CN102282452B - 检查装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供能够详细评价电池电极中的电极合剂的均匀性的检查装置。一种检查装置(1)，其对涂布于电池电极(10)的电极合剂12)的均匀性进行检查，其中，具备：第一传感器(20)，其计测电极合剂(12)的规定部位的每单位面积的质量；第二传感器(30、50)，其计测电极合剂(12)的规定部位的厚度；和保持构件(40、60)，其保持第一传感器(20)以及第二传感器(30、50)，通过第一传感器(20)以及第二传感器(30、50)同时计测电极合剂(12)的规定部位的每单位面积的质量以及厚度，基于根据电极合剂(12)的规定部位的每单位面积的质量以及厚度所计算出的涂布密度来评价电极合剂(12)的均匀性。

Description

检查装置
技术领域
本发明涉及对涂布于电极的电极合剂进行检查的检查装置，所述电极使用于电池。
背景技术
使用于电池的电极(下面，记为“电池电极”。)是这样形成的：在铝箔或铜箔等集电体的表面，涂布通过分散溶质将活性物质与导电辅助剂和粘接剂等一起混匀而成的糊剂的电极合剂，然后经由干燥和辊压等规定的处理。
如上所述，电极合剂包括活性物质和粘接剂等多种材料。因此，如果未以使得这多种材料均匀地分散的方式涂布电极合剂，则电极性能的波动变大，产生生成树枝状晶体等问题。因此，需要检查是否以使得电极合剂中的多种材料均匀地分散的方式涂布了电极合剂(电极合剂的均匀性)。
在专利文献1中记载了如下所述的技术：朝向电池电极照射X射线，根据该X射线的透射量计算出电极合剂的多个部位的每单位面积的质量，由此评价电极合剂的均匀性。
然而，在专利文献1所记载的技术中，仅通过根据一个计量值即X射线的透射量所计算出的电极合剂的每单位面积的质量来评价电极合剂的均匀性，所以在判断为电极合剂不均匀的情况下，不能判断出到底是电极合剂的厚度变化了还是电极合剂中的多种材料的混合比例变化了，这一方面不利。
另外，使用X射线的计测装置的分辨率低，在对电池电极的性能影响较大的电极合剂的均匀性的评价中，在电池电极的品质管理的方面不充分。
专利文献1：特开2006-147338号公报
发明内容
本发明的课题在于提供能够详细评价电池电极中的电极合剂的均匀性的检查装置。
本发明的检查装置，是检测涂布于电池电极的电极合剂的均匀性的检查装置，其中，具备：第一传感器，其计测所述电极合剂的规定部位的每单位面积的质量；第二传感器，其计测所述电极合剂的规定部位的厚度；和保持构件，其保持所述第一传感器以及第二传感器，通过所述第一传感器以及第二传感器同时计测所述电极合剂的规定部位的每单位面积的质量以及厚度，基于所述电极合剂的规定部位的每单位面积的质量以及厚度来评价所述电极合剂的均匀性。
在本发明的检查装置中，优选：在所述保持构件中的与所述电池电极相对的表面形成球面状的凹部，在所述凹部配置所述第一传感器以及第二传感器。
在本发明的检查装置中，优选：所述电极合剂的均匀性的评价，通过将基于所述电极合剂的规定部位的每单位面积的质量以及厚度所计算出的涂布密度与规定的值相比较来进行。
在本发明的检查装置中，优选：所述电极合剂的均匀性的评价，除了通过所述涂布密度的评价，还通过将所述电极合剂的规定部位的每单位面积的质量以及厚度分别与规定的值相比较来进行。
在本发明的检查装置中，优选：所述第一传感器是透射型的超声波传感器，所述第二传感器是激光位移计。
根据本发明，能够详细评价电池电极中的电极合剂的均匀性。进而，通过对电池电极的制造工序进行反馈，能够降低电池电极的性能的波动。
附图说明
图1是表示检查装置的立体图。
图2是表示检查装置的侧剖视图。
图3是表示上部传感器的仰视图。
符号说明
1：检查装置
2：上部传感器
3：下部传感器
5：评价装置
10：电极
11：集电体
12：电极合剂
20：超声波传感器(第一传感器)
30、50：激光位移计(第二传感器)
40、60：支架(保持构件)
具体实施方式
下面，参照图1～图3，对于本发明的一个实施方式所涉及的检查装置1进行说明。
检查装置1是如下所述的装置：使用对检查对象的每单位面积的质量进行计测的传感器和对检查对象的厚度进行计测的传感器这两种传感器，根据该计测值计算出检查对象的每单位面积的质量(密度)，基于该计算值或者所述计测值来评价检查对象的均匀性。严密地说，检查装置1，计算涂布于电极10的电极合剂12、12的每单位面积的质量(密度)，检查在电极10中是否在集电体11上均匀地涂布了电极合剂12、12。
