JP2014099371A - Manufacturing method of electrode - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電極の製造方法に関する。 The present invention relates to an electrode manufacturing method.
従来、蓄電装置に用いられる電極の製造方法には、例えばアルミニウムからなる金属箔の表面に電極ペーストを塗布し、これを乾燥させて金属箔の表面に活物質層を形成する工程が含まれている。当該工程で用いられる金属箔の表面には、圧延の際に酸化被膜の成長を抑制するための鉱物油が付与されている。この油分が電極ペーストを塗布する工程で金属箔の表面に残留していると、金属箔に塗布された電極ペーストの縁部が表面張力によって盛り上がってしまうという問題が生じ得る。このような問題に対し、電極ペーストを塗布する工程に先駆けて金属箔の表面の油分を除去する工程を含めた電極の製造方法がある(例えば特許文献1〜3参照)。 Conventionally, a method for manufacturing an electrode used in a power storage device includes a step of applying an electrode paste to a surface of a metal foil made of aluminum, for example, and then drying it to form an active material layer on the surface of the metal foil. Yes. Mineral oil for suppressing the growth of an oxide film during rolling is applied to the surface of the metal foil used in the step. If this oil component remains on the surface of the metal foil in the step of applying the electrode paste, there may be a problem that the edge of the electrode paste applied to the metal foil rises due to surface tension. For such a problem, there is an electrode manufacturing method including a step of removing oil on the surface of the metal foil prior to the step of applying the electrode paste (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
電極ペーストの盛り上がりの問題の回避にあたっては、予め油分が除去された金属箔を入手する手法も考えられる。しかしながら、予め油分を除去しておくと、電極ペーストを塗布する時点で金属箔の表面に酸化被膜が形成され、活物質層と金属箔の界面との間の導電パスが設計通りに形成されなくなるおそれがある。したがって、電極ペーストを塗布する工程の前工程として、従来手法に比べて一層効果的に油分を除去できる手法が望まれている。 In order to avoid the problem of the swell of the electrode paste, a technique of obtaining a metal foil from which oil has been removed in advance is also conceivable. However, if the oil is removed in advance, an oxide film is formed on the surface of the metal foil when the electrode paste is applied, and a conductive path between the active material layer and the interface of the metal foil is not formed as designed. There is a fear. Therefore, a technique capable of removing oil more effectively than the conventional technique is desired as a pre-process of the process of applying the electrode paste.
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、金属箔の油分を効果的に除去することにより、金属箔の表面への電極ペーストの塗布性を向上できる電極の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides an electrode manufacturing method capable of improving the application property of an electrode paste on the surface of a metal foil by effectively removing the oil content of the metal foil. The purpose is to do.
上記課題の解決のため、本発明に係る電極の製造方法は、蓄電装置に用いられる電極の製造方法であって、活物質を含む電極ペーストを金属箔の塗布面に塗布する塗布工程を含み、塗布工程の前工程として、金属箔の塗布面に熱風を吹き付ける熱風吹付工程と、金属箔の塗布面に油分を除去する除去部材を接触させる除去部材接触工程と、を備えたことを特徴としている。 In order to solve the above problems, an electrode manufacturing method according to the present invention is an electrode manufacturing method used in a power storage device, and includes an application step of applying an electrode paste containing an active material to an application surface of a metal foil, As a pre-process of the coating process, a hot air spraying process for blowing hot air on the coated surface of the metal foil and a removing member contact process for contacting a removing member for removing oil on the coated surface of the metal foil are provided. .
この電極の製造方法では、熱風を吹き付けることによる金属箔の脱脂と、除去部材の接触による金属箔の脱脂とを、塗布工程の前工程として実施する。このような異なる手法の脱脂工程を組み合わせることにより、金属箔の塗布面の油分が効果的に除去され、金属箔の表面への電極ペーストの塗布性を向上できる。 In this electrode manufacturing method, degreasing of the metal foil by blowing hot air and degreasing of the metal foil by contacting the removing member are performed as a pre-process of the coating process. By combining these different methods of degreasing, the oil content on the coated surface of the metal foil is effectively removed, and the applicability of the electrode paste to the surface of the metal foil can be improved.
