CN106374130B - 制造层叠结构的方法 - Google Patents

制造层叠结构的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106374130B
CN106374130B CN201610570980.8A CN201610570980A CN106374130B CN 106374130 B CN106374130 B CN 106374130B CN 201610570980 A CN201610570980 A CN 201610570980A CN 106374130 B CN106374130 B CN 106374130B
Authority
CN
China
Prior art keywords
surface layer
transport path
layer
raw material
material transport
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610570980.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106374130A (zh
Inventor
角博康
大桥文德
藤内诚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN106374130A publication Critical patent/CN106374130A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106374130B publication Critical patent/CN106374130B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/16Articles comprising two or more components, e.g. co-extruded layers
    • B29C48/18Articles comprising two or more components, e.g. co-extruded layers the components being layers
    • B29C48/21Articles comprising two or more components, e.g. co-extruded layers the components being layers the layers being joined at their surfaces
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/16Making multilayered or multicoloured articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/16Making multilayered or multicoloured articles
    • B29C45/164The moulding materials being injected simultaneously
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/16Making multilayered or multicoloured articles
    • B29C45/1642Making multilayered or multicoloured articles having a "sandwich" structure
    • B29C45/1643Making multilayered or multicoloured articles having a "sandwich" structure from at least three different materials or with at least four layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/16Making multilayered or multicoloured articles
    • B29C45/1642Making multilayered or multicoloured articles having a "sandwich" structure
