JP2010102926A - Method for manufacturing electrode plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池の電極板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a battery electrode plate.
近年、携帯電話、ノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器やハイブリッド電気自動車等の車両の普及により、これらの駆動用電源に用いられる電池の需要は増大している。
このような電池の中には、活物質層が電極から脱落するのを防止すると共に、内部短絡の発生を防止するため、例えば、特許文献1では、正極の正極活物質層、及び、負極の負極活物質層のいずれかの表面に、多孔質の保護膜(保護層)が形成されている電池が挙げられている。
In recent years, with the spread of portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and video camcorders and vehicles such as hybrid electric vehicles, the demand for batteries used for these driving power sources is increasing.
In such a battery, in order to prevent the active material layer from falling off the electrode and to prevent the occurrence of an internal short circuit, for example, in
しかしながら、特許文献1では、電池の電極板において、乾燥させた電極活物質層(活物質層)上に、乾燥前の多孔性保護膜(保護層)の、絶縁性粒子及び結着材を分散媒に混合してなるペーストを塗布し、その後に乾燥させると、活物質層の内部に、その分散媒の染み込みと共に、絶縁性粒子及び結着材が入り込んでしまい、その活物質層の導通を悪くしてしまう。このため、このような電極板を電池に用いれば、使用前から大きな内部抵抗を有する電池となってしまい好ましくない。
However, in
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、絶縁性粒子及び結着材を含む保護層を活物質層上に有しながらも、この活物質層内に絶縁性粒子及び結着材が入り込むのを抑制した電極板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and has a protective layer containing insulating particles and a binder on the active material layer, and the insulating particles and the binder in the active material layer. It aims at providing the manufacturing method of the electrode plate which suppressed material entering.
そして、その解決手段は、金属からなる電極箔と、上記電極箔上に積層され、活物質を含む活物質層と、上記活物質層上に積層され、絶縁性を有する絶縁性粒子、及び、上記絶縁性粒子同士を結着する結着材を含む、多孔質の保護層と、を備える電極板の製造方法であって、上記活物質層、又は、乾燥後に上記活物質層となる未乾燥活物質層を加熱しつつ、その上に、上記絶縁性粒子及び上記結着材を分散媒に混合してなる保護ペーストを塗布し、塗布の直後から、上記分散媒を蒸発させて、上記保護層を形成する保護層形成工程、を備える電極板の製造方法である。 And the solution means the electrode foil made of metal, the active material layer laminated on the electrode foil and containing the active material, the insulating particles laminated on the active material layer and having insulating properties, and A porous protective layer comprising a binder that binds the insulating particles to each other, and a method for producing an electrode plate, wherein the active material layer or the undried layer that becomes the active material layer after drying While the active material layer is heated, a protective paste obtained by mixing the insulating particles and the binder with a dispersion medium is applied on the active material layer, and immediately after the application, the dispersion medium is evaporated to protect the protection material. It is a manufacturing method of an electrode plate provided with the protective layer formation process which forms a layer.
本発明の電極板の製造方法では、上述の保護層形成工程を備え、保護ペーストの塗布の直後から分散媒を蒸発させ、分散媒が活物質層又は未乾燥活物質層内に染み込むのを抑える。かくして、保護層を有しながらも、絶縁性粒子及び結着材が活物質層の内部に入り込むことを抑制した電極板を製造できる。
従って、このような電極板を電池に用いることで、内部抵抗の小さな電池とすることができる。
The method for producing an electrode plate of the present invention includes the protective layer forming step described above, evaporates the dispersion medium immediately after the application of the protective paste, and suppresses the penetration of the dispersion medium into the active material layer or the undried active material layer. . Thus, it is possible to manufacture an electrode plate that has the protective layer and suppresses the insulating particles and the binder from entering the active material layer.
Therefore, by using such an electrode plate for a battery, a battery having a small internal resistance can be obtained.
なお、保護ペーストを活物質層又は未乾燥活物質層に塗布する手法としては、例えば、ダイを用いたダイコーティングによる塗布、スプレーを用いた噴霧による塗布、グラビア印刷手法を用いた塗布等が挙げられる。このうち、スプレーによる塗布では、噴霧する保護ペーストの塗着量を調整して、保護ペーストを活物質層上にごく薄く塗布することができるので、分散媒を蒸発させ易くより好ましい。
また、絶縁性粒子としては、例えば、アルミナ、マグネシア、チタニア、ジルコニア及びシリカ等の無機酸化物の粒子が挙げられる。
また、結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFとも言う)が挙げられる。
さらに、分散媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPとも言う)が挙げられる。
Examples of the method for applying the protective paste to the active material layer or the undried active material layer include application by die coating using a die, application by spraying using a spray, and application using a gravure printing method. It is done. Among these, application by spraying is more preferable because the amount of the protective paste to be sprayed can be adjusted and the protective paste can be applied very thinly on the active material layer, so that the dispersion medium is easily evaporated.
