CN103314472B - 电极材料涂敷装置和过滤装置 - Google Patents

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Abstract

一种电极材料涂敷装置（14），具备：在溶剂中至少分散有石墨粒子的浆液能够流通的流路（14a）；配置于流路（14a）内的过滤器（14b）；磁铁（14c1、14c2），其被配置为使过滤器（14b）中产生具有沿着流路（14a）的磁力线的磁场；和涂敷部（14d），其将通过过滤器（14b）的浆液涂敷在集电体上。

Description

电极材料涂敷装置和过滤装置
技术领域
本发明涉及电极材料涂敷装置和过滤装置。所述电极材料涂敷装置例如与二次电池相关，尤其是能够用于对集电体涂敷电极合剂的装置。另外，过滤装置能够用于过滤电极合剂。
在此，本说明书中所谓“二次电池”是指能够反复充电的所有蓄电装置。二次电池例如包括锂离子二次电池（lithium-ion secondary battery）。另外，本说明书中“锂离子二次电池”是指，利用锂离子作为电解质离子、通过正负极间的与锂离子相伴的电子的移动来实现充放电的二次电池。
背景技术
作为锂离子二次电池的制造方法，例如，在专利文献1中，关于锂二次电池的制造方法，公开了对在正极的形成中使用的正极浆液和在负极的形成中使用的负极浆液进行过滤。并公开了由此除去在制造工序中混入的微小金属粉末和原材料粉末中的粗大粉末。
在先技术文献
专利文献1：日本国专利申请公开2009-301942号公报
发明内容
例如，负极浆液是作为电极活性物质的石墨分散在溶剂中而成的浆液。所述浆液例如被涂敷于金属箔，然后被干燥，进而被轧制。在所述浆液中，有时含有在溶剂中电极活性物质、粘合剂、增粘材料凝聚成规定以上而成的大的粒子。在金属箔为带状的片材的情况下，浆液例如被连续地涂敷在所输送的金属箔上。此时，若浆液中含有大的粒子，则有时该粒子堵塞涂敷路径。有时会在该粒子堵塞的部分中没有涂敷浆液、在金属箔上呈条痕状地产生没有被涂敷浆液的部分（涂敷条痕）。因此，希望从浆液中除去大的粒子。换言之，希望使浆液中所含有的粒子的粒子直径大致一致。因此，有时在涂敷前使浆液通过过滤器来过滤浆液。
另外，所述浆液以规定的单位面积重量被涂敷在金属箔上。因此，浆液以涂敷于金属箔上时不会滴下液体、或厚度（单位面积重量）不会变化很大的程度具有所需的粘度。所述浆液易显示膨胀（胀流）行为，过滤器的孔眼越细小，阻力就越高。因此，为了使浆液通过孔眼细小的过滤器，需要提高对浆液赋予的压力。进而，因膨胀行为的影响，对浆液赋予的压力越高，则浆液就越难通过过滤器。这样，越使过滤器的孔眼细小，就越容易发生孔眼堵塞。因此，有时不得不某种程度地增大过滤器的孔眼。另外，在过滤浆液时，若过滤器的孔眼大，则能除去的粒子的粒子直径变大。这样，即使使浆液简单地通过孔眼小的过滤器，有时也无法顺利地过滤。
本发明的电极材料涂敷装置，具备：在溶剂中至少分散有石墨粒子的浆液能够流通的流路；配置于流路内的过滤器；磁铁，其被配置为使过滤器中产生具有沿着流路的磁力线的磁场；和涂敷部，其将通过过滤器的浆液涂敷在集电体上。
根据所述电极材料涂敷装置，在通过在流路中形成的过滤器时，因磁场的影响，沿着流路使石墨粒子的方向一致。因此，在溶剂中至少分散有石墨粒子的浆液容易通过过滤器，难以产生过滤器的孔眼堵塞。因此，能够采用孔眼更细小的过滤器，能够以更微细的水平除去浆液中的凝聚物、异物。
在该情况下，磁铁例如可以由一对磁铁构成，所述一对磁铁被配置为沿着流路夹着过滤器，并且分别与过滤器相对的部位成为相互吸引的磁极。另外，磁铁可以由永久磁铁构成，也可以由电磁铁构成。
另外，在浆液的过滤方法这方面，本发明是一种过滤浆液的方法，其一边使配置于流路的过滤器中产生磁力线沿着流路的磁场、一边向流路供给在溶剂中至少分散有石墨粒子的浆液，来过滤浆液。根据所述浆液的过滤方法，难以产生过滤器的孔眼堵塞。因此，能够采用孔眼更小的过滤器，能够以更微细的水平除去浆液中的凝聚物、异物。
由于所述过滤方法能够以更微细的水平除去浆液中的凝聚物、异物，所以能够有助于提高二次电池的性能。因此，所述过滤方法，在二次电池的制造方法中包括将浆液涂敷在集电体上的涂敷工序的情况下，优选在过滤浆液的方法中采用。例如，二次电池的制造方法优选包括采用上述的浆液的过滤方法过滤浆液的工序、和将在该过滤工序中被过滤了的浆液涂敷在集电体上的工序。
附图说明
图1是表示锂离子二次电池的结构的一例的图。
图2是表示锂离子二次电池的卷绕电极体的图。
图3是表示图2中的III-III剖面的剖面图。
图4是表示正极合剂层的结构的剖面图。
图5是表示负极合剂层的结构的剖面图。
图6是表示卷绕电极体的未涂敷部与电极端子的焊接部位的侧视图。
图7是示意性表示锂离子二次电池的充电时的状态的图。
图8是示意性表示锂离子二次电池的放电时的状态的图。
图9是表示本发明的一个实施方式的二次电池的制造中的一个工序的图。
图10是表示过滤装置的一例的图。
图11是表示在假设过滤装置中没有磁铁的情况下，过滤器过滤浆液的图象的图。
图12是表示浆液的膨胀行为的典型例的图。
图13是表示在本发明的一个实施方式中过滤器过滤浆液的图象的图。
图14是表示过滤装置的其他例的图。