    • B29C45/1645Injecting skin and core materials from the same injection cylinder, e.g. mono-sandwich moulding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0459Cells or batteries with folded separator between plate-like electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0583Construction or manufacture of accumulators with folded construction elements except wound ones, i.e. folded positive or negative electrodes or separators, e.g. with "Z"-shaped electrodes or separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0585Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402Methods of deposition of the material
    • H01M4/0411Methods of deposition of the material by extrusion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/403Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
    • H01M50/406Moulding; Embossing; Cutting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/16Making multilayered or multicoloured articles
    • B29C45/1642Making multilayered or multicoloured articles having a "sandwich" structure
    • B29C2045/1653Making multilayered or multicoloured articles having a "sandwich" structure using a core injection nozzle penetrating through the skin or into the mould cavity
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/16Fillers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2009/00Layered products
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/34Electrical apparatus, e.g. sparking plugs or parts thereof
    • B29L2031/3468Batteries, accumulators or fuel cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00Electrical equipment
    • B32B2457/10Batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/15Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with at least one layer being manufactured and immediately laminated before reaching its stable state, e.g. in which a layer is extruded and laminated while in semi-molten state
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及一种制造层叠结构的方法,其中,利用其中设置有射出口的模具来制造层叠结构,所述层叠结构包括芯层、第一表面层和第二表面层。所述模具包括供所述第一表面层的原材料输送的第一表面层材料输送路径、供所述第二表面层的原材料输送的第二表面层材料输送路径,和供所述芯层的原材料输送的芯层材料输送路径。所述各路径在所述射出口处会合。所述模具具有这样的形状,即位于会合部位亦即所述射出口的下游的下游部分不接触所射出的由原材料形成的层叠结构。所述层叠结构是通过使作为原材料的粘性流体分别进入所述各路径而射出的。

Description

制造层叠结构的方法
技术领域
本发明涉及一种制造其中多个层部分层叠的层叠结构的方法。更具体地说,本发明涉及一种制造层叠结构的方法,该方法允许层叠结构利用较简单的机构制造并且赋予所制造的层叠结构的各个层的厚度优良的稳定性。
背景技术
