CN101171707A - 电极合剂浆料的涂布方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种电极合剂浆料的涂布方法，其包括：将卷绕为卷状的芯材(2)进行开卷的第1工序；在芯材的两面上涂布电极合剂浆料(5)的第2工序；调节电极合剂浆料的涂布量的第3工序；使在两面上涂布有电极合剂浆料的浆料涂布片(6)干燥的第4工序；以及将浆料涂布片卷绕为卷材状的第5工序；其中，在第2工序中，电极合剂浆料通过循环机构(9、10)而循环供给，该循环机构具有储藏功能(9)和搅拌功能(11)，由此，即使在利用多个批次的混合存在有比重差较大的多种粉末的电极合剂浆料连续生产浆料涂布片的情况下，也能够实现稳定的涂布精度。

Description

电极合剂浆料的涂布方法及装置
技术领域
本发明涉及将电极合剂浆料涂布到由开孔金属薄板构成的芯材上而得到浆料涂布片的方法及装置，更详细地说，涉及浆料涂布精度的稳定化。
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含：在三维金属多孔体中填充氢氧化镍等而构成的正极、以及在冲孔金属等开孔金属薄板(以下简称为“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，负极在其工艺方法上可以进行连续生产，从而作为高效率的工序而受到关注。具体地说，提出了如下的方法：将芯材浸渍于电极合剂浆料中，然后调节电极合剂浆料的涂布量，从而形成浆料涂布片。
例如在镍氢蓄电池用负极的合剂浆料的情况下，由于含有比重约为8g/ml的较大的储氢合金，所以其随着时间而沉降。当沉降发展时，则在芯材上只是涂布电极合剂浆料的上清液，所以涂布物的组成变得不均匀，同时涂布量随着时间而减少。为了避免这种状况，提出了将混炼后的浆料放置规定时间而使粘度暂时增大后再混炼的方法(例如专利文献1)、在一定温度下搅拌后实施储藏熟化的方法(例如专利文献2)、以及相邻于涂布的部位而设置具备搅拌功能的浆料槽的方法(例如专利文献3)等。再者，虽然是其它电池系统的例子，但一般认为将在涂布部位自身上设置搅拌机构的方法(例如专利文献4及5)、一边使浆料循环一边进行超声波分散的方法(例如专利文献6)等展开也是有效的。
例如在镍氢蓄电池用负极的合剂浆料的情况下，除了比重较大的储氢合金以外，还包含有与储氢合金的比重差较大的粉末(例如稀土类氧化物或碳黑等)。如果对这样比重差较大的多种粉末混合存在的电极合剂浆料以专利文献4～6所示的形式施加需要以上的外部应力，则由于上述不同种粉末彼此的亲和性的欠缺而发生分离，浆料的稳定性反而降低，从而涂布精度显著降低。
如果是专利文献1～3的方法，则能够避免上述的担心，但由于电极合剂浆料按照混炼批次而涂料物性稍有不同，所以在浆料涂布片长时间连续生产的情况下，每当混炼批次变化时浆料的涂布量发生变动，所以涂布精度同样是不稳定的。
专利文献1：特开平9-204917号公报
专利文献2：特开平9-035709号公报
专利文献3：特开2000-323138号公报
专利文献4：特开2000-243384号公报
专利文献5：特开2001-076708号公报
专利文献6：特开平10-223217号公报
发明内容
本发明是鉴于上述问题而做出的，目的在于提供一种电极合剂浆料的涂布方法，它即使在利用多个批次的混合存在有比重差较大的多种粉末的电极合剂浆料而连续生产浆料涂布片的情况下，也表现出稳定的涂布精度。
为了解决上述问题，本发明的电极合剂浆料的涂布方法包括：将卷绕成卷材状的芯材进行开卷的第1工序；在芯材的两面上涂布电极合剂浆料的第2工序；调节电极合剂浆料的涂布量的第3工序；使在两面上涂布有电极合剂浆料的浆料涂布片干燥的第4工序；以及将浆料涂布片卷绕成卷材状的第5工序；其中，在第2工序中，电极合剂浆料被循环机构循环供给，该循环机构具有储藏功能和搅拌功能。
此外，作为将上述涂布方法具体化的手段，本发明的电极合剂浆料的涂布装置包括：将卷绕成卷材状的芯材开卷的开卷部；将芯材浸渍于电极合剂浆料中的浸渍部；调节电极合剂浆料的涂布量的涂布量调节部；干燥部；以及将涂布干燥后的浆料涂布片卷绕成卷材状的卷绕部；其中，在浸渍部中具有循环供给电极合剂浆料的循环机构，该循环机构具有储藏功能和搅拌功能。