图15是表示搭载有二次电池的车辆的图。
具体实施方式
在此，首先，作为能够应用本发明的二次电池的例子，对锂离子二次电池的结构例进行简单说明。然后，基于附图来说明本发明的一个实施方式的二次电池的制造方法和电极材料涂敷装置。此外，对起相同作用的构件、部位适当地标注相同的附图标记。另外，各个附图是示意性描绘，未必反映实物。
图1示出了锂离子二次电池100。该锂离子二次电池100，如图1所示，具备卷绕电极体200和电池壳体300。另外，图2是表示卷绕电极体200的图。图3示出了图2中的III-III剖面。
卷绕电极体200，如图2和图3所示，具有正极片220、负极片240以及隔板262、264。正极片220、负极片240以及隔板262、264分别是带状的片材。
<<正极片220>>
正极片220，如图2和图3所示，具有带状的正极集电体221（正极芯材）。正极集电体221能够优选使用适合于正极的金属箔。该正极集电体221使用了具有规定的宽度的带状的铝箔。另外，正极片220具有未涂敷部222和正极合剂层223。未涂敷部222沿着正极集电体221的宽度方向一侧的边缘部分进行设定。正极合剂层223是涂敷含有正极活性物质的正极合剂224而成的层。正极合剂224，将设定于正极集电体221的未涂敷部222除外地涂敷在正极集电体221的两面。
<<正极合剂层223、正极活性物质610>>
在此，图4是锂离子二次电池100的正极片220的剖面图。此外，在图4中，为了明确正极合剂层223的结构，分别放大地示意性表示正极合剂层223中的正极活性物质610、导电材料620和粘合剂630。
在正极合剂层223中，如图4所示，含有正极活性物质610、导电材料620、粘合剂630。在正极活性物质610中能够使用用作锂离子二次电池的正极活性物质的物质。若举出正极活性物质610的例子，则可列举出LiNiCoMnO2（锂镍钴锰复合氧化物）、LiNiO2（镍酸锂）、LiCoO2（钴酸锂）、LiMn2O4（锰酸锂）、LiFePO4（磷酸铁锂）等的锂过渡金属氧化物。在此，LiMn2O4例如具有尖晶石结构。另外，LiNiO2、LiCoO2具有层状的岩盐结构。另外，LiFePO4例如具有橄榄石结构。在橄榄石结构的LiFePO4中例如存在纳米级的粒子。另外，橄榄石结构的LiFePO4还能够用碳膜覆盖。
<<导电材料620>>
作为导电材料620，例如，例示有碳粉末、碳纤维等的碳材料。可以单独使用从这样的导电材料中选择的一种也可以将其并用两种以上。作为碳粉末，能够使用各种的炭黑（例如，乙炔黑、油炉黑、石墨化炭黑、炭黑、石墨、科琴炭黑（ketjen black））、石墨粉末等的碳粉末。
<<粘合剂630>>
另外，粘合剂630使正极活性物质610、导电材料620的各粒子粘结、或使这些各粒子与正极集电体221粘结。作为所述粘合剂630，能够使用在使用的溶剂中能够溶解或分散的聚合物。例如，在使用了水性溶剂的正极合剂组合物中，能够优选采用羧甲基纤维素（CMC）、羟丙基甲基纤维素（HPMC）等的纤维素系聚合物、以及例如聚乙烯醇（PVA）、聚四氟乙烯（PTFE）、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物（FEP）等的氟系树脂、醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR）、丙烯酸改性SBR树脂（SBR系胶乳）等的橡胶类等等的水溶性或水分散性聚合物。另外，在使用了非水溶剂的正极合剂组合物中，能够优选采用聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚偏二氯乙烯（PVDC）、聚丙烯腈（PAN）等的聚合物。上述例示出的聚合物材料，除了作为粘合剂的功能以外，还能以发挥作为上述组合物的增粘剂等的添加剂的功能的目的来使用。
<<增粘剂、溶剂>>
正极合剂层223，例如通过制成将上述的正极活性物质610、导电材料620在溶剂中混合成糊状（浆液状）而成的正极合剂224，涂敷在正极集电体221上使其干燥、并进行轧制来形成。此时，作为溶剂，水性溶剂和非水溶剂都能够使用。作为非水溶剂的适合的例子，可列举N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）。
正极活性物质在正极合剂整体中所占的质量比例优选约为50wt％以上（典型为50～95wt％），通常更优选约为70～95wt％（例如75～90wt％）。另外，导电材料在正极合剂整体中所占的比例，例如可大致设为2～20wt％，通常优选约为2～15wt％。在使用粘合剂的组成中，粘合剂在正极合剂整体中所占的比例可设为例如约1～10wt％，通常优选约为2～5wt％。
<<负极片240>>
如图2所示，负极片240具有带状的负极集电体241（负极芯材）。负极集电体241能够优选使用适于负极的金属箔。在该实施方式中，负极集电体241使用了具有规定的宽度的带状的铜箔。另外，负极片240具有未涂敷部242和负极合剂层243。未涂敷部242沿着负极集电体241的宽度方向一侧的边缘部分设定。负极合剂层243是涂敷含有负极活性物质的负极合剂244而成的层。负极合剂244，将设定于负极集电体241的未涂敷部242除外地涂敷在负极集电体241的两面。
