CN107615523A - 二次电池电极、二次电池制造方法及制造装置 - Google Patents

二次电池电极、二次电池制造方法及制造装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107615523A
CN107615523A CN201680028838.9A CN201680028838A CN107615523A CN 107615523 A CN107615523 A CN 107615523A CN 201680028838 A CN201680028838 A CN 201680028838A CN 107615523 A CN107615523 A CN 107615523A
Authority
CN
China
Prior art keywords
die head
collector
active material
electrode
thin section
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.)
Granted
Application number
CN201680028838.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107615523B (zh
Inventor
上田卓司
平井政则
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.)
NEC Energy Components Co Ltd
Envision AESC Energy Devices Ltd
Original Assignee
NEC Energy Components Co Ltd
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 NEC Energy Components Co Ltd filed Critical NEC Energy Components Co Ltd
Publication of CN107615523A publication Critical patent/CN107615523A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107615523B publication Critical patent/CN107615523B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Abstract

一种制造二次电池电极的方法，所述二次电池电极具有形成有活性材料层的涂覆部分，所述方法包括形成所述涂覆部分的步骤，形成所述涂覆部分的步骤包括以下步骤：通过在模头靠近所述集电体的位置处排出含有活性材料的浆料，形成所述活性材料层的具有较小厚度的薄部分；以及在与所述形成薄部分的步骤相比所述模头距离所述集电体较远的位置处，通过与所述形成薄部分的步骤中的排出压力相比较大的排出压力P2来排出浆料，形成所述活性材料层的具有较大厚度的厚部分。在所述形成薄部分的步骤和所述形成厚部分的步骤之间的过渡时间，排出压力根据所述模头和所述集电体之间间隔的改变而改变。

Description

二次电池电极、二次电池制造方法及制造装置
技术领域
本发明涉及二次电池电极和二次电池制造方法及制造装置。
背景技术
二次电池作为诸如移动电话、数码相机、笔记本电脑等便携式设备的电源以及车辆电源和家用电源被广泛普及。特别是能量密度高且重量轻的锂离子二次电池成为日常生活中不可或缺的储能设备。
二次电池可大致分为卷绕型和堆叠型。卷绕型二次电池的电池电极组件具有以下构造：细长的正电极片和细长的负电极片彼此重叠并多次卷绕，其中，分隔器插入在正电极片和负电极片之间。堆叠型二次电池的电池电极组件具有以下构造：多个正电极片和多个负电极片交替且重复地堆叠，同时被分隔器所分隔。每个正电极片和负电极片具有在集电体上涂覆有活性材料(也可以是含有活性材料、粘合剂、导电材料等的混合物)的涂覆部分和由于电极端子的连接而没有涂覆活性材料的未涂覆部分。
在卷绕型二次电池和堆叠型二次电池二者中，电池电极组件被容纳并密封在外容器(外壳)中，使得正电极端子的一端电连接到正电极片的未涂覆部分且其另一端被引出到外容器(外壳)的外部，同时负电极端子的一端电连接到负电极片的未涂覆部分且其另一端被引出到外容器的外部。电解质以及电池电极组件被容纳并密封在外容器中。二次电池容量逐年变大，伴随着这种倾向，由于发生短路的情况下的发热变大并增大了风险，因此对电池的安全对策正变得越来越重要。
作为安全对策的一个示例，为了防止正电极和负电极之间的短路，存在在涂覆部分和未涂覆部分之间的边界部分形成绝缘部件的构造。然而，当由于形成例如具有细长带形状的绝缘部件而导致电池电极组件的一部分变厚时，存在电池质量将会恶化的风险，例如每单位体积的能量密度降低，由于不能均匀地向电池电极组件施加压力而引起电特性的变化、循环特性恶化等。
鉴于此，专利文献1和2公开了活性材料层的端部被部分地且薄薄地形成，并且绝缘部件被布置为横跨薄部分和未涂覆部分，由此防止电池电极组件由于绝缘部件而部分变厚，从而防止或减少电池质量的恶化。
专利文献1和2采用以下构造：为了形成活性材料层的薄的部分，将垫片布置在模头的排出端口中以将活性材料排出到集电体上，使得产生在其处排出端口的活性材料的排出厚度较小的部分，由此能够同时形成厚部分和薄部分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开NO.WO2013/187172
专利文献2：国际公开NO.WO2013/137385
