CN111224060B - 电极片制造装置 - Google Patents

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Abstract

电极片制造装置中，在使凹版印刷辊与由支承辊搬送的集电箔之间产生电位差的状态下，不包含溶剂而将电极活性物质的粉体与粘合剂的粉体混合而成的混合粉体向凹版印刷辊的外周面的凹部内连续地供给，使被供给到凹版印刷辊的凹部内的混合粉体与集电箔之间产生电位差，通过作用于混合粉体与集电箔之间的静电力，使混合粉体从凹版印刷辊向集电箔的表面移动。凹版印刷辊的圆周速度大于支承辊的圆周速度。

Description

电极片制造装置
技术领域
本发明涉及用于制造构成电池的电极片的装置(电极片制造装置)。详细而言，涉及用于制造在集电箔的表面上形成有电极合剂层的结构的电极片的装置。
背景技术
以往，作为电极片，已知在集电箔的表面上形成有电极合剂层的结构的电极片。作为这样结构的电极片的制造方法，已知例如日本特开2013-77560、日本特开2015-201318所公开的方法。具体而言，首先，将电极活性物质粒子、粘结剂和溶剂进行混合造粒，得到多个湿润造粒体，并制作由这多个湿润造粒体构成的电极合剂。接着，通过使该电极合剂在相对的一对辊的间隙中通过，由此使电极合剂一边压缩一边形成为膜状，使形成为膜状的电极合剂附着于所述集电箔的表面上，制作在集电箔的表面上具有膜状电极合剂的带有膜状电极合剂的集电箔。
更具体而言，使电极合剂在由用于将电极合剂转印于集电箔上的第2辊、和与其相对的第1辊构成的一对辊的间隙中通过，由此使电极合剂一边压缩一边形成为膜状，并使形成为膜状的电极合剂附着于第2辊。其后，使附着于第2辊上的膜状电极合剂转印(附着)于集电箔的表面上。其后，通过使附着于集电箔的表面上的膜状电极合剂干燥，来在集电箔的表面上形成电极合剂层。
发明内容
然而，上述制造方法中，使用了由将电极活性物质粒子、粘结剂和溶剂混合造粒而成的多个湿润造粒体构成的电极合剂，因此需要设置使电极合剂干燥而除去溶剂的干燥工序。因此，上述制造方法中，制造时间变长，成本变高。另外，溶剂最终在电极片的电极合剂层中是不需要的。因此，要求能够不使用溶剂而合适地制造电极片的装置。
本发明是鉴于这样的现有状况而完成的，其目的在于提供一种电极片制造装置，其能够不使用溶剂而合适地在集电箔的表面上形成电极合剂层。
本发明一方案是一种电极片制造装置，制造在集电箔的表面上具备电极合剂层的电极片，所述电极合剂层具有电极活性物质和粘合剂，所述电极片制造装置具备凹版印刷辊和支承辊，所述凹版印刷辊具有凹凸形状的外周面并进行旋转，所述支承辊在其与所述凹版印刷辊之间空开间隙而与所述凹版印刷辊相对地旋转，并搬送所述集电箔以使所述集电箔穿过所述间隙，在使所述凹版印刷辊与由所述支承辊搬送的所述集电箔之间产生了电位差的状态下，将不包含溶剂而是由所述电极活性物质的粉体与所述粘合剂的粉体混合而成的混合粉体向所述凹版印刷辊的所述外周面的凹部内连续地供给，使被供给到所述凹版印刷辊的所述凹部内的所述混合粉体与所述集电箔之间产生电位差，通过作用于所述混合粉体与所述集电箔之间的静电力，使所述混合粉体从所述凹版印刷辊向所述集电箔的所述表面移动，在由所述支承辊搬送的所述集电箔的所述表面连续地配置所述混合粉体，在使所述凹版印刷辊的圆周速度比所述支承辊的圆周速度快的状态下，将所述混合粉体向所述凹版印刷辊的所述凹部内连续地供给。
上述电极片制造装置是用于制造电极片的装置，所述电极片在集电箔的表面上具备电极合剂层，所述电极合剂层具有电极活性物质和粘合剂。该电极片制造装置具备空开间隙相对旋转的凹版印刷辊和支承辊。其中，凹版印刷辊是外周面为凹凸形状的辊。另外，支承辊是在其与凹版印刷辊之间空开间隙与凹版印刷辊相对旋转的辊，对集电箔进行搬送以使集电箔穿过其与凹版印刷辊的间隙。
此外，上述电极片制造装置具有以下结构：在使凹版印刷辊与由支承辊搬送的集电箔之间产生电位差的状态下，将没有包含溶剂且由电极活性物质的粉体与粘合剂的粉体混合而成的混合粉体向凹版印刷辊的外周面的凹部内连续地供给，使供给到凹版印刷辊的凹部内的混合粉体与被搬送的集电箔之间产生电位差，通过作用于混合粉体与集电箔之间的静电力来使混合粉体从凹版印刷辊向集电箔的表面移动(飞翔)，向由支承辊搬送的集电箔表面连续地配置混合粉体。因此，根据上述制造装置，能够在集电箔的表面上形成具有电极活性物质和粘合剂的电极合剂层而无需使用溶剂。
然而，用于混合动力车和电动车的驱动用电源等的电池(例如锂离子二次电池)中，为了提高其容量密度，要求增大在集电箔表面设置的电极合剂层的涂覆量(单位面积的重量、mg/cm2)。为此，当使用上述制造装置制造电极片的情况下，要求增大配置于集电箔表面的混合粉体的涂覆量(mg/cm2)。
对此，上述电极片制造装置中，在使凹版印刷辊的圆周速度(旋转引起的凹版印刷辊的向外周面的周向的移动速度)比支承辊的圆周速度(旋转引起的支承辊的向外周面的周向的移动速度)快的状态下，将混合粉体向凹版印刷辊的凹部内连续地供给。
通过这样设置，与使凹版印刷辊的圆周速度与支承辊的圆周速度相等的情况相比，能够对于由支承辊搬送的集电箔的单位长度，增大从凹版印刷辊向集电箔表面供给的混合粉体量。即，通过使凹版印刷辊的圆周速度比支承辊的圆周速度快，与使凹版印刷辊的圆周速度与支承辊的圆周速度相等的情况相比，能够增大配置于集电箔表面的混合粉体的涂覆量(mg/cm2)。因此，根据上述电极片制造装置，能够增大设置于集电箔表面的电极合剂层的涂覆量(mg/cm2)。
再者，作为增大配置于集电箔表面的混合粉体的涂覆量(mg/cm2)的其他方法，有使凹版印刷辊的圆周速度与支承辊的圆周速度相等，并一次性地增大从凹版印刷辊向集电箔表面供给的混合粉体量的方法。但是，能够一次性地从凹版印刷辊向集电箔的表面移动(飞翔)的混合粉体量存在极限，因此恐怕无法合适地增大配置于集电箔表面的混合粉体的涂覆量(mg/cm2)。
具体而言，例如，考虑通过使凹版印刷辊的圆周速度与支承辊的圆周速度相等，并且加深凹版印刷辊的凹部的深度，增大填充于凹版印刷辊的凹部内的混合粉体量，由此增大从凹版印刷辊向集电箔表面供给的混合粉体量的方法。但是，该方法中，凹版印刷辊的凹部底面与由支承辊搬送的集电箔表面的距离变大，因此，作用在位于凹版印刷辊的凹部底面侧位置的混合粉体与集电箔之间的静电力变弱。因此，恐怕无法使位于凹版印刷辊的凹部底面侧位置的混合粉体向集电箔表面移动(飞翔)。因此，恐怕无法合适地增大配置于集电箔表面的混合粉体的涂覆量(mg/cm2)。
另外，凹版印刷辊的凹部的形态可以为任意形态，可以举出例如酒窝形状凹部有序地配置于凹版印刷辊的外周面的形态。或者，可以设为直线状凹部有序地以等间隔形成于凹版印刷辊的外周面的形态。
此外，所述电极片制造装置可以是：具备一对热轧辊，所述一对热轧辊空开间隙相对地旋转，通过使配置有所述混合粉体的所述集电箔穿过所述一对热轧辊的所述间隙，由此使所述混合粉体所含的所述粘合剂软化或熔融，并将所述混合粉体与所述集电箔压接，由此将具有所述电极活性物质和所述粘合剂的电极合剂层接合于所述集电箔的所述表面。
上述电极片制造装置中，通过使配置有混合粉体的集电箔穿过相对旋转的一对热轧辊的间隙，来使混合粉体所含的粘合剂软化或熔融并将混合粉体与集电箔进行压接。由此，配置于集电箔表面的混合粉体成为具有电极活性物质和粘合剂的电极合剂层，经由粘合剂接合于集电箔的表面。这样，可制造使具有电极活性物质和粘合剂的电极合剂层在集电箔表面接合了的电极片而无需具有溶剂。如以上说明的那样，根据上述制造装置，能够适当地在集电箔表面上形成电极合剂层而无需使用溶剂。
此外，所述电极片制造装置可以是：具备夹持辊，在所述集电箔的搬送方向上，所述夹持辊位于比所述支承辊靠下游侧、且比所述一对热轧辊靠上游侧的位置，所述夹持辊用于使配置于所述集电箔的所述表面的所述混合粉体平整。
上述电极片制造装置具备夹持辊，所述夹持辊在集电箔的搬送方向上，位于比支承辊靠下游侧、且比一对热轧辊靠上游侧的位置。该夹持辊使配置于集电箔表面的混合粉体平整。因此，上述电极片制造装置中，能够在使配置有混合粉体的集电箔穿过一对热轧辊的间隙之前，使配置于集电箔表面的混合粉体平整。由此，能够减小形成于集电箔表面的电极合剂层的厚度不均。
再者，可以是：夹持辊例如在集电箔的搬送方向上，在比由一对热轧辊夹持配置有混合粉体的集电箔而压接的位置靠上游侧，在接近热轧辊的外周面的位置，在1个热轧辊(第1热轧辊)的外周面与该夹持辊的外周面之间设置间隙(比集电箔的厚度与配置于其表面的混合粉体的厚度(高度)的合计小的间隙)，且仅配置1个。由此，通过配置有混合粉体的集电箔穿过夹持辊与第1热轧辊的间隙，由此能够使配置于集电箔表面的混合粉体平整。
附图说明
以下，参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业重要性，附图中相同的标记表示相同的元件，其中：
图1是实施方式的电极片制造装置的概略图。
图2是该电极片制造装置所含的凹版印刷辊的外周面的放大图。
图3是图2的B-B截面放大图。
图4是图1的F视放大图。
图5是图1的E部放大图。
图6是图1的G部放大图，是实施方式的电极片的侧面视放大图。
图7是凹版印刷辊和支承辊的圆周速度比与混合粉体的涂覆量的关系图。
具体实施方式
(实施方式)
以下，对于将本发明具体化了的实施方式，参照附图详细说明。本实施方式中，在制造锂离子二次电池的负极片时应用了本发明。即，本实施方式中，作为电极片制造装置，例示负极片的制造装置。本实施方式中，制造负极片100(电极片)，负极片100具有集电箔110和形成于该集电箔110的表面(第1表面110b)上的负极合剂层120(电极合剂层)(参照图6)。
在此，对于本实施方式的电极片制造装置1进行说明。本实施方式中，使用电极片制造装置1制造负极片100(电极片)。图1是实施方式的电极片制造装置1的侧面视概略图。如图1所示，电极片制造装置1具有：相对旋转的凹版印刷辊10和支承辊20、混合粉体供给装置30、相对旋转的第1热轧辊40和第2热轧辊50(一对热轧辊)、夹持辊70、控制凹版印刷辊10的旋转(圆周速度)的第1控制装置81、以及控制支承辊20的旋转(圆周速度)的第2控制装置82。
其中，凹版印刷辊10与支承辊20在水平方向(图1中为左右方向)上相对配置。再者，凹版印刷辊10与支承辊2仅隔开一点间隔地面对面。另外，如图1中用箭头所示，凹版印刷辊10与支承辊20的2个辊的旋转方向变为同一方向(图1中为顺时针)，绕中心轴(图示省略)旋转。本实施方式的电极片制造装置1中，使集电箔110穿过凹版印刷辊10与支承辊20的间隙，通过支承辊20等来将集电箔110沿搬送方向DM搬送(参照图1)。再者，搬送方向DM与集电箔110的长度方向DL(参照图6)一致。
具体而言，在支承辊20的外周面20b架设有集电箔110。集电箔110是金属箔(铜箔)，与支承辊20的旋转一同穿过凹版印刷辊10与支承辊20的对面部位的间隙，从支承辊20的右下向右上搬送。再者，在凹版印刷辊10与支承辊20的对面部位，以集电箔110在所述间隙中穿过的状态，进一步在凹版印刷辊10与集电箔110之间具有一些间隙。即，凹版印刷辊10与支承辊20之间的间隙(集电箔110不存在的状态下的间隙)比集电箔110的厚度大。
另外，如图2和图3所示，凹版印刷辊10具有作为凹凸形状的外周面10b。具体而言，在凹版印刷辊10的外周面10b形成许多酒窝形状的凹部11。更具体而言，凹版印刷辊10是具有一定容积的酒窝形状的凹部11有序地配置于外周面10b的形态(模样)的凹版印刷辊。再者，图2是凹版印刷辊10的外周面10b的部分放大图。图2中的AX1是凹版印刷辊10的中心轴线。另外，图3是图2的B-B截面图，是凹版印刷辊10的放大截面图(在穿过中心轴线AX1的位置使凹版印刷辊10沿径向切断了的截面图)。
另外，混合粉体供给装置30是向凹版印刷辊10的外周面10b连续地供给混合粉体123的装置。具体而言，混合粉体供给装置30向凹版印刷辊10的外周面10b的凹部11内填充混合粉体123，向凹版印刷辊10的外周面10b的凹部11内连续地供给混合粉体123。
再者，在混合粉体供给装置30的顶端侧设置有刮刀31。混合粉体供给装置30通过该刮刀31，一边对过剩地供给(配置)到凹版印刷辊10的外周面10b的混合粉体123进行刮取，一边适当地向凹版印刷辊10的外周面10b的凹部11内填充混合粉体123(参照图4)。即，本实施方式中，仅在凹版印刷辊10的外周面10b的凹部11内配置混合粉体123(参照图4)。再者，图4是图1的F视部分放大图。
本实施方式中，作为混合粉体123，没有包含溶剂，而是使用了负极活性物质121(电极活性物质)的粉体与粘合剂122的粉体混合而成的混合粉体123。再者，本实施方式中，作为负极活性物质121的粉体，使用了石墨粉体。另外，作为粘合剂122的粉体，使用了PVdF粉体。另外，本实施方式中，将负极活性物质121的粉体与粘合剂122的粉体按重量比计为95：5的比例混合，形成混合粉体123。
本实施方式中，使用高速混合器(EARTHTECHNICA制)，将负极活性物质121的粉体与粘合剂122的粉体进行混合，制作了由负极活性物质121的粒子与粘合剂122的粒子复合化而成的复合粒子(在负极活性物质121的粒子表面结合了粘合剂122的粒子的形态的复合粒子)构成的混合粉体123。即，本实施方式中，作为混合粉体123，使用了具有许多复合粒子的混合粉体123。再者，本实施方式中，将高速混合器的转速设定为4000rpm，将混合时间设为1分钟，制作了混合粉体123。
此外，本实施方式的电极片制造装置1中，通过具有电源65的电路60(参照图1)，在凹版印刷辊10与支承辊20之间产生电位差。由此，在配置于凹版印刷辊10的外周面10b的凹部11内的混合粉体123、与接触于支承辊20的外周面20b而搬送的集电箔110之间产生电位差，因此静电力在混合粉体123与集电箔110之间发挥作用。因此，电路60作为在凹版印刷辊10(进而是配置于其凹部11内的混合粉体123)与支承辊20(进而是由其搬送的集电箔110)之间产生电位差的电位差产生装置发挥作用。
然而，集电箔110以通过支承辊20、夹持辊70、第1热轧辊40和第2热轧辊50等而在集电箔110的长度方向DL(与搬送方向DM一致的方向)上赋予张力的状态被保持。另一方面，混合粉体123仅是配置于凹版印刷辊10的外周面10b的凹部11内。因此，通过作用于混合粉体123与集电箔110之间的静电力，混合粉体123从凹版印刷辊10的外周面10b向集电箔110的表面(第1表面110b)移动(飞翔)。
因此，本实施方式中，在使凹版印刷辊10与由支承辊20搬送的集电箔110之间产生电位差的状态下，向凹版印刷辊10的外周面10b的凹部11内连续地供给混合粉体123，在被供给到凹版印刷辊10的凹部11内的混合粉体123与集电箔110之间产生电位差，由此通过作用于混合粉体123与集电箔110之间的静电力，使混合粉体123(填充到凹部11内的混合粉体123的集合体)从凹版印刷辊10的外周面10b向集电箔110的表面(第1表面110b)移动(飞翔)，能够向由支承辊20搬送的集电箔110的表面(第1表面110b)连续地配置混合粉体123(混合粉体123的集合体)。
另外，夹持辊70是具有耐热性的夹持辊70，集电箔110的搬送方向DM上在比支承辊20靠下游侧的位置、并且比一对热轧辊(第1热轧辊40和第2热轧辊50)靠上游侧的位置(详细而言是比通过一对热轧辊夹持配置有混合粉体123的集电箔110而压接的位置靠上游侧的位置)，与第1热轧辊40相对地配置(参照图1)。再者，夹持辊70的外周面与第1热轧辊40的外周面隔开一点间隔地面对面。在夹持辊70的外周面与第1热轧辊40的外周面的对面部位的间隙，穿过配置有混合粉体123的集电箔110。
再者，夹持辊70与第1热轧辊40的对面部位的间隙尺寸大于集电箔110的厚度、并且小于集电箔110的厚度与配置在集电箔110的第1表面110b的混合粉体123的厚度(最大厚度)之和。由此，配置有混合粉体123(混合粉体123的集合体或集合体成为层状的物体)的集电箔110穿过夹持辊70与第1热轧辊40的对面部位的间隙，由此混合粉体123(混合粉体123的集合体或集合体成为层状的物体)在集电箔110的第1表面110b上平整，成为具有大致一定厚度的层(混合粉体层127)。
因此，配置有混合粉体123的集电箔110穿过夹持辊70与第1热轧辊40的对面部位的间隙，由此，如图5所示，在集电箔110的第1表面110b形成由混合粉体123构成的混合粉体层127(具有大致一定厚度的混合粉体层127)。再者，图5是图1的E部放大图。
第1热轧辊40与第2热轧辊50在集电箔110的搬送方向DM上在比夹持辊70靠下游侧的位置，在垂直方向(图1中为上下方向)上相对地配置。再者，第1热轧辊40与第2热轧辊50隔开间隔面对面。另外，第1热轧辊40与第2热轧辊50如图1中用箭头所示，以2个辊的旋转方向彼此反向的方式，即，以面对面的2个辊彼此顺向旋转的方式设定。
在第1热轧辊40与第2热轧辊50的对面部位的间隙，穿过由混合粉体123构成的混合粉体层127配置于第1表面110b的集电箔110。再者，第1热轧辊40与第2热轧辊50的对面部位的间隙尺寸小于集电箔110的厚度T1与混合粉体层127的厚度T2之和(T1+T2、参照图5)。另外，第1热轧辊40和第2热轧辊50的外周面的温度被设定为混合粉体层127所含的粘合剂122软化或熔融的温度。
因此，配置有混合粉体层127的集电箔110穿过第1热轧辊40与第2热轧辊50的对面部位的间隙，由此在其厚度方向上被热压。更具体而言，配置有混合粉体层127的集电箔110穿过第1热轧辊40与第2热轧辊50的对面部位的间隙，由此混合粉体层127与集电箔110在厚度方向上被压接(混合粉体层127向集电箔110的第1表面110b加压，混合粉体层127压接于集电箔110的第1表面110b)，并且混合粉体层127所含的粘合剂122被加热而发生软化或熔融(由此，混合粉体层127成为负极合剂层120)。
由此，混合粉体层127所含的负极活性物质121彼此经由粘合剂122接合，并且由负极活性物质121和粘合剂122构成的负极合剂层120经由粘合剂122接合于集电箔110的表面(第1表面110b)。由此，制造不具有溶剂而由负极活性物质121(电极活性物质)和粘合剂122构成的负极合剂层120(电极合剂层)接合于集电箔110的表面(第1表面110b)而得到的负极片100(电极片)。
如以上说明那样，根据本实施方式的电极片制造装置1，能够将具有负极活性物质121(电极活性物质)和粘合剂122的负极合剂层120(电极合剂层)形成于集电箔110的表面(第1表面110b)上而无需使用溶剂。
然而，混合动力车和电动车的驱动用电源等所使用的锂离子二次电池中，为了提高其容量密度，要求增大在集电箔110的表面(第1表面110b)设置的负极合剂层120(电极合剂层)的涂覆量(mg/cm2)。因此，当使用本实施方式的电极片制造装置1制造负极片100(电极片)的情况下，要求增大配置于集电箔110的表面(第1表面110b)的混合粉体123的涂覆量(mg/cm2)。
对此，本实施方式的电极片制造装置1中，在使凹版印刷辊10的圆周速度(旋转引起的凹版印刷辊10向外周面10b的周向的移动速度)比支承辊20的圆周速度(旋转引起的支承辊20向外周面20b的周向的移动速度)快的状态下，通过混合粉体供给装置30将混合粉体123向凹版印刷辊10的凹部11内连续供给。
再者，凹版印刷辊10的圆周速度可以通过控制凹版印刷辊10的旋转的第1控制装置81来调整。另外，支承辊20的圆周速度可以通过控制支承辊20的旋转的第2控制装置82来调整。因此，通过由第1控制装置81进行的凹版印刷辊10的圆周速度的调整以及由第2控制装置82进行的支承辊20的圆周速度的调整，能够将凹版印刷辊10的圆周速度设定为比支承辊20的圆周速度快的状态。例如，能够将凹版印刷辊10的圆周速度设定为支承辊20的圆周速度的10倍。
通过这样处理，与“在使凹版印刷辊10的圆周速度和支承辊20的圆周速度相等的状态下通过混合粉体供给装置30将混合粉体123向凹版印刷辊10的凹部11内连续供给”的情况相比，能够增大在由支承辊20搬送的集电箔110的单位长度上施加的、从凹版印刷辊10向集电箔110的表面(第1表面110b)供给的混合粉体123的量。
即，通过“在使凹版印刷辊10的圆周速度比支承辊20的圆周速度快的状态下通过混合粉体供给装置30将混合粉体123向凹版印刷辊10的凹部11内连续地供给”，能够与“在使凹版印刷辊10的圆周速度与支承辊20的圆周速度相等的状态下通过混合粉体供给装置30将混合粉体123向凹版印刷辊10的凹部11内连续地供给”的情况相比，增大配置于集电箔110的表面(第1表面110b)的混合粉体123的涂覆量(mg/cm2)。
因此，根据本实施方式的电极片制造装置1，能够增大设置在集电箔110的表面(第1表面110b)的负极合剂层120(电极合剂层)的涂覆量(mg/cm2)。
接着，对本实施方式的负极片100的制造方法进行说明。首先，在混合粉体配置工序中，使用前述电极片制造装置1(参照图1)，将没有包含溶剂而是负极活性物质121(电极活性物质)的粉体与粘合剂122的粉体混合而成的混合粉体123配置在集电箔110的表面(第1表面110b)。具体而言，使用具有相对旋转的凹版印刷辊10和支承辊20，并使集电箔110穿过凹版印刷辊10与支承辊20的间隙由支承辊20搬送集电箔110的电极片制造装置1，将没有包含溶剂而是负极活性物质121(电极活性物质)的粉体与粘合剂122的粉体混合而成的混合粉体123，配置在由支承辊20搬送的集电箔110的表面(第1表面110b)。
更具体而言，混合粉体配置工序中，在使凹版印刷辊10与由支承辊20搬送的集电箔110之间产生电位差的状态下，通过混合粉体供给装置30而向凹版印刷辊10的外周面10b的凹部11内连续地供给混合粉体123，由此使供给到凹版印刷辊10的凹部11内的混合粉体123与由支承辊20搬送的集电箔110之间产生电位差，并且通过该电位差来使静电力在混合粉体123与集电箔110之间发挥作用。
由此，在凹版印刷辊10与支承辊20的对面部位的间隙，通过作用于混合粉体123与集电箔110之间的静电力，混合粉体123从凹版印刷辊10的外周面10b向集电箔110的表面(第1表面110b)移动(飞翔)，向由支承辊20搬送的集电箔110的表面(第1表面110b)连续地配置混合粉体123。
再者，本实施方式中，在使凹版印刷辊10的圆周速度比支承辊20的圆周速度快的状态下，通过混合粉体供给装置30来将混合粉体123向凹版印刷辊10的凹部11内连续地供给。由此，能够与“在使凹版印刷辊10的圆周速度与支承辊20的圆周速度相等的状态下通过混合粉体供给装置30将混合粉体123向凹版印刷辊10的凹部11内连续地供给”的情况相比，增加在由支承辊20搬送的集电箔110的单位长度上施加的、从凹版印刷辊10向集电箔110的表面(第1表面110b)供给的混合粉体123的量。
即，通过“在使凹版印刷辊10的圆周速度比支承辊20的圆周速度快的状态下由混合粉体供给装置30来将混合粉体123向凹版印刷辊10的凹部11内连续地供给”，能够与“在使凹版印刷辊10的圆周速度与支承辊20的圆周速度相等的状态下由混合粉体供给装置30将混合粉体123向凹版印刷辊10的凹部11内连续地供给”的情况相比，增大配置于集电箔110的表面(第1表面110b)的混合粉体123的涂覆量(mg/cm2)。
另外，本实施方式中，先于混合粉体配置工序，在混合粉体作制工序中，将负极活性物质121的粉体与粘合剂122的粉体按重量比计为95：5的比例进行混合，制作了混合粉体123。具体而言，使用高速混合器(EARTHTECHNICA制)，将负极活性物质121的粉体和粘合剂122的粉体进行混合，制作了由负极活性物质121的粒子与粘合剂122的粒子复合化而成的复合粒子(在负极活性物质121的粒子的表面结合了粘合剂122的粒子的形态的复合粒子)构成的混合粉体123。
再者，本实施方式中，将高速混合器的转速设定为4000rpm，并将混合时间设为1分钟，制作了混合粉体123。另外，本实施方式中，作为负极活性物质121的粉体，使用了石墨粉体。另外，作为粘合剂122的粉体，使用了PVdF粉体。将这样制作出的混合粉体123在混合粉体配置工序中配置于集电箔110的表面(第1表面110b)。
接着，在混合粉体整平中，使配置于集电箔110的表面(第1表面110b)的混合粉体123在集电箔110的第1表面110b上平整，形成具有大致一定厚度的混合粉体层127。具体而言，配置有混合粉体123的集电箔110沿搬送方向DM搬送，穿过夹持辊70与第1热轧辊40的对面部位的间隙，由此混合粉体123在集电箔110的第1表面110b上平整，成为具有大致一定厚度的混合粉体层127(参照图1和图5)。
其后，在热压工序中，在相对旋转的一对热轧辊(第1热轧辊40与第2热轧辊50)之间，穿过配置有由混合粉体123构成的混合粉体层127的集电箔110，由此使混合粉体123所含的粘合剂122软化或熔融，并将混合粉体123与集电箔110压接。
具体而言，具有混合粉体层127的集电箔110沿搬送方向DM搬送，穿过第1热轧辊40与第2热轧辊50的对面部位的间隙，由此混合粉体层127与集电箔110在厚度方向上压接(混合粉体层127向集电箔110的第1表面110b加压，混合粉体层127压接于集电箔110的第1表面110b)，并且混合粉体层127所含的粘合剂122被加热而软化或熔融。
由此，混合粉体层127所含的负极活性物质121彼此经由粘合剂122结合，并且由负极活性物质121与粘合剂122构成的负极合剂层120经由粘合剂122接合于集电箔110的表面(第1表面110b)。由此，制造不具有溶剂而是由负极活性物质121(电极活性物质)与粘合剂122构成的负极合剂层120(电极合剂层)接合于集电箔110的表面(第1表面110b)的负极片100(电极片)(参照图6)。
如以上说明那样，根据本实施方式的制造方法，能够合适地在集电箔110的表面(第1表面110b)上形成负极合剂层120(电极合剂层)而无需使用溶剂。而且，能够增大在集电箔110的表面(第1表面110b)设置的负极合剂层120(电极合剂层)的涂覆量(mg/cm2)。
如上所述地制作出的负极片100其后与正极片和隔板组合，形成电极体。接着，对该电极体安置端子构件之后，在电池壳体内收纳电极体和电解液。由此，制成锂离子二次电池。
(评价试验)
接着，进行了试验，用于调查凹版印刷辊10的圆周速度V1(m/分)与支承辊20的圆周速度V2(m/分)的比率即圆周速度比(＝V1/V2)、以及配置于集电箔110的表面(第1表面110b)的混合粉体123的涂覆量(mg/cm2)的关系。
具体而言，首先，作为比较例1，在电极片制造装置1中，使凹版印刷辊10的圆周速度V1(m/分)与支承辊20的圆周速度V2(m/分)为同等，即，在圆周速度比＝V1/V2＝1的状态下，通过混合粉体供给装置30将混合粉体123向凹版印刷辊10的凹部11内连续地供给，进行了电极片的制造。然后，测定了配置于集电箔110的表面(第1表面110b)的混合粉体123(由夹持辊70整平之前的混合粉体123)的涂覆量(mg/cm2)。
再者，比较例1中，设为V1＝V2＝3(m/分)。另外，比较例1中，在上述条件下进行3次试验，各次试验中，测定了配置于集电箔110的表面(第1表面110b)的混合粉体123(由夹持辊70整平之前的混合粉体123)的涂覆量(mg/cm2)。结果，比较例1中的混合粉体123的涂覆量在第1次为1.2(mg/cm2)、第2次为1.5(mg/cm2)、第3次为1.7(mg/cm2)。将这些结果示于表1，并且绘制表示在图7的坐标平面上。
表1
Figure BDA0002227759040000151
此外，作为实施例1～3，在电极片制造装置1中，在使凹版印刷辊10的圆周速度V1比支承辊20的圆周速度V2快的状态下，通过混合粉体供给装置30来将混合粉体123向凹版印刷辊10的凹部11内连续地供给，进行了电极片的制造。然后，在各实施例中，测定了配置于集电箔110的表面(第1表面110b)的混合粉体123(由夹持辊70整平之前的混合粉体123)的涂覆量(mg/cm2)。
再者，实施例1中，设为V1＝15(m/分)、V2＝3(m/分)。因此，设为圆周速度比＝V1/V2＝15/3＝5。实施例1中也进行3次试验，在各次试验中，测定了配置于集电箔110的表面(第1表面110b)的混合粉体123(由夹持辊70整平之前的混合粉体123)的涂覆量(mg/cm2)。结果，实施例1中的混合粉体123的涂覆量在第1次为9.01(mg/cm2)、第2次为7.5(mg/cm2)、第3次为8.8(mg/cm2)。将这些结果示于表1，并且绘制表示在图7的坐标平面上。
另外，实施例2中，设为V1＝30(m/分)、V2＝3(m/分)。因此，设为圆周速度比＝V1/V2＝30/3＝10。实施例2中也进行3次试验，在各次试验中，测定了配置于集电箔110的表面(第1表面110b)的混合粉体123(由夹持辊70整平之前的混合粉体123)的涂覆量(mg/cm2)。结果，实施例2中的混合粉体123的涂覆量在第1次为16.7(mg/cm2)、第2次为17.2(mg/cm2)、第3次为18.1(mg/cm2)。将这些结果示于表1，并且绘制表示在图7的坐标平面上。
另外，实施例3中，设为V1＝45(m/分)、V2＝3(m/分)。因此，设为圆周速度比＝V1/V2＝45/3＝15。实施例3中也进行3次试验，在各次试验中，测定了配置于集电箔110的表面(第1表面110b)的混合粉体123(由夹持辊70整平之前的混合粉体123)的涂覆量(mg/cm2)。结果，实施例3中的混合粉体123的涂覆量在第1次为23.1(mg/cm2)、第2次为25.7(mg/cm2)、第3次为24.9(mg/cm2)。将这些结果示于表1，并且绘制表示在图7的坐标平面上。
如表1和图7所示，圆周速度比＝V1/V2＝5的实施例1、圆周速度比＝V1/V2＝10的实施例2和圆周速度比＝V1/V2＝15的实施例3中，与圆周速度比＝V1/V2＝1的比较例1相比，能够增大配置于集电箔110的表面(第1表面110b)的混合粉体123的涂覆量(mg/cm2)。具体而言，实施例1中，使混合粉体123的涂覆量(mg/cm2)增大到比较例1的约5倍。另外，实施例2中，使混合粉体123的涂覆量(mg/cm2)增大到比较例1的约10倍。另外，实施例3中，使混合粉体123的涂覆量(mg/cm2)增大到比较例1的约15倍。
根据以上结果来看，可以说通过“在使凹版印刷辊10的圆周速度比支承辊20的圆周速度快的状态下通过混合粉体供给装置30来将混合粉体123向凹版印刷辊10的凹部11内连续地供给”，能够与“在使凹版印刷辊10的圆周速度与支承辊20的圆周速度相等的状态下通过混合粉体供给装置30将混合粉体123向凹版印刷辊10的凹部11内连续地供给”的情况相比，增大配置于集电箔110的表面(第1表面110b)的混合粉体123的涂覆量(mg/cm2)。
换句话说，通过“在使凹版印刷辊10的圆周速度比支承辊20的圆周速度快的状态下通过混合粉体供给装置30来将混合粉体123向凹版印刷辊10的凹部11内连续地供给”，能够与“在使凹版印刷辊10的圆周速度与支承辊20的圆周速度相等的状态下通过混合粉体供给装置30将混合粉体123向凹版印刷辊10的凹部11内连续地供给”的情况相比，增大在由支承辊20搬送的集电箔110的单位长度上施加的、从凹版印刷辊10向集电箔110的表面(第1表面110b)供给的混合粉体123的量。
以上，基于实施方式说明了本发明，但本发明不限定于前述实施方式，当然可以在不脱离其主旨的范围适当变更地应用。
例如，实施方式中，示出了将电极片制造装置1用于制造负极片100的例子。但是，也可以将电极片制造装置1用于制造正极片。即，本发明的电极片制造装置不仅能够应用于制造负极片的装置，也能够应用于制造正极片的装置。
另外，实施方式中，将凹版印刷辊的凹部形态(模样)设为了在凹版印刷辊10的外周面10b有序地配置了酒窝形状的凹部11的形态，但凹版印刷辊的凹部形态(模样)可以为任意形态(模样)。例如，可以设为在凹版印刷辊的外周面有序地以等间隔形成直线状凹部的形态。
另外，实施方式中，示出了使用电极片制造装置1，将负极合剂层120仅形成于集电箔110的单面(第1表面110b)的例子，但也可以形成于集电箔110的两面(第1表面110b和第2表面110c)。当在集电箔110的两面(第1表面110b和第2表面110c)形成负极合剂层120的情况下，如前所述，使用电极片制造装置1在集电箔110的单面(第1表面110b)形成负极合剂层120之后，对于集电箔110中的没有形成负极合剂层120的第2表面110c，实行同样的处理(混合粉体配置工序、混合粉体整平和热压工序)即可。

Claims (3)

1.一种电极片制造装置，制造在集电箔的表面上具备电极合剂层的电极片，所述电极合剂层具有电极活性物质和粘合剂，所述电极片制造装置具备凹版印刷辊和支承辊，
所述凹版印刷辊具有凹凸形状的外周面并进行旋转，
所述支承辊在其与所述凹版印刷辊之间空开间隙而与所述凹版印刷辊相对地旋转，并搬送所述集电箔以使所述集电箔穿过所述间隙，
在使所述凹版印刷辊与由所述支承辊搬送的所述集电箔之间产生了电位差的状态下，将不包含溶剂而是由所述电极活性物质的粉体与所述粘合剂的粉体混合而成的混合粉体向所述凹版印刷辊的所述外周面的凹部内连续地供给，使被供给到所述凹版印刷辊的所述凹部内的所述混合粉体与所述集电箔之间产生电位差，通过作用于所述混合粉体与所述集电箔之间的静电力，使所述混合粉体从所述凹版印刷辊向所述集电箔的所述表面移动，在由所述支承辊搬送的所述集电箔的所述表面连续地配置所述混合粉体，
在使所述凹版印刷辊的圆周速度比所述支承辊的圆周速度快的状态下，将所述混合粉体向所述凹版印刷辊的所述凹部内连续地供给。
2.根据权利要求1所述的电极片制造装置，具备一对热轧辊，所述一对热轧辊空开间隙相对地旋转，
通过使配置有所述混合粉体的所述集电箔穿过所述一对热轧辊的所述间隙，由此使所述混合粉体所含的所述粘合剂软化或熔融，并将所述混合粉体与所述集电箔压接，由此将具有所述电极活性物质和所述粘合剂的电极合剂层接合于所述集电箔的所述表面。
3.根据权利要求2所述的电极片制造装置，具备夹持辊，
在所述集电箔的搬送方向上，所述夹持辊位于比所述支承辊靠下游侧、且比所述一对热轧辊靠上游侧的位置，所述夹持辊用于使配置于所述集电箔的所述表面的所述混合粉体平整。
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