被覆されることを意味する場合がある。互いに非常に近くに配置されている２つの異なるオリフィスから被覆される場合、材料をほぼ同時に被覆することができ、それらは、コータヘッドを非常に急速に通過している基材上に被覆される。この場合、両方の材料が基材と接触する前でも、被覆材料のエッジがエッジ材料のエッジと接触することが可能である。好ましい多スロットのダイ被覆装置が用いられるとき、スロットが互いに可能な限り近く、時間調整の差を最小にし、２つの材料のいずれかが基材と接触する前に、エッジ材料をあるポイントで被覆材料のエッジと接触させることもできる。例えば、いくつかのコータヘッドは、約１ｍｍ未満（中心ウェッジの厚さ）〜約５ｍｍの範囲の距離で別個の略平行なスロットを配置することができる。同じ装置を用いて、毎分約３〜約１０００フィートの範囲の速度でコータヘッドを通過する基材を被覆することができる。結果は、コータヘッドからの異なる材料のほぼ同時の適用であり、典型的な時間調整の差が１秒よりかなり短く、約０．００１〜約１．０秒の範囲である。

本発明は、様々な異なる被覆材料、エッジ材料、基材の他、おそらく、被覆基材を備える単一製品構造の他の部品に対して有用であることが当業者によって理解されよう。

基材は、所望の製品構造に有用であり得ると共にエッジ材料及び被覆材料を上に被覆することができる何れの材料であってもよい。有用な基材材料の例には、紙、ポリマー材料、例えば、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、シリコーン剥離ライナー、金属箔及びスクリーン、紙またはポリマー材料上に被覆された他の金属などを含めてもよいフィルムまたはフィルムタイプの材料があり、それらの何れも、最初に他の有用な材料を被覆され、表面張力などの基材の表面特徴に影響を与えるか、プライマーなどを被覆され、接着剤性質を促進することができる。

いくつかの好ましいバッテリー構造については、有用な基材には、アルミニウム箔、銅箔及びポリエステルなどのポリマーフィルム、当業者によって理解される他の基材を挙げることができる。当業者に周知であるように、基材は被覆された材料と反応しないのがよい。

被覆材料及びエッジ材料は、基材の表面に好ましくは連続的且つ相対的に均一なフィルムとして被覆することができる何れかの材料であってもよい。適用分野には、写真、熱現像（ｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｉｃ）、磁気データ記憶、溶剤接着剤、ＰＳＡ接着剤、光学素子、燃料電池、並びにバッテリーなどがある。

本明細書に記載した被覆方法から利点を得ることができる製品構造の特定の実施例は、バッテリーなど、例えば、米国特許第５，３６０，６８４号（その全開示内容を本願明細書に引用したものとする）に示されるような、積層またはロール多層構造を有するバッテリーなどの特定の電気化学電池の製造方法である。

本発明の方法を電気化学電池、例えば、バッテリーを作るために用いるとき、被覆材料は、カソード材料などの電極材料であってもよい。カソード材料はバッテリーの従来技術に周知であり、電気化学電池の電極または他の部品に有用である一般に周知の材料から作製することができる。これらには、電極活性材料、電気導電性材料、イオン導電性ポリマー、電解質塩、及び任意に溶剤などが挙げられる。

前記活性材料は、酸化物材料など、電極に有用であることが周知の様々な活性材料の何れであってもよい。用いたその材料を、様々な要因に基づいて選択することができる。一例として、リチウムポリマーバッテリーに使用する活性材料は、リチウムイオンを蓄積することができるのがよい。

適した活性材料の実施例には、Ｌｉ_xＣｏＯ₂、Ｌｉ_xＮｉＯ₂、共ドープしたＬｉ_xＮｉＯ₂、Ｌｉ_xＭｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ_xＭｎＯ₂、Ｖ₂Ｏ₅、Ｖ₆Ｏ₁₃、Ｌｉ_xＶ₃Ｏ₈、Ｂａ₂ＳｍＮｉＯ₅、ＳｍＭｎＯ₃、Ｓｍ₃Ｆｅ₅Ｏ₁₂、ＥｕＦｅＯ₃、ＥｕＦｅ₅Ｏ₁₂、ＥｕＭｎＯ₃、ＬａＮｉＯ₃、Ｌａ₂ＣｏＯ₄及びＬａＭｎＯ₃（これらの材料の帯電及び放電された形を含める）などがある。一次バッテリーにおいて、カソードは、フッ素化炭素、ＳＯ₂Ｃｌ₂、Ａｇ₂Ｖ₄Ｏ₁₁、Ａｇ₂ＣｒＯ₄、Ｖ₂Ｏ₅、ＡｇＣｌ、ＭｏＯ₃、ＦｅＳ、ＣｕＳ、硫黄、多硫化物、及びＯ₂またはＳＯ₂電極であってもよい。特に好ましい電極活性材料には、酸化バナジウム及びリチエート化酸化バナジウム（ｌｉｔｈｉａｔｅｄ ｖａｎａｄｉｕｍ ｏｘｉｄｅ）などがある。当業者によって理解されるように、用いた活性材料の量は、何れかの有用な量であってよい。