常规上,层叠结构已经用于各种领域。例如,在电池领域中,电极层叠体用作发电元件。电池的电极层叠体通常通过层叠三个种类的层即正电极层、负电极层以及使得正极层与负极层彼此不直接接触的隔板层而获得。通常,电极层叠体通过使正极板、负极板以及隔板膜彼此重叠并卷绕它们而制造。作为常规上已经为了重叠和卷绕而采用的装置的示例,日本专利申请公报No.2000-182657(JP2000-182657A)说明了一种电极组成形装置。在该文献说明的装置中,卷绕板片状元件亦即正极、负极和隔板、同时对板片状元件施加反张力,以便防止在卷绕电极组中发生卷绕偏差。
但是,上述常规技术具有以下问题。电极组成形装置的构型复杂。根据上述文献,电极组成形装置包括用于保持各个板片状元件的卡盘。需要用于正极、负极和隔板的卡盘。特别地,隔板需要两对卡盘。此外,卡盘分别设置有导轨。每个导轨围绕卷绕部位指向径向。每个卡盘能够在导轨中的相应一个导轨上滑动。因而,在每个板片状元件的后端由卡盘中的相应一个卡盘保持的同时,每个卡盘在导轨中的相应一个导轨上滑动,所以在卷绕时反张力施加到每个板片状元件上。如至此所说明的,需要这样的复杂机构。
发明内容
本发明提供一种制造层叠结构的方法,该方法能够利用简单的机构执行并且不会导致层叠故障如卷绕偏差。
本发明的一方面涉及一种制造层叠结构的方法。所述层叠结构利用其中设置有射出口的模具、通过从所述射出口射出原材料来制造,所述层叠结构包括芯层、层叠在所述芯层的一个表面上的第一表面层,和层叠在所述芯层的另一个表面上的第二表面层。所述模具包括供所述第一表面层的原材料朝向所述射出口输送的第一表面层材料输送路径、供所述第二表面层的原材料朝向所述射出口输送的第二表面层材料输送路径,和供所述芯层的原材料朝向所述射出口输送的芯层材料输送路径,所述芯层材料输送路径设置在所述第一表面层材料输送路径和所述第二表面层材料输送路径之间;所述芯层材料输送路径、所述第一表面层材料输送路径和所述第二表面层材料输送路径在所述射出口处会合;所述模具具有这样的形状,即位于会合部位亦即所述射出口的相对于原材料流的下游的下游部分不接触所射出的由原材料形成的层叠结构;以及通过使作为所述第一表面层的原材料的粘性流体、作为所述第二表面层的原材料的粘性流体和作为所述芯层的原材料的粘性流体分别流入所述第一表面层材料输送路径、所述第二表面层材料输送路径和所述芯层材料输送路径中而从所述射出口射出其中所述第一表面层的原材料、所述芯层的原材料和所述第二表面层的原材料以分层方式层叠的所述层叠结构。
在根据本发明上述方面的制造层叠结构的方法中,作为粘性流体的所述第一表面层的原材料供给到所述模具的所述第一表面层材料输送路径。类似地,两者都是粘性流体的所述第二表面层的原材料和所述芯层的原材料分别供给到所述第二表面层材料输送路径和所述芯层材料输送路径。然后,所述三种原材料分别通过所述模具中的所述输送路径朝向所述射出口流动,并且在所述射出口处会合。因此,其中三个层被层叠的层叠结构从所述射出口射出。所射出的由原材料形成的层叠结构在不接触所述模具的下游部分的情况下前进,所述下游部分位于所述射出口的下游。因此,由于例如在射出之后不会发生与模具的摩擦,所以层叠结构的各个层的厚度稳定,而不论原材料的供给压力之差如何。
在根据本发明上述方面的方法中,在所述模具中,所述芯层材料输送路径和所述第一表面层材料输送路径之间在所述会合部位处的夹角可以等于或小于45°,并且所述芯层材料输送路径和所述第二表面层材料输送路径之间在所述会合部位处的夹角可以等于或小于45°。利用这种构型,在所述会合部位处的夹角小,并且因此,各原材料在所述会合部位处的流动不会被扰乱(干扰)。
在根据本发明上述方面的方法中,可以在这样的状态下执行射出,即供给到所述第一表面层材料输送路径的所述第一表面层的原材料的供给压力与供给到所述芯层材料输送路径的所述芯层的原材料的供给压力之差被设定为等于或小于取决于所述模具中的在所述会合部位上游的上游部分中位于所述芯层材料输送路径和所述第一表面层材料输送路径之间的部位处的变形耐受压力的第一上限压力差,并且供给到所述第二表面层材料输送路径的所述第二表面层的原材料的供给压力与供给到所述芯层材料输送路径的所述芯层的原材料的供给压力之差被设定为等于或小于取决于所述模具中的在所述会合部位上游的上游部分中位于所述芯层材料输送路径和所述第二表面层材料输送路径之间的部位处的变形耐受压力的第二上限压力差。利用这种构型,能够防止发生所述模具由于在射出时所述输送路径之间的压力差而局部变形的情况。因此,能够在厚度等于或接近于目标厚度的情况下射出所述层叠结构。
在根据本发明上述方面的方法中,在所述模具中,所述射出口可以由倾斜面限定,所述倾斜面构造成使得在位于所述会合部位的相对于原材料流的下游的下游部分中所述倾斜面之间的间隙朝向下游侧加宽。使用该模具能够更可靠地确保从所述射出口射出的所述层叠结构不会与所述模具接触。
根据本发明另一方面的一种制造方法适于制造层叠结构,所述层叠结构包括芯层、层叠在所述芯层的一个表面上的第一表面层,和层叠在所述芯层的另一个表面上的第二表面层,所述第一表面层具有朝向所述芯层和所述第二表面层突出的多个梳齿部分,所述第二表面层具有朝向所述芯层和所述第一表面层突出的多个梳齿部分。所述第一表面层和所述第二表面层配置成使得所述第一表面层的梳齿部分和所述第二表面层的梳齿部分交替布置。所述芯层配置在所述第一表面层和所述第二表面层之间,并且呈蜿蜒曲折形状以使得所述第一表面层和所述第二表面层彼此不直接接触。当该层叠结构应用于例如电池的电极层叠体时,能够获得使电极层彼此对向的大的对向面积,以及各层的厚度和梳齿部分的突出量的优良稳定性。因此,所述电池具有优良的性能。
