CN105720238A - 锂离子二次电池用电极的制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够使用造粒粒子形成更均匀的活性物质层的锂离子二次电池用电极的制造装置。该制造装置具备传送机构、供给部、刮扫器、调整部和压延辊。传送机构传送集电体。供给部向传送中的上述集电体的表面供给包含活性物质粒子和粘合剂的造粒粒子。刮扫器将供给的上述造粒粒子摊平。调整部配置在上述刮扫器的上游侧。调整部控制在上述刮扫器的上游侧存留的上述造粒粒子的存留高度。压延辊对摊平的上述造粒粒子进行压延，形成活性物质层。

Description

锂离子二次电池用电极的制造装置
技术领域
本发明涉及锂离子二次电池用电极的制造装置。更详细地，本发明涉及使用包含活性物质和粘合剂的造粒粒子，制造锂离子二次电池中所使用的电极的装置。
背景技术
锂离子二次电池中所使用的电极，典型地在集电体上具备包含活性物质的活性物质层。通过均质地形成该活性物质层，使用了该电极的电池的性能能够稳定。该活性物质层，一般通过将在液状介质中分散有活性物质的浆液状的电极材料向集电体供给并使其干燥后，进行压密而形成。另外，也已知一种不使用液状介质，省略干燥工序，节能且低成本地形成活性物质层的方法。例如专利文献1中公开了利用凹版辊对集电体的表面涂布粘合剂溶液，在其上通过送粉器供给将活性物质粒子和粘合剂造粒而得到的造粒粒子，一边加热一边用压延辊进行按压，由此制造电极。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2014-078497号公报
发明内容
然而，由于造粒粒子与浆液状的电极材料相比流动性差，因而优选在将供给到集电体上的造粒粒子按压之前进行均匀化。因此，在压延辊之前配置刮扫辊，通过刮扫辊将造粒粒子摊平。但是，造粒粒子的流动性差，因此通过刮扫辊的造粒粒子的量会发生参差变化。这样的造粒粒子量的参差变化，在对集电体的表面涂布粘合剂溶液的情况下有表现得特别显著的倾向。其结果，无法实现期望的活性物质的每单位面积重量，所制造的电极的品质有可能降低。
本发明是鉴于上述的现有技术的课题而完成的，其目的是提供能够使用造粒粒子形成更均匀的活性物质层的锂离子二次电池用电极的制造装置。
为解决上述课题，在此公开的技术提供一种锂离子二次电池用电极的制造装置。该制造装置本质上具备传送机构、供给部、刮扫器、调整部和压延辊。传送机构传送集电体。供给部对传送中的上述集电体的表面供给包含活性物质粒子和粘合剂的造粒粒子。刮扫器将供给的上述造粒粒子摊平。调整部配置在上述刮扫器的上游侧。调整部控制在上述刮扫器的上游侧存留的上述造粒粒子的存留高度。压延辊对已被摊平的上述造粒粒子进行压延，形成活性物质层。
像这样，通过调整部的存在，能够使在刮扫器的上游侧存留的造粒粒子的存留状态稳定化。并且，能够使在刮扫器和集电体的间隙中通过的造粒粒子的量的均质化成为可能。进而，能够制作高品质的锂离子二次电池用电极。
另外，能够使由供给部供给的造粒粒子的量的管理精度放宽。因此，即使由供给部供给的造粒粒子量存在不均，也能够制造高品质的锂离子二次电池用电极。
在此公开的制造装置的一优选方式中，其特征在于，上述调整部具备与存留的上述造粒粒子相对的水平面。由此，能够使在刮扫器的上游侧存留的造粒粒子的存留状态更进一步稳定化。
在此公开的制造装置的一优选方式中，制造装置还具备高度传感器和控制部。高度传感器配置在上述调整部的上游侧，测定被供给来的上述造粒粒子的高度。控制部基于上述高度传感器的测定结果来控制由上述供给部供给的上述造粒粒子的供给量。根据这样的技术构成，即使由供给部供给的造粒粒子的量发生不均，也能够更适当地维持造粒粒子的存留状态。
在此公开的制造装置的一优选方式中，其特征在于，在比上述供给部靠上游侧还具备粘合剂溶液供给部，所述粘合剂溶液供给部向传送中的上述集电体的表面供给包含粘合剂的粘合剂溶液。根据这样的技术构成，能够制造造粒粒子和集电体的粘结力优异的电极。
在此公开的制造装置的一优选方式中，还具备导向部。另外，上述供给部具备将上述造粒粒子排出的排出口，并且供给位置设定在与上述刮扫器的下端最接近的所述集电体表面附近、且比上述最近接位置靠上游侧。而且，其特征在于，上述导向部从上述排出口的下方向上述供给位置延伸设置，将从上述排出口排出来的上述造粒粒子在上述供给位置的附近向上述集电体供给。该导向部优选由聚四氟乙烯构建。
根据这样的技术构成，能够使造粒粒子的供给状态更进一步稳定化。另外，即使是例如对集电体的表面供给粘合剂溶液的情况，也能够抑制由粘合剂溶液导致的增长的造粒粒子的结块的发生，使造粒粒子均质化。
在此公开的制造装置的一优选方式中，其特征在于，上述刮扫器是圆筒形状的刮扫辊，在将上述刮扫辊的半径设为r时，上述调整部配置在从上述刮扫辊的下端部起1/12×r以上且5/12×r以下的高度。刮扫辊一般在与集电体的传送方向相反的方向上旋转，可抑制过剩的造粒粒子的供给。根据上述的技术构成，能够很好地抑制由该刮扫辊的作用导致的造粒粒子的存留状态的混乱。
