CN105050729A - 粉体涂布装置、和使用它的锂离子电池用电极的制造方法 - Google Patents

粉体涂布装置、和使用它的锂离子电池用电极的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够将被供给到被供给构件表面上的粉体均匀摊平的技术。一种粉体涂布装置(1)，具备：以圆柱状形成的一对压制辊(10、10)；向压制辊(10、10)的外周面上供给粉体(P)的料斗(20、20)；被配置为在其与压制辊(10、10)之间形成规定的间隙、通过将被供给到压制辊(10、10)的外周面上的粉体(P)摊平而调整粉体(P)的厚度的刮扫辊(30、30)；和使压制辊(10、10)在彼此相反的方向上旋转驱动的驱动装置，所述粉体涂布装置(1)，在压制辊(10、10)之间，将被刮扫辊(30、30)摊平了的粉体(P)压缩，在丝网(W)的两面形成压缩粉体层(L、L)，刮扫辊(30)被形成为具有轴心的圆柱状，所述轴心与压制辊(10)的外周面平行、且与压制辊(10)的外周面的移动方向正交。

Description

粉体涂布装置、和使用它的锂离子电池用电极的制造方法
技术领域
本发明涉及粉体涂布装置、和使用它的锂离子电池用电极的制造方法。
背景技术
以往，一边输送丝网(web)一边向该丝网的表面上涂布粉体的技术广为人知。
例如，专利文献1中公开了向长条的金属箔即集电体(丝网)的表面上涂布包含活性物质的复合材料(粉体)的技术。
在专利文献1所记载的技术中，向丝网的表面上供给粉体后，通过叶片形状的刮扫器(squeegee)将该粉体摊平，由此将粉体的厚度调整均匀(参照专利文献1的段落[0047])。
但是，如图5所示，粉体在接触刮扫器时，受到与移动方向(丝网的输送方向)相反方向的力，因此有可能在比刮扫器靠丝网的输送方向的上游侧滞留粉体(发生搭拱现象)。
由此，在专利文献1所记载的技术中，难以将粉体摊平使得被供给到丝网表面上的粉体的厚度均匀。
再者，图5中的白色箭头表示丝网的输送方向。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2011-216504号公报
发明内容
本发明的课题是提供一种能够将被供给到被供给构件表面上的粉体均匀摊平的技术。
本发明涉及的粉体涂布装置，具备：驱动单元，其驱动具有连续的表面的被供给构件，使得该表面在规定的方向上移动；粉体供给单元，其向所述被供给构件的表面上供给粉体；刮扫器，其被配置为在其与所述被供给构件的表面之间形成规定的间隙，通过将由所述粉体供给单元供给到所述被供给构件的表面上的粉体摊平而调整该粉体的厚度；和压制单元，其将被所述刮扫器摊平了的粉体压缩，所述刮扫器被形成为具有轴心的圆柱状，所述轴心与所述被供给构件的表面平行、且与所述被供给构件的表面的移动方向正交。
本发明涉及的粉体涂布装置中，优选所述刮扫器被旋转驱动，使得该刮扫器的外周面上与所述被供给构件的表面相对的部分，与所述被供给构件的表面的移动方向逆向地移动。
本发明涉及的粉体涂布装置中，优选所述刮扫器进行振动，以维持该刮扫器的外周面与所述被供给构件的表面的最短距离。
本发明涉及的锂离子电池用电极的制造方法，包括下述工序：使用上述的粉体涂布装置，在由金属箔构成的集电体的至少一侧的表面上，形成由包含活性物质的所述粉体构成的压缩粉体层。
根据本发明，能够将被供给到被供给构件表面上的粉体均匀摊平。
附图说明
图1是表示本发明涉及的粉体涂布装置的图。
图2是表示粉体由刮扫辊摊平的状态的图。