Examples of the insulating particles include particles of inorganic oxides such as alumina, magnesia, titania, zirconia, and silica.
Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (hereinafter also referred to as PVDF).
Furthermore, examples of the dispersion medium include N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter also referred to as NMP).
さらに、上述の電極板の製造方法であって、前記保護層形成工程は、前記ペーストをスプレーにより塗布する電極板の製造方法とすると良い。 Furthermore, in the method for manufacturing the electrode plate described above, the protective layer forming step may be a method for manufacturing the electrode plate in which the paste is applied by spraying.
本発明の電極板の製造方法では、保護ペーストをスプレーにより塗布するので、例えば、塗着する液量を調整して、保護ペーストを活物質層又は未乾燥活物質層の上にごく薄く塗布することができ、分散媒を蒸発させ易い。 In the method for producing an electrode plate of the present invention, the protective paste is applied by spraying. For example, the amount of liquid to be applied is adjusted, and the protective paste is applied very thinly on the active material layer or the undried active material layer. And it is easy to evaporate the dispersion medium.
さらに、上述のいずれかの電極板の製造方法であって、前記活物質層は、負極活物質を含む負極活物質層である電極板の製造方法とすると良い。 Furthermore, in any of the above-described electrode plate manufacturing methods, the active material layer may be a method for manufacturing an electrode plate that is a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material.
ところで、リチウムイオン二次電池では、負極活物質層の表面を基点にデンドライト(樹枝)状の金属リチウムが正極に向かって延びるように析出し、電池の内部短絡を引き起こすことがある。
本発明の電極板の製造方法では、活物質層が負極活物質層である電極板、即ち、保護層を負極活物質層上に積層した負極板を製造する。このような電極板を、例えば、リチウムイオン二次電池の負極板に用いると、デンドライト(樹枝)状の金属リチウムの析出を効果的に抑制できる。
By the way, in a lithium ion secondary battery, dendritic (dendritic) metallic lithium may be deposited so as to extend toward the positive electrode starting from the surface of the negative electrode active material layer, thereby causing an internal short circuit of the battery.
In the method for producing an electrode plate of the present invention, an electrode plate whose active material layer is a negative electrode active material layer, that is, a negative electrode plate in which a protective layer is laminated on the negative electrode active material layer is produced. When such an electrode plate is used, for example, as a negative electrode plate of a lithium ion secondary battery, it is possible to effectively suppress the precipitation of dendritic (lithium) metal lithium.
さらに、上述のいずれかの電極板の製造方法であって、前記保護層形成工程に先立って、乾燥後に前記活物質層となる活物質ペーストを前記電極箔上に塗布して、前記未乾燥活物質層を形成する活物質塗布工程を備え、前記保護層形成工程は、前記分散媒を蒸発させて上記保護層を形成すると共に、上記未乾燥活物質層を乾燥させて上記活物質層をも形成する二層形成工程である電極板の製造方法とすると良い。 Furthermore, in any one of the above-described electrode plate manufacturing methods, prior to the protective layer forming step, an active material paste that becomes the active material layer after drying is applied onto the electrode foil, and the undried active material is applied. An active material coating step for forming a material layer, wherein the protective layer forming step evaporates the dispersion medium to form the protective layer and also dries the undried active material layer to form the active material layer. A method for manufacturing an electrode plate, which is a two-layer forming process to be formed, is preferable.
本発明の電極板の製造方法では、活物質塗布工程のほかに二層形成工程を備える。この二層形成工程では、未乾燥活物質層の乾燥と共に、保護ペーストの乾燥も行うので、これらの乾燥の工程を短くでき、効率良く電極板を製造することができる。 The electrode plate manufacturing method of the present invention includes a two-layer forming step in addition to the active material coating step. In this two-layer formation step, the protective paste is also dried along with the drying of the undried active material layer, so that these drying steps can be shortened and the electrode plate can be manufactured efficiently.