通过循环机构使在浸渍部中沉降的电极合剂浆料循环，并且在循环机构中设置能够储存多个批次的电极合剂浆料的储存功能，在通过搅拌功能避免分离的同时，将该电极合剂浆料均匀化而供给到浸渍部中，由此能够大幅提高涂布精度。
附图说明
图1是本发明的电极合剂浆料的涂布装置的概略图。
图2是本发明的装置的储存箱的剖面示意图。
具体实施方式
下面利用附图对用来实施本发明的优选的实施方式进行详细的说明。
图1是本发明的电极合剂浆料的涂布装置的概略图。由开孔金属薄板构成的卷材状的芯材2在被开卷部1开卷后，被导引到充满电极合剂浆料5的浸渍部4中，从而在芯材2上涂布电极合剂浆料5。接着，芯材2经由涂布量调节部3而成为浆料涂布片6，被导引到干燥部7中后，由卷绕部8卷绕成卷材状。这里，积存在浸渍部4中的电极合剂浆料5通过循环机构(储存箱9及泵10)而进行循环供给。
图2是储存箱(电极合剂浆料的储存功能)9的剖面示意图。在储存箱9的内部中设置有搅拌叶片(电极合剂浆料的搅拌功能)11，借助于它的旋转，从浸渍部4返回的电极合剂浆料5、与追加的混炼批次不同的电极合剂浆料5均匀地混合，由此使浆料物性得以恒定化。通过适当地开闭阀12，该均匀的电极合剂浆料5回到浸渍部4中，由此，即使连续生产浆料涂布片6，也能够维持较高的涂布精度。另外，这里所谓的混炼批次不同，是指电极合剂浆料5由多个装置或多个制造厂家制造。
这里，从使沉降的粉末再次均匀地浆料化的角度考虑，搅拌叶片11优选的是沿着储存箱9的底形状的形状。另外，搅拌叶片11的旋转速度在这里优选为适当地慢。具体地说，从防止电极合剂浆料5的沉降与分离两者的角度考虑，优选地将圆周速度设定为0.2～3.0m/分。另外，由于搅拌叶片11间歇地重复较快的旋转和较慢的旋转，所以这里所谓的旋转速度的平均是指搅拌叶片11的间歇旋转的平均旋转速度。
以下，利用镍氢蓄电池的负极(储氢合金电极)表示应用本发明的实施例和比较例的比较结果。但是，本发明当然只要芯材是开孔金属薄板，就并不仅限于本实施例，也可以展开到例如作为碱性蓄电池的烧结式镍正极的前体的烧结基板、或使用板条金属作为开孔金属薄板的锂聚合物电池的正负极中。
(实施例)
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，对于每一批次，相对于该储氢合金粉末20kg，添加固体成分比为1.5％的羧甲基纤维素水溶液2kg及科琴碳黑0.08kg进行混炼，进而添加固体成分比为40％的苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶粒子的水溶液0.35kg并进行搅拌，由此便制作出电极合剂浆料5。电极合剂浆料5合计制作5批次。通过B型粘度计测量的粘度分别为220、233、228、215、236ps。
将第1批次的电极合剂浆料5供给到内容积为20L的浸渍部4中，剩余的4批次供给到内容积为80L的储存箱9中。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2(1个卷材的全长为500m)的两面，一边从两端刮取各20mm的电极合剂浆料5，一边以5m/分的速度涂布干燥该电极合剂浆料5，使其宽度为260mm、涂布后的总厚度为260μm，便制作出浆料涂布片6。设在储存箱9中的阀12以与设在浸渍部4中的阀(未图示)联动的形式，每1分钟重复开闭，当阀打开时，以2L/分的处理量将电极合剂浆料5送回到储存箱9中，同时通过泵10从储存箱9供给电极合剂浆料5，以使浸渍部4中的电极合剂浆料5的量恒定为12L。此外，储存箱9内的搅拌叶片11以1m/分的平均圆周速度旋转。
在遍及480m进行涂布后，将浆料涂布片6的浆料涂布部每隔20m在宽度方向上用30mm直径的冲头冲切总计6个部位后，求出干燥后的电极合剂浆料5的涂布量。在480m涂布时刻求出宽度方向的重量偏差σ1(将标准偏差用重量％表示的量)。一个长度方向的重量偏差σ2是每隔20m在宽度方向上将涂布量平均，以重量％求出该平均值的标准偏差。结果，σ1＝0.07％，σ2＝0.09％。
(比较例1)
相对于实施例，不使用循环机构(储存箱9及泵10)而重复进行以下的作业，即当第1批次的电极合剂浆料5减少时，就将第2批次的电极合剂浆料5补足以使电极合剂浆料5的量恒定为12L，除此以外，其余与实施例同样地制作浆料涂布片6。