图3是表示粉体由刮扫辊摊平的状态的图。
图4是表示本发明涉及的锂离子电池用电极的制造工序的图。
图5是表示以往的刮扫器上滞留粉体的状态的图。
具体实施方式
以下，参照图1和图2，对本发明涉及的粉体涂布装置的一实施方式即粉体涂布装置1进行说明。
粉体涂布装置1是一边通过规定的输送装置(未图示)输送丝网W，一边向丝网W的表面上涂布粉体P的装置。详细而言，粉体涂布装置1是一边通过所述输送装置输送丝网W，一边向丝网W的两面上分别连续地供给粉体P，并且将该粉体P连续地压缩，由此在丝网W的两面上形成压缩粉体层L、L的装置。
所述输送装置被构成为：将以辊状卷绕的丝网W连续地放出，将在两面上形成了压缩粉体层L、L的丝网W以辊状卷绕。再者，在丝网W的输送路径上，适当设有随着丝网W的移动而旋转的引导辊、和修正丝网W的曲折的控制装置等。
丝网W是长条的薄板。在本实施方式中，丝网W是由金属箔构成的集电体。
粉体P是粉状的物质。在本实施方式中，粉体P是包含活性物质的粒子群。
压缩粉体层L是通过压缩粉体P而形成的层。
如图1所示，粉体涂布装置1具备压制辊10、10、料斗20、20和刮扫辊30、30，被配置为：一侧的压制辊10、料斗20和刮扫辊30(在图1中是位于丝网W右侧的压制辊10、料斗20和刮扫辊30)与另一侧的压制辊10、料斗20和刮扫辊30(在图1中是位于丝网W左侧的压制辊10、料斗20和刮扫辊30)线对称。
图1中的上下方向与铅垂方向一致，图1中的左右方向与水平方向一致。
再者，一侧的压制辊10、料斗20和刮扫辊30与另一侧的压制辊10、料斗20和刮扫辊30大致同样地构成，因此除了特别说明的情况以外，仅对一侧的压制辊10、料斗20和刮扫辊30进行说明。
压制辊10、10分别以圆柱状形成，被水平地设置为它们的轴心相互平行。压制辊10、10彼此空出规定的间隔而设置，以夹持向铅垂方向下方输送的丝网W。详细而言，压制辊10、10被设置为：一侧的压制辊10的外周面与丝网W的一侧的表面相对，并且另一侧的压制辊10的外周面与丝网W的另一侧的表面相对。压制辊10、10通过规定的驱动装置(未图示)，在相反方向上旋转驱动(参照图1中的压制辊10、10上的箭头)。
料斗20是本发明涉及的粉体供给单元的一实施方式。料斗20被构成为：在其内部储存粉体P，并且将粉体P向压制辊10的外周面上供给。料斗20配置在比压制辊10、10的外周面彼此最接近的位置(以下记为“压制位置”)靠粉体P的移动方向的上游侧。因此，从料斗20供给到压制辊10的外周面上的粉体P，会随着压制辊10的旋转而到达压制位置。
刮扫辊30是将从料斗20供给到压制辊10的外周面上的粉体P摊平的刮扫器。刮扫辊30被形成为外径比压制辊10小的圆柱状，以其轴心与压制辊10的轴心平行的方式设置在压制辊10的附近。即，刮扫辊30被形成为具有轴心的圆柱状，所述轴心与压制辊10的外周面平行、且与压制辊10的外周面的移动方向(压制辊10的旋转方向)正交。刮扫辊30以在其与压制辊10之间形成规定的间隙的方式，配置在比料斗20靠粉体P的移动方向的下游侧、且比压制位置靠粉体P的移动方向的上游侧。
刮扫辊30、30在与位于各自附近的压制辊10的旋转方向相同的方向上，通过规定的驱动装置(未图示)而旋转驱动(参照图1中的刮扫辊30、30上的箭头)。详细而言，一侧的刮扫辊30在与一侧的压制辊10的旋转方向相同的方向上旋转，另一侧的刮扫辊30在与另一侧的压制辊10的旋转方向相同的方向上旋转。换言之，刮扫辊30进行旋转，使得其外周面上与压制辊10的外周面相对的部分，与该压制辊10的外周面的移动方向逆向地移动。