发明内容
在执行所谓的连续涂覆的情况下，可以使用专利文献1和2所示的在排出端口中布置有垫片的模头，在连续涂覆中，为了形成大量的电极，将活性材料从模头排出到细长片状的集电体，该集电体在面向模头的位置处相对于模头移动，由此连续地同时形成薄部分、厚部分和未涂覆部分。但是，在执行沿着集电体的相对移动方向依次重复形成活性材料的未涂覆部分、薄部分和厚部分的所谓间歇涂覆的情况下，必须通过控制模头的活性材料排出量而不是通过使用垫片来形成薄部分。该控制非常复杂，且要精确地形成具有所需厚度的薄部分很不容易。
因此，本发明的目的在于解决上述问题，并提供一种二次电池电极及二次电池的制造方法及制造装置，其能够在沿着相对于模头移动的集电体的相对移动方向上依次形成活性材料的薄部分和厚部分的流程中容易地且准确地形成薄部。
一种根据本发明的制造二次电池电极的方法，所述二次电池电极具有在集电体上形成有活性材料层的涂覆部分，所述方法包括形成所述涂覆部分的步骤，形成所述涂覆部分的步骤包括以下步骤：通过在模头靠近所述集电体的位置处从所述模头排出含有活性材料的浆料，形成所述活性材料层的具有较小厚度的薄部分；以及在与所述形成薄部分的步骤相比所述模头距离所述集电体较远的位置处，通过与所述形成薄部分的步骤中的排出压力相比较大的排出压力来从所述模头排出浆料，形成所述活性材料层的具有较大厚度的厚部分。在所述形成薄部分的步骤和所述形成厚部分的步骤之间的过渡时间，排出压力根据所述模头和所述集电体之间间隔的改变而改变。
另一种根据本发明的制造二次电池电极的方法，所述二次电池电极具有在集电体上形成有活性材料层的涂覆部分，所述方法包括形成所述涂覆部分的步骤，形成所述涂覆部分的步骤包括以下步骤：通过在模头靠近所述集电体的位置处从所述模头排出含有活性材料的浆料，形成所述活性材料层的具有较小厚度的薄部分；以及在与所述形成薄部分的步骤相比所述模头距离所述集电体较远的位置处，通过与所述形成薄部分的步骤中的流速相比较大的流速来从所述模头排出供应给所述模头的浆料，形成所述活性材料层的具有较大厚度的厚部分。在所述形成薄部分的步骤和所述形成厚部分的步骤之间的过渡时间，流速根据所述模头和所述集电体之间间隔的改变而改变。
根据本发明的用于制造二次电池电极的装置，所述二次电池电极具有在集电体上形成有活性材料层的涂覆部分，所述装置包括：模头，所述模头向所述集电体排出包含活性材料的浆料；相对移动装置，所述相对移动装置使所述集电体在面向所述模头的位置处相对于所述模头进行相对移动；模头移动装置，所述模头移动装置能够使所述模头靠近或远离所述集电体，所述集电体通过所述相对移动装置相对于所述模头进行相对移动；运动量检测装置，所述运动量检测装置检测通过所述模头移动装置进行的所述模头的位移；泵，所述泵向所述模头供应浆料；涂覆阀，所述涂覆阀插入在所述模头和所述泵之间；以及控制装置，所述控制装置基于所述移动量检测单元的检测结果来控制所述泵，使得当所述模头位于靠近所述集电体的位置处时，以较小的排出压力从所述模头排出浆料，以及当所述模头远离所述集电体时，以较大的排出压力从所述模头排出浆料。
根据本发明，能够在沿着相对于模头移动的集电体的相对移动方向上依次形成活性材料的薄部分和厚部分的流程中容易地且准确地形成薄部。
附图说明
图1A是示出了由本发明制造的堆叠型二次电池的基本构造的平面图。
图1B是沿图1A的A-A线截取的横截面图。
图2A是示出了图1A和1B中所示的二次电池的正电极的主要部分的放大平面图。
图2B是图2A的放大横截面图。
图3是示出了根据本发明的二次电池的正电极的制造过程的平面图。
图4是示出了根据本发明的二次电池的正电极的制造过程在图3之后的步骤的平面图。
图5A是示出了根据本发明的二次电池的正电极的制造过程在图4之后的步骤的平面图。
图5B是示出了由图5A中所示的步骤制造的正电极的平面图。
图6是示出了根据本发明的二次电池的负电极的制造过程的平面图。
图7A是示出了根据本发明的二次电池的负电极的制造过程在图6之后的步骤的平面图。
图7B是示出了由图7A所示的步骤制造的负电极的平面图。
图8是示出了用于活性材料的间歇涂覆的装置的示例的示意图。
图9是示出了根据本发明的二次电池电极的制造过程的各种条件的图。
图10是示出了根据本发明另一示例性实施例的二次电池电极的制造过程的各种条件的图。
具体实施方式
图1A和1B示意性地示出了通过根据本发明的制造方法制造的堆叠型锂离子二次电池的构造的示例。图1A是从与二次电池的主表面(平坦表面)垂直的方向上的上侧观看的二次电池的平面图，且图1B是沿图1A的A-A线截取的截面图。图2A是正电极的主要部分的放大平面图，而图2B是该正电极的主要部分的放大的横截面图。
根据本发明的锂离子二次电池1包括电极堆叠体(电池电极组件)17，在该电极堆叠体17中，正电极(正片)2和负电极(负片)3经由分隔器4交替堆叠成层。电极堆叠体17与电解质5一起容纳在由柔性膜6构成的外容器中。正电极7的一端连接到电极堆叠体17的正电极2，负端子8的一端连接到负电极3。正电极7的另一端侧和负电极端子8的另一端侧被引出到柔性膜6的外部。在图1B中，省略了电极堆叠体17的各层(位于厚度方向的中间位置处的层)的部分未示出，并在那里示出了电解质5。在图1B中，正电极2、负电极3和分隔器4被示出为彼此不接触，以便在视觉上使这些元素变得清楚。但是，这些元素实际上是彼此紧密接触堆叠的。
正电极2包括用于正电极的集电体(正电极集电体)9和涂覆在正电极集电体9上的用于正电极的活性材料层(正电极活性材料层)10。在正电极集电体9的正面和背面上形成涂覆部分和未涂覆部分，使得可在纵向方向上并排布置，其中，在涂覆部分处形成正电极活性材料层10，在未涂覆部分处没有形成未涂覆部分10。如图2A和2B的放大图所示，本示例性实施方式的正电极集电体9的两个表面上的正电极活性材料层10均包括厚部分10a和薄部分10b。负电极3包括用于负电极的集电体(负电极集电体)11和涂覆在负电极集电体11上的用于负电极的活性材料层(负电极活性材料层)12。涂覆部分和未涂覆部分在负电极集电体11的正面和背面上沿纵向方向并排放置。