電気導電性材料が、電極の電気導電率を助けるために電極に含有されてもよい。有用な電気導電材料は周知であり、例えば、炭素、例えば、カーボン・ブラックまたは黒鉛、ランプブラック、コークス、炭素ミクロビード、炭素繊維、炭素フレーク、銅粉末、または他の金属粉末などが挙げられる。何れかの特定の電極に用いた実際の電気導電材料を、電極の他の材料、または電気化学系など、様々な要因に基づいて選択することができる。しばしば、カーボン・ブラックまたは黒鉛が好ましい。電気導電材料の有用な量は、何れかの特定の電極について当業者によって理解され、電極の電気導電率を助ける何れの量であってもよい。有用な量の電気導電材料の例は、溶剤を除く全ての電極成分の全重量に対して、約１〜約１０重量パーセントの電気導電材料の範囲である場合がある。

イオン導電性ポリマーが、イオン導電性である機能質量の形で電極成分を一体にしておくためのバインダーとして電極成分として含有される。前記ポリマーを、所望の接着性及び導電率の性質を提供するように選択することができる。イオン導電性ポリマーは、単一のタイプのポリマーであってもよく、または２つ以上のイオン導電性ポリマーの混合物であってもよい。または、電極は、１種以上のイオン導電性ポリマーとイオン導電性でない別のポリマーとの混合物を含有してもよい。

電極材料に使用するためのイオン導電性ポリマーは周知であり、市販されている。イオン導電性ポリマーの１つの典型的なクラスが、酸素含有モノマーまたは窒素含有モノマーを含むモノマーの誘導体であるポリマーのクラスである。好ましいイオン導電性ポリマーは室温でイオンを伝導することができ、アルカリ金属塩を解離することができる。

適したイオン導電性ポリマーの例には、一般式
ＨＯ（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_x（ＣＨ₂ＣＨＲＯ）_yＨ
のポリエーテル（式中、ｘ及びｙが０〜１のモル分率であり、ｘ＋ｙ＝１であり、Ｒが、式Ｃ_nＨ_2n+1（ｎが１〜１２である）を有する直鎖あるいは枝分かれアルキル基、
式ＡｒＣ_n’Ｈ_2n’（ｎ’が１〜１２であり、Ａｒが芳香族部分（例えばフェニル及びナフチル）である）を有する直鎖または枝分かれアリールアルキル基、
式ＣＨＲ’＝Ｃ（Ｒ’）ＺＣ_n’’Ｈ_2n’’を有するエチレン性不飽和基（Ｒ’がＨまたはメチルであり、Ｚが、存在する場合、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳＯ−、−ＳＯ₂−、−ＮＨ−、−Ｃ（Ｏ）−、または−Ｃ（Ｏ）Ｏ−であり、ｎ’’が０〜１２である）、
一般式Ｒ’（ＣＨＲ’ＣＨ₂Ｏ）_nのオリゴマー（Ｒ’及びｎが上に規定した通りである）である）、などがある。

有用なイオン導電性ポリマーの他の実施例には、ポリシロキサン、ポリフォスファーゼン、及びポリアクリレートなどがある。

好ましいイオン導電性ポリマーの１つのクラスには、酸化エチレン、酸化プロピレン、酸化ブチレン、及びアリルグリシジルエーテルなどのモノマーから誘導されたポリアルキレンオキシドホモポリマーまたはコポリマーがある。かかるポリマーは、日本の第一工業製薬から入手できる商品名ＤＡＰ、ユニオン・カーバイド（Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ）の商品名「ポリオックス」（Ｐｏｌｙｏｘ）として入手できるポリエチレンエポキシドなどの市販品である。かかるイオン導電性ポリマー及びそれらの調製の実施例はまた、例えば、米国特許第４，３０３，７０８号（その全てを本願明細書に引用したものとする）に記載されている。