如图2所示，设有宽度调整板31、31，使得在粉体P通过刮扫辊30时，粉体P的宽度(图2中的上下尺寸)恒定。
宽度调整板31、31沿着粉体P的移动方向设置，被配置为沿着压制辊10和刮扫辊30的轴心方向夹持粉体P。宽度调整板31、31具有不与压制辊10和刮扫辊30接触的形状。宽度调整板31、31例如被固定于料斗20(参照图1)。
如以上那样构成的粉体涂布装置1中，从一侧的料斗20供给到一侧的压制辊10的外周面上的粉体P，在随着一侧的压制辊10的旋转而到达压制位置的期间，由一侧的刮扫辊30摊平，并且，从另一侧的料斗20供给到另一侧的压制辊10的外周面上的粉体P，在随着另一侧的压制辊10的旋转而到达压制位置的期间，由另一侧的刮扫辊30摊平。而且，在压制位置上，被供给到一侧的压制辊10的外周面上的粉体P、和被供给到另一侧的压制辊10的外周面上的粉体P，分别在丝网W的一侧和另一侧的表面上被加压。这样，在丝网W的两面上形成压缩粉体层L、L。
再者，在丝网W到达压制位置之前，用于粘合粉体P的粘合剂被涂布到丝网W的两面上。
并不特别限定将所述粘合剂涂布于丝网W的两面上的手段，例如可以应用凹印涂布机。
所述粘合剂优选包含导电材料。
以下，参照图3对刮扫辊30进行详细说明。
如图3所示，刮扫辊30通过将被供给到压制辊10的外周面上的粉体P摊平，将该粉体P的厚度(图3中的上下尺寸)调整为恒定。即，由于在刮扫辊30与压制辊10之间形成了规定的间隙，被供给到压制辊10的外周面上的粉体P在该间隙中通过，由此该粉体P的厚度成为刮扫辊30的外周面与压制辊10的外周面之间的最短距离d。
再者，刮扫辊30被构成为以能够变更距离d的方式相对于压制辊10可移动。
如上所述，刮扫辊30以圆柱状形成。
因此，在粉体P向刮扫辊30与压制辊10的间隙前进时，向刮扫辊30的径向外侧的反力作用于与刮扫辊30的外周面接触的粉体P。即，向压制辊10的外周面的力作用于位于刮扫辊30与压制辊10之间的粉体P。
另外，在粉体P向刮扫辊30与压制辊10的间隙前进时，刮扫辊30的外周面与压制辊10的外周面所成的角度逐渐变小。因此，作用于与刮扫辊30的外周面接触的粉体P的反力的方向逐渐变化。
由此，能够抑制粉体P在刮扫辊30的外周面上滞留，使粉体P良好地通过刮扫辊30与压制辊10的间隙。因此，能够抑制通过了刮扫辊30的粉体P的厚度不均匀，进而能够使压缩粉体层L的厚度均匀。
另外，如上所述，刮扫辊30在与压制辊10的旋转方向相同的方向上旋转驱动。换言之，刮扫辊30被旋转驱动，使得与粉体P的移动方向反方向的力作用于粉体P。
由此，能够进一步抑制粉体P在刮扫辊30的外周面上滞留。
刮扫辊30的旋转速度优选设定为压制辊10的旋转速度的50％左右。
再者，也可以是不使刮扫辊30旋转驱动的结构。
优选使刮扫辊30振动。
通过使刮扫辊30振动，能够进一步抑制粉体P在刮扫辊30的外周面上滞留。
使刮扫辊30振动的方向，设定为可维持刮扫辊30的外周面与压制辊10的外周面之间的最短距离d那样的方向。详细而言，在与刮扫辊30的轴心相对于压制辊10的轴心接近和分离的方向正交的方向上使刮扫辊30振动。使刮扫辊30振动的方向可以是直线状，也可以是曲线状(在本实施方式中为沿着压制辊10的外周面的圆弧状)。例如，可以在刮扫辊30的轴心方向或粉体P的移动方向上使刮扫辊30振动。
刮扫辊30的振动被设定为通过了刮扫辊30的粉体P的厚度不会变得不均匀的程度(例如，频率：700Hz，振幅：5μm)。