また、熱風吹付工程を実施した後に除去部材接触工程を実施することが好ましい。この場合、熱風吹付工程によって油分が温められた状態で除去部材接触工程を行うので、金属箔の塗布面の油分を一層確実に除去できる。 Moreover, it is preferable to implement a removal member contact process after implementing a hot air spraying process. In this case, since the removal member contact step is performed in a state where the oil component is warmed by the hot air spraying step, the oil component on the coated surface of the metal foil can be more reliably removed.
また、除去部材接触工程を実施した後に熱風吹付工程を実施することが好ましい。この場合、除去部材接触工程によって所定の割合で油分が除去された状態で熱風吹付工程を行うので、熱風吹付工程に要する時間を短縮できる。 Moreover, it is preferable to implement a hot air spraying process after implementing a removal member contact process. In this case, since the hot air spraying process is performed in a state where the oil component is removed at a predetermined ratio by the removing member contact process, the time required for the hot air spraying process can be shortened.
また、熱風吹付工程において、熱風の温度を金属箔の焼き鈍し温度未満とすることが好ましい。この場合、熱風吹付工程において金属箔に歪みが生じてしまうことを抑制できる。 In the hot air spraying step, it is preferable that the temperature of the hot air is lower than the annealing temperature of the metal foil. In this case, it can suppress that distortion arises in metal foil in a hot air spraying process.
また、除去部材接触工程において、除去部材を巻き付けたローラを金属箔の塗布面に接触させることが好ましい。これにより、除去部材接触工程を好適に実施できる。 In the removing member contact step, it is preferable that the roller around which the removing member is wound is brought into contact with the application surface of the metal foil. Thereby, a removal member contact process can be implemented suitably.
また、金属箔を搬送手段によって所定の方向に搬送し、除去部材接触工程において、ローラを金属箔の搬送方向と反対方向に回転させることが好ましい。この場合、除去部材による油分の除去を一層効率的に実施できる。 Further, it is preferable that the metal foil is conveyed in a predetermined direction by the conveying means, and the roller is rotated in a direction opposite to the conveying direction of the metal foil in the removing member contact step. In this case, oil removal by the removing member can be more efficiently performed.
本発明に係る電極の製造方法によれば、金属箔の油分が効果的に除去され、金属箔の表面への電極ペーストの塗布性を向上できる。 According to the method for producing an electrode according to the present invention, the oil content of the metal foil is effectively removed, and the applicability of the electrode paste to the surface of the metal foil can be improved.
以下、図面を参照しながら、本発明に係る電極の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of an electrode manufacturing method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る電極の製造方法の一実施形態を示す模式図である。同図に示す電極の製造方法の各工程は、金属箔11を所定の方向に搬送する搬送部(搬送手段)2と、金属箔11の表面の油分を除去する除去部3と、金属箔11に電極ペースト12の塗布面に塗布する塗布部4と、金属箔11に塗布された電極ペースト12を乾燥させる乾燥部5とを備えた製造装置1によって実現される。本実施形態では、金属箔11の一方面11aが電極ペースト12の塗布面となっている。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a method for producing an electrode according to the present invention. Each step of the electrode manufacturing method shown in the figure includes a transport unit (transport means) 2 that transports the
