CN101095252A - 电池电极板成形设备 - Google Patents

Abstract

一种电池电极板成形设备，在对芯材涂敷了电极活性物质的电池电极板(10)的行进方向(D)，从上游侧朝向下游侧依次设置有开卷机(1)、张力赋予装置(3)、四辊式轧制型辊压装置(4)、厚度检测装置(5)、张力赋予装置(6)和卷绕机(9)。从而，在为了提高电极活性物质的体积密度而对幅度宽的电池电极板压制成形的情况下，能够生产率良好且可靠、稳定地提供高质量的电池电极板。

Description

电池电极板成形设备

技术领域

本发明涉及一种电池电极板成形设备。

背景技术

在专利文献1中公开了下述现有技术，即：例如在锂电池正极件那样的电池电极中，以往在作为铝箔等金属箔集电体的芯材上涂敷成为电极合剂的电极活性物质(LiCoO₂)并使其干燥之后，通过压制成形来进行提高电极活性物质的体积密度的处理。专利文献1中，通过具备上下一对压辊的二辊式轧制(two-high mil1)型辊压装置，压制成形了将电极活性物质涂敷于芯材并使其干燥后的电池电极板。

专利文献1：特开平11-3701号公报

以往，由二辊式轧制型辊压装置压制成形的电池电极板存在着幅度窄的问题，近年来，为了提高生产率等，提出了使电池电极板的幅度增宽的方案。但是，在压制成形幅度宽的电池电极板的情况下，由于压辊的长度增长，所以，即使施压时单位面积的负载相同，成形负载(∝成形施压时单位面积的负载×压辊的长度)也会比压制成形幅度窄的电池电极板的情况下大，因此，如果通过直径与以往的压制成形幅度窄的电池电极板的辊压装置的压辊相同的压辊，对幅度宽的电池电极板实施压制成形，则在压辊中会因为压力反作用力产生大的挠曲。因此，为了防止该挠曲，需要增大压辊直径。

另外，以往的对既定的幅度窄的电池电极板施压的辊压装置中的压辊直径大约为700mm左右，但为了对幅度宽的电池电极板施压，需要使压辊直径为1200mm左右。

而且，由于如上所述使压辊与幅度宽的电池电极板对应地大径化，会导致装置的大型化，所以，现实上难以实施。另外，若假设使压辊大径化，则由于如上所述成形负载也增大，所以，会进一步导致装置的大型化，而且，因辊的弯曲或扁平化将难以在高压下进行施压，进而由于产生电池电极板的断裂、或辊更换作业也难以实施，因此存在着生产率与质量降低的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种为了提高所谓幅度宽的电池电极板的电极活性物质的体积密度，在压制成形电池电极板的情况下能够解决上述问题点，并以良好的生产率可靠稳定地形成高质量的电池电极板的设备。

本发明的电池电极板成形设备，在对芯材涂敷了电极活性物质的电池电极板的行进方向，从上游侧朝向下游侧依次设置了开卷机、四辊式轧制型辊压装置、和卷绕机。而且，本发明的电池电极板成形设备，可以在开卷机与辊压装置之间设置张力赋予装置，可以在辊压装置与卷绕机之间设置张力赋予装置，可以在辊压装置与在该辊压装置的电池电极板行进方向下游侧配置的张力赋予装置之间设置厚度检测装置。

并且，在本发明的电池电极板成形设备中，辊压装置的压辊比二辊式轧制型辊压装置中的压辊小径，辊压装置可具备对上下一对压辊赋予增大挠度的折弯机，如果电池电极板的正极活性物质脱离上下一对压辊，则使折弯机的增大挠度减少。

根据本发明的电池电极板成形设备，可以发挥如下所述的各种出色效果。

I)即使电池电极板的幅度宽，也可以使得辊压装置的压辊为小径，从而，可减小压制成形时的成形负载。

II)由于可减小压制成形时的成形负载，所以，不会使得辊压装置大型化，可防止压辊的弯曲或扁平化，因此，能够在高压下应用，而且，由于通过张力赋予装置对电池电极板赋予了低张力，所以，不仅难以发生芯材的断裂，而且因压辊为小径使得辊更换作业也容易，从而可提高生产率，在压制成形后得到高质量的电池电极板。