在另一侧面，在此公开的技术提供一种锂离子二次电池用电极的制造方法。该制造方法包括：准备包含活性物质粒子和粘合剂的造粒粒子；准备集电体；向上述集电体的表面供给上述造粒粒子；对被供给到上述集电体的表面的上述造粒粒子，在刮扫器的上游侧调整存留高度使其存留；一边利用刮扫辊将存留的上述造粒粒子摊平，一边调整上述造粒粒子的供给量；通过对已被摊平的上述造粒粒子进行压延，在上述集电体上形成活性物质层。
在该制造方法中，使造粒粒子在刮扫器的上游侧稳定存留。由此能够使在刮扫器和集电体的间隙中通过的造粒粒子的量均质化，能够制造每单位面积重量均质且高品质的电极。另外，能够高产量地制造电极。
在此公开的制造方法的一优选方式中，在上述造粒粒子的供给之前，还包括向传送中的上述集电体的表面供给包含粘合剂的粘合剂溶液。由此，能够制造活性物质层和集电体的粘结力高的电极。
附图说明
图1是表示一实施方式涉及的锂离子二次电池用电极的制造装置的构造的概略示意图。
图2是表示另一实施方式涉及的锂离子二次电池用电极的制造装置的构造的概略示意图。
图3是表示图2的供给部和刮扫器周边的构成的主要部分示意图。
图4是表示造粒粒子的一构造例的示意图。
图5是对以往的锂离子二次电池用电极的制造装置中存留在刮扫器的上游侧的造粒粒子的高度、与制造出的电极的每单位面积重量的关系进行例示的图。
附图标记说明
1电极制造装置
10传送机构
20供给部
30刮扫器
32调整部
34高度传感器
40压延辊
50导向部
60粘合剂溶液供给部
100电极
110集电体
120活性物质层
130造粒粒子
132活性物质粒子
134粘合剂
136导电材料
具体实施方式
以下，一边适当参照附图，一边基于一优选实施方式对在此公开的锂离子二次电池用电极的制造装置进行详细说明。再者，在本说明书中特别提及的事项以外的且本发明的实施所需的事项(例如锂离子二次电池的构造、工作方法等一般事项等)，可基于本说明书的指点和该领域的申请时的技术常识由本领域技术人员掌握。另外，各图是示意性地描述，各图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)并不反映实际的尺寸关系。另外，对发挥相同作用的构件、部位附带相同标记，将重复的说明省略或简化。
在本说明书中，“锂离子二次电池”是指利用锂离子作为电解质(电荷载体)离子，随着正负极间的锂离子(电荷)的移动实现充放电的、可反复充放电的二次电池。一般被称为“锂二次电池”的电池(例如锂离子聚合物二次电池)包含于锂离子二次电池，是本说明书的电极的用途的典型例。
图1是表示一实施方式涉及的锂离子二次电池用电极的制造装置的概略图。如该图1所示，在此公开的制造装置1是用于制造构成锂离子二次电池的电极100的装置。作为制造对象的锂离子二次电池用电极100，典型地在集电体110的一面或两面具备包含活性物质的活性物质层120。并且该制造装置1在构成活性物质层120时，在不使用浆液状的电极构成材料，而是使用包含活性物质粒子132和粘合剂134的造粒粒子130的情况下可优选使用。另外，例如在制造需求大容量和/或采用高速率充放电的使用方式的用途等的长条的电极100时可特别优选使用。再者，该制造装置当然也能够适用于锂离子二次电池的正极用的电极(正极)和负极用的电极(负极)的任一者的制造。
该制造装置1，典型地一边传送长条的集电体110，一边在该集电体110上形成活性物质层120从而制造电极100。以下，按照锂离子二次电池用电极的优选的制造步骤，对该制造装置1进行说明。
该制造装置1本质上具备传送机构10、供给部20、刮扫器30、调整部32和压延辊40。另外，如图2和图3所示，该制造装置1可以具备非必须构成要素的附加的控制部24、高度传感器34、导向部50和粘合剂溶液供给部60。
(传送机构)
传送机构(传送部)10能够沿着预定的传送路径以预定的速度传送集电体110。作为传送机构10，可以利用传送器、导轨等公知的各种传送手段。传送机构10，例如可以将以辊状卷绕的长条的集电体110抽出，并在预定的传送路径上传送后，作为制造出的电极100进行卷绕。再者，虽然并不特别限制，但作为集电体110，考虑到电子传导性优异、使用的活性物质、电解液以及由它们带来的电化学反应系统，可优选使用包含在电池系统内稳定存在的材料的集电体。另外，可以考虑轻量化、机械强度、加工的难度等来决定。例如，在制造锂离子二次电池的正极的情况下，作为集电体110优选铝箔(例如厚度为12～15μm)。另外，在制造锂离子二次电池的负极的情况下，作为集电体110优选铜箔(例如厚度为10～15μm)。集电体110的形状根据锂离子二次电池的形状等会有所不同，因此不特别限制，可考虑棒状、板状、箔(片)状、网状等各种形态。其中，在作为车载用而使用的高容量类型的锂离子二次电池用电极中，优选长条状(带状箔)的集电体。
(供给部)