电极10是在作为金属箔的集电体11的两面使用金属型涂布机(diecoater)等涂布装置涂布糊剂的电极合剂12、使其干燥后、经辊压等规定的处理而形成的长条状的构件。电极10作为例如锂离子二次电池和/或镍氢蓄电池等的电极而使用。电极10由未图示的辊子等输送单元在长度方向(图1中的箭头方向)上输送。
集电体11是由铝、铜、钛、不锈钢等金属箔构成的集电体。
电极合剂12是通过分散溶剂将活性物质与导电辅助剂和粘接剂等一起混匀而成的糊剂的合剂。
如图1所示，检查装置1具备上部传感器2、下部传感器3、臂4以及评价装置5。
另外，在下面，将图1中的箭头方向设为电极10的“输送方向”，将与该“输送方向”水平正交的方向(图2中的左右方向)设为电极10的“宽度方向”进行说明。
上部传感器2以及下部传感器3是计测电极10中的电极合剂12、12的规定的数据的一对传感器。上部传感器2以及下部传感器3设置成隔着电极10而互相相对，分别配置于电极10的上方以及下方。上部传感器2以及下部传感器3固定于臂4的端部。
臂4是一体支撑上部传感器2以及下部传感器3的构件，形成为在上部传感器2以及下部传感器3在电极10的宽度方向上移动时不会与电极10接触的形状，例如将位于电极10的上方以及下方的上部传感器2以及下部传感器3的支撑部以与电极10的宽度相等或者其以上的长度向电极10的侧方延伸并在端部连接这些延伸部位的形状。
这样，上部传感器2以及下部传感器3以保持相互的间隔的方式由臂4一体支撑，在将从两者到电极10的距离保持为一定的状态下，能够在电极10的宽度方向上的规定范围内(涂布有电极合剂12、12的范围内)往复移动。
评价装置5是如下所述的构件：与上部传感器2以及下部传感器3连接，获取分别由各传感器计测到的计测值，基于这些计测值来评价电极10中的电极合剂12、12是否均匀涂布。
如图2以及图3所示，上部传感器2包括：形成超声波传感器20的一部分的超声波发射器21、激光位移计30以及保持超声波发射器21与激光位移计30的支架40等。
超声波传感器20是包含超声波发射器21以及超声波接收器22的透射型的超声波传感器，将超声波发射器21以及超声波接收器22设置成隔着电极10相对。即，设置成：从超声波发射器21发射的超声波透射了电极10并由超声波接收器22接收。详细地说，超声波发射器21安装于上部传感器2的支架40，超声波接收器22安装于后述的下部传感器3的支架60。
超声波传感器20，从超声波发射器21朝向电极10的规定部位发射超声波，根据因超声波接收器22接收透射了电极10的超声波而计测到的超声波的透射量，计算电极合剂12、12的规定部位的每单位面积的质量(下面，记作“涂布质量”。)(g/cm2)，将其作为超声波传感器20的计测值输出。
另外，就从超声波发射器21发射的超声波而言，为了容易在空气中传播，应用低频(例如100kHz)的脉冲波。
激光位移计30是包含激光照射器31以及激光受光器32的激光位移计，被安装于上部传感器2的支架40。
激光位移计30从激光照射器31朝向电极10中的一侧的电极合剂12(图2中的上侧的电极合剂12)的规定部位照射激光，激光受光器32接收来自该规定部位的反射光，由此计测一侧的电极合剂12的规定部位的厚度(图2中的上侧的电极合剂12的上下方向的长度，下面，记作“涂布厚度”。)(μm)。
支架40是形成上部传感器2的外轮廓的大致圆柱状的构件，保持形成超声波传感器20的一部分的超声波发射器21以及激光位移计30(激光照射器31以及激光受光器32)。在支架40的一端面(与电极10相对的面，图2中的下面)，形成有凹部41。
凹部41是形成为从支架40的一端面朝向内部凹陷的部位。凹部41形成为半球面状，在其中央设有超声波发射器21。
由此，通过使从超声波发射器21发射的超声波在形成为半球面状的凹部41的内周面反射，从而使其在该中央有效集中以防止超声波的分散，能够朝向电极10的预期的部位良好地发射超声波。
另外，以夹着超声波发射器21的方式将激光照射器31以及激光受光器32设置为沿着凹部41的形状倾斜的状态。由此，超声波传感器20与激光位移计30能够以一侧的电极合剂12(图2中的上侧的电极合剂12)的同一部位为计测对象。
这样，一边通过支架40保持超声波发射器21与激光位移计30，一边将两者配置于具有球面形状的凹部41内，由此将这些传感器的计测部位设为同一部位。