<<负极合剂244>>
图5是锂离子二次电池100的负极片240的剖面图。另外，在图5中，分别放大地示意性表示负极合剂层243中的负极活性物质710和粘合剂730，以使得负极合剂层243的结构变得明确。在此，图示出负极活性物质710使用了所谓的鳞片状（Flake Graphite）石墨的情况。负极活性物质710并不限定于图5所示的例子。如图5所示，在负极合剂层243中含有负极活性物质710、增粘剂（省略图示）和粘合剂730等。
<<负极活性物质710>>
负极活性物质可列举例如天然石墨、人造石墨、天然石墨和人造石墨的无定形碳等的石墨（碳系材料）。此外，负极活性物质其本身具有导电性。另外，在该例中，如图3所示，在负极合剂层243的表面，还形成有耐热层245（HRL：heat-resistant layer）。耐热层245主要由金属氧化物（例如氧化铝）形成。此外，在该锂离子二次电池100中，在负极合剂层243的表面形成有耐热层245。虽然省略图示，但是耐热层例如也可以形成在隔板262、264的表面。
<<负极活性物质>>
另外，作为负极活性物质，能够不特别限定地使用自以往在锂离子二次电池中所使用的材料的一种或两种以上。负极活性物质可列举例如在至少一部分中包含石墨结构（层状结构）的粒子状的碳材料（碳粒子）。更具体地说，能够使用所谓的石墨质（石墨）、难石墨化碳质（硬碳）、易石墨化碳质（软碳）、将它们组合了的碳材料。例如，能够使用天然石墨之类的石墨粒子。另外，负极活性物质能够使用在天然石墨表面施加了非晶质碳涂层的材料。
虽然没有特别限定，但是能够将负极活性物质在负极合剂整体中所占的比例大致设为80wt％以上（例如80～99wt％）。另外，负极活性物质在负极合剂整体中所占的比例优选大约为90wt％以上（例如90～99wt％，更优选为95～99wt％）。粘合剂730在负极合剂整体中所占的比例，可设为例如约0.5～10wt％，通常优选约为0.5～5wt％。
<<隔板262、264>>
隔板262、264是隔开正极片220和负极片240的构件。在该例中，隔板262、264由具有多个微小的孔的规定宽度的带状的片材构成。隔板262、264，例如有由多孔质聚烯烃系树脂构成的单层结构的隔板、叠层结构的隔板。在该例中，如图2和图3所示，负极合剂层243的宽度b1比正极合剂层223的宽度a1稍宽。而且，隔板262、264的宽度c1、c2比负极合剂层243的宽度b1稍宽（c1以及c2＞b1＞a1）。
<<卷绕电极体200>>
卷绕电极体200的正极片220和负极片240以介有隔板262、264的状态被重叠且被卷绕。
在该例中，正极片220、负极片240和隔板262、264，如图2所示，使长度方向一致，按正极片220、隔板262、负极片240、隔板264的顺序重叠。此时，隔板262、264被重叠于正极合剂层223和负极合剂层243。另外，负极合剂层243的宽度比正极合剂层223稍宽，负极合剂层243以覆盖正极合剂层223的方式重叠。由此，在充放电时，在正极合剂层223和负极合剂层243之间，锂离子（Li）更可靠地往来。
进而，正极片220的未涂敷部222和负极片240的未涂敷部242被重叠为，在隔板262、264的宽度方向上向相互相反的一侧伸出。所重叠的片材（例如，正极片220）绕沿宽度方向设定的卷绕轴卷绕。
此外，所述卷绕电极体200中，使正极片220、负极片240和隔板262、264按规定的顺序重叠并卷绕。在该工序中，一边由EPC（边缘位置控制器：edge position control）之类的位置调整机构控制各片的位置，一边将各片重叠。此时，虽然是介有隔板262、264的状态，但是负极合剂层243以覆盖正极合剂层223的方式重叠。
<<电池壳体300>>
另外，在该例中，如图1所示，电池壳体300是所谓的角型（方形）的电池壳体，具备容器主体320和盖体340。容器主体320具有有底四角筒状，是一侧面（上面）开口的扁平的箱型的容器。盖体340是安装于该容器主体320的开口（上面的开口）来闭塞该开口的构件。
在车载用的二次电池中，为了提高燃料经济性，希望提高重量能效（每单位重量的电池的容量）。因此，希望构成电池壳体300的容器主体320和盖体340采用铝、铝合金等的轻质金属（在该例中为铝）。由此能够提高重量能效。
该电池壳体300具有扁平的矩形的内部空间作为收容卷绕电极体200的空间。另外，如图1所示，该电池壳体300的扁平的内部空间，比卷绕电极体200横向宽度稍大。在该实施方式中，在电池壳体300的内部空间收容有卷绕电极体200。如图1所示，卷绕电极体200以在垂直于卷绕轴的一个方向上变形为扁平的状态收容在电池壳体300中。
在该实施方式中，电池壳体300具备：有底四角筒状的容器主体320、和闭塞容器主体320的开口的盖体340。在此，容器主体320例如能够通过深拉深成形、冲击成形来成形。此外，冲击成形是冷锻的一种，也称为冲击挤压加工、冲压。
另外，在电池壳体300的盖体340上安装有电极端子420、440。电极端子420、440贯穿电池壳体300（盖体340）而伸出到电池壳体300的外部。另外，在盖体340上设有安全阀360。
