JP2019149332A

JP2019149332A - 電極製造装置および電極の製造方法

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Publication number: JP2019149332A
Application number: JP2018034506A
Authority: JP
Inventors: 渉石田; Wataru Ishida; 剛常深; Takeshi Tsunemi; 秀輝岡田; Hideki Okada; 陽介渡部; Yosuke Watabe; 拓也大島; Takuya Oshima
Original assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Current assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2019-09-05
Anticipated expiration: 2038-02-28
Also published as: JP6975662B2

Abstract

【課題】電極材料を含むペーストを電極の基材に対して無駄なく塗布することを可能とした塗布装置および電極の製造方法を提供する。【解決手段】基材１００は、第１面１００ａと、第１面に対して反対側の第２面１００ｂとを備え、基材１００の延在方向に沿ってペースト１０３が塗布される塗布領域１０１ａ〜１０１ｄと、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄに隣接して延在方向に沿ってペーストが塗布されない非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅとを備えており、塗布領域において、第１面１００ａに塗布されたペースト１０３が第２面１００ｂの方向に浸透する基材１００であって、塗布領域に対してペーストが塗布される前において、第１支持部２２が塗布領域の第２面を支持し、塗布領域の第１面に対してペーストを塗布し、塗布領域に対してペーストが塗布された後、第２支持部３２が非塗布領域の第２面を支持する。【選択図】図５

Description

本発明は、電極の基材に対して電極材料を含むペーストを塗布する電極製造装置および電極の製造方法に関する。

ニッケル水素蓄電池等の二次電池は、一般的に複数の負極板および正極板をセパレータで挟んで積層した積層体を電解液とともに電槽内に密封した構成である。電極の製造工程は、集電体上に活物質等の電極材料を含む組成物のペーストを基材に対して塗布する。電極材料を含むペーストを塗布して構成された電極板は、セパレータを介して重ねられて積層体を構成する。基材に対してペーストを塗布する電極製造装置として、例えば特許文献１がある。特許文献１の電極製造装置では、ノズルによって基材の第１面にペーストが塗布され、基材の第１面と反対側の面である第２面に浸透したペーストは、ノズルと対向して配置された支持基体によって表面が平滑化される。

特開２００１−２１０３２１号公報

特許文献１のような電極製造装置は、基材の第２面の余分なペーストを支持基体で除去しており、除去されたペーストが無駄となる。この種の電極製造装置では、無駄なくペーストを塗布することが望まれている。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極材料を含むペーストを電極の基材に対して無駄なく塗布することを可能とした電極製造装置および電極の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決する電極製造装置は、電極材料を含むペーストを電極の基材に対して塗布する電極製造装置であって、前記基材は、第１面と、前記第１面に対して反対側の面である第２面とを備え、前記基材の延在方向に沿って前記ペーストが塗布される塗布領域と、前記塗布領域に隣接し前記延在方向に沿って前記ペーストが塗布されない非塗布領域とを備えており、前記塗布領域において、前記第１面に塗布された前記ペーストが前記第２面の方向に浸透する前記基材であって、前記電極製造装置は、前記基材に対して前記延在方向に相対的に移動するダイノズルであって、前記塗布領域の前記第１面に対して前記ペーストを吐出する前記ダイノズルと、前記塗布領域に対して前記ペーストが塗布される前において、前記塗布領域の前記第２面を支持する第１支持部と、前記塗布領域に対して前記ペーストが塗布された後、前記非塗布領域の前記第２面を支持する第２支持部とを備える。

上記課題を解決する電極の製造方法は、電極材料を含むペーストを基材に対して塗布する電極の製造方法であって、前記基材は、第１面と、前記第１面に対して反対側の面である第２面とを備え、前記基材の延在方向に沿って前記ペーストが塗布される塗布領域と、前記塗布領域に隣接して前記延在方向に沿って前記ペーストが塗布されない非塗布領域とを備えており、前記塗布領域において、前記第１面に塗布された前記ペーストが前記第２面の方向に浸透する前記基材であって、前記塗布領域に対して前記ペーストが塗布される前において、第１支持部が前記塗布領域の前記第２面を支持し、前記塗布領域の前記第１面に対して前記ペーストを塗布し、前記塗布領域に対して前記ペーストが塗布された後、第２支持部が前記非塗布領域の前記第２面を支持する。

これによれば、基材の第２面は、ペーストが浸透したときには、塗布前、第２面を支持していた第１支持部が存在しなくなり、第２面のペーストと支持部とが接触しなくなる。したがって、ペーストの支持部への付着が防がれ、ペーストを基材に対して無駄なく塗布することができる。

好ましい構成として、前記電極製造装置は、さらに、前記第２支持部を備えるステージと、前記ステージ上に配置される支持部材であって、前記第１支持部と、前記第２支持部が挿通され前記非塗布領域の前記第２面を支持可能とした挿通部とを備えた前記支持部材とを備え、前記ダイノズルおよび前記支持部材は、同期して、前記ステージおよび前記基材に対して前記延在方向のうちの何れか一方の移動方向に移動する。

このような構成によれば、第１支持部は、塗布領域に対してペーストが塗布される前において、塗布領域の第２面を支持し、塗布領域に対してペーストが塗布された後、第２面を支持しない状態となる。第２支持部は、塗布領域に対してペーストが塗布された後、非塗布領域の第２面を支持する。これにより、基材の第２面は、ペーストが浸透したときには、塗布前、第２面を支持していた第１支持部が存在しなくなり、第２面のペーストと第１支持部とが接触しなくなる。したがって、ペーストを基材に対して無駄なく塗布することができる。

