CN103715390A

CN103715390A - 电极材料用辊式压制机设备及电极片的制造方法

Info

Publication number: CN103715390A
Application number: CN201310438260.2A
Authority: CN
Inventors: 多田健一郎; 渡边健一
Original assignee: Hitachi Power Solutions Co Ltd
Current assignee: Hitachi Power Solutions Co Ltd
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2033-09-05
Also published as: CN103715390B; JP2014072114A; JP5228133B1

Abstract

电极材料用的辊式压制机设备及电极片的制造方法，能以低成本、少工时实现抑制在对具有多个涂敷部和非涂敷部的片进行了辊压的情况下的在非涂敷部产生的折皱、龟裂的发生，且能防止被分断成了多个的片的输送速度的偏差、松弛的发生。该辊式压制机设备具备开卷机（1）和成对的压辊（2）；开卷机将在基材的表面上沿该基材的长度方向延伸并在宽度方向隔开间隔地形成了多条的活性物质的涂敷部的片（10）送出；成对的压辊在经多个导辊（50）向卷取机（3）侧输送片的过程中对涂敷部进行压缩加工；在压辊（2）与压辊下游的导辊（50）中的最接近压辊（2）的导辊（50′）之间，设置了由在片（10）的至少各活性物质涂敷部之间的位置切断片的多个切断刀构成的纵切机（6）。

Description

电极材料用辊式压制机设备及电极片的制造方法

技术领域

本发明涉及一种电极材料用辊式压制机设备及电极片的制造方法，该电极材料用辊式压制机设备及电极片的制造方法，在制造生产线上输送、卷取将成为电极材料的活性物质涂敷在例如由铝箔、铜箔等导电材料构成的长尺寸的基材的一面或两面上而构成的片，并且在输送过程中由成对的压辊连续地对活性物质进行压缩加工。特别是涉及一种纵切技术，该纵切技术将在基材上在基材的宽度方向隔开间隔地形成了在长度方向延伸的多条的活性物质涂敷部的片，在至少活性物质涂敷部之间的各位置（活性物质非涂敷部）切断，将片分断成多条电极片。

背景技术

锂离子电池、电容器等的正极、负极的电极，在制造过程中本来由在铝箔、铜箔等的长尺寸的基材的一面或两面上涂敷了活性物质的片构成。此片，在制造工序中穿过辊式压制机设备，活性物质涂敷部（以下称为涂敷部）被进行辊压（压缩加工），以便提高活性物质的密度而且成为均匀的厚度。在此辊压后，片呈带材卷状地被卷取在卷取机上，卷取带卷作为电极材料产品被转移至发货或下一工序。另外，为了提高电极的制造效率，提出了以下的方案，即，将在基材上在基材的宽度方向隔开间隔地形成了多条的在基材的长度方向延伸的涂敷部的片，穿在压辊中，一次对多条涂敷部进行辊压，在片的输送过程中，使用具有多个切断刀的纵切机，对片进行分断。分断，通过在各涂敷部之间的活性物质非涂敷部（以下称为非涂敷部）的宽度方向中心位置和各涂敷部的宽度方向中心位置进行切断来进行。被分断成了多条后的电极片，由涂敷部的区域和沿涂敷部偏向电极片的宽度方向单侧存在的非涂敷部的区域构成。涂敷部被作为电极使用，非涂敷部被用于安装集电用接片。

如果对涂敷了活性物质的片进行辊压，则仅涂敷部被加压而产生延伸，因此，在与非涂敷部之间产生歪斜，在涂敷部与非涂敷部之间产生折皱。特别是如果对形成了多条涂敷部的片进行辊压，则在非涂敷部与其左右相邻的涂敷部之间产生歪斜，其结果，折皱交叉，容易产生深的折皱，特别是容易在非涂敷部的中心位置产生深的折皱。图3是产生了那样的折皱的片的示意图。图3是表示在宽度方向隔开规定的间隔地形成了多条涂敷部11的片10的辊压后的一部分的俯视图。如图3所示，在片10的宽度方向的两侧与各涂敷部11之间确保了非涂敷部12的区域。而且，根据图3，在辊压后，在非涂敷部12产生的折皱13中的位于在左右相邻的位置存在涂敷部11的非涂敷部12的区域（即涂敷部11之间的非涂敷部区域）的中心位置的折皱，存在于片的深处而且在长度方向形成。