下部传感器3是与上部传感器2大致同样构成的传感器，包括：形成超声波传感器20的一部分的超声波接收器22、激光位移计50以及保持超声波接收器22与激光位移计50的支架60等。
激光位移计50与激光位移计30大致同样地构成，是包含激光照射器51以及激光受光器52的激光位移计，安装于下部传感器3的支架60。
激光位移计50与激光位移计30同样，计测电极10中的另一侧的电极合剂12(图2中的下侧的电极合剂12)的规定部位的涂布厚度(μm)。
支架60与支架40大致同样地构成，是形成下部传感器3的外轮廓的大致圆柱状的构件，保持形成超声波传感器20的一部分的超声波接收器22以及激光位移计50(激光照射器51以及激光受光器52)。在支架60的一端面(与电极10相对的面，图2中的上面)，形成有凹部61。
凹部61与支架40的凹部41同样，是以从支架60的一端面朝向内部凹陷的方式形成为半球面状的部位，在其中央设有超声波接收器22。凹部61与凹部41同样，设置成激光照射器51以及激光受光器52以沿着凹部61的形状的方式在设置于中央的超声波接收器22的两侧倾斜的状态。
由此，使从超声波发射器21发射、透射过电极10的超声波在形成为半球面状的凹部61的内周面反射，使其在该中央高效集中以防止超声波的分散，超声波接收器22能够良好地接收该超声波，并且超声波传感器20与激光位移计50能够将另一侧的电极合剂12(图2中的下侧的电极合剂12)的同一部位作为计测对象。
如上所述，由上部传感器2的超声波发射器21与下部传感器3的超声波接收器22构成超声波传感器20。通过超声波传感器20计测电极合剂12、12的涂布质量。另外，由上部传感器2的激光照射器31以及激光受光器32构成激光位移计30，由下部传感器3的激光照射器51以及激光受光器52构成激光位移计50。通过激光位移计30计测一侧的电极合剂12(图2中的上侧的电极合剂12)的涂布厚度，通过激光位移计50计测另一侧的电极合剂12(图2中的下侧的电极合剂12)的涂布厚度。
即，检查装置1具备超声波传感器20和两个激光位移计30、50，通过超声波传感器20计测电极合剂12、12的涂布质量，同时通过两个激光位移计30、50计测电极合剂12、12的涂布厚度(一侧的电极合剂12的涂布厚度与另一侧的电极合剂12的涂布厚度的合计值)。
另外，在电极合剂12、12的涂布质量以及涂布厚度的计测中，优选，考虑精度和外部干扰的影响等，同时根据计测项目来选择具有良好的分辨率的计测单元。具体地说，优选，在电极合剂12、12的涂布质量的计测中使用透射型的超声波传感器，在电极合剂12、12的涂布厚度的计测中使用激光位移计。
另外，在上部传感器2的支架40以及下部传感器3的支架60，分别形成有半球面状的凹部41以及凹部61，在这些凹部41、61中配置有构成超声波传感器20以及激光位移计30、50的各设备。
由此，能够有效集中从超声波发射器21发射的超声波以防止超声波的分散，能够朝向电极10的预期的部位良好地发射超声波，并且能够有效集中透射过电极10的超声波以防止超声波的分散，超声波接收器22能够良好地接收该超声波。即，超声波传感器20能够良好地发射以及接收超声波。
因此，能够高精度地计测电极10中的电极合剂12、12的涂布质量(能够实现高SN比化)。
进而，超声波传感器20以及激光位移计30、50能够同时将电极合剂12、12的同一部位作为计测对象。
因此，能够同时进行由超声波传感器20所执行的电极合剂12、12的涂布质量的计测和由激光位移计30、50所执行的电极合剂12、12的涂布厚度的计测，能够实现作业的高效化。
在下面，参照图2，对于评价装置5所执行的电极合剂12、12的均匀性的评价进行说明。
评价装置5是如下所述的装置：与上部传感器2以及下部传感器3电连接，获取由上部传感器2以及下部传感器3计测到的电极合剂12、12的涂布质量以及涂布厚度，基于预先储存的评价用的阈值等，评价电极合剂12、12的均匀性。
在这里，电极合剂12、12的所谓“均匀性”，为是否以使得电极合剂12、12中的活性物质、导电辅助剂以及粘接剂等多种材料均匀地分散的方式将电极合剂12、12涂布于集电体11的指标，在本实施方式中是根据涂布质量、涂布厚度等而作为具体的数值加以表示的指标。
如图2所示，上部传感器2以及下部传感器3一边在电极10的宽度方向上的规定范围内(涂布有电极合剂12、12的范围内)往复移动，一边连续计测通过未图示的辊子等输送单元输送的电极10中的电极合剂12、12的多个部位的涂布质量以及涂布厚度。将由这些上部传感器2以及下部传感器3计测到的电极合剂12、12的涂布质量以及涂布厚度向评价装置5发送。
