JP2014179251A - Method and device for manufacturing electrode for battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for manufacturing an electrode for a battery excellent in productivity.SOLUTION: A method for manufacturing an electrode for a battery includes: a first coating step in which a first coating liquid containing a first active material is coated on the surface of a current collector S from one side to the other side to form a continued flat active material film 11; and a second coating step in which, while executing the first coating step, on the active material film 11 formed by the first coating step, the coating liquid containing a second active material is coated in a plurality of lines separated from each other to form a plurality of rod-like active material patterns 12.

Description

この発明は、集電体の表面に活物質層を形成してなる電池用電極を製造する技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for manufacturing a battery electrode in which an active material layer is formed on the surface of a current collector.

例えばリチウムイオン電池のような化学電池の電気的特性、特に充放電特性を向上させるために、活物質層を立体的構造としてその体積に対する表面積を増大させることが検討されており、例えば特許文献1では、ラインアンドスペース構造の活物質層を有する電極を製造する技術が記載されている。ここでいうラインアンドスペース構造とは、互いに離隔した複数のライン状パターン(あるいは「棒状パターン」ともいう)からなる構造を指している。   For example, in order to improve electrical characteristics, particularly charge / discharge characteristics of a chemical battery such as a lithium ion battery, it has been studied to increase the surface area with respect to the volume of the active material layer as a three-dimensional structure. Describes a technique for manufacturing an electrode having an active material layer having a line-and-space structure. The line-and-space structure here refers to a structure composed of a plurality of line-shaped patterns (also referred to as “bar-shaped patterns”) spaced apart from each other.

この特許文献1に記載の技術では、ナイフコート法、ドクターブレード法などにより集電体上に第1活物質を含む第1塗布液を塗布して均一な塗布膜を形成し、それを乾燥または焼成により硬化させることで、集電体の上面に平坦な活物質膜を形成した後、さらにノズルスキャン法により活物質膜上に、第2活物質を含む第2塗布液を互いに離隔したライン状に塗布してライン状パターンを形成している。   In the technique described in Patent Document 1, a uniform coating film is formed by applying a first coating liquid containing a first active material on a current collector by a knife coating method, a doctor blade method, or the like, and drying or After forming a flat active material film on the upper surface of the current collector by curing by baking, the second coating liquid containing the second active material is further separated from each other on the active material film by a nozzle scanning method. Is applied to form a line pattern.

特開2011−198596号公報(例えば図3、図5)Japanese Patent Laying-Open No. 2011-198596 (for example, FIGS. 3 and 5)

上記した特許文献1に記載の技術では、平坦な活物質膜を形成する工程と、ライン状パターン(本発明の「活物質部」に相当)を形成する工程とをそれぞれ独立して実行しており、各工程を実行するための装置を組み合わせた生産システムを用いて電池用電極を製造している。このため、電池用電極を製造する技術においては、生産性において改善の余地が大きく残されている。   In the technique described in Patent Document 1 described above, a step of forming a flat active material film and a step of forming a line pattern (corresponding to the “active material portion” of the present invention) are performed independently. In addition, the battery electrode is manufactured by using a production system in which devices for executing each process are combined. For this reason, in the technique for manufacturing the electrode for a battery, there is much room for improvement in productivity.

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、生産性に優れた電池用電極の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the manufacturing method and manufacturing apparatus of the battery electrode excellent in productivity.

この発明にかかる電池用電極の製造方法は、集電体の表面の一方側から他方側に第1活物質を含む第1塗布液を塗布して連続した平坦な活物質膜を形成する第1塗布工程と、第1塗布工程を実行しつつ、第1塗布工程により形成された活物質膜上に対し、第2活物質を含む塗布液を互いに離間した複数のライン状に塗布して複数の棒状活物質部を形成する第2塗布工程とを備えることを特徴としている。   In the method for manufacturing a battery electrode according to the present invention, the first coating liquid containing the first active material is applied from one side of the surface of the current collector to the other side to form a continuous flat active material film. While performing the coating process and the first coating process, the coating liquid containing the second active material is coated on the active material film formed by the first coating process in a plurality of lines separated from each other. And a second coating step for forming a rod-shaped active material portion.

また、この発明にかかる電池用電極の製造装置は、第1活物質を含む第1塗布液を吐出する第1ノズルと、第2活物質を含む第2塗布液を吐出する第2ノズルと、第1ノズルおよび第2ノズルに対して集電体を相対移動させる移動機構と、第1ノズルおよび第2ノズルからの塗布液の吐出を制御する制御部とを備え、制御部は、相対移動する集電体の表面に第1ノズルから第1塗布液を吐出して連続した平坦な活物質膜を塗布形成しつつ、第2ノズルから第2塗布液を吐出して活物質膜上に互いに離間した複数の棒状活物質部を塗布形成することを特徴としている。   In addition, the battery electrode manufacturing apparatus according to the present invention includes a first nozzle that discharges a first coating liquid containing a first active material, a second nozzle that discharges a second coating liquid containing a second active material, A moving mechanism that moves the current collector relative to the first nozzle and the second nozzle; and a control unit that controls the discharge of the coating liquid from the first nozzle and the second nozzle. The first coating liquid is discharged from the first nozzle on the surface of the current collector to form a continuous flat active material film, while the second coating liquid is discharged from the second nozzle to be separated from each other on the active material film. The plurality of rod-shaped active material portions are formed by coating.