根据本发明的上述各方面,提供了能够利用简单的机构执行并且不会导致层叠故障如卷绕偏差的制造层叠结构的方法。
附图说明
下面参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点,以及技术和工业意义,在附图中同样的附图标记表示同样的要素,并且其中:
图1是根据本发明的实施例的模具的剖视图;
图2是以放大方式示出图1模具的一部分的剖视图;
图3是示出各路径如何在模具的开口部处会合的示意图;
图4是示出如何通过图1的模具制造层叠结构的剖视图;
图5是以放大方式示出图4的一部分的剖视图;
图6是所制得的电极层叠体(层叠结构)的透视图;以及
图7是根据变型示例的电极层叠体的透视图。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的实施例。在本实施例中,本发明被具体实施为一种利用模具通过射出成形(注射模制)来制造其中正极层、隔板层和负极层被层叠的锂离子二次电池或其它电池的电极层叠体的方法和一种执行该方法的装置。
首先,说明在本发明的本实施例中使用的模具。图1是示出根据本发明的本实施例的模具1的主要部分的剖视图。图1中所示的根据本发明的本实施例的模具1包括外模11和内模12。外模11构成模具1的外形轮廓。在外模11中形成有空腔部14和开口部13。空腔部14是用于在其中收纳内模12的空间,并且经由开口部13与外部空间连接。内模12收纳在外模11的空腔部14中,并且具有在图1中在其左端变尖的形状。此外,中空的芯材料池16和中空的芯材料路径15形成在模具12内部。芯材料池16和芯材料路径15彼此连接并且总体上沿图1中的左右方向贯通内模12。芯材料池16比芯材料路径15宽(大)。
在如图1所示内模12插入外模11中的状态下,在图1中内模12的上方和下方分别形成空腔部14的空间。这些空间区域称为第一表面层材料池17和第二表面层材料池18。比第一表面层材料池17窄的第一表面层材料路径19形成在第一表面层材料池17与开口部13之间。第一表面层材料池17经由第一表面层材料路径19与开口部13连接。类似地,比第二表面层材料池18窄的第二表面层材料路径20形成在第二表面层材料池18与开口部13之间。第二表面层材料池18和开口部13彼此连接。在图1所示的状态下,三个路径即第一表面层材料路径19、芯材料路径15和第二表面层材料路径20在开口部13处会合。外模11和内模12两者均被描绘成看上去都分为两个部分,即图1中的上部和下部。实际上,外模11和内模12两者中的每一者总体上都是包括上部和下部的一个成一体的模具。
图2以放大方式示出图1所示的模具1中的开口部13和开口部13附近。如图2所示,在开口部13的部位在外模11的外表面21中形成有V字形的V形槽22。在V形槽22的位置,外模11的外表面21的一部分构造成位于图2中的上下侧的倾斜面,并且倾斜面之间的间隙沿向外的方向即图2中左侧方向加宽。如上所述,三个路径即第一表面层材料路径19、芯材料路径15和第二表面层材料路径20在V形槽22的底部24处会合。因此,在内模12与外模11组合在一起的状态下,内模12的末端部23面向开口部13。在开口部13中,限定V形槽22的倾斜面设置在位于底部24外侧的部分中(换句话说,限定V形槽22的倾斜面在底部24的外侧并且邻接底部24)。
图3是示出三个路径在开口部13的位置处会合的示意图。图3中的线段“15”、“19”和“20”表示各个路径即图2中的芯材料路径15、第一表面层材料路径19和第二表面层材料路径20的中心线。如图3所示,中心线19、15和20在“24”的位置处彼此相交。图2中的“24”是指开口部13的底部24。此外,中心线19和20相对于中心线15的夹角θ1和θ2中的每一者都等于或小于45°。夹角θ1大致等于夹角θ2(θ1=θ2),虽然夹角θ1未必需要等于夹角θ2。
在利用模具1制造电极层叠体的情况下,通过使三个层即隔板层、正极层和负极层中对应的一个层的原材料的粉末分散到分散介质中而制备各种糊浆,并且将这些糊浆压入芯材料池16、第一表面层材料池17和第二表面层材料池18中。更具体地说,如图4所示,将正极糊浆P压入第一表面层材料池17,将负极糊浆N压入第二表面层材料池18,以及将隔板糊浆S压入芯材料池16。因而,在图4中从开口部13向左侧射出其中三个层被层叠的电极层叠体30。
日本专利申请公报No.2014-203561(JP2014-203561A)的段落[0026]至[0031]中说明的糊浆例如可以用作所用的正极糊浆P和负极糊浆N。但是,应注意,这种已知组分中的粘结剂成分的量在本发明的本实施例中可以比在上述出版物中小。或者,可以不使用粘结剂成分。另一方面,导电剂成分的量在本发明的本实施例中可以比在上述出版物中大。通过使硅石粉末或其它陶瓷粉末以胶体方式分散到分散介质中并且适当调整粘性而获得的糊浆可以用作隔板糊浆S。也可以使用通过代替陶瓷粉末分散树脂粉末而获得的糊浆。