在该例中，卷绕电极体200安装于电极端子420、440，所述电极端子420、440安装在电池壳体300（在该例中为盖体340）上。卷绕电极体200以在垂直于卷绕轴的一个方向上被压成扁平的状态容纳在电池壳体300中。另外，卷绕电极体200中，在隔板262、264的宽度方向上，正极片220的未涂敷部222和负极片240的未涂敷部242向相互相反的一侧伸出。其中，一个电极端子420被固定在正极集电体221的未涂敷部222上，另一个电极端子440被固定在负极集电体241的未涂敷部242上。
另外，在该例中，如图1所示，盖体340的电极端子420、440延伸到卷绕电极体200的未涂敷部222、未涂敷部242的中间部分222a、242a。该电极端子420、440的前端部，被焊接于未涂敷部222、242各自的中间部分。图6是表示卷绕电极体200的未涂敷部222、242与电极端子420、440的焊接部位的侧视图。
在隔板262、264的两侧，正极集电体221的未涂敷部222、负极集电体241的未涂敷部242呈螺旋状地露出。如图6所示，在该实施方式中，使这些未涂敷部222、242在其中间部分分别聚集，并与电极端子420、440的前端部焊接。此时，根据各自的材质的不同，在电极端子420和正极集电体221的焊接中例如可使用超声波焊接。另外，在电极端子440和负极集电体241的焊接中例如可使用电阻焊接。
这样，卷绕电极体200以被压成扁平的状态，安装在被固定于盖体340的电极端子420、440上。所述卷绕电极体200收容在容器主体320的扁平的内部空间中。容器主体320在收容卷绕电极体200后，由盖体340封塞。盖体340和容器主体320的接缝322（参照图1）例如通过激光焊接进行焊接而密封。这样，在该例中，卷绕电极体200通过固定于盖体340（电池壳体300）的电极端子420、440在电池壳体300内被定位。
<<电解液>>
然后，从设置于盖体340的注液孔向电池壳体300内注入电解液。在该例中，电解液使用了在碳酸亚乙酯和碳酸二乙酯的混合溶剂（例如，体积比1：1左右的混合溶剂）中以约1mol/升的浓度含有LiPF6的电解液。然后，在注液孔上安装（例如焊接）金属制的密封帽来密封电池壳体300。再者，作为电解液，能够使用自以往在锂离子二次电池中所使用的非水电解液。
<<排气路径>>
另外，在该例中，该电池壳体300的扁平的内部空间比变形为扁平的卷绕电极体200稍大。在卷绕电极体200的两侧，卷绕电极体200和电池壳体300之间设有间隙310、312。该间隙310、312成为排气路径。
所述构成的锂离子二次电池100，在产生过充电的情况下温度变高。当锂离子二次电池100的温度变高时，电解液被分解而产生气体。产生的气体通过卷绕电极体200的两侧的卷绕电极体200与电池壳体300的间隙310、312以及安全阀360，流畅地排到外部。在所述锂离子二次电池100中，正极集电体221和负极集电体241通过贯穿了电池壳体300的电极端子420、440与外部的装置电连接。
<<正极合剂层223、负极合剂层243>>
如图4所示，在该实施方式中，在正极集电体221的两面分别涂敷有正极合剂224。在所述正极合剂224的层（正极合剂层223）中含有正极活性物质610和导电材料620。如图5所示，在负极集电体241的两面分别涂敷有负极合剂244。在所述负极合剂244的层（负极合剂层243）中含有负极活性物质710。
<<孔隙>>
在此，正极合剂层223中，例如，在正极活性物质610和导电材料620的粒子间等，具有也应称为空洞的微小的间隙。电解液（省略图示）能够渗到所述正极合剂层223的微小的间隙中。另外，负极合剂层243中，例如，在负极活性物质710的粒子间等，具有也应称为空洞的微小的间隙。电解液（省略图示）能够渗到所述负极合剂层243的微小的间隙中。在此，将所述间隙（空洞）适当地称为“孔隙”。
下面，说明充电时和放电时的锂离子二次电池100的动作。
<<充电时的动作>>
图7示意性示出所述锂离子二次电池100的充电时的状态。在充电时，如图7所示，锂离子二次电池100的电极端子420、440（参照图1）与充电器290连接。通过充电器290的作用，在充电时，锂离子（Li）从正极合剂层223中的正极活性物质610（参照图4）向电解液280中释放。另外，电子从正极活性物质610（参照图4）中释放出。所释放出的电子，如图7所示，通过导电材料620被送至正极集电体221，进而，通过充电器290被送向负极。另外，在负极中蓄积有电子，并且电解液280中的锂离子（Li）被负极合剂层243中的负极活性物质710（参照图5）吸收且贮藏。
<<放电时的动作>>
图8示意示出所述锂离子二次电池100的放电时的状态。在放电时，如图8所示，电子从负极被送至正极，并且贮藏于负极合剂层243的锂离子（Li离子）向电解液280释放。另外，在正极中，电解液280中的锂离子（Li）进入到正极合剂层223中的正极活性物质610中。
这样，在锂离子二次电池100的充放电中，经由电解液280，锂离子（Li）在正极合剂层223和负极合剂层243之间往来。因此，优选：在正极合剂层223中，电解液280能够浸渗、锂离子能够顺利地扩散所需要的孔隙处于正极活性物质610（参照图4）的周围、负极活性物质710（参照图5）的周围。根据所述构成，在正极活性物质610、负极活性物质710的周围能够存在充分的锂离子。因此，在电解液280和正极活性物质610之间、电解液280和负极活性物质710之间锂离子（Li）的往来变得顺利。