评价装置5根据从上部传感器2以及下部传感器3发送的电极合剂12、12的涂布质量(g/cm2)以及涂布厚度(μm)计算电极合剂12、12的规定部位的每单位面积的质量(下面，记作“涂布密度”。)(g/cm3)。
电极合剂12、12的涂布密度基于下面的式1计算。
式1
涂布密度(g/cm3)＝涂布质量(g/cm2)/涂布厚度(μm)
评价装置5通过对计算出的电极合剂12、12的涂布密度与预先储存的评价用的阈值等进行比较，判定其良好与否。即，在评价装置5中，电极合剂12、12的涂布密度被作为电极合剂12、12的均匀性的代替值，基于电极合剂12、12的涂布密度来评价电极合剂12、12的均匀性。
如上所述，根据由超声波传感器20计测到的电极合剂12、12的涂布质量以及由激光位移计30、50计测到的电极合剂12、12的涂布厚度计算出的电极合剂12、12的涂布密度，被作为电极合剂12、12的均匀性的代替值。
由此，在判定为电极合剂12、12不均匀时，能够通过参照电极合剂12、12的涂布质量以及涂布厚度，来判断电极合剂12、12的不均匀的主要原因是由电极合剂12、12的厚度的变化引起的、还是由电极合剂12、12中的多种材料的混合比例的变化引起的，详细评价电极合剂12、12的均匀性。
因此，通过将这些信息反馈到电极10的制造工序中的对集电体11的表面涂布电极合剂12、12的工序等，能够确保电极合剂12、12的均匀性，降低电极10的性能的波动。
进而，除了电极合剂12、12的涂布密度的评价，通过将电极合剂12、12的涂布质量以及涂布厚度与预先存储的评价用的阈值等相比较，也可以评价电极合剂12、12的均匀性。
由此，能够更详细地评价电极合剂12、12的均匀性。
另外，由检查装置1进行的电极10中的电极合剂12、12的均匀性的检查，优选，在电极10的制造工序的最后进行。详细地说，在刚刚在集电体11上涂布电极合剂12之后等时，由于电极合剂12所含的水或溶剂等的影响而不能高精度地计测电极合剂12的涂布质量以及涂布厚度，所以优选，在使电极合剂12干燥并进行了辊压后进行由检查装置1所执行的检查。
另外，在本实施方式中，设置了两个激光位移计，但也可以设为将激光位移计设为一个的结构。但是，此时，检查装置1的检查对象被限定于电极合剂12涂布于集电体11的单面的电池电极。
产业上的应用可能性
本发明能够适用为对在电池电极的制造工序中制造出的电池电极的制造精度进行检查的装置。尤其是，能够利用于在电池电极的制造工序的生产线内连续检查电池电极的检查装置。

Claims (7)

1.一种检查装置，是对涂布于电池电极的电极合剂的均匀性进行检查的检查装置，其中，
具备：
第一传感器，其计测所述电极合剂的规定部位的每单位面积的质量；
第二传感器，其计测所述电极合剂的规定部位的厚度；和
保持构件，其保持所述第一传感器以及第二传感器，
通过所述第一传感器以及第二传感器同时计测所述电极合剂的同一部位的每单位面积的质量以及厚度，
基于由所述第一传感器和第二传感器所计测的所述电极合剂的同一部位的每单位面积的质量以及厚度来评价所述电极合剂的均匀性。
2.如权利要求1所述的检查装置，其中：
在所述保持构件中的与所述电池电极相对的表面，形成有球面状的凹部，在所述凹部配置有所述第一传感器以及第二传感器。
3.如权利要求1或2所述的检查装置，其中：
所述电极合剂的均匀性的评价，通过将基于由所述第一传感器和第二传感器所计测的所述电极合剂的同一部位的每单位面积的质量以及厚度计算出的涂布密度与规定的值相比较来进行。
4.如权利要求3所述的检查装置，其中：
所述电极合剂的均匀性的评价，
除了通过所述涂布密度的评价，还通过将由所述第一传感器和第二传感器所计测的所述电极合剂的同一部位的每单位面积的质量以及厚度分别与规定的值相比较来进行。
5.如权利要求1或2所述的检查装置，其中：
所述第一传感器是透射型的超声波传感器，
所述第二传感器是激光位移计。
6.如权利要求3所述的检查装置，其中：所述第一传感器是透射型的超声波传感器，所述第二传感器是激光位移计。
7.如权利要求4所述的检查装置，其中：所述第一传感器是透射型的超声波传感器，所述第二传感器是激光位移计。
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