这样的折皱，在辊压后的到达卷取机的输送过程中发展而成为龟裂，其结果，成为导致不能输送片的原因。

为了解决这样的问题，以往提出了各种解决对策。

例如，在专利文献1（国际公开2010/26784号公报）中，提出了以下的方案，即，在将片（涂敷部）进行辊压之前，进行在各涂敷部之间（非涂敷部）将片进行分断的第一切断工序，对在非涂敷部产生的折皱的程度、发展进行抑制。

另外，在日本专利文献2（日本特开2005-190787号公报）中，在由长尺寸的金属箔构成的集电体上形成由具有与集电体大致同一宽度而且具有任意的图案的开口部的被覆片构成的被覆层，在由此被覆层被覆了一部分的集电体上的整个面上，形成涂设活性物质层而构成的层叠体。将被覆层及被覆层上的活性物质层剥离，或在剥离工序之前及/或之后，对此层叠体进行辊压。在此技术中，由于由在被覆片的长度方向排列了的开口部，在被覆片的剥离后，在集电体的长度方向隔开间隔地设置活性物质层（涂敷部），所以以在集电体的横断方向即宽度方向延伸的方式形成非涂敷部（由被覆片覆盖了的部分）。其结果，当进行辊压时，在非涂敷部施加在集电体的横断方向均匀的压力，难以在非涂敷部产生折皱、龟裂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开2010/26784号公报

专利文献2：日本特开2005-190787号公报

发明内容

发明所要解决的课题

公开于专利文献1、2的技术，为了抑制在对具有多个涂敷部和非涂敷部的片进行了辊压的情况下的在非涂敷部产生的折皱、龟裂的发生是有效的。但是，如专利文献1的那样在对片进行辊压之前，在各涂敷部之间（非涂敷部）进行分断的方法中，在使被分断了的各个片穿在共用的压辊的过程中，如果在分断片之间在涂敷部的厚度上存在偏差，在压辊的轴向（片的宽度方向）的负荷上产生偏差，则在分断片之间的输送速度上产生偏差，其中，在输送速度慢的一部分的分断片上产生松弛，存在产生输送不良状况的危险。特别是如近年的那样，越来越要求生产效率及活性物质的高密度化，其结果，在高速卷取、辊压的高负荷化的辊压中，产生那样的问题的可能性变高。

另外，专利文献2的方法，在辊压的片输送过程中需要将具有开口部的被覆片剥离的工序，另外，必须在辊设备上设置那样的被覆片剥离装置，作业工时和辊设备的成本与其相应地变高。

还存在这样的情况，即，在基材的表面上，在该基材的长度方向延伸并在宽度方向隔开间隔地形成多条的活性物质的涂敷部，在形成了这样的涂敷部的片的情况下，在辊式压制机设备上设置纵切机来分断成多个还一直没有实用化。因此，在那样的情况下，由与辊压工序不同的工序，在事前进行纵切加工，做成单条涂敷品后再进行辊压。因此，由于压制机的必要台数、作业工时增加，所以即使在那样的情况下，也希望不做成单条地进行辊压，在辊式压制机设备上设置纵切机来分断成多个。

本发明的目的在于提供一种电极材料用的辊式压制机设备，其不需要上述那样的被覆片剥离工序，即使是形成了在基材（如铝箔、铜箔的那样的导电箔）的长度方向延伸并在宽度方向隔间隔（非涂敷部）地形成的多条涂敷部的片，也能以低成本、少工时抑制在将片进行了辊压的情况下的在非涂敷部产生的折皱、龟裂的发生，而且，能防止被分断成了多个的片的输送速度的偏差、松弛的发生。

为了解决课题的手段

为了达到上述目的，本发明基本上如以下的那样构成。

即，一种辊式压制机设备，具备开卷机和成对的压辊；该开卷机将在长尺寸的基材的表面上沿该基材的长度方向延伸并在宽度方向隔开间隔地形成了多条的活性物质的涂敷部的片送出；该成对的压辊在经多个导辊向卷取机侧输送上述片的过程中对上述涂敷部进行压缩加工；其特征在于：

在上述压辊与该压辊下游的导辊中的最接近该压辊的导辊之间，设置了由在上述片的至少各活性物质涂敷部之间的位置切断该片的多个切断刀构成的纵切机。

根据上述构成，被进行了辊压的片在到达压辊的下游的最初的导辊之前被纵切机进行纵切，该片至少在各活性物质涂敷部之间的位置被切断（分断）成多个。另外，如已说明了的那样，被进行了辊压的片，最终在各涂敷部之间（非涂敷部）的宽度方向中心位置（例如图3的S2和S4的延长线上）和各涂敷部的宽度方向中心位置（例如图3的S1、S3、S5的延长线上）被切断，但也可以使得，其中的在到达压辊的下游的最初的导辊之前被纵切机进行纵切的切断位置，至少是前者的各涂敷部之间（非涂敷部）的宽度方向中心位置，而后者的各涂敷部的宽度方向中心位置，是与前者同时或在其后进行。