III)当在辊压装置中设置了折弯机的情况下，可以抵消由成形负载引起的压辊的弯曲，即使电池电极板的幅度宽，也能够使压制成形后的电池电极板的电极活性物质形成为矩形形状，而且，通过一并应用折弯机，可防止在压制成形后的电池电极板上产生端波(edge corrugation)等形状不良，从而可进一步提高压制成形后的电池电极板的质量。

IV)由于电池电极板的芯材不会断裂，能够实现稳定的压制成形。

V)由于辊压装置为四辊式轧制型、可以使压辊为小径，所以，能够实现高压下的压制成形，因为可进一步提高电池电极板的电极活性物质的体积密度，所以，能够实现电池性能的提高。

附图说明

图1是表示本发明的电池电极板成形设备的一个实施例的概略侧视图。

图2是图1所示的辊压装置的详细主视图。

图3是表示适用于图1的电池电极板成形设备的厚度检测装置的详细侧视图。

图4是表示由图1所示的电池电极板成形设备的辊压装置压制成形前的电池电极板、和压制成形后的电池电极板的侧视图。

图5是表示通过图2所示的折弯机，对上下压辊赋予了增大挠度的情况下的压辊的弯曲形状的主视图。

图6是表示没有赋予增大挠度(increase bending)的情况下的压辊的弯曲形状的主视图。

图7是表示不进行增大挠度而压制成形的情况下的电池电极板的形状的剖视图。

图8是表示一边进行增大挠度一边压制成形的情况下的电池电极板的形状的剖视图。

图9是用于说明在压辊直径大的情况下成形负载变大的压辊的侧视图。

图10是用于说明在压辊直径小的情况下成形负载减小的压辊的侧视图。

附图标记说明

1开卷机，3张力赋予装置，4辊压装置，5厚度检测装置，6张力赋予装置，9卷绕机，10电池电极板，11芯材，12正极活性物质(电极活性物质)，17、18压辊，23折弯机。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。

图1～图10是本发明的一个实施例。图中，1是开卷机，2是夹紧辊，3是张力赋予装置，4是辊压装置，5是厚度检测装置，6是张力赋予装置，7是夹紧辊，8是升降辊(deflector rol1)，9是卷绕机。从电池电极板10的行进方向D上游侧朝向下游侧依次配置开卷机1、夹紧辊2、张力赋予装置3、辊压装置4、厚度检测装置5、张力赋予装置6、夹紧辊7、升降辊8、卷绕机9。

如图3、图4所示，电池电极板10成为下述形状，即，在作为铝箔制金属箔集电体的带状芯材11的上下表面上，沿长度方向隔开间隔不连续地涂敷了成为电极合剂的正极活性物质(LiCoO₂)12。正极活性物质12也可以涂敷在上下表面的任一面上。

张力赋予装置3、6是针对在生产线(line)上进给的电池电极板10，赋予不使该电池电极板10断裂程度的低张力的环(looper)型装置，具备：通过流体压力缸13能够在垂直面内上下转动的臂14、旋转自如地枢轴支承于臂14上的辊15、和在固定的位置被旋转自如地枢轴支承的辊16，通过使辊15位于图1的实线位置，可以对电池电极板10赋予低张力。另外，电池电极板10的张力控制，可以通过控制张力赋予装置3、6的辊15的位置而进行。

而且，在对电池电极板10赋予低张力时，辊16在张力赋予装置3侧位于比辊15靠向电池电极板10的行进方向D下游侧，在张力赋予装置6侧位于比辊15靠向电池电极板10的行进方向D上游侧。此外，张力赋予装置3、6不限定于本实施例，也可以采用跳动辊或夹紧辊。

辊压装置4为四辊式轧制型，具备上下一对小径压辊17、18及对压辊17、18支承的上下一对大径支承辊19、20。其中，压辊17、18的直径D1大约为300mm，支承辊19、20的直径D2大约为700mm，压辊17、18的直径比以往二辊式轧制型辊压装置中的压辊小。

