CN101171708A - 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

本发明提供一种稳定的电极合剂浆料的涂布方法，其包括：将卷绕成卷材状的芯材(2)进行开卷的第1工序；在芯材上载置电极合剂浆料(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成卷材状的第5工序；其中，在第2或第3工序中，在芯材的宽度方向的两端上设置不涂布电极合剂浆料的芯材露出部(9)；并且在第4工序中，至少设置1处通过用车轮型辊(10)与接触带(11)夹持芯材露出部而使浆料涂布片的行进方向发生变化的夹持部，由此，能够实现稳定的电极合剂浆料的涂布方法，其通过抑制对包含高比重材料的电极合剂浆料进行涂布干燥时的褶皱的发生，能够避免由电极合剂浆料的流动带来的涂布精度的下降。

Description

电极合剂浆料的涂布方法及涂布装置
技术领域
本发明涉及将电极合剂浆料涂布到由开孔金属薄板构成的芯材上的方法及装置，更详细地说，涉及电极合剂浆料的干燥方法的改善。
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。
作为浆料涂布片的干燥方法，可以列举出在发出热风或远红外线的干燥炉内连续行进的方法。这里，从提高浆料涂布片的输送性及节省空间的角度考虑，大多采用的方法是在干燥炉内遍及多个部位使浆料涂布片抵接在辊上，使行进方向以大致90°的单位发生变化。根据该方法，由于对辊间施加了适当的张力，所以行进稳定性较高，并且能够利用高度方向的空间，所以一般认为能够将空间效率良好的干燥工序具体化。
但是，如果将未干燥状态的浆料涂布片抵接在平面辊上，则电极合剂浆料被转印。于是，在浆料涂布片没有被充分干燥的部位上，会抵接在图6所示的车轮型辊上。实际上，在利用这样的车轮型辊涂布干燥电极合剂浆料的情况下，一般在浆料涂布片的宽度方向两端上除去电极合剂浆料而设置芯材露出部，一边夹住该芯材露出部一边行进(例如参照专利文献1)。
一般地说，镍氢蓄电池的电极合剂浆料由于所使用的材料的比重较大(例如，如果是储氢合金则约为8g/ml)，所以在将其较厚地涂布的情况下，浆料涂布片的涂布部分的每单位面积的重量变得相当大。专利文献1的方法如图7所示，是将浆料涂布片6的芯材露出部9用车轮型辊20与接触销21部分地夹持、从而将浆料涂布片6断续地保持在车轮型辊20上的方法，浆料涂布片6从切线方向与车轮型辊20接触而开始旋转。但如上所述，在浆料涂布量较大的情况下，在开始旋转时不能被接触销21所夹持的部分上，不能防止浆料涂布片6的中央部受重力而弯曲。因此，以车轮型辊20为起点，在浆料涂布片6上产生褶皱，从而电极合剂浆料流动而使涂布精度降低。
专利文献1：特开平9-017420号公报
发明内容
本发明是鉴于上述问题而做出的，目的在于提供一种稳定的电极合剂浆料的涂布方法，其通过抑制对包含高比重材料的电极合剂浆料进行涂布干燥时的褶皱的发生，能够避免由电极合剂浆料的流动带来的涂布精度的下降。
为了达到上述的目的，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；使在两面上附着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或第3工序中，在芯材宽度方向的两端上设置不涂布电极合剂浆料的芯材露出部，并且在第4工序中，至少设置1处通过用车轮型辊与接触带连续地夹持芯材露出部而使浆料涂布片的行进方向发生变化的夹持部。
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进行开卷的开卷部；在芯材上涂布电极合剂浆料的浆料涂布部；调节电极合剂浆料的涂布量的涂布量调节部；干燥部；以及将干燥后的浆料涂布片卷绕成卷材状的卷绕部；其中，在浆料涂布部或涂布量调节部中，附设有将涂布在芯材宽度方向的两端上的电极合剂浆料除去而形成芯材露出部的浆料除去部；并且在干燥部中，至少附设1处通过用车轮型辊与接触带连续地夹持芯材露出部而使浆料涂布片的行进方向发生变化的夹持部。