このように構成された発明では、集電体の表面に活物質膜を形成しつつ、当該活物質膜上に複数の棒状活物質部を形成し、集電体、活物質膜および複数の棒状活物質部で電池用電極が製造される。このように、活物質膜の形成処理と棒状活物質部の形成処理とが部分的に並行して実行されるため、電池用電極の生産性が著しく向上する。   In the invention configured in this manner, a plurality of rod-shaped active material portions are formed on the active material film while forming an active material film on the surface of the current collector, and the current collector, the active material film, and the plurality of rod-shaped materials are formed. A battery electrode is manufactured in the active material portion. As described above, the active material film forming process and the rod-shaped active material part forming process are partially performed in parallel, so that the productivity of the battery electrode is remarkably improved.

ここで、このように活物質膜上に複数の棒状活物質部を互いに離間して形成する場合、最も考慮すべき技術事項のひとつが棒状活物質部の倒壊、つまりパターン倒壊の抑制である。パターン倒壊を抑制するためには、棒状活物質部を支えるベース部分として機能する活物質膜の形状維持が重要となる。そのためには、せん断速度が1[s−1]において1000[Pa・s]以上の粘度を有する第1塗布液を用いるのが好適である。また、活物質膜が各棒状活物質部よりも硬くなるように構成するのが望ましく、これによってパターン倒壊を効果的に抑制することができる。 Here, when the plurality of rod-shaped active material portions are formed on the active material film so as to be separated from each other, one of the technical matters to be considered most is the suppression of the collapse of the rod-shaped active material portion, that is, the pattern collapse. In order to suppress pattern collapse, it is important to maintain the shape of the active material film that functions as a base portion that supports the rod-shaped active material portion. For this purpose, it is preferable to use a first coating liquid having a viscosity of 1000 [Pa · s] or more at a shear rate of 1 [s −1 ]. In addition, it is desirable that the active material film is configured to be harder than each rod-shaped active material portion, and thereby pattern collapse can be effectively suppressed.

また、棒状活物質部を構成する第2活物質は、第1活物質と同じまたは略同一の組成を有するものであってもよい。こうすることで、活物質膜と棒状活物質部との界面が実質的になくなり両者が一体として活物質層として機能し、パターン強化にも寄与する。   In addition, the second active material constituting the rod-shaped active material part may have the same or substantially the same composition as the first active material. By doing so, the interface between the active material film and the rod-shaped active material part is substantially eliminated, and both function as an active material layer and contribute to pattern strengthening.

また、活物質膜上に複数の棒状活物質部が形成された積層体を順次乾燥させるように構成することで積層体(活物質層)の形成直後より乾燥処理を行うことができ、生産性をさらに向上させることができる。   In addition, it is possible to perform the drying process immediately after the formation of the laminate (active material layer) by sequentially drying the laminate in which a plurality of rod-shaped active material portions are formed on the active material film, and productivity Can be further improved.

さらに、活物質膜上に複数の棒状活物質部を形成する前に活物質膜を乾燥するように構成してもよい。このように、棒状活物質部の形成に先立って、活物質膜のみの乾燥を進行させることで、棒状活物質部の形成前に活物質膜の粘度は高くなり、また硬度も増す。このため、パターン倒壊をさらに効果的に抑制することができる。   Furthermore, you may comprise so that an active material film may be dried before forming a some rod-shaped active material part on an active material film. As described above, by drying only the active material film prior to the formation of the rod-shaped active material portion, the viscosity of the active material film is increased and the hardness is increased before the formation of the rod-shaped active material portion. For this reason, pattern collapse can be more effectively suppressed.

このように、本発明によれば、集電体の表面に活物質膜を形成しつつ、当該活物質膜上に複数の棒状活物質部を形成しているので、優れた生産性で電池用電極(=集電体+活物質膜+複数の棒状活物質部)を製造することができる。   As described above, according to the present invention, the active material film is formed on the surface of the current collector, and the plurality of rod-shaped active material portions are formed on the active material film. An electrode (= current collector + active material film + a plurality of rod-shaped active material portions) can be manufactured.