而且，如图2所示，在辊压装置4的压辊17、18的两轴端，经由轴箱21、22而设置有用于对压辊17、18赋予增大挠度的流体压力活塞型折弯机23。图2中，24、25是设置在支承辊19、20的两轴端的轴箱，26是用于通过压下轴箱24而进行电池电极板10的压制成形的压力缸。

如图3所示，厚度检测装置5具备：框体27；按照位于比在生产线上进给的电池电极板10靠向上方的方式，配置在框体27的上部侧的传感器主体28；按照位于比前述电池电极板10靠向下方的方式，配置在框体27的下部侧的传感器主体29；对来自传感器主体28、29的信号进行接收的控制器30；和根据来自控制器30的信号，监测电池电极板10的厚度的监测装置31。监测装置31被设置于控制室。而且，厚度检测装置5在电池电极板10的输入侧及输出侧具备夹紧辊32、33。

虽然图3中仅表示了一组传感器主体28、29，但实际上沿着电池电极板10的宽度方向以既定间隔设置有多组。而且，传感器主体28、29可以使用X线、γ线等放射线式的传感器、或CCD方式等光学式的传感器等。

接着，对上述实施例的动作进行说明。其中，在电池电极板10在生产线上进给的情况下，开卷机1、夹紧辊2、张力赋予装置3的辊15和16、辊压装置4的压辊17和18、支承辊19和20、厚度检测装置5的夹紧辊32和33、张力赋予装置6的辊16和15、夹紧辊7、升降辊8、以及卷绕机9，根据电池电极板10沿行进方向D的进给速度旋转。

从开卷机1开卷后的电池电极板10从夹紧辊2被进给到张力赋予装置3，以适当的角度卷绕于辊15、16而被赋予既定的低张力，然后进给到辊压装置4从辊压装置4的压辊17、18之间通过，由此，基于压力缸26(参照图2)的动作进行压制成形。

因此，如图2、图4所示，电池电极板10的正极活性物质12被压缩而致密化，使得体积密度提高。在辊压装置4中，通过由折弯机23对压辊17、18赋予如图5所示，使轴线方向两侧的压辊17、18向其辊间隙G1扩张的方向弯曲的增大挠度，在压制成形时，该辊间隙G1基于压力缸26的压力被抵消，因此，可以使压制成形后的正极活性物质12的剖面形状形成为矩形状的良好形状。

即，如果在不通过折弯机23进行增大挠度的情况下使图2所示的压力缸26动作，则压辊17、18的轴线方向两侧如图6所示，其间隙G2比压辊17、18的长度方向中间部小，结果，压制成形后的电池电极板10的正极活性物质12如图7所示，在宽度方向两端部朝向宽度方向外侧形成向下倾斜的部分12a，导致形状不良而不优选。

然而，如果如图5所示进行增大挠度，则即使通过压力缸26进行压制成形，压辊17、18的轴线方向两侧的间隙G1也会被压力缸26引起的成形负载抵消，使得压辊17、18的长度方向形状在与正极活性物质12抵接的部位成为近似平坦形状，因此，可使得压制成形后的电池电极板10的正极活性物质12如图8所示近似平坦，从而得到形状良好的制品。

另外，如图4所示，在电池电极板10中以既定间隔存在着未涂敷正极活性物质12的部分。因此，从一边进行增大挠度一边通过压辊17、18压制成形电池电极板10的正极活性物质12的状态开始，如果电池电极板10的未涂敷正极活性物质12的芯材11的部分来到上下压辊17、18之间，则按照相互靠近的方式而挠曲的上下压辊17、18的长度方向中央部其辊间间隙小，结果，有可能导致上压辊17落下与芯材11撞击而对芯材11赋予冲击从而将其切断。

鉴于此，在一边进行增大挠度一边进行压制成形之际，当电池电极板10的正极活性物质12的部分脱离上下压辊17、18之间时，使压力缸26引起的增大挠度力减少，从而减少图5所示的压辊17、18之间的轴线方向两侧的辊间隙G1。因此，压辊17、18的长度方向中央部的挠曲减少，使得辊间隙增大，结果，由于压辊17不会大幅落下，不会对芯材11赋予冲击，所以，可防止芯材11在电池电极板10的压制成形过程中断裂。