另外，在充电时，电子从正极活性物质610通过导电材料620被送到正极集电体221。与此相对，在放电时，电子从正极集电体221通过导电材料620回到正极活性物质610中。正极活性物质610由锂过渡金属氧化物构成，缺乏导电性。因此，正极活性物质610和正极集电体221之间的电子的移动主要通过导电材料620来进行。
这样，可认为：在充电时，锂离子（Li）的移动和电子的移动越顺利，就能够越高效地快速充电。另外，可认为：在放电时，锂离子（Li）的移动和电子的移动越顺利，电池的电阻就越降低，放电量就越增加，因此，电池的输出功率提高。
<<其他的电池形态>>
此外，上述示出了锂离子二次电池的一例。锂离子二次电池并不限定于上述形态。另外，同样地在集电体上涂敷有电极合剂的电极片，也被用于其他各种电池形态。例如，作为其他的电池形态，已知圆筒型电池、层压型电池等。圆筒型电池是在圆筒型的电池壳体中收容有卷绕电极体的电池。另外，层压型电池是使正极片和负极片隔着隔板而层叠的电池。
下面，基于附图来说明本发明的一个实施方式涉及的二次电池的制造方法、尤其是电极材料涂敷装置。图9是表示将所述电极材料涂敷装置的制造方法具体化的制造装置的图。
如图9所示，该二次电池的制造方法，包括：在集电体22上涂敷合剂24的涂敷工序（14）、和使涂敷于集电体22的合剂24干燥的干燥工序（16）。在该实施方式中，作为二次电池的制造方法的一个工序，制造电极片的制造工序（10）中具备：行进路径12、电极材料涂敷装置14、干燥炉16。
<<集电体22>>
在此，集电体22的优选的一个方式是例如铜（Cu）、铝（Al）等的金属箔。另外，集电体22未必限于金属箔。例如，集电体22也可以是持有导电性的树脂。在有导电性的树脂中，例如能够使用在聚丙烯膜上蒸镀了铝和/或铜而成的薄膜材料。
<<合剂24>>
在此，合剂24是在溶剂中至少分散有石墨粒子的浆液。石墨粒子，包括例如石墨质（石墨）、难石墨化碳质（硬碳）、易石墨化碳质（软碳）、天然石墨、在天然石墨表面施加了非晶质碳涂层的材料。对于溶剂，水性溶剂和非水溶剂都能够使用。作为非水溶剂的适合例，可列举N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）。所述合剂24中，包括例如在溶剂中至少分散有石墨粒子的浆液、例如在锂离子二次电池的制造中所使用的负极合剂。
<<行进路径12>>
行进路径12是使集电体22行进的路径。在该实施方式中，在行进路径12上，沿着使集电体22行进的规定的路径配置有多个引导件。在行进路径12的起始端，设有供给集电体22的供给部32。在供给部32上配置有预先被卷绕于卷芯32a的集电体22。从供给部32适当地向行进路径12供给适当量的集电体22。另外，在行进路径12的终端设有回收集电体22的回收部34。回收部34将在行进路径12上被实施了规定的处理的集电体22卷绕在卷芯34a上。在该实施方式中，在回收部34上设有例如控制部34b和电动机34c。控制部34b中，预先设定了用于控制回收部34的卷芯34a的旋转的程序。电动机34c是将卷芯34a旋转驱动的促动器（致动器），按照设定于控制部34b中的程序进行驱动。在所述行进路径12中顺序配置有电极材料涂敷装置14和干燥炉16。
<<电极材料涂敷装置14（涂敷工序）>>
电极材料涂敷装置14，如图9所示，具备：流路14a、过滤器14b、磁铁14c1、14c2和涂敷部14d。在该实施方式中，电极材料涂敷装置14被构成为，对在配设于行进路径12的支承辊41上行进的集电体22涂敷合剂24。因此，在该实施方式中，电极材料涂敷装置14还具备罐43和泵44。在此，罐43是贮存合剂24的容器。泵44是将合剂24从罐43向流路14a送出的装置。
<<流路14a>>
流路14a是在溶剂中至少分散有石墨粒子的浆液能够流通的流路。在该实施方式中，流路14a形成为从罐43到涂敷部14d。过滤器14b配置在流路14a内。另外，磁铁14c1、14c2被配置为使过滤器14b中产生具有沿着流路14a的磁力线的磁场。所述过滤器14b和磁铁14c1、14c2构成了电极材料涂敷装置14之中的过滤浆液的过滤装置50。
<<过滤器14b>>
在此，过滤器14b能够使用将树脂或金属的纤维缠络而成的无纺布过滤器、将树脂或金属的纤维编织而成的筛网过滤器等。过滤器14b的网孔的粗细也影响到能除去的粒子的大小、合剂24（浆液）的粘度。因此，在具体的实施中，可以选择与在流路14a中流通的合剂24（浆液）相应的适当的过滤器。
<<磁铁14c1、14c2>>
另外，磁铁14c1、14c2是使过滤器14b中产生具有沿着流路14a的磁力线的磁场的构件。在该实施方式中，磁铁14c1、14c2由一对磁铁构成，所述一对磁铁被配置为沿着流路14a夹着过滤器14b，并且分别与过滤器14b相对的部位成为相互吸引的磁极。即，例如，如图9所示，磁铁14c1、14c2被配置为：磁铁14c1、14c2中的任一方相对过滤器14b成为S极，另一方相对过滤器14b成为N极。在此，磁铁14c1、14c2可以由永久磁铁构成，也可以由电磁铁构成。
