JP2011222206A - Device and method for manufacturing electrode, electrode, and lithium ion battery using electrode - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は電極の製造装置、製造方法及び電極並びに当該電極を用いたリチウムイオン電池に関する。 The present invention relates to an electrode manufacturing apparatus, a manufacturing method, an electrode, and a lithium ion battery using the electrode.
活物質材料にコンタミネーション(汚染物質)としての金属等の異物(以下「金属異物」という。)粒子が含まれていたり、電極を作成する工程で発塵した金属異物粒子が活物質に混入すると自己放電により電池性能が低下する。このため、活物質材料と溶剤とで活物質スラリーを形成する前に活物質材料の搬送配管を磁性材料で形成し、活物質材料に含まれる金属異物粒子を除去するものがある(特許文献1参照)。 If the active material contains foreign material such as metal (hereinafter referred to as “metal foreign material”) as a contamination (contaminant), or if metal foreign particles generated in the process of creating the electrode are mixed into the active material Battery performance deteriorates due to self-discharge. For this reason, before forming an active material slurry with an active material and a solvent, an active material transport pipe is formed of a magnetic material to remove foreign metal particles contained in the active material (Patent Document 1). reference).
しかしながら、金属異物粒子が小さいと金属異物粒子の磁化量も小さいため、金属異物粒子が搬送配管に安定して吸着されず金属異物粒子が依然として活物質材料内に残ってしまう恐れがある。従って、電池を作成した時に金属異物粒子がセパレータ表面の局部に析出・成長し内部短絡する恐れがある。 However, if the metal foreign particles are small, the amount of magnetization of the metal foreign particles is also small, so that the metal foreign particles are not stably adsorbed on the transport pipe and the metal foreign particles may still remain in the active material. Therefore, when the battery is manufactured, the foreign metal particles may be deposited and grown locally on the separator surface, causing an internal short circuit.
そこで本発明は、金属異物粒子をあえて除去するのではなく、電極中で金属異物粒子の位置を制御し得る電極製造装置や電極製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electrode manufacturing apparatus and an electrode manufacturing method capable of controlling the position of the metal foreign particles in the electrode, without intentionally removing the metal foreign particles.
本発明は、集電体を移動させる集電体搬送手段と、活物質スラリーを前記集電体の一方の面に塗布して活物質層を形成することにより電極を形成する電極形成手段と、活物質スラリーの塗布されている集電体の他方の面の側から集電体に塗布されている活物質スラリーに磁場を印加する磁場発生手段とを含む。 The present invention includes a current collector conveying means for moving a current collector, an electrode forming means for forming an electrode by applying an active material slurry to one surface of the current collector to form an active material layer, Magnetic field generating means for applying a magnetic field to the active material slurry applied to the current collector from the other surface side of the current collector applied with the active material slurry.
本発明によれば、集電体の一方の面に塗布された活物質スラリー中の金属異物粒子が磁場によって集電体の側に引き寄せられることから、金属異物粒子を集電体側に選択的に配置することができる。よって、電池を製造した場合、金属異物粒子はセパレータとの距離が遠い位置に存在するので、電池製造後の充放電により金属異物粒子が金属イオンへと変化し、この金属イオンがセパレータ側(集電体と反対側)へと移動する過程において、金属異物粒子がセパレータに近い位置に存在する場合よりも大きく拡散する。この拡散の程度の違いにより、内部短絡を抑制できる。 According to the present invention, the foreign metal particles in the active material slurry applied to one surface of the current collector are attracted to the current collector side by a magnetic field. Can be arranged. Therefore, when the battery is manufactured, the metal foreign particles are located at a position far from the separator, so that the metal foreign particles change to metal ions due to charge / discharge after the battery is manufactured, and these metal ions are collected on the separator side (collected). In the process of moving to the opposite side of the electric body, the metal foreign particles are diffused more than when they are present at a position close to the separator. The internal short circuit can be suppressed by the difference in the degree of diffusion.
図1は本発明の一実施形態の電極製造装置の概略構成図、図2は電極製造装置の一部概略斜視図、図3はバックアップロール部の拡大斜視図である。ただし、図2では集電体14の一部しか示していない。図3では集電体14を取り去った状態を示している。 1 is a schematic configuration diagram of an electrode manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial schematic perspective view of the electrode manufacturing apparatus, and FIG. 3 is an enlarged perspective view of a backup roll unit. However, FIG. 2 shows only a part of the current collector 14. FIG. 3 shows a state where the current collector 14 is removed.
図1に示したように、粉体状の正極活物質材料2はホッパー3に供給される。ホッパー3内の正極活物質材料2は図示しない搬送手段によりミキサー4に供給される。ミキサー4は、粉体状の正極活物質材料2及び溶剤を分散攪拌し、スラリー5を作るものである。ミキサー4で作られる正極活物質材料2と溶剤の混合物であるスラリー5を以下「活物質スラリー」という。 As shown in FIG. 1, the powdered positive electrode active material 2 is supplied to a hopper 3. The positive electrode active material 2 in the hopper 3 is supplied to the mixer 4 by a conveying means (not shown). The mixer 4 disperses and stirs the powdered positive electrode active material 2 and the solvent to form a slurry 5. The slurry 5 that is a mixture of the positive electrode active material 2 and the solvent produced by the mixer 4 is hereinafter referred to as “active material slurry”.
電極形成手段は、集電体14に活物質スラリーを塗布する塗工手段と、塗布した活物質を乾燥させる電極乾燥手段とを含んでいる。活物質スラリー5はポンプ7などのスラリー搬送手段を駆動することで、搬送配管6を介して塗工手段としてのダイコータ8に供給される。図1〜図3にはダイコータ8のダイヘッド9しか図示していないが、ダイコータ8はダイヘッド9から塗工液としての活物質スラリー5を押し出して、フィルム状(板状)の正極集電体(以下単に「集電体」ともいう。)14に塗布するものである。すなわち、バックアップロール12の周面に巻き掛けられている集電体14に対して、ダイヘッド9の先端が近接して設けられている。ダイヘッド9先端には水平方向にスリット9aが形成され、このスリット9aから集電体14に向けて活物質スラリー5を供給し、集電体14上に活物質スラリー5を塗布する。バックアップロール12は一定速度で一方向(図では時計方向)に回転するため、集電体14上には所定厚さの活物質スラリー5が塗布されることとなる。集電体14上に塗布される活物質スラリー5を以下「塗膜」ともいう。 The electrode forming means includes a coating means for applying the active material slurry to the current collector 14 and an electrode drying means for drying the applied active material. The active material slurry 5 is supplied to a die coater 8 as a coating means via a conveying pipe 6 by driving a slurry conveying means such as a pump 7. Although only the die head 9 of the die coater 8 is shown in FIGS. 1 to 3, the die coater 8 extrudes the active material slurry 5 as a coating liquid from the die head 9 to form a film-like (plate-like) positive electrode current collector ( Hereinafter, it is also simply referred to as “current collector”). That is, the tip of the die head 9 is provided close to the current collector 14 wound around the peripheral surface of the backup roll 12. A slit 9 a is formed at the tip of the die head 9 in the horizontal direction. The active material slurry 5 is supplied from the slit 9 a toward the current collector 14, and the active material slurry 5 is applied onto the current collector 14. Since the backup roll 12 rotates in one direction (clockwise in the figure) at a constant speed, the active material slurry 5 having a predetermined thickness is applied on the current collector 14. Hereinafter, the active material slurry 5 applied on the current collector 14 is also referred to as a “coating film”.