搬送部2は、ロール状に巻かれた金属箔11を繰り出す繰出ローラ21と、各工程を経た金属箔11をロール状に巻き取る巻取ローラ22と、繰出ローラ21及び巻取ローラ22間に配置された複数の補助ローラ23とによって構成されている。搬送部2による金属箔11の搬送速度は、例えば10m/minである。
The
搬送部2によって搬送される金属箔11は、例えば厚さ数十μm程度に圧延されたアルミニウム箔である。圧延の際、金属箔11の表面には、酸化被膜の形成を抑制するために鉱物油が塗布されており、繰出ローラ21にセットされた金属箔11の表面には、酸化被膜の形成を抑制するに十分な量の鉱物油が付着した状態となっている。
The
除去部3は、塗布部4の前段側に配置されている。除去部3は、より具体的には、金属箔11の一方面11aに熱風を吹き付ける熱風吹付工程を実施する熱風吹付部6と、金属箔11の一方面11aに油分を除去する除去部材を接触させる除去部材接触工程を実施する除去部材接触部7とによって構成されている。熱風吹付部6は、例えば図2に示すように、金属箔11の搬送方向に略直交する方向(金属箔11の幅方向)に配列された複数のジェットノズル8を有している。
The
各ジェットノズル8は、金属箔11に対して略垂直に配置されており、直下を通る金属箔11に向けて、金属箔11の焼き鈍し温度未満の熱風を吹き付ける。金属箔11の焼き鈍し温度とは、金属箔11を形成する金属に再結晶や相転移といった歪みが生じる温度である。本実施形態では、金属箔11としてアルミニウムを用いているため、焼き鈍し温度はおよそ120℃である。一方、熱風の温度が低すぎると油分の除去効果が得られにくくなる。
Each
したがって、熱風の温度は、例えば40℃以上120℃未満であることが好ましく、40℃以上100℃未満であることがより好ましい。なお、各ジェットノズル8によって吹き付ける熱風は、空気を用いればよいが、窒素などの不活性ガスを用いてもよい。この場合、熱風を吹き付けた後の金属箔11の表面に酸化被膜が形成されることを抑制できる。また、熱風吹付部6の前段にヒータ等を設け、熱風吹付部6に向かう金属箔11に予熱を与えておいてもよい。熱風を吹き付ける時間は、例えば0.5min〜1.5min程度とすることが好ましい。
Therefore, the temperature of the hot air is preferably 40 ° C. or higher and lower than 120 ° C., for example, and more preferably 40 ° C. or higher and lower than 100 ° C. The hot air blown by each
除去部材接触部7は、例えば図1に示すように、除去部材25を巻き付けた接触ローラ24を有している。除去部材25としては、例えばパルプ、ポリプロピレン、不織布などからなる油拭き取りシートが用いられる。接触ローラ24は、金属箔11の搬送方向と反対方向に回転し、接触ローラ24の表面の除去部材25が金属箔11の一方面11aに接触することで、金属箔11の表面の油分を除去するようになっている。接触ローラ24の回転速度は、例えば除去部材25の回転速度が金属箔11の搬送速度と略一致するように設定される。
For example, as shown in FIG. 1, the removal
なお、接触ローラ24は、必ずしも回転可能でなくともよい。また、接触ローラ24は、金属箔11の搬送方向に略直交する方向(金属箔11の幅方向)に所定の周期で摺動可能であってもよい。さらに、除去部材25には、例えば水酸化ナトリウムといったアルカリ性溶液を含浸させておいてもよい。この場合、油分の除去と共に金属箔11の一方面11aがアルカリ性溶液によってエッチングされ、一方面11aの表面を粗くすることが可能となる。したがって、塗布部4で金属箔11の一方面11aに電極ペースト12を塗布する際の密着性を向上できる。
Note that the
塗布部4は、電極ペースト12を塗布する塗布工程を実施する部分であり、電極ペースト12を貯蔵するタンク26と、電極ペースト12を金属箔11に向けて供給する供給管27及びポンプ28とを有している。供給管27から供給される電極ペースト12は、塗工ロール29及びコンマロール30によってガイドされた金属箔11の一方面11aに塗布される。電極ペースト12が塗布された金属箔11は、補助ローラ23によって乾燥部5に送られる。
The application unit 4 is a part that performs an application process of applying the
電極ペースト12は、例えば活物質、バインダ、及び溶剤を含むペーストである。電極ペースト12には、例えばアセチレンブラック等の導電助剤が更に含まれていてもよい。活物質は、正極活物質及び負極活物質のいずれであってもよい。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物は、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも1つとリチウムとを含む。
The
負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、SiOx(0.5≦x≦1.5)等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。 Examples of the negative electrode active material include carbon such as graphite, highly oriented graphite, mesocarbon microbeads, hard carbon, and soft carbon, alkali metals such as lithium and sodium, metal compounds, SiOx (0.5 ≦ x ≦ 1.5 ) And the like, and boron-added carbon.
バインダは、例えばポリアミドイミド、ポリイミド等の熱可塑性樹脂であってもよく、主鎖にイミド結合を有するポリマー樹脂であってもよい。溶剤は、例えばNMP(N−メチルピロリドン)、メタノール、メチルイソブチルケトン等の有機溶剤であってもよく、水であってもよい。 The binder may be a thermoplastic resin such as polyamideimide or polyimide, or may be a polymer resin having an imide bond in the main chain. The solvent may be an organic solvent such as NMP (N-methylpyrrolidone), methanol, methyl isobutyl ketone, or water.