供给部20向正通过传送机构10传送的集电体110的表面供给造粒粒子130。作为供给部20，可以不特别限制地使用例如能够用于这种锂二次电池用的电极形成的粉体供给装置。作为粉体的供给装置，可以不特别限制地使用例如压送式、旋转叶片式、旋转刷式、螺旋式、滚筒式等常用的各种供给装置。
在该实施方式中，供给部20由旋转刷式粉体供给装置构成(参照图3)。该旋转刷式粉体供给装置典型地具备料斗22和刷涂转子26。料斗22收纳造粒粒子130。刷涂转子26是以旋转轴为中心呈放射状植绒的刷子，被构成为能够以旋转轴为中心旋转。刷涂转子26通过弧形壁将外周面闭塞。该刷涂转子26，在弧形壁的一个部位(该图中为上方)与料斗22的造粒粒子130的收纳空间连通，并且在另一部位(该图中为下方)与排出口20a连接。另外，刷涂转子26设有通过改变植绒的多根绒毛的长度，从而接收造粒粒子130的接收槽。并且，通过在弧形壁内使刷涂转子26旋转，料斗22内的造粒粒子130被依次以预定量一次次地供给到刷涂转子26的接收槽中。另外，随着刷涂转子26的旋转，被供给到接收槽的造粒粒子130沿着弧形壁被传送，并且从排出口20a排出。在排出口20a，典型地可以设置丝网28。通过在排出口20a具备丝网28，这些造粒粒子130能够更均质地排出。另外，可以调整刷涂转子26的旋转轴方向上的排出口20a的尺寸。根据这样的技术构成，能够将造粒粒子130以预定的宽度向集电体110上连续地供给。
(造粒粒子)
再者，在此公开的技术中，造粒粒子130包含至少一个活性物质粒子132和粘合剂134。该造粒粒子130典型地是可以集合多个而以粉体(造粒粉末)的形态存在。不特别限制造粒粒子130的形态。例如，如图4所示，造粒粒子130典型地包含多个活性物质粒子132。该造粒粒子130可以是在各个活性物质粒子132的表面附着粘合剂134，并且该活性物质粒子132通过粘合剂134而相互结合了的形态。在一优选方式中，粘合剂134在造粒粒子130的内部和外表面基本均匀地分散配置，没有局部地分布不均。再者，该造粒粒子130除了活性物质粒子132和粘合剂134以外，还可以包含其它材料(例如导电材料136)。在包含导电材料136的形态中，该导电材料136优选主要分散于粘合剂134中。
对于造粒粒子130的性状不特别限定。从提高生产效率的观点、形成更均质的活性物质层的观点等出发，例如造粒粒子130的粒径范围可以大致为10μm以上且200μm以下，优选为30μm以上且180μm以下，例如为45μm以上且150μm以下。另外，平均粒径可以为20μm以上且100μm以下，优选为30μm以上且90μm以下，例如为50μm以上且80μm以下。再者，在本说明书中“粒径”和“平均粒径”是基于采用激光散射衍射法的粒度分布测定装置测定的值。“平均粒径”是指其体积基准的粒度分布的累计值为50％的粒径，即50％体积平均粒径。该造粒粒子130，可以由例如原料等调制而获得，也可以从材料生产商等购入产品等而获得。
另外，对于造粒粒子130的制法不特别限定。例如，可以是通过将活性物质粒子132和粘合剂134以预定的比例采用干式或湿式混合，并进行造粒、分级等而制造的方法。也不特别限制造粒的方法，可以是例如转动造粒法、流动层造粒法、搅拌造粒法、压缩造粒法、挤出造粒法、粉碎造粒法、喷雾干燥法(喷雾造粒法)等。在一优选例中，采用喷雾干燥法，将在溶剂中混合有活性物质粒子132和粘合剂134的合剂(悬浮液)在干燥气氛中进行喷雾并使其干燥，由此进行了造粒(成形)而得到造粒粒子130。该方法中，喷雾的液滴中所含的粒子大致成为1个块体而进行造粒，因此根据液滴的大小容易调整造粒粒子130的大小、质量等。再者，喷雾的液滴中也可包含除了活性物质粒子132和粘合剂134以外的材料，例如导电材料136。
制造对象为锂离子二次电池的正极的情况下，作为活性物质粒子132，可以不特别限定地使用一直以来作为锂离子二次电池的正极活性物质而使用的粒子状的各种材料。作为正极活性物质的优选例，可举出锂镍氧化物(例如LiNiO2)、锂钴氧化物(例如LiCoO2)、锂锰氧化物(例如LiMn2O4)、它们的复合体(例如LiNi0.5Mn1.5O4、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)等包含锂和过渡金属元素作为构成金属元素的氧化物(锂过渡金属氧化物)的粒子、磷酸锰锂(LiMnPO4)、磷酸铁锂(LiFePO4)等包含锂和过渡金属元素作为构成金属元素的磷酸盐的粒子等。
另外，制造对象为锂离子二次电池的负极的情况下，作为活性物质粒子132，可以不特别限定地使用一直以来作为锂离子二次电池的负极活性物质而使用的粒子状的各种材料。作为负极活性物质的优选例，可举出以人造石墨、天然石墨、无定形碳和它们的复合体(例如无定形涂层石墨)等为代表的碳系材料、或锂过渡金属氧化物、硅化合物等。
作为粘合剂134，可以从能够实现活性物质的结合的各种材料之中选择使用适合于所采用的造粒方法的材料。作为一例，在采用湿式的造粒方法(例如上述喷雾干燥法)的情况下，可以采用能够溶解或分散于所使用的溶剂中的聚合物材料。作为具体例，可举出苯乙烯丁二烯共聚物(SBR)、丙烯酸改性SBR树脂(SBR系乳胶)等橡胶类、羧甲基纤维素(CMC)等纤维素系聚合物、甲基丙烯酸酯的聚合物等丙烯酸系树脂、聚偏二氟乙烯(PVdF)等卤化乙烯树脂等。
