JP2014082012A - 電極の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】平坦な活物質層を形成することができる電極の製造方法を提供すること。
【解決手段】正極電極の製造方法は、活物質を含む活物質合剤を、帯状の正極用金属箔22の両面に、長手方向に沿って間隔を空けて塗布して塗工部Gを形成する塗布工程と、塗工部Gをプレスするプレス工程と、プレス工程後の正極用金属箔22を長手方向に沿って焼成用巻取ロール46に巻取る巻取工程と、を有する。焼成用巻取ロール46は、回転中心軸Lの周りに、平坦面状の巻取面46aを複数備え、巻取工程では、塗工部Gは各巻取面46aに巻取られる。
【選択図】図5
【解決手段】正極電極の製造方法は、活物質を含む活物質合剤を、帯状の正極用金属箔22の両面に、長手方向に沿って間隔を空けて塗布して塗工部Gを形成する塗布工程と、塗工部Gをプレスするプレス工程と、プレス工程後の正極用金属箔22を長手方向に沿って焼成用巻取ロール46に巻取る巻取工程と、を有する。焼成用巻取ロール46は、回転中心軸Lの周りに、平坦面状の巻取面46aを複数備え、巻取工程では、塗工部Gは各巻取面46aに巻取られる。
【選択図】図5
Description
本発明は、金属箔の少なくとも片面に活物質層を備える電極の製造方法に関する。
EV(Electric Vehicle)やPHV(Plug in Hybrid Vehicle)などの車両には、電動機への供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン電池などの二次電池が搭載されている。この種の二次電池は、金属箔に活物質層を有する正極及び負極の電極を有し、正極と負極の電極の間をセパレータで絶縁して積層した電極組立体を有するとともに、電極組立体を電解液と共にケースに収容して構成されている。活物質層は、活物質とバインダを含むスラリー状又はペースト状の活物質合剤を金属箔に塗布し、乾燥、硬化させることで形成される(例えば特許文献1参照)。
ところが、電極において、活物質層に平坦性が欠けていると、電極間の距離がばらついてしまい好ましくない。
本発明は、平坦な活物質層を形成することができる電極の製造方法を提供することにある。
本発明は、平坦な活物質層を形成することができる電極の製造方法を提供することにある。
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、金属箔の少なくとも片面に活物質層を備える電極の製造方法であって、活物質を含む活物質合剤を、帯状の金属箔の少なくとも片面に、該金属箔の長手方向に沿って間隔を空けて塗布して塗工部を形成するとともに、前記長手方向に隣り合う前記塗工部同士の間に、前記活物質合剤の塗布されない未塗工部を形成する塗布工程と、前記塗工部をプレスするプレス工程と、前記プレス工程後の帯状の金属箔を前記長手方向に沿って巻取ロールに巻取る巻取工程と、を有し、前記巻取ロールは、該巻取ロールの回転中心軸の周りに、平坦面状の巻取面を複数備え、前記巻取工程では、前記塗工部は前記巻取面に巻取られることを要旨とする。
これによれば、巻取面が平坦面状をなすため、巻取面に巻取られた塗工部は平坦になる。よって、プレス工程後の金属箔を巻取ロールに巻取っても、塗工部が湾曲することを防止できる。そして、巻取面では、巻取ロールに巻取済みの塗工部に、直接的又は間接的に別の塗工部が重ねられていく。重ねられた金属箔の重み、及び金属箔の巻き付けによって、別の塗工部は巻取済みの塗工部に向けて押される。このとき、巻取済みの塗工部及び別の塗工部は、平坦面状の巻取面に巻取られているため、別の塗工部が巻取済みの塗工部に向けて押されても、別の塗工部が湾曲することが防止される。したがって、塗工部が焼成されて活物質層が形成されても、その活物質層を平坦状とすることができる。
また、前記巻取ロールに巻取られた前記金属箔において、前記長手方向に沿った前記未塗工部の長さは、前記巻取ロールの内径側より外径側が長くなるように、前記塗布工程において前記未塗工部の長さが所定間隔毎に調整されてもよい。
これによれば、金属箔が巻取ロールに巻取られて積層されていくに従い、巻取ロールを1周するときに必要な金属箔の長さは長くなる。しかし、塗布工程において、未塗工部の長さが所定間隔毎に調整されることで、巻取ロールに金属箔が巻取られて積層されていくにしたがって未塗工部の長さが長くなるため、巻取面に塗工部を確実に巻取らせることができる。