图5以放大方式亦即与图2中相同的方式示出图4的一部分。如图5所示,在电极层叠体30中,正极层32、隔板层31和负极层33层叠。正极层32使用正极糊浆P形成,负极层33使用负极糊浆N形成,隔板层31使用隔板糊浆S形成。
刚从开口部13射出的电极层叠体30处于其中正极层32、隔板层31和负极层33全都利用剩余的分散介质保持润湿的状态。通过适当的干燥工艺除去分散介质,并且因而干燥电极层叠体30。在干燥的电极层叠体30中,因为已经除去分散介质,所以各层由于原材料的粉末颗粒之间的间隙而都是多孔层。由于电解液进入这些间隙,所以电极层叠体30能够用作电池的发电元件。该干燥的电极层叠体30与适当的电解液一起包封在一壳体中,并且正极层32和负极层33与相应的外部端子相连。因而,获得电池。
图5示出第一表面层材料路径19、芯材料路径15和第二表面层材料路径20在开口部13的底部24的位置处会合。参照图3已经说明了该特征。因而,正极糊浆P、隔板糊浆S和负极糊浆N在底部24的位置处会合。此外,一旦三种糊浆会合,电极层叠体30的表面便由于开口部13的V形槽22的倾斜面而与外模11分离。亦即,在三个层会合之后,电极层叠体30在图5中向左侧前进而不会沿外模11的表面移动。
这样,获得了如图6所示具有三个层即正极层32、隔板层31和负极层33的电极层叠体30。因而,根据本发明的本实施例的模具1在电极层叠体30的总宽度W上具有图1和2所示的结构。在图1(和图2)中的外模11和内模12的每一个中,总宽度W外侧的区域中的上部和下部彼此相连成一体。因此,与背景技术部分说明的卷绕方法的情况不一样,根据本发明的本实施例制造的电极层叠体30当然不存在卷绕偏差的问题。
现在说明各糊浆的排出压力与模具1的变形耐受压力之间的关系。变形耐受压力对模具1的内模12很重要。这是因为内模12的末端部23具有以尖锐角度变尖的形状并且夹在不同糊浆的路径之间,如图2和5所示。因此,如果第一表面层材料路径19与芯材料路径15之间的压力差或第二表面层材料路径20与芯材料路径15之间的压力差极高,则内模12的末端部23可能变形。因此,各路径的实质宽度与设定宽度不相等,并且获得的是各层的厚度与期望(目标)厚度不同的电极层叠体30。
因此,在本发明的本实施例中,可以在各糊浆的供给压力之差被设定为等于或小于预定值的情况下制造电极层叠体30。更具体地说,正极糊浆P的供给压力和负极糊浆N的供给压力两者被设定在相对于隔板糊浆S的供给压力的预定范围之内。因而,能使第一表面层材料路径19或第二表面层材料路径20与芯材料路径15之间的压力差等于或小于预定上限压力差。容许的上限压力差取决于内模12的材料和其末端部23的角度。当内模12由变形耐受压力高的材料制成时,上限压力差高。当内模12由变形耐受压力低的材料制成时,上限压力差低。材料的变形耐受压力是该材料能够承受而不会变形的最大压力。上限压力差随着末端部23的形状的尖锐度增大(即各路径之间的对应夹角(图3的θ1和θ2中的对应一个)减小)而减小。在内模12的材料是一般采用的模具钢并且各路径之间的夹角(图3的θ1和θ2中的每一个)约为40°至45°时,上限压力差例如约为1MPa。各糊浆的供给压力本身优选在约1MPa至4MPa的范围内。
因而,本发明的本实施例具有以下特征。首先,所形成的电极层叠体30中的各层(正极层32、隔板层31和负极层33)的厚度是稳定的。第二,能够根据制造时的制造条件调整各个层的厚度之比,而不会削弱厚度的稳定性。第三,介于各层之间的异物的量极少。第四,各层之间的附着性充分。
对第一个特征进行说明。在此提到的各个层的厚度的稳定性是指各个层的厚度在各电极层叠体之间几乎不存在偏差,并且各个层的厚度在各个电极层叠体内几乎不存在偏差。获得这样的稳定性存在两个原因。第一个原因在于在会合点处芯材料路径15、第一表面层材料路径19和第二表面层材料路径20之间的夹角。如参照图3所述,三个路径在开口部13的底部24处会合成单个路径。此外,使正极糊浆P和负极糊浆N的流动方向在会合部位(即底部24)处改变的角度取决于夹角θ1和θ2并且因此等于或小于45°。隔板糊浆S的流动方向不会改变。如至此所说明的,各糊浆的流动方向在会合点处的变化小,并且因此能够避免各糊浆流由于会合而被扰乱(干扰)的情形。因此,不存在导致所形成的各个层的厚度波动的因素。
另一个原因在于在会合之后电极层叠体30与外模11的表面立即分离。如果电极层叠体30在会合之后在与外模11的表面暂时接触的同时移动,则电极层叠体30在其移动期间承受由于外模11的表面引起的摩擦阻力。该摩擦阻力施加到正极层32和负极层33而不施加到隔板层31,并且因此可能是层间界面起波纹的原因(即摩擦阻力可能导致层间界面形成波纹)。此外,如果用于各个层的糊浆的排出压力彼此不同,则排出压力可能在各层之间相互影响。
本发明的本实施例不会引起该现象,并且电极层叠体30在会合之后与外模11的表面立即分离。因此,从开口部13的底部24射出到外侧的电极层叠体30实际上处于压力释放状态。结果,即使当供给到模具1的各个路径的各糊浆的供给压力之间存在一定差异时,也不存在导致层间界面起波纹或导致各层的厚度相对于目标厚度产生偏差的因素。因而,获得了各个层的厚度稳定的电极层叠体30。因此,在本发明的本实施例中,基本上,能够通过调整模具1中第一表面层材料路径19、芯材料路径15和第二表面层材料路径20的间隙来设定各个层的厚度。