塗工手段は図1〜図3に示すものに限られない。例えば、図8は第2実施形態の電極の製造装置の概略構成図で、第1実施形態の図1と置き換わるものである。 The coating means is not limited to that shown in FIGS. For example, FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the electrode manufacturing apparatus of the second embodiment, which replaces FIG. 1 of the first embodiment.
第2実施形態は、塗工手段としてグラビア胴版を用いるものである。すなわち、図8においてバックアップロール12の真下から円筒状または円柱状のグラビアロール51の周面が、バックアップロール12の周面に巻き掛けられている集電体14に近接して設けられている。グラビアロール51の軸がバックアップロール12の軸と平行となるようにしている。 In the second embodiment, a gravure cylinder is used as a coating means. That is, in FIG. 8, the circumferential surface of the cylindrical or columnar gravure roll 51 is provided immediately below the backup roll 12 in proximity to the current collector 14 wound around the circumferential surface of the backup roll 12. The axis of the gravure roll 51 is made parallel to the axis of the backup roll 12.
また、活物質スラリー5がポンプ7により搬送配管6を介して漕52内に所定高さまで供給され、この漕52内の活物質スラリー5の液中にグラビアロール51の下方が浸かるようにしている。このため、バックアップロール12を時計方向に回転させつつグラビアロール51を反時計方向に回転させると、グラビアロール51の周面に活物質スラリー5が付着したまま巻き上がることとなり、グラビアロール51がバックアップロール12と対向している部分で活物質スラリー5が集電体14に所定厚さで塗布(転写)されることとなる。 In addition, the active material slurry 5 is supplied to a predetermined height in the tub 52 through the conveying pipe 6 by the pump 7, and the lower part of the gravure roll 51 is immersed in the liquid of the active material slurry 5 in the tub 52. . For this reason, when the gravure roll 51 is rotated counterclockwise while the backup roll 12 is rotated in the clockwise direction, the active material slurry 5 is wound on the peripheral surface of the gravure roll 51 and the gravure roll 51 is backed up. The active material slurry 5 is applied (transferred) to the current collector 14 at a predetermined thickness at a portion facing the roll 12.
集電体14上に塗布された活物質スラリー5は乾燥後に正極活物質層を形成する。このようにして、塗膜の乾燥後には、集電体14と、乾燥後の塗膜15(つまり正極活物質層)とからプラスの電極が形成される。 The active material slurry 5 applied on the current collector 14 forms a positive electrode active material layer after drying. Thus, after the coating film is dried, a positive electrode is formed from the current collector 14 and the dried coating film 15 (that is, the positive electrode active material layer).
集電体搬送手段は、図1、図8に示したように送りロール11、バックアップロール12、巻き取りロール13からなる。図8ではアイドラー53を追加している。水平方向にかつ軸が平行となるように配置される送りロール11、バックアップロール12、巻き取りロール13(及びアイドラー53)は全て円筒状または円柱状であり、これらロール11〜13、アイドラー53には、所定幅の集電体14が巻き掛けられている。巻き取りロール13を図1、図8で時計方向に一定の回転速度で回転させることによって集電体14は送りロール11からバックアップロール12へ搬送され、その後巻き取りロール13に巻き取られる。ダイヘッド9やグラビアロール51を集電体14が通過した後には、集電体14上に所定厚さの塗膜15が塗布されている。 The current collector transport means includes a feed roll 11, a backup roll 12, and a take-up roll 13 as shown in FIGS. 1 and 8. In FIG. 8, an idler 53 is added. The feed roll 11, the backup roll 12, and the take-up roll 13 (and the idler 53) arranged so that the axes are parallel to each other in the horizontal direction are all cylindrical or columnar, and the rolls 11 to 13 and the idler 53 are A current collector 14 having a predetermined width is wound around. The current collector 14 is conveyed from the feed roll 11 to the backup roll 12 by rotating the take-up roll 13 in the clockwise direction in FIGS. 1 and 8, and then taken up by the take-up roll 13. After the current collector 14 passes through the die head 9 and the gravure roll 51, a coating film 15 having a predetermined thickness is applied on the current collector 14.
さて、図1または図8に示す電極製造装置により製造した電極を用いて最終的にはリチウムイオン電池を製造する。後述する図4、図5はリチウムイオン電池に含まれる1つのセル31を示している。活物質スラリー5に金属異物粒子が含まれていたり電極製造工程で金属異物が混入したりすると、金属異物は、セル31内で溶出・析出し電池が内部短絡(自己放電)を生じる可能性がある。民生電池と異なり、自動車用電池は、ライフサイクルが長いという特徴と、内部短絡が生じたときの短絡電流が大きいという特徴とを有するので、リチウムイオン電池を自動車用電池として採用する場合には、金属異物粒子に対する対策が重要となる。 Now, a lithium ion battery is finally manufactured using the electrode manufactured by the electrode manufacturing apparatus shown in FIG. 1 or FIG. 4 and 5 described later show one cell 31 included in the lithium ion battery. If metal particles are contained in the active material slurry 5 or metal particles are mixed in the electrode manufacturing process, the metal particles may elute and precipitate in the cell 31 and the battery may cause an internal short circuit (self-discharge). is there. Unlike consumer batteries, automobile batteries have the characteristics of a long life cycle and the characteristics of a large short-circuit current when an internal short circuit occurs, so when adopting a lithium ion battery as an automobile battery, Measures against foreign metal particles are important.
このため従来の電極製造装置では、活物質スラリーの形成前に正極活物質材料の搬送配管を磁性材料で形成し、その搬送配管に磁場を印加することによって金属異物粒子を搬送配管でトラップ(吸着)し、これによって正極活物質材料に含まれる金属異物粒子が製造後の電極(電池)に含まれないようにしている。 For this reason, in the conventional electrode manufacturing apparatus, the positive electrode active material transport pipe is formed of a magnetic material before the active material slurry is formed, and a magnetic field is applied to the transport pipe to trap the foreign metal particles in the transport pipe. This prevents the foreign metal particles contained in the positive electrode active material from being contained in the manufactured electrode (battery).
しかしながら、従来の電極製造装置では、金属異物粒子が小さいと金属異物粒子の磁化量も小さいため、金属異物粒子が搬送配管に安定して吸着されず金属異物粒子が依然として正極活物質材料内に残存する恐れがある。従って、電池を製造するときに金属異物がセパレータの局部に析出・成長し内部短絡する恐れがある。また、金属異物粒子が磁場印加部である搬送配管に堆積すると金属異物粒子を除去する能力が低下するという問題もある。この堆積した金属異物粒子を定期的に回収するのでは電池製造の稼働率が悪化する。 However, in the conventional electrode manufacturing apparatus, if the metal foreign particles are small, the amount of magnetization of the metal foreign particles is also small, so the metal foreign particles are not stably adsorbed on the conveying pipe and the metal foreign particles still remain in the positive electrode active material. There is a fear. Therefore, when manufacturing the battery, there is a possibility that the metal foreign matter will be deposited and grown on the local part of the separator, causing an internal short circuit. In addition, when metal foreign particles are deposited on a transfer pipe that is a magnetic field application unit, there is a problem that the ability to remove the metal foreign particles decreases. If the deposited foreign metal particles are periodically collected, the operating rate of battery production deteriorates.