好ましい構成として、前記ダイノズルは、前記塗布領域に対して前記ペーストが塗布される前に前記基材を押さえる押さえローラであって、前記基材を介在させて前記支持部材と対向する前記押さえローラを備える。

このような構成によれば、ペーストが塗布される前に、基材のうねりを除去することができる。これにより、ダイノズルの吐出口と第１面との距離を一定にし、精度良く、第１面に対してペーストを塗布することができる。

好ましい構成として、前記電極製造装置は、さらに、前記ダイノズルに対する入口ローラであって、前記第１支持部を備えた前記入口ローラと、前記ダイノズルに対する出口ローラであって、前記第２支持部を備えた出口ローラとを備える。

このような構成によれば、ダイノズルが固定で、基材が連続的に搬送される構成なので、基板が長い場合にも対応することができる。

好ましい構成として、前記入口ローラは第１入口ローラであって、前記第１入口ローラと協働して前記基材を挟み込む第２入口ローラと、前記出口ローラは第１出口ローラであって、前記第１出口ローラと協働して前記基材を挟み込む第２出口ローラとを備え、前記ダイノズルは、前記第１入口ローラおよび前記第２入口ローラと前記第１出口ローラおよび前記第２出口ローラとの間に位置し、前記基材は、前記第１入口ローラおよび前記第２入口ローラと前記第１出口ローラおよび前記第２出口ローラとの間において、張力が付与された状態にある。

このような構成によれば、基材が第１入口ローラおよび第２入口ローラと第１出口ローラおよび第２出口ローラとの間において張力が付与された状態にあることで、ダイノズルの吐出口と第１面との距離を一定となり、精度良く、第１面に対してペーストを塗布することができる。

好ましい構成として、前記電極製造装置は、さらに、前記入口ローラへ前記基材を搬送するコンベアを備える。
このような構成によれば、コンベアは、ペーストを塗布する前の基材を搬送するものであるので、汎用のベルトコンベアを使用することができる。

好ましい構成として、前記基材は、金属多孔体であって、前記非塗布領域は、前記塗布領域に対して圧縮された圧縮部である。
このような構成によれば、第１面に塗布されたペーストを第２面の方向に浸透させることができる。

好ましい構成として、前記延在方向が第１方向であって、前記第１面に沿う方向で、かつ、前記第１方向に対して直交する方向が第２方向であって、前記第２方向における前記塗布領域に対して前記ペーストが接触する幅（Ａ）と、前記第２方向における前記塗布領域の浸透後塗布領域幅（Ｂ）との関係が、（（Ａ）＜（Ｂ））とされ、前記塗布領域の厚さ（Ｃ）と幅（Ａ）および幅（Ｂ）との関係が、（（Ｂ）−（Ａ））／２＜（Ｃ）とされ、前記ペーストの表面張力＜前記基材の表面張力の関係にある。

このような構成によれば、ペーストは、適度の浸透力を備えることで、塗布領域において、万遍なくペーストを浸透させることができる。

本発明によれば、電極材料を含むペーストを電極の基材に対して無駄なく塗布することを可能とした塗布装置および電極の製造方法を提供することができる。

（ａ）は、ペーストが塗布される前のニッケル基材の平面図、（ｂ）は、（ａ）の１ｂ−１ｂ断面図、（ｃ）はニッケル基材の第１面にペーストが塗布された状態を示す（ｂ）と同位置の断面図、（ｄ）は第２面にまでペーストが浸透した状態を示す（ｂ）と同位置の断面図。第１実施形態における電極製造装置であって、ニッケル基材が支持部材に設置されていない状態を示す斜視図。（ａ）はニッケル基材と第１支持部と第２支持部との位置関係を示す平面図、（ｂ）はペーストが塗布される前のニッケル基材が第１支持部および第２支持部に支持された状態を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）の拡大断面図。第１実施形態における電極製造装置がペーストの塗布を開始する前の状態を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はダイノズルがニッケル基材に対してペーストを塗布する位置を拡大した断面図。第１実施形態における電極製造装置がペーストを塗布している最中を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は、ダイノズルがニッケル基材に対してペーストを塗布する位置を拡大した断面図。第２実施形態における電極製造装置の斜視図。（ａ）は第２実施形態における電極製造装置において、出口ローラが前記ペーストが塗布された基材を支持している状態を示す正面図、（ｂ）はその拡大正面図。第２実施形態における電極製造装置がニッケル基材に対してペーストを塗布している状態を示す斜視図。

以下、図１〜図８を参照して、電極製造装置および電極の製造方法の一実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図２に示す電極製造装置１は、一例として、ニッケル水素蓄電池の正極を製造する。このニッケル水素蓄電池は、例えば、水素吸蔵合金を含む負極板と、水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）_２）を含む正極板とを耐アルカリ性樹脂の不織布から構成されるセパレータを介して複数枚積層した電極群を、集電板に接続し、電解液とともに樹脂製の電槽内に収容して構成されている。なお、本実施形態では、電池用電極を構成する部材である正極板を製造する場合について述べる。

