CN101167207A - 电极合剂浆料的涂布方法及涂布装置 - Google Patents

电极合剂浆料的涂布方法及涂布装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电极合剂浆料的涂布方法，其使由开孔金属薄板构成的带状芯材(1)沿其长度方向行走而进行送给，并在浸渍于电极合剂浆料(6)内的辊子(8)的外周的一部分上卷绕芯材(1)，借助于辊子(8)的旋转而使其行走，从而在芯材(1)的两面涂布电极合剂浆料(6)，然后，调整电极合剂浆料(6)的涂布厚度，并干燥所涂布的电极合剂浆料(6)。在该涂布方法中，在辊子(8)的外周面沿旋转方向形成有槽(16)，其使渗入辊子(8)外周和芯材(1)之间的电极合剂浆料(6)顺利地排放出来，由此可以抑制芯材(1)的蜿蜒行走，从而使涂布尺寸精度的降低得以避免，这样即使在高粘度的电极合剂浆料的情况下，也可以避免涂布尺寸精度的降低。

Description

电极合剂浆料的涂布方法及涂布装置
技术领域
本发明涉及一种电极合剂浆料的涂布方法及涂布装置，特别涉及能够以所要的精度、且生产成品率良好地在由开孔金属薄板构成的芯材的两面涂布电极合剂浆料的涂布方法及涂布装置。
背景技术
碱性蓄电池和锂离子二次电池等电池可以广泛地用作便携式设备和电动工具、或者电动汽车用的电源。其中，能量密度较高、且耐久性优良的镍氢蓄电池以电动汽车用电源为中心，其用途正在不断扩大。
一般地说，镍氢蓄电池的主要构成要素包括：在三维金属多孔体中填充氢氧化镍等而构成的正极、以及在由冲孔金属等开孔金属薄板构成的芯材上涂布由储氢合金等组成的电极合剂浆料而成的负极。其中，负极由于在其工艺方法上可以进行连续生产、而且可以采用高效率的工序进行制作，所以受到广泛关注。
具体地说，就是将电极合剂浆料收纳在下部设有规定间隙的容器中，并使芯材从容器下部的间隙向上方贯穿行走，由此将芯材浸渍于电极合剂浆料中而在芯材的两面上涂布电极合剂浆料，然后调整电极合剂浆料的涂布厚度(例如，参照专利文献1)。
另外，在专利文献1的涂布方法中，根据电极合剂浆料的粘度和芯材的行走速度的不同，有可能使电极合剂浆料从设于下部的间隙中漏出。于是，为避免这样的担心，提出了如下的非电解质二次电池的制造方法：使辊子浸渍在溶解有聚合物的溶液中，并在该辊子上卷绕电极片而使辊子旋转，由此在电极片上浸渍聚合物(例如，参照专利文献2)，可以考虑将该制造方法应用于镍氢蓄电池用负极等。
但是，考虑到保管稳定性等因素，镍氢蓄电池用负极等通过涂布工序而制作的电极所使用的电极合剂浆料通常被调配成：通过B型粘度计测得的测量结果为50～400泊、大多为150～300泊的粘度。如果要将芯材卷绕在浸渍于如此高粘度的电极合剂浆料中的辊子上，使辊子旋转而在芯材上涂布电极合剂浆料，则存在的问题是：在辊子表面平滑的情况下，渗入辊子和芯材之间的高粘度的电极合剂浆料因其粘度较高的缘故而不会从芯材上所形成的孔中逃逸出来，从而芯材从辊子外周面浮起，芯材蜿蜒行走，以致使芯材在宽度方向的涂布尺寸精度降低。另外，在专利文献2中，公开了如下的方案：即在辊子的外周面上设立孔和凹凸，使聚合物与电极片充分接触。但并不能使这样的问题有所改善。
专利文献1：特开平9-129195号公报
专利文献2：特开2000-124299号公报
发明内容
本发明鉴于上述以前的问题，其目的在于提供一种电极合剂浆料的涂布方法及涂布装置，即在采用浸渍于电极合剂浆料的辊子而将电极合剂浆料涂布于芯材上的方法中，即使在高粘度的电极合剂浆料的情况下，也可以避免因卷绕在辊子上的芯材蜿蜒行走而使涂布尺寸精度降低。