<<过滤装置50>>
图10关于过滤装置50示出了流路14a、过滤器14b和磁铁14c1、14c2的具体的构成例。在图10所示的例子中，流路14a在被配置过滤器14b的空间14a1（过滤器配置空间）中内径较大地形成。过滤器14b具有与流路14a的该空间14a1相应的形状，并被配置在该空间14a1的中央使得分隔该空间14a1。在此，磁铁14c1、14c2构成为在呈U字形折曲的板状的钢材中的、相对的两侧的片部。在该实施方式中，在该磁铁14c1、14c2的中央形成有孔14e1、14e2，所述孔14e1、14e2使成为流路14a的管通过。在此，磁铁14c1、14c2采用了永久磁铁。相对于夹在该磁铁14c1、14c2之间的过滤器14b，磁铁14c1、14c2中的一个磁铁14c1成为N极，另一个磁铁14c2成为S极。
该过滤装置50，如图10所示，被配置为：相对于配置在流路14a内的过滤器14b，磁铁14c1、14c2夹着过滤器14b。并且，磁铁14c1、14c2中的一个磁铁14c1成为N极，另一个磁铁14c2成为S极。因此，通过所述磁铁14c1、14c2，在过滤器14b中产生磁力线沿着流路14a的磁场。
在该实施方式中，使在溶剂中至少分散有石墨粒子的浆液在流路14a中流通。在此，石墨粒子，例如优选具有六角板状结晶以形成多个层的方式重叠而成的层结构。例如，能够列举出天然石墨、人造石墨、天然石墨、人造石墨的无定形碳等。所述石墨粒子，通过磁场的作用，可看到下述倾向：在溶剂中进行取向使得石墨的六角板状结晶面（石墨的层间的面）与磁力线平行。例如，在六角板状结晶的石墨的层重叠而成的鳞片状石墨（Flake Graphite）中，石墨的层间的面一致，所以显著地呈现以与磁力线平行的方式取向的倾向。所述鳞片状石墨，由于六角板状结晶比层间的结合力强，所以具有大致扁平的形状。
图11示出了在假设没有磁铁14c1、14c2的情况（换言之，没有由磁铁14c1、14c2产生的磁场的作用的状态）下，过滤器14b过滤浆液（合剂24）的图象。在该情况下，没有由磁铁14c1、14c2产生的磁场的作用。因此，可认为合剂24中的石墨粒子60不受控制、随机地取向为任意的方向。这样，在没有由磁铁14c1、14c2产生的磁场的作用的情况下，石墨粒子60难以通过过滤器14b，成为孔眼堵塞的要因。
另外，在所述合剂24（浆液）中会产生膨胀行为。尤其是当选择孔眼细小的过滤器14b时，作用于浆液的剪切力变高。因此，通过过滤器14b时的阻力变高。当通过过滤器14b时的阻力变高时，有时浆液不能够通过过滤器14b。因此，需要以浆液能够通过过滤器14b的程度增大过滤器14b的孔眼。
图12针对所述浆液的膨胀行为示出了典型例。图12中的a、b、c针对分别不同的浆液的样品示出了剪切速度和粘度的关系。其中，浆液a、b、c的固形物浓度分别不同。浆液a、b在剪切速度变高的情况下显示出粘度变高的倾向。另外，浆液c，即使剪切速度变高，粘度也不变高，未示出膨胀行为。这样，浆液状的材料有时显示膨胀行为。
例如，锂离子二次电池的负极合剂，如上述那样是在溶剂中分散有石墨粒子60的浆液状的材料。所述负极合剂有时显示膨胀行为。所述负极合剂，在显示膨胀行为的情况下，容易在过滤器14b中发生堵塞。尤其是鳞片状的石墨容易产生膨胀行为。鳞片状的石墨如上所述具有大致扁平的形状。可认为所述鳞片状的石墨根据其形状特性而会在高剪切区域发生紊流，容易产生膨胀行为。另外，所述鳞片状的石墨，在六角板状结晶的法线方向上投影面积变大。当所述鳞片状的石墨以六角板状结晶的法线方向侵入到过滤器14b时，特别容易引起孔眼堵塞。因此，如负极合剂那样，在溶剂中分散有石墨粒子60的浆液，尤其具有容易在过滤器14b中发生孔眼堵塞的倾向。
<<磁铁14c1、14c2的作用>>
与此相对，图13示出了在上述的过滤装置50中过滤器14b过滤浆液的图象。在上述的过滤装置50中，如图13所示，过滤器14b被夹在磁铁14c1、14c2之间。相对于过滤器14b，磁铁14c1、14c2中的一个磁铁14c1成为N极，另一个磁铁14c2成为S极。因此，在过滤器14b中产生磁力线沿着流路14a的磁场。换言之，通过所述磁铁14c1、14c2，形成具有沿着合剂24应能穿过过滤器14b的方向的磁力线的磁场。
此时，石墨粒子60通过磁场的作用与磁力线平行地取向。因此，如图13所示，石墨粒子60变得容易通过过滤器14b的孔眼。另外，在上述的过滤装置50中，如图13所示，在过滤器14b中产生磁力线沿着流路14a的磁场。因此，浆液中的石墨粒子60的取向沿着流路14a一致。例如，所述鳞片状的石墨取向成为六角板状结晶的层间沿着该磁力线的方向。因此，相对于过滤器14b的孔眼，鳞片状石墨的石墨粒子60的投影面积变小。由于在该状态下鳞片状的石墨侵入到过滤器14b，所以难以引起孔眼堵塞。
另外，通过磁场的作用，鳞片状的石墨的朝向稳定，所以即使剪切速度变高也难以产生紊流，从而难以产生膨胀行为。这样，根据该过滤装置50，由于浆液中的石墨粒子60的取向沿流路14a一致，所以减轻了浆液通过过滤器14b时的阻力。另外，由于减轻了浆液通过过滤器14b时的阻力，所以由膨胀行为所致的影响变小。所述过滤装置50的过滤器14b的孔眼，能够在浆液能够通过过滤器14b的程度下使其细小。在该过滤装置50中，由于如上所述通过过滤器14b时在浆液中产生的阻力小且难以产生膨胀行为，所以能够使过滤器14b的孔眼更细小。