另外，在包含导电材料136的技术方案中，作为导电材料136，可优选使用例如炭黑、活性炭等的由比较微细的粒子构成的碳材料。该导电材料136，在使用缺乏导电性的活性物质材料的情况下优选添加，这在活性物质层内或活性物质粒子和集电体之间形成优选的导电路径方面是有效的。作为该导电材料136，典型地可优选使用平均一次粒径为3nm～500nm左右的碳微粒的集合体。
再者，上述造粒粒子130的各构成成分的配合比，可以根据例如锂离子二次电池的用途、期望的特性等而决定。例如，用于车辆驱动用途中所使用的锂离子二次电池的制造的造粒粒子130，优选以能够实现下述的活性物质层的构成的方式来确定各构成成分的配合。
(正极)
以正极活性物质在正极活性物质层整体中所占的比例约为50质量％以上、典型地为70质量％以上且99质量％以下的方式配合是适当的，通常优选为大致87质量％以上且95质量％以下。在包含导电材料136的构成中，导电材料136在正极活性物质层整体中所占的比例例如可以约为1质量％～15质量％，优选为例如2质量％以上且10质量％以下，典型地为3质量％以上且8质量％以下。造粒粉末中所含的粘合剂134在正极活性物质层整体中所占的比例例如可以约为0.5质量％以上且15质量％以下，优选为例如1质量％以上且10质量％以下，典型地为2质量％以上且5质量％以下。再者，在具备后述的粘合剂溶液供给部的制造装置中，使用粘合剂溶液的情况下，优选该粘合剂溶液中所含的粘合剂(第2粘合剂)和造粒粒子中所含的粘合剂的合计成为上述粘合剂比例。
(负极)
负极活性物质，在负极活性物质层整体中所占的比例约为70质量％以上、典型地为90质量％以上且99质量％以下是适当的，通常优选为大致95质量％以上且99质量％以下。造粒粉末中所含的粘合剂在负极活性物质层整体中所占的比例例如可以为0.01质量％以上且10质量％以下，通常可以为大致0.1质量％以上且7质量％以下左右，更优选为0.5质量％以上且5质量％以下左右。再者，在具备后述的粘合剂溶液供给部的制造装置中，使用粘合剂溶液的情况下，优选该粘合剂溶液中所含的粘合剂(第2粘合剂)和造粒粒子中所含的粘合剂的合计成为上述粘合剂比例。
(刮扫器)
刮扫器30在比供给部20靠传送方向下游侧，且在传送的集电体110的上方隔开预定的间隙G而配置。并且，承担将被供给到集电体110上的造粒粒子130摊平的作用。此时，确定间隙G，使得在刮扫器30的下端部30b和集电体110之间通过的造粒粒子130的量能够达成预定的每单位面积重量。再者，虽然不特别限制刮扫器S与传送的集电体110的间隙G(垂直方向上的间隔，换言之为造粒粉末的供给厚度)，但作为一例示出下述优选例：在制作需求高能量密度、高输出密度的电池用的正极的情况下，调整为约90～200μm左右、例如约100～150μm左右，在制作该电池用的负极的情况下，调整为约100～300μm左右、例如约150～250μm左右。
但是，如上所述，造粒粒子130是将活性物质粒子132和粘合剂134混合并以粒状成形的，在外表面会产生凹凸。另外，典型地在造粒粒子130的外表面的至少一部分附着有粘合剂134。因此，造粒粒子130与通常的活性物质粉末(活性物质粒子132单体)相比流动性差。另外，如果任一应力发挥作用，则存在于造粒粒子130外表面的粘合剂134会体现出粘合性。因此，即使是通常的活性物质粉末能够正常流动的状况，在造粒粒子130的情况下也会发生受到向流动方向的应力而相互粘合或形成团块。例如，刮扫器30一般将过剩的造粒粒子130刮去，会阻碍一部分造粒粒子130的流动。因此，造粒粒子130容易附着在刮扫器30上或形成团块。并且，会成为在刮扫器30和集电体110的间隙G中通过的造粒粒子130的量容易发生不均的状况。
在此，通过本发明人的详细研讨，发现造粒粒子130存留在刮扫器30的上游侧时，在其存留量与制造出的电极100的每单位面积重量之间观察到某种相关性。例如，图5中示出了在刮扫器30的上游侧存留的造粒粒子130的体积高度与电极每单位面积重量的关系。图5所示的数据，虽然因为包含关于规格不同的电极的数据而不明显，但是判断在造粒粒子130的体积高度与电极每单位面积重量之间观察到大致比例关系。即，随着在刮扫器30的上游侧存留的造粒粒子130的体积高度越高，多个造粒粒子130间的距离缩短，位于更下方的造粒粒子130的密度增高。即，供给到间隙G时的造粒粒子130的密度增高。因此，即使间隙G恒定，通过间隙G的造粒粒子130的量也会发生参差变动。另一方面，根据本发明人进一步的研讨，明确了通过在刮扫器30的上游侧存留预定量的造粒粒子130，并很好地保持其存留量，能够使存留的造粒粒子130的状态很好地稳定化。
(调整部)