根据发明者的见解，发现在经由导辊对被进行了辊压的片进行纵切（分断）的情况下，在涂敷部之间（非涂敷部）通过辊压发生的折皱（折皱的发生机理如已说明了的那样）在每次通过导辊时都发展，产生龟裂。与此相对，已经发现，如本发明的那样，在到达压辊的下游的最初的导辊之前，至少在各涂敷部之间（非涂敷部）的中心位置由纵切机对片进行了纵切的情况下，即使是在其后各分断片经由多个导辊到达了卷取机的情况下，折皱的发展也被抑制，几乎不至于龟裂。本发明是基于以上的见解做出的。

发明的效果

根据本发明，在电极材料用辊式压制机设备中，不需要被覆片剥离工序，即使是形成了在基材（如铝箔、铜箔的那样的导电箔）的长度方向延伸并在宽度方向隔开间隔（非涂敷部）地形成的多条涂敷部的片，也能以低成本、少工时实现抑制在将片进行了辊压的情况下的在非涂敷部产生的折皱、龟裂的发生，而且能防止被分断成了多个的片的输送速度的偏差、松弛的发生。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的辊式压制机设备的概要图。

图2是本发明的第二实施例的辊式压制机设备的概要图。

图3是表示在宽度方向隔开规定的间隔地形成了多条涂敷部的片的辊压后的一部分的俯视图。

图4是本发明的第三实施例的辊式压制机设备的概要图。

图5是本发明的第四实施例的辊式压制机设备的概要图。

具体实施方式

为了实施发明的优选方式

下面，由图1及图2的实施例对本发明的实施方式进行说明。

图1所示的第一实施方式的辊式压制机设备，将在由铝箔、铜箔等导电材料构成的长尺寸的基材的一面或两面上涂敷成为电极材料的活性物质而构成的片10作为适用对象。特别是如图3所示，是在基材14的表面上将在该基材的长度方向延伸并在宽度方向隔开间隔（非涂敷部）12地形成了多条的活性物质的涂敷部11的片。在本实施例中，作为一例，例示作为锂离子二次电池的卷绕式电极使用的电极的制造过程的片，但不限于此，即使是其它用途的片，也能适用。

本实施例的辊式压制机设备，概略地说，具备卷绕了片10的开卷带卷的开卷机1、对从开卷机1送出的长尺寸的片10进行压缩加工的一对压辊2（上压辊、下压辊）和对被进行了压缩加工的片进行卷取而生成卷取带卷的卷取机3。在开卷机1与压辊2之间，设置相对于片10的张力控制和输送机构4。另外，在压辊2与卷取机3之间，也设置张力控制和输送机构5。

这些张力控制和输送机构4、5，分别具备多个（例如约5～15根）导辊50。导辊50，是进行片10的输送引导和在片的宽度方向施加张力以便片10在输送过程中不发生折皱的辊。

导辊50，由呈凸面形状或正圆柱形状的辊构成，例如是

片10的宽度，是收纳在导辊50的宽度内的尺寸，成为片基材的箔14的厚度以前是10～30μm（平均18～20μm），但最近有10μm以下（例如8～9μm）的要求，而且希望压制速度的高速化。由压辊2对片10施加的负荷，按照线压力是100～2000kg/cm左右。

在本实施例中，为了解决本发明的课题，在压辊2与压辊下游的多个导辊50中的最接近压辊2的导辊50′之间，设置纵切机6。片10，在导辊50′的位置向下方（也可以是上方）弯曲，被施加张力。纵切机6，由在片10的各非涂敷部（各涂敷部之间）的中心位置（例如图3的S2、S4的延长线上）在长度方向切断片10的多个切断刀和在片10的涂敷部的中心位置（例如图3的S1、S3、S5的延长线上）在长度方向切断片10的多个切断刀（图示省略）构成。纵切机本身存在多种类型的纵切机，由于纵切机自身是公知的，所以省略机构性的详细的说明。另外，纵切机6具有与切断间隔相应地调整多个切断刀间距的机构（图示省略）。另外，虽然需要与材料的弯弯曲行进进一致在宽度方向调整纵切机的宽度方向位置的机构，但由于能由公知的技术构成，所以省略机构性的详细的说明。