電極に用いたイオン導電性ポリマーの有用な量は、他の成分を有用な電極に固めるように作用すると共に所望の導電率を提供する何れの量であってもよい。典型的な量は、全ての電極成分の全量に対して、例えば、約１０〜約４０重量パーセントのイオン導電性ポリマー、より好ましくは約２６〜約３２重量パーセントの範囲であってもよい。

イオン導電性でない他のポリマーもまた、電極に用いられてもよい。かかるポリマーが機械的結合性を改良するためにまたは低コストのバインダーとして含有されてもよい。例には、とりわけ、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）及びポリビニルピロリジノン（ＰＶＰ）、エチレンプロピレン−ジエン（ＥＰＤＭ）ターポリマー及び乳化スチレンブタジエンゴム、などがある。非イオン導電性ポリマーが電極に含有される場合、それは有用である何れかの量で、例えば、機械的結合性などの所望の性質を提供する何れかの量で用いられてもよく、好ましくは、ポリマーの全重量（イオン導電性及び非イオン導電性ポリマーの全量）の約０〜約５０重量パーセントの範囲の量で含有される。

電解質塩は、イオン導電性ポリマー中に溶解され得る高解離塩（ｈｉｇｈｌｙ ｄｉｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｓａｌｔ）である。リチウムポリマーバッテリーについては、塩は典型的にはリチウム塩である。

電解質塩は電気化学及び電気化学系と関連する技術に周知である。好ましいリチウム塩の特定の実施例もまた周知であり、リチウムヘキサフルオロアルセネート、過塩素酸リチウム、リチウムヘキサフルオロホスフェート、リチウムトリフルオロボレート、リチウムトリフルオロメタンスルホネート、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、リチウムビス（ペルフルオロエタンスルホニル）イミド、リチウムトリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチドなどがある。１９９９年３月１２日に出願された譲受人の係属中の米国特許出願第０９／２６７，３１０号及び１９９８年８月２５日に出願された０９／１３９，３１５号（その開示内容を本願明細書に引用したものとする）もまた、参照のこと。リチウムヘキサフルオロホスフェート及びリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドが特に好ましい。

電極成分に含有された電解質塩の量は、機能電極を提供するために十分な、例えば、十分なレベルのイオン導電率をもたらすために十分であるのがよい。当業者は、本明細書中に記載した方法によって作製された電極に有用である塩の量を理解するであろう。特定の電極の有用な量は、選択された特定の塩及び他の電極成分の量などの様々な要因に依存することがある。他の量が有用であることがわかる場合があるが、電解質塩の有用な量の実施例は、全ての電極成分の全重量に対して、約３〜約１５重量パーセント、好ましくは約５〜約１０重量パーセントの範囲であってもよい。

当業者によって理解されるように、他の任意の成分もまた電極成分に含有されてもよい。これらの任意の成分には、細孔形成剤（ｐｏｒｅ ｆｏｒｍｅｒｓ）、界面活性剤、流動剤、酸化防止剤、及び溶剤などの材料が挙げられる。典型的な溶剤には、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、アジピン酸ジメチル、テトラメチレンスルホン、ガンマ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、フタル酸ジオクチル、テトラヒドロフラン、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコール、またはこれらと他の溶剤の組合せなどが挙げられる。

エッジ材料は、本明細書に記載したように被覆され得る何れの材料であってもよい。特定のエッジ材料に用いられた個々の材料を、個々の製品構造に所望の性質を提供するように選択することができる。更に、エッジ材料の性質は、基材及び被覆材料と十分に相互作用し、例えば基材上に被覆可能であり且つ被覆材料上に被覆可能であるかまたは被覆材料と非混和性であるかのどちらかであり、被覆材料エッジの所望の厚さ分布をもたらすか、または被覆材料エッジの所望の形状をもたらすように選択され得る。