因此，在此公开的锂离子二次电池用电极的制造装置1中，在刮扫器30的上游侧设置调整部32，从而能够通过该调整部32调整在刮扫器30的上游侧存留的造粒粒子130的存留高度H(体积高度)。换言之，通过设置调整部32，在刮扫器30的上游侧由集电体110、刮扫器30和调整部32形成预定的空间。并且通过在该空间存留即将被供给到间隙G的造粒粒子130，从而使该造粒粒子130稳定化。由此，能够使存留在刮扫器30的上游侧并且将被供给到间隙G的底部的造粒粒子130的密度大致保持恒定。该存在于底部的造粒粒子130与存在于上方的造粒粒子130相比进一步被压缩，一定程度被压密。即，造粒粒子130中的活性物质粒子132通过预定的压力而凝聚，造粒粒子130自身的密度也会均质化。由此，能够使被供给到间隙G的造粒粒子量均质化，抑制每单位面积重量的参差变动。另外，在高于存留高度H的位置不存在造粒粒子130，由此能够抑制对存留的(没有送到间隙G的)造粒粒子130施加不必要的摩擦应力。
再者，造粒粒子130的存留高度H，是能够利用于掌握造粒粒子130的存留量或其均质性的指标。因此，存留高度H不一定需要严格地表示存留的造粒粒子130的高度(绝对值)。例如，可以基于预定的基准来规定造粒粒子130的存留高度H。具体而言，例如存留高度H可以设为从集电体110表面到存留的造粒粒子130的最表面(上面)的距离。另外，例如使用后述的导向部50的情况下，也可以设为从导向部50表面到存留的造粒粒子130的最表面(上面)的距离。或者，例如也可以设为从刮扫器30的预定部位(例如下端部30b)的高度到存留的造粒粒子130的最表面(上面)的距离。
不特别限制刮扫器30的形状、材质，例如可以使用包含各种钢等的金属材料、各种橡胶、聚氨酯等的树脂材料、各种陶瓷等的无机材料等的棒状、板状或辊状的刮扫器。在此公开的技术中，刮扫器30优选为辊(圆筒)形状的刮扫辊。通过使刮扫器30的形状为辊状，从而随着在传送方向上前进，被传送的造粒粒子130的量逐渐减少，因此能够降低在被供给到间隙G的造粒粒子130与没有被供给的造粒粒子130之间产生的磨擦等应力，因而优选。另外，刮扫辊典型地优选以圆筒轴为中心可旋转地构建。例如，优选刮扫辊的下端部30b以与集电体的传送为相反方向的方式旋转。由此，能够抑制造粒粒子130过剩地通过间隙G。另外，即使造粒粒子130彼此粘合，也可得到解开该粘合的效果。并不特别限制该旋转速度，例如优选设定为刮扫辊的表面以相对于集电体的传送速度为0.1～10％(例如0.1～7％，优选为0.1～3％)左右的速度向反方向移动。
调整部32只要能够很好地控制存留的造粒粒子130的存留高度H(体积高度)，就不特别限制其形状、材质。例如可以使用包含金属材料、树脂材料、无机材料等各种材质的调整部。另外，优选调整部32相对于刮扫器30紧密抵接而构成，使得造粒粒子130不会侵入刮扫器30和调整部32的间隙中，或造粒粒子130不会滑过该间隙。从这样的观点出发，调整部32与刮扫器30抵接的部位优选为橡胶制或具备以此为基准的弹力性或柔软性的树脂制(例如聚乙烯树脂、环氧树脂、以及在它们中添加有碳纤维、玻璃纤维等强化剂的复合树脂等)。
另外，调整部32和存留的造粒粒子130接触的面(图3中为下面)优选为大致水平。即，调整部32优选具备与存留的所述造粒粒子相对的水平面。调整部32朝向传送方向而向上方倾斜的情况下，造粒粒子130容易夹在调整部32与刮扫器30之间，或造粒粒子130容易滑过调整部32与刮扫器30之间，因而不优选。另外，调整部32朝向传送方向而向下方倾斜的情况下，会导致对由供给部20依次供给而向间隙G供给的造粒粒子130施与过度的压缩应力，使造粒粒子130显现出粘性，因而不优选。
另外，例如刮扫器30为刮扫辊的情况下，由于辊的形状，随着在传送方向上前进，上述的存留空间逐渐变窄。因此，为了不使过剩量的造粒粒子130被供给到上述间隙G，如图3所示刮扫辊以其下端部30b朝向与行进方向相反的方向运动的方式旋转(反转)。在此，如果存留高度H过高，则由于刮扫辊的旋转，造粒粒子130向上挤压的力增大，存留空间内的造粒粒子130的稳定被打乱，因而不优选。因此，在将刮扫辊的半径设为r时，调整部32优选配置在从刮扫辊下端部30b起1/12×r以上且5/12×r以下、优选为1/8×r以上且3/8×r以下、例如1/6×r以上且1/3×r以下的高度。
再者，并不特别限定调整部32的传送方向上的尺寸，优选为与上述的存留高度H相同程度的尺寸。例如，优选为相对于存留高度H±30％左右(更优选为±15％左右)的尺寸。作为具体的一例，存留高度H为15mm的情况下，调整部32的传送方向的尺寸优选为大致10.5mm～19.5mm左右。通过这样，能够确保充分且不过剩的存留空间。
再者，通过设置调整部32，使预定量的造粒粒子130存留在刮扫器30的上游侧，能够通过传送机构10(和刮扫辊)的驱动，向集电体上供给恒定量的造粒粒子130。因此，供给部20的造粒粒子130的供给量，在确保造粒粒子130的存留量的范围，不会对造粒粒子130的每单位面积重量带来直接的影响。因此，即使是在供给部20中发生了造粒粒子130堵塞等的不便的情况，与以往相比，也能够从容地应对。另外，对于供给部20的造粒粒子130的供给量的精度，例如不以每单位面积重量、而以存留高度H为基准，能够在更宽松的条件下进行管理。