这样，根据该过滤装置50，浆液中的石墨粒子60容易通过过滤器14b的孔眼，从而能够减小过滤器14b的孔眼。其结果，能够更确实地除去浆液中的凝聚物和异物。但是，过滤装置50中的石墨粒子60的取向的程度受到例如作用于磁铁14c1、14c2间的磁场的强度、通过过滤装置50的合剂24（浆液）的粘度的影响。
其中，浆液的粘度受到其他的因素的影响。例如，当浆液的粘度太高时，不仅无法通过过滤器14b，还存在在涂敷部14d（例如口模）中无法喷出浆液等的影响。另外，当浆液的粘度过低时，存在在涂敷时产生液滴、无法维持规定的单位面积重量等的影响。因此，浆液的粘度被调整为涂敷能够适当进行的程度的粘度。因此，优选调整磁铁14c1、14c2的强度，使得在所述涂敷能够适当进行的程度的粘度下，浆液中的石墨粒子60能够适当地取向。
在锂离子二次电池的制造中，负极合剂例如可被调整为浆液的粘度例如为500mPa·sec～5000mPa·sec（E型粘度计、25℃、2rpm时）、固形物浓度为40wt％～60wt％左右。在该情况下，磁铁14c1、14c2的强度例如，在配置有过滤器14b的位置或其附近位置优选为1.0T以上、更优选为1.5T以上、进一步优选为2.0T以上。磁场的强度能够由市售的磁测定器来测定。作为所述磁测定器，例如，作为市售的磁测定器可列举LakeShore公司制的高斯计425型。
这样，磁铁14c1、14c2优选根据向流路14a供给的浆液的状态（例如，粘度），产生能够使浆液中的石墨粒子60沿着磁力线取向的程度的磁力。<<涂敷部14d>>
涂敷部14d，如图9所示，将通过过滤器14b的合剂24（浆液）涂敷在集电体22上。在此，涂敷部14d例如可使用缝涂机、凹版辊涂机、模涂机、逗点涂机等。向该电极材料涂敷装置14的涂敷部14d供给通过了例如如图10所示那样的过滤装置50的合剂24。如上所述，在过滤装置50中，能够使用孔眼更细小的过滤器14b，能够更适当地除去浆液中的凝聚物和异物。这样，根据该电极材料涂敷装置14，能够更适当地除去浆液中的凝聚物和异物，所以在涂敷部14d中浆液难以堵塞。因此，在被涂敷合剂24的集电体22上难以产生所谓的涂敷条痕，从而在二次电池的制造中难以产生不良。
如以上那样，在该电极材料涂敷装置14中，如图9所示，贮存于罐43中的合剂24被泵44抽取并供给到流路14a。合剂24由配置于流路14a的过滤装置50过滤，通过口模42供给到由支承辊41支持的集电体22的表面。进而，涂敷有合剂24的集电体22通过干燥炉16，使合剂24干燥并被回收到回收部34。
以上，说明了本发明的一个实施方式涉及的电极材料涂敷装置14，但是电极材料涂敷装置14并不限于上述的实施方式。
<<其他的方式>>
例如，过滤装置50的磁铁14c1、14c2，例示了使用了永久磁铁的例子。在磁铁14c1、14c2为永久磁铁的情况下，由于不需要构成磁铁所需的电力，所以能够抑制运行成本使其较低。但是，过滤装置50的磁铁14c1、14c2也可以由电磁铁构成。图14示出了由电磁铁构成磁铁14c1、14c2的过滤装置的构成例（过滤装置50A）。在图14所示的例子中，在过滤器14b的上游侧和下游侧的流路14a分别配置有成为电磁铁的线圈C10、C20。线圈C10、C20与电源P1连接，使得相对于过滤器14b成为相互相反的磁极（例如，在一方相对于过滤器14b成为N极的情况下，另一方成为S极）。在此，电源P1可以是直流电源，也可以是交流电源。
这样，磁铁14c1、14c2能够由电磁铁构成。在由电磁铁构成磁铁14c1、14c2的情况下，通过调整在各线圈C10、C20中流动的电流，能够调整磁铁14c1、14c2的磁力。这样，不仅磁铁14c1、14c2，例如，电极材料涂敷装置14的上述的流路14a、过滤器14b、磁铁14c1、14c2或者涂敷部14d的具体的结构也不限于上述的实施方式，能够进行各种改变。
另外，在上述的实施方式中，集电体22，一边使箔状或片状（带状）行进，一边连续地被涂敷了合剂24。在集电体22上涂敷合剂24的工序，并不限定于所述方式。合剂24例如可以流延到集电体22上并被延展，也可以采用印刷，可采用各种方式。
另外，该电极材料涂敷装置14，例如如图10所示，作为过滤合剂24的过滤装置50，具备：配置于流路14a内的过滤器14b、和被配置为在过滤器14b中产生磁力线沿着流路的磁场的磁铁14c1、14c2。所述过滤装置50，例如在过滤在溶剂中至少分散有石墨粒子的浆液的情况下，能够减小过滤器14b的孔眼。因此，能够以更微细的水平除去这样的浆液中所含有的凝聚物和异物。因此，凝聚物和异物的混入较少，能够涂敷更均质的合剂24。在该情况下，无论涂敷部14d的结构如何，都能够提供更稳定的电极片，且有助于提高二次电池的性能。