正电极2和负电极3中的每一个的未涂覆部分被用作与电极端子(正电极端子7或负电极端子8)连接的接片(tab)。正电极2(正电极集电体9)的正电极接片被聚集到正电极端子7上，通过超声波焊接等与正电极端子7相互连接在一起。负电极3(负电极集电体11)的负电极接片被聚集到负电极端子8上，通过超声波焊接等与负电极端子8相互连接在一起。此外，正电极端子7的另一端部和负电极端子8的另一端部分别被引出到由柔性膜6构成的外容器的外部。
如图2A和2B所示，部署用于防止与负电极端子8短路的绝缘部件14，使得可横跨形成有正电极活性材料层10的涂覆部分的薄部分10b和未形成有正电极活性材料层10的未涂覆部分，并使得可覆盖涂覆部分的薄部分10b与未涂覆部分之间的边界部分13(与正电极活性材料层10的终止位置一致)。在绝缘部件14位于薄部分10b上的部分处，薄部分10b的厚度与绝缘部件14的厚度之和小于正电极活性材料层10的厚部分10a的平均厚度。因此，由于绝缘部件14所在的正电极2的部分不比其他部分厚，可以防止或减少每个体积的能量密度的降低，并且可将压力均匀地施加到电池电极组件，以使其固定，从而可以防止或减少诸如电特性的变化、循环特性的恶化等电池质量的恶化。
负电极3的涂敷部分(负电极活性材料层12)的外形尺寸比正电极2的涂敷部分(正电极活性材料层10)的外形尺寸大，且小于等于分隔器4的外形尺寸。
本示例性实施方式的负电极3包括负电极活性材料层12，负电极活性材料层12具有在负电极集电体11的两个表面上形成且不具有薄部分的均匀厚度，并且不具有绝缘部件14。
在本示例性实施方式的二次电池中，例如，可使用诸如LiCoO2、LiNiO2、LiNi(1-x)COO2、LiNix(CoAl)(1-x)O2、Li2MoO3-LiMO2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的基于层状氧化物的料(layeredoxide-based material)，诸如LiMn2O4、LiMn1.5Ni0.5O4和LiMn(2-x)MxO4的基于尖晶石的材料(spinel-based material)，诸如LiMPO4的橄榄石材料，诸如Li2MPO4F和Li2MSiO4F的基于氟化橄榄石的材料，诸如V2O5的基于氧化钒的材料等来作为正电极活性材料层10的材料。可以使用这些材料中的一种或者这些材料中的两种或更多种的混合物。
诸如石墨、无定形碳、类金刚石碳、富勒烯、碳纳米管和碳纳米角的碳材料，锂金属材料，诸如硅和锡的合金类材料、诸如Nb2O5和TiO2的基于氧化物的材料或上述各项的复合物可被用作负电极活性材料层12的材料。
通过向上述各活性材料中的每一个适当地添加粘合剂或导电助剂等得到正电极活性材料层10与负电极材料层12的活性材料混合物。可以使用炭黑、碳纤维、石墨等中的一种或其两种以上的组合来作为导电助剂。作为粘合剂，可以使用聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素、改性丙烯腈橡胶粒子等。
可以将铝、不锈钢、镍、钛、这些材料的合金等用于正电极集电体9。铝尤其是优选的。可将铜、不锈钢、镍、钛或它们的合金用于负电极集电体11。
可将一类有机溶剂或两类或更多类有机溶剂的混合物用作电解质5，有机溶剂例如是包含碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸亚丁酯等的环状碳酸酯基团，包含碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)等的链状碳酸酯基团，脂族羧酸酯基团、包含γ-丁内酯等的γ-内酯基团、链状醚基团、环状醚基团等。锂盐可能会溶解在这些有机溶剂中。
分隔器4主要包括树脂多孔质膜、织布、无纺布等，且作为其树脂成分，例如可以使用诸如聚丙烯或聚乙烯的聚烯烃树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、尼龙树脂等。特别是聚烯烃基微孔膜是优选的，因为其具有优异的离子透过性质量，且还因为其将正电极和负电极彼此物理隔离的性能优异。此外，如果需要，可以在分隔器4中形成包含无机颗粒的层。可提供绝缘氧化物、氮化物、硫化物、碳化物等作为无机颗粒，并且特别地TiO2或Al2O3被优选地用作无机颗粒。
可以使用由柔性膜6形成的壳体、罐形壳体等作为外容器，且从减轻电池重量的观点考虑，优选由柔性膜6形成的壳体。可以使用金属层作为柔性膜6，在该金属层是其表面和背面上设置有树脂层的基材。对于金属层，可以选择具有阻挡性能的材料，例如防止电解质5泄漏并阻挡水分从外部渗入。可以使用铝、不锈钢等。在金属层的至少一个表面上设置热熔性树脂层，例如改性聚烯烃。通过使柔性膜6的热熔性树脂层彼此面对并且使其中容纳有电解质堆叠体17的部分的周边热熔合而形成外容器。可以对外容器的与形成有热熔性树脂层的表面相对的表面设置诸如尼龙膜或聚酯膜的树脂层。
正电极端子7可以使用铝或铝合金。负电极端子8可以使用铜、铜合金、镀镍铜、镀镍铜合金等。各端子7、8的另一端部侧被拉出到外容器的外部。热熔性树脂可被预先设置到相应端子7和8的与外容器的外周部分的待热熔部分相对应的位置。
绝缘部件14可以使用聚酰亚胺、玻璃纤维、聚酯、聚丙烯或含有上述材料的材料，绝缘部件14被形成以使得可覆盖正电极活性材料层10的涂敷部分与未涂覆部分之间的边界部分13。绝缘部件14可以通过以下方式而形成：向具有细长带形状的树脂部件加热，以使得具有细长带形状的树脂部件熔合到边界部分13，或者在边界部分13上涂覆凝胶状树脂，且然后干燥该凝胶状树脂。
正电极2和负电极3的涂覆部分和未涂覆部分之间的边界部分以及其端部可以被构造为不具有垂直于集电体9和11的延伸方向的线形形状，而是具有弧形的弯曲形状。例如，在正电极活性材料层1()和负电极活性材料层12两者中都会发生因制造工艺的偏差或层形成能力而产生的各层的不可避免的倾斜、凹凸、圆度等。
[二次电池制造方法]
当制造二次电池时，首先制造用于二次电池的电极。具体而言，如图3所示，在细长的带状的正电极集电体9上形成正电极活性材料层10，以制造多个正电极(正电极片)2。该正电极活性材料层10在正电极集电体9的两个表面中的每个上间歇性地形成。虽然在图3和图4中难以理解，但正如参照图1A至2B所描述的那样，正电极活性材料层10包括作为主要部分的厚部分10a以及与厚部分10a的一个端部连续设置的薄部分10b。稍后将描述形成正电极活性材料层10的方法的细节。如图2B所示，涂覆部分(正电极活性材料层10)的在涂覆部分和未涂覆部分之间的边界部分13处的端部可以基本上垂直于正电极集电体9升高或相对于正电极集电体9倾斜。薄部分10b与厚部分10a之间的边界部分也可以基本上垂直于正电极集电体9升高或相对于正电极集电体9倾斜。
接下来，如图4所示，形成绝缘部件14，以使得可覆盖涂覆部分(形成有正电极活性材料层10的部分)与未涂覆部分(没有形成有正电极活性材料层10的部分)之间的边界部分13。绝缘部件14的一个端部14a位于正电极活性材料层2的薄部分2b上，且另一端部14b位于未涂覆部分上。当绝缘部件14的厚度较小时，存在不能获得足够的绝缘性能的风险，且因此厚度优选等于10μm或更大。此外，为了达到充分减少本发明的电极堆叠体17的任何厚度增加的效果，优选绝缘部件14的厚度比正电极活性材料层10的厚部分10a与薄部分10b之间的厚度差小。
之后，为了实现正电极2以使其可以用于单独的堆叠型电池，将正电极集电体9沿着由图5A中的两条点划线表示的切割线15切割并分离，以制造各自具有图5B中所示的期望尺寸的正电极2。切割线15是虚拟的线，并不实际形成。
如图6所示，负电极活性材料层12间歇性地涂覆在面积足够大的负集电体11的两个表面上，以制造多个负电极(负片)3。负电极活性材料层12不具有薄部分，并且具有固定的厚度。负电极活性材料层12的端部(涂覆部分的端部)可以稍微倾斜，或者可以基本垂直于负电极集电体11升高。之后，为了制造用于单独的堆叠型电池的负电极3，将负电极集电体11沿着由图7A中的双点划线表示的切割线16切割并分离，以实现负电极3，使得它们各自具有图7B所示的期望的尺寸。切割线16是虚拟的线，并不实际形成。
图5B中所示的这样形成的正电极2和图7B所示的负电极3交替地堆叠，其间插入各个分隔器4，然后将它们连接到正电极端子7和负电极端子8，由此形成电极堆叠体17。将该电极堆叠体17与电解质5一起容纳并密封在由柔性膜6构成的外容器中，由此形成图1A和1B中所示的二次电池1。
根据二次电池1，被形成以覆盖正电极2的涂覆部分和未涂覆部分之间的边界部分13的绝缘部件14所引起的厚度增加被比正电极活性材料层10的厚部分10a薄的薄部分10b所消减(偏移)，从而防止电极堆叠体17的一部分变得比它的其它部分更厚。
因此，可以对电极堆叠体17均匀地施加压力来保持电极堆叠体17，使得可以防止或者减轻电特性的变化、循环特性的恶化等质量恶化。当厚部分10a和薄部分10b之间的厚度差大于绝缘部件14的厚度时，可以防止电极堆叠体17的一部分的厚度因绝缘部件14而增大，且因此这是非常有效的。
然而，即使在厚部分10a与薄部分l0b之间的厚度差小于绝缘部件14的厚度时，也可以通过设置薄部分10b来减少电极堆叠体17的局部厚度增加，且可获得某种程度的效果。
在图7B的示例中，在面向正电极2的未涂覆部分(正电极接片)的位置处不存在负电极3的未涂覆部分，但涂覆部分在那里终止。然而，也可以采用以下构造：在负电极3的面向正电极2的未涂覆部分的位置处存在未涂敷部分。如图7B所示，在负电极3的不面向正电极2的未涂覆部分的端部处设置担当负电极接片的未涂覆部分。在集电体9和11的两个表面上，活性材料层10和12的终止位置(涂覆部分的端部的平面位置)可以不同或一致。
除非另外指明，否则本发明的每个部件的厚度、距离等意指在任意的三个或更多个位置处的测量值的平均值。
[制造电极的详细方法]
将描述在根据上述本发明的二次电池制造工艺中制造电极的详细方法。下面的描述涉及制造正电极2的方法的示例，但负电极3也可以通过以下方法制造。
在本发明中在集电体上形成活性材料层的方法是间歇涂覆方法，其中，主要使用包含模头的模涂机(die coater)，沿着细长集电体的纵向方向交替且重复地形成活性材料混合物的涂覆部分和未涂覆部分。
图8是示出在本发明中执行间歇涂覆的模涂机(制造装置)的结构示例的图。如图8所示，用于进行间歇涂覆的模涂机包括模头20、连接到模头20的涂覆阀21、泵22以及用于储存活性材料混合物的浆料23的罐24。部署相对移动装置，该相对移动装置用于在面向模头20的位置处相对于模头来相对地移动集电体9。在本实施例中，通过作为相对移动装置的示例的卷绕机制(未图示)来卷绕集电体，且要形成有活性材料层的集电体9顺着辊25的旋转被输送。模头20由作为模头移动装置的伺服电机26驱动，以使得能够靠近和离开辊25，并且由移动量检测装置27检测模头20的位移(移动量)。控制装置(定序器)28基于移动量检测装置27的检测结果来控制伺服电机26的操作。该制造装置可以设置有用于将浆料从模头20返回罐24的返回路径，并且返回阀可以设置在返回路径中。
在使用根据本发明的模涂机的电极制造方法中，如图9所示，当形成未涂覆部分时，涂覆阀21关闭，且集电体9顺着辊25的旋转而被输送，而不将浆料从模头20排出。接下来，为了形成活性材料层10的薄部分10b，模头20接近辊25和集电体9(模头20的位移x1，模头20与集电体9之间的间隔(间隙)d1)，打开涂覆阀21，并且调节另外的泵22以设置预定的低压(排出压力p1)。结果，浆料23在靠近集流器9(由双点划线表示)的位置处从模头20以较低的排出压力排出，以形成薄部分10b。
当已形成具有所期望尺寸的薄部分10b时，该方法转移到形成厚部分10a。具体而言，在从浆料23的排出开始经过了时间t1时，定序器28激活伺服电机26以移动模头20远离辊25和集电体9(模头20的位移x2，且模头20与集电体9之间的间隔d2)，其中，t1是形成具有所期望尺寸的薄部分10b所需的，并且是根据集电体9的输送速度、浆料的涂覆量等计算的。此时，涂覆阀21保持打开，并且泵22被调节以设置预定压力(排出压力p2)。结果，浆料23在远离集电体9的位置(由实线表示)处从模头20以较高排出压力排出，以形成厚部分10b。当从移动模头20且调节泵22的时间点t1开始已经过去了时间(t2-t1)时，涂敷阀21关闭，时间(t2-t1)是形成具有所需尺寸的厚部分10a所需的，并且是根据集电体9的传输速度计算出的。结果，该方法转移到未涂覆部分的形成。
在随后的时间t3至t5，依次重复如上所述的形成未涂覆部分、形成薄部分10b和形成厚部分10a，以形成许多活性材料层10。之后，切割集电体9，得到多个电极2。
优选预先设定诸如上述时间、浆料的涂覆量、模头与集电箔之间的距离等条件，使得它们适于形成薄部分和作为活性材料层10的主要部分的厚部分10a。在上述示例中，当模头20远离集电体9时模头20与集电体9之间的间隔d2、此时的排出压力p2、当模头20移动到更接近集电体9时的间隔d1、以及此时的排出压力p1被预先设置，使得这些条件适合于形成薄部分10b。每次执行间歇涂覆或针对执行间歇涂覆的每个预定次数，膜厚度、影响膜厚度的因素(如浆料粘度等)可被感测到，并被反馈以调节涂覆浆料的时间、排出量以及模头和集电箔之间的距离。
如上所述，根据本发明，当形成薄部分10b时，模头20更靠近集电体9，并且与形成厚部分10a的情况相比，排出压力更小。因此，可以高精度地形成厚部分10a和薄部分10b，且可以例如防止或减轻薄部分10b在到厚部分10a的过渡部分处局部变厚的问题。特别是在根据用于检测模头20的移动的移动量检测单元27的检测结果来控制泵22的构造的情况下，可以根据模头20的移动来没有任何时间滞后地调节排出压力，使得可以更精确地形成厚部分10a和薄部分10b。
[其他示例性实施例]
将参照图10描述根据本发明另一示例性实施例的电极制造方法。
在该示例性实施例中，根据模头20的移动来控制泵22，以调节要供应到模头20的浆料23的流速。具体而言，如上述实施方式的情况那样，在形成未涂敷部分时，涂敷阀21关闭，且通过辊25的旋转来输送集电体9，而不将浆料23从模头20排出。接着，为了形成活性材料层10的薄部分10b，使模头20接近辊25和集电体9(模头20的位移x1，模头20与集电体9之间的间隔d1)，打开涂覆阀21，并调节泵22以设置预定的流速q1，由此将浆料23以较小流速q1供给给位于靠近集电体9的位置(用双点划线表示)处的模头20，由此将供应的浆料23从模头20排出而形成薄部分10b。
当形成具有所需期望尺寸的薄部分10b所需的时间t1已经过去时，定序器28启动伺服电机26以使模头20移动远离辊25和集电体9(模头20的位移x2，模头20与集电体9之间的间隔d2)。此时，将涂覆阀21保持打开，并调节泵22以设置预定流速q2，由此将浆料23以较大流速q2供应给远离集电体9的模头20(以实线表示)，并由此将供应的浆料23从模头20排出而形成厚部分10b。当形成具有期望尺寸的厚部分10a所需的时间(t2-t1)已经过去时，涂覆阀21关闭，并且该方法转移到形成未涂覆部分。如上所述，依次重复如上所述的形成未涂覆部分、形成薄部分10b和形成厚部分10a，以形成许多活性材料层10。
之后，切割集电体9，得到多个电极2。通常，预先设置适合于形成厚部10a的条件，亦即当模头20远离集电体9时模头20与集电体9之间的间隔d2，并在很多情况下设置此时的流速q2，使得当模头20距离集电体9较近时的间隔d1以及此时的流速q1可被新设置，以作为形成薄部分10b的条件。
如上所述，根据本发明，在形成薄部分10b的情况下，模头20位于靠近集电体9的位置，并且要供应给模头20的浆料23的流速比在形成厚部分10a的情况下的流速要快。结果，可以高精度地形成厚部分10a和薄部分10b，且能够防止或减少薄部分10b在到厚部分10a的过渡部分处局部变厚的问题。特别是在根据用于检测模头20的移动的移动量检测单元27的检测结果来控制泵22的构造的情况下，可以根据模头20的移动来没有任何时间滞后地调节流速，使得可以高精确地形成厚部分10a和薄部分10b。在本申请的说明书中描述的移动量检测装置可以是用于基于用来移动模头的轴的旋转来检测移动量的编码器，或者是用于测量模头的移动本身的移位传感器，但可以不限于这些元素。
上述两个实施例被构造为使得仅对正电极2设置绝缘部件14，对负电极3不设置绝缘部件，且还被构造为使得正电极活性材料层10包括厚部分10a和薄部分10b，而负电极活性材料层12仅包括厚部分(没有薄部分)。然而，示例性实施例可以被构造为使得仅负电极3设置有绝缘部件，而正电极2未被设置有绝缘部件14，并且正电极活性材料层10仅包括厚部分10a，而负电极活性材料层12包括厚部分和薄部分。此外，示例性实施例可以被构造为使得正电极2和负电极3中的每一个可以设置有绝缘部件，并且正电极活性材料层10和负电极活性材料层12中的每一个都具有厚部分和薄部分。在任何构造中，在具有厚部分和薄部分的活性材料层中，绝缘部件的部分设置在薄部分上，并且由绝缘部件引起的任何厚度增加的至少一部分被厚部分和薄部分之间的差所消减(偏移)，由此实现防止或者减少电池电极组件的厚度增大的效果。
本发明对锂离子二次电池及其电极的制造方法而言是有用的，但是其也可以有效地应用于锂离子二次电池以外的二次电池及其制造方法。
已经通过参考一些示例性实施例描述了本发明。然而，本发明不限于上述示例性实施例的构造，可以在本发明的技术思想的范围内对本发明的配置和细节做出本领域技术人员可以理解的各种修改。
本申请要求2015年5月20日提交的日本专利申请NO.2015-102506的优先权，将其公开内容整体并入本文。

Claims (9)

1.一种制造二次电池电极的方法，所述二次电池电极具有在集电体上形成有活性材料层的涂覆部分，所述方法包括形成所述涂覆部分的步骤，所述形成所述涂覆部分的步骤包括以下步骤：通过在模头靠近所述集电体的位置处从所述模头排出含有活性材料的浆料，形成所述活性材料层的具有较小厚度的薄部分；以及在与所述形成薄部分的步骤相比所述模头距离所述集电体较远的位置处，通过与所述形成薄部分的步骤中的排出压力相比较大的排出压力来从所述模头排出浆料，形成所述活性材料层的具有较大厚度的厚部分；其中，在所述形成薄部分的步骤和所述形成厚部分的步骤之间的过渡时间，排出压力根据所述模头和所述集电体之间间隔的改变而改变。
2.根据权利要求1所述的制造二次电池电极的方法，其中，通过所述模头的移动来改变所述模头与所述集电体之间的间隔，所述模头的移动由移动量检测装置检测，且基于所述移动量检测单元的检测结果来控制向所述模头供应浆料的泵，以改变排出压力。
3.一种制造二次电池电极的方法，所述二次电池电极具有在集电体上形成有活性材料层的涂覆部分，所述方法包括形成所述涂覆部分的步骤，形成所述涂覆部分的步骤包括以下步骤：通过在模头靠近所述集电体的位置处从所述模头排出含有活性材料的浆料，形成所述活性材料层的具有较小厚度的薄部分；以及在与所述形成薄部分的步骤相比所述模头距离所述集电体较远的位置处，通过与所述形成薄部分的步骤中的流速相比较大的流速来从所述模头排出供应给所述模头的浆料，形成所述活性材料层的具有较大厚度的厚部分；其中，在所述形成薄部分的步骤和所述形成厚部分的步骤之间的过渡时间，流速根据所述模头和所述集电体之间间隔的改变而改变。
4.根据权利要求3所述的制造二次电池电极的方法，其中，通过所述模头的移动来改变所述模头与所述集电体之间的间隔，所述模头的移动由移动量检测装置检测，且基于所述移动量检测单元的检测结果来控制向所述模头供应浆料的泵，以改变流速。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的制造二次电池电极的方法，还包括以下步骤：通过使所述集电体在面向所述模头的位置处相对于所述模头进行相对移动而不从所述模头向所述集电体排出浆料，形成没有形成有活性材料层的未涂覆部分，其中，依次地重复执行所述形成未涂覆部分的步骤，所述形成薄部分的步骤和所述形成厚部分的步骤。
6.根据权利要求5所述的制造二次电池电极的方法，还包括以下步骤：放置绝缘部件，使得所述绝缘部件横跨在所述活性材料层的薄部分与所述未涂覆部分之间。
7.一种制造二次电池的方法，包括以下步骤：在正电极集电体的两个表面处形成正电极活性材料层，以形成正电极，在负电极集电体的两个表面上形成负电极活性材料层，以形成负电极，以及通过分隔器对正电极和负电极进行层压，其中，所述形成正电极的步骤和所述形成负电极的步骤中的任何一个或其二者包括根据权利要求1至6中任一项所述的制造二次电池电极的方法的所述步骤。
8.一种制造二次电池电极的装置，所述二次电池电极具有在集电体上形成有活性材料层的涂覆部分，所述装置包括：
模头，所述模头向所述集电体排出包含活性材料的浆料；
相对移动装置，所述相对移动装置使所述集电体在面向所述模头的位置处相对于所述模头进行相对移动；
模头移动装置，所述模头移动装置能够使所述模头靠近或远离所述集电体，所述集电体通过所述相对移动装置相对于所述模头进行相对移动；
运动量检测装置，所述运动量检测装置检测通过所述模头移动装置进行的所述模头的位移；
泵，所述泵向所述模头供应浆料；
涂覆阀，所述涂覆阀插入在所述模头和所述泵之间；以及
控制装置，所述控制装置基于所述移动量检测单元的检测结果来控制所述泵，使得当所述模头位于靠近所述集电体的位置处时，以较小的排出压力从所述模头排出浆料，以及当所述模头远离所述集电体时，以较大的排出压力从所述模头排出浆料。
9.一种制造二次电池电极的装置，所述二次电池电极具有在集电体上形成有活性材料层的涂覆部分，所述装置包括：
模头，所述模头向所述集电体排出包含活性材料的浆料；
相对移动装置，所述相对移动装置使所述集电体在面向所述模头的位置处相对于所述模头进行相对移动；
模头移动装置，所述模头移动装置能够使所述模头靠近或远离所述集电体，所述集电体通过所述相对移动装置相对于所述模头进行相对移动；
运动量检测装置，所述运动量检测装置检测通过所述模头移动装置进行的所述模头的位移；
泵，所述泵向所述模头供应浆料；
涂覆阀，所述涂覆阀插入在所述模头和所述泵之间；以及
控制装置，所述控制装置基于所述移动量检测单元的检测结果来控制所述泵，使得当所述模头位于靠近所述集电体的位置处时，以较小的流速向所述模头供应浆料，以及当所述模头远离所述集电体时，以较大的流速向所述模头供应浆料。
CN201680028838.9A 2015-05-20 2016-05-20 二次电池电极、二次电池制造方法及制造装置 Active CN107615523B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015102506 2015-05-20
JP2015-102506 2015-05-20
PCT/JP2016/065076 WO2016186209A1 (ja) 2015-05-20 2016-05-20 二次電池用の電極および二次電池の製造方法と製造装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107615523A true CN107615523A (zh) 2018-01-19
CN107615523B CN107615523B (zh) 2020-11-20

Family

ID=57320358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680028838.9A Active CN107615523B (zh) 2015-05-20 2016-05-20 二次电池电极、二次电池制造方法及制造装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20180175365A1 (zh)
JP (1) JP6739425B2 (zh)
CN (1) CN107615523B (zh)
WO (1) WO2016186209A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200313166A1 (en) * 2019-03-27 2020-10-01 Taiyo Yuden Co., Ltd. Electrochemical device
CN113039666A (zh) * 2019-10-17 2021-06-25 株式会社Lg化学 用于形成双活性材料层的电极浆料涂布设备和方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102261800B1 (ko) * 2017-11-20 2021-06-04 주식회사 엘지화학 비정형 전극의 제조 방법
CN111433944B (zh) * 2017-12-06 2023-05-26 远景Aesc日本有限公司 集电体电极片及其制造方法、电池及其制造方法
JP2023545410A (ja) * 2020-10-09 2023-10-30 ２４エム・テクノロジーズ・インコーポレイテッド 電気化学セルの連続的及び半連続的製作方法
CN114226164A (zh) * 2021-12-18 2022-03-25 惠州市信宇人科技有限公司 电极材料的涂布方法、精密程控式涂布供料的呑吐阀及其涂布头

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001015146A (ja) * 1999-06-30 2001-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電 池
US20050058775A1 (en) * 2003-07-31 2005-03-17 Akio Oku Method and apparatus for forming coating film
US20120058375A1 (en) * 2010-09-03 2012-03-08 Gs Yuasa International Ltd. Battery
CN103311553A (zh) * 2012-03-08 2013-09-18 三星Sdi株式会社 可再充电电池及其制造方法
CN103878101A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 罗伯特·博世有限公司 用于湿式涂覆基质的方法和装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4575103B2 (ja) * 2004-09-30 2010-11-04 大日本印刷株式会社 電極板の製造方法および製造装置
CN101849304A (zh) * 2009-01-15 2010-09-29 松下电器产业株式会社 电池用极板的制造方法
JP2010232073A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池用の電極の製造方法
US8771793B2 (en) * 2011-04-15 2014-07-08 Roche Diagnostics Operations, Inc. Vacuum assisted slot die coating techniques
JP2014211946A (ja) * 2011-08-30 2014-11-13 パナソニック株式会社 非水系二次電池用電極板およびこれを用いた非水系二次電池
JP2013188663A (ja) * 2012-03-13 2013-09-26 Toppan Printing Co Ltd 間欠塗布装置
JP2015013248A (ja) * 2013-07-04 2015-01-22 株式会社豊田自動織機 塗工装置及び電極の製造方法
JP6267141B2 (ja) * 2014-06-04 2018-01-24 東京エレクトロン株式会社 液塗布方法、液塗布装置、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001015146A (ja) * 1999-06-30 2001-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電 池