本発明にかかる電池用電極の製造装置の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the manufacturing apparatus of the electrode for batteries concerning this invention. 図1に示す製造装置の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical structure of the manufacturing apparatus shown in FIG. 図1に示す製造装置の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the manufacturing apparatus shown in FIG. 本発明にかかる電池用電極の製造装置の他の実施形態を示す図である。It is a figure which shows other embodiment of the manufacturing apparatus of the battery electrode concerning this invention.

図1はこの発明にかかる電池用電極の製造装置の一実施形態を示す図である。また、図2は図1に示す製造装置の電気的構成を示すブロック図である。この電極製造装置1は、ロール状に巻き取られた金属製のシート(例えば銅箔やアルミニウム箔など)Sを集電体とし、当該シートSの表面に活物質を塗布することで活物質層を形成して電池用電極を製造する。なお、以後の説明のために、図1に示すようにXYZ座標軸を設定する。ここでXY平面が水平面であり、Z軸は鉛直軸と一致する。Z軸における正方向は鉛直上向き方向である。   FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a battery electrode manufacturing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the manufacturing apparatus shown in FIG. The electrode manufacturing apparatus 1 uses a metal sheet (for example, copper foil or aluminum foil) S wound up in a roll shape as a current collector, and applies an active material to the surface of the sheet S to thereby form an active material layer To form a battery electrode. For the following explanation, XYZ coordinate axes are set as shown in FIG. Here, the XY plane is a horizontal plane, and the Z axis coincides with the vertical axis. The positive direction on the Z-axis is a vertically upward direction.

電極製造装置1は、搬送ユニット2と、第1ノズル3と、第2ノズル4と、本乾燥ユニット5と、装置各部を制御する制御部6とを備えている。搬送ユニット2は、ロール状に巻回された活物質形成前のシートSを保持するとともにシートSを一定速度で送り出す巻出部21と、活物質層が形成された後のシートSを巻き取る巻取部22とを有している。これら巻出部21および巻取部22は搬送方向Dにおいて一定距離だけ離間して設けられている。そして、巻出部21は制御部6により制御されてロール状シートSの巻出を行う一方、巻取部22は制御部6により制御されてシートSの巻取を行い、巻出部21と巻取部22との間でシートSに対して一定の張力を与えながら矢印方向Dに一定速度で搬送する。また、シートSの搬送経路に沿って第1ノズル3、第2ノズル4および本乾燥ユニット5がこの順序で搬送方向Dの上流側(−X方向側)から下流側(+X方向側)に配置されている。   The electrode manufacturing apparatus 1 includes a transport unit 2, a first nozzle 3, a second nozzle 4, a main drying unit 5, and a control unit 6 that controls each part of the apparatus. The transport unit 2 holds the sheet S before forming the active material wound in a roll shape, and winds the sheet S after the active material layer is formed, and an unwinding unit 21 that feeds the sheet S at a constant speed. A winding unit 22. The unwinding unit 21 and the winding unit 22 are provided apart from each other by a certain distance in the transport direction D. The unwinding unit 21 is controlled by the control unit 6 to unwind the roll sheet S, while the winding unit 22 is controlled by the control unit 6 to wind the sheet S. The sheet S is conveyed at a constant speed in the arrow direction D while applying a constant tension to the sheet S with the winding unit 22. In addition, the first nozzle 3, the second nozzle 4, and the main drying unit 5 are arranged in this order from the upstream side (the −X direction side) to the downstream side (the + X direction side) in the conveyance direction of the sheet S. Has been.

図3は図1に示す製造装置の部分拡大図であり、第1ノズル3および第2ノズル4による活物質の塗布動作を示している。第1ノズル3は、巻出部21の近傍位置で、シートSの表面の上方(+Z方向)に配置されている。第1ノズル3の先端部には、電極製造装置1で製造しようとしている電極の活物質層の幅(Y方向の長さ)とほぼ同一幅のスリット状吐出口31が設けられている。また、この第1ノズル3には第1塗布液供給部7(図1)が連結されている。   FIG. 3 is a partially enlarged view of the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, and shows the operation of applying the active material by the first nozzle 3 and the second nozzle 4. The first nozzle 3 is disposed above the surface of the sheet S (+ Z direction) at a position near the unwinding portion 21. A slit-like discharge port 31 having substantially the same width as the width of the active material layer (the length in the Y direction) of the electrode to be manufactured by the electrode manufacturing apparatus 1 is provided at the tip of the first nozzle 3. The first nozzle 3 is connected to a first coating liquid supply unit 7 (FIG. 1).