(実施形態1)
次に、本発明の実施形態1について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施形態1にかかる負極板20を用いてなる電池1について説明する。図1に電池1の斜視図を示す。
この電池1は、負極板20のほかに正極板30及びセパレータ50を有する発電要素40、及び、図示しない電解液を備える捲回形のリチウムイオン二次電池である(図1参照)。この電池1は、発電要素40及び電解液(図示しない)を矩形箱状の電池ケース10に収容している。この電池ケース10は、共にアルミニウム製の電池ケース本体11及び封口蓋12を有する。このうち電池ケース本体11は有底矩形箱形であり、この電池ケース10と発電要素40との間には、樹脂からなり、箱状に折り曲げた絶縁フィルム(図示しない)が介在させてある。
(Embodiment 1)
Next,
First, the
The
また、封口蓋12は矩形板状であり、電池ケース本体11の開口部11Aを閉塞して、この電池ケース本体11に溶接されている。この封口蓋12には、発電要素40と接続している正極集電部材71及び負極集電部材72のうち、それぞれ先端に位置する正極端子部71A及び負極端子部72Aが貫通して、図1中、上方に向く上面12aから突出している。これら正極端子部71A及び負極端子部72Aと封口蓋12との間には、それぞれ樹脂製の絶縁部材75が介在して、互いを絶縁している。さらに、この封口蓋12には矩形板状の安全弁77も封着されている。
Further, the
また、図示しない電解液は、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを、体積比でEC:DMC:EMC=3:3:4に調整した混合有機溶媒に、溶質としてLiPF6を1mol/l添加し、リチウムイオンを1mol/lの濃度とした有機電解液である。 Moreover, the electrolyte solution which is not shown in figure is mixed organic solvent which adjusted ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (EMC) by volume ratio EC: DMC: EMC = 3: 3: 4. , An organic electrolytic solution in which 1 mol / l of LiPF 6 was added as a solute and lithium ions were added at a concentration of 1 mol / l.
また、発電要素40は、帯状の正極板30及び負極板20が、ポリエチレンからなる帯状のセパレータ50を介して扁平形状に捲回されてなる(図1参照)。なお、この発電要素40の正極板30及び負極板20はそれぞれ、クランク状に屈曲した板状の正極集電部材71又は負極集電部材72と接合している。
The power generating
発電要素40のうち正極板30は、図2に示すように、長手方向DAに延びる帯状で、アルミニウムからなるアルミ箔32と、このアルミ箔32の第1箔主面32a及び第2箔主面32b上にそれぞれ積層配置した2つの正極活物質層31とを有している。
このうち正極活物質層31は、LiNiO2からなる正極活物質(図示しない)、アセチレンブラック(AB、図示しない)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE、図示しない)及びカルボキシルメチルセルロース(CMC、図示しない)を含む。なお、正極活物質層31内における、これらの重量比は、正極活物質:AB:PTFE:CMC=87:10:1:2とした。
As shown in FIG. 2, the
Among them, the positive electrode
次いで、上述の発電要素40を構成する負極板20について、図3,4を参照しつつ説明する。
この負極板20は、図3に示すように、長手方向DAに延びる帯状で、銅からなる銅箔22と、この銅箔22の主面(第1銅主面22a,第2銅主面22b)上にそれぞれ積層された負極活物質層21とを有している。この負極活物質層21の表面21L上には、多孔質の保護層25が積層されている(図4参照)。
Next, the
As shown in FIG. 3, the
このうち、負極活物質層21は、グラファイトからなる負極活物質21X、及び、PVDFからなる結着材21Yを含む。なお、負極活物質層21内における、これらの重量比を、負極活物質21X:結着材21Y=98:2とした。
また、負極活物質層21は、後に詳述するが、負極活物質21X及び結着材21YをNMPからなる分散媒SL中に分散させた負極活物質ペースト21Pを塗布した後に、分散媒SLを蒸発させたものである。
Among these, the negative electrode
Further, the negative electrode
また、保護層25は、絶縁性の無機酸化物であるアルミナ(Al2O3)からなる絶縁性粒子25S、及び、PVDFからなる結着材25Tを含む。
また、この保護層25は、後に詳述するが、絶縁性粒子25S及び結着材25TをNMPからなる分散媒SM中に分散させた保護ペースト25Pを塗布した後に、分散媒SMを蒸発させてなる。
The