如果电池电极板10的正极活性物质12的行进方向末端部来到上下压辊17、18之间，则再次增加增大挠度力，使增大挠度返回到原本的状态。

由辊压装置4压制成形的电池电极板10通过厚度检测装置5检测出厚度。即，例如从传感器主体28、29放射出的放射线被电池电极板10的表面反射，返回到传感器主体28、29。因此，来自传感器主体28、29的信号被赋予给控制器30，并在控制器30中处理后赋予给监测装置31。从而，在监测装置31上显示例如电池电极板10的长度方向位置和厚度。

由厚度检测装置5测定了厚度的电池电极板10被向下游侧进给，由张力赋予装置6赋予低张力，进而，经由升降辊8而被卷绕于卷绕机9。

根据本实施例，即使电池电极板10的幅度比以往的电池电极板宽，辊压装置4的压辊17、18也可以实现小径，因此，可以减小压制成形时的成形负载。另外，在进行某一既定量的压制成形的情况下，成形负载受压辊17、18的直径影响，如果压辊17、18的直径为小径，则压制成形时的成形负载变小，如果压辊17、18的直径为大径，则压制成形时的成形负载增大。

即，在如图9所示、压辊17的直径为大径Do1的情况下，压制成形中的压辊17、18与电池电极板10的接触投影弧长L1比如图10所示、压辊17、18的直径为小径Do2的情况下的接触投影弧长L2长(L1＞L2)。其中，该情况下在图9、图10中设为相同的挤压量(press amount)。另外，由于“压制成形时的成形负载＝材料的变形阻力×压辊相对材料的接触投影面积”，而且，“接触投影面积＝接触投影弧长×压辊17、18相对材料的辊长度方向接触长度”，所以，如果图9、图10所示的压辊17、18的长度方向接触长度设为同一长度，则在接触投影弧长L1比接触投影弧长L2大的图9的压辊17、18的情况下，压制成形时的成形负载增大。因此，由于小径的压辊17、18如上所述其接触投影弧长L2小，所以，压制成形时的成形负载减小。

并且，如果压辊17、18的直径小，则可以减小压制成形时的成形负载，结果，支承辊19、20也可以小径化。

另外，在本实施例中，由于压辊17、18可以小径化、而可以减小压制成形时的成形负载，所以，不会使得辊压装置4大型化，而且可以防止压辊17、18弯曲或扁平化。因此，辊压装置4能够应用在高压下，而且，在通过张力赋予装置3、6对电池电极板10赋予低张力的基础上，芯材11从压辊17、18之间脱离的情况下，由于使增大挠度减少，所以也难以发生芯材11的断裂，并且，由于压辊17、18的直径小，易于通过折弯机23进行增大挠度，辊更换作业也容易，所以，可提高生产率，能够在压制成形后得到高质量的电池电极板10。

并且，由于在辊压装置4中设置折弯机23来进行增大挠度，所以，压力缸26的成形负载可以抵消压辊17、18的弯曲，即使电池电极板10的幅度宽，也能够使压制成形后的电池电极板10的正极活性物质12成为矩形形状。而且，通过利用折弯机23调整增大挠度力，可以防止在压制成形后的电池电极板10的正极活性物质12的宽度方向端部产生端波等形状不良，从而可进一步提高压制成形后的电池电极板10的质量。

进而，如上所述，由于电池电极板10的芯材11不会断裂，能够实现稳定的压制成形。

而且，由于辊压装置4为四辊式轧制型、压辊17、18可以为小径，所以，能够实现高压下的压制成形，可以进一步提高电池电极板10的正极活性物质12的体积密度，从而可实现电池性能的提高。

另外，在本发明的电池电极板成形设备中，针对将电池电极板应用于电池正极的情况进行了说明，但也能够不应用于电池正极而应用于电池负极来实施，能够对应电池电极板的幅度从宽到窄的各种幅度，此外，当然在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变更。