(高度传感器、控制部)
另外，在此公开的锂离子二次电池用电极的制造装置1，优选具备高度传感器34和控制部24。高度传感器34典型地设置在调整部32的上游侧。高度传感器34测定被供给来的造粒粒子130的高度(例如存留高度H)。高度传感器34典型地可以优选使用能够采用激光等非接触方法测定高度的装置。控制部24控制供给部20的动作。控制部24例如配置于供给部20。控制部24具有控制供给部20以调整造粒粒子的供给量的功能。并且，例如控制部24基于高度传感器34的测定结果控制来自于供给部20的造粒粒子130的供给量，以很好地实现、维持预定的存留高度H。控制部24例如通过高度传感器34判断为比调整部32靠上游侧的造粒粒子130的高度高于预定的标准值，造粒粒子130的供给量过剩时，控制供给部20以使造粒粒子130的供给量减少。控制部24例如能够使刷机转子26的转速降低，使来自于供给部20的造粒粒子130的供给量减少。另外，例如控制部24通过高度传感器34判断为比调整部32靠上游侧的造粒粒子130的高度低于基准值，造粒粒子130的供给量不足时，控制供给部20以使造粒粒子130的供给量增加。控制部24例如可以使刷机转子26的转速上升，使来自于供给部20的造粒粒子130的供给量增加。在此，基准值与每单位面积重量精度相比能够放宽100％～200％左右。由此，能够放宽造粒粒子130的供给量的管理，并且实现高精度的每单位面积重量。
再者，已知通过在以往的使用了造粒粒子的锂离子二次电池用电极的制造装置1中也具备高度传感器，来管理活性物质的每单位面积重量。但是，例如如果通过采用激光等的非接触的高度传感器测定比活性物质粒子粗大、且会在内部含有空隙的造粒粒子130的供给量，则与使用活性物质粒子的情况相比，每单位面积重量的管理精度容易降低。但是，在此公开的电极制造装置1中，活性物质的每单位面积重量可由控制部24很好地调整。并且，该高度传感器34是可以管理在刮扫器30的上游侧存留的造粒粒子130的量的传感器。
(压延辊)
压延辊40如上所述，对由刮扫器30摊平了的造粒粒子130进行压延，在集电体110的表面形成活性物质层120。如图1～3所示，在该实施方式中，载有刮扫后的造粒粒子130的集电体110，被导向以预定的间隔平衡配置的一对压延辊40的间隙。压延辊40分别在相反方向上以一定的速度旋转，造粒粒子130通过该压延辊40的间隙时被以适当的强度挤向集电体110(压延)从而固定在集电体110上。同时，在造粒粒子130中粘合剂134的接触部位增加，活性物质粒子132彼此相互更紧密地结合。另外，相邻的造粒粒子130彼此也相互更紧密地结合。由此，在集电体110的表面，包含活性物质粒子132的造粒粒子130的层(活性物质层120)以大致一定的厚度成形。由此，制造锂离子二次电池用的电极100。
作为压延辊40的材质，例示其压延面由橡胶系材料、金属材料、无机材料构成。另外，优选将压延辊40的间隔(垂直方向的间隔)调整为，例如形成的活性物质层120成为期望的性状(例如厚度、孔隙率)。
另外，在压延时也可以适当并用加热等成形促进手段。通过在加热状态下进行压延，能够使造粒粉末中所含的粘合剂很好地软化或熔融，能够使造粒粒子130彼此更紧固地结合。
作为一例，在电池容量为20Ah以上这样的较高容量型的电池所使用的电极中，可以参考以下的条件来实施。
(正极)
压延辊40的间隔：与正极的厚度相等(例如30～120μm)
辊线压力：1～2t/cm
压延温度：25℃(可以加热到例如60～180℃左右)
正极活性物质层密度：1.5g/cm3以上(2g/cm3以上)且4.5g/cm3以下(典型地为4.0g/cm3以下)
(负极)
压延辊40的间隔：与负极的厚度相等(例如20～130μm)
辊线压力：1～2t/cm
压延温度：25℃(可以加热到例如60～180℃左右)
负极活性物质层密度：1.0g/cm3以上(2g/cm3以上)且3.5g/cm3以下(典型地为3.0g/cm3以下)
再者，在图1所示的方式中，该电极制造装置1配置有一对压延辊40，采用仅进行一次辊压延的1段压延法。但是，该电极制造装置1不限定于这样的方式，例如也可以具备2对以上(典型地为2组)压延辊40，采用进行2次以上(典型地为2次)辊压延的多段压延法。另外，虽然没有具体图示，但也可以根据集电体110的传送路径的采取方式，在压延辊40的上游侧具备辅助辊。例如图2的实施方式中，在一对压延辊40间垂直向下地传送集电体110。此时，电极制造装置1可以在刮扫器30与压延辊40之间具备辅助辊，在正式的压延前轻微地实施压延处理。由此，能够防止通过刮扫器30后的造粒粒子130在被供给到压延辊40之前从集电体110滑落。