この第1塗布液供給部7は制御部6からの指令に応じて第1活物質を含む第1塗布液を第1ノズル3に圧送する。これによって、第1塗布液が第1ノズル3のスリット状吐出口31から吐出され、着液位置P1で搬送方向Dに移動しているシートSの上面に塗布される。その結果、シートSの表面上に所定幅を有する平坦な活物質膜11が(−X)方向側から(+X)方向側に延びるように塗布形成されていく。なお、本実施形態では、X方向において所定長さに達すると、第1塗布液供給部7は一時的に第1塗布液の供給を停止するため、図1に示すように、シートSの表面には所定長さL1の活物質膜11が一定間隔を開けて順次形成される。また、パターン倒壊を抑制する観点から、第1塗布液の粘度を比較的高く設定している。この点については後で詳述する。   The first coating liquid supply unit 7 pumps the first coating liquid containing the first active material to the first nozzle 3 in response to a command from the control unit 6. As a result, the first coating liquid is discharged from the slit-shaped discharge port 31 of the first nozzle 3 and applied to the upper surface of the sheet S moving in the transport direction D at the liquid landing position P1. As a result, the flat active material film 11 having a predetermined width is applied and formed on the surface of the sheet S so as to extend from the (−X) direction side to the (+ X) direction side. In the present embodiment, when the predetermined length is reached in the X direction, the first coating liquid supply unit 7 temporarily stops the supply of the first coating liquid, and as shown in FIG. The active material film 11 having a predetermined length L1 is sequentially formed at regular intervals. Further, from the viewpoint of suppressing pattern collapse, the viscosity of the first coating solution is set to be relatively high. This point will be described in detail later.

第2ノズル4は、第1ノズル3から距離L0(<L1)だけ(+X)方向に離れた位置でシートSの表面の上方(+Z方向)に配置され、図示を省略する筐体に対して第1ノズル3とともに固定されている。したがって、第2ノズル4は第1ノズル3と一定の位置関係に維持される。この第2ノズル4は、第1塗布液が吐出されるノズル3よりも開口面積が小さい吐出口41をY方向に多数配列した構造を有している。また、第2ノズル4には第2塗布液供給部8が連結されている。   The second nozzle 4 is disposed above the surface of the sheet S (+ Z direction) at a position separated from the first nozzle 3 by a distance L0 (<L1) in the (+ X) direction, and is not illustrated. It is fixed together with the first nozzle 3. Therefore, the second nozzle 4 is maintained in a fixed positional relationship with the first nozzle 3. The second nozzle 4 has a structure in which a large number of discharge ports 41 having an opening area smaller than that of the nozzle 3 from which the first coating liquid is discharged are arranged in the Y direction. The second nozzle 4 is connected to a second coating liquid supply unit 8.

この第2塗布液供給部8は制御部6からの指令に応じて第2活物質を含む第2塗布液を第2ノズル4に圧送する。これによって、第2塗布液が第2ノズル4の各吐出口41から吐出され、着液位置P1から(+X)方向に距離L0だけ離れた着液位置P2で活物質膜11の上面に、Y方向に互いに離隔しX方向に沿って延びるライン状に塗布され、吐出口41と同数本の棒状活物質パターン12が形成される。こうして集電体として機能するシートSの上面に、活物質膜11と複数の棒状活物質パターン12とで構成される積層体13が形成される。   The second coating liquid supply unit 8 pressure-feeds the second coating liquid containing the second active material to the second nozzle 4 in response to a command from the control unit 6. As a result, the second coating liquid is discharged from each discharge port 41 of the second nozzle 4, and Y is applied to the upper surface of the active material film 11 at the liquid landing position P <b> 2 separated from the liquid landing position P <b> 1 by the distance L <b> 0 in the (+ X) direction. The same number of rod-shaped active material patterns 12 as the discharge ports 41 are formed by being applied in a line shape that is separated from each other in the direction and extends along the X direction. Thus, a laminated body 13 composed of the active material film 11 and the plurality of rod-shaped active material patterns 12 is formed on the upper surface of the sheet S functioning as a current collector.

この積層体13はシートSの搬送に伴って本乾燥ユニット5の直下位置を通過する。本乾燥ユニット5は、熱風源や赤外線ヒーターなどの乾燥用熱源51を有しており、乾燥用熱源51により積層体13(=活物質膜11+棒状活物質パターン12)に含まれる溶剤を乾燥除去して積層体13をシートS上で固化させる。これによって、シートS上に固体活物質層14が配置されて電極が形成される。なお、こうしてシートS上に形成された活物質層14はシートSとともに巻取部22で巻き取られる。   As the sheet S is conveyed, the laminated body 13 passes through a position immediately below the main drying unit 5. The drying unit 5 has a drying heat source 51 such as a hot air source or an infrared heater, and the drying heat source 51 dries and removes the solvent contained in the laminate 13 (= active material film 11 + rod-like active material pattern 12). Then, the laminate 13 is solidified on the sheet S. Thereby, the solid active material layer 14 is disposed on the sheet S to form an electrode. The active material layer 14 thus formed on the sheet S is taken up by the winding unit 22 together with the sheet S.