工业上的可利用性

本发明的电池电极板成形设备可以作为为了提高电极活性物质的体积密度而对电池电极板压制成形的设备而使用。

Claims (23)

1、一种电池电极板成形设备，其特征在于，

在对芯材涂敷了电极活性物质的电池电极板的行进方向，从上游侧朝向下游侧依次设置有开卷机、四辊式轧制型辊压装置、和卷绕机。

2、根据权利要求1所述的电池电极板成形设备，其特征在于，在开卷机与辊压装置之间设置了张力赋予装置。

3、根据权利要求1或2所述的电池电极板成形设备，其特征在于，在辊压装置与卷绕机之间设置了张力赋予装置。

4、根据权利要求1或2所述的电池电极板成形设备，其特征在于，在辊压装置与在该辊压装置的电池电极板行进方向下游侧配置的张力赋予装置之间设置了厚度检测装置。

5、根据权利要求3所述的电池电极板成形设备，其特征在于，

在辊压装置与在该辊压装置的电池电极板行进方向下游侧配置的张力赋予装置之间设置了厚度检测装置。

6、根据权利要求1或2所述的电池电极板成形设备，其特征在于，辊压装置的压辊比二辊式轧制型辊压装置中的压辊小径。

7、根据权利要求3所述的电池电极板成形设备，其特征在于，辊压装置的压辊比二辊式轧制型辊压装置中的压辊小径。

8、根据权利要求4所述的电池电极板成形设备，其特征在于，辊压装置的压辊比二辊式轧制型辊压装置中的压辊小径。

9、根据权利要求5所述的电池电极板成形设备，其特征在于，辊压装置的压辊比二辊式轧制型辊压装置中的压辊小径。

10、根据权利要求1或2所述的电池电极板成形设备，其特征在于，辊压装置具备对上下一对压辊赋予增大挠度的折弯机。

11、根据权利要求3所述的电池电极板成形设备，其特征在于，辊压装置具备对上下一对压辊赋予增大挠度的折弯机。

12、根据权利要求4所述的电池电极板成形设备，其特征在于，辊压装置具备对上下一对压辊赋予增大挠度的折弯机。

13、根据权利要求5所述的电池电极板成形设备，其特征在于，辊压装置具备对上下一对压辊赋予增大挠度的折弯机。

14、根据权利要求6所述的电池电极板成形设备，其特征在于，辊压装置具备对上下一对压辊赋予增大挠度的折弯机。

15、根据权利要求7、8或9所述的电池电极板成形设备，其特征在于，

辊压装置具备对上下一对压辊赋予增大挠度的折弯机。

16、根据权利要求1或2所述的电池电极板成形设备，其特征在于，

如果电池电极板的正极活性物质脱离上下一对压辊，则使折弯机的增大挠度减少。

17、根据权利要求3所述的电池电极板成形设备，其特征在于，

如果电池电极板的正极活性物质脱离上下一对压辊，则使折弯机的增大挠度减少。

18、根据权利要求4所述的电池电极板成形设备，其特征在于，

如果电池电极板的正极活性物质脱离上下一对压辊，则使折弯机的增大挠度减少。

19、根据权利要求5所述的电池电极板成形设备，其特征在于，

如果电池电极板的正极活性物质脱离上下一对压辊，则使折弯机的增大挠度减少。

20、根据权利要求6所述的电池电极板成形设备，其特征在于，

如果电池电极板的正极活性物质脱离上下一对压辊，则使折弯机的增大挠度减少。

21、根据权利要求7、8或9所述的电池电极板成形设备，其特征在于，

如果电池电极板的正极活性物质脱离上下一对压辊，则使折弯机的增大挠度减少。

22、根据权利要求10所述的电池电极板成形设备，其特征在于，

如果电池电极板的正极活性物质脱离上下一对压辊，则使折弯机的增大挠度减少。

23、根据权利要求11所述的电池电极板成形设备，其特征在于，

如果电池电极板的正极活性物质脱离上下一对压辊，则使折弯机的增大挠度减少。

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