在此，针对在溶剂中至少分散有石墨粒子的浆液（在此为合剂24），提出了新的过滤方法。即，在溶剂中至少分散有石墨粒子的浆液（在此为合剂24），例如可以一边使配置于流路14a的过滤器14b中产生磁力线沿着流路的磁场、一边将该浆液（合剂24）供给到流路14a来过滤该浆液。通过所述过滤方法，能够以更微细的水平除去浆液中所含有的凝聚物和异物。另外，能够使浆液中所含有的粒子更均匀。另外，通过该过滤方法，能够减小过滤时浆液所产生的膨胀行为的影响。因此，若过滤器14b的孔眼的大小为相同程度，则能够减小为从过滤器14b通过而赋予给浆液的压力。因此，能够使供给浆液的泵等设备小型化，另外，也能够减少驱动泵所需的能量。因此，能够将设备成本、运行成本抑制为较小。另外，所述过滤方法，如上所述，能够广泛应用于包括将所述浆液涂敷在集电体上的涂敷工序的二次电池的制造方法中。
另外，将所述过滤方法具体化的过滤装置50，例如如图10和图14所示，优选具备：流路14a、配置于流路14a内的过滤器14b、被配置为使过滤器14b中产生磁力线沿着流路14a的磁场的磁铁14c1、14c2。在该情况下，磁铁14c1、14c2可以由沿着流路14a夹着过滤器14b的一对磁铁构成。在该情况下，优选磁铁14c1、14c2的分别与过滤器14b相对的部位成为相互吸引的磁极。另外，磁铁14c1、14c2可以是永久磁铁，也可以是电磁铁。
另外，作为优选的用途，列举出了过滤锂离子二次电池的负极合剂的工序，但是例如，过滤装置50并不限于所述用途，也能够用于更广泛的用途。锂离子二次电池的负极合剂，合剂中的石墨粒子60的比例高，通过所述过滤装置50得到的效果高。另外，例如，锂离子二次电池的正极合剂，有时含有石墨粒子作为导电材料。因此，也可以在过滤所述正极合剂时使用。
以上，说明了本发明的一个实施方式的电极材料涂敷装置、过滤装置、浆液的过滤方法、进而说明了二次电池的制造方法。另外，在此，分别例示了应用于锂离子二次电池的制造方法的实施方式。此外，本发明只要没有特别提及，就不限于上述的任何的实施方式。
如上所述，本发明能够有助于提高二次电池（例如，锂离子二次电池）的输出功率。因此，本发明适合于针对高速率的输出特性、循环特性所要求的水平特别高的混合动力车、电动汽车的驱动用电池等车辆驱动电源用的锂离子二次电池的制造方法。即，锂离子二次电池，例如如图15所示，能够作为驱动汽车等车辆1的电动机（马达）的电池1000很好地利用。车辆驱动用电池1000也可以为组合有多个二次电池的电池组。
附图标记说明
12 行进路径
14 电极材料涂敷装置
14a 流路
14a1 过滤器配置空间
14b 过滤器
14c1、14c2 磁铁
14d 涂敷部
14e1、14e2 通过流路14a的孔
16 干燥炉
22 集电体
24 合剂
32 供给部
32a 芯
34 回收部
34a 芯
34b 控制部
34c 电动机
41 支承辊
42 口模
43 罐
44 泵
50、50A 过滤装置
60 石墨粒子
100 锂离子二次电池
200 卷绕电极体
220 正极片
221 正极集电体
222 未涂敷部
222a 中间部分
223 正极合剂层
224 正极合剂
240 负极片
241 负极集电体
242 未涂敷部
243 负极合剂层
244 负极合剂
245 耐热层
262 隔板
264 隔板
280 电解液
290 充电器
300 电池壳体
310 间隙
320 容器主体
322 盖体与容器主体的接缝
340 盖体
360 安全阀
420 电极端子（正极）
440 电极端子（负极）
610 正极活性物质
620 导电材料
630 粘合剂
710 负极活性物质
730 粘合剂
1000 车辆驱动用电池
C10、C20 线圈

Claims (6)

1.一种电极材料涂敷装置，具备：
在溶剂中至少分散有石墨粒子的浆液能够流通的流路，所述石墨粒子具有层结构，所述层结构是六角板状结晶以形成多个层的方式重叠而成的；
配置于所述流路内的过滤器；
磁铁，其被配置为：使过滤器中产生具有沿着所述流路的磁力线的磁场，使具有所述层结构的石墨粒子的六角板状结晶面相对于所述磁力线平行地取向；和
涂敷部，其将通过所述过滤器的所述浆液涂敷在集电体上，
通过具有所述磁力线的磁场的作用，实现相对于所述过滤器的孔眼的所述石墨粒子的投影面积与没有所述磁场的作用的状态相比变小。
2.根据权利要求1所述的电极材料涂敷装置，
所述磁铁由一对磁铁构成，所述一对磁铁被配置为沿着所述流路夹着所述过滤器，并且分别与所述过滤器相对的部位成为相互吸引的磁极。
3.根据权利要求1或2所述的电极材料涂敷装置，所述石墨是鳞片状石墨。
4.根据权利要求1或2所述的电极材料涂敷装置，所述磁铁由永久磁铁或电磁铁构成。
5.一种浆液的过滤方法，
一边使配置于流路的过滤器中产生磁力线沿着流路的磁场，一边向所述流路供给在溶剂中至少分散有具有层结构的石墨粒子的浆液，使具有所述层结构的石墨粒子的六角板状结晶面相对于所述磁力线平行地取向，以通过具有所述磁力线的磁场的作用使相对于所述过滤器的孔眼的所述石墨粒子的投影面积与没有所述磁场的作用的状态相比变小的方式来过滤所述浆液，所述石墨粒子的层结构是六角板状结晶以形成多个层的方式重叠而成的。
6.一种二次电池的制造方法，包括：
采用权利要求5所述的浆液的过滤方法过滤浆液的工序；和
将在该过滤工序中被过滤了的所述浆液涂敷在集电体上的工序。
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