As will be described in detail later, the
次に、本実施形態1にかかる負極板20を用いた電池1の製造方法について、図面を参照しつつ説明する。
まず、第1塗工装置200を用いた負極活物質層形成工程について、図5を参照しつつ説明する。
この第1塗工装置200は、巻出し部201、ダイ210、ヒータ230、巻取り部202、及び、複数の補助ローラ240を備えている(図5参照)。
Next, a method for manufacturing the
First, the negative electrode active material layer forming step using the
The
このうち、ダイ210は、負極活物質ペースト21Pを内部に貯留してなる金属製のペースト保持部211と、このペースト保持部211に保持した負極活物質ペースト21Pを銅箔22の第1銅主面22aあるいは第2銅主面22bに向かって連続的に吐出する吐出口212とを有する。
この吐出口212はスリット状で、長手方向DAに移動する銅箔22の第1銅主面22aあるいは第2銅主面22b上に、帯状に負極活物質ペースト21Pを吐出するよう、銅箔22の幅方向(図5中、奥行き方向)に平行に開口している。
なお、ダイ210が貯留する負極活物質ペースト21Pは、負極活物質21X及び結着材21Yを分散媒SLに分散させて混練してなる流動体である。
Among them, the
The
The negative electrode
また、ヒータ230は、銅箔22、及び、この銅箔22に塗布された負極活物質ペースト21Pを加熱する。これにより、2つのヒータ230,230の間を移動している間に、銅箔22が暖められると共に、この銅箔22に塗布された負極活物質ペースト21Pの乾燥が徐々に進み、ヒータ230を通過し終えたときには、負極活物質ペースト21Pは全乾燥、即ち、負極活物質ペースト21P内の分散媒SLが全て蒸発して、圧縮されていない未圧縮活物質層21Bが形成される。
なお、帯状の銅箔22は、複数の補助ローラ240により、その長手方向DAに移動する。
In addition, the
The strip-shaped
この第1塗工装置200では、まず、巻出し部201に捲回した帯状の銅箔22を長手方向DAに移動させ、その銅箔22の第1銅主面22aに、ダイ210により負極活物質ペースト21Pを塗布する。その後は、ヒータ230で銅箔22と共に負極活物質ペースト21Pを乾燥させて、未圧縮活物質層21Bを、第1銅主面22a上に担持した片面担持銅箔22Kを、巻取り部202に一旦巻き取る。
In the
次に、この第1塗工装置200を再度用いて、上述の片面担持銅箔22Kにおける、銅箔22の第2銅主面22bにも、負極活物質ペースト21Pを塗布する。そして、この負極活物質ペースト21Pをヒータ230で全乾燥させる。かくして、銅箔22の両側(銅主面22a,22b)に未圧縮活物質層21Bを積層配置した、プレス前の活物質積層板20Bが作製される。
Next, the
次いで、図6に、プレス装置300を用いて、プレス前の活物質積層板20Bをプレスするプレス工程を示す。
プレス装置300は、巻出し部301、プレスローラ310、巻取り部302及び複数の補助ローラ320を備えている。このプレス装置300により、巻出し部301から上述のプレス前の活物質積層板20Bを、2つのプレスローラ310の間に通して、厚さ方向DTに圧縮して、銅箔22の両側に、圧縮済みの2つの負極活物質層21を積層してなる活物質積層板20Cを得る。その後、巻取り部302で活物質積層板20Cを巻き取る。
Next, FIG. 6 shows a pressing process of pressing the
The
次に、第2塗工装置400を用いた保護層形成工程について、図7,8を参照しつつ説明する。
この第2塗工装置400は、巻出し部401、噴霧器420、複数のヒータ430、巻取り部402、及び、上述の活物質積層板20Cをその長手方向DAに移動可能な複数の補助ローラ440を備えている(図7参照)。
このうち、噴霧器420は、保護ペースト25Pを内部に貯留してなるタンク421と、保護ペースト25Pをくみ上げるポンプ422と、負極活物質層21の表面21Lに向けて噴霧する、複数のノズル423(第1ノズル423X,第2ノズル423Y,第3ノズル423Z)とを有する。
なお、噴霧器420のタンク421に貯留する保護ペースト25Pは、絶縁性粒子25S及び結着材25Tを、分散媒SMに分散させて混練してなる流動体である。
Next, the protective layer forming process using the
The
Among these, the
The
また、ヒータ430は、活物質積層板20Cの負極活物質層21を加熱する。
具体的には、複数のヒータ430が、活物質積層板20Cの両面、つまり、負極活物質層21のうち、図8(a)中、下方に位置する下側活物質層21D、及び、図8(b)中、上方に位置する上側活物質層21Uをいずれも加熱する。この加熱により、複数のヒータ430の間にある活物質積層板20Cが十分に暖められるので、このうちの上側活物質層銅箔21Uの表面21Lに保護ペースト25Pを塗布された直後から、保護ペースト25P内の分散媒SMを蒸発させることができる。
The
Specifically, a plurality of