以上のように、本実施形態は、集電体として機能するシートSの表面に活物質膜11と複数の棒状活物質パターン12とを形成して電池用電極を製造しており、この点で特許文献1に記載の発明と共通する。しかしながら、本実施形態では、活物質膜11を形成しつつ、距離L0だけ遅れて当該活物質膜11上に複数の棒状活物質パターン12を形成しており、活物質膜11の形成処理と棒状活物質パターン12の形成処理とを部分的に並行して実行している。このため、電池用電極の生産性を特許文献1に記載の発明に比べて大幅に向上させることができる。   As described above, in this embodiment, the active material film 11 and the plurality of rod-shaped active material patterns 12 are formed on the surface of the sheet S functioning as a current collector, and the battery electrode is manufactured. This is common with the invention described in Patent Document 1. However, in this embodiment, while forming the active material film 11, a plurality of rod-shaped active material patterns 12 are formed on the active material film 11 with a delay of the distance L 0, so The formation process of the active material pattern 12 is executed partially in parallel. For this reason, the productivity of the battery electrode can be significantly improved as compared with the invention described in Patent Document 1.

また、図1に示すように活物質膜11上に複数の棒状活物質パターン12が形成された積層体(活物質層)13を本乾燥ユニット5により順次乾燥させるように構成しているので、積層体13の製造直後より乾燥処理を行うことができ、生産性をさらに向上させることができる。   Further, as shown in FIG. 1, the laminate (active material layer) 13 in which a plurality of rod-shaped active material patterns 12 are formed on the active material film 11 is configured to be sequentially dried by the main drying unit 5. A drying process can be performed immediately after manufacture of the laminated body 13, and productivity can further be improved.

また、本実施形態では、比較的粘度の高い、例えばせん断速度が1[s−1]において1000[Pa・s]以上の粘度を有する第1塗布液により活物質膜11が形成されている。この活物質膜11は複数の棒状活物質パターン12を支えるベース部分として機能するものであり、上記したように高粘度で形状保持性に優れた塗布液を使用することで活物質膜11が各棒状活物質パターン12をしっかりと支持することが可能となっている。このため、棒状活物質パターン12が倒壊するのを効果的に抑制することができる。また、活物質膜11により棒状活物質パターン12を支持することを鑑みて活物質膜11が各棒状活物質パターン12よりも硬くなるように構成してもよく、当該構成は棒状活物質パターン12の倒壊を抑制するのに大きく寄与する。 In the present embodiment, the active material film 11 is formed of the first coating liquid having a relatively high viscosity, for example, a viscosity of 1000 [Pa · s] or higher at a shear rate of 1 [s −1 ]. The active material film 11 functions as a base portion that supports a plurality of rod-shaped active material patterns 12, and the active material film 11 is formed by using a coating solution having high viscosity and excellent shape retention as described above. It is possible to firmly support the rod-shaped active material pattern 12. For this reason, it can suppress effectively that the rod-shaped active material pattern 12 collapses. In view of supporting the rod-shaped active material pattern 12 by the active material film 11, the active material film 11 may be configured to be harder than each rod-shaped active material pattern 12. It greatly contributes to suppressing the collapse of the.

さらに、本実施形態では、第1塗布液は第1活物質を含むものであり、第2塗布液は第2活物質を含むものであるが、第1活物質および第2活物質が同じまたは略同一の組成を有するように設定してもよく、この場合、活物質膜11と棒状活物質パターン12との界面が実質的になくなり両者が一体として強度を向上させて棒状活物質パターン12の倒壊をさらに効果的に抑制することができる。また、活物質膜11と棒状活物質パターン12の各々が果たす機能を鑑みて第1活物質および第2活物質を選定してもよい。すなわち、活物質膜11を構成する第1活物質については比較的大きな充電容量を有する物質で構成してもよいし、棒状活物質パターン12を構成する第2活物質については入出力の速い物質で構成してもよい。なお、本実施形態により電池用正極を製造する場合には、正極活物質として公知の材料、例えばLiCoO(LCO)を主体とするもの、LiNiO2またはLiFePO4、LiMnPO4、LiMn24、またLiMeO2(Me=MxMyMz;Me、Mは遷移金属、x+y+z=1)で代表的に示される化合物、例えばLiNi1/3Mn1/3Co1/32、LiNi0.8Co0.15Al0.052などを上記活物質として用いることができる。また、本実施形態により電池用負極を製造する場合には、負極活物質として公知の材料、例えばLiTi12(LTO)を主体としたもの、またはC、Si(その化合物を含む)もしくはSnなどを上記活物質として用いることができる。 Furthermore, in this embodiment, the first coating liquid contains the first active material, and the second coating liquid contains the second active material, but the first active material and the second active material are the same or substantially the same. In this case, the interface between the active material film 11 and the rod-shaped active material pattern 12 is substantially eliminated, and the strength of the both is improved so that the rod-shaped active material pattern 12 collapses. Furthermore, it can suppress effectively. Further, the first active material and the second active material may be selected in view of the functions performed by the active material film 11 and the rod-shaped active material pattern 12. That is, the first active material constituting the active material film 11 may be composed of a material having a relatively large charge capacity, and the second active material constituting the rod-shaped active material pattern 12 is a material with fast input / output. You may comprise. When manufacturing the positive electrode for a battery according to the present embodiment, a known material as a positive electrode active material, for example, a material mainly composed of LiCoO 2 (LCO), LiNiO 2 or LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiMn 2 O 4 , A compound typically represented by LiMeO 2 (Me = MxMyMz; Me, M is a transition metal, x + y + z = 1), such as LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 or the like can be used as the active material. Moreover, when manufacturing the negative electrode for a battery according to the present embodiment, a known material as a negative electrode active material, for example, a material mainly composed of Li 4 Ti 5 O 12 (LTO), or C, Si (including a compound thereof) Alternatively, Sn or the like can be used as the active material.