被进行了辊压的片10，在到达压辊2的下游的最初的导辊50′之前由纵切机6进行纵切，在各涂敷部之间（非涂敷部12）的宽度方向中心位置（例如图3的S2、S4的延长线上）和各涂敷部11的宽度方向中心位置（例如图3的S1、S3、S5的延长线上）被切断。

在本实施例中，作为片10被分断了的结果获得了的多个电极片由1个卷取机3卷取。

在到达压辊2的下游的最初的导辊50′之前，在由纵切机6在上述的切断位置对片10进行了纵切的情况下，此后即使是在各分断片经由多个导辊50到达了卷取机3的情况下，折皱的发展也被抑制，几乎不至于龟裂。

另外，在张力控制和输送机构5上，虽然设置了纵切后的宽度扩大机构（宽度扩大辊等）、张力控制机构（张力调节辊）、弯曲行进修正机构（转向辊等），但由于这些是已知的技术，所以省略图示。

图2是表示第二实施例的图。

与第一实施例的不同点是，为了不是将由纵切机6分断了的结果的电极片卷取在共用的卷取机上，而是对各电极片分别进行卷取，或者为了通过将邻接的各条卷取在不同的卷取轴上，扩大成品卷取带卷间隔，具备了与电极片数量相应的或2个卷取机3a、3b。其它的构成与第一实施例相同。

图4是表示第三实施例的图。

本实施例，与第一实施例同样，将由共用的卷取机3卷取由纵切机6分断了的结果的电极片的方式的辊式压制机设备作为对象。本实施例的纵切机6，虽然与第一实施例同样地被配置在到达压辊2的下游的最初的导辊50′之前，但沿着此纵切机6的下齿使片10向下方（也可以是上方）弯曲。在第一实施例中，虽然在纵切机6的位置使片1弯曲地由导辊50′弯曲，但在本实施例中，在纵切机部使片10弯曲。其它的构成与第一实施例同样。

图5是表示第四实施例的图。

本实施例，是与第二实施例同样地由与电极片数量相应的卷取机或2个卷取机3a、3b卷取由纵切机6分断了的结果的电极片的方式的辊式压制机设备。本实施例的纵切机6，虽然也被配置在到达压辊2的下游的最初的导辊50′之前，但与第三实施例同样地沿着纵切机6的下齿使片10向下方（也可以是上方）弯曲。其它的构成与第二实施例相同。

在上述第二～第四实施例中，也获得与第一实施例同样的效果，即，即使是在被分断了的电极片经由多个导辊50到达了卷取机3的情况下，折皱的发展也被抑制，几乎不至于龟裂。

符号的说明：

1：开卷机，2：压辊，3：卷取机，6：纵切机，10：片，11活性物质涂敷部，12：非涂敷部，13：折皱，14：基材，50、50′：导辊。

Claims

1.一种辊式压制机设备，具备开卷机和成对的压辊；该开卷机将在长尺寸的基材的表面上沿该基材的长度方向延伸并在宽度方向隔开间隔地形成了多条的活性物质的涂敷部的片送出；该成对的压辊在经多个导辊向卷取机侧输送上述片的过程中对上述涂敷部进行压缩加工；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的辊式压制机设备，其特征在于：上述纵切机具有多个切断齿，该多个切断齿在上述压辊与最接近该压辊的上述导辊之间的位置以在上述片的各涂敷部之间的宽度方向中心位置和各涂敷部的宽度方向的中心同时地进行切断的方式配置。

3.一种电极片的制造方法，由开卷机将在长尺寸的基材的表面上沿该基材的长度方向延伸并在宽度方向隔开间隔地形成了多条的活性物质的涂敷部的片送出，在经多个导辊向卷取机侧输送上述片的过程中，经压辊对上述涂敷部进行压缩加工；其特征在于：

包含如下的工序：在上述压辊与该压辊下游的导辊中的最接近该压辊的导辊之间，配置由多个切断刀构成的纵切机；在此纵切机位置而且在上述片的至少各活性物质涂敷部之间的位置切断上述片。

4.根据权利要求3所述的电极片的制造方法，其特征在于：上述纵切机，在上述压辊与最接近该压辊的上述导辊之间的位置，在上述片的各涂敷部之间的宽度方向中心位置和各涂敷部的宽度方向的中心同时地进行切断。