这样，在代替专利文献1的点接触型的接触销而采用线接触型的接触带的情况下，能够借助于该接触带与车轮型辊来连续地夹持浆料涂布片的芯材露出部。由此，与专利文献1不同，能够防止浆料涂布带的中央部受重力而弯曲。因此，不会发生以车轮型辊为起点的浆料涂布片的褶皱，所以能够避免由电极合剂浆料的流动带来的涂布精度的降低。
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2A～图2B表示本发明的装置的夹持部的结构，图2A是夹持部的结构的概略放大图，图2B是驱动力传递部的概略结构图。
图3是表示本发明的装置的车轮型辊与接触带对芯材露出部的夹持状态的图。
图4A～图4B表示本发明的装置的车轮型辊的结构，图4A是侧视图，图4B是图4A的IVB-IVB线的剖视图。
图5是表示本发明的装置的摆动控制检测部的周边的示意图。
图6是以往的装置的车轮型辊的概略图。
图7是以往的装置的夹持部的概略放大图。
具体实施方式
下面利用附图对用于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的浆料涂布部4中，从而在芯材2上载置电极合剂浆料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。
图2A是将该装置的干燥部7的内部放大的概略图。浆料涂布片6在车轮型辊10的作用下，行驶方向从垂直方向变化为水平方向，而与车轮型辊10抵接的是芯材露出部9。图3是表示通过车轮型辊10与接触带11连续地夹持芯材露出部9的夹持部的特征的图。芯材露出部9由相对于车轮型辊10从切线方向侵入、挂在接触带倾向滑轮14a、14b上的接触带11连续地夹持。由此，浆料涂布片6从卷绕部8的旋转初期向宽度方向被施加适当且均匀的张力，在保持着平面的状态下向切线方向脱离。此时，接触带11当然夹持浆料涂布片6直到切点。此外，接触带11通过使接触带倾向滑轮14a、14b的位置向图3的中空箭头所示的方向变化，便能够施加适当的张力。另外，作为施加张力的装置，可以使用气缸等。根据该结构，即使在电极合剂浆料5中含有比重较高的材料，也能够连续地抑制浆料涂布片6的中央部对应于重力而弯曲，所以不会发生以车轮型辊10为起点的浆料涂布片6的褶皱，能够避免电极合剂浆料5的流动带来的涂布精度的降低。
在图1中，芯材露出部9在涂布量调节部3上得以形成。具体地说，通过从一对涂布量调节部3的两侧紧贴树脂制的尖头等使其与浆料涂布片6的宽度方向的两端抵接，便能够形成芯材露出部9。在该方法以外，还可以列举出在芯材2的宽度方向的两端上粘贴规定尺寸的遮蔽带后使其通过浆料涂布部4，在通过浆料涂布部4后将遮蔽带剥离的方法等。
如图2A所示，为了在夹持部中使接触带11可靠地抵接在芯材露出部9上，优选将接触带11挂在多个接触带倾向滑轮14a、14b上而旋转的方法。通过该方法，便能够以沿着车轮型辊10的旋转辊13的大致1/4周的形式，通过车轮型辊10的旋转辊13和接触带11连续地夹持芯材露出部9(参照图3)。在此情况下，接触带倾向滑轮14a、14b的大小及数量能够加以适当的选择，但在通过夹持部使浆料涂布片6的行驶方向大致变化180°的情况下，优选在夹持部以外至少设置两个接触带倾向滑轮14。
另外，图2A及图3所示的倾向滑轮14a、14b中的不和浆料涂布片6的芯材露出部9接触的倾向滑轮14a是驱动滑轮，浆料涂布片6的宽度方向上的一对倾向滑轮14a彼此由轴15连结，通过单一的滑轮驱动马达16施加期望的旋转。与浆料涂布片6的芯材露出部9接触的倾向滑轮14b是从动滑轮，追随于倾向滑轮14a的旋转带来的接触带11的驱动而旋转。另外，作为例子，如图2B所示，从驱动马达16延伸出的轴16a与将对置的倾向滑轮14a彼此连结的轴15之间的驱动力传递部，可以由设在轴16a的前端部上的驱动马达侧锥齿轮16b、和与驱动马达侧锥齿轮16b啮合的轴侧锥齿轮15a构成。