为实现上述的目的，本发明的电极合剂浆料的涂布方法包括：送给工序，其使由开孔金属薄板构成的带状芯材沿其长度方向行走而进行送给；涂布工序，对于浸渍于电极合剂浆料内、且在外周面形成有沿旋转方向的槽的辊子，在其外周的一部分上卷绕芯材，借助于辊子的旋转而使芯材行走，从而将电极合剂浆料涂布在芯材的两面上；调整工序，其用于调整电极合剂浆料的涂布厚度；以及干燥工序，其用于干燥所涂布的电极合剂浆料。
根据这样的构成，在浸渍于电极合剂浆料内的辊子上卷绕芯材而于其两面上涂布电极合剂浆料的工序中，由于渗入辊子外周和芯材之间的电极合剂浆料的大部分被导入槽内，通过槽而被顺利地排放到在辊子和芯材之间的间隙的外部，因而可以避免如下现象的发生：即在辊子外周和芯材之间形成高粘度的电极合剂浆料的厚层，从而使芯材从辊子外周面浮起，芯材蜿蜒行走，以致使芯材在宽度方向的涂布尺寸精度降低。
另外，如果辊子外周面的槽形成为在辊子轴向的槽距间隔为5～50mm、且槽宽度为槽距间隔的50～95％，则芯材能够切实地受到支持从而可以使其保持平面性，同时能够充分确保因槽而产生的电极合剂浆料的排放作用，从而可以切实地得到上述的作用效果，因而是优选的。
另外，本发明的电极合剂浆料的涂布装置包括：开卷机部，其对卷绕成卷材状且由开孔金属薄板构成的芯材进行开卷；涂布部，其对于浸渍于电极合剂浆料内、且在外周面形成有沿旋转方向的槽的辊子，在其外周的一部分上卷绕芯材，从而将电极合剂浆料涂布在芯材的两面上；涂布厚度调整部，其用于调整电极合剂浆料的涂布厚度；干燥部，其用于干燥电极合剂浆料；以及卷绕机部，其将涂布有电极合剂浆料并干燥的芯材卷绕成卷材状。
根据这样的构成，当在由开卷机部送给的芯材上，采用构成为将辊子浸渍于电极合剂浆料内的涂布部涂布高粘度的电极合剂浆料时，可以发挥出由上述涂布方法产生的作用效果，所以不会降低芯材在宽度方向的涂布尺寸精度而涂布电极合剂浆料，从而在卷绕机部可以得到涂布有电极合剂浆料并干燥的芯材的卷材。
另外，如果辊子外周面的槽形成为在辊子轴向的槽距间隔为5～50mm、且槽宽度为槽距间隔的50～95％，则如上述那样芯材能够切实地受到支持从而可以使其保持平面性，同时能够充分确保因槽而产生的电极合剂浆料的排放作用，从而可以切实地得到上述的作用效果，因而是优选的。
附图说明
图1是示意表示本发明的电极合剂浆料的涂布装置的一个实施方案之构成的立体图。
图2是表示该实施方案中涂布部的要部构成的立体图。
图3是该实施方案中辊子外周的槽的详细剖视图。
具体实施方式
下面参照图1～图3，就本发明的电极合剂浆料的涂布方法及涂布装置的一个实施方案进行说明。
图1是表示本实施方案的涂布装置100的整体概况构成的立体图。涂布装置100具有保持卷绕由开孔金属薄板构成的带状芯材1所得到的芯材卷材2并使芯材1开卷的开卷机部3。芯材1从开卷机部3沿水平方向拉出，在导辊4上大致卷绕90°，并向下方进行方向转换而行走，然后被引导到涂布部5。
涂布部5具有充满了电极合剂浆料6的浆料槽7。如图2所示，在该浆料槽7中，以大部分或全部浸渍于电极合剂浆料6中的状态配设有能够沿水平轴芯周围驱动旋转的辊子8。然后，被引导到涂布部5的芯材1在浸渍于电极合剂浆料6中的辊子8上大致卷绕180°，并向上行走，在此期间，在芯材1的两面整面地涂布有电极合剂浆料6。
涂布有电极合剂浆料6的芯材1就那样直接向上方行走，在通过涂布厚度调整部9的期间调整电极合剂浆料6的涂布厚度，从而制作出电极浆料涂布片10。电极浆料涂布片10在导辊11上大致卷绕90°，并沿水平方向进行方向转换而行走，然后被引导到干燥部12，对电极合剂浆料6进行干燥，便制作出电极片13，该电极片13用卷绕机部14卷绕，便制作出电极卷材15。