図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、電極製造装置１は、正極板の基材となる金属多孔体としてのニッケル基材１００の内部に三次元的に形成された内部空間に、正極活物質を含むペースト１０３を充填する。ニッケル基材１００は、相対する第１面１００ａと第２面１００ｂとを備え、ペースト１０３が第１面１００ａに塗布されると、重力で第２面１００ｂの方向へ浸透し第２面１００ｂにも露出する。本実施形態では、ニッケル基材１００は、正極材料を含むペースト１０３が塗布され、電極製造装置１から排出される。

ニッケル基材１００は、非焼結式ニッケルであって、発泡金属からなることが好ましく、本実施形態では、発泡金属の一つである発泡ニッケルを用いている。発泡ニッケルは、内部に多数の細孔を有し、容易に圧縮することが可能である。発泡ニッケルの製造方法は特に限定されないが、例えば、発泡ウレタンの骨格表面にニッケルメッキを施した後、発泡ウレタンを焼失させることによって製造される。

ニッケル基材１００は、１つの方向である延在方向（第１方向Ｘ）に延在される非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅと、非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅの間に延在される塗布領域１０１ａ〜１０１ｄとを備えている。また、非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅは、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄに隣接して第１方向Ｘに沿って設けられている。

図１（ａ）に示すように、具体的には、ニッケル基材１００は、延在方向（第１方向Ｘ）に沿って延び、かつ、第１面１００ａに沿う方向で、かつ、第１方向Ｘに対して直交する第２方向Ｙに並ぶ第１塗布領域１０１ａ、第２塗布領域１０１ｂ、第３塗布領域１０１ｃおよび第４塗布領域１０１ｄを備えている。また、ニッケル基材１００の第１方向Ｘに延びる縁部であって、第１塗布領域１０１ａの縁部には、第１非塗布領域１０２ａを備え、第１塗布領域１０１ａと第２塗布領域１０１ｂとの間には、第２非塗布領域１０２ｂを備え、第２塗布領域１０１ｂと第３塗布領域１０１ｃとの間には、第３非塗布領域１０２ｃを備え、第３塗布領域１０１ｃと第４塗布領域１０１ｄとの間には、第４非塗布領域１０２ｄを備え、ニッケル基材１００の第１方向Ｘに延びる縁部であって、第４塗布領域１０１ｄの縁部には、第５非塗布領域１０２ｅを備えている。第２非塗布領域１０２ｂ〜第４非塗布領域１０２ｄは、各塗布領域１０１ａ〜１０１ｄを分離する切断領域である。また、第２非塗布領域１０２ｂおよび第４非塗布領域１０２ｄは、第１非塗布領域１０２ａ，第３非塗布領域１０２ｃおよび第５非塗布領域１０２ｅよりも幅広であって、正極のリード部が溶接された後分離される領域となる。なお、第１非塗布領域１０２ａと第５非塗布領域１０２ｅは、余白領域である。

また、図１（ｂ）に示すように、各塗布領域１０１ａ〜１０１ｄは、非圧縮部であって、非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅは、非圧縮部に対して圧縮された圧縮部である。各塗布領域１０１ａ〜１０１ｄは、内部の細孔が潰れておらず、正極活物質を含むペースト１０３が浸透しやすい構成となっており、電極製造装置１のダイノズル１１と対向する第１面１００ａに対してペースト１０３が塗布される（図１（ｃ）参照）。第１面１００ａに塗布されたペースト１０３は、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄを浸透して第２面１００ｂにも滲みだし露出する（図１（ｄ）参照）。これに対して、非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅは、圧縮部であることによって、内部の細孔が潰れており、ペースト１０３が浸透しにくい構成となっている。

図２に示すように、以上のようなニッケル基材１００に対してペースト１０３を塗布する電極製造装置１は、ニッケル基材１００に対してペースト１０３を塗布するダイノズル１１と、支持部材２１と、ステージ３１とを備えている。

ダイノズル１１は、ダイ１２と、ノズル１３とを備え、ペースト１０３がタンクなどの供給部より供給配管を通じてノズル１３に供給される。ノズル１３は、ニッケル基材１００の第１面１００ａに対して対向する先端部に吐出口を備えている。吐出口は、第１面１００ａに対して離間している。ノズル１３は、第２方向Ｙに延び、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄと対応するように吐出口が区画されており、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの第１面１００ａに対してペースト１０３を吐出する。吐出口から吐出されたペースト１０３は、第１面１００ａに至るまでの間に、第２方向Ｙの幅が漸次狭くなるように流下する（図１（ｃ）参照）。

ダイ１２は、ニッケル基材１００の第１面１００ａに対してペースト１０３を吐出するにあたって、ノズル１３に対してペースト１０３の未塗布側となる領域に、押さえローラ１４を備えている。押さえローラ１４は、ノズル１３によって第１面１００ａにペースト１０３が塗布される直前において、第１面１００ａに接触し、ニッケル基材１００を支持部材２１の方向へ押さえ付ける。これにより、押さえローラ１４は、ニッケル基材１００のうねりを取り除き、ノズル１３と第１面１００ａとの間隔を一定にする。

支持部材２１は、ノズル１３によってペースト１０３が第１面１００ａに塗布されるまで塗布領域１０１ａ〜１０１ｄを第２面１００ｂ側から支持する。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、具体的には、支持部材２１は、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの各々を第２面１００ｂ側から接触して支持する第１支持部２２と、互いに隣り合う第１支持部２２の間に設けられる挿通部２３と、第２方向Ｙにおいて挿通部２３によって互いに離間した第１支持部２２を連結する連結部２４（図２参照）とを備えている。そして、支持部材２１は、全体がくし型形状を有している。すなわち、第１支持部２２は、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄに対応して４つ設けられており、各第１支持部２２は、第１方向Ｘに延び、互いに平行に離間している。各第１支持部２２において、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄを支持する支持面は、一例として、安定して支持でき、さらに、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの第２面１００ｂに対して滑り易い平坦面で構成されているとよい。これにより、第１支持部２２が塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの下方から抜け易くする。