在一优选方式中，通过供给部20，仅向集电体110表面的一部分区域供给造粒粒子130而形成活性物质层120。作为一例，在制作带状的电极100的情况下，优选在与长度方向正交的宽度方向上，以比集电体110的全宽窄的宽度形成活性物质层120。换言之，优选在集电体110的一部分区域中，例如沿着宽度方向的端部，在一侧的端部或两侧的端部具备没有形成活性物质层120的区域(集电体露出部)。例如可以沿着带状的集电体110的宽度方向的两端部设置集电体露出部，在集电体露出部之间的区域(宽度方向的中央附近的区域)设置活性物质层120。该情况下，通过将该电极100在宽度方向的中心以一半的宽度裁断(裁成两半)，能够一次制造2枚锂离子二次电池用电极。另外，例如不进行裁断地制作1枚带状电极的情况下，优选在集电体110的宽度方向的一侧的端部设置集电体露出部。这样的集电体露出部，在电池的构建时，可以用作所谓的集电部。例如在集电体110的宽度方向的两端部设置集电体露出部的情况下，由于取决于集电体110的全宽，因此不能一概而论，但作为大致的目标，例示了将集电体露出部(集电部)的宽度在正极的情况下设为13.5±1mm左右，在负极的情况下设为11±1mm左右。因此，在此公开的电极制造装置1，在比压延辊40靠下游侧可以不设置将电极切成两半的切断部。
另外，虽然不是必须的技术构成，但锂离子二次电池用电极的制造装置1，例如图2所示，可以具备粘合剂溶液供给部60。该制造装置中，粘合剂溶液供给部60典型地配设在比上述的供给部20靠上游侧。该粘合剂溶液供给部60中收纳有粘合剂溶液，被构建成与由传送机构10传送集电体110相配合，向集电体110上以预定的宽度和图案连续地供给预定量的粘合剂溶液。由此，在集电体110上形成粘合剂溶液层(未图示)。并且，通过向供给部20传送设有粘合剂溶液层的集电体110，接下来向设有粘合剂溶液层的集电体110上供给造粒粒子130而形成活性物质层120。由此，能够使集电体110与之后形成的活性物质层120更紧固地结合，能够防止活性物质层120的剥离、造粒粒子130的滑落，提高对于长期使用的耐久性。
作为粘合剂溶液供给部60，并不特别限制，可以使用例如凹版涂布机、狭缝涂布机、模具涂布机、逗号涂布机、浸渍涂布机等涂布装置。再者，粘合剂溶液可以在集电体上进行全涂，或者也可以以预定的图案(例如纵、斜等的条纹状、波浪状、点状等)供给。
另外，向粘合剂溶液供给部60供给的粘合剂溶液，是使粘合剂(第2粘合剂)分散或溶解于溶剂中的溶液。作为该粘合剂溶液的溶剂，可以适当使用水系的溶剂、非水系溶剂(例如有机溶剂)。从环境负荷的降低、安全卫生的观点出发，可优选使用水或以水为主体的与低级醇的混合溶剂。另外，作为有机溶剂，可以使用例如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。作为该粘合剂溶液的粘合剂(第2粘合剂)，优选采用能够溶解或分散于所使用的溶剂中的聚合物材料。该粘合剂(第2粘合剂)可以与例如造粒粉末的制作所使用的粘合剂相同，也可以不同。作为一例，在溶剂为水系的情况下，可优选使用例如上述橡胶类、纤维素系聚合物、丙烯酸树脂等。另外，在溶剂为有机溶剂系的情况下，可优选使用例如上述卤化乙烯树脂。例如，在制造锂离子二次电池的正极的情况下，优选在作为溶剂的水中混合作为第2粘合剂的丙烯酸系树脂。另外，例如制造锂离子二次电池的负极的情况下，优选在作为溶剂的水中混合作为第2粘合剂的橡胶类。
不特别限制通过粘合剂溶液供给部60形成的粘合剂溶液层的浓度、厚度等特性，可以适当调整以使得能够形成期望的性状的活性物质层120。例如，作为大致的目标，为了提高集电体110与活性物质层120的接合性，粘合剂溶液层的厚度例如为1μm以上，优选为2μm以上。另外，从降低电阻的观点出发，厚度例如为25μm以下，优选为10μm以下。
在一优选方式中，仅对集电体110表面的一部分区域供给粘合剂溶液而形成粘合剂溶液层。作为一例，在制作带状的电极的情况下，与上述的活性物质层120的形态同样地，优选在与长度方向正交的宽度方向上，以比集电体110的全宽窄的宽度形成粘合剂溶液层。换言之，优选在集电体110的宽度方向的端部设置没有形成粘合剂溶液层的集电体110的露出部。
另外，虽然不是必须的技术构成，但锂离子二次电池用电极的制造装置1，如图2和图3所示，还可以具备导向部50。尤其是在具备上述的粘合剂溶液供给部60的电极制造装置1中，优选具备导向部50。这是由于，如果向设有粘合剂溶液层的集电体110供给造粒粒子130，则从刚供给开始，造粒粒子130周围就附着上了粘合剂溶液，或将粘合剂溶液吸收到造粒粒子130内。如果将这样的造粒粒子130向刮扫器30传送，则在刮扫器30的上游侧，附着了粘合剂溶液的造粒粒子130会以大体积存留。附着了粘合剂溶液的造粒粒子130的流动性进一步降低，有可能形成团块，或在刮扫器30的间隙G发生堵塞。