在涂布部5中，于辊子8的外周面沿旋转方向环状地并列形成有许多断面圆弧状的槽16。这些槽16被形成为：可以从辊子8的外周面和芯材1之间的间隙中，顺利地排放出50～400泊、大多为150～300泊(通过B型粘度计测得)这样高粘度的电极合剂浆料6，而且在可以保持芯材1的平面性的状态下，可以确保能够支持芯材1的支持面。具体地说，如图3所示，槽16的槽距间隔P设定为5～50mm，槽16的在辊子轴向的槽宽度w设定为(0.5～0.95)×P。此外，槽16的断面形状并不限于圆弧形状，可以是台形形状和矩形形状等任意形状，而且槽16的深度d被设定为：能够确保可以在槽16内收纳并顺利地排放出需要量的电极合剂浆料6的断面积。即使太深，其效果也不会提高，通常设定为2～4mm左右。相对于这些范围，如果槽距间隔P较大，槽宽度w较小，或者槽距间隔P及槽宽度w较小，则不能从辊子8的外周面和芯材1之间的间隙中通过槽15顺利地排放出高粘度的电极合剂浆料6；相反地，如果槽距间隔P及槽宽度w较大，则不能保持平面性以支持芯材1。
通过如以上那样构成涂布部5，则在浸渍于电极合剂浆料6内的辊子8上卷绕芯材1而在其两面上涂布电极合剂浆料6的工序中，由于渗入辊子8的外周面和芯材1之间的电极合剂浆料6的大部分被引导到槽16，并通过槽16顺利地排放到在辊子8和芯材1之间的间隙的外部，所以能够切实地抑制如下情况的发生：即在辊子8的外周面和芯材1之间形成高粘度的电极合剂浆料6的厚层，以致芯材1从辊子8的外周面浮起，从而芯材1蜿蜒行走。其结果是，可以避免在芯材1宽度方向的电极合剂浆料6的涂布尺寸精度的降低。
从以上实施方案的说明可知：本发明当然只要芯材为开孔金属薄板，就并不局限于负极，例如，可以适用于作为碱性蓄电池的烧结式镍正极的前体的烧结基板、或者使用板网金属作为开孔金属薄板的锂聚合物电池的正负极。
以下就本发明适用于镍氢蓄电池的负极(储氢合金电极)的实施例和比较例进行说明。
(实施例1)
在水中用湿式球磨机将以组成式MmNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3表示的储氢合金粉碎成平均粒径为30μm，便得到储氢合金粉末。将该储氢合金粉末浸渍于碱性水溶液中而进行表面处理后，相对于该储氢合金粉末100kg，添加固体成分比为1.5％的羧甲基纤维素水溶液10kg及科琴碳黑0.4kg进行混炼，进而添加固体成分比为40％的苯乙烯一丁二烯共聚物橡胶粒子的水溶液1.75kg并进行搅拌，由此便制作出电极合剂浆料6。
在由厚度为60μm、宽度为300mm、冲孔直径为1mm、开口率为42％且实施了镀镍的铁制冲孔金属构成的芯材1(芯材卷材2的全长为200m)的两面，一边刮掉两侧缘各20mm的电极合剂浆料6，一边以5m/分的速度涂布该电极合剂浆料6，使其宽度为260mm、涂布后的总厚度为260μm。具体地说，如图1及图2所示那样配置芯材1和各构成部分。另外，辊子8的直径为200mm，轴向的长度为400mm，槽16被设定为：槽距间隔P＝10mm、槽宽度w＝8mm、槽深度d＝2.5mm。
在以上的条件下，于芯材1上在遍及200m的范围对电极合剂浆料6进行涂布，然后在电极浆料涂布片10的最后部(涂布结束的部位)，测量从芯材1的一端到电极合剂浆料6的涂布部的尺寸。其结果是，对于初始设定值20mm，偏移量仅为0.05mm。
(实施例2～5)
对于实施例1，在辊子8的表面形成的槽16的槽距间隔P设定为50mm(实施例2)、25mm(实施例3)、7mm(实施例4)、5mm(实施例5)，槽宽度w设定为槽距间隔P×0.8，除此以外，其余与实施例1同样，在芯材1上涂布电极合剂浆料6。
于芯材1上在遍及200m的范围对电极合剂浆料6进行涂布，然后在电极浆料涂布片10的最后部(涂布结束的部位)，测量从芯材1的一端到电极合剂浆料6的涂布部的尺寸。其结果是，对于初始设定值20mm，偏移量分别为1.6mm(实施例2)、0.7mm(实施例3)、0.3mm(实施例4)、1.0mm(实施例5)。