各第１支持部２２を連結する連結部２４と反対側の先端部は、少なくとも押さえローラ１４の下方に位置している。これにより、各第１支持部２２は、押さえローラ１４と協働してしっかりとニッケル基材１００を挟持できる。さらに好ましくは、第１支持部２２の先端部は、ノズル１３の下方にも位置する長さを備えていてもよい。すなわち、ペースト１０３がニッケル基材１００の第１面１００ａから第２面１００ｂに浸透するまでの間（換言すると、ペースト１０３が第１面に接触した直後）は、第１支持部２２が塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの第２面１００ｂを接触して支持している構成としてもよい。これにより、第１支持部２２は、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの第２面１００ｂを、第２面１００ｂ側に浸透したペースト１０３と接触する直前まで支持することができる。

互いに隣り合う第１支持部２２の間に位置する挿通部２３は、厚さ方向に貫通したスリットであって、第１方向Ｘに延び、ノズル１３の下方が開口端となっている。支持部材２１は、ダイノズル１１とステージ３１との間に配置する部材であるが、挿通部２３は、ステージ３１が備えた第２支持部３２が挿通され、第２支持部３２がニッケル基材１００の非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅの第２面１００ｂを支持できるようにする。すなわち、各挿通部２３の幅（互いに隣り合う第１支持部２２の間の間隔）は、一例として、第２支持部３２が挿通可能な幅であって、第２支持部３２の幅より若干広い。

ダイノズル１１と支持部材２１とは、連結部材などを備えた連結機構を介して連結されており、同期して、ニッケル基材１００に対して第１方向Ｘのうちの１つである移動方向Ｄに移動する。すなわち、ニッケル基材１００およびステージ３１は、移動することなく、ダイノズル１１と支持部材２１とがニッケル基材１００およびステージ３１に対して移動方向Ｄに移動する。

ステージ３１は、支持部材２１および支持部材２１と同期するダイノズル１１が第１方向Ｘに移動可能に配置される。ステージ３１は、支持部材２１の支持面２１ａに、第２支持部３２を備えている。第２支持部３２は、支持部材２１の挿通部２３に挿通され、先端面でニッケル基材１００の第２面１００ｂを支持する。一例として、第２支持部３２は、載置されるニッケル基材１００の第１方向Ｘに相当する長さ（非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅの第１方向Ｘの長さ）を有している。第２支持部３２において、非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅを支持する支持面は、一例として、非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅの第２面１００ｂに対して滑りにくい平坦面で構成されているとよい。これにより、ニッケル基材１００が支持部材２１の移動方向Ｄへの移動に引き摺られて同方向に移動してしまうことを抑える。

具体的には、ニッケル基材１００の第１面１００ａに対してペースト１０３が塗布される前は、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの第２面１００ｂが第１支持部２２によって支持され、非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅの第２面１００ｂが第２支持部３２によって支持される。そして、ダイノズル１１および支持部材２１がニッケル基材１００およびステージ３１に対して移動方向Ｄに移動すると、ニッケル基材１００のペースト１０３が塗布された部分では、非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅの第２面１００ｂが第２支持部３２によって支持されるだけとなる。塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの第２面１００ｂとステージ３１との間は、第１支持部２２が抜けることによって空隙部３０となり、ニッケル基材１００の第２面１００ｂにまで浸透したペースト１０３がステージ３１と接触することを防ぐ。また、挿通部２３に対して第２支持部３２が挿入されることで、第２支持部３２は、ステージ３１に対して移動する支持部材２１のガイドレールとしても機能し、挿通部２３は、ガイドレールが挿入されるガイド溝としても機能する。なお、ステージ３１に対する支持部材２１のガイド機構は、挿通部２３および挿通部２３以外にも設けることもできる。

ペースト１０３をニッケル基材１００の第１面１００ａに対して塗布するとき、支持部材２１は、ニッケル基材１００に対して移動方向Ｄに移動する。したがって、ニッケル基材１００は、支持部材２１の移動方向Ｄへの移動に引き摺られて移動してしまうおそれがある。そこで、第２支持部３２は、ニッケル基材１００を移動方向Ｄに移動しないように保持する保持手段を備えている。保持手段は、真空吸着パットや磁気吸着パットであって、ニッケル基材１００を第２支持部３２上に保持する。

次に、以上のように構成された電極製造装置１の動作（作用）について説明する。
電極製造装置１に載置されるニッケル基材１００は、原反から送出された連続した長尺体ではく、ステージ３１に載置可能な大きさの板体である。そして、このようなニッケル基材１００が支持部材２１の上に載置される。