電気化学電池など、いくつかの製品構造体において、エッジ材料は、絶縁材料などの非活性バッテリー部品であってもよく、同様にまたは代わりに、被覆された基材の層が積層または巻取られる時に被覆材料を保護するバリヤとして作用するように選択されてもよい。有用なバリヤ材料は、空気、光、水（空気中または水中の湿分など何れかのタイプの水）に対するバリヤとして、または一般に何れかの他の材料またはデブリに対するバリヤとして、特定の製品構造体の必要に応じて作用することができる。更にまたは代わりに、好ましいエッジ材料は、バッテリーのエッジ材料の場合など、電気絶縁性である場合がある。

エッジ材料のいくつかの実施例を溶剤の形で被覆することができ、後に加熱して溶剤を除去することができる。あるいは、エッジ材料は、必要ならば化学硬化することができ、熱可塑性、または熱硬化性である場合がある被覆可能な（例えば、フィルム形成性及び押出可能な）組成物であってもよい。

記載したように、乾燥または硬化した後のエッジ材料の最終形状を意味するエッジ材料は、製品構造体において特定の有用な機能を行ことができる。このため、特定の製品構造体について、いくつかのタイプのエッジ材料は適切ではない。例えば、特定の製品構造体は、感圧接着剤（ＰＳＡ）またはエラストマー液体であると考えることができる材料と同様に、凝集性であるが粘着性またはスティッキーではない固体の最終形状をとるバリヤ材料の方が好ましい。従って、本発明のいくつかの実施態様は、最終形状において（例えば、溶液からまたは別の方法で加工後）ＰＳＡまたはエラストマー液体のいずれもでないバリヤ材料を含有する。

典型的な不活性ポリマー材料は、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリビニルエーテルまたはポリアクリレートまたはポリ（メタ）アクリレートなどの電気絶縁ポリマーを含んでもよい。同じく、イソシアネート／（ポリオールまたはポリアミン）またはアクリレートなどのモノマーまたはオリゴマーを被覆し、次いで熱またはＵＶ硬化してもよい。

被覆材料、エッジ材料、または両方を記載したように被覆された基材を、何れかの所望の形で加工し、何れかの所望の製品形状を製造することができる。有用な後続または中間の加工工程の実施例には、付加的な被覆工程、温度で被覆に変化をもたらすための、例えば、乾燥、固化、または硬化、積層、スリッチング、ＵＶまたは電子線硬化、カレンダー加工、または被覆フィルムを加工するために用いることができる何れかの他の加工の、加熱または冷却工程が挙げられる。

電気化学電池製品の形状において、被覆基材の加工は、バッテリーの他の部品を導入し、次に、その組合せをバッテリー電池に加工する工程を有してもよい。付加的な成分には一般に、セパレータ層、負極、及び負極集電体などが挙げられる。バッテリー技術の当業者は、どのようにかかる成分が本明細書に記載したように被覆された基材と合体されて電気化学電池を製造することができるか理解するであろう。例えば、電池集成方法の説明について、ハイドロ・ケベック（Ｈｙｄｒｏ−Ｑｕｅｂｅｃ．）に付与された米国特許第５，３６０，６８４号の実施例１を参照のこと。広い見地から、被覆カソードまたは集電体を電解質フィルムに積層し、その後に、リチウム箔積層、最後にポリプロピレンフィルムに積層してもよい。本発明によるバッテリー部品の積層体を効率的に製造するのに有用な装置の説明については、２０００年１１月２２日に出願された「積層装置及び製品のラミネート及びパッケージング方法」（“Ｓｔａｃｋｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ”）と題された譲受人の係属中の米国特許出願第０９／７１８，５４９号（その全内容を本願明細書に引用したものとする）を参照のこと。

次に、被覆された基材を積層または巻き取り、被覆材料（例えば、カソード材料）、エッジ材料、及びバッテリーに有用な他の任意の層の被覆された基材の層状積層体を製造することができる。最も好ましくは、被覆基材を、好ましくは半径の大きなコアーを用いて、巻取ロールに巻取ることができる。次に、巻取ロールを、バッテリーの適用のために便利な寸法の相対的に平坦な部品として設けることができる小片に切り分け、更にバッテリーに加工することができる。