对于上述问题，该导向部50将从供给部20排出口20a排出来的造粒粒子130，向与刮扫器30的下端部30b和集电体110的间隙G接近的造粒粒子130的供给位置P引导后，供给到集电体110上。因此，能够抑制造粒粒子130附着或吸收粘合剂溶液，并且实施刮扫。在此，上述的造粒粒子130的供给位置P可以设定在与刮扫器30的下端部30b最接近的(换言之为下端部30b的正下方的)集电体110表面附近、且比该最接近位置靠上游侧。另外，供给位置P优选如图3所示，位于比调整部32的最上游位置(即与刮扫器30抵接的端部相反侧的端部)靠下游侧。即，优选导向部50的最下游侧构成(划分出)造粒粒子130的存留空间的一部分。再者，即使是具备导向部50的情况，存留高度H、造粒粒子130的高度也可以与上述同样地测定和确定。
再者，在此公开的电极制造装置1具备调整部32，使存留空间中的造粒粒子130的状态稳定化。因此，即使是向粘合剂溶液层上供给造粒粒子130的情况，与不具有调整部32的情况相比，在刮扫器30的上游侧存留的造粒粒子130也难以形成团块。即，例如存留空间中的造粒粒子130的上下方向的搅拌受到抑制。因此，与不具有调整部32的情况相比，供给位置P能够设定在比刮扫器30的下端部30b的正下方靠上游侧更长距离的位置。例如，作为一例，在不具有调整部32的情况下将供给位置P’设定在比刮扫器30的下端部30b的正下方靠上游侧20～50mm的位置时，通过设置调整部32，能够将供给位置P设定在与刮扫器30的下端部30b的正下方距离100mm以上的上游侧。这样，即使是例如因任何理由引起导向部50位置偏移而改变了供给位置P的情况，也能够不使品质降低地制造电极100，因而优选。
根据以上的锂离子二次电池用电极的制造装置1，能够通过调整部32的功能使每单位面积重量更加均匀化。例如，使用了不具备调整部32的电极制造装置的情况下，对于刮扫后的活性物质层120的厚度的精度，设计厚度±5％左右为极限。与此相对，根据在此公开的电极制造装置1，能够进行以设计厚度±3％、更优选为±2％的电极的制造。
这样的电极制造装置1，例如在制作作为车辆驱动用电源等而使用的进行高速率下的充放电的高容量型锂离子二次电池用的电极时可优选采用。即，在该高容量型的电池中，活性物质层120的厚度较厚，每单位面积重量的不均对电极特性带来的影响会变得更明显。进而，产生每单位面积重量的不均使电极的性能、安全性等品质降低的可能性。因此，例如这样的车载用的锂离子二次电池用电极的制造中，可特别优选应用本发明。
[锂离子二次电池用电极的用途]
根据在此提出的制造方法，能够向集电体上均匀地供给造粒粉末，能够制造具备表观品质高的活性物质层的电极。因此，能够得到以高水平稳定获得发电性能的品质的锂离子二次电池用电极。具备这样的电极的电池，可以特别优选用作例如驱动车辆的发动机等的驱动源用的电源。不特别限定车辆的种类，可举出例如插入式混合动力汽车(PHV)、混合动力汽车(HV)、电动汽车(EV)、电动卡车、电动滑板车、电动辅助自行车、电动轮椅、电气化铁路等。再者，该锂离子二次电池也可以以将多个该电池串联和/或并联而成的电池组的形态使用。
以上，对本发明的具体例进行了详细说明，但这些只是例示，并不限定权利要求的范围。权利要求的范围所记载的技术中，包括将以上例示的具体例进行了各种变形、变更的内容。

Claims (7)

1.一种锂离子二次电池用电极的制造装置，具备：
传送机构，其传送集电体；
供给部，其向传送中的所述集电体的表面供给包含活性物质粒子和粘合剂的造粒粒子；
刮扫器，其将被供给来的所述造粒粒子摊平；
调整部，其配置在所述刮扫器的上游侧，用于控制在所述刮扫器的上游侧存留的所述造粒粒子的存留高度；和
压延辊，其对已被摊平的所述造粒粒子进行压延，形成活性物质层。
2.根据权利要求1所述的制造装置，所述调整部具备与存留的所述造粒粒子相对的水平面。
3.根据权利要求1或2所述的制造装置，还具备：
高度传感器，其配置在所述调整部的上游侧，测定被供给来的所述造粒粒子的高度；和
控制部，其基于所述高度传感器的测定结果来控制由所述供给部供给的所述造粒粒子的供给量。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的制造装置，在比所述供给部靠上游侧还具备粘合剂溶液供给部，其向传送中的所述集电体的表面供给包含粘合剂的粘合剂溶液。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的制造装置，还具备导向部，
所述供给部具备将所述造粒粒子排出的排出口，并且供给位置设定在与所述刮扫器的下端最接近的所述集电体表面附近、且比所述最接近位置靠上游侧，
所述导向部，从所述排出口的下方向所述供给位置延伸设置，将从所述排出口排出来的所述造粒粒子在所述供给位置的附近向所述集电体供给。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的制造装置，所述刮扫器是圆筒形状的刮扫辊，
在将所述刮扫辊的半径设为r时，所述调整部配置在从所述刮扫辊的下端部起1/12×r以上且5/12×r以下的高度。
7.根据权利要求5或6所述的制造装置，所述导向部由聚四氟乙烯构成。
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