乾燥部5は、例えば温度調節機能を備えた乾燥炉である。乾燥部5では、金属箔11の一方面11aに塗布された電極ペースト12を例えば100℃で2分間乾燥させる。これにより、電極ペースト12中の溶剤が除去され、電極が製造される。電極は、例えば二次電池又は電気二重層キャパシタ等の蓄電装置に用いられる。二次電池としては、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池等が挙げられる。金属箔11は、これらの電池の集電体として機能する。
The drying
以上説明したように、この電極の製造方法では、熱風を吹き付けることによる金属箔11の脱脂と、除去部材25の接触による金属箔11の脱脂とを、塗布工程の前工程として実施する。このような異なる手法の脱脂工程を組み合わせることにより、金属箔11の一方面11aの油分が効果的に除去され、金属箔11に塗布された電極ペースト12の縁部が表面張力によって盛り上がってしまうという問題を回避できる。したがって、金属箔11の表面への電極ペースト12の塗布性を向上できる。
As described above, in this electrode manufacturing method, degreasing of the
また、この電極の製造方法では、熱風吹付工程を実施した後に除去部材接触工程を実施する。この方法では、熱風吹付工程によって油分が温められた状態で除去部材接触工程を行うので、金属箔11の一方面11aの油分を一層確実に除去できる。
Moreover, in this electrode manufacturing method, the removal member contact step is performed after the hot air spraying step. In this method, since the removal member contact step is performed in a state where the oil component is warmed by the hot air spraying step, the oil component on the one
また、この電極の製造方法では、金属箔11を搬送部2によって所定の方向に搬送しており、除去部材接触工程において、接触ローラ24を金属箔11の搬送方向と反対方向に回転させている。これにより、除去部材25による油分の除去を一層効率的に実施できる。
Further, in this electrode manufacturing method, the
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、熱風吹付工程を実施した後に除去部材接触工程を実施しているが、図3に示すように、除去部材接触工程を実施した後に熱風吹付工程を実施してもよい。この場合、除去部材接触工程によって所定の割合で油分が除去された状態で熱風吹付工程を行うので、熱風吹付工程に要する時間を短縮できる。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the embodiment described above, the removal member contact process is performed after the hot air spraying process is performed. However, as shown in FIG. 3, the hot air spraying process may be performed after the removal member contact process. In this case, since the hot air spraying process is performed in a state where the oil component is removed at a predetermined ratio by the removing member contact process, the time required for the hot air spraying process can be shortened.
また、上述した実施形態では、除去部材接触工程において、接触ローラ24を金属箔11の搬送方向と反対方向に回転させているが、接触ローラ24は、金属箔11の搬送方向と同方向に回転させてもよい。接触ローラ24の回転速度は、繰出ローラ21及び巻取ローラ22の回転速度と異なっていてもよい。
In the above-described embodiment, the
さらに、上述した実施形態では、金属箔11の一方面11aにのみ電極ペースト12を塗布しているが、塗布工程において金属箔11の両面に電極ペースト12を塗布してもよい。この場合、熱風吹付部6におけるジェットノズル8、及び除去部材接触部7における除去部材25付きの接触ローラ24をそれぞれ金属箔11の両面側に配置すれば、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
Further, in the above-described embodiment, the
2…搬送部(搬送手段)、4…塗布部、6…熱風吹付部、7…除去部材接触部、11…金属箔、11a…一方面(塗布面)、12…電極ペースト、24…接触ローラ(ローラ)、25…除去部材。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
活物質を含む電極ペーストを金属箔の塗布面に塗布する塗布工程を含み、
前記塗布工程の前工程として、
前記金属箔の前記塗布面に熱風を吹き付ける熱風吹付工程と、
前記金属箔の前記塗布面に油分を除去する除去部材を接触させる除去部材接触工程と、を備えたことを特徴とする電極の製造方法。 A method of manufacturing an electrode used in a power storage device,
Including an application step of applying an electrode paste containing an active material to the application surface of the metal foil,
As a pre-process of the coating process,
A hot air blowing step of blowing hot air on the coated surface of the metal foil;
A removing member contact step of bringing a removing member that removes oil into contact with the coated surface of the metal foil.
前記除去部材接触工程において、前記ローラを前記金属箔の搬送方向と反対方向に回転させることを特徴とする請求項5記載の電極の製造方法。 The metal foil is conveyed in a predetermined direction by a conveying means,
6. The method of manufacturing an electrode according to claim 5, wherein, in the removing member contact step, the roller is rotated in a direction opposite to a conveying direction of the metal foil.
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