図６は、かかる層状バッテリー部品の実施例を示す。積層バッテリー部品の１つの方向の側面図である図６ａを参照すると、図は、アノード層１０４、セパレータ層１０６、カソード集電体１０８、及びこの図でカソードを隠す、被覆されたエッジストリップ１１０、から構成されるバッテリー部品１０２を示す（以下を参照）。これらの層を、周知の方法及び材料によって、本明細書に記載したように作製することができる。例えば、アノード層１０４は、金属またはプラスチック支持体上のリチウム箔、リチウム金属、または他の材料などのアノードに有用な材料の何れかのタイプを含有することができる。セパレータ層１０６は、固体ポリマー電解質、多孔膜、または他のセパレータ材料を含有してもよい。カソード集電体１０８は、アルミニウム、ステンレス鋼またはニッケルなど、バッテリー技術に周知の材料から作製される場合があり、被覆されたエッジストリップ１１０は、上に記載したようなエッジ材料であってもよい。

図６ｂは、上面図の積層バッテリー部品１０２を示す。この図からは、アノード層１０４、エッジストリップ１１０の一部分の他、積層バッテリー部品１０２の他方のエッジが見える（図６ｂの下部の）集電体１０８、及び外部セパレータ１０６だけが見える。

異なる側面からの同じ積層バッテリー部品１０２の図が６ｃに示される。図に右の表面から始まり、図６ｃは、アノード１０４が外部表面の上にあり、カソード１１２からセパレータ層１０６によって隔てられた構造を示す。第１のエッジストリップ１１０がカソード１１２の被覆エッジと接触し、セパレータ１０６及びアノード１０４と集電体１０８の一方の表面との間の分離状態を保つ。集電体１０８の他方の表面は、カソード１１２のエッジにおいて被覆されたエッジストリップ１１０をも有する、第２のカソード１１２と接触する。第２のエッジストリップ１１０は、集電体１０８と第２のセパレータ１０６との間の分離状態を保つ。側面図６ｃを更に参照すると、多数の積層体が、巻取または積層形状でアノード１０４の露出面１１４を同一の積層バッテリー部品の露出面１１６と接触して配置することによって、互いに隣接して配置されてもよい。

図６は、どのようにカソード１１２のエッジがエッジ材料１１０によって覆われ、カソード１１０、アノード１０４、及び集電体１０８の間の絶縁バリヤを提供するかを示す。カソードがバッテリーの他の部品と積層形状に配置される時にエッジ材料がバリヤとして作用してカソード１１２を保護及び密閉することができる特徴もまた、図６から明らかである。エッジ材料１１０が、光、湿気、水、または他の材料に対するバリヤとして作用することができる。

図６の積層バッテリー部品１０２は、本明細書に記載したように被覆されたエッジ材料を用いない積層バッテリー部品と対照的である場合がある。図９は、共にセパレータ１２６に接触している、アノード１２４及びアノード１２４の一方の端部の絶縁ストリップ１３０を有する、かかるバッテリー部品、１２０を示す。絶縁ストリップは、アノード１２４と集電体１２８との間の接触を妨げる。第１のカソード１２２は、セパレータ１２６に隣接し、集電体１２８に隣接しており、それは、次に、第２のセパレータ１２６の隣の、第２のカソード１２２に隣接している。第２の絶縁ストリップ１３０が、第２のセパレータ１２６の他方の面の上にある。積層バッテリー部品１２０は、例えば、巻取または積層形状でアノード１２４の露出面１３４を同一の積層バッテリー部品の第２のセパレータ１２６の露出面１３６と接触して配置することによって、同一の積層バッテリー部品に隣接して配置されてもよい。このように巻取または積層される時、第２の絶縁ストリップ１３０は、集電体１２８をアノード１２４から分離及び絶縁するように作用する。

バッテリーカソードまたは他の材料を作製する好ましい加工方法において、被覆材料及びエッジ材料を、改良された製造効率を有する基材上にストライプ被覆することができる。一般に、エッジ材料と被覆材料との交互のストライプを互いに隣接して被覆することができ、任意に無被覆領域がエッジ材料のストライプを隔てる。

ストライプ被覆基材の一実施態様を図７に示す。図７は、基材４と、被覆材料２と被覆材料２の各エッジに被覆されたエッジ材料１６とのストライプを示す。エッジ材料のストライプは、記載したように、露出基材４の無被覆のストライプによって隔てられる。図示したように基材をストライプ被覆することにより、単一ウェブから多数のバッテリー部品の効率的な製造を可能にすることができる。ストライプ被覆基材を、例えば、付加的な層をストライプ被覆材料上に被覆するために、及びスリッチングによって、例えば、ストライプ間の無被覆基材において必要に応じて更に加工することができる。