また、前記所定間隔は、前記金属箔が前記巻取ロールに1周巻取られるのに必要な長さであってもよい。
これによれば、金属箔が巻取ロールに巻き取られて積層されていっても、各層で塗工部を巻取面に巻取らせることができる。
これによれば、金属箔が巻取ロールに巻き取られて積層されていっても、各層で塗工部を巻取面に巻取らせることができる。
また、前記巻取ロールの周方向における前記塗工部の数は、前記各巻取面につき1つであってもよい。
これによれば、各巻取面に対し、1つの塗工部が対応するため、塗工部は余裕を持って巻取面に巻取られることになり、塗工部を巻取面に確実に巻取らせることができる。
これによれば、各巻取面に対し、1つの塗工部が対応するため、塗工部は余裕を持って巻取面に巻取られることになり、塗工部を巻取面に確実に巻取らせることができる。
また、前記巻取ロールの周方向における前記塗工部の数は、前記各巻取面につき複数であってもよい。
また、前記長手方向に沿って隣り合う前記未塗工部同士では、前記巻取ロールに後に巻取られる側の未塗工部の方が、前記長手方向に沿った長さが長くてもよい。
また、前記長手方向に沿って隣り合う前記未塗工部同士では、前記巻取ロールに後に巻取られる側の未塗工部の方が、前記長手方向に沿った長さが長くてもよい。
このようにしても、巻取面に塗工部を確実に巻取らせることができる。
また、前記塗布工程において、前記未塗工部の長さが所定間隔ごとに短くなるように調整されてもよい。
また、前記塗布工程において、前記未塗工部の長さが所定間隔ごとに短くなるように調整されてもよい。
これによれば、塗布工程後の金属箔がプレス工程の前に、別の巻取ロールに巻取られると、別の巻取ロールの内径側(巻取り始め側)ほど、未塗工部の長さが長くなり、外径側(巻取り終わり側)ほど、未塗工部の長さが短くなる。そして、この別の巻取ロールに巻取られた金属箔を、巻取工程で巻取ロールに巻取ると、別の巻取ロールの外径側から、金属箔が巻取ロールに巻取られていき、巻取ロールの外径側(巻取り終わり側)にいくほど、未塗工部の長さを長くできる。このため、金属箔が巻取ロールに巻取られて積層されていくに従い、巻取ロールを1周するときに必要な金属箔の長さが長くなっても、未塗工部の長さが長くなっていき、巻取面に塗工部を確実に巻取らせることができる。
また、前記巻取工程の後に、前記塗工部の焼成工程を有していてもよい。
これによれば、巻取工程で巻取ロールに巻取られた金属箔は、巻取状態のまま焼成工程に供される。そして、焼成工程中であっても塗工部は平坦面状の巻取面上に巻取られているため、塗工部が焼成されて、硬化しても塗工部を平坦面のままとすることができ
る。
これによれば、巻取工程で巻取ロールに巻取られた金属箔は、巻取状態のまま焼成工程に供される。そして、焼成工程中であっても塗工部は平坦面状の巻取面上に巻取られているため、塗工部が焼成されて、硬化しても塗工部を平坦面のままとすることができ
る。
本発明によれば、平坦な活物質層を形成することができる。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図7にしたがって説明する。
図1及び図2に示すように、蓄電装置としての二次電池10において、ケース11には電極組立体14が収容されている。ケース11は、直方体状の本体部材12と、矩形平板状の蓋部材13とを有する。本体部材12は、その内側に収容部Sを有するとともに、収容部Sと連通する挿入口13cが開口している。蓋部材13は、挿入口13cを閉塞する。ケース11を構成する本体部材12と蓋部材13は、何れも金属製(例えば、ステンレスやアルミニウム)である。また、本実施形態の二次電池10は、その外観が角型をなす角型電池である。また、本実施形態の二次電池10は、リチウムイオン電池である。
図1及び図2に示すように、蓄電装置としての二次電池10において、ケース11には電極組立体14が収容されている。ケース11は、直方体状の本体部材12と、矩形平板状の蓋部材13とを有する。本体部材12は、その内側に収容部Sを有するとともに、収容部Sと連通する挿入口13cが開口している。蓋部材13は、挿入口13cを閉塞する。ケース11を構成する本体部材12と蓋部材13は、何れも金属製(例えば、ステンレスやアルミニウム)である。また、本実施形態の二次電池10は、その外観が角型をなす角型電池である。また、本実施形態の二次電池10は、リチウムイオン電池である。
電極組立体14には、当該電極組立体14から電気を取り出すための正極端子41と負極端子42が電気的に接続されている。そして、正極端子41及び負極端子42は、蓋部材13の貫通孔13aを介してケース11外に突出するとともに、正極端子41及び負極端子42には、ケース11から絶縁するためのリング状の絶縁リング13bがそれぞれ取り付けられている。
図3に示すように、電極組立体14は、電極としての複数の正極電極21と、電極としての複数の負極電極24とが、電気伝導に係るイオン(リチウムイオン)が通過可能な多孔質膜で形成されたセパレータ27を介して交互に積層されて構成されている。
正極電極21は、矩形状の正極用金属箔(本実施形態ではアルミニウム箔)22と、その正極用金属箔22の両面(表面)に設けられた矩形状の正極用活物質層23と、を有する。正極用金属箔22の両面の正極用活物質層23は、同じ平面形状及び同じ厚みであり、かつ正極用金属箔22を挟んで互いに対向している。正極電極21は、その一辺に沿って、正極用活物質層23の設けられていない正極側非活物質層部22dを有する。そして、正極電極21において、正極側非活物質層部22dの一辺の一部には、正極集電タブ31が突出する状態に設けられている。
負極電極24は、矩形状の負極用金属箔(本実施形態では銅箔)25と、その負極用金属箔25の両面(表面)に設けられた矩形状の負極用活物質層26と、を有する。負極用金属箔25の両面の負極用活物質層26は、同じ平面形状及び同じ厚みである。負極電極24は、その一辺に沿って、負極用活物質層26の設けられていない負極側非活物質層部25dを有する。そして、負極電極24において、負極側非活物質層部25dの一辺の一部には、負極集電タブ32が突出する状態に設けられている。
図1に示すように、正極電極21及び負極電極24は、正極集電タブ31が積層方向に沿って列状に配置され、且つ正極集電タブ31と重ならない位置にて負極集電タブ32が積層方向に沿って列状に配置されるように積層される。そして、各正極集電タブ31は、電極組立体14における積層方向の一端から他端までの範囲内で集められた(束ねられた)状態で折り曲げられている。各正極集電タブ31が重なっている箇所を溶接することによって各正極集電タブ31が電気的に接続されるとともに、正極集電タブ31に正極端子41が接続されている。各負極集電タブ32が重なっている箇所を溶接することによって各負極集電タブ32が電気的に接続されるとともに、負極集電タブ32に負極端子42が接続されている。
次に、正極電極21及び負極電極24の製造方法を説明する。なお、正極電極21及び負極電極24の製造方法は基本的には同一であるため、正極電極21の製造方法について説明し、負極電極24については、その詳細な説明を省略する。
正極用金属箔22の製造方法は、塗布工程と、乾燥工程と、カット工程と、プレス工程と、巻取工程と、焼成工程と、打ち抜き工程と、を有する。
まず、塗布工程、及び乾燥工程を行う塗工乾燥装置35について説明する。
まず、塗布工程、及び乾燥工程を行う塗工乾燥装置35について説明する。
図4に示すように、塗工乾燥装置35は、長尺帯状の正極用金属箔22を供給する供給機構36(所謂、アンコイラー)と、正極用金属箔22の両面に活物質合剤を塗布して、活物質合剤の層である塗工部Gを形成する塗工機構37と、備える。さらに、塗工乾燥装置35は、塗工部Gを乾燥させる乾燥機構38と、乾燥後の正極用金属箔22を巻き取る巻取機構39(所謂、コイラー)と、を備える。供給機構36は、長尺帯状の正極用金属箔22が長手方向に巻装された供給ロール36aを備える。供給ロール36aは、支持機構によって回転可能に支持されている。
塗工機構37は第1スリットダイ37aを備え、この第1スリットダイ37aの吐出口(図示せず)は、正極用金属箔22の下方において、正極用金属箔22の一方の面に対向配置されている。また、塗工機構37は第2スリットダイ37bを備え、この第2スリットダイ37bの吐出口(図示せず)は、正極用金属箔22の上方において、正極用金属箔22の他方の面に対向配置されている。
そして、第1及び第2スリットダイ37a,37bの吐出口からは活物質合剤が間欠的に吐出され、供給ロール36aから送り出された正極用金属箔22の両面には活物質合剤の層が間隔を空けて塗布される。すると、正極用金属箔22の両面には、各活物質合剤によって塗工部Gの層が形成される。正極用金属箔22の長手方向に沿った塗工部Gの長さは全て同じである。また、正極用金属箔22の長手方向に直交する短手方向に沿った塗工部Gの長さも全て同じである。すなわち、正極用金属箔22の両面には同じ平面形状の塗工部Gが間隔を空けて形成される。なお、正極用の活物質合剤は、正極活物質、導電助剤、及びバインダ(結着剤)を混合し、溶媒を添加して混練したものである。一方、負極用の活物質合剤は、負極活物質、導電助剤、及びバインダ(結着剤)を混合し、溶媒を添加して混練したものである。
また、塗布工程では、第1及び第2スリットダイ37a,37bから活物質合剤を間欠的に吐出させることで、正極用金属箔22の長手方向に隣り合う塗工部G同士の間に、活物質合剤の塗布されていない未塗工部Mが形成される。活物質合剤を間欠的に吐出させる際、第1及び第2スリットダイ37a,37bから活物質合剤が吐出されないタイミングでは、その吐出が行われない時間の長さが、予め所定の長さに設定されている。そして、活物質合剤の吐出されない時間の長さによって、未塗工部Mの長さNが調節され、活物質合剤の吐出されない時間が長ければ長いほど、正極用金属箔22の長手方向に沿った未塗工部Mの長さNが長くなる。
また、活物質合剤が吐出されない時間は、未塗工部Mの長さNが所定間隔毎に短くなるように調整される。本実施形態では、未塗工部Mの長さNは、4つの未塗工部Mが形成される毎に、所定長さだけ短くなっていく。したがって、正極用金属箔22の長手方向に沿った未塗工部Mの長さNは、乾燥機構用巻取ロール39aに連結される正極用金属箔22の始端から、乾燥機構用巻取ロール39aに最後に巻取られる終端に向かって所定間隔を経る毎に短くなっている。よって、正極用金属箔22の長手方向に隣り合う未塗工部M同士では、その長さNは、後に形成された未塗工部Mの方が短くなっている。そして、乾燥機構用巻取ロール39aに巻取られた正極用金属箔22においては、乾燥機構用巻取ロール39aの内径側(巻取り始め側)ほど、未塗工部Mの長さが長く、乾燥機構用巻取ロール39aの外径側(巻取り終わり側)ほど、未塗工部Mの長さが短くなっている。
乾燥機構38は、熱源からの熱によって塗工部Gを乾燥させる乾燥機38aを備える。巻取機構39は、乾燥機構用巻取ロール39aを備える。乾燥機構用巻取ロール39aは、一定の回転速度で回転し、供給ロール36aから送り出される正極用金属箔22を巻取る。
そして、図4に示すように、塗布工程では、塗工機構37によって正極用金属箔22の両面に塗工部G及び未塗工部Mが形成される。また、乾燥工程では、乾燥機構38によって正極用金属箔22に塗布された塗工部Gが乾燥される。そして、乾燥機構38を通過した正極用金属箔22は乾燥機構用巻取ロール39aに巻取られる。
図5に示すように、カット工程では、乾燥機構用巻取ロール39a(所謂、アンコイラー)から送り出された正極用金属箔22を、切断用金型44により、正極用金属箔22の短手方向の両端部を切断する。また、プレス工程では、カット工程直後の正極用金属箔22を、回転するプレスローラ63a,63bで挟み込んで加圧することによって行われ、塗工部Gは、それぞれ所定の厚みまで圧縮される。
巻取工程では、カット工程後にプレス工程でプレスされた正極用金属箔22を長手方向に沿って焼成用巻取ロール46に巻取らせる(所謂、コイラー)。焼成用巻取ロール46は四角柱状であり、その回転中心軸Lの周囲に平坦面状の巻取面46aを四つ有する。四つの巻取面46aは同じ大きさであり、また、回転中心軸Lの周りで隣り合う巻取面46a同士の間には円弧状の角部が設けられている。
焼成用巻取ロール46を1周するのに必要な正極用金属箔22の長さは、正極用金属箔22が巻取られるにしたがって増加するが、その増加する長さは未塗工部Mの長さNが所定間隔毎に長くなるように調整されることで補われる。本実施形態では、所定間隔は、正極用金属箔22が焼成用巻取ロール46に1周巻取られるのに必要な長さに設定されており、活物質合剤を第1及び第2スリットダイ37a,37bから吐出させない時間の長さを調節することで達成される。そして、巻取工程では、正極用金属箔22が焼成用巻取ロール46を1周する間に、1つの巻取面46aに1つずつ塗工部Gが巻取られ、焼成用巻取ロール46の周方向における塗工部Gの数は、各巻取面46aにつき1つである。
また、正極用金属箔22において、焼成用巻取ロール46への巻取り始め側は、乾燥機構用巻取ロール39aの巻取り終わり側になる。ここで、正極用金属箔22は、乾燥機構用巻取ロール39aに巻取られるのにしたがって未塗工部Mの長さNが所定間隔毎に短くなるように調整されている。すなわち、塗布工程では、前述の活物質合剤を吐出させない時間の長さを所定間隔毎に短くしている。このため、正極用金属箔22は、焼成用巻取ロール46に巻取られるにしたがって未塗工部Mの長さNが所定間隔毎に長くなっていく。すなわち、正極用金属箔22は、その長手方向に沿った未塗工部Mの長さNが、焼成用巻取ロール46の内径側より外径側が長くなるように焼成用巻取ロール46に巻取られる。
これにより、巻取面46aに巻取られた塗工部G(以下、巻取済みの塗工部Gと記載する)に対し、その後に巻取られた別の塗工部Gは、その全面が重なる状態で巻取られる。また、各巻取面46aに塗工部Gが対応するように、焼成用巻取ロール46へ正極用金属箔22を巻取り始めることで、塗工部Gは常に巻取面46a上に積層され、塗工部Gは平坦に保たれる。また、焼成用巻取ロール46の各角部には未塗工部Mが対応するように巻取られるとともに、正極用金属箔22の長手方向での未塗工部Mの両端側の一部が巻取面46aに巻取られる。
図6に示すように、焼成工程では、正極用金属箔22が巻取られた焼成用巻取ロール46を焼成炉48内にセットし、そのまま塗工部Gを加熱する。すると、塗工部Gに残存する溶媒が蒸発するとともに、バインダが硬化し、塗工部Gから正極用活物質層23が形成される。
図7に示すように、打ち抜き工程では、焼成用巻取ロール46から正極用金属箔22を引き出しながら、テーブル50上を搬送させる。そして、図示しない金型を用いて、テーブル50上の正極用金属箔22を打ち抜くことにより、正極用活物質層23が所定形状に形成されるとともに、未塗工部Mから正極側非活物質層部22d及び正極集電タブ31が形成され、正極電極21が製造される。そして、負極電極24も正極電極21と同様の方法で製造される。
次に、正極電極21の製造方法の作用について説明する。
巻取工程において、プレス工程後の正極用金属箔22を巻取る焼成用巻取ロール46は、回転中心軸Lの周りに平坦面状の巻取面46aを有する。そして、プレスされた正極用金属箔22は、平坦面状の巻取面46aに塗工部Gが巻取られていく。さらに、焼成用巻取ロール46に巻取済みの塗工部Gに対し、その後に巻取られた塗工部Gの全面が重なるように巻取られる。このため、別の塗工部Gには、巻取済みの塗工部Gの端縁が角当たりすることが防止され、別の塗工部Gに押し付け跡が残ることが防止される。
巻取工程において、プレス工程後の正極用金属箔22を巻取る焼成用巻取ロール46は、回転中心軸Lの周りに平坦面状の巻取面46aを有する。そして、プレスされた正極用金属箔22は、平坦面状の巻取面46aに塗工部Gが巻取られていく。さらに、焼成用巻取ロール46に巻取済みの塗工部Gに対し、その後に巻取られた塗工部Gの全面が重なるように巻取られる。このため、別の塗工部Gには、巻取済みの塗工部Gの端縁が角当たりすることが防止され、別の塗工部Gに押し付け跡が残ることが防止される。
そして、巻取工程で焼成用巻取ロール46に巻取られた正極用金属箔22は、その巻取状態のまま焼成工程に供される。焼成工程中でも、塗工部Gは平坦面状の巻取面46aに巻取られ、かつ巻取済みの塗工部Gと、別の塗工部Gとが全面で重なり合っているため、塗工部Gが硬化しても、塗工部Gは平坦性が確保され、しかも押し付け跡が残ることを防止できる。そして、打ち抜き工程では、塗工部Gから正極用活物質層23が形成されるとともに、未塗工部Mから正極側非活物質層部22d及び正極集電タブ31が形成される。また、負極電極24の製造方法も上記と同様に行われ、負極電極24においても正極電極21と同様の作用が得られる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)プレス工程の後に正極用金属箔22及び負極用金属箔25を巻取る焼成用巻取ロール46は、回転中心軸Lの周りに平坦面状の巻取面46aを有する。このため、巻取面46aに巻取られた塗工部Gは平坦になる。よって、プレス工程後の正極用金属箔22及び負極用金属箔25を焼成用巻取ロール46に巻取っても、塗工部Gが湾曲することを防止できる。したがって、得られる正極電極21の正極用活物質層23及び負極電極24の負極用活物質層26が湾曲することがなく、平坦な正極用活物質層23及び負極用活物質層26を形成することができる。よって、正極電極21及び負極電極24を積層して得られる電極組立体14においては、対向する正極用活物質層23と負極用活物質層26の距離のばらつきを抑えることができる。
(1)プレス工程の後に正極用金属箔22及び負極用金属箔25を巻取る焼成用巻取ロール46は、回転中心軸Lの周りに平坦面状の巻取面46aを有する。このため、巻取面46aに巻取られた塗工部Gは平坦になる。よって、プレス工程後の正極用金属箔22及び負極用金属箔25を焼成用巻取ロール46に巻取っても、塗工部Gが湾曲することを防止できる。したがって、得られる正極電極21の正極用活物質層23及び負極電極24の負極用活物質層26が湾曲することがなく、平坦な正極用活物質層23及び負極用活物質層26を形成することができる。よって、正極電極21及び負極電極24を積層して得られる電極組立体14においては、対向する正極用活物質層23と負極用活物質層26の距離のばらつきを抑えることができる。
(2)正極用金属箔22及び負極用金属箔25は、その長手方向に沿った未塗工部Mの長さNが、焼成用巻取ロール46の内径側より外径側が長くなるように焼成用巻取ロール46に巻取られる。このため、正極用金属箔22及び負極用金属箔25が焼成用巻取ロール46に巻取られて積層され、焼成用巻取ロール46を1周するときに必要な正極用金属箔22及び負極用金属箔25の長さが長くなっても、未塗工部Mの長さNが調整されていることで、塗工部Gを各巻取面46aに確実に巻取らせることができる。
(3)未塗工部Mの長さNを、正極用金属箔22及び負極用金属箔25が焼成用巻取ロール46に1周巻取られるのに必要な長さ毎に長くするようにした。このため、正極用金属箔22及び負極用金属箔25が、焼成用巻取ロール46に1周巻取られる分に至る毎に未塗工部Mの長さNが長くなっていき、焼成用巻取ロール46に積層された正極用金属箔22及び負極用金属箔25の各層においても、未塗工部Mを各巻取面46aに確実に巻取らせることができる。
(4)正極用金属箔22及び負極用金属箔25には、焼成用巻取ロール46の周方向における塗工部Gの数が各巻取面46aにつき1つとなるように塗工部Gが塗布される。このため、各巻取面46aに対し塗工部Gを巻取らせやすくなる。
(5)塗布工程で、第1及び第2スリットダイ37a,37bから活物質合剤を吐出させない時間の長さを所定間隔毎に短くなるように調整した。このため、プレス工程の前に、正極用金属箔22及び負極用金属箔25を乾燥機構用巻取ロール39aに巻取らせたとき、乾燥機構用巻取ロール39aへの正極用金属箔22及び負極用金属箔25の巻取り始め側ほど未塗工部Mの長さNが長くなり、巻取り終わり側ほど未塗工部Mの長さNが短くなる。よって、カット工程及びプレス工程を経て正極用金属箔22及び負極用金属箔25が、焼成用巻取ロール46に巻取られるとき、正極用金属箔22及び負極用金属箔25が焼成用巻取ロール46に1周巻取られるのに必要な長さが長くなっても、未塗工部Mの長さNが長くなっていき、塗工部Gを巻取面46aに確実に巻取らせることができる。
(6)未塗工部Mは、そのほとんどが焼成用巻取ロール46の巻取面46a以外の角部に巻取られ、湾曲する。しかし、未塗工部Mは、正極用活物質層23及び負極用活物質層26の存在しない部位であり、電気伝導に関係するイオンの授受の無い部位である。よって、未塗工部Mを湾曲させながらも、塗工部Gの平坦性を確保することで、二次電池10の電気的性能を低下させることなく、平坦な正極用活物質層23及び負極用活物質層26を形成することができる。
(7)巻取工程では、巻取済みの塗工部Gに対し、その後に巻取られた塗工部Gの全面が重なるようにした。巻取済みの塗工部Gに別の塗工部が重ねられていくと、重ねられた正極用金属箔22及び負極用金属箔25の重み、及び巻き付けによって、別の塗工部Gは巻取済みの塗工部Gに向けて押される。しかし、別の塗工部Gは、全体が巻取済みの塗工部Gに重なっているため、別の塗工部Gが巻取済みの塗工部Gに向けて押されても、別の塗工部Gに押し付け跡が付かない。したがって、得られる正極電極21の正極用活物質層23及び負極電極24の負極用活物質層26に凹凸が形成されることがなく、平坦な正極用活物質層23及び負極用活物質層26を形成することができる。
(8)巻取工程の後に、塗工部Gの焼成工程を有する。正極用金属箔22及び負極用金属箔25は焼成用巻取ロール46への巻取状態のまま焼成工程に供される。そして、焼成工程中であっても塗工部Gは平坦面状の巻取面46a上に巻取られているため、焼成されて、硬化しても塗工部Gの平坦性を確保できる。
(9)塗布工程の直後は、塗工部Gは柔らかいし、プレス工程でのプレスによって平坦性を確保することができるため、多少、湾曲していてもよい。しかし、プレス後(焼成前)は、塗工部Gは焼成され、硬化するため、プレス後に塗工部Gが湾曲していると、そのまま塗工部Gが湾曲してしまう。しかし、プレス工程後の巻取工程で、正極用金属箔22及び負極用金属箔25を、平坦面状の巻取面46aに巻取って、平坦状を維持しながら焼成を行うため、焼成後の塗工部Gが湾曲することを確実に防止できる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 活物質合剤が吐出されない時間は、活物質合剤が正極用金属箔22及び負極用金属箔25に最初に塗布された直後から順次少しずつ長くなるように設定されていてもよい。つまり、所定間隔は、正極用金属箔22及び負極用金属箔25の長手方向に隣り合う未塗工部M同士毎に設定される。この場合、塗布工程では、正極用金属箔22及び負極用金属箔25の長手方向に沿った未塗工部Mの長さNは、乾燥機構用巻取ロール39aに巻取られた正極用金属箔22及び負極用金属箔25の始端から、乾燥機構用巻取ロール39aに最後に巻取られた終端に向かって順番に短くなる。すなわち、正極用金属箔22及び負極用金属箔25の長手方向に隣り合う未塗工部M同士では、その長さNは、後に形成された未塗工部Mの方が短くなる。
○ 活物質合剤が吐出されない時間は、活物質合剤が正極用金属箔22及び負極用金属箔25に最初に塗布された直後から順次少しずつ長くなるように設定されていてもよい。つまり、所定間隔は、正極用金属箔22及び負極用金属箔25の長手方向に隣り合う未塗工部M同士毎に設定される。この場合、塗布工程では、正極用金属箔22及び負極用金属箔25の長手方向に沿った未塗工部Mの長さNは、乾燥機構用巻取ロール39aに巻取られた正極用金属箔22及び負極用金属箔25の始端から、乾燥機構用巻取ロール39aに最後に巻取られた終端に向かって順番に短くなる。すなわち、正極用金属箔22及び負極用金属箔25の長手方向に隣り合う未塗工部M同士では、その長さNは、後に形成された未塗工部Mの方が短くなる。
このように構成しても、乾燥機構用巻取ロール39aから送り出された正極用金属箔22及び負極用金属箔25が、焼成用巻取ロール46を1周するときに必要な正極用金属箔22及び負極用金属箔25の長さが長くなっても、未塗工部Mの長さNが調整されていることで、塗工部Gを各巻取面46aに確実に巻取らせることができる。
○ 実施形態では、焼成用巻取ロール46の周方向において、各巻取面46aには1つの塗工部Gが巻取られたが、これに限らない。図8に示すように、焼成用巻取ロール46の周方向において、各巻取面46aに、連続する複数の塗工部Gが配置可能なように各巻取面46aの大きさが設定されていてもよい。
○ 実施形態では、焼成用巻取ロール46を四角柱状とし、回転中心軸Lの周囲に巻取面46aを四つ備えるものとしたが、未塗工部Mの長さや塗工部Gの長さに応じて巻取面46aの数を変更し、焼成用巻取ロール46を五角柱状や三角柱状に変更してもよい。
○ 実施形態では、巻取済みの塗工部Gに対し、別の塗工部Gが直接的に重ねられたが、これに限らない。正極用金属箔22の片面のみに塗工部Gが形成されている場合は、巻取済みの塗工部Gに対し、正極用金属箔22又は負極用金属箔25を挟んで別の塗工部Gが間接的に重ねられてもよい。
○ 実施形態では、巻取済みの塗工部Gに対し、別の塗工部Gの全面が重なるように正極用金属箔22及び負極用金属箔25が焼成用巻取ロール46に巻取られたが、これに限らない。巻取済みの塗工部Gに対し、別の塗工部Gはその一部が巻取済みの塗工部Gに重なるように正極用金属箔22及び負極用金属箔25が巻取られてもよい。
○ プレス工程は、プレスローラ63a,63bではなく、平坦状のプレス面を有するプレス機で行ってもよい。
○ カット工程は打ち抜き工程と同時に行ってもよい。
○ カット工程は打ち抜き工程と同時に行ってもよい。
○ 蓄電装置として、電気二重層コンデンサ等の他の蓄電装置に具体化してもよい。
○ 二次電池10は、リチウムイオン二次電池でも良いし、他の二次電池であっても良い。要は、正極活物質層と負極活物質層との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであれば良い。