図4は、本発明にかかる電池用電極の製造装置の他の実施形態を示す図である。この実施形態が図1に示す実施形態と大きく相違する点は、膜乾燥ユニット9を追加装備している点であり、その他の構成は第1実施形態と同様である。したがって、同一構成については同一符号を付して構成説明を省略する。   FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the battery electrode manufacturing apparatus according to the present invention. This embodiment is greatly different from the embodiment shown in FIG. 1 in that a membrane drying unit 9 is additionally provided, and other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description of the components is omitted.

膜乾燥ユニット9は、図4に示すように、第1ノズル3と第2ノズル4との間に配置された乾燥用熱源91を有しており、乾燥用熱源91により棒状活物質パターン12を塗布形成する前の活物質膜11のみを加熱し、活物質膜11中の溶剤を乾燥除去する。これによって、棒状活物質パターン12の形成前に活物質膜11の粘度は高くなり、また硬度も増す。このため、棒状活物質パターン12の倒壊を効果的に抑制することができる。なお、膜乾燥ユニット9を配置した主目的は上記したように活物質膜11の粘度や硬度の上昇による棒状活物質パターン12の倒壊抑制であるため、膜乾燥ユニット9により活物質膜11を完全に固化させることが必須事項ではなく、いわゆる半乾き程度に乾燥させるように構成してもよい。   As shown in FIG. 4, the film drying unit 9 includes a drying heat source 91 disposed between the first nozzle 3 and the second nozzle 4, and the rod-shaped active material pattern 12 is formed by the drying heat source 91. Only the active material film 11 before coating and forming is heated, and the solvent in the active material film 11 is removed by drying. Accordingly, the viscosity of the active material film 11 is increased before the formation of the rod-shaped active material pattern 12, and the hardness is also increased. For this reason, collapse of the rod-shaped active material pattern 12 can be effectively suppressed. The main purpose of arranging the film drying unit 9 is to prevent the collapse of the rod-shaped active material pattern 12 due to the increase in the viscosity and hardness of the active material film 11 as described above. It is not essential to be solidified, and it may be configured to be dried to a so-called semi-dry level.

このように、上記した実施形態では、棒状活物質パターン12が本発明の「棒状活物質部」の一例に相当している。また、活物質膜11を形成する工程、棒状活物質パターン12を形成する工程、本乾燥ユニット5で積層体13を乾燥する工程、および膜乾燥ユニット9により活物質膜11のみを乾燥する工程が、それぞれ本発明の「第1塗布工程」、「第2塗布工程」、「本乾燥工程」および「膜乾燥工程」の一例に相当している。さらに、搬送ユニット2が本発明の「移動機構」の一例に相当している。   Thus, in the above-described embodiment, the rod-shaped active material pattern 12 corresponds to an example of the “rod-shaped active material portion” of the present invention. Further, there are a step of forming the active material film 11, a step of forming the rod-shaped active material pattern 12, a step of drying the laminate 13 by the main drying unit 5, and a step of drying only the active material film 11 by the film drying unit 9. These correspond to examples of the “first coating step”, “second coating step”, “main drying step” and “film drying step” of the present invention, respectively. Further, the transport unit 2 corresponds to an example of the “moving mechanism” of the present invention.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、第1ノズル3および第2ノズル4はいずれも筐体に取り付けられている。このため、各ノズルから吐出される塗布液の着液位置P1、P2(つまり塗布開始位置)は変動せず固定化されている。ここで、第1ノズル3および第2ノズル4をそれぞれ独立してX方向に移動自在に設けてもよい。この場合、第1ノズル3をX方向に移動させることで、第1塗布液の着液位置P1もX方向にシフトして第1塗布液の塗布開始位置をX方向に調整可能となる。また、第2ノズル4についても、第1ノズル3の場合と同様に、第2ノズル4をX方向に移動自在に設けて第2塗布液の着液位置P2もX方向にシフト可能となる。特に、活物質の材料特性などによって各塗布液の塗布開始位置を変更したい場合にも、柔軟に対応することができ、電極製造装置1の汎用性を高めることができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, both the first nozzle 3 and the second nozzle 4 are attached to the housing. For this reason, the landing positions P1 and P2 of the coating liquid discharged from each nozzle (that is, the coating start position) are fixed without being changed. Here, the first nozzle 3 and the second nozzle 4 may be provided independently to be movable in the X direction. In this case, by moving the first nozzle 3 in the X direction, the liquid application position P1 of the first coating liquid is also shifted in the X direction, and the application start position of the first coating liquid can be adjusted in the X direction. Similarly to the case of the first nozzle 3, the second nozzle 4 is provided so as to be movable in the X direction, and the liquid application position P2 of the second coating liquid can also be shifted in the X direction. In particular, even when it is desired to change the application start position of each coating liquid depending on the material characteristics of the active material, etc., it is possible to flexibly cope with it and improve the versatility of the electrode manufacturing apparatus 1.