ストライプ被覆基材の別の実施態様を図８に示すが、それは、被覆されたエッジ材料のストライプ間に間隔のない、似たストライプ被覆基材を示す。図８において、基材は、カソード材料２とエッジの材料１６との交互のストライプで被覆される。この実施態様は、図７の被覆基材に関して記載した利点に似た利点を有するが、スリッチングが、被覆エッジ材料１６のストライプに沿っているという点で、異なる。

２つのキャビティを有するダイ（ＷＯ９５／２９７６３号に記載されており、図２ｂに更に示した）を用いて、連続的に一次被覆のいずれかの面にエッジバリヤストリップを被覆する。被覆を１．４ｍｍのポリエステル裏材上に配置した。

デュアルスロットコータの各スロットのシム（図２ｂに示した）は、２つのスロットの各々によってウェブに別々に供給されるカソード材料（この場合、活性）被覆のエッジと非活性エッジ材料のエッジを開口が整列させるように作製された。２つの被覆は、異なる試料を製造する時に異なる順に被覆され、時々、カソード材料が最初に被覆され、時には、エッジ材料が最初に被覆される。

エッジ材料については、２１％（ｗ／ｗ）の酸化ポリエチレン（ユニオン・カーバイド製の「ポリオックス（Ｐｏｌｙｏｘ）」ＷＳＲ−Ｎ−８０ＭＷ２００．０００）を、８０％のアセトニトリル及び２０％（ｗ／ｗ）のトルエンの溶剤ブレンドと混合した。

被覆（この場合カソード）材料については、８０：２０のアセトニトリル／トルエン中の以下の組成物、３０％ｗ／ｗをダイのスロット中に供給した（シム厚さによって画定されたままのスロット間隔は、０．００７〜０．０２０インチであった（鋭い中心のダイウェッジ））。６２％ｗ／ｗのＬｉＶ₃Ｏ₈（３Ｍ）、２９％ｗ／ｗの酸化エチレン／酸化プロピレン／アリルグリシジルエーテルコポリマー（日本の第一工業製薬の「ＤＡＰ」）、３％ｗ／ｗ／ケッチェンブラック（Ｋｅｔｃｈｅｎｂｌａｃｋ）ＥＣ６００ＪＤカーボン・ブラック（イリノイ州、シカゴのアクゾノーベル（Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ，Ｃｈｉｃａｇｏ，Ｉｌｌ．）製）、６％ｗ／ｗのリチウムビス（トリフルオルメタンスルホニル）イミド塩（３Ｍ）。

４３の異なる被覆条件の試料を生成した。条件は以下の通りである。

被覆真空．．．．．．．．．．．．．．．．． Ｈ₂Ｏの０〜１インチ
オーバーバイト．．．．．．．．．．．．．． ０〜０．００３インチ
被覆間隔．．．．．．．．．．．．．．．．． ０．０１０〜０．０２０インチ
第１のスロットポンプ．．．．．．．．．．． １０〜７０．５ｒｐｍ
第２のスロットポンプ．．．．．．．．．．． ０〜７０．５，ｒｐｍ
シムオフセット．．．．．．．．．．．．．． ０〜０．０６２５インチ
ウェブ速度．．．．．．．．．．．．．．．． ２５ｆｐｍ
ウェブキャリパ．．．．．．．．．．．．．． ０．００２インチ
被覆幅．．．．．．．．．．．．．．．．．． ３．５インチ
ストリップ幅．．．．．．．．．．．．．．． ２＠０．２５インチ
真空間隔．．．．．．．．．．．．．．．．． ０．００６インチ
スロット高さ．．．．．．．．．．．．．．． ０．０２インチ

ＳＥＭを、平面及び断面の両方で様々な試料についてとった。図１０は、改良されたエッジを示す断面図を示す。エッジ材料はＳＥＭ（倍率４００×）において見えないが、本発明の効果を、低減されたエッジ幅（０．１〜０．２ｍｍ対エッジ材料がない１〜２ｍｍ）によって見ることができる。エッジは、「カソード」と呼ばれるポイントのバルク厚さから「ダム」と呼ばれるポイントのゼロの厚さまで漸減する。被覆材料エッジの中点付近の大きなフレークはデブリである。