接下来说明第二个特征。在本发明的本实施例中,能够通过调整各个层的糊浆的挤出速度在保持模具1的构型的同时调整各个层的厚度之间的比率。例如,当各个层的糊浆的挤出速度全部一样时,各个层的厚度之间的比率基本上直接反映各个路径的间隙之间的上述比率。假设其中正极糊浆P和负极糊浆N的挤出速度被维持并且仅隔板糊浆S的挤出速度减半的情况。在这种情况下,在所获得的电极层叠体30中,正极层32和负极层33的厚度基本无变化并且仅隔板层31的厚度减小为大致一半。这是因为在两端的正极糊浆P和负极糊浆N的挤出速度的影响下隔板层31被伸长,尽管每单位时间排出的隔板糊浆S的量减半。当然,即使当在上述情况下进行制造时,由于上述原因,各个层的厚度也是稳定的。
第三个特征是基于与根据背景技术部分中说明的卷绕方法形成电极组的情况的比较。在所述卷绕方法中,存在发生其中空气中的异物夹在彼此重叠并卷绕的板片之间的情况的可能性,而该情况在根据本发明的本实施例的方法中不会发生。第四个特征可归因于三个层在从模具1射出时已经层叠的事实。在其中在射出之后使各个层层叠并且紧密附着于彼此的方法中,特别是在各糊浆的粘度高的情况下不易于获得充分的附着性。但是,这种问题不会发生在本发明的本实施例中。因此,能够获得这样的电极层叠体30,其中可使用具有高粘度(在这种粘度下不会发生由于糊浆之间的混浊引起的问题)的糊浆,同时各层之间的附着性高。
在本发明的本实施例中,已经说明其中三个层被层叠的示例。但是,本发明不限于三个层被层叠的情况,本发明也可以应用于其中更大数量的层被层叠的情况。此外,除了层叠部位(即,各层相层叠的部位)在层叠面的厚度方向上被追加的方式,还能够采用层叠部位在层叠面的侧向上被追加的方式。
图7示出通过根据本发明的本实施例的方法制造的电极层叠体的变型示例。在图7的电极层叠体40中,正极层42和负极层43中的每一者在剖视图中呈梳齿形状。正极层42和负极层43配置成使得其多个梳齿部分46和47交替布置。正极层42和负极层43之间的隔板层41呈蜿蜒曲折形状。由于该隔板层41的存在,如电极层叠体30的上述情况中那样,可防止正极层42和负极层43彼此直接接触。能够通过修改模具的结构来获得该电极层叠体40。当然,与在电极层叠体40的纵向L上的位置无关地,图7中在正面所绘的截面形状保持不变。图7的电极层叠体40还包括集电端子44和45。但是,应注意,与正极层42、负极层43和隔板层41的射出成形分开地在之后安装集电端子44和45。
在图7所示的电极层叠体40中,由于正极层42和负极层43的梳齿形状,正极层42和负极层43具有大的对向面积(即,正极层42和负极层43彼此对向的面积大)。这意味着利用电极层叠体40制造的电池具有大的电池容量。此外,这意味着电池具有小的内阻。因此,使用电极层叠体40获得的电池展现出优良的特性。此外,能够通过在纵向L上的任意部位切断电极层叠体40而获得用于单个电池的电极层叠体,对于图6的电极层叠体30也是这样。此外,梳齿部分46和47的厚度和突出量以及隔板层41的厚度也与电极层叠体30的情况一样高度稳定。
如上面详细说明的,根据本发明的本实施例,利用模具1通过射出成形制造了电极层叠体(层叠结构)。用于此目的的模具1构造成使得三个路径即第一表面层材料路径19、芯材料路径15以及第二表面层材料路径20在开口部13的底部24会合。因而,当正极糊浆P、隔板糊浆S和负极糊浆N在底部24会合而构成三层的层叠体时,该层叠体与外模11立即分离并前进。因而,能够实现这样的制造层叠结构的方法,即获得了各个层的厚度稳定的电极层叠体30和40。
本发明的实施例仅仅是示例,本发明不限于本实施例。因此,本发明的实施例能够进行各种改进和修改而不背离本发明的范围。例如,在实施例中,限定V形槽的倾斜面被设置为形成开口部13的位于底部24外侧的部分的形状。但是,本发明不限于该构型。可使用缺口形状代替限定所述槽的倾斜面来设置“间隙朝向下游侧加宽”的构型。
本发明的上述实施例用于其中芯层是隔板层31或41、第一表面层是正极层32或42以及第二表面层是负极层33或43的电极层叠体30或40,但是本发明不限于电池的电极层叠体。本发明能够应用于具有带至少三个层的层叠结构的对象。例如,本发明能够应用于电容器层叠体,该电容器层叠体具有用作第一表面层和第二表面层的导体层以及用作介于第一表面层和第二表面层之间的芯层的绝缘层。此外,本发明也适用于除电容器层叠体之外的其它各种电子元件。此外,用作原材料的各种糊浆不限于通过使粉末分散在分散介质中获得的糊浆,而根据要制造的层叠结构的预期目的可以是合成树脂糊浆等。

Claims (4)

1.一种制造层叠结构的方法,其中,利用其中设置有射出口的模具、通过从所述射出口射出原材料来制造所述层叠结构,所述层叠结构包括芯层、层叠在所述芯层的一个表面上的第一表面层,和层叠在所述芯层的另一个表面上的第二表面层,其特征在于:
所述模具包括供所述第一表面层的原材料朝向所述射出口输送的第一表面层材料输送路径、供所述第二表面层的原材料朝向所述射出口输送的第二表面层材料输送路径,和供所述芯层的原材料朝向所述射出口输送的芯层材料输送路径,所述芯层材料输送路径设置在所述第一表面层材料输送路径和所述第二表面层材料输送路径之间;