图4A～图4B是表示车轮型辊10的结构的图。车轮型辊10由旋转辊13、将该旋转辊13旋转自如地装备在前端附近的叉状的第1主体部17、和自如地保持该叉状的第1主体部17相对于芯材2的行进方向的旋转的第2主体部18构成。在旋转辊13的轴心与设在叉状的第1主体部17的前端附近的轴孔之间，设有用来得到旋转辊13的平滑的旋转的轴承。此外，同样，在向第1主体部17的另一侧延伸的轴与第2主体部18之间也设有用来得到第1主体部17的平滑的旋转的轴承。向第1主体部17的另一侧延伸的轴的后端连结到摆动控制用马达19上，该摆动控制用马达19用来进行为了控制浆料涂布片6的摆动而进行的转动。另外，虽然省略了图示，但旋转辊13受上述滑轮驱动马达16驱动，该驱动方法既可以在机械上与倾向滑轮14a的旋转同步，也可以经由驱动控制部而同步旋转。
图5是表示摆动控制检测部12的周边的示意图。由于芯材2是开孔金属薄板，所以有时残留开孔加工时的应力变形，往往随着从开卷部1进行的供给而使摆动显著化。在这样的情况下，有效的方法是在干燥部7中通过车轮型辊10之前，通过摆动检测部12检测浆料涂布片6的摆动量，根据其摆动量而使芯材2相对于行进方向的车轮型辊10的角度发生变化。具体地说，通过摆动检测部12检测到浆料涂布片6的涂布部与芯材露出部9的边界，通过控制运算器将摆动量数值化。该摆动量如双点划线所示那样从基准点(规定范围)向图的左侧偏离的情况下，一般是通过摆动控制用马达19将车轮型辊10的朝向向与摆动方向相反侧变化、来修正摆动的方法。在浆料涂布片6向与图示的例子相反侧摆动的情况下，只要将车轮型辊10的朝向向与图5的例子相反侧改变即可。另外，摆动控制用马达19既可以分别地配置在左右的车轮型辊10上，也可以采用通过驱动器同步的形态。
另外，在进行浆料涂布片6的摆动控制时，使车轮型辊10相对于芯材2的行进方向倾斜，但对于倾向滑轮14a、14b并不需要使其倾斜。这是因为，由于接触带11具有弹性，所以仅使接触带11的夹持部分追随于车轮型辊10的倾斜而从基准点(参照图5)移动。
本发明的夹持部需要配置在电极合剂浆料5为未干燥状态的部位，但由于该部位是浆料涂布片6的褶皱产生的根源，所以优选在干燥发展到不用担心有电极合剂浆料5的转印这种程度的部位上，配置能够遍及整个宽度抵接在浆料涂布片6上的平面辊。
此外，在图1中，表示了涂布量调节部3与浆料涂布部4分离的形态，但在如模涂布机那样、涂布量调节部3与浆料涂布部4一体化的形态的情况下，当然也能够发挥本申请的效果。
以下，利用镍氢蓄电池的负极(储氢合金电极)表示本发明的实施例。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1)
作为芯材2，通过将厚度为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(1卷的全长为200m)在宽度方向上错开张力的平衡而卷绕，预先调节以使摆动量为0.02～0.03mm/m(200m中为4～6mm)。
另一方面，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-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5。
利用图1所示的涂布装置，一边从两端刮取电极合剂浆料5各20mm，一边以5m/分的速度涂布该电极合剂浆料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。对于干燥部7的夹持部，则如图2及图4所示，采取通过车轮型辊10与挂在多个接触带倾向滑轮14a、14b上的接触带11、以沿着车轮型辊10的旋转辊13的大致1/4周的形式夹持芯材露出部9的形态。但是，在本实施例中，不修正浆料涂布片6的摆动。
在遍及200m进行涂布后，将浆料涂布片6的最后部(涂布结束的部位)的涂布部在宽度方向上用30mm直径的冲头冲切6个部位后，以重量％求出干燥后的电极合剂浆料5的涂布量的标准偏差，结果σ＝0.7％。
(实施例2)
相对于实施例1，除了使摆动检测部12动作、当摆动量超过1mm时通过图5所示的方法将车轮型辊10的第1主体部17的轴的朝向向与摆动方向相反侧改变而修正摆动以外，与实施例1同样地制作出浆料涂布片6。