また、上記実施形態では、ロール状に巻いたシートSを送り出して表面に活物質層(=活物質膜11+複数の棒状活物質パターン12)を形成し、再び別のロールに巻き取って回収する、いわゆるロール・ツー・ロール方式の電極製造装置1に本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、活物質膜と複数の棒状活物質部からなる活物質層を集電体の表面に形成してなる電池用電極を製造する技術全般に適用可能である。   Moreover, in the said embodiment, the sheet | seat S wound in roll shape is sent out, the active material layer (= active material film | membrane 11 + several rod-shaped active material pattern 12) is formed in the surface, and it winds around another roll again and collect | recovers. The present invention is applied to the so-called roll-to-roll type electrode manufacturing apparatus 1, but the application target of the present invention is not limited to this, and includes an active material film and a plurality of rod-shaped active material portions. The present invention can be applied to all techniques for manufacturing battery electrodes in which an active material layer is formed on the surface of a current collector.

また、上記実施形態では、シートSを搬送ユニット2により搬送方向Dに移動させながら固定配置されたノズル3、4から塗布液を吐出させて塗布処理を行っているが、ノズル3、4を移動させることによってシートSを相対移動させて活物質膜11および棒状活物質パターン12を形成するように構成してもよい。   In the above-described embodiment, the coating liquid is ejected from the nozzles 3 and 4 that are fixedly arranged while the sheet S is moved in the transport direction D by the transport unit 2, but the nozzles 3 and 4 are moved. Thus, the active material film 11 and the rod-shaped active material pattern 12 may be formed by relatively moving the sheet S.

また、上記実施形態では、第2ノズル4として、複数の吐出口41が設けられた、いわゆる多孔ノズルを用いているが、単ノズルを複数個連設してなる、いわゆるマルチノズルを用いてもよい。   In the above embodiment, a so-called perforated nozzle provided with a plurality of discharge ports 41 is used as the second nozzle 4, but a so-called multi-nozzle formed by connecting a plurality of single nozzles may be used. Good.

この発明は、集電体上に活物質膜を形成し、さらに当該活物質膜上に複数の棒状活物質部を形成してなる電池用電極を製造する技術全般に適用することができ、特に優れた生産性で製造するのに適している。   The present invention can be applied to all techniques for manufacturing battery electrodes in which an active material film is formed on a current collector and a plurality of rod-shaped active material portions are further formed on the active material film. Suitable for manufacturing with excellent productivity.

1…電極製造装置
2…搬送ユニット(移動機構)
3…第1ノズル
4…第2ノズル
5…本乾燥ユニット(本乾燥手段)
6…制御部
9…膜乾燥ユニット(膜乾燥手段)
11…活物質膜
12…棒状活物質パターン(棒状活物質部)
D…搬送方向
P1…着液位置
P2…着液位置
S…シート(集電体)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrode manufacturing apparatus 2 ... Conveyance unit (movement mechanism)
3 ... 1st nozzle 4 ... 2nd nozzle 5 ... Main drying unit (main drying means)
6 ... Control unit 9 ... Membrane drying unit (membrane drying means)
11 ... Active material film 12 ... Bar-shaped active material pattern (bar-shaped active material part)
D: Conveying direction P1: Liquid landing position P2: Liquid landing position S: Sheet (current collector)

Claims (9)