所述芯层材料输送路径、所述第一表面层材料输送路径和所述第二表面层材料输送路径在所述射出口处会合;
所述模具具有这样的形状,即位于会合部位亦即所述射出口的相对于原材料流的下游的下游部分不接触所射出的由原材料形成的层叠结构;以及
通过使作为所述第一表面层的原材料的粘性流体、作为所述第二表面层的原材料的粘性流体和作为所述芯层的原材料的粘性流体分别流入所述第一表面层材料输送路径、所述第二表面层材料输送路径和所述芯层材料输送路径中而从所述射出口射出其中所述第一表面层的原材料、所述芯层的原材料和所述第二表面层的原材料以分层方式层叠的所述层叠结构。
2.根据权利要求1所述的制造层叠结构的方法,其中,在所述模具中,所述芯层材料输送路径和所述第一表面层材料输送路径之间在所述会合部位处的夹角等于或小于45°,并且所述芯层材料输送路径和所述第二表面层材料输送路径之间在所述会合部位处的夹角等于或小于45°。
3.根据权利要求1所述的制造层叠结构的方法,其中,在这样的状态下执行射出,即供给到所述第一表面层材料输送路径的所述第一表面层的原材料的供给压力与供给到所述芯层材料输送路径的所述芯层的原材料的供给压力之差被设定为等于或小于取决于所述模具中的在所述会合部位上游的上游部分中位于所述芯层材料输送路径和所述第一表面层材料输送路径之间的部位处的变形耐受压力的第一上限压力差,并且供给到所述第二表面层材料输送路径的所述第二表面层的原材料的供给压力与供给到所述芯层材料输送路径的所述芯层的原材料的供给压力之差被设定为等于或小于取决于所述模具中的在所述会合部位上游的上游部分中位于所述芯层材料输送路径和所述第二表面层材料输送路径之间的部位处的变形耐受压力的第二上限压力差。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制造层叠结构的方法,其中,在所述模具中,所述射出口由倾斜面限定,所述倾斜面构造成使得在位于所述会合部位的相对于原材料流的下游的下游部分中所述倾斜面之间的间隙朝向下游侧加宽。
CN201610570980.8A 2015-07-21 2016-07-19 制造层叠结构的方法 Active CN106374130B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-144247 2015-07-21
JP2015144247A JP6358181B2 (ja) 2015-07-21 2015-07-21 積層構造体の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106374130A CN106374130A (zh) 2017-02-01
CN106374130B true CN106374130B (zh) 2019-05-17

Family

ID=57836520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610570980.8A Active CN106374130B (zh) 2015-07-21 2016-07-19 制造层叠结构的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10124525B2 (zh)
JP (1) JP6358181B2 (zh)
KR (1) KR101907259B1 (zh)
CN (1) CN106374130B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11909083B2 (en) * 2018-12-28 2024-02-20 Xerox Corporation Apparatus and method for forming a multilayer extrusion comprising component layers of an electrochemical cell

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1062803C (zh) * 1993-11-12 2001-03-07 斯坦德埃克公司 从粒状纤维素料生产的复合材料及其制备方法和系统
CN102333636A (zh) * 2008-09-29 2012-01-25 斯特兰德克斯公司 制造挤压合成木材的模具及其相关方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01103421A (ja) * 1987-10-19 1989-04-20 Tomy Kikai Kogyo Kk 多層フィルム成形用の多層ダイ
US4911628A (en) * 1988-10-05 1990-03-27 American Maplan Corporation Triwall siding apparatus
JP3584109B2 (ja) 1996-01-23 2004-11-04 タキロン株式会社 積層樹脂シート押出成形法とその金型
JPH09213347A (ja) 1996-02-02 1997-08-15 Sony Corp アルカリ電池及びその製造方法