○ 二次電池10は、リチウムイオン二次電池でも良いし、他の二次電池であっても良い。要は、正極活物質層と負極活物質層との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであれば良い。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)金属箔の少なくとも片面に活物質層を備える一方の電極と、前記一方の電極とは異なる極の活物質層を備える他方の電極と、セパレータと、を有し、前記一方の電極と前記他方の電極とがセパレータを間に介在させた状態で積層された電極組立体を有する蓄電装置であって、前記電極が請求項1〜請求項8のうちいずれか一項の製造方法によって製造されていることを特徴とする蓄電装置。
(イ)金属箔の少なくとも片面に活物質層を備える一方の電極と、前記一方の電極とは異なる極の活物質層を備える他方の電極と、セパレータと、を有し、前記一方の電極と前記他方の電極とがセパレータを間に介在させた状態で積層された電極組立体を有する蓄電装置であって、前記電極が請求項1〜請求項8のうちいずれか一項の製造方法によって製造されていることを特徴とする蓄電装置。
(ロ)前記蓄電装置は二次電池である技術的思想(イ)に記載の蓄電装置。
G…塗工部、L…回転中心軸、M…未塗工部、N…長さ、21…一方の電極としての正極電極、22…金属箔としての正極用金属箔、23…活物質層としての正極用活物質層、24…他方の電極としての負極電極、25…金属箔としての負極用金属箔、26…活物質層としての負極用活物質層、46…巻取ロールとしての焼成用巻取ロール、46a…巻取面。
Claims (8)
- 金属箔の少なくとも片面に活物質層を備える電極の製造方法であって、
活物質を含む活物質合剤を、帯状の金属箔の少なくとも片面に、該金属箔の長手方向に沿って間隔を空けて塗布して塗工部を形成するとともに、前記長手方向に隣り合う前記塗工部同士の間に、前記活物質合剤の塗布されない未塗工部を形成する塗布工程と、
前記塗工部をプレスするプレス工程と、
前記プレス工程後の帯状の金属箔を前記長手方向に沿って巻取ロールに巻取る巻取工程と、を有し、
前記巻取ロールは、該巻取ロールの回転中心軸の周りに、平坦面状の巻取面を複数備え、
前記巻取工程では、前記塗工部は前記巻取面に巻取られることを特徴とする電極の製造方法。 - 前記巻取ロールに巻取られた前記金属箔において、前記長手方向に沿った前記未塗工部の長さは、前記巻取ロールの内径側より外径側が長くなるように、前記塗布工程において前記未塗工部の長さが所定間隔毎に調整される請求項1に記載の電極の製造方法。
- 前記所定間隔は、前記金属箔が前記巻取ロールに1周巻取られるのに必要な長さである請求項2に記載の電極の製造方法。
- 前記巻取ロールの周方向における前記塗工部の数は、前記各巻取面につき1つである請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の電極の製造方法。
- 前記巻取ロールの周方向における前記塗工部の数は、前記各巻取面につき複数である請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の電極の製造方法。
- 前記長手方向に沿って隣り合う前記未塗工部同士では、前記巻取ロールに後に巻取られる側の未塗工部の方が、前記長手方向に沿った長さが長い請求項1又は請求項2に記載の電極の製造方法。
- 前記塗布工程において、前記未塗工部の長さが所定間隔ごとに短くなるように調整される請求項1〜請求項6のうちいずれか一項に記載の電極の製造方法。
- 前記巻取工程の後に、前記塗工部の焼成工程を有する請求項1〜請求項7のうちいずれか一項に記載の電極の製造方法。
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CN114803658A (zh) * | 2017-02-21 | 2022-07-29 | 曼兹意大利有限责任公司 | 机加工设备和方法 |
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- 2012-10-12 JP JP2012227154A patent/JP2014082012A/ja active Pending
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