(比较例1)
对于实施例1，除了在辊子8的表面上不设置槽16以外，其余与实施例1同样地涂布电极合剂浆料6。于芯材1上在遍及200m的范围对电极合剂浆料6进行涂布，然后在电极浆料涂布片10的最后部，测量从芯材1的一端到电极合剂浆料6的涂布部的尺寸。其结果是，对于初始设定值20mm，偏移量为3.4mm。
(比较例2)
对于实施例1，在辊子8的表面于旋转方向等间隔地设置10条沿辊子轴向的槽，除此以外，其余与实施例1同样地涂布电极合剂浆料6。于芯材1上在遍及200m的范围对电极合剂浆料6进行涂布，然后在电极浆料涂布片10的最后部，测量从芯材1的一端到电极合剂浆料6的涂布部的尺寸。其结果是，对于初始设定值20mm，偏移量为3.1mm。
如上所述，通过在辊子8的外周面设置沿旋转方向的槽16，可以大幅度地抑制因高粘度的电极合剂浆料6而引起的芯材1的浮起和蜿蜒行走。此外，槽16如实施例1～5那样，优选将槽距间隔P设定为5～50mm，其中如实施例1、3～5那样，如果设定为5～25mm，则可以将蜿蜒行走量抑制在1mm以下，因而是优选的。在此，如比较例2那样，在辊子8上沿其辊子轴向设置槽的，与如比较例1那样没有设置槽的相比，其蜿蜒行走量大致相等。也就是说，可知渗入辊子8的外周和芯材1之间的间隙的高粘度的电极合剂浆料6，由于在物理学方面会伴随着辊子8的旋转而排放出来，所以即使与旋转方向无关系地设置槽，也不能得到本发明的效果。
如以上所说明的那样，根据本发明的电极合剂浆料的涂布方法，在浸渍于电极合剂浆料内的辊子上卷绕芯材、并在其两面上涂布电极合剂浆料的工序中，由于渗入辊子外周和芯材之间的电极合剂浆料的大部分会通过槽顺利地排放到在辊子和芯材之间的间隙的外部，因而可以避免如下现象的发生：即芯材从辊子外周面浮起而蜿蜒行走，从而芯材在宽度方向的涂布尺寸精度降低。因此，即使考虑到保管安定性，使用了高粘度的电极合剂浆料，也由于能够在芯材的宽度方向以高尺寸精度进行涂布，因此作为各种电池的电极制造技术，其利用可能性较高，在锂离子电池、镍氢电池等各种电池的电极制造方面是有用的。

Claims (4)

1.一种电极合剂浆料的涂布方法，其包括：
送给工序，其使由开孔金属薄板构成的带状芯材(1)沿其长度方向行走而进行送给；
涂布工序，对于浸渍于电极合剂浆料(6)内、且在外周面形成有沿旋转方向的槽(16)的辊子(8)，在其外周的一部分上卷绕芯材，借助于辊子的旋转而使芯材行走，从而将电极合剂浆料涂布在芯材的两面上：
调整工序，其用于调整电极合剂浆料的涂布厚度；以及
干燥工序，其用于干燥所涂布的电极合剂浆料。
2.根据权利要求1所述的电极合剂浆料的涂布方法，其中，辊子(8)外周面的槽(16)被形成为在辊子轴向的槽距间隔为5～50mm、且槽宽度为槽距间隔的50～95％。
3.一种电极合剂浆料的涂布装置，其包括：
开卷机部(3)，其对卷绕成卷材状且由开孔金属薄板构成的芯材(1)进行开卷；
涂布部，其对于浸渍于电极合剂浆料(6)内、且在外周面形成有沿旋转方向的槽(16)的辊子(8)，在其外周的一部分上卷绕芯材，从而将电极合剂浆料涂布在芯材的两面上；
涂布厚度调整部(9)，其用于调整电极合剂浆料的涂布厚度；
干燥部(12)，其用于干燥电极合剂浆料；以及
卷绕机部(14)，其将涂布有电极合剂浆料并干燥的芯材卷绕成卷材状。
4.根据权利要求3所述的电极合剂浆料的涂布装置，其中，辊子(8)外周面的槽(16)被形成为在辊子轴向的槽距间隔为5～50mm、且槽宽度为槽距间隔的50～95％。
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