この第2塗工装置400では、巻出し部401に捲回した、活物質積層板20Cを長手方向DAに移動させ、複数のヒータ430の間を通しつつ、その負極活物質層21(上側負極活物質層21U)の表面21Lに、噴霧器420を用いて保護ペースト25Pを噴霧し、塗布する。
具体的には、図8(a)に示すように、複数のヒータ430の間を移動させ、十分暖めた上側負極活物質層21Uの表面21Lに向けて、噴霧器420の第1ノズル423Xから、保護層25における所望の膜厚の約1/3になるような液量の保護ペースト25Pを噴霧する。
なお、第1ノズル423Xから噴霧された保護ペースト25Pは、その上側負極活物質層21Uの表面21Lに到達した直後から、保護ペースト25P中の分散媒SMが蒸発し始める。但し、保護ペースト25Pの噴霧量が上述のように調整されているので、保護層25の所望膜厚に相当する液量の保護ペースト25Pを噴霧した場合よりも、その分散媒SMが蒸発しやすく、負極活物質層21(上側負極活物質層21U)に染み込み難い。
In the
Specifically, as illustrated in FIG. 8A, the
The
第1ノズル423Xにおいて保護ペースト25Pを噴霧させつつ、活物質積層板20Cを長手方向DAに移動させる。この移動中にも、塗布された保護ペースト25P中の分散媒SMがさらに蒸発する。これにより、保護ペースト25Pが負極活物質層21(上側活物質層21U)の内部へ染み込む前に分散媒SMが蒸発し、第2ノズル423Yの、図8中、下方付近では、保護層25の一部(所望の膜厚の約1/3分)が全乾燥の状態に形成される(図8(b)参照)。
なお、この保護層25の一部もまた、複数のヒータ430の間を移動中に十分加熱される。
While spraying the
A part of the
次いで、図8(b)に示すように、十分暖めた上述の保護層25の一部に向けて、噴霧器420の第2ノズル423Yから、保護層25における所望の膜厚の約1/3になるような液量の保護ペースト25Pを噴霧する。なお、第2ノズル423Yから噴霧された保護ペースト25Pは、上側負極活物質層21U(保護層25の一部)上に到達した直後から、保護ペースト25P中の分散媒SMが蒸発し始める。
Next, as shown in FIG. 8 (b), the
第2ノズル423Yにおいて保護ペースト25Pを噴霧させつつ、活物質積層板20Cを長手方向DAに移動させる間にも、保護ペースト25Pの分散媒SMが蒸発して、第3ノズル423Zの、図8中、下方付近では、保護層25の一部(所望の膜厚の約2/3分)が全乾燥の状態に形成される(図8(c)参照)。
なお、この保護層25の一部もまた、複数のヒータ430の間を移動中に十分加熱される。
While the
A part of the
次いで、図8(c)に示すように、十分暖めた上述の保護層25の一部に向けて、噴霧器420の第3ノズル423Zから、保護層25における所望の膜厚の約1/3になるような液量の保護ペースト25Pを噴霧すると、その保護ペースト25Pは、上側負極活物質層21U(保護層25の一部)上に到達した直後から、そのうちの分散媒SMが蒸発し始める。
第3ノズル423Zにおいて保護ペースト25Pを噴霧させつつ、活物質積層板20Cを長手方向DAに移動させるうちに、保護ペースト25Pの分散媒SMが蒸発して、全乾燥の保護層25が形成される(図8(c)参照)。かくして、負極活物質層21(負極活物質層21U)の表面21Lの全面に保護層25が塗布される。
その後は、保護層25を活物質積層板20Cの片側に塗布してなる片面保護層積層板20Dを、巻取り部402に一旦巻き取る。
Next, as shown in FIG. 8C, the
While the active paste 20P is moved in the longitudinal direction DA while the
After that, the single-sided
次に、上述の手法と同様にして、第2塗工装置400を再度用いて、活物質積層板20Cの2つの負極活物質層21,21のいずれの表面21Lに、保護層25を塗布してなる、負極板20Eを作製する。
Next, in the same manner as described above, the
上述の保護層形成工程の後は、作製した負極板20を、別途用意した正極板30と共にセパレータ50を介して捲回して発電要素40とする。さらに、この発電要素40に正極集電部材71及び負極集電部材72を溶接し、電池ケース本体11に挿入し、図示しない電解液を注入後、封口蓋12で電池ケース本体11を溶接で封口する。かくして、電池1が完成する(図1参照)。
After the protective layer forming step, the produced
本実施形態1にかかる負極板20の製造方法では、上述の保護層形成工程を備え、分散媒SMが負極活物質層21内に染み込むのを抑える。かくして、保護層25を有しながらも、絶縁性粒子25S及び結着材25Tが負極活物質層21の内部に入り込むことを抑制した負極板20を製造できる。
従って、このような電極板20を電池1に用いることで、内部抵抗の小さな電池1とすることができる。
In the manufacturing method of the
Therefore, by using such an
また、保護ペースト25Pを噴霧器420(第1ノズル423X,第2ノズル423Y,第3ノズル423Z)により噴霧して塗布するので、例えば、負極活物質層21の表面21Lに塗着する液量を調整して、保護ペースト25Pをその表面21Lにごく薄く塗布することができ、分散媒SMを蒸発させ易い。
Further, since the
また、本実施形態1では、保護層25を負極活物質層21上に積層してなる負極板20を製造する。このような負極板20を用いた電池1では、負極活物質層21の表面21Lにおいて、デンドライト(樹枝)状の金属リチウムの析出を効果的に抑制できる。
In the first embodiment, the
(実施形態2)
次に、実施形態2について、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態2の電池に用いる負極板の製造方法において、保護ペーストを乾燥させると共に、活物質層となる未乾燥活物質層を乾燥させる点で、前述の実施形態1と異なり、それ以外は同様である。
そこで、異なる点を中心として説明すると共に、同様の部分の説明は省略または簡略化するが、同様の部分については同様の作用効果を生じる。また、同内容のものには同番号を付して説明する。
(Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 will be described with reference to the drawings.
In the manufacturing method of the negative electrode plate used in the battery of the second embodiment, the protective paste is dried, and the undried active material layer that is the active material layer is dried. It is.
Therefore, different points will be mainly described, and description of similar parts will be omitted or simplified, but similar functions and effects will occur for similar parts. In addition, the same contents are described with the same numbers.
本実施形態2にかかる負極板20を用いた電池101の製造方法について、図面を参照しつつ説明する。
まず、図9に示す、塗工装置500を用いて、負極活物質層21の活物質塗布工程、及び、二層形成工程を行う。
この塗工装置500は、巻出し部501、ダイ510、噴霧器520、ヒータ530、巻取り部502、及び、銅箔22をその長手方向DAに移動させる複数の補助ローラ540を備えている。
A method for manufacturing the battery 101 using the
First, using the
The
また、ヒータ530は、銅箔22上に塗布された負極活物質ペースト21P、即ち、銅箔22上に形成された、全乾燥していない未乾燥活物質層21Qを加熱する。この加熱により、未乾燥活物質層21Q自身の乾燥、つまり、その分散媒SLを蒸発させることができると共に、その未乾燥活物質層21Q上に塗布する保護ペースト25P内の分散媒SMを蒸発させることができる。
The
また、ダイ510は、負極活物質ペースト21Pを内部に貯留してなる金属製のペースト保持部511と、このペースト保持部511に保持した負極活物質ペースト21Pを銅箔22の第1銅主面22aあるいは第2銅主面22bに向かって連続的に吐出する吐出口512とを有する。
この吐出口512はスリット状で、長手方向DAに移動する銅箔22の第1銅主面22aあるいは第2銅主面22b上に、帯状に負極活物質ペースト21Pを吐出するよう、銅箔22の幅方向(図9中、奥行き方向)に平行に開口している。
なお、ダイ510が貯留する負極活物質ペースト21Pは、負極活物質21X、及び、結着材21Yを分散媒SLに分散させて混練してなる流動体である。
In addition, the
The
The negative electrode
また、噴霧器520は、保護ペースト25Pを内部に貯留してなるタンク521と、保護ペースト25Pをくみ上げるポンプ522と、未乾燥負極活物質層21Qの表面21QLに向けて噴霧する、複数のノズル523(第1ノズル523X,第2ノズル523Y,第3ノズル523Z)とを有する。
なお、噴霧器520のタンク521に貯留する保護ペースト25Pは、絶縁性粒子25S及び結着材25Tを、分散媒SMに分散させて混練してなる流動体である。
Further, the
The
この塗工装置500では、まず、巻出し部501に捲回した帯状の銅箔22を長手方向DAに移動させ、その銅箔22の第1銅主面22aに、ダイ510により負極活物質ペースト21Pを塗布して未乾燥活物質層21Qを形成する(活物質塗布工程)。
次に、未乾燥活物質層21Qを形成した銅箔22を長手方向DAに移動させ、複数のヒータ530で、未乾燥活物質層21Qを加熱する。これにより、この未乾燥活物質層21Qは十分加熱され、その中の分散媒SLが徐々に蒸発する。
In this
Next, the
次に、その未乾燥活物質層21Qに、噴霧器520を用いて保護ペースト25Pを噴霧し、塗布する。
具体的には、図10(a)に示すように、複数のヒータ530の間を移動させ、十分加熱した未乾燥活物質層21Qの表面21QLに向けて、噴霧器520の第1ノズル523Xから、保護層25における所望の膜厚の約1/3になるような液量の保護ペースト25Pを噴霧する。
なお、第1ノズル523Xから噴霧された保護ペースト25Pでは、その未乾燥活物質層21Qの表面21QLに到達した直後から、保護ペースト25P中の分散媒SMが蒸発し始める。但し、保護ペースト25Pの噴霧量を、一度に塗布する場合の1/3程度に調整しているので、保護層25の所望膜厚に相当する液量の保護ペースト25Pを一度に噴霧した場合よりも、その分散媒SMが蒸発しやすく、未乾燥活物質層21Q(負極活物質層21)に染み込み難い。
Next, the
Specifically, as illustrated in FIG. 10A, the
In the
第1ノズル523Xにおいて保護ペースト25Pを噴霧させつつ、活物質積層板20Cを長手方向DAに移動させる。この移動中にも、塗布された保護ペースト25P中の分散媒SMがさらに蒸発する。これにより、保護ペースト25Pが未乾燥活物質層21Qの内部へ染み込む前に分散媒SMが蒸発して、第2ノズル523Yの、図8中、下方付近では、保護層25の一部(所望の膜厚の約1/3分)が全乾燥の状態に形成される(図10(b)参照)。
なお、この保護層25の一部もまた、複数のヒータ530の間を移動中に十分加熱される。
While spraying the
A part of the
次いで、図10(b)に示すように、十分暖めた上述の保護層25の一部に向けて、噴霧器520の第2ノズル523Yから、保護層25における所望の膜厚の約1/3になるような液量の保護ペースト25Pを噴霧する。なお、第2ノズル523Yから噴霧された保護ペースト25Pは、未乾燥活物質層21Q(保護層25の一部)上に到達した直後から、保護ペースト25P中の分散媒SMが蒸発し始める。
Next, as shown in FIG. 10 (b), the
第2ノズル523Yにおいて保護ペースト25Pを噴霧させつつ、活物質積層板20Cを長手方向DAに移動させる間にも、保護ペースト25Pの分散媒SMが蒸発して、第3ノズル523Zの、図8中、下方付近では、保護層25の一部(所望の膜厚の約2/3分)が全乾燥の状態に形成される(図10(c)参照)。
なお、この保護層25の一部もまた、複数のヒータ530の間を移動中に十分加熱される。
While the
A part of the
次いで、図10(c)に示すように、十分暖めた上述の保護層25の一部に向けて、噴霧器520の第3ノズル523Zから、保護層25における所望の膜厚の約1/3になるような液量の保護ペースト25Pを噴霧すると、その保護ペースト25Pは、未乾燥活物質層21Q(保護層25の一部)上に到達した直後から、その分散媒SMが蒸発し始める。
第3ノズル523Zにおいて保護ペースト25Pを噴霧させつつ、活物質積層板20Cを長手方向DAに移動させるうちに、保護ペースト25Pの分散媒SMが蒸発して、全乾燥の保護層25が形成される(図10(c)参照)。かくして、未乾燥活物質層21Qの表面21QLの全面に保護層25が塗布される。また、ヒータ530を通過し終えたときには、未乾燥活物質層21Qも全乾燥、即ち、その内部の分散媒SLが全て蒸発して、圧縮されていない未圧縮活物質層21Bが形成される(二層形成工程)。
かくして、銅箔22の第1銅主面22a上に、未圧縮活物質層21Bを、さらに、その表面に保護層25を積層配置した、片面保護層積層板120Dが作製される。
その後は、この片面保護層積層板120Dを、巻取り部502に一旦巻き取る。
Next, as shown in FIG. 10 (c), the
While the
Thus, a single-sided
Thereafter, the single-sided
次に、この塗工装置500を再度用いて、上述の片面保護層積層板120Dにおける、銅箔22の第2銅主面22bにも、上述と同様にして、活物質塗布工程と、二層形成工程とを行う。かくして、銅箔22の両側(銅主面22a,22b)に未圧縮活物質層21Bを、さらに、その表面にそれぞれ保護層25を積層配置した、プレス前の負極板120Eが作製される。
Next, by using this
次いで、図11に、プレス装置600を用いて、プレス前の負極板120Eをプレスするプレス切断工程を示す。
このプレス装置600は、巻出し部601、プレスローラ610、巻取り部602、切断刃630及び複数の補助ローラ620を備えている。そして、このプレス装置600では、巻出し部601から上述のプレス前の負極板120Eを、2つのプレスローラ610の間に通すことで、厚さ方向DTに圧縮された、前述の負極板20よりも短手方向DBに大きいものができる。その後、切断刃630で中央を切断して2つに分けた後、2つの巻取り部602で負極板20を巻き取る。
上述のプレス切断工程の後は、実施形態1と同様にして、電池101が完成する(図1参照)。
Next, FIG. 11 shows a press cutting step of pressing the
The
After the press cutting step described above, the battery 101 is completed in the same manner as in the first embodiment (see FIG. 1).