JPH10151659A (ja) * 1996-11-25 1998-06-09 Teijin Ltd マルチマニホールドダイ及び多層フィルムの製造方法
KR100280017B1 (ko) 1998-09-16 2001-04-02 장용균 공압출필름의제조장치
JP2000182657A (ja) 1998-12-16 2000-06-30 Toshiba Battery Co Ltd 渦巻き型電池の電極群成形装置
JP2000348712A (ja) * 1999-06-07 2000-12-15 Japan Energy Corp 非水系二次電池用電極の製造装置及びその製造方法
JP4809996B2 (ja) 2001-05-08 2011-11-09 Necエナジーデバイス株式会社 電池
JP2003103547A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Konica Corp 積層セルロースエステルフィルムの製造方法および製造装置
JP2013202811A (ja) * 2012-03-27 2013-10-07 Fujifilm Corp 流延方法、フィルム製造方法、流延ダイ、流延装置、フィルム製造設備
JP6064752B2 (ja) 2013-04-02 2017-01-25 トヨタ自動車株式会社 非水電解質二次電池の電極板の製造方法,非水電解質二次電池の電極体の製造方法,および非水電解質二次電池の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1062803C (zh) * 1993-11-12 2001-03-07 斯坦德埃克公司 从粒状纤维素料生产的复合材料及其制备方法和系统
CN102333636A (zh) * 2008-09-29 2012-01-25 斯特兰德克斯公司 制造挤压合成木材的模具及其相关方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017024242A (ja) 2017-02-02
JP6358181B2 (ja) 2018-07-18
US20170021537A1 (en) 2017-01-26
KR20170012046A (ko) 2017-02-02
CN106374130A (zh) 2017-02-01
US10124525B2 (en) 2018-11-13
KR101907259B1 (ko) 2018-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7395662B2 (ja) シングルパウチバッテリセル及びその製造方法
CN103904365B (zh) 用于多层电池结构的共挤打印头
JP6249493B2 (ja) 非水電解液二次電池
CN103904298B (zh) 通过共挤出印刷而制得的先进高功率和高能量的电池电极
JP4402134B2 (ja) 積層型二次電池およびその製造方法
US20180241043A1 (en) Lithium-ion secondary battery and method of manufacture thereof
KR102506723B1 (ko) 비수 전해질 이차 전지
CN102460772A (zh) 利用直接涂覆在纳米孔隔板上的电极的电池
CN106207194A (zh) 电极和制造电极的方法
WO2019038970A1 (ja) 二次電池
CN113939950B (zh) 具有集成陶瓷分隔体的电极
CN108028143A (zh) 薄膜电容器、连结型电容器、逆变器以及电动车辆
CN106374130B (zh) 制造层叠结构的方法
CN106688125A (zh) 利用大气等离子体制造锂二级电池电极
CN103996875A (zh) 电动汽车用锂离子电池芯包生产系统以及生产方法
US20200280104A1 (en) Anode Subassemblies for Lithium-Metal Batteries, Lithium-Metal Batteries Made Therewith, and Related Methods
JP5691379B2 (ja) 塗布装置
CN115041368A (zh) 涂布装置
CN104282948B (zh) 锂电池的芯体结构及装配方法
EP3813154A1 (en) Lithium ion secondary battery and method for producing same
CN107302110A (zh) 卷绕式电芯
JP2017130301A (ja) 非水電解質二次電池及び非水電解質二次電池の製造方法
CN204204979U (zh) 锂电池的芯体结构
CN112751142B (zh) 具有集成陶瓷分隔体的电化学电池
KR102651932B1 (ko) 듀얼 슬롯 다이 코터

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant