CN109585774A - 电极板的制造方法和电极板的制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供电极板的制造方法和电极板的制造装置。制造在集电箔上形成活性物质层而成的电极板时，使用成膜工序部和平坦化工序部，所述成膜工序部将活性物质的粉末进行造粒而得到造粒体，使所述造粒体成为层状形状并供给到集电箔的第1面上而形成活性物质层，所述平坦化工序部利用刀片的尖端刮掉从成膜工序部出来后的活性物质层的表面的凸部。

Description

电极板的制造方法和电极板的制造装置

技术领域

本发明涉及制造在集电箔上形成有活性物质层的结构的电极板的方法和制造装置。更详细而言，涉及使用将活性物质的粉末进行造粒而得到的造粒体作为用于形成活性物质的原料的电极板的制造方法和电极板的制造装置。

背景技术

通常使用将活性物质的粉末糊状化而得到的物质来形成电极板的活性物质层。近年来，提出尽量减少将活性物质的粉末糊状化而得到的物质中的液体成分而制成湿润状态的造粒体，使用该造粒体形成活性物质层的技术。作为这样的技术，例如可举出日本特开2015-201318。日本特开2015-201318的技术，如其图3所示，向“成膜辊11”与“转印辊12”之间供给“造粒体2”。该“造粒体2”在“转印辊12”的表面上成为“膜状的合剂2a”。“膜状的合剂2a”进而向被输送到“后辊13”的“集电箔21”转印，成为“合剂层23”。

发明内容

但是，所述相关技术中，在所形成的“合剂层23”的表面，有时会产生至少一个细微的局部凸部。在这样的局部凸部中，单位面积的活性物质的量比其它部位多，因此虽然是局部，但充放电特性与其它部位不同。另外，局部凸部在料片处理上有时也会使电极板自身产生凹痕、破裂等。由此成为相对于电池品质提高的阻碍。另外，在下游工序中，局部凸部有时会对设备带来损伤。

产生局部凸部是由于“造粒体2”的颗粒尺寸、“造粒体2”的固体成分比率不完全一致造成的。如果像这样“造粒体2”的性状不均匀，则根据情况，“合剂层23”的表面的一部分会成为局部凸起的形状。例如，如果存在具有容易附着于“转印辊12”侧的倾向的“造粒体2”，则该“造粒体2”所在的部位的合剂从“转印辊12”与“后辊13”之间的间隙中通过时会被抬起到“转印辊12”侧。因此，在被抬起的部位产生局部凹部。但是被抬起的合剂之中，没能在“转印辊12”侧担载的部分会返回“合剂层23”侧。返回的合剂载置于与所述凹部部位的后续侧相邻的位置，形成局部凸部。

本发明提供使用造粒体作为电极活性物质的主原料，并且将所形成的活性物质层的表面的局部凸部消除的电极板的制造方法和电极板的制造装置。

本发明的一技术方案涉及的电极板的制造方法，制造在集电箔上形成活性物质层而成的电极板。该方法包括成膜和平坦化，所述成膜是将活性物质的粉末进行造粒而得到造粒体，使所述造粒体成为层状形状并供给到集电箔的第1面上而形成活性物质层，所述平坦化是利用刀片的尖端刮掉成膜之后的活性物质层的表面的凸部。

本发明的一技术方案涉及的电极板的制造方法，作为成膜过程中的活性物质层的原料，使用将活性物质的粉末进行造粒而得到的造粒体。这样，有时在形成于集电箔上的活性物质层会存在至少一个局部凸部。但是，该凸部会在平坦化过程中被刀片的尖端刮掉而进行平坦化。因此，能够制造消除了局部凸部的优质的电极板。

本发明的一技术方案涉及的电极板的制造方法，可以设置成：在平坦化中，使用与集电箔的第2面接触的支撑辊，并且将所述刀片配置在支撑辊上的集电箔的活性物质层一侧，所述集电箔的第2面没有通过成膜而形成活性物质层。另外，可以设置成：相对于支撑辊的表面的抖动量δ和活性物质层的目标膜厚T，将支撑辊上的集电箔的活性物质层的表面与刀片的尖端之间的间隙D设为δ≤D≤T/4的范围内。另外，可以设置成：支撑辊被集电箔卷取。另外，可以设置成：不与活性物质层相对的刀片的表面相对于活性物质层的法线，向集电箔的行进方向的下游侧倾斜的倾斜角为20°以上。另外，可以设置成：与活性物质层相对的刀片的表面，相对于与活性物质层的表面平行的面而形成的角为20°以上。

由此，具有以下优点。首先，利用刀片刮掉活性物质层的凸部，是在由集电箔被支撑辊支撑的位置进行的。因此，能够在集电箔的振动少的稳定的状态下刮掉活性物质层的凸部。另外，通过间隙D设定在上述范围内，能够防止刀片对活性物质层的损伤，并且精确地进行必要的刮取。

本发明的另一技术方案涉及的电极板的制造装置，制造在集电箔上形成活性物质层而成的电极板。该装置包括成膜工序部和平坦化工序部，所述成膜工序部被构成为，将活性物质的粉末进行造粒而得到造粒体，将所述造粒体供给到集电箔的第1面上而形成活性物质层，所述平坦化工序部被构成为，利用刀片的尖端刮掉由成膜工序部形成的活性物质层的表面的凸部。通过该制造装置，能够实施上述技术方案涉及的的电极板的制造方法。在制造装置的技术方案中，可以设置成：平坦化工序部具有与集电箔的第2面接触的支撑辊，所述集电箔的第2面没有通过成膜工序部而形成活性物质层，刀片配置在支撑辊上的集电箔的活性物质层一侧。另外，可以设置成，支撑辊上的集电箔的活性物质层的表面与刀片的尖端之间的间隙在上述范围内。另外，可以设置成，不与活性物质层相对的刀片的表面相对于活性物质层的法线，向集电箔的行进方向的下游侧倾斜的倾斜角为20°以上。另外，可以设置成，与活性物质层相对的刀片的表面，相对于与活性物质层的表面平行的面而形成的角为20°以上。

根据本技术构成，提供使用造粒体作为电极活性物质的主原料，并且将所形成的活性物质层的表面的局部凸部消除的电极板的制造方法和电极板的制造装置。

附图说明

下面，参照附图对本发明的示例性实施例的特征、优点、技术和工业重要性进行说明，附图中相同的数字表示相同的元件。

图1是表示实施方式涉及的电极板的制造装置的结构的剖视图。

图2是对平坦化工序部的刀片涉及的各参数进行说明的剖视图。

图3是表示刀片的间隙调节机构的侧视图。

图4是对平坦化工序前后的活性物质层的凸部的最大高度进行比较的图表。

图5是表示凸部部位的相对于活性物质层的长度方向的膜厚轮廓的例子的图表。

图6是表示凸部被刮掉后的相对于活性物质层的长度方向的膜厚轮廓的例子的图表。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。本实施方式，作为用于制造具有集电箔及其表面上的活性物质层的结构的电极板的装置和通过该装置实施的制造方法，将本发明具体化。图1表示本实施方式涉及的制造装置1的结构。图1的制造装置1具有成膜工序部3和平坦化工序部4。成膜工序部3是在集电箔21的第1面上形成活性物质层5的部分。平坦化工序部4是将成膜后的活性物质层5的表面的微小凸部刮掉而进行平坦化的部分。除此以外，制造装置1设有干燥炉6、卷取部7。

对图1的成膜工序部3进行说明。成膜工序部3具有投入部8、成膜辊11、转印辊12、后辊13、箔供给部9。投入部8是将作为活性物质层5的原料的造粒体2投入的部分。成膜工序部3被构成为将投入部8投入的造粒体2从成膜辊11与转印辊12之间的间隙的上方向该间隙供给，将从投入部8向下方挤出的造粒体2在转印辊12上形成活性物质层5。另一方面，成膜工序部3被构成为从箔供给部9向后辊13供给集电箔21。由此，从转印辊12向集电箔21的表面(第1面)上转印活性物质层5。利用干燥炉6使转移到集电箔21上的活性物质层5干燥。

接着，对图1的平坦化工序部4进行说明。制造装置1被构成为使通过成膜工序部3形成活性物质层5的集电箔21进入平坦化工序部4。另外，进入平坦化工序部4的集电箔21和活性物质层5是从干燥炉6中通过之后的物质。在平坦化工序部4设有刀片10。刀片10被配置为其尖端14与活性物质层5的表面大致接触。另外，刀片10的根部位置位于比尖端14靠集电箔21的流动方向的下游侧。刀片10用于刮掉有时会存在于集电箔21上的活性物质层5的表面的至少一个局部凸部。

另外，图1的制造装置1中，在干燥炉6的下游侧设有支撑辊15。从干燥炉6中出来的集电箔21，相对于支撑辊15，以活性物质层5朝外的方式卷取。也就是说，支撑辊15与集电箔21中没有通过成膜工序部3形成活性物质层5的一侧的面即背面(第2面)接触。平坦化工序部4在制造装置1中配置于设有支撑辊15的部位。也就是说，刀片10在集电箔21被支撑辊15支撑的位置进行活性物质层5的平坦化。

制造装置1中的支撑辊15的位置，是在集电箔21的流动中比干燥炉6靠下游并且比辅助辊28靠上游的位置。辅助辊28是从成膜工序部3出来的集电箔21和活性物质层5之中的活性物质层5最先接触的构件。通过平坦化工序部4进行了活性物质层5的平坦化的集电箔21，也就是电极板16，被卷取部7卷取而进行回收。

根据图2，对平坦化工序部4进行详细说明。图2是表示刀片10的尖端14与活性物质层5的表面17的关系的剖视图。再者，图2中，集电箔21和活性物质层5以直线状表示，但实际的平坦化工序部4中，如图1所示，电极板16在支撑辊15上以活性物质层5朝外的方式弯曲。如图2所示，有3个表示刀片10的尖端14与活性物质层5的表面17的关系的参数。参数包括间隙D、前角θ和后角

这3个之中最重要的参数是间隙D。间隙D是刀片10的尖端14与活性物质层5的表面17(非局部凸部18的部位)之间的、表面17的法线方向的距离。如果间隙D过大，则无法刮掉凸部18。另一方面，由于支撑辊15的轻微的偏心等原因，活性物质层5的表面17的高度即使在除了凸部18以外的部位也并不完全一定。由此，间隙D并不是越小越好，具有优选范围。

间隙D的优选范围的下限是支撑辊15的表面的抖动量。抖动量是指由支撑辊15的偏心导致的支撑辊15的最大半径与最小半径之差。如果间隙D小于抖动量，则即使在非凸部18的部位，有时刀片10也会削去活性物质层5。这反而会损伤活性物质层5。或者，也有可能反过来损伤到刀片10。另一方面，优选范围的上限根据以何种程度允许未被刮掉的凸部18的高度来确定，换言之为根据以何种程度允许在刮掉凸部18之后作为痕迹残留的台地形状的高度来确定。例如，如果将活性物质层5的膜厚T的目标值的4分之1设为允许限度，则值(T/4)成为间隙D的优选范围的上限。该情况下，间隙D的优选范围由下式表示。

δ≤D≤T/4(δ为上述抖动量)

下面，对前角θ进行说明。其是指刀片10的正面(不与活性物质层5相对的一面)19相对于活性物质层5的法线，向集电箔21的行进方向的下游侧倾斜的倾斜角。如果该前角θ过小(也就是说，相对于活性物质层5的表面17，刀片10过度峭立的情况)或甚至为负值(也就是说，刀片10的正面19相对于活性物质层5的法线，向集电箔21的行进方向的上游侧倾斜(即逆倾斜)的情况)，则无法刮掉凸部18。因此，前角θ优选为20°以上。对于前角θ的上限不特别限制(本身无法假设90°以上的前角θ)，但实质上会被后述的后角的下限限制。

后角是刀片10的背面(与活性物质层5相对的一面)20相对于与活性物质层5的表面17平行的面而形成的角。与表面17平行的面在图1中，设为最接近尖端14的位置的与表面17的切面平行的面。如果该后角过小，则根据支撑辊15的振动的状况等，刚从尖端14通过后的活性物质层5的表面17有时会与背面20摩擦。这会损伤活性物质层5。因此，后角也优选为20°以上。对于后角的上限不特别限定，但实质上会被上述的前角θ的下限限制。

接着，根据图3对刀片10的上述参数的调节机构进行说明。如图3所示，在平坦化工序部4设有刀片10的保持机构22。保持机构22中，在固定框架24经由千分尺25设有保持臂26。通过千分尺25的操作，保持臂26的位置能够在上下方向上调节。并且，刀片架相对于保持臂26可摇动地被安装。刀片10固定安装于刀片架27，与刀片架27一体，相对于保持臂26可摇动(箭头A)。

图3的保持机构22，通过保持臂26的高度调节(箭头B)和刀片架27的角度调节(箭头A)，能够适当调节上述3个参数。主要通过箭头A的角度调节进行间隙D的调节。虽然前角θ、后角也会根据箭头A的角度调节而变化，但通常用于调节间隙D的角度调节量本身很小，因此前角θ、后角的变化在几乎可以无视的范围内。

如上所述构成的本实施方式的制造装置1，按照以下方式进行电极板16的制造。利用制造装置1制造电极板16，大体由成膜工序和平坦化工序构成。成膜工序由成膜工序部3实施，平坦化工序由平坦化工序部4实施。

在成膜工序中向成膜工序部3的投入部8投入造粒体2。本实施方式中使用的造粒体2，可以是日本特开2015-201318提到的“成型体”(参照日本特开2015-201318的[0013])，也可以不是。所投入的造粒体2从成膜辊11与转印辊12之间的间隙中通过，成为层状的活性物质层5，担载于转印辊12上进行输送。另一方面，集电箔21从箔供给部9向后辊13供给。因此，活性物质层5从转印辊12转印到集电箔21。这样，得到在集电箔21的表面上形成有活性物质层5的状态。该状态下的活性物质层5，有时到处会存在所述局部凸部18。该集电箔21和活性物质层5经由干燥炉6向平坦化工序部4输送。在干燥炉6中，活性物质层5的液体成分被除去。

然后，在平坦化工序中，通过平坦化工序部4的刀片10刮掉凸部18。这样，活性物质层5的表面17的凸部18被除去，活性物质层5的表面17被平坦化。利用该刀片10刮掉凸部18的操作如上所述，在集电箔21被支撑辊15支撑的位置进行。因此，进行利用刀片10刮掉凸部18的操作的部位的集电箔21和活性物质层5，不会超过支撑辊15的抖动量δ发生大的振动。因此可稳定进行凸部18的刮取操作。再者，刀片10的上述参数，尤其是间隙D，通过图3所示的保持机构22的调节功能预先配合集电箔21、活性物质层5的膜厚进行适当调节。

再者，在集电箔21和活性物质层5从成膜工序部3出来之后直到到达平坦化工序部4的期间，活性物质层5不与图1的制造装置1的任何构件接触。因此，平坦化工序部4中利用刀片10刮掉之前的凸部18，不会对制造装置1带来任何损伤。另外，活性物质层5从成膜工序部3出来之后最先接触的是辅助辊28。但是，此时活性物质层5已经通过平坦化工序部4完成了平坦化。因此，辅助辊28也不会由于凸部18而受到损伤。关于制造装置1中的比辅助辊28靠下游侧的所有构件都是同样的。

这样在平坦化工序部4中实现了活性物质层5的表面17的平坦化的电极板16，被卷取部7卷取。然后，电极板16被提供到在电极板16的背面进一步形成活性物质层5、压缝工序等下游工序。或者，在图1的整体装置结构中，可以代替卷取部7，设置压缝工序等下游工序的工序部。该情况下，电极板16在平坦化后暂时不被卷取，直接供于下游工序。

接着，对本实施方式的效果进行说明。图4是将平坦化工序部4的前后的、存在于活性物质层5的表面17的凸状部位的高度进行比较的图表。图4的图表中，示出在连续将100m的集电箔21和活性物质层5从成膜工序部3输出而通过平坦化工序部4时测定的、存在于活性物质层5的表面17的凸状部位的最大高度。平坦化工序部4之前的高度是指所述凸部18的高度。平坦化工序部4之后的高度是指利用刀片10刮掉凸部18之后残留的所述的台地形状的高度。如图4所示，平坦化后与平坦化前相比，存在于活性物质层5的表面17的凸状部位的高度减少至大约8分之1。

图5、图6是凸部18的部位中相对于活性物质层5的长度方向的膜厚轮廓的例子。图5是在平坦化前的实际存在凸部18的部位测定的轮廓。图6是在平坦化后的刮掉凸部18之后的部位测定的轮廓。图5的平坦化前，从图表上看观察到凸部18的70μm左右的高度的峰形状，而图6的平坦化后，在图表上没有观察到类似凸部的轮廓。再者，图4～图6基于使用被称为RC仪器的通常的膜厚计的测定结果。

如以上详细说明的那样，根据本实施方式，对于基于造粒体2而形成的、从成膜工序部3出来的活性物质层5和集电箔21的活性物质层5，在平坦化工序部4中利用刀片10刮掉凸部18。由此，可实现使用造粒体2作为电极活性物质的主原料，并且制造活性物质层5的表面17平坦的电极板16的制造装置1和制造方法。由此，能够有助于电池品质的提高、防止对之后的工序的设备造成损伤。再者，本实施方式中，虽然无法消除活性物质层5的至少一个局部凹部，但这并不是什么问题。这是由于虽然不能否认活性物质层5的局部凹部的作为电池的充放电性能比凹部以外的部位低，但是除了这一点以外，在电池品质上不会造成大的问题。特别是正极的情况下更是如此。

本实施方式中，通过将平坦化工序部4设置在比辅助辊28靠上游的位置，能够防止凸部18对设备的损伤。另外，本实施方式中，通过将平坦化工序部4设置在支撑辊15上，能够抑制集电箔21的振动，稳定地刮掉凸部18。另外，通过适当调节刀片10的配置的参数、特别是间隙D，能够防止刀片10对活性物质层5的损伤，并且更精确地进行凸部18的必要的刮取。

再者，本实施方式只是例示，并不限定本发明。因此，本发明可以在不脱离其主旨的范围内进行各种改良、变形。例如，构成造粒体2的粉末成分、液体成分的具体种类，可以结合想要制造的电极板的种类适当选择。集电箔21的材质也是一样。另外，成膜工序部3中的三根辊的配置也不限于图1所示，可以是日本特开2015-201318所记载的配置。另外，在造粒体2中的液体成分的量极少的情况下，不需要干燥炉6。

Claims (10)

1.一种电极板的制造方法，所述电极板是在集电箔上形成活性物质层而成的，

所述制造方法的特征在于，包括成膜和平坦化，

所述成膜是将活性物质的粉末进行造粒而得到造粒体，使所述造粒体成为层状形状并供给到集电箔的第1面上而形成活性物质层，

所述平坦化是利用刀片的尖端刮掉所述成膜之后的活性物质层的表面的凸部。

2.根据权利要求1所述的电极板的制造方法，其特征在于，

在所述平坦化中，使用与所述集电箔的第2面接触的支撑辊，并且将所述刀片配置在所述支撑辊上的集电箔的活性物质层一侧，所述集电箔的第2面没有通过所述成膜而形成活性物质层。

3.根据权利要求2所述的电极板的制造方法，其特征在于，

相对于所述支撑辊的表面的抖动量δ和所述活性物质层的目标膜厚T，将所述支撑辊上的集电箔的活性物质层的表面与所述刀片的尖端之间的间隙D设为δ≤D≤T/4的范围内。

4.根据权利要求3所述的电极板的制造方法，其特征在于，

不与活性物质层相对的刀片的表面相对于活性物质层的法线，向集电箔的行进方向的下游侧倾斜的倾斜角为20°以上。

5.根据权利要求4所述的电极板的制造方法，其特征在于，

与活性物质层相对的刀片的表面，相对于与活性物质层的表面平行的面而形成的角为20°以上。

6.一种电极板的制造装置，用于制造在集电箔上形成活性物质层而成的电极板，

所述制造装置的特征在于，包括成膜工序部和平坦化工序部，

所述成膜工序部被构成为，将活性物质的粉末进行造粒而得到造粒体，将所述造粒体供给到集电箔的第1面上而形成活性物质层，

所述平坦化工序部被构成为，利用刀片的尖端刮掉由所述成膜工序部形成的活性物质层的表面的凸部。

7.根据权利要求6所述的电极板的制造装置，其特征在于，

所述平坦化工序部具有与所述集电箔的第2面接触的支撑辊，所述集电箔的第2面没有通过所述成膜工序部而形成活性物质层，

所述刀片配置在所述支撑辊上的集电箔的活性物质层一侧。

8.根据权利要求7所述的电极板的制造装置，其特征在于，

相对于所述支撑辊的表面的抖动量δ和所述活性物质层的目标膜厚T，所述支撑辊上的集电箔的活性物质层的表面与所述刀片的尖端之间的间隙D在δ≤D≤T/4的范围内。

9.根据权利要求8所述的电极板的制造装置，其特征在于，

不与活性物质层相对的刀片的表面相对于活性物质层的法线，向集电箔的行进方向的下游侧倾斜的倾斜角为20°以上。

10.根据权利要求9所述的电极板的制造装置，其特征在于，

与活性物质层相对的刀片的表面，相对于与活性物质层的表面平行的面而形成的角为20°以上。