図４（ａ）および（ｂ）に示すように、ニッケル基材１００に対してペースト１０３を塗布する前、ダイノズル１１および支持部材２１は、ステージ３１において最も移動方向Ｄに対して反対側の初期位置に位置している。このとき、ステージ３１上では、ペースト１０３が未塗布のニッケル基材１００の第１面１００ａがダイノズル１１と対向している。そして、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの第２面１００ｂが第１支持部２２に支持され、非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅの第２面１００ｂが第２支持部３２に支持されている。第２支持部３２は、支持部材２１が移動方向Ｄと反対側（初期位置）に位置していることで、支持部材２１の挿通部２３において、連結部２４の近くまで進入している。ペースト１０３の塗布を開始する前において、第１支持部２２の先端部は、押さえローラ１４の下方およびノズル１３の下方に位置している。

ペースト１０３の塗布を開始すると、同期しているダイノズル１１および支持部材２１の移動方向Ｄへの移動が開始する。ダイノズル１１と支持部材２１との同期とは、ダイノズル１１のノズル１３と支持部材２１の先端部との第１方向Ｘにおける相対位置関係がダイノズル１１と支持部材２１とが移動方向Ｄに移動しても維持できるように移動することである。すると、ニッケル基材１００は、押さえローラ１４によってうねりが取り除かれ、順次ノズル１３の直下へと案内される。これと同時に、ダイノズル１１のノズル１３からは、ペースト１０３が吐出され、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの第１面１００ａに塗布される。第１面１００ａにペースト１０３が塗布された直後、すなわちペースト１０３が第１面１００ａから第２面１００ｂにまで浸透する前まで、ニッケル基材１００は、第２面１００ｂが第１支持部２２および第２支持部３２によって支持されている。したがって、ノズル１３によるペースト１０３の塗布時において、ニッケル基材１００の姿勢が安定し、精度良くペースト１０３を塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの第１面１００ａに塗布することができる。

図５（ａ）および（ｂ）に示すように、ダイノズル１１および支持部材２１は、同期して順次移動方向Ｄに移動する。すると、支持部材２１の第１支持部２２は、順次、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの第２面１００ｂの下方から退避し、この後、第２面１００ｂには、第１面１００ａから第２面１００ｂにペースト１０３が浸透してくる。これにより、第２面１００ｂのペースト１０３と第１支持部２２とが接触することが抑えられる。すなわち、ペースト１０３が塗布された後、ニッケル基材１００は、ステージ３１の第２支持部３２によってのみ支持されることになる。

以上のように、ニッケル基材１００は、以上のような工程を経てペースト１０３が塗布されると、この後、乾燥装置でペースト１０３が乾燥され、次いで、圧延装置によって圧延され、最後に、非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅの部分で切断される。

ところで、図１（ｃ）に示すように、ノズル１３から吐出されたペースト１０３は、第１面１００ａに接触するまでの間に、漸次第２方向Ｙの幅が狭くなる。すなわち、ノズル１３の吐出口の第２方向Ｙの幅より第１面１００ａに接触したときの幅の方が狭くなる。そして、第１面１００ａに吐出されたペースト１０３は、次に、重力によって第２面１００ｂに浸透するまでの間に広がり、最終的には、ペースト１０３の幅は、第１面１００ａに接触したときの幅より広くなる。

図１（ａ）に示すように、このように、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄにおいて、ペースト１０３を塗布し浸透した後の浸透後塗布領域幅を（Ｂ）とし、電極製造装置１のノズル１３から吐出されたペースト１０３が塗布領域１０１ａ〜１０１ｄに対して接触する幅を（Ａ）としたとき、接触する幅（Ａ）と領域幅（Ｂ）の関係は、（Ａ）＜（Ｂ）とされる。ペースト１０３が塗布領域１０１ａ〜１０１ｄに対して接触する幅（Ａ）は、第１面から第２面に浸透して行くに際しての拡がりを考慮して設定される。

また、図１（ｃ）に示すように、ペースト１０３が塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの厚さ（Ｃ）と接触する幅（Ａ）と領域幅（Ｂ）との関係は、（（Ｂ）−（Ａ））／２＜（Ｃ）とされる。すなわち、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄにおいて、ペースト１０３が浸透し広がる程度（（Ｂ）−（Ａ））／２は、厚さ（Ｃ）より小さくなるように設定される。

さらに、ペースト１０３の表面張力は、ニッケル基材１００の表面張力より小さくされる（ペースト１０３の表面張力＜ニッケル基材１００の表面張力）。これにより、ペースト１０３は、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄにおいて、広がりながら浸透して行くようになる。

このようなペースト１０３の浸透力は、ペースト１０３にバインダとしてアルギン酸ナトリウムを含有させることによって調整可能である。具体的には、ペースト１０３は、表面張力範囲が２５〜３７ｍＮ／ｍ、好ましくは３２ｍＮ／ｍ以下とされる。３７ｍＮ／ｍより大きくなるとペースト１０３のニッケル基材１００に対する浸透性が悪化し、２５ｍＮ／ｍより小さいと、垂れが発生するためである。なお、ペースト１０３の表面張力は、３２ｍＮ／ｍ以下であることがさらに好ましい。このような表面張力を実現するには、一例として、正極活物質に対して、０．０２〜０．１８ｗｔ％のアルギン酸ナトリウムをペースト１０３に対して含有させることが好適である。

以上説明したように、第１実施形態の電極製造装置１によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１−１）ニッケル基材１００の第２面１００ｂは、ペースト１０３が浸透したときには、塗布前、第２面１００ｂを支持していた第１支持部２２が存在しなくなり空隙部３０となることで、第２面１００ｂのペースト１０３と第１支持部２２とが接触しなくなる。したがって、ペースト１０３の支持部材２１への付着が防止されてペースト１０３をニッケル基材１００に対して無駄なく塗布することができる。