固形分３８％の指示薬組成物（Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）Ｂ（「指示薬ストライプ」）と固形分３９％のバリヤーＰＳＡ組成物（Ｂａｒｒｉｅｒ ＰＳＡ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）（「ＰＳＡストライプ」）との交互ストライプを、押出ダイを用いて未処理の、曇りの少ない１．４ミルのポリエステルＰＥＴ透明フィルム裏材上に被覆した。組成物Ｂ（下部マニホールド）及びバリヤーＰＳＡ（上部マニホールド）を供給するための２つの別個のマニホールド及びスロットを有する基本ダイは、ＷＯ９５／２９７６３号に記載されている通りである。精密ギヤポンプを用いてＰＳＡ組成物を上部マニホールドに供給し、別の精密ギヤポンプを用いて、指示薬組成物を下部マニホールドに供給した。各ポンプ独立に調節して、前記組成物のダイへの流量を制御することができる。ポンプ流量を、指示薬ストライプについては２．６ミルウェットに、バリヤーＰＳＡエッジについては２．９ミルウェットに設定した。シムの配列が、指示薬組成物Ｂ材料（幅０．５インチ）に隣接してバリヤーＰＳＡエッジ材料（幅１インチ）を分配及び供給することを可能にした。エッジストライプと中心の異なる幅、間隔及び見当合わせを、各マニホールド部分のために新しいスロットシムを機械加工することによって達成することができた。支持ロール上でダイとウェブとの接合の調整を可能にする精密ダイマウント上にダイを集成体として取り付けた。

ストライプの被覆を、ダイ位置の直後に配置された強制空気炉を用いて乾燥させ、約２５ミクロンの乾燥被覆厚さを提供した。試料は、隣接したバリヤのエッジと指示薬ストライプとの間に最小の移行妨害領域（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｚｏｎｅ）を有し、被覆された。

薄いフィルムの被覆を、固体成分の混合物の本質的に無溶剤の押出によって作製することができる。前記成分を様々な方法によって十分に混合し、フラットなオリフィスを通して溶融及び圧縮し、基材上に薄い被覆を製造した。

Ｖ₂Ｏ₅などの活性材料、カーボン・ブラックなどの電気導電性材料、リチウムトリフルオロメタンサルフェートなどの電解質塩、及び酸化ポリエチレンなどのイオン導電性ポリマーバインダーを含有するカソードを、実施例１に似た比率で混合したが、溶剤または液体を添加しない。前記混合物を、前記ポリマーバインダーを溶融するのに十分な温度で単一スクリュー押出機に供給する。前記混合物を、フラットな流出オリフィスに押出成形機の内部作用によって加圧下、ポンプで送る。溶融混合物が形成され、オリフィスを通過するウェブ上で冷却された。

第２の混合物を、ポリマーまたはモノマーバインダーから作製する。バインダーは、光、照射または熱に暴露される時にバインダーの硬化を助け、流動特性及び最終特性の他の改良を助けるために付加的な成分を含有してもよい。この第２の混合物を、加圧下で押出またはポンプで送り、フローストリームを２つの部分に分けた。前記部分の各々を、フローの形状を改良すると共に被覆カソードの薄いフィルムのエッジの隣にフローを配置するオリフィスを通してポンプで送る。

エッジフローの配置は、カソードフィルムの形成のすぐ前に行われることが可能であり、カソードフィルムの形成と同時かまたはほとんど同時であるように調整されるか、またはカソードフィルムの形成のすぐ後であるように調整されることが可能である。エッジ被覆とカソードフィルムとの間の移行境界面は、材料の特性、オリフィスの幾何学形状、及びオリフィスの各々の配置の関数である。

テーパ付きエッジを有する、被覆材料の代表的な被覆の、縦方向の側面図である。 エッジ材料を更に被覆されてテーパ付きエッジを少なくとも部分的に覆う図１の被覆材料を示す。 本発明による被覆材料及びエッジ材料をダイ被覆するのに有用な典型的なダイ被覆装置の側面図である。 本発明による被覆材料及びエッジ材料をダイ被覆するのに有用な典型的なダイ被覆装置の側面図である。 本発明の方法によって使用するための典型的なダイ被覆装置の端面図である。 各材料の改良された、ほぼまたは正確に四角形のエッジに被覆された被覆材料及びエッジ材料の被覆の側面図である。 相対的に急傾斜の傾き及び相対的に狭い幅を有する改良されたエッジに被覆された被覆材料及びエッジ材料の被覆の側面図である。 典型的なバッテリー部品の一組の図解である。 ストライプ被覆基材を示す。 別のストライプ被覆基材を示す。 積層バッテリー部品を示す。 改良されたエッジを示す実施例１の被覆の１つの断面の走査型電子顕微鏡写真である。