在遍及200m进行涂布后，将浆料涂布片6的最后部的涂布部在宽度方向上用30mm直径的冲头冲切6个部位后，以重量％求出干燥后的电极合剂浆料5的涂布量的标准偏差，结果σ＝0.3％。
(比较例)
相对于实施例1，除了对于干燥部7的夹持部如图7所示那样代替接触带11而使用附设在车轮型辊20上的接触销21以外，与实施例1同样地制作出浆料涂布片6。
在遍及200m进行涂布后，将浆料涂布片6的最后部的涂布部在宽度方向上用30mm直径的冲头冲切6个部位后，以重量％求出干燥后的电极合剂浆料5的涂布量的标准偏差，结果σ＝1.7％。
以上，采用车轮型辊10与接触带11连续地夹持浆料涂布片6的芯材露出部9的实施例1～2相对于采用接触销21部分地夹持而将浆料涂布片6的芯材露出部9断续地保持在车轮型辊20上的比较例，涂布量的离差大幅地降低。其原因在于：保持有包含约8g/ml的比重较高的储氢合金的电极合剂浆料5的浆料涂布片6的中央部对应于重力而要弯曲，与此相对照，在各实施例的情况下能够通过连续的夹持来抑制弯曲，所以不会发生浆料涂布片6的褶皱，从而能够避免电极合剂浆料5的流动带来的涂布精度的降低。另外，这里通过摆动检测部12的动作进行了摆动修正的实施例2与实施例1相比，车轮型辊10与芯材露出部9的位置关系更为稳定，所以一般认为作为能够消除浆料涂布片6的微观的应变的结果，涂布量的离差会进一步降低。
正如以上所说明的那样，根据本发明，即使在电极合剂浆料中包含比重较高的材料，也能够抑制干燥时的褶皱的发生，能够避免电极合剂浆料的流动所带来的涂布精度的降低，所以能够提供稳定的电极合剂浆料的涂布方法，作为以镍氢蓄电池为代表的各种电池的电池制造技术，其可利用性较高，并且实用性也较高。

Claims (4)

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；
在所述芯材上载置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(6)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或第3工序中，在所述浆料涂布片的宽度方向的两端上设置不涂布所述电极合剂浆料的芯材露出部(9)；
在所述第4工序中，至少设置1处通过用车轮型辊(10)与接触带(11)连续地夹持所述芯材露出部而使所述浆料涂布片的行进方向变化的夹持部。
2.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，在所述第4工序中，根据由摆动检测部(12)检测到的所述浆料涂布片(6)的摆动量，使所述车轮型辊(10)相对于所述芯材(2)的行进方向的角度发生变化，从而通过控制浆料涂布片的行进方向便能够进行摆动控制。
3.一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)；
在所述芯材上载置所述电极合剂浆料的浆料涂布部(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
将干燥后的浆料涂布片(6)卷绕成卷材状的卷绕部(8)；其中，
在所述浆料涂布部或涂布量调节部中，附设有将涂布在所述浆料涂布片宽度方向的两端上的所述电极合剂浆料除去而形成芯材露出部(9)的浆料除去部；
在所述干燥部中，至少附设1处通过用车轮型辊(10)与接触带(11)连续地夹持所述芯材露出部而使所述浆料涂布片的行进方向发生变化的夹持部。
4.如权利要求3所述的电极合剂浆料的涂布装置，其特征在于，在所述干燥部(7)中附设有检测所述浆料涂布片(6)的摆动量的摆动检测部(12)，并且根据该摆动量，使所述车轮型辊(10)相对于所述芯材(2)的行进方向的角度发生变化，从而具有通过控制浆料涂布片的行进方向便能够进行摆动控制的功能。
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