リチウムイオン電池（LiB）の電極製造プロセスにおける塗工技術の実際と塗布流動の数値シミュレーション

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リチウムイオン電池の電極量産工程で汎用の間欠塗工方式は、各メーカーの独自開発で進化してきたため、体系的に整理した解説は少ない。しかし共通課題への対策は共通しており、間欠塗工全般を俯瞰した整理に価値があります。本セミナーでコンマ塗工・スロット間欠塗工の塗工厚みプロファイルおよび幅分布均一化の考え方、理論さらに数値シミュレーションによる最新研究を紹介します。

【第1部】 リチウムイオン電池の電極製造における間欠塗工技術（浜本氏　13:00～14:30）

事例を基に間欠塗工の変遷と各方式の特徴を整理して紹介します。また、間欠塗工に用いるスロット塗工とコンマ塗工、
乾燥プロセスの理論について、化学工学を専門としない技術者でもわかるように数式を排して解説します。

1．リチウムイオン電池塗工の概要
　1-1 フィルムが利用されている製品は？
　1-2 フィルム部材の役割り
　1-3 性能の変遷（半導体）
　1-4 性能の変遷（リチウムイオン二次電池）
　1-5 リチウムイオン二次電池の構成
　1-6 正負電極の塗工方法 （間欠塗工）
　1-7 間欠塗工の動画
　1-8 リチウムイオン電極の塗工ライン

2．特許に学ぶ間欠塗工の変遷
　2-1 初期の電極製造（直交貼り合わせ方式）
　2-2 初期の電極製造（マスキング）
　2-3 初期の間欠塗工（開閉ブレード）
　2-4 コンマロール着脱方式
　2-5 コンマロール断続回転方式
　2-6 スロット間欠方式（流量・ギャップ可変）
　2-7 スロット沈降対策
　2-8 スロット端部厚み調整
　2-9 コッタによるギャップ調整
　2-10 塗り切り厚み調整（ギャップ法）
　2-11 厚塗り対策エア噴射
　2-12 マニホールド・リターン
　2-13 ポンプ・バルブ法
　2-14 ピストン開閉法
　2-15 回収バルブ遅延方式
　2-16 開閉バルブ圧力制御方式
　2-17 バルブ弁・ギャップのハイブリッド方式
　2-18 両面塗工

3．スロット塗工方式の概説
　3-1 塗工方式に分類（ダイ方式は3種類のみ）
　3-2 実験サンプルとRoll To Roll生産の違い
　3-3 塗工液濃度の決め方と適した塗布方法
　3-4 Roll To Rollのスロット塗工設備
　3-5 ダイヘッドの向きは？
　3-6 薄く塗る時、厚く塗る時
　3-7 流れイメージに役立つCouette-Poiseuille流
　3-8  Poiseuille流
　3-9  Couette流とPoiseuille流のバランス
　3-10 スロットダイのCouette-Poiseuille流
　3-11 ビード内の剪断速度
　3-12 剪断速度のオーダー
　3-13 背面減圧しない操作方法
　3-14 塗付けの流動
　3-15 マニホールド構造
　3-16 ダイ内の流れ
　3-17 円管・マニホールド・スロットの流動
　3-18 マニホールド断面形状と幅流量分布
　3-19 テーパー・スロットによる幅分布補償
　3-20 幅分布を均一化するために
　3-21 シムとエッジの厚塗り
　3-22 超硬スロットダイ（M）
　3-23 テンションド・ウェブ方式
　3-24 テンションと流体圧のバランス
　3-25 ギャップの見積もり
　3-26 Coating Window
　3-27 スロット渦
　3-28 リップ形状
　3-29 リップ形状と塗布性

4．コンマ塗工方式の概説
　4-1 ブレード塗工
　4-2 コンマロールたわみ
　4-3 コンマロール保温
　4-4 給液方法
　4-5 接合通過
　4-6 ストライプ塗工
　4-7 液ダム内の流動
　4-8 バックプレート
　4-9 ダム液面と底面
　4-10 液ダムの液漏れ防止フィルム

5．Roll To Roll製造のオンライン厚み評価（坪量法）
　5-1 坪量によるフィルム厚み計測の変遷
　5-2 坪量による厚さ計の測定原理
　5-3 基材フィルムの厚み計測
　5-4 塗工膜の厚み計測

6．Roll To Roll製造の異物検知と対策
　6-1 異物の検知方法
　6-2 異物の分析方法
　6-3 バッテリー材料（アルミ電極のエッジ粉と延伸オイル除去）
　6-4 Wet除塵（浸漬のみ）
　6-5 トラブル時の工程分離
質疑応答

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【第2部】LIB電極材塗布流動における数値シミュレーションと最新の研究動向　（室園氏　14:45～16:15）

数値流体シミュレーション（CFD）は近年多くの工業分野で活用が進んでおり、LIB電極材の塗布流動も例外ではない。
本講演では、CFDの基礎的な考え方、CFDの主流である格子法と弊社が手掛ける粒子法の考え方/活用方法の違い、塗布
流動を扱う際の注意点、研究事例/活用事例などについて、数式を極力用いずに紹介する。  

1．自己紹介
　1-1 略歴
　1-2 事業紹介
　1-3 市場における弊社事業の位置づけ

2．数値流体シミュレーション（CFD）とは
　2-1 CFDの歴史および近年の傾向
　2-2 CFDのモデル化（様々な仮定）
　2-3 現象のサンプル化
　2-4 他分野の考え方（自動車会社の空力解析）
　2-5 演算精度と妥当性と不確かさ
　2-6 支配方程式
　2-7 格子法と粒子法

3．弊社独自開発の粒子法モデル
　3-1 「ドロッとしている」の計算モデル
　3-2 「ベタベタしている」の計算モデル
　3-3 「なかなか混ざらない」の計算モデル
　3-4 「流動の様子」の評価指標化
　3-5 デモ事例紹介
　3-6 粒子法独自の流動履歴保持モデル

4．解析事例；浸漬塗布
　4-1 二次元シミュレーションと三次元シミュレーションの使い分け
　4-2 塗られる液の流動と垂れ問題
　4-3 液溜めの液流動(どこの液が引き揚げられるのか)

5．解析事例；スロットダイ塗布
　5-1 二次元シミュレーションと三次元シミュレーションの使い分け
　5-2 ビードの生成条件
　5-3 運転条件と膜厚

6．解析事例；LIB電極材塗布流動
　6-1 考え方の概略
　6-2 間欠塗工における端部挙動
　6-3 ビード残滓量とCa数
　6-4 ビード残滓の挙動解析
質疑応答

AndanTEC　兼　Roll To Roll研究会　代表　浜本 伸夫　氏
元富士フイルム（株）、元サムスン電子
　
室園技研（株）　代表取締役　室園 浩司　氏　

定価：本体45,000円＋税4,500円

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サイエンス＆テクノロジー株式会社