そこで本発明では、正極活物質材料から金属異物粒子を完全除去するのではなく、電極製造時に正極活物質材料中に含まれている金属異物粒子の位置を制御することで電池完成後に自己放電が生じることを予防する。自己放電を予防できれば、電極の歩留りが向上する。 Therefore, in the present invention, the metal foreign particles are not completely removed from the positive electrode active material, but self-discharge is performed after the battery is completed by controlling the position of the metal foreign particles contained in the positive electrode active material at the time of manufacturing the electrode. Prevent it from happening. If self-discharge can be prevented, the yield of the electrode is improved.
以下、詳述する。図1、図8においてバックアップロール12の材質を鉄またはSUS等の磁性材料とし、この磁性材料のバックアップロール12を永久磁石、電磁石または超伝導磁石などの磁石で励磁する。例えばSUS420で軸方向高さが10mm程度の複数の短円柱部品を形成し、これら短円柱部品を同軸に並べ、隣り合う短円柱部品の間に非磁性体を挟んで連結し、全体として一つの円柱状の複合体を形成する。そして、この複合体の表面をエンジンプラスチック樹脂で被覆することによって軸方向に延びる1本のバックアップロール12を作製する。 Details will be described below. 1 and 8, the backup roll 12 is made of a magnetic material such as iron or SUS, and the magnetic material backup roll 12 is excited by a magnet such as a permanent magnet, an electromagnet, or a superconducting magnet. For example, a plurality of short columnar parts having an axial height of about 10 mm are formed with SUS420, the short columnar parts are arranged coaxially, and a nonmagnetic material is sandwiched between adjacent short columnar parts to form a single piece as a whole. A cylindrical composite is formed. And the one backup roll 12 extended in an axial direction is produced by coat | covering the surface of this composite_body | complex with engine plastic resin.
このバックアップロール12に印加する磁場の大きさを調整可能とするため、バックアップロール12の軸方向外周には、図3に示したように、直方体状の鉄心22と絶縁巻線23とからなる電磁コイル21を、バックアップロール12の軸方向に沿って並設する。巻線23が巻かれない鉄心22の2つの各端部22a、22bがバックアップロール12の各軸方向端12a、12bより飛び出すように、鉄心22の軸方向長さ(バックアップロール12の軸方向)をバックアップロール12の軸方向長さより長くする。バックアップロール12の一方の軸方向端、つまり図3で左手前に位置する軸方向端12aと、鉄心22の図3で左手前に位置する端部22a側側面とに当接するように直方体状の第1磁性材24を配置する。同様に、バックアップロール12の他方の軸方向端、つまり図3で右奥に位置する軸方向端12bと、鉄心22の図3で右奥に位置する端部22b側側面とに当接するように直方体状の第2磁性材25を配置する。 In order to make it possible to adjust the magnitude of the magnetic field applied to the backup roll 12, an electromagnetic wave composed of a rectangular parallelepiped iron core 22 and an insulating winding 23 is formed on the outer periphery in the axial direction of the backup roll 12 as shown in FIG. 3. The coils 21 are arranged side by side along the axial direction of the backup roll 12. The axial length of the iron core 22 (the axial direction of the backup roll 12) so that the two end portions 22a, 22b of the iron core 22 around which the winding 23 is not wound protrude from the axial ends 12a, 12b of the backup roll 12. Is longer than the axial length of the backup roll 12. A rectangular parallelepiped shape is in contact with one axial end of the backup roll 12, that is, the axial end 12a located on the left front side in FIG. 3 and the side surface of the iron core 22 on the end 22a side located on the left front side in FIG. The first magnetic material 24 is disposed. Similarly, the other end of the backup roll 12 in the axial direction, that is, the axial end 12b located at the right rear side in FIG. 3 and the side surface of the iron core 22 at the end 22b side located at the right rear side in FIG. A rectangular parallelepiped second magnetic material 25 is disposed.
なお、実施形態では、鉄心22及び2つの磁性材24、25を直方体状で示しているが、鉄心22や2つの磁性材24、25の各形状は直方体状に限られない。また、図1に示すダイヘッド9や図8に示すグラビアロール51などの活物質スラリーを集電体14上に供給する部位は励磁せず、非磁性材料とする。 In addition, in embodiment, although the iron core 22 and the two magnetic materials 24 and 25 are shown by the rectangular parallelepiped shape, each shape of the iron core 22 and the two magnetic materials 24 and 25 is not restricted to a rectangular parallelepiped shape. Further, the portion for supplying the active material slurry such as the die head 9 shown in FIG. 1 and the gravure roll 51 shown in FIG. 8 onto the current collector 14 is not excited and is made of a nonmagnetic material.
電磁コイル21に電流を流すと、電磁コイル21が電磁石として機能する。例えば図3に示したように、鉄心22内にはバックアップロール12の軸方向に向かって磁力線が発生する。この磁力線は右奥に位置する第2磁性材25内を折れ曲がり、バックアップロール12の他方の軸方向端12bからバックアップロール12内に入る。バックアップロール12内では磁力線は鉄心22とは逆方向に向かって発生する。バックアップロール12の一方の軸方向端12aまできた磁力線は左手前に位置する第1磁性材24内を折れ曲がり、鉄心22内に戻る。このようにして電磁コイル21とバックアップロール12とを結ぶ磁力線のループができる(図3矢印参照)。 When a current is passed through the electromagnetic coil 21, the electromagnetic coil 21 functions as an electromagnet. For example, as shown in FIG. 3, lines of magnetic force are generated in the iron core 22 in the axial direction of the backup roll 12. This magnetic field line bends in the second magnetic member 25 located at the right back, and enters the backup roll 12 from the other axial end 12 b of the backup roll 12. In the backup roll 12, the magnetic field lines are generated in the direction opposite to the iron core 22. The magnetic lines of force that have reached one axial end 12 a of the backup roll 12 bend in the first magnetic member 24 located on the left front side and return to the iron core 22. In this way, a loop of magnetic lines connecting the electromagnetic coil 21 and the backup roll 12 is formed (see arrow in FIG. 3).
このようにして、電磁コイル21、バックアップロール12及び2つの磁性材24、25から磁場発生手段が構成されている。 Thus, the magnetic field generating means is constituted by the electromagnetic coil 21, the backup roll 12, and the two magnetic materials 24 and 25.
このように電磁コイル21によってバックアップロール12の軸方向に磁力線が発生するとき、上記複合体を形成している個々の短円柱部品が磁化される。1個の短円柱部品の軸方向端にS極とN極が生じるので、図2には2個の短円柱部品について、図3には3個の短円柱部品について磁極が生じる様子を示している。実際には短円柱部品の数だけS極とN極の組合せが生じる。 When magnetic lines of force are thus generated in the axial direction of the backup roll 12 by the electromagnetic coil 21, the individual short cylindrical parts forming the composite are magnetized. Since an S pole and an N pole are generated at the axial end of one short cylindrical part, FIG. 2 shows how magnetic poles are generated for two short cylindrical parts, and FIG. 3 shows how magnetic poles are generated for three short cylindrical parts. Yes. Actually, combinations of S poles and N poles are generated by the number of short cylindrical parts.
このようにして個々の短円柱部品が磁化したバックアップロール12によって、集電体14上の塗膜15には、塗膜15の表面(大気に晒されている面)から塗膜15の裏面(集電体14と接している面)に向かう向きに磁力線が発生する。この塗膜15を表面から裏面へと貫く磁力線によって、塗膜15中の金属異物粒子を集電体14の側に移動させるようにする。 Thus, by the backup roll 12 in which the individual short cylindrical parts are magnetized, the coating film 15 on the current collector 14 is changed from the surface of the coating film 15 (the surface exposed to the atmosphere) to the back surface of the coating film 15 (the surface exposed to the atmosphere). A line of magnetic force is generated in a direction toward the surface that is in contact with the current collector 14. The foreign metal particles in the coating film 15 are moved to the current collector 14 side by magnetic lines penetrating the coating film 15 from the front surface to the back surface.
これについて図4、図5を参照して説明する。図4上段、図5上段は電池のセル31が積層完成したときの断面図であり、下から集電体(正極集電体)14、正極活物質層15’(塗膜15)、セパレータ16、負極活物質層17、負極集電体18の順に積層されている。集電体(正極集電体)14と正極活物質層15’(塗膜15)からプラスの電極が、また負極活物質層17と負極集電体18からマイナスの電極が構成され、正極活物質層15’と負極活物質層17とが短絡するのを防止するため、絶縁材としてのセパレータ16が電極間に介装されている。ただし、セパレータ16は金属イオンなどのイオンは透過するようになっている。図1、図8に示した電極製造装置は、プラスの電極を製造する装置である。 This will be described with reference to FIGS. The upper part of FIG. 4 and the upper part of FIG. 5 are cross-sectional views when the battery cells 31 are stacked. From the bottom, the current collector (positive electrode current collector) 14, the positive electrode active material layer 15 ′ (coating film 15), and the separator 16 are shown. The negative electrode active material layer 17 and the negative electrode current collector 18 are laminated in this order. A positive electrode is composed of the current collector (positive electrode current collector) 14 and the positive electrode active material layer 15 ′ (coating film 15), and a negative electrode is composed of the negative electrode active material layer 17 and the negative electrode current collector 18. In order to prevent the material layer 15 ′ and the negative electrode active material layer 17 from being short-circuited, a separator 16 as an insulating material is interposed between the electrodes. However, the separator 16 is configured to transmit ions such as metal ions. The electrode manufacturing apparatus shown in FIGS. 1 and 8 is an apparatus for manufacturing a positive electrode.
図4上段、図5上段において正極活物質層(塗膜15)内に存在する1つの金属異物粒子Mを丸印で示している。このうち、図4上段は従来の電極製造装置により正極活物質層15’(塗膜15)の中でもセパレータ16に近い位置に金属異物粒子Mが存在するセル31を示している。一方、図5上段は本発明の電極製造装置により製造したセル31であり、正極活物質層15’(塗膜15)内に含まれる金属異物粒子Mが集電体14に近い位置まで移動しているセル31を示している。 In the upper part of FIG. 4 and the upper part of FIG. 5, one metal foreign particle M present in the positive electrode active material layer (coating film 15) is indicated by a circle. 4 shows a cell 31 in which metal foreign particles M exist in a position near the separator 16 in the positive electrode active material layer 15 ′ (coating film 15) by a conventional electrode manufacturing apparatus. On the other hand, the upper part of FIG. 5 is a cell 31 manufactured by the electrode manufacturing apparatus of the present invention, and the metal foreign particle M contained in the positive electrode active material layer 15 ′ (coating film 15) moves to a position close to the current collector 14. A cell 31 is shown.
セル31を含む電池完成後には電池の充放電が行われる。この場合に、セル31に酸化電位が作用すると、金属異物粒子Mは正極活物質層15’(塗膜15)内で金属イオンM’となる。金属イオンM’は正の電荷を持っているため、負極集電体18の側、つまり図4、図5において上方に向かう。また、金属イオンM’は金属異物粒子Mとして存在した位置を起点としてある角度で円錐状に拡散する性質を有している。このため、金属異物粒子Mとして存在した位置から上方に離れるほど金属イオンM’の左右方向への広がりが大きなものとなる一方で、上下方向(移動方向)の幅は小さくなっていく。これは、金属イオン全体の体積は変わらないためである。 After the battery including the cell 31 is completed, the battery is charged and discharged. In this case, when an oxidation potential acts on the cell 31, the foreign metal particles M become metal ions M ′ in the positive electrode active material layer 15 ′ (coating film 15). Since the metal ion M ′ has a positive charge, it moves upward on the negative electrode current collector 18 side, that is, in FIGS. 4 and 5. In addition, the metal ion M ′ has a property of diffusing in a conical shape at an angle starting from the position where the metal foreign particle M is present. For this reason, as the distance from the position where the metal foreign particle M exists is increased, the metal ion M ′ spreads in the left-right direction, while the width in the vertical direction (movement direction) decreases. This is because the volume of the entire metal ion does not change.
従来の電極製造装置により作成したセル31では、図4上段に示したように正極活物質層15’(塗膜15)の中でもセパレータ16に近い位置に金属異物粒子Mが存在している。酸化電位の作用で生成される金属イオンM’は上方に拡散する。金属異物粒子Mの位置がセパレータ16に近いために金属イオンM’は左右方向に広がる前にセパレータ16を貫通して負極活物質層17の下面に到達し、図4下段に示したようになる。つまり、金属イオンM’は左右方向に広がらず上下方向に長い塊の状態にとどまるため、この金属イオンM’によって正極活物質層15’と負極活物質層17とが電気的につながり短絡してしまう。 In the cell 31 produced by the conventional electrode manufacturing apparatus, as shown in the upper part of FIG. 4, the metal foreign particle M exists in the positive electrode active material layer 15 ′ (coating film 15) at a position close to the separator 16. Metal ions M ′ generated by the action of the oxidation potential diffuse upward. Since the position of the metal foreign particle M is close to the separator 16, the metal ion M ′ reaches the lower surface of the negative electrode active material layer 17 through the separator 16 before spreading in the left-right direction, as shown in the lower part of FIG. 4. . That is, since the metal ions M ′ do not spread in the left-right direction but remain in a long lump state in the up-down direction, the positive electrode active material layer 15 ′ and the negative electrode active material layer 17 are electrically connected and short-circuited by the metal ions M ′. End up.
一方、本発明の電極製造装置により作成したセル31では、図5上段に示したように金属異物粒子Mを集電体14の近くまで移動させている。酸化電位の作用で生成される金属イオンM’は、上方に拡散するにしても、金属異物粒子Mとして存在した位置からセパレータ16の下面までが図4上段よりも離れている。このため、金属イオンM’は左右方向に大きく広がった段階でセパレータ16を貫通して負極活物質層17の下面に到達し、図5下段に示したようになる。つまり、金属イオンM’は左右方向に大きく広がったために上下方向幅はセパレータ16の厚さよりも薄い状態となっている。このため、こうした上下方向に薄い形状の金属イオンM’であれば、当該金属イオンM’によっては、正極活物質層15’(塗膜15)と負極活物質層17とが電気的につながらず、短絡を回避できている。 On the other hand, in the cell 31 created by the electrode manufacturing apparatus of the present invention, the metallic foreign particles M are moved to the vicinity of the current collector 14 as shown in the upper part of FIG. Even if the metal ion M ′ generated by the action of the oxidation potential diffuses upward, the position from the position where the metal foreign particle M is present to the lower surface of the separator 16 is farther from the upper stage of FIG. 4. Therefore, the metal ion M ′ penetrates the separator 16 and reaches the lower surface of the negative electrode active material layer 17 at a stage where the metal ion M ′ is greatly spread in the left-right direction, as shown in the lower part of FIG. That is, since the metal ions M ′ have spread greatly in the left-right direction, the vertical width is in a state thinner than the thickness of the separator 16. Therefore, if the metal ions M ′ are thin in the vertical direction, the positive electrode active material layer 15 ′ (coating film 15) and the negative electrode active material layer 17 are not electrically connected to each other depending on the metal ions M ′. Short circuit can be avoided.
図4、図5では、金属異物粒子Mに作用する塗膜15(つまり活物質スラリー)の粘性抵抗を考察しなかったが、次にはこの金属異物粒子Mに作用する活物質スラリーの粘性抵抗を考察する。すなわち、磁気力によって金属異物粒子Mを集電体14の側に移動させるときに、金属異物粒子Mの移動を阻止する向き(つまり塗膜15の表面側)にドラッグ力(粘性抵抗)が作用する。従って、磁気力をFm、ドラッグ力をFdとしたとき、磁気力Fmがドラッグ力Fdより大きくなるように、金属異物粒子Mに対して磁気力Fmを作用させる必要がある。 4 and 5, the viscous resistance of the coating film 15 (that is, the active material slurry) acting on the metal foreign particle M is not considered. Next, the viscous resistance of the active material slurry acting on the metal foreign particle M is not considered. Is considered. That is, when the metal foreign particle M is moved to the current collector 14 side by a magnetic force, a drag force (viscosity resistance) acts in a direction that prevents the movement of the metal foreign particle M (that is, the surface side of the coating film 15). To do. Therefore, when the magnetic force is Fm and the drag force is Fd, it is necessary to apply the magnetic force Fm to the metal foreign particle M so that the magnetic force Fm is larger than the drag force Fd.
ここで、金属異物粒子Mに作用する磁気力(以下単に「磁気力」という。)Fmは、
Fm=VMΔH …(1)
ただし、V ;金属異物粒子の体積、
M ;金属異物粒子の体積飽和磁化、
ΔH;磁場勾配、
の式により、また金属異物粒子Mに作用するドラッグ力(以下単に「ドラッグ力」という。)Fdは、
Fd=6πrηvp …(2)
ただし、r ;金属異物粒子の半径、
η ;塗膜(活物質スラリー)の粘度、
vp;金属異物粒子の塗膜(活物質スラリー)中の移動速度、
の式により計算することができる。
Here, the magnetic force (hereinafter simply referred to as “magnetic force”) Fm acting on the metallic foreign particle M is:
Fm = VMΔH (1)
V: volume of foreign metal particles,
M: volume saturation magnetization of foreign metal particles,
ΔH: magnetic field gradient,
The drag force acting on the metal foreign particle M (hereinafter simply referred to as “drag force”) Fd
Fd = 6πrηvp (2)
Where r: radius of the foreign metal particle,
η: viscosity of the coating film (active material slurry),
vp: moving speed of foreign metal particles in the coating film (active material slurry),
It can be calculated by the following formula.
例えば、金属異物粒子Mの半径rを100[μm]、塗膜(活物質スラリー)の粘度ηを10000[mPa・s]、金属異物粒子Mの塗膜(活物質スラリー)中の移動速度vpを0.02[mm/sec]とした場合に、上記(2)式よりドラッグ力Fd=3.8×10^−8[N]である。ただし、「^」は累乗を表す。 For example, the radius r of the metallic foreign particle M is 100 [μm], the viscosity η of the coating film (active material slurry) is 10,000 [mPa · s], and the moving speed vp of the metallic foreign particle M in the coating film (active material slurry). Is 0.02 [mm / sec], the drag force Fd = 3.8 × 10 ^ −8 [N] from the above equation (2). However, “^” represents a power.
このドラッグ力Fdに打ち勝つ磁気力Fmを付与するため、本発明では、電磁コイル21を用い塗膜15に対して最大磁場強度T=10[T]、磁場勾配ΔH=1000[T/m]を付与する。これら最大磁場強度T、磁場勾配ΔHの値を上記(1)式に代入して計算すると、磁気力Fm=4.1×10^−8[N]となり、ドラッグ力Fdに打ち勝つ最低限の磁気力Fmを設定できている。 In order to apply the magnetic force Fm that overcomes the drag force Fd, in the present invention, the maximum magnetic field strength T = 10 [T] and the magnetic field gradient ΔH = 1000 [T / m] are applied to the coating film 15 using the electromagnetic coil 21. Give. When the values of the maximum magnetic field strength T and magnetic field gradient ΔH are substituted into the above equation (1) and calculated, the magnetic force Fm = 4.1 × 10 ^ −8 [N] is obtained, and the minimum magnetism to overcome the drag force Fd The force Fm can be set.
上記(2)式のの金属異物粒子Mの移動速度vpは、
vp=(金属異物粒子Mが移動する距離)/
(金属異物粒子Mが磁気力Fmに晒される時間)
=(正極活物質層(15)の下面から負極活物質層17の下面までの距離)
/(塗膜15がバックアップロール12を通過する時間)
…(3)
の式により定義される値である。
The moving speed vp of the metallic foreign particle M of the above formula (2) is
vp = (distance traveled by the metal foreign particle M) /
(Time when the metal foreign particle M is exposed to the magnetic force Fm)
= (Distance from the lower surface of the positive electrode active material layer (15) to the lower surface of the negative electrode active material layer 17)
/ (Time for coating film 15 to pass through backup roll 12)
... (3)
It is a value defined by the formula.
上記(1)式の磁場勾配ΔHは、簡単には金属異物粒子Mが置かれた環境の磁界の強さのことで、塗膜15の表面から塗膜15の裏面に向かって生じる磁束の密度[T]を電磁石(電磁コイル21)から金属異物粒子Mまでの距離[m]で除算した値である。上記(1)式の体積飽和磁化は磁性材料の着磁の度合を表す物理量で、磁性材料の種類により予め定まっている。 The magnetic field gradient ΔH in the formula (1) is simply the strength of the magnetic field in the environment where the metal foreign particle M is placed, and the density of magnetic flux generated from the surface of the coating film 15 toward the back surface of the coating film 15. This is a value obtained by dividing [T] by the distance [m] from the electromagnet (electromagnetic coil 21) to the metal foreign particle M. The volume saturation magnetization of the above formula (1) is a physical quantity indicating the degree of magnetization of the magnetic material, and is determined in advance depending on the type of the magnetic material.
次に、磁気力Fmをどの程度の値に設定するかについてさらに述べる。塗膜15内に分散して存在する正極活物質の各粒子Lにも磁性が少しある。正極活物質粒子LはSUSなどの金属異物粒子Mと比較して飽和磁化量が約1/5以下と小さいものの、磁気力Fmが大き過ぎる場合には、磁気力Fmが正極活物質の各粒子Lにも作用して正極活物質の各粒子Lを集電体14の側へと移動させ、塗膜15内で正極活物質粒子Lを偏在させてしまうこととなる。 Next, how much the magnetic force Fm is set will be further described. Each particle L of the positive electrode active material dispersed and present in the coating film 15 has a little magnetism. Although the positive electrode active material particles L have a saturation magnetization amount as small as about 1/5 or less compared to the metal foreign matter particles M such as SUS, when the magnetic force Fm is too large, the magnetic force Fm is different from each particle of the positive electrode active material. Also acting on L, each particle L of the positive electrode active material is moved toward the current collector 14, and the positive electrode active material particles L are unevenly distributed in the coating film 15.
これを図6を参照して説明する。塗膜15内には正極活物質粒子L、金属異物粒子M及びその他物質(例えばバインダ)の粒子Nが含まれている。ここでは、正極活物質粒子L、金属異物粒子M、その他物質の粒子Nは全て球状であるとしている。 This will be described with reference to FIG. The coating film 15 contains positive electrode active material particles L, metal foreign matter particles M, and particles N of other substances (for example, binder). Here, it is assumed that the positive electrode active material particles L, the foreign metal particles M, and the other material particles N are all spherical.
磁気力Fmが作用する前に塗膜15内の状態がどうなっているかを図6上段に示すと、正極活物質粒子L、金属異物粒子M及びその他物質(例えばバインダ)の粒子Nがほぼ均等に散らばっている。一方、磁気力Fmが大き過ぎた場合に塗膜15内の状態がどうなるかを図6中段に、磁気力Fmが適切である場合に塗膜15内の状態がどうなるかを図6下段に示している。 The upper part of FIG. 6 shows how the state in the coating film 15 is before the magnetic force Fm is applied. The positive electrode active material particles L, the metal foreign particle M, and the particles N of other substances (for example, binder) are almost uniform. Scattered around. On the other hand, what happens to the state in the coating film 15 when the magnetic force Fm is too large is shown in the middle part of FIG. 6, and what happens to the state in the coating film 15 when the magnetic force Fm is appropriate is shown in the lower part of FIG. ing.
理想的には、正極活物質粒子Lが塗膜15内で均等に散在している状態で金属異物粒子Mのみが磁気力Fmに引かれて集電体14の近く(図で下方)に移動することである。しかしながら、磁気力Fmが大き過ぎる場合には、図6中段に示したように、金属異物粒子Mだけでなく正極活物質粒子Lまでが磁気力Fmに引かれて集電体14の近くに移動し、塗膜15内で正極活物質粒子Lが集電体14の側に偏在することになっている。 Ideally, in the state where the positive electrode active material particles L are evenly dispersed in the coating film 15, only the metal foreign particles M are attracted by the magnetic force Fm and move closer to the current collector 14 (downward in the figure). It is to be. However, when the magnetic force Fm is too large, not only the metal foreign particles M but also the positive electrode active material particles L move to the vicinity of the current collector 14 due to the magnetic force Fm as shown in the middle part of FIG. In the coating film 15, the positive electrode active material particles L are unevenly distributed on the current collector 14 side.
これに対して、磁気力Fmを強くもなく弱くもなく最適に設定した場合には、図6下段に示したように、正極活物質粒子Lを塗膜15内で偏在させることなく、金属異物粒子Mのみを集電体14の近くに移動させることができている。このように磁気力Fmを最適にするため、実際には、印加磁場の範囲を0.5〜10[T]で調整可能となるように電磁コイル21の仕様を定めている。 On the other hand, when the magnetic force Fm is set not to be strong or weak but optimally set, as shown in the lower part of FIG. Only the particles M can be moved close to the current collector 14. In order to optimize the magnetic force Fm as described above, the specification of the electromagnetic coil 21 is actually determined so that the range of the applied magnetic field can be adjusted to 0.5 to 10 [T].
図1、図8に戻り、集電体14上の塗膜15を乾燥させて正極活物質層15’を形成するため、バックアップロール12と巻き取りロール13との間を移動する集電体14の上部に電極乾燥手段としてのヒータ41、42を複数列備えている。具体的には集電体14の移動方向に2列のヒータ41、42を、さらに1列に3個のヒータを備えている。ヒータ41、42の列数や一列のヒータ数はこれに限られるものでない。 Returning to FIGS. 1 and 8, the current collector 14 moves between the backup roll 12 and the take-up roll 13 in order to dry the coating film 15 on the current collector 14 to form the positive electrode active material layer 15 ′. Are provided with a plurality of rows of heaters 41 and 42 as electrode drying means. Specifically, two rows of heaters 41 and 42 are provided in the moving direction of the current collector 14, and three heaters are provided in one row. The number of rows of heaters 41 and 42 and the number of heaters in one row are not limited to this.
集電体14を挟んでヒータ41、42と反対側(集電体14の鉛直下方)には、平板状の永久磁石45、46、47(磁場発生手段)を集電体14に近接して配置している。永久磁石45〜47の形状は平板状に限らず棒状であってもかまわない。また、図1、図8では永久磁石45〜47を集電体14の移動方向に3つ配列しているが、永久磁石の列(数)は少なくとも1つあればよい。また、永久磁石でなく電磁石であってもかまわない。 Flat permanent magnets 45, 46, 47 (magnetic field generating means) are provided close to the current collector 14 on the side opposite to the heaters 41, 42 across the current collector 14 (vertically below the current collector 14). It is arranged. The shape of the permanent magnets 45 to 47 is not limited to a flat plate shape, and may be a rod shape. In FIG. 1 and FIG. 8, three permanent magnets 45 to 47 are arranged in the moving direction of the current collector 14, but at least one permanent magnet row (number) is sufficient. Further, it may be an electromagnet instead of a permanent magnet.
なお、図1、図8では永久磁石45をバックアップロール12に近接させているが、実際には、バックアップロール12と永久磁石45との間に図3に示した電磁コイル21が存在している。 1 and 8, the permanent magnet 45 is brought close to the backup roll 12, but actually, the electromagnetic coil 21 shown in FIG. 3 exists between the backup roll 12 and the permanent magnet 45. .
このように、塗膜15が塗布された集電体14を挟んで、ヒータ41、42と永久磁石45〜47とを配置したのは次の理由からである。すなわち、ヒータ41、42によって塗膜15の表面に熱を加えるとともに、永久磁石45〜47により、塗膜15の表面から塗膜15の裏面(塗膜15が集電体14と接する面)へと向かう向きに磁力線が発生するように磁場を印加することで、塗膜15の乾燥と金属異物粒子Mの集電体14側への移動とを同時に行わせるためである。永久磁石45〜47の機能はバックアップロール12に有させる電磁石としての機能と同じである。 The reason why the heaters 41 and 42 and the permanent magnets 45 to 47 are arranged with the current collector 14 coated with the coating film 15 interposed therebetween is as follows. That is, heat is applied to the surface of the coating film 15 by the heaters 41 and 42, and from the surface of the coating film 15 to the back surface of the coating film 15 (the surface where the coating film 15 is in contact with the current collector 14) by the permanent magnets 45 to 47. This is because the coating film 15 is dried and the metal foreign particle M is moved toward the current collector 14 at the same time by applying a magnetic field so that magnetic field lines are generated in the direction toward the surface. The functions of the permanent magnets 45 to 47 are the same as the functions of the electromagnet provided to the backup roll 12.
これをさらに図7を参照して説明する。塗膜15内には正極活物質粒子L、金属異物粒子M及びその他物質(例えばバインダ)の粒子Nが含まれている。ここでは、正極活物質粒子Lとその他物質の粒子Nは球状であるのに対して、金属異物粒子Mは星状で示している。 This will be further described with reference to FIG. The coating film 15 contains positive electrode active material particles L, metal foreign matter particles M, and particles N of other substances (for example, binder). Here, the positive electrode active material particles L and the other material particles N are spherical, whereas the metal foreign particle M is shown in a star shape.
永久磁石45〜47からの磁気力Fmが作用する前に塗膜15内の状態がどうなっているかを図7上段に、ヒータ41、42及び永久磁石45〜47を通過した後(つまり塗膜15の乾燥後)に塗膜15内の状態がどうなるかを図7下段に示している。なお、図7上段はバックアップロール12を通過した後の塗膜15内の状態を示すものではない。言い換えると、電磁コイル21に通電していない状態で永久磁石45〜47の手前にきたときの塗膜15内の状態を示している。 The state in the coating film 15 before the magnetic force Fm from the permanent magnets 45 to 47 acts is shown in the upper part of FIG. 7 after passing through the heaters 41 and 42 and the permanent magnets 45 to 47 (that is, the coating film). FIG. 7 shows the state of the state in the coating film 15 after 15). In addition, the upper stage of FIG. 7 does not show the state in the coating film 15 after passing through the backup roll 12. In other words, the state in the coating film 15 when the electromagnetic coil 21 is not energized and before the permanent magnets 45 to 47 is shown.
図7上段に示したように金属異物粒子Mの移動速度(矢印参照)は正極活物質粒子Lの移動速度(矢印参照)と比較して約5倍も速いため、塗膜15の乾燥後には図7下段に示したように破線で囲った領域に金属異物粒子Mは含まれていない。このように、塗膜15の乾燥と金属異物粒子Mの集電体14側への移動とを同時に行わせることで、正極活物質粒子Lを塗膜15内で集電体14側に偏在させることなく乾燥固定できる。これにより、正極活物質粒子Lの偏析を軽減できる。 As shown in the upper part of FIG. 7, the moving speed of the metal foreign particles M (see arrow) is about 5 times faster than the moving speed of the positive electrode active material particles L (see arrow). As shown in the lower part of FIG. 7, the metal foreign particle M is not included in the area surrounded by the broken line. Thus, the positive electrode active material particles L are unevenly distributed on the current collector 14 side in the coating film 15 by simultaneously drying the coating film 15 and moving the metal foreign particle M to the current collector 14 side. Can be dried and fixed. Thereby, segregation of the positive electrode active material particles L can be reduced.
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。 Here, the effect of this embodiment is demonstrated.
本実施形態によれば、集電体14の一方の面に塗布された活物質スラリー5中の金属異物粒子が電磁コイル21及びバックアップロール12による磁場によって集電体14の側に引き寄せられることから、金属異物粒子を集電体14側に選択的に配置することができる。よって、電池を製造した場合、金属異物粒子はセパレータ16との距離が遠い位置に存在するので、電池製造後の充放電により金属異物粒子が金属イオンへと変化し、この金属イオンがセパレータ16側(集電体14と反対側)へ移動する過程において、金属異物粒子がセパレータ16に近い位置に存在する場合よりも大きく拡散する。この拡散の程度の違いにより、内部短絡を抑制できる。 According to this embodiment, the metal foreign particles in the active material slurry 5 applied to one surface of the current collector 14 are attracted to the current collector 14 side by the magnetic field generated by the electromagnetic coil 21 and the backup roll 12. The foreign metal particles can be selectively arranged on the current collector 14 side. Therefore, when the battery is manufactured, the metal foreign particles are located at a position far from the separator 16, so that the metal foreign particles are changed to metal ions by charging / discharging after the battery manufacture, and the metal ions are separated from the separator 16 side. In the process of moving to (the side opposite to the current collector 14), the metal foreign particles are diffused more than when the particles are present at a position close to the separator 16. The internal short circuit can be suppressed by the difference in the degree of diffusion.
詳細には、セル31に酸化電圧が作用したときに、金属異物粒子Mが塗膜15の表面近く(表面側)に存在する場合よりセパレータ16との距離が遠くなり、その遠くなった分だけ金属異物粒子Mから変化する金属イオンM’が負極活物質層17の側(図5下段で上方)に移動する際に、移動方向と直交する方向(図5下段で左右方向)への拡散範囲が広くなって移動方向の幅が薄くなることから、セパレータ16内を拡散した金属イオンM’によって正極活物質層15’と負極活物質層17とが短絡する事態を避けることができる(図5下段参照)。 Specifically, when an oxidation voltage is applied to the cell 31, the distance from the separator 16 is longer than the case where the metal foreign particle M is present near the surface of the coating film 15 (on the surface side), and the distance is increased. When metal ions M ′ that change from the foreign metal particles M move toward the negative electrode active material layer 17 (upward in the lower part of FIG. 5), the diffusion range in the direction perpendicular to the moving direction (left and right in the lower part of FIG. 5) And the width in the moving direction becomes thin, so that the situation where the positive electrode active material layer 15 ′ and the negative electrode active material layer 17 are short-circuited by the metal ions M ′ diffused in the separator 16 can be avoided (FIG. 5). See below).
本実施形態によれば、磁場発生手段は、集電体14に塗布されている塗膜15(活物質スラリー)に対して、この塗布されている塗膜15(活物質スラリー)の表面より裏面に向かう向きに磁力線が発生するようにするので、金属異物粒子を集電体14の側へと移動させることができる。 According to the present embodiment, the magnetic field generating means is provided on the back surface of the coating film 15 (active material slurry) applied to the current collector 14 from the surface of the coating film 15 (active material slurry) applied. Since the lines of magnetic force are generated in the direction toward, the metal foreign particles can be moved to the current collector 14 side.
本実施形態によれば、バックアップロール12(集電体搬送手段)が電磁石として機能する(磁場発生手段を有する)ので、電極製造装置1をコンパクトにすることができる。 According to this embodiment, since the backup roll 12 (current collector transporting means) functions as an electromagnet (having a magnetic field generating means), the electrode manufacturing apparatus 1 can be made compact.
本実施形態によれば、集電体14の一方の面に塗布された活物質スラリーを乾燥させるヒータ41、42(電極乾燥手段)を含み、塗膜(活物質スラリー)15の塗布されている集電体14を挟んでこのヒータ41、42と反対側に永久磁石45〜47(第2磁場発生手段)を配置する。すなわち、集電体14上の塗膜(活物質スラリー)15の表面は乾燥を行い、同時に塗膜15の裏面(集電体14側)から永久磁石45〜47により磁場を印加することで、乾燥と金属異物粒子の集電体14側への磁気吸引とを同時に行わせることができる。金属異物粒子は活物質粒子と比較して移動速度が速いため、金属異物粒子の磁気吸引と乾燥を同時にすることで塗膜15中に散乱して存在する活物質粒子を偏在させることなく活物質層として乾燥固定できる(図7下段参照)。 According to the present embodiment, the heaters 41 and 42 (electrode drying means) for drying the active material slurry applied to one surface of the current collector 14 are included, and the coating film (active material slurry) 15 is applied. Permanent magnets 45 to 47 (second magnetic field generating means) are arranged on the side opposite to the heaters 41 and 42 across the current collector 14. That is, the surface of the coating film (active material slurry) 15 on the current collector 14 is dried, and simultaneously, a magnetic field is applied from the back surface (current collector 14 side) of the coating film 15 by the permanent magnets 45 to 47. Drying and magnetic attraction of the foreign metal particles toward the current collector 14 can be performed simultaneously. Since the foreign metal particles have a higher moving speed than the active material particles, the active material particles are scattered in the coating film 15 by magnetic attraction and drying of the foreign metal particles simultaneously, and the active material particles are not unevenly distributed. It can be dried and fixed as a layer (see the lower part of FIG. 7).
第1、第2の実施形態では、バックアップロール12を電磁石(磁場発生手段)として機能させると共に、永久磁石45〜47を磁場発生手段として設けた、つまり磁場発生手段を2つ設けた場合で説明したが、バックアップロール12に電磁石としての機能を付与しない、つまり磁場発生手段を1つとする態様(第3実施形態)が考えられる。塗膜15の乾燥前にバックアップロール12によって強い磁場を作用させ過ぎるときには塗膜15内で正極活物質粒子を集電体14側に偏在させてしまう可能性があるのであるが、第3実施形態によれば、金属異物粒子が塗膜15内で集電体14側に移動した後直ぐに塗膜15が乾燥されるため、正極活物質粒子が集電体14側に偏在することを避けることができる。 In the first and second embodiments, the backup roll 12 is made to function as an electromagnet (magnetic field generating means), and the permanent magnets 45 to 47 are provided as magnetic field generating means, that is, two magnetic field generating means are provided. However, the mode (3rd Embodiment) which does not provide the function as an electromagnet to the backup roll 12, ie, uses one magnetic field generation | occurrence | production means can be considered. When a strong magnetic field is applied too much by the backup roll 12 before the coating film 15 is dried, the positive electrode active material particles may be unevenly distributed on the current collector 14 side in the coating film 15, but the third embodiment. According to the present invention, since the coating film 15 is dried immediately after the foreign metal particles move to the current collector 14 side in the coating film 15, it is avoided that the positive electrode active material particles are unevenly distributed on the current collector 14 side. it can.
実施形態では、活物質スラリーが正極活物質スラリーである場合で説明したが、活物質スラリーが負極活物質スラリーである場合にも本発明を適用できる。 In the embodiment, the case where the active material slurry is the positive electrode active material slurry has been described, but the present invention can also be applied when the active material slurry is the negative electrode active material slurry.
1 電極製造装置
5 活物質スラリー
8 ダイコータ(電極形成手段)
9 ダイヘッド
11 送りロール(搬送手段)
12 バックアップロール(搬送手段、磁場発生手段)
13 巻き取りロール(搬送手段)
14 集電体(集電体)
21 電磁コイル(磁場発生手段)
41、42 ヒータ(電極乾燥手段)
45、46、47 永久磁石(磁場発生手段)
51 グラビアロール(電極形成手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrode manufacturing apparatus 5 Active material slurry 8 Die coater (electrode formation means)
9 Die head 11 Feed roll (conveying means)
12 Backup roll (conveying means, magnetic field generating means)
13 Winding roll (conveying means)
14 Current collector (current collector)
21 Electromagnetic coil (magnetic field generating means)
41, 42 Heater (electrode drying means)
45, 46, 47 Permanent magnet (magnetic field generating means)
51 Gravure roll (electrode forming means)
Claims (9)
活物質スラリーを前記集電体の一方の面に塗布して活物質層を形成することにより電極を形成する電極形成手段と、
活物質スラリーの塗布されている集電体の他方の面の側から集電体に塗布されている活物質スラリーに磁場を印加する磁場発生手段と
を含むことを特徴とする電極製造装置。 Current collector transport means for moving the current collector;
An electrode forming means for forming an electrode by applying an active material slurry to one surface of the current collector to form an active material layer;
And a magnetic field generating means for applying a magnetic field to the active material slurry applied to the current collector from the other surface side of the current collector to which the active material slurry is applied.
前記磁場発生手段は、前記集電体に塗布されている活物質スラリーに対して、この塗布されている活物質スラリーの表面より裏面に向かう向きに磁力線が発生するようにすることを特徴とする電極製造装置。 The electrode manufacturing apparatus according to claim 1,
The magnetic field generating means generates a magnetic field line in a direction from the surface of the applied active material slurry to the back surface of the active material slurry applied to the current collector. Electrode manufacturing equipment.
前記集電体搬送手段が磁場発生手段を有することを特徴とする電極製造装置。 In the electrode manufacturing apparatus according to claim 1 or 2,
The electrode manufacturing apparatus, wherein the current collector conveying means has a magnetic field generating means.
前記集電体の一方の面に塗布された活物質スラリーを乾燥させる電極乾燥手段を含み、
活物質スラリーの塗布されている集電体を挟んでこの電極乾燥手段と反対側に前記磁場発生手段を配置することを特徴とする電極製造装置。 In the electrode manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
An electrode drying means for drying the active material slurry applied to one surface of the current collector,
An apparatus for producing an electrode, wherein the magnetic field generating means is arranged on the opposite side of the electrode drying means across a current collector coated with an active material slurry.
活物質スラリーの塗布されている集電体の他方の面の側から集電体に塗布されている活物質スラリーに磁場を印加する磁場発生工程と
を含むことを特徴とする電極製造方法。 An electrode forming step of forming an electrode by applying an active material slurry to one surface of a plate-like current collector to form an active material layer;
And a magnetic field generating step of applying a magnetic field to the active material slurry applied to the current collector from the other surface side of the current collector to which the active material slurry is applied.
前記集電体の一方の面に活物質スラリーを塗布すると同時にこの集電体に塗布されている活物質スラリーに磁場を印加することを特徴とする電極製造方法。 In the electrode manufacturing method according to claim 5,
An electrode manufacturing method comprising applying an active material slurry to one surface of the current collector and simultaneously applying a magnetic field to the active material slurry applied to the current collector.
前記集電体の一方の面に塗布された活物質スラリーを乾燥させつつ活物質スラリーの塗布されている集電体の他方の面の側からこの塗布された活物質スラリーに前記磁場を印加することを特徴とする電極製造方法。 In the electrode manufacturing method according to claim 5 or 6,
The magnetic field is applied to the applied active material slurry from the side of the other surface of the current collector on which the active material slurry is applied while drying the active material slurry applied to one surface of the current collector. The electrode manufacturing method characterized by the above-mentioned.
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