（１−２）電極製造装置１では、ダイノズル１１と支持部材２１とを同期させて移動させることによって、ニッケル基材１００の第１面１００ａにペースト１０３を塗布した後、第１支持部２２を第２面１００ｂから退避させることができる。

（１−３）ダイノズル１１は、ノズル１３が第１面１００ａにペースト１０３を塗布する前にニッケル基材１００のうねりを押さえローラ１４によって除去することができる。これにより、ノズル１３の吐出口と第１面１００ａとの距離を一定にし、精度良く、第１面１００ａに対してペースト１０３を塗布することができる。

（１−４）塗布領域１０１ａ〜１０１ｄを圧縮部とし、非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅを非圧縮部とすることで、ペースト１０３が浸透する領域を制御することができる。図１（ａ）に示すように、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄにおける第１方向Ｘの縁部には、第２方向Ｙに凹む凹部１０４が存在することがある。しかし、ペースト１０３は、上述のような適度の浸透力を備えることで、凹部１０４の位置で、ノズル１３からペースト１０３を吐出する幅を狭める等の細かな制御をしなくても、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄにおいて、万遍なくペースト１０３を浸透させることができる。

〔第２実施形態〕
図６に示すように、この電極製造装置６０は、ダイノズル１１が移動せず、ダイノズル１１に対してニッケル基材１００が移動方向Ｄに移動するものである。具体的には、電極製造装置６０は、ダイノズル１１と、ニッケル基材１００を搬送するコンベア６１と、コンベア６１から送られたニッケル基材１００をダイノズル１１へと移動する第１入口ローラ７１および第２入口ローラ７２と、ペースト１０３が塗布されたニッケル基材１００を移動する第１出口ローラ８１および第２出口ローラ８２とを備えている。なお、ダイノズル１１は、押さえローラ１４を備えていない点を除いて第１実施形態と同様な構成を有しているのでその詳細な説明は省略する。

コンベア６１は、少なくとも一対のローラ６２と、一対のローラ６２に掛け渡された無端ベルトで構成された搬送ベルト６３とを備えている。搬送ベルト６３は、ニッケル基材１００の第２面１００ｂを支持するものであって、ペースト１０３が未塗布のものを搬送する。また、搬送ベルト６３は、ニッケル基材１００の塗布領域１０１ａ〜１０１ｄが非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅに対して突出するので、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの第２面１００ｂを支持する。搬送ベルト６３に非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅと接触するような支持部を設けたときには、搬送ベルト６３上においても、ニッケル基材１００の第２方向Ｙの位置を規制することができる。

第１入口ローラ７１および第２入口ローラ７２は、ダイノズル１１とコンベア６１の下流側のローラ６２との間に位置するローラであって、互いに対向して配置され、ニッケル基材１００を挟み込んで移動する。第１入口ローラ７１は、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの第２面１００ｂに対して接触し、接触する部分が第１支持部である。第２入口ローラ７２は、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの第１面１００ａに対して接触する。第１入口ローラ７１および第２入口ローラ７２は、コンベア６１からのニッケル基材１００を受け取り、ダイノズル１１の方向へ移動する。第１入口ローラ７１および第２入口ローラ７２の少なくとも一方には、ダイノズル１１に対して送出するに際して第２方向Ｙの位置を規制してペースト１０３を正確な位置に塗布できるようにするため、非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅと接触するような支持部を周面から張り出すように設けることもできる。

図７（ａ）および（ｂ）に示すように、第１出口ローラ８１および第２出口ローラ８２は、ダイノズル１１で第１面１００ａにペースト１０３が塗布されたニッケル基材１００を受け取るローラであって、互いに対向して配置され、ニッケル基材１００を挟み込んで移動する。第１出口ローラ８１および第２出口ローラ８２は、ペースト１０３が塗布されたニッケル基材１００を搬出するローラである。このため、第１出口ローラ８１および第２出口ローラ８２は、塗布されたペースト１０３と接触しないように非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅに対応する位置に外周に張り出した第２支持部８３を備えている。第１出口ローラ８１の第２支持部８３は、非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅの第１面１００ａに接触し、第２出口ローラ８２の第２支持部８３は、非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅの第２面１００ｂに接触する。互いに隣り合う第２支持部８３の間は、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄが位置し、第１面１００ａに塗布されたペースト１０３や第２面１００ｂに滲みだしたペースト１０３と接触しないようにする空隙部８０を構成している。

ダイノズル１１は、第１入口ローラ７１および第２入口ローラ７２と第１出口ローラ８１および第２出口ローラ８２の間に位置し、ニッケル基材１００は、ダイノズル１１のノズル１３の下では、張力が付与された状態におかれる。したがって、ノズルの吐出口と第１面１００ａとの距離を一定に維持することができる。

ノズル１３の下には、ペースト１０３が吐出される位置を、第２面１００ｂ側から支持する支持ローラ８４が配置されている。支持ローラ８４は、ペースト１０３がニッケル基材１００の第１面１００ａから第２面１００ｂに浸透するまでの間を支持するものであれば、支持部を備えない第１入口ローラ７１と同じものを使用可能である。また、支持ローラ８４は、ローラと第２面１００ｂに浸透したペースト１０３との接触の可能性を極力減らすのであれば、第２支持部８３を備えた第１出口ローラ８１を使用することができる。

対向して配置される第１出口ローラ８１および第２出口ローラ８２は、ダイノズル１１に対して近い方から２組配設され、その下流側は、第１出口ローラ８１ａが配設されているだけとなる。第１出口ローラ８１ａの位置は、既にペースト１０３の塗布も終わり、ニッケル基材１００に対して張力を付与する必要もなくなるからである。

次に、以上のように構成された電極製造装置６０の動作（作用）について説明する。
図８に示すように、ニッケル基材１００は、第１面１００ａを上にして、第２面１００ｂを下にして、コンベア６１に配置される。これにより、ニッケル基材１００は、順次、移動方向Ｄに搬送される。ニッケル基材１００は、次いで、第１入口ローラ７１および第２入口ローラ７２に挟まれて、ダイノズル１１へと送られる。この後、第１出口ローラ８１および第２出口ローラ８２に挟まれて、さらに、第１出口ローラ８１によって搬出される。ダイノズル１１の直下において、ニッケル基材１００は、第１入口ローラ７１および第２入口ローラ７２に挟まれるとともに、第１出口ローラ８１および第２出口ローラ８２に挟まれることで、張力が付与されており、ダイノズル１１の吐出口と第１面１００ａとの距離が一定に維持されている。したがって、ダイノズル１１は、精度良くペースト１０３を塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの第１面１００ａに塗布することができる。

第２面１００ｂには、第１面１００ａから第２面１００ｂにペースト１０３が浸透してくる。ダイノズル１１の下流側では、第１出口ローラ８１の第２支持部８３および第２出口ローラ８２の第２支持部８３が非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅを支持し、塗布領域１０１ａ〜１０１ｄの領域を空隙部８０としている。これにより、ペースト１０３が第１出口ローラ８１および第２出口ローラ８２に対して付着してしまうことを防ぐことができる。この後、ニッケル基材１００は、第１出口ローラ８１ａによって搬出される。第１出口ローラ８１ａも第２支持部８３を備えており、非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅの第２面１００ｂに接触して、搬出する。

以上説明したように、第２実施形態の電極製造装置６０によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（２−１）電極製造装置６０では、ダイノズル１１が固定で、ニッケル基材１００が移動方向Ｄに連続的に搬送される構成なので、ニッケル基材１００が長い場合にも対応することができる。

（２−２）電極製造装置６０では、ダイノズル１１によってペースト１０３が塗布されると、第２支持部８３によって非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅが支持されるだけとなる。したがって、第１出口ローラ８１および第２出口ローラ８２とペースト１０３とが接触するおそれが低くなり、ペースト１０３をニッケル基材１００に対して無駄なく塗布できるようになる。

（２−３）コンベア６１は、ペースト１０３を塗布する前のニッケル基材１００を搬送するものであり、汎用のベルトコンベアを使用することができる。
（２−４）ダイノズル１１が位置する第１入口ローラ７１および第２入口ローラ７２と第１出口ローラ８１および第２出口ローラ８２の間は、ニッケル基材１００が張力が付与された状態におかれる。したがって、ノズルの吐出口と第１面１００ａとの距離を一定に維持することができ、精度良く、第１面１００ａに対してペースト１０３を塗布することができる。

なお、上記各実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・ペースト１０３が塗布される基材としては、金属多孔体の他にパンチングメタルなどであってもよい。基材の種類は、ニッケル基材に限定されるものではなく、正極、負極、電池の種類により適宜選択される。

・第２実施形態において、ダイノズル１１へ搬送する手段としては、ベルトコンベアの他、チェーンコンベアやローラコンベアなどであってもよい。
・第１実施形態において、第２支持部３２は、第２方向Ｙに並ぶ非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅの全てと接触していなくてもよい。第２実施形態においても、第１出口ローラ８１の第２支持部８３および第２出口ローラ８２の第２支持部８３は、非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅの全てを支持するように設けなくてもよい。すなわち、ニッケル基材１００を安定して支持できるのであれば、非塗布領域１０２ａ〜１０２ｅのなかの幾つかの非塗布領域だけを第２支持部３２，８３が支持するように構成してもよい。

・第２実施形態において、第２入口ローラ７２は省略してもよい。また、第２出口ローラ８２は省略してもよい。この場合、一例として、ダイノズル１１の位置では、ニッケル基材１００に張力が付与されなくなるので、代わりに、ニッケル基材１００のうねりを除去する押さえローラなどの手段を設けるとよい。

・第２実施形態において、ダイノズル１１の下方に位置する支持ローラ８４は、ノズル１３の吐出口と第１面１００ａとの距離を一定に維持することができるのであれば省略してもよい。ダイノズル１１が位置する第１入口ローラ７１および第２入口ローラ７２と第１出口ローラ８１および第２出口ローラ８２の間は、ニッケル基材１００が張力が付与された状態におかれ、この状態で、ノズル１３の吐出口と第１面１００ａとの距離を一定に維持することができればよいからである。

・電極製造装置および電極の製造方法は、負極板を製造する場合にも適用可能である。
・以上のように製造された電極を使用したニッケル水素蓄電池等の二次電池は、電気自動車やハイブリッド自動車用の電源として搭載することもできるし、小型情報処理装置などの小型電子機器の電源としても使用することができる。リチウムイオン蓄電池の正極や負極を製造する場合にも適用可能である。

Ｘ…第１方向、Ｙ…第２方向、１…電極製造装置、１１…ダイノズル、１２…ダイ、１３…ノズル、１４…押さえローラ、２１…支持部材、２１ａ…支持面、２２…第１支持部、２３…挿通部、２４…連結部、３０…空隙部、３１…ステージ、３２…第２支持部、６０…電極製造装置、６１…コンベア、６２…ローラ、６３…搬送ベルト、７１…第１入口ローラ、７２…第２入口ローラ、８０…空隙部、８１…第１出口ローラ、８１ａ…第１出口ローラ、８２…第２出口ローラ、８３…第２支持部、８４…支持ローラ、１００…ニッケル基材、１００ａ…第１面、１００ｂ…第２面、１０１ａ…第１塗布領域、１０１ｂ…第２塗布領域、１０１ｃ…第３塗布領域、１０１ｄ…第４塗布領域、１０２ａ…第１非塗布領域、１０２ｂ…第２非塗布領域、１０２ｃ…第３非塗布領域、１０２ｄ…第４非塗布領域、１０２ｅ…第５非塗布領域、１０３…ペースト、１０４…凹部。

Claims

電極材料を含むペーストを電極の基材に対して塗布する電極製造装置であって、
前記基材は、第１面と、前記第１面に対して反対側の面である第２面とを備え、前記基材の延在方向に沿って前記ペーストが塗布される塗布領域と、前記塗布領域に隣接し前記延在方向に沿って前記ペーストが塗布されない非塗布領域とを備えており、前記塗布領域において、前記第１面に塗布された前記ペーストが前記第２面の方向に浸透する前記基材であって、
前記電極製造装置は、
前記基材に対して前記延在方向に相対的に移動するダイノズルであって、前記塗布領域の前記第１面に対して前記ペーストを吐出する前記ダイノズルと、
前記塗布領域に対して前記ペーストが塗布される前において、前記塗布領域の前記第２面を支持する第１支持部と、
前記塗布領域に対して前記ペーストが塗布された後、前記非塗布領域の前記第２面を支持する第２支持部と
を備える電極製造装置。
前記電極製造装置は、さらに、
前記第２支持部を備えるステージと、
前記ステージ上に配置される支持部材であって、前記第１支持部と、前記第２支持部が挿通され前記非塗布領域の前記第２面を支持可能とした挿通部とを備えた前記支持部材とを備え、
前記ダイノズルおよび前記支持部材は、同期して、前記ステージおよび前記基材に対して前記延在方向のうちの何れか一方の移動方向に移動する
請求項１に記載の電極製造装置。
前記ダイノズルは、
前記塗布領域に対して前記ペーストが塗布される前に前記基材を押さえる押さえローラであって、前記基材を介在させて前記支持部材と対向する前記押さえローラを備える
請求項２に記載の電極製造装置。
前記電極製造装置は、さらに、
前記ダイノズルに対する入口ローラであって、前記第１支持部を備えた前記入口ローラと、
前記ダイノズルに対する出口ローラであって、前記第２支持部を備えた出口ローラとを備える
請求項１に記載の電極製造装置。
前記入口ローラは第１入口ローラであって、前記第１入口ローラと協働して前記基材を挟み込む第２入口ローラと、
前記出口ローラは第１出口ローラであって、前記第１出口ローラと協働して前記基材を挟み込む第２出口ローラとを備え、
前記ダイノズルは、前記第１入口ローラおよび前記第２入口ローラと前記第１出口ローラおよび前記第２出口ローラとの間に位置し、
前記基材は、前記第１入口ローラおよび前記第２入口ローラと前記第１出口ローラおよび前記第２出口ローラとの間において、張力が付与された状態にある
請求項４に記載の電極製造装置。
前記電極製造装置は、さらに、
前記入口ローラへ前記基材を搬送するコンベアを備える
請求項４又は５に記載の電極製造装置。
前記基材は、金属多孔体であって、前記非塗布領域は、前記塗布領域に対して圧縮された圧縮部である
請求項１ないし６のうち何れか１項に記載の電極製造装置。
前記延在方向が第１方向であって、前記第１面に沿う方向で、かつ、前記第１方向に対して直交する方向が第２方向であって、
前記第２方向における前記塗布領域に対して前記ペーストが接触する幅（Ａ）と、前記第２方向における前記塗布領域の浸透後塗布領域幅（Ｂ）との関係が、
（（Ａ）＜（Ｂ））
とされ、
前記塗布領域の厚さ（Ｃ）と幅（Ａ）および幅（Ｂ）との関係が、
（（Ｂ）−（Ａ））／２＜（Ｃ）
とされ、
前記ペーストの表面張力＜前記基材の表面張力の関係にある
請求項１ないし７のうち何れか１項に記載の電極製造装置。
電極材料を含むペーストを基材に対して塗布する電極の製造方法であって、
前記基材は、第１面と、前記第１面に対して反対側の面である第２面とを備え、前記基材の延在方向に沿って前記ペーストが塗布される塗布領域と、前記塗布領域に隣接して前記延在方向に沿って前記ペーストが塗布されない非塗布領域とを備えており、前記塗布領域において、前記第１面に塗布された前記ペーストが前記第２面の方向に浸透する前記基材であって、
前記塗布領域に対して前記ペーストが塗布される前において、第１支持部が前記塗布領域の前記第２面を支持し、
前記塗布領域の前記第１面に対して前記ペーストを塗布し、
前記塗布領域に対して前記ペーストが塗布された後、第２支持部が前記非塗布領域の前記第２面を支持する
電極の製造方法。