本実施形態1にかかる負極板20の製造方法では、活物質塗布工程のほかに二層形成工程を備える。この二層形成工程では、未乾燥活物質層21Qの乾燥と共に、保護ペースト25Pの乾燥も行うので、これらの乾燥の工程を短くでき、効率良く負極板20を製造することができる。
The manufacturing method of the
以上において、本発明を実施形態1及び実施形態2に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態1では、負極板における負極活物質層上に保護層を積層させたが、正極板における正極活物質層上に積層させても良い。
In the above, the present invention has been described with reference to the first and second embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied with appropriate modifications without departing from the scope of the present invention. Needless to say.
For example, in
20 負極板(電極板)
21 負極活物質層(活物質層)
21P 負極活物質ペースト
21Q 未乾燥活物質層
21X 負極活物質(活物質)
22 銅箔(電極箔)
25 保護層
25P 保護ペースト
25S 絶縁性粒子
25T 結着材
420,520 噴霧器(スプレー)
SM 分散媒
20 Negative electrode plate (electrode plate)
21 Negative electrode active material layer (active material layer)
21P Negative electrode active material paste 21Q Undried active material layer 21X Negative electrode active material (active material)
22 Copper foil (electrode foil)
25
SM dispersion medium
Claims (4)
上記電極箔上に積層され、活物質を含む活物質層と、
上記活物質層上に積層され、絶縁性を有する絶縁性粒子、及び、上記絶縁性粒子同士を結着する結着材を含む、多孔質の保護層と、を備える
電極板の製造方法であって、
上記活物質層、又は、乾燥後に上記活物質層となる未乾燥活物質層を加熱しつつ、その上に、上記絶縁性粒子及び上記結着材を分散媒に混合してなる保護ペーストを塗布し、塗布の直後から、上記分散媒を蒸発させて、上記保護層を形成する保護層形成工程、を備える
電極板の製造方法。 An electrode foil made of metal;
An active material layer laminated on the electrode foil and containing an active material;
A method of manufacturing an electrode plate comprising: insulating particles laminated on the active material layer, and having insulating properties; and a porous protective layer containing a binder that binds the insulating particles to each other. And
While heating the active material layer or an undried active material layer that becomes the active material layer after drying, a protective paste formed by mixing the insulating particles and the binder in a dispersion medium is applied thereon. And the manufacturing method of an electrode plate provided with the protective layer formation process which evaporates the said dispersion medium and forms the said protective layer immediately after application | coating.
前記保護層形成工程は、前記保護ペーストをスプレーにより塗布する
電極板の製造方法。 It is a manufacturing method of the electrode plate according to claim 1,
The said protective layer formation process is a manufacturing method of the electrode plate which apply | coats the said protective paste by spraying.
前記活物質層は、負極活物質を含む負極活物質層である
電極板の製造方法。 It is a manufacturing method of the electrode plate according to claim 1 or 2,
The said active material layer is a manufacturing method of the electrode plate which is a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material.
前記保護層形成工程に先立って、乾燥後に前記活物質層となる活物質ペーストを前記電極箔上に塗布して、前記未乾燥活物質層を形成する活物質塗布工程を備え、
前記保護層形成工程は、
前記分散媒を蒸発させて上記保護層を形成すると共に、上記未乾燥活物質層を乾燥させて上記活物質層をも形成する二層形成工程である
電極板の製造方法。 A method for producing an electrode plate according to any one of claims 1 to 3,
Prior to the protective layer forming step, an active material coating step of forming the undried active material layer by applying an active material paste that becomes the active material layer after drying onto the electrode foil,
The protective layer forming step includes
A method for producing an electrode plate, which is a two-layer forming step in which the dispersion medium is evaporated to form the protective layer and the undried active material layer is also dried to form the active material layer.
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