Claims (16)

1. 基材を提供する工程と、
   前記基材上にエッジ材料を被覆する工程と、
   前記基材上にカソード材料を被覆する工程と、
   を含み、前記被覆材料及び前記エッジ材料が互いに接触し、かつ前記被覆されたカソード材料のエッジの厚さ分布が、前記エッジ材料なしで被覆されたカソード材料のエッジの厚さ分布に対して改良される、基材を電気化学電池用のカソード材料で被覆する方法。
2. 前記被覆されたカソード材料がテーパ付きエッジを含み、エッジ材料が被覆されて前記テーパ付きエッジを少なくとも部分的に覆い、カソード材料およびエッジ材料の組合わせた乾燥厚さに基づいてテーパ付きカソード材料エッジの所望の乾燥厚さ分布を生じる、請求項１に記載の方法。
3. カソード材料のバルク部分が所望の乾燥厚さに被覆され、前記カソード材料エッジの厚さ分布が、前記カソード材料の前記所望の乾燥厚さを、１０パーセント以内の近似値とする実質的に均一な乾燥厚さを含む、請求項２に記載の方法。
4. カソード材料を被覆するための第１のスロット及びエッジ材料を前記カソード材料のエッジと接触させて被覆するための第２のスロットを有するダイコータを用いて前記カソード材料及び前記エッジ材料を前記基材上に被覆する工程を含む、請求項１に記載の方法。
5. エッジ材料が、カソード材料が接してエッジを形成する物理的境界として作用し、前記カソード材料が、前記基材上に被覆された後に分離状態に保たれる、請求項１に記載の方法。
6. カソード材料のバルク部分が、約３〜約１００ミクロンの範囲の乾燥厚さに被覆され、前記被覆されたカソード材料のエッジの幅が、約０．１〜約３ｍｍの範囲である、請求項５に記載の方法。
7. カソード材料を被覆するための第１のスロット及びエッジ材料を被覆するための第２のスロットを有するダイコータを用いてカソード材料及びエッジ材料を基材上に被覆する工程を含み、シムが各スロットに配置され、エッジ材料のストライプが、移動基材上にカソード材料のストライプに隣接して被覆されるようにする、請求項５に記載の方法。
8. カソード材料を基材上に押出被覆する工程と、前記カソード材料をカレンダー加工する工程と、電気絶縁エッジ材料を前記カレンダー加工されたカソード材料のエッジと接触させて押出被覆する工程と、を含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記電気絶縁ポリマーが、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリビニルエーテル、イソシアネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項８に記載の方法。
10. 前記カソード材料が、電極活性材料、電気導電性材料、イオン導電性ポリマー、及び電解質塩を含む、請求項１に記載の方法。
11. 基材を提供する工程と、
    非粘弾性の、ポリマー含有電気絶縁エッジ材料を前記基材上に被覆する工程と、
    被覆材料を前記基材上に被覆する工程と、を含み、
    前記被覆材料及びエッジ材料が互いに接触し、前記被覆材料のエッジの厚さ分布が、前記エッジ材料なしで製造された被覆材料のエッジの厚さ分布に対して改良される、基材を被覆材料で被覆する方法。
12. 前記エッジ材料が、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリビニルエーテル、イソシアネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、及びポリアクリレートからなる群から選択されたポリマーを含む、請求項１１に記載の方法。
13. アノードと、前記アノードの表面に隣接した表面を有するセパレータと、前記セパレータの別の表面に隣接した表面を有するカソードと、前記カソードのエッジと接触しているエッジ材料と、前記カソードの表面と接触している集電体と、を含み、前記エッジ材料が前記カソードのエッジに対して防湿バリヤとして作用する、バッテリー部品。
14. 前記エッジ材料が絶縁材料である、請求項１３に記載のバッテリー。
15. 順に以下の層、すなわち、
    アノード、
    第１のセパレータ、
    第１のカソード、
    集電体、
    第２のカソード、
    第２のセパレータ、の積層体を含み、絶縁エッジ材料が前記カソードのエッジに対するバリヤとして作用する、請求項１２に記載のバッテリー部品。
16. 前記エッジ材料が、前記アノードと前記集電体との間の接触を更に防ぐ、請求項１４に記載のバッテリー部品。
    
    

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