再者，本实施方式涉及的粉体涂布装置1被构成为在丝网W的两面上形成压缩粉体层L、L，但也可以被构成为在丝网W的至少一侧的表面形成压缩粉体层L。
即，也可以将粉体涂布装置1构成为仅在丝网W的一侧的表面形成压缩粉体层L。该情况下，可以不设置一侧的料斗20和刮扫辊30、或另一侧的料斗20和刮扫辊30。
在本实施方式中，压制辊10作为本发明涉及的被供给构件发挥作用，压制辊10的外周面相当于本发明涉及的被供给构件的连续的表面。一对压制辊10、10作为本发明涉及的压制单元发挥作用。并且，用于使压制辊10、10旋转驱动的所述驱动装置作为本发明涉及的驱动单元发挥作用。
再者，也可以将丝网W作为本发明涉及的被供给构件。该情况下，用于输送丝网W的所述输送装置作为本发明涉及的驱动单元发挥作用。
以下，参照图4，对本发明涉及的锂离子电池用电极的制造方法的一实施方式、即电极的制造工序S1进行说明。
如图4所示，制造工序S1包括粉体制作工序S10和粉体涂布工序S20。
粉体制作工序S10是制作包含活性物质的粒子群即粉体P的工序。
在粉体制作工序S10中，首先，使向活性物质和粘结剂中加入了适当的添加物(例如导电材料)而得到的物质分散于溶剂中，制作糊。并且，通过喷雾干燥、冷冻干燥或流化床造粒等使所述糊干燥，制作粉体P。此时，可以对粉体P适当进行分级。
粉体涂布工序S20是利用粉体涂布装置1将包含活性物质的粉体P涂布于作为集电体的丝网W的表面上的工序。
在粉体涂布工序S20中，利用粉体涂布装置1，在丝网W的两面上分别压缩粉体P，由此在丝网W的两面上形成压缩粉体层L、L。
如上所述，在制造工序S1中，依次经过粉体制作工序S10和粉体涂布工序S20，由此制作在作为集电体的丝网W的两面上形成了包含活性物质的压缩粉体层L、L的电极。
利用粉体涂布装置1制作出的电极，以均匀的厚度形成压缩粉体层L、L。
因此，通过制造工序S1，能够制造具有良好的品质(输出功率等)的电极。
产业可利用性
本发明能够在用于将粉体涂布在丝网表面上的粉体涂布装置、和使用它的锂离子电池用电极的制造方法中利用。
附图标记说明
1粉体涂布装置
10压制辊(被供给构件、压制单元)
20料斗(粉体供给单元)
30刮扫辊(刮扫器)
P粉体
L压缩粉体层

Claims (4)

1.一种粉体涂布装置，其特征在于，具备：
驱动单元，其驱动具有连续的表面的被供给构件，使得该表面在规定的方向上移动；
粉体供给单元，其向所述被供给构件的表面上供给粉体；
刮扫器，其被配置为在其与所述被供给构件之间形成规定的间隙，通过将由所述粉体供给单元供给到所述被供给构件的表面上的粉体摊平而调整该粉体的厚度；和
压制单元，其将被所述刮扫器摊平了的粉体压缩，
所述刮扫器被形成为具有轴心的圆柱状，所述轴心与所述被供给构件的表面平行、且与所述被供给构件的表面的移动方向正交。
2.根据权利要求1所述的粉体涂布装置，其特征在于，所述刮扫器被旋转驱动，使得该刮扫器的外周面上与所述被供给构件的表面相对的部分，与所述被供给构件的表面的移动方向逆向地移动。
3.根据权利要求1或2所述的粉体涂布装置，其特征在于，所述刮扫器进行振动，以维持该刮扫器的外周面与所述被供给构件的表面的最短距离。
4.一种锂离子电池用电极的制造方法，其特征在于，包括下述工序：使用权利要求1～3的任一项所述的粉体涂布装置，在由金属箔构成的集电体的至少一侧的表面上，形成由包含活性物质的所述粉体构成的压缩粉体层。
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