在遍及480m进行涂布后，与实施例1同样地求出宽度方向及长度方向的重量偏差σ1、σ2，结果，σ1＝0.06％，σ2＝0.78％。
(比较例2)
相对于实施例，不使储存箱9内的搅拌叶片11旋转，在浸渍部4中设置不与浆料涂布片6和浸渍部4的内壁两者接触这样大小的螺旋桨，使其以平均圆周速度15m/分旋转，除此以外，其余与实施例同样地制作浆料涂布片6。
在遍及480m进行涂布后，与实施例1同样地求出宽度方向及长度方向的重量偏差σ1、σ2，结果，σ1＝0.36％，σ2＝1.12％。
如果如比较例1那样将电极合剂浆料5按混炼批次追加，则起因于批次间的浆料物性的偏差，长度方向的涂布精度降低。此外，在如比较例2那样于浸渍部4中设置电极合剂浆料5的搅拌机构，则在进行了过度的搅拌的情况下，其结果是：发生比重差较大的粉末彼此的分离，不仅在长度方向，甚至在宽度方向的涂布精度也降低。另外，在比较例2中，如果使圆周速度降低到与实施例同样，则从肉眼上看，电极合剂浆料5也只是在浸渍部4内的一部分受到搅拌，任何效果都不能发挥。
根据以上的结果可知，在利用多批次的混合存在有比重差较大的多种粉末的电极合剂浆料连续生产浆料涂布片的情况下，仅在采用本发明的实施例的方法的情况下表现出稳定的涂布精度。
正如以上所说明的那样，根据本发明，由于能够以较高的涂布精度稳定地连续生产电极合剂浆料，所以作为能够以高生产效率制造以镍氢蓄电池为代表的各种电池的电极的技术，其可利用性较高并且实用性也较高。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
根据PCT条约第19条进行的修改
修改声明
在权利要求1中明确了电极合剂浆料含有储氢合金粉末，并且明确了循环机构旋转速度的规定，该规定所解决的问题是：在浆料中含有比重较大的储氢合金粉末的情况下，“在浆料中含有的异种粉末的分离”较为显著。
引用文献2公开了具有储存功能和搅拌功能的循环机构，但只是单纯地记载了“活性物质浆料”，对于在活性物质浆料含有诸如储氢合金粉末之类的比重较大的粉末的情况下所产生的问题并没有记载，因此，循环机构的旋转速度的范围也是既没有公开也没有教示。
1、(修改后)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芯材(2)行进，将混合存在包括储氢合金粉末的多种粉末的电极合剂浆料(5)涂布在该芯材上，该涂布方法包括：
将卷绕成卷材状的所述芯材进行开卷的第1工序；
在所述芯材的两面涂布所述电极合剂浆料的第2工序；
调节所述电极合剂浆料的涂布量的第3工序；
使在两面上涂布有所述电极合剂浆料的浆料涂布片干燥的第4工序；以及
将所述浆料涂布片卷绕成卷材状的第5工序；其中，
在所述第2工序中，所述电极合剂浆料通过循环机构(9、10)而循环供给；
该循环机构具有储藏功能(9)、和旋转速度以圆周速度计为0.2～3.0m/分的搅拌功能(11)。
2、(删除)
3、(增加)如权利要求1所述的电极合剂浆料的涂布方法，其特征在于，在所述电极合剂浆料中还含有碳黑。

Claims (2)

1.一种电极合剂浆料的涂布方法，其使由开孔金属薄板构成的芯材(2)行进，将电极合剂浆料(5)涂布在该芯材上，该涂布方法包括：
将卷绕成卷材状的所述芯材进行开卷的第1工序；
在所述芯材的两面涂布所述电极合剂浆料的第2工序；
调节所述电极合剂浆料的涂布量的第3工序；
使在两面上涂布有所述电极合剂浆料的浆料涂布片干燥的第4工序；以及
将所述浆料涂布片卷绕成卷材状的第5工序；其中，
在所述第2工序中，所述电极合剂浆料通过循环机构(9、10)而循环供给；
所述循环机构具有储藏功能(9)和搅拌功能(11)。
2.一种电极合剂浆料的涂布装置，其使由开孔金属薄板构成的芯材(2)行进，将电极合剂浆料(5)涂布在该芯材上，该涂布装置包括：
将卷绕成卷材状的所述芯材进行开卷的开卷部(1)；
将所述芯材浸渍于所述电极合剂浆料中的浸渍部(4)；
调节所述电极合剂浆料的涂布量的涂布量调节部(3)；
干燥部(7)；以及
将涂布干燥后的浆料涂布片(6)卷绕成卷材状的卷绕部(8)；其中，
具有对所述浸渍部循环供给所述电极合剂浆料的循环机构(9、10)；
所述循环机构具有储藏功能(9)和搅拌功能(11)。
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