集電体の表面の一方側から他方側に第1活物質を含む第1塗布液を塗布して連続した平坦な活物質膜を形成する第1塗布工程と、
前記第1塗布工程を実行しつつ、前記第1塗布工程により形成された活物質膜上に対し、第2活物質を含む塗布液を互いに離間した複数のライン状に塗布して複数の棒状活物質部を形成する第2塗布工程と
を備えることを特徴とする電池用電極の製造方法。
A first coating step of forming a continuous flat active material film by applying a first coating liquid containing a first active material from one side of the surface of the current collector to the other side;
While performing the first coating step, a coating liquid containing the second active material is coated on the active material film formed in the first coating step in a plurality of lines spaced apart from each other, thereby forming a plurality of rod-shaped active materials. And a second coating step for forming a substance part.
請求項1に記載の電池用電極の製造方法であって、
前記第1塗布液は、せん断速度が1[s−1]において1000[Pa・s]以上の粘度を有する電池用電極の製造方法。
It is a manufacturing method of the battery electrode according to claim 1,
The said 1st coating liquid is a manufacturing method of the battery electrode which has a viscosity of 1000 [Pa * s] or more in the shear rate of 1 [s <-1 >].
請求項1または2に記載の電池用電極の製造方法であって、
前記第1塗布工程により形成された活物質膜は、前記第2塗布工程により形成された各棒状活物質部よりも硬い電池用電極の製造方法。
It is a manufacturing method of the battery electrode according to claim 1 or 2,
The active material film formed by the first application step is a method of manufacturing a battery electrode that is harder than each rod-shaped active material portion formed by the second application step.
請求項1または2に記載の電池用電極の製造方法であって、
前記第2活物質は、前記第1活物質と同じまたは略同一の組成を有する電池用電極の製造方法。
It is a manufacturing method of the battery electrode according to claim 1 or 2,
The method for manufacturing a battery electrode, wherein the second active material has the same or substantially the same composition as the first active material.
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の電池用電極の製造方法であって、
前記活物質膜上に前記複数の棒状活物質部が形成された構造体を乾燥させる本乾燥工程をさらに備える電池用電極の製造方法。
A method for producing a battery electrode according to any one of claims 1 to 4,
A method for producing a battery electrode, further comprising a main drying step of drying the structure in which the plurality of rod-shaped active material portions are formed on the active material film.
請求項1ないし5のいずれか一項に記載の電池用電極の製造方法であって、
前記第1塗布工程により形成された前記活物質膜上に前記複数の棒状活物質部を形成する前に前記活物質膜を乾燥させる膜乾燥工程をさらに備える電池用電極の製造方法。
A method for producing a battery electrode according to any one of claims 1 to 5,
The battery electrode manufacturing method further comprising a film drying step of drying the active material film before forming the plurality of rod-shaped active material portions on the active material film formed by the first application step.
第1活物質を含む第1塗布液を吐出する第1ノズルと、
第2活物質を含む第2塗布液を吐出する第2ノズルと、
前記第1ノズルおよび前記第2ノズルに対して集電体を相対移動させる移動機構と、
前記第1ノズルおよび前記第2ノズルからの塗布液の吐出を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、相対移動する前記集電体の表面に前記第1ノズルから前記第1塗布液を吐出して連続した平坦な活物質膜を塗布形成しつつ、前記第2ノズルから前記第2塗布液を吐出して前記活物質膜上に互いに離間した複数の棒状活物質部を塗布形成することを特徴とする電池用電極の製造装置。
A first nozzle for discharging a first coating liquid containing a first active material;
A second nozzle for discharging a second coating liquid containing a second active material;
A moving mechanism for moving the current collector relative to the first nozzle and the second nozzle;
A control unit that controls the discharge of the coating liquid from the first nozzle and the second nozzle,
The controller is configured to apply and form a continuous active material film by discharging the first coating liquid from the first nozzle onto the surface of the current collector that is relatively moved, and from the second nozzle to the second. An apparatus for manufacturing a battery electrode, wherein a plurality of rod-shaped active material portions separated from each other are applied and formed on the active material film by discharging a coating liquid.
請求項7に記載の電池用電極の製造装置であって、
前記活物質膜上に前記複数の棒状活物質部が形成された構造体を乾燥させる本乾燥手段をさらに備える電池用電極の製造装置。
The battery electrode manufacturing apparatus according to claim 7,
An apparatus for manufacturing a battery electrode, further comprising a main drying means for drying a structure in which the plurality of rod-shaped active material portions are formed on the active material film.
請求項7または8に記載の電池用電極の製造装置であって、
前記第1ノズルから吐出された第1塗布液が前記集電体に着液する第1着液位置と、前記第2ノズルから吐出された第2塗布液が前記活物質膜に着液する第2着液位置との間で、前記活物質膜を乾燥させる膜乾燥手段をさらに備える電池用電極の製造装置。
The battery electrode manufacturing apparatus according to claim 7 or 8,
A first landing position where the first coating liquid discharged from the first nozzle is deposited on the current collector, and a second landing position where the second coating liquid discharged from the second nozzle is deposited on the active material film. An apparatus for manufacturing a battery electrode, further comprising a film drying means for drying the active material film between two liquid landing positions.
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