US20050058775A1 (en) * 2003-07-31 2005-03-17 Akio Oku Method and apparatus for forming coating film
US20120058375A1 (en) * 2010-09-03 2012-03-08 Gs Yuasa International Ltd. Battery
CN103311553A (zh) * 2012-03-08 2013-09-18 三星Sdi株式会社 可再充电电池及其制造方法
CN103878101A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 罗伯特·博世有限公司 用于湿式涂覆基质的方法和装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200313166A1 (en) * 2019-03-27 2020-10-01 Taiyo Yuden Co., Ltd. Electrochemical device
CN111755257A (zh) * 2019-03-27 2020-10-09 太阳诱电株式会社 电化学器件
CN111755257B (zh) * 2019-03-27 2023-01-10 太阳诱电株式会社 电化学器件
CN113039666A (zh) * 2019-10-17 2021-06-25 株式会社Lg化学 用于形成双活性材料层的电极浆料涂布设备和方法
US11862782B2 (en) 2019-10-17 2024-01-02 Lg Energy Solution, Ltd. Electrode slurry coating apparatus and method for forming double active material layers

Also Published As

Publication number Publication date
CN107615523B (zh) 2020-11-20
WO2016186209A1 (ja) 2016-11-24
JPWO2016186209A1 (ja) 2018-03-08
US20180175365A1 (en) 2018-06-21
JP6739425B2 (ja) 2020-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107615523A (zh) 二次电池电极、二次电池制造方法及制造装置
US20190237745A1 (en) Secondary battery and method for manufacturing same
US10217988B2 (en) Secondary battery
EP3012898B1 (en) Secondary battery and electrode production method
CN105474454A (zh) 二次电池
JP6628505B2 (ja) 二次電池用の電極の製造方法および製造装置と二次電池の製造方法
JP6609564B2 (ja) 二次電池用電極の製造方法および製造装置
CN101740744A (zh) 锂离子二次电池用隔离物以及锂离子二次电池
JP7272120B2 (ja) リチウム二次電池
CN109952668A (zh) 用于电化学器件的电极、电化学器件、和用于制造其的方法
US20200295345A1 (en) Method of manufacturing electrochemical device and electrodes for electrochemical device
JP2014060014A (ja) 電池用電極製造方法及び電池用電極製造装置
KR101533140B1 (ko) 전지용 전극의 제조 방법
JP2015128021A (ja) 双極型二次電池
JP6936873B2 (ja) 集電体電極シートの製造方法、および電池の製造方法
US11978892B2 (en) Electrode active material coating device and method for coating electrode active materials
JP6211426B2 (ja) リチウムイオン電池用粉体供給方法、リチウムイオン電池用粉体供給装置及びリチウムイオン電池製造方法
JP5712093B2 (ja) リチウムイオン二次電池及びその製造方法
JP6632793B2 (ja) 二次電池用電極の製造方法および製造装置
CN112753111A (zh) 锂离子二次电池用电极、其制造方法以及锂离子二次电池
JP2013206653A (ja) リチウムイオン二次電池用電極、これを用いた単電池及びリチウムイオン二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: Kanagawa County, Japan

Applicant after: Vision AESC Energy Components Co., Ltd.

Address before: Kanagawa County, Japan

Applicant before: NEC Energy Components Co., Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant