JP2000353514A - 電池用シート電極の製造方法 - Google Patents
電池用シート電極の製造方法Info
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Abstract
ト材料を塗工乾燥して電池用シート電極を製造するに際
して、表裏面のペースト材料の塗工領域間に位置ズレ等
のない電池用シート電極の製造方法を提供すること。 【解決手段】 集電体シートの表裏面に電極活物質のペ
ースト材料を塗工乾燥させて電池用シート電極を製造す
るに際し、その集電体シート面の表(おもて)面の未塗
工幅領域を測定し、さらに集電体シートの表裏面間の塗
工・未塗工領域の塗工ラインの位置ズレを検出し、これ
らの検出信号に基づいて表裏面間の塗工ラインの位置ズ
レを補正し、このようなフィードバック制御により集電
体シートの表裏面に塗工されるペースト材料の塗工幅等
の調整を行う。
Description
の製造方法に関し、更に詳しくは、集電体シートの表裏
面に正極或いは負極活物質のペースト材料を塗工乾燥さ
せて電池用シート電極を製造するに際し、その集電体シ
ートの表裏面に塗工されるペースト材料の塗工・未塗工
領域間に位置ズレがない電池用シート電極を製造する方
法に関するものである。
えば、正極であれば、正極活物質と、その正極活物質に
導電性を付与する導電材(カーボングラファイトなど)
と、これら活物質と導電材とを結着させる結着剤(有機
バインダなど)とを混合し有機溶剤などに溶かしたペー
スト材料を金属箔(Al)等の集電体シート面に塗工し
た後乾燥させることにより製造するようにしている。ま
た負極であれば、金属箔(Cu)等の表面に負極活物質
(グラファイトなど)を溶剤に溶かしたペースト材料を
同様に塗工乾燥することにより製造している。
車などの電池は、このような集電体シートの表裏両面に
正極活物質を塗工した正極シートと、同じく集電体シー
トの表裏両面に負極活物質を塗工した負極シートとをセ
パレータシートを挟んで巻回し、電解液が充填される電
槽缶内に装着することにより構成されている。
トのシート幅は100〜200mmであり、その長さは
電池1本当たり数mにも及ぶものであることから、その
集電方法としては、例えば、図8(a)に示すように、
電極シートSの幅方向端縁に沿って未塗工領域62を設
け、その未塗工領域に集電用タブ64、64、…を例え
ば、10〜20cm間隔の等間隔で取り付け、図8
(b)に示したように、正極シートについては正極集電
用タブ64、64、…群を正極端子へ接続し、負極シー
トについては負極集電用タブ66、66、…群を負極端
子へ接続することにより構成されている。
際しては、コンマロールコータ、或いはダイコータ(リ
ップコータ)などの塗工機が一般に用いられており、こ
のような塗工機を用いて集電体シートSの表(おもて)
面および裏面に電極活物質のペースト材料をそれぞれ塗
工した後、乾燥することにより製造している。
うにして製造される電極シートは、上述のように集電体
シートの表裏両面に一度に電極活物質のペースト材料が
塗工されることは通常行われておらず、初めにどちらか
一方の面(例えば、表(おもて)面)に電極活物質のペ
ースト材料を塗工乾燥し、次いで反対側の面(裏面)に
同じ組成の電極活物質のペースト材料を塗工乾燥するこ
とが行われている。
に、電極シートSの塗工領域Pと未塗工領域Nの境界ラ
インLが表裏面で一致しない状態が生じることがある。
したがって、ハイブリッド車を含めた電気自動車用の電
源電池などでは、電池間の電気容量にバラツキがないこ
とが求められるにもかかわらず、電極シートの表裏面間
で電極活物質の塗工領域、未塗工領域の位置ズレが生じ
ていることにより放電容量にバラツキが生じ、所望の電
池性能が得られないという問題が懸念された。
物質のペースト材料は、そのペースト粘度等が経時的に
変化しやすい性質を有していることから、塗工ライン上
でペースト材料の塗工領域が幅方向に変動することも考
えられ、さらにペースト材料が浸み出し、その浸み出し
量等の変化によって塗工幅が幅方向に変化して広くなっ
たり狭くなったりし、その結果塗工領域の幅寸法が不均
一となることも懸念された。
物質塗工領域と未塗工領域とが幅方向に均一であって、
しかも集電体シートの表裏面の塗工領域の位置ズレを改
善しようとした電極活物質の塗工方法は見当たらない。
シートの表裏面に電極活物質のペースト材料を塗工して
電池用シート電極を作製するに際して、その集電体シー
ト面の活物質塗工領域及び未塗工領域がシートの全長に
亘って幅方向にバラツキがなく、しかも表裏面の活物質
塗工領域の位置ズレがシート全長に亘って少ない電池用
シート電極を製造する方法を提供することにある。
に本発明は、請求項1に記載のように、集電体シートの
表裏面に電極活物質のペースト材料を塗工乾燥させて電
池用シート電極を製造する方法において、集電体シート
の基準となる面に塗工されるペースト材料の塗工幅領域
若しくは未塗工幅領域を検出すると共に、集電体シート
の表裏面間のペースト材料の塗工・未塗工領域の境界ラ
インの位置ズレ量を検出し、これらの検出信号に基づい
て集電体シートの表裏面間の塗工境界ラインの位置ズレ
を補正するようにしたことを要旨とするものである。
ペースト材料の塗工幅領域、或いは未塗工幅領域を検出
する方法としては各種考えられるが、光学的手法により
集電体シート面に照射した光(レーザ光、赤外線など)
の反射光、或いは透過光の光強度が塗工幅領域と未塗工
幅領域とで異なることを利用するのが、非接触での測定
ができるということで最も好ましい。
工領域境界ラインの位置ズレ量を検出する方法として
は、集電体シートの反対側の面について塗工幅領域と未
塗工幅領域との境界ラインを機械的或いは光学的手法に
より検出し、上述の基準面での検出結果と比較して塗工
幅の位置ズレ量を演算するもの、或いは、上述の基準面
での測定と同様の手法により塗工幅領域、或いは未塗工
幅領域を検出し、両者をパターンマッチング等により比
較して塗工幅の位置ズレ量を演算するものなどが好適な
例として挙げられる。
ラインの位置ズレを補正する方法としては、上述の基準
面、或いは反対面のどちらの塗工幅、或いは塗工領域・
未塗工領域を調整するものであってもよいが、その場合
にペースト材料の塗工幅寸法は変えずにその塗工幅領域
を集電体シートの幅方向に移動させる(ズラす)か、或
いは、ペースト材料の塗工幅寸法は可変であって集電体
シートの幅方向の塗工領域ラインをそれぞれ個別に調整
できるようにするようにしてもよい。
形態を図面を参照して詳細に説明する。まず最初に、図
1は本発明に係る電池用シート電極を製造するための塗
工ラインを概略的に示したものである。
し部(アンコイラ)12より繰り出される集電体シート
Sの片面に表(おもて)面塗工装置14により電極活物
質のペースト材料が塗工され、これが乾燥室16で乾燥
された後、次いで裏面塗工装置18により集電体シート
Sの反対側の面(裏面)に同じ電極活物質のペースト材
料が塗工され、再び乾燥室16で乾燥された後、巻取り
部(リコイラ)20に巻き取られる。
れば、集電体シートSにはアルミ(Al)箔が一般に用
いられ、シート電極が負極であれば、集電体シートSに
は銅(Cu)箔が一般に用いられる。また、正極シート
の製造であれば、上記ペースト材料には、正極活物質と
それに導電性を付与する導電材(カーボングラファイト
など)、およびこれらを結着させる結着剤(有機バイン
ダなど)を有機溶剤などに混合溶解させたものが用いら
れ、また、負極シートの場合には、負極活物質(グラフ
ァイトなど)を溶剤に溶かしたものなどが用いられる。
置18により集電体シートSの裏面にペースト材料を塗
工した後(したがって、集電体シートSの表裏両面にペ
ースト材料が塗工された状態にある。)乾燥室16に入
る前の搬送ライン上において、すでに集電体シートSの
表(おもて)面に塗工乾燥されているペースト材料の塗
工領域の両サイドの未塗工領域幅を測定する未塗工幅測
定装置22と、集電体シートSの表(おもて)面と裏面
とに塗工されているペースト材料の塗工領域とその両サ
イドの未塗工領域との境界ラインの位置ズレ量をそれぞ
れ検出する塗工ライン位置ズレ検出装置24とが設けら
れ、さらに前記裏面塗工装置18には集電体シートSの
裏面に塗工されるペースト材料の左右の塗工ラインの位
置ズレを補正する塗工ライン位置ズレ補正装置26が設
けられている。
ン位置ズレ検出装置24、および塗工ライン位置ズレ補
正装置26は中央演算処理装置(CPU)30に電気的
に接続され、未塗工幅測定装置22および塗工ライン位
置ズレ検出装置24からの検出信号に基づいて前記塗工
ライン位置ズレ補正装置26が駆動制御されるようにな
っている。
概略構成を示したように、集電体シートSの表(おも
て)面側に照明光源42と該照明光源42より集電体シ
ートS面に照射された光の反射光を検知する光学式ライ
ンセンサ44とが配設されている。
る面(表面)のシート電極の左右両端にレーザ光或いは
赤外線を照射して、白色光回折並びにレーザー干渉によ
り得られた光学情報をライン形状をしたCCD(電荷結
合素子)センサにより得る。CCDセンサにより得られ
たビデオ信号は、デジタル変換され、フレームメモリに
格納されデータ処理(画像処理)をする。データの処理
の最も簡単な方法としては、取り込んだ画面を格子状画
素(1画素50ミクロン程度まで可能)に分割して、し
きい値を決めて、2値化処理(明暗を決定)を行い、幅
の測定を行う。データ処理に関しては、パターンマッチ
ング並びに線分抽出など多数の方法がある。さらに、測
定対象としては、塗工部位に着目して、集電体の中心か
らのズレ量及び集電体端面からのズレ量を測定し、未塗
工幅としてもよい。
24を概略的に示したものである。この塗工ライン位置
ズレ検出装置24として、図3(a)、(b)、および
(c)の3つの構成態様について説明する。初めに、図
3(a)は針刺し確認機構により集電体シートSの表裏
両面に塗工されるペースト材料の塗工領域と未塗工領域
との境界ラインの位置ズレ量を検出するものである。
集電体シートSの裏面側に設けられる針刺し確認機構4
5として針46、46が、集電体シートSの幅方向両端
寄り位置に幅方向に移動自在であって、かつ集電体シー
トSの裏面側から突き刺し可能なように設けられてい
る。
面側から突き刺してその針刺し穴(マーカー)の位置を
前述の未塗工幅測定装置22により検知することにより
位置ズレ量を検出する。
の塗工・未塗工領域の範囲と、その時の前記未塗工幅測
定装置22の光学式ラインセンサ44により検知される
反射光強度との関係を示すが、図示のように集電体シー
トSの表(おもて)面の塗工領域と未塗工領域との境界
ラインが検知されている状態で、前述の位置ズレ検出装
置24の針刺し確認機構45により針刺し穴(マーカ
ー)をつけた時に、集電体シートSの裏面にペースト材
料が塗工されている領域では反射光強度の測定データに
ノイズ信号が発生することから、そのノイズ信号が発生
する領域と発生しない領域との境界が集電体シートSの
裏面側の塗工領域と未塗工領域との境界ラインであると
判断し、表(おもて)面側の塗工領域・未塗工領域の境
界ラインとのズレ量が検出され、また幅方向のどちらに
ズレているかが判断される。
の進退動はエアーを利用して高速で短時間に数回行い、
針刺し穴が左右の塗工境界ライン近辺に浮き出るように
操作するのがよい。また、塗工速度が速い場合(例え
ば、10m/min以上)には、別途ダンサーロールな
どを用いて塗工ラインの位置ズレ検出装置24の部位の
みを低速度(1〜2m/min)となるようにしてもよ
い。
出装置24は、透過X線によるラインセンサ48を用い
て集電体シートSの表裏面の塗工境界ラインの位置ズレ
量を検出するようにしたものである。この機構は、集電
体シートの幅方向に広く長手方向に絞ったライン状のX
線源50より集電体シートSに対してX線を照射し、集
電体シートSを透過したX線をラインセンサ48により
検知し、その検知信号に基づいてCPU30により裏面
の未塗工幅を決定するものである。この方法は非破壊で
あることから、集電体シートSにキズをつけることな
く、裏面の未塗工幅を決定することができるので、効率
よく塗工の位置ズレを決定することができる。
工部の場合はX線強度が強く、両方とも塗工部の場合は
X線強度が弱く、ズレている部分はその中間の強度であ
ることか らズレの部分を特定し、基準面の塗工幅もし
くは未塗工幅から裏面の未塗工幅を算出してもよい。
確認機構と図3(b)の透過X線によるラインセンサ機
構とを組み合わせたものであり、おおまかな初期の設定
は針刺し確認機構により行い、より詳細な設定(制御)
は透過X線によるラインセンサとの組み合わせで行うよ
うにすれば、より高い精度で塗工ズレ量を検出すること
ができることとなる。
に代えて、図2に示した未塗工幅測定装置22を集電体
シートSの裏面側に設け、集電体シートSの裏面側の塗
工領域・未塗工領域の境界ラインも表(おもて)面側と
同じように検出し、両者の検出データに基づいて境界ラ
インの位置ズレ量を求めるようにしてもよい。
レ補正装置26の概略構成を示したものである。この塗
工ライン位置ズレ補正装置26図示しないモータにより
矢示A方向の回転駆動される塗工ロール57と、該塗工
ロール57との間に所定のギャップ量をもった状態で従
動回転するコンマロール56との間に、集電体シートS
の裏面側に電極活物質のペースト材料を供給すると同時
にその塗工領域幅を規制するペーストフィーダ部材52
が設けられ、該ペーストフィーダ部材52はダイレクト
モータ54(小型、軽量、高トルクの超音波モータな
ど)により集電体シートSの幅方向に移動自在に構成さ
れている。
と塗工ライン位置ズレ検出装置24からの検知信号によ
り図7(a)に示したように集電体シートSの幅方向ど
ちらかに塗工境界ラインのズレが生じている(ズレ量:
L)と判断されれば、そのズレがなくなるようにCPU
30から塗工ライン位置ズレ補正装置26のダイレクト
モータ54に補正指令信号が出され、該ダイレクトモー
タ54の駆動により前記ペーストフィーダ部材52がそ
のズレを修正する方向へ1/2×L量移動される。これ
により同図(b)に示したように集電体シートS面の表
裏面間の塗工境界ラインの位置ズレが解消されるもので
ある。この実施形態では、前記ペーストフィーダ部材5
2のメカ機構が簡単で軽量化でき、容易に作動可能な構
造となっている。
態では、ペーストフィーダ部材52の幅方向の左右側壁
板が一体構造となっているためペースト材料の塗工領域
幅を調整できない構成となっているが、その左右両側壁
板が別個にモータ駆動により幅方向へ移動できるように
してペースト材料の塗工領域幅を変えることができるよ
うにすることもできる。そうすれば、もともと集電体シ
ートSの表裏面の塗工領域幅が異なっていて表裏面間の
左右の塗工境界ラインのズレ量が一方ではL1、他方で
はL2(L1≠L2)となっているような時にペースト
フィーダ部材52の左右側壁板を個別に調整することが
できる。
しては、前記したコンマロールコータなどでは、ペース
トの液量の調整により塗工幅を可変する事が可能(ペー
ストが適正な粘度であれば、液量と塗工幅には比例する
関係がある)である。ペーストの液だめに上下動可能な
静電容量センサを取り付けてペーストの液面を制御し、
塗工幅を(数mm)可変する事をしてもよい。
シートSの表(おもて)面へのペースト材料の塗工処理
と、裏面へのペースト材料の塗工処理とが離れた部位で
行われ、一つのラインでシート電極が製造されるもので
あるが、小型の塗工ラインなどでは、初めに表(おも
て)面のみにペースト材料を塗工乾燥して巻き取り、次
に裏面にペースト材料を塗工乾燥するという二つのライ
ンのものもある。そこでこの二つのラインを備えるもの
では、裏面塗工ラインの巻出し位置にEPC(エッジポ
ジションコントロール)を取り付けて、表(おもて)面
側の塗工ラインに設けられる未塗工幅測定装置22から
の測定データと裏面側の塗工ラインの前記EPCからの
検知信号に基づいて集電体シートSを左右に移動する事
により、塗工位置ズレの補正を行っても良い。
発明では、このように3つの制御装置、すなわち未塗工
幅測定装置22、塗工ライン位置ズレ検出装置24、及
び塗工位置ズレ補正装置26を用いて、表面の塗工幅及
び未塗工幅と裏面の塗工幅及び未塗工幅とが一致するよ
うに電極製造時にフィードバック制御するものであり、
塗工の位置ズレが発生した段階で直ちにその塗工の位置
ズレを補正するようにしていることから、電極シートの
全長に亘って均一な塗工幅及び未塗工幅を有し、しかも
表面と裏面の塗工ラインが一致する安定した電池用シー
ト電極を作製することができる。
絶えず塗工ライン幅方向の位置のズレを監視しているこ
とから、その測定手段や検出手段が電池シートの製品評
価としての役割を果たすこともでき、シート電極を製造
した段階で製品の品質を保証することができるものであ
る。
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々
の改変が可能である。例えば、上記実施例ではコンマロ
ール方式の塗工機に適用した場合について説明したが、
ダイコータ(リップコータ)方式の塗工機にも適用する
ことができる。更に、本発明は、パート塗工により幅広
の集電体シートに塗工して幅方向に未塗工部があるシー
ト電極を製造する場合にも適用することができ、この場
合には、生産性を著しく向上させることができる。
ンの位置ズレ検出手段としては、上記実施例以外にも種
々の方法を適用することができ、例えば、より安価な測
定手段としては、空気を利用した流量式、背圧式、或い
は差圧式のものが挙げられ、この場合には空気量を電気
的に変換して制御すれば、同様のことが行える。
法によれば、正極或いは負極を構成する集電体シートの
両面に正極或いは負極活物質のペーストを塗布し乾燥さ
せて電池用シート電極を製造する工程において、前記集
電体シート面の基準面を塗工した後に、該基準面の左右
の未塗工幅或いは塗工幅を測定し、該測定データにより
基準面と該基準面の反対面との左右塗工ラインの位置ズ
レを検出し、該検出データに基づいて基準面と反対面の
左右塗工ラインの位置ズレを補正するように反対面の塗
工をフィードバック制御して行うようにしたことによ
り、シート電極の表面と裏面に塗工の位置ズレがなく、
塗工幅及び未塗工幅が幅方向に均一となるように活物質
を塗工することができ、このようなシート電極を用いて
電池を作製した場合には、各電池間において塗工の位置
ズレに伴う活物質重量のバラツキを抑えることができ、
初期容量のバラツキがない多数の安定した電池の製造が
可能で、一定の製品品質を保証することができる。
や検出手段が製品評価としての役割を果たすこともで
き、一定の製品品質が保証されたシート電極を極めて高
い精度で提供することができることから、製品評価に要
する手間や時間を省くことができ、しかもその品質評価
は非破壊であることから製造した製品を無駄にすること
のない経済効率の高いものである。したがって、本発明
は、電池の初期放電容量の均一性が求められる電気自動
車用電池等のシート電極の作製にも適用することができ
るものであり産業上極めて有用性の高い発明である。
の製造塗工ラインの概略構成を示した図である。
装置22の概略構成を示した図である。
検出装置24の概略構成として、針刺し確認機構(a)
を備えたものと、透過X線によるラインセンサ(b)を
備えたものと、これらを組み合わせたもの(c)をそれ
ぞれ示した図である。
の境界ラインの位置ズレ量を検出する手法を説明するた
めの図である。
18と塗工ライン位置ズレ補正装置26との構成を概略
的にを示した斜視図である。
ン位置ズレ補正装置26を正面からみた図である。
ラインの位置ズレ量を補正する手法を説明した図であ
る。
を巻回したもの(b)の構成を示した図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 集電体シートの表裏面に電極活物質のペ
ースト材料を塗工乾燥させて電池用シート電極を製造す
る方法において、集電体シートの基準となる面に塗工さ
れるペースト材料の塗工幅領域若しくは未塗工幅領域を
検出すると共に、集電体シートの表裏面間のペースト材
料の塗工・未塗工領域の境界ラインの位置ズレ量を検出
し、これらの検出信号に基づいて集電体シートの表裏面
間の塗工境界ラインの位置ズレを補正するようにしたこ
とを特徴とする電池用シート電極の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16485799A JP3680984B2 (ja) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | 電池用シート電極の製造方法 |
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JP16485799A JP3680984B2 (ja) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | 電池用シート電極の製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2000353514A true JP2000353514A (ja) | 2000-12-19 |
JP3680984B2 JP3680984B2 (ja) | 2005-08-10 |
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ID=15801244
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Country Status (1)
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