JP2015187961A - Manufacturing apparatus of power storage device and manufacturing method of power storage device - Google Patents

Manufacturing apparatus of power storage device and manufacturing method of power storage device Download PDF

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栄作 二ノ宮
正興 松岡
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正興 松岡
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武 藤井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the manufacturing cost of a power storage device such as a lithium ion battery.SOLUTION: A knife-over-roll coater RC included in a manufacturing apparatus of electrode plate has a knife roll NRL arranged on the surface side of a current collector foil PEP traveling in a first direction, and a back roll BRL arranged on the back side of the current collector foil PEP oppositely to the knife roll NRL. Furthermore, the knife-over-roll coater RC has a first liquid supply section LS1, a second liquid supply section LS2, and a third liquid supply section LS3 arranged, in order, in a second direction perpendicular to the first direction on the surface of the current collector foil PEP. The first liquid supply section LS1 supplies a solution containing an insulating material (a first insulator IF1) to the surface of the current collector foil PEP, the second liquid supply section LS2 supplies an electrode material (a positive electrode material PAS) to the surface of the current collector foil PEP, and the third liquid supply section LS3 supplies a solution containing an insulating material (the first insulator IF1) to the surface of the current collector foil PEP.

Description

本発明は、蓄電デバイスの製造装置および製造方法に関し、例えば蓄電デバイスの電極材料を塗布する工程に好適に利用できるものである。   The present invention relates to a manufacturing apparatus and a manufacturing method for an electricity storage device, and can be suitably used for, for example, a step of applying an electrode material for an electricity storage device.

本技術分野の背景技術として、特開2003−045491号公報(特許文献1)がある。この公報には、正極シート状物送出機構と、正極電極物質塗工機構と、正極電極形成用加熱機構と、電解、絶縁物質塗工機構と、電解、絶縁物形成用加熱機構と、負極シート状物送出機構と、負極電極物質塗工機構と、負極電極形成用加熱機構と、電解、絶縁物質塗工機構と、電解、絶縁物形成用加熱機構と、捲回機構とを備えた二次電池製造装置が記載されている。上記捲回機構は、正極電極物質と電解、絶縁物質とが固着された正極シート状物と負極電極物質と電解、絶縁物質とが固着された負極シート状物を積層して所定の形状に捲回する機構である。   As a background art of this technical field, there is JP-A-2003-045491 (Patent Document 1). This publication includes a positive electrode sheet delivery mechanism, a positive electrode material coating mechanism, a positive electrode forming heating mechanism, an electrolysis and insulating material coating mechanism, an electrolysis and insulator forming heating mechanism, and a negative electrode sheet. Secondary equipped with a state material delivery mechanism, a negative electrode material coating mechanism, a negative electrode formation heating mechanism, an electrolysis / insulation material coating mechanism, an electrolysis / insulator formation heating mechanism, and a winding mechanism A battery manufacturing apparatus is described. The winding mechanism is formed by laminating a positive electrode sheet material to which a positive electrode material and electrolysis and an insulating material are fixed, and a negative electrode sheet material to which a negative electrode material and an electrolysis and insulating material are fixed, to form a predetermined shape. It is a rotating mechanism.

特開2003−045491号公報JP 2003-054991 A

例えば蓄電デバイスを代表するリチウムイオン電池は、集電用金属箔(以下、集電箔と記す)の表面に正極活物質を含有する正極材料を塗布し、乾燥させた正極板と、集電箔の表面に負極活物質を含有する負極材料を塗布し、乾燥させた負極板と、正極板と負極板との接触を防止するセパレータとを捲回した電極捲回体を備えている。そして、リチウムイオン電池では、この電極捲回体が電池缶に挿入されるとともに、電池缶内に電解質が注入されている。つまり、リチウムイオン電池では、正極板と負極板とが直接接触しないように、セパレータを介して断面渦巻状に捲回されて電極捲回体が形成される。   For example, a lithium ion battery representing an electricity storage device includes a positive electrode plate coated with a positive electrode material containing a positive electrode active material on the surface of a current collector metal foil (hereinafter referred to as a current collector foil), and a current collector foil. A negative electrode plate containing a negative electrode active material is applied to the surface of the electrode, and a dried negative electrode plate and a separator for preventing contact between the positive electrode plate and the negative electrode plate are provided. In the lithium ion battery, the electrode winding body is inserted into the battery can, and an electrolyte is injected into the battery can. That is, in the lithium ion battery, the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound in a cross-sectional spiral shape via the separator so that the electrode winding body is formed so as not to contact directly.

ところで、集電箔の表面に正極材料または負極材料を塗布すると、塗布した部分の両脇部分(両端部)が山型の様に盛り上がる。この盛り上がり部は、電極捲回体を形成する前に除去されるが、この除去される正極材料および負極材料の盛り上がり部も材料費としてリチウムイオン電池の製造コストに含まれる。そのため、正極材料および負極材料の盛り上がり部を除去することが、リチウムイオン電池の製造コストの低減を困難とする一因となっている。   By the way, when a positive electrode material or a negative electrode material is applied to the surface of the current collector foil, both side portions (both end portions) of the applied portion swell like a mountain shape. The raised portion is removed before the electrode winding body is formed. The raised portions of the positive electrode material and the negative electrode material to be removed are included in the manufacturing cost of the lithium ion battery as material costs. For this reason, removing the raised portions of the positive electrode material and the negative electrode material is one factor that makes it difficult to reduce the manufacturing cost of the lithium ion battery.

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

一実施の形態による蓄電デバイスの製造装置は、第1方向に走行する集電箔の表面側に配置されたナイフロールと、ナイフロールと対向して集電箔の裏面側に配置されたバックロールとを有し、さらに、上記第1方向と集電箔の表面で直交する第2方向に順に配置された第1液供給部と、第2液供給部と、第3液供給部とを有する塗工機を備える。第1液供給部は絶縁物質を含有する第1溶液を、第2液供給部は電極材料を、第3液供給部は絶縁物質を含有する第2溶液を、ナイフロールとバックロールとの間の集電箔の表面に同時に供給する。   An apparatus for manufacturing an electricity storage device according to an embodiment includes a knife roll disposed on a front surface side of a current collector foil traveling in a first direction, and a back roll disposed on a rear surface side of the current collector foil so as to face the knife roll. And a first liquid supply part, a second liquid supply part, and a third liquid supply part that are sequentially arranged in a second direction orthogonal to the first direction and the surface of the current collector foil. Equipped with a coating machine. The first liquid supply unit includes a first solution containing an insulating material, the second liquid supply unit includes an electrode material, and the third liquid supply unit includes a second solution containing an insulating material between the knife roll and the back roll. To the surface of the current collector foil.

一実施の形態による蓄電デバイスの製造方法は、第1方向に走行する集電箔の表面に、活物質を含有するスラリー状の電極材料を塗布し、上記第1方向と集電箔の表面で直交する第2方向の電極材料の両側の集電箔の表面に、絶縁物質を含有する溶液を塗布する工程と、電極材料および溶液の上面に、絶縁物質を含有するスラリー状の絶縁材料を塗布する工程とを有する。   In one embodiment, a method of manufacturing an electricity storage device includes applying a slurry-like electrode material containing an active material to the surface of a current collector foil that travels in a first direction. Applying a solution containing an insulating material to the surface of the current collector foil on both sides of the electrode material in the second direction orthogonal to each other, and applying a slurry-like insulating material containing an insulating material to the upper surface of the electrode material and the solution The process of carrying out.

一実施の形態によれば、リチウムイオン電池等の蓄電デバイスの製造コストを低減することができる。   According to one embodiment, the manufacturing cost of an electricity storage device such as a lithium ion battery can be reduced.

本実施の形態におけるリチウムイオン電池の内部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the lithium ion battery in this Embodiment. 本実施の形態におけるリチウムイオン電池の電極板の製造装置の概略図である。It is the schematic of the manufacturing apparatus of the electrode plate of the lithium ion battery in this Embodiment. 本実施の形態におけるリチウムイオン電池の電極板の製造装置に備わる塗工機を説明する図である。(a)は塗工機の上面図、(b)は塗工機の断面図(同図(a)のA−A線の断面図)である。It is a figure explaining the coating machine with which the manufacturing apparatus of the electrode plate of the lithium ion battery in this Embodiment is equipped. (A) is a top view of the coating machine, and (b) is a cross-sectional view of the coating machine (a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 (a)). 本実施の形態における集電箔の表面に塗布した正極材料を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the positive electrode material apply | coated to the surface of the current collection foil in this Embodiment. 本実施の形態における集電箔の表面に塗布した正極材料と、その上に塗布したセパレータとなる絶縁材料とを積層した塗膜を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the coating film which laminated | stacked the positive electrode material apply | coated on the surface of the current collection foil in this Embodiment, and the insulating material used as the separator apply | coated on it. 本実施の形態におけるリチウムイオン電池の具体的な製造工程をまとめた工程図である。It is process drawing which put together the specific manufacturing process of the lithium ion battery in this Embodiment. 本発明に先立って、本発明者らが検討したリチウムイオン電池の電極板の製造装置に備わる塗工機を説明する図である。(a)は塗工機の上面図、(b)は塗工機の断面図(同図(a)のB−B線の断面図)である。It is a figure explaining the coating machine with which the manufacturing apparatus of the electrode plate of the lithium ion battery which the present inventors examined prior to this invention is equipped. (A) is a top view of the coating machine, (b) is a cross-sectional view of the coating machine (cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1 (a)). 本発明に先立って、本発明者らが検討した集電箔の表面に塗布した電極材料と、その上に塗布したセパレータとなる絶縁材料とを積層した塗膜を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the coating film which laminated | stacked the electrode material apply | coated on the surface of the current collector foil which the present inventors examined prior to this invention, and the insulating material used as the separator apply | coated on it. .

以下の実施の形態においては、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。   In the following embodiments, when referring to the number of elements, etc. (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), unless otherwise specified, the principle is clearly limited to a specific number, etc. The number is not limited to the specific number, and may be a specific number or more.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say.

また、「Aからなる」、「Aよりなる」、「Aを有する」、「Aを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   In addition, when referring to “consisting of A”, “consisting of A”, “having A”, and “including A”, other elements are excluded unless specifically indicated that only that element is included. It goes without saying that it is not what you do. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.

また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す。また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Further, in the drawings used in the following embodiments, hatching is given to make the drawings easy to see even if they are plan views. In all the drawings for explaining the following embodiments, parts having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated explanation thereof is omitted. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

以下の説明では、正極材料および負極材料を総括して「電極材料」と呼び、乾燥工程後の正極材料からなる膜を「正極膜」、乾燥工程後の負極材料からなる膜を「負極膜」、正極膜および負極膜を総括して「電極膜」と呼ぶ。また、以下の説明では、乾燥工程前の正極材料、負極材料および絶縁材料は、バインダ溶液および有機溶剤などの液体を含み、流動性を有する物質である。また、以下の説明では、正極膜が形成された集電箔を「正極板(正極シートなどとも言う)」、負極膜が形成された集電箔を「負極板(負極シートなどとも言う)」、正極板および負極板を総括して「電極板(電極シートなどとも言う)」と呼ぶ。また、以下の説明で「集電箔の表面」という場合は、集電箔の表側の面および裏側の面を含めた全面ではなく、表側の面のみを指すものとする。また、以下の説明では、集電箔が走行する方向を「第1方向」とし、第1方向と集電箔の表面で直交する方向を「第2方向」とする。   In the following description, the positive electrode material and the negative electrode material are collectively referred to as “electrode material”, the film made of the positive electrode material after the drying process is called “positive electrode film”, and the film made of the negative electrode material after the drying process is called “negative electrode film”. The positive electrode film and the negative electrode film are collectively referred to as “electrode film”. Moreover, in the following description, the positive electrode material, the negative electrode material, and the insulating material before the drying step are substances having fluidity including a liquid such as a binder solution and an organic solvent. In the following description, the current collector foil on which the positive electrode film is formed is referred to as “positive electrode plate (also referred to as positive electrode sheet)”, and the current collector foil on which the negative electrode film is formed is referred to as “negative electrode plate (also referred to as negative electrode sheet)”. The positive electrode plate and the negative electrode plate are collectively referred to as an “electrode plate (also referred to as an electrode sheet)”. In the following description, “the surface of the current collector foil” refers to only the front surface, not the entire surface including the front surface and the back surface of the current collector foil. In the following description, a direction in which the current collector foil travels is referred to as a “first direction”, and a direction orthogonal to the first direction on the surface of the current collector foil is referred to as a “second direction”.

(本発明者らが比較検討を行ったリチウムイオン電池の製造装置および製造方法)
まず、本実施の形態におけるリチウムイオン電池の製造装置および製造方法がより明確となると思われるため、比較例として、本発明者らによって検討された、本発明が適用される前のリチウムイオン電池の製造装置および製造方法について説明する。
(Production apparatus and production method of lithium ion battery which the present inventors have conducted a comparative study)
First, since it seems that the manufacturing apparatus and manufacturing method of a lithium ion battery in this Embodiment will become clearer, as a comparative example, the lithium ion battery before the present invention was examined by the present inventors. A manufacturing apparatus and a manufacturing method will be described.

図7は、本発明に先立って、本発明者らが検討したリチウムイオン電池の電極板の製造装置に備わる塗工機を説明する図である。図7(a)は塗工機の上面図、図7(b)は塗工機の断面図(同図(a)のB−B線の断面図)である。   FIG. 7 is a diagram for explaining a coating machine provided in an apparatus for manufacturing an electrode plate of a lithium ion battery examined by the present inventors prior to the present invention. FIG. 7A is a top view of the coating machine, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the coating machine (a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 7A).

図7(a)および(b)に示すように、塗工機であるロールナイフコータRC0は、バックロール(バックアップロールなどとも言う)BRLと、ナイフロールNRLと、液供給部(液留め、ダムなどとも言う)LSとから構成される。   As shown in FIGS. 7A and 7B, a roll knife coater RC0 that is a coating machine includes a back roll (also referred to as a backup roll) BRL, a knife roll NRL, and a liquid supply unit (liquid retainer, dam). It is also composed of LS.

バックロールBRLおよびナイフロールNRLは、集電箔PEPが走行する第1方向と集電箔PEPの表面で直交する第2方向に延長するロールであり、バックロールBRLとナイフロールNRLとは集電箔PEPを挟んで対向している。また、バックロールBRLは集電箔PEPを第1方向へ走行させる方向に回転するが、ナイフロールNRLは固定されている。   The back roll BRL and the knife roll NRL are rolls extending in a first direction in which the current collector foil PEP travels and a second direction orthogonal to the surface of the current collector foil PEP. The back roll BRL and the knife roll NRL are current collectors. Opposite the foil PEP. The back roll BRL rotates in the direction in which the current collector foil PEP travels in the first direction, but the knife roll NRL is fixed.

バックロールBRLと集電箔PEPとは接しているが、ナイフロールNRLと集電箔PEPとは接しておらず、ナイフロールNRLと集電箔PEPとの間に隙間を有するように、バックロールBRLおよびナイフロールNRLは設置されている。すなわち、バックロールBRLとナイフロールNRLとの隙間の間隔により、電極材料EMの厚さが調整される。   The back roll BRL and the current collector foil PEP are in contact with each other, but the knife roll NRL and the current collector foil PEP are not in contact with each other, so that there is a gap between the knife roll NRL and the current collector foil PEP. BRL and knife roll NRL are installed. That is, the thickness of the electrode material EM is adjusted by the gap between the back roll BRL and the knife roll NRL.

液供給部LSは、バックロールBRLとナイフロールNRLとが対向する位置よりも上流側に設置されている。液供給部LSの第2方向の両脇には壁WAが形成されて、液供給部LSに活物質を含有する電極材料EMが溜められている。集電箔PEPが第1方向へ走行すると、これに伴って、バックロールBRLとナイフロールNRLとが対向する位置へ、液供給部LSから電極材料EMが引き出される。これにより、第1方向に走行する集電箔PEPの表面に、電極材料EMが塗布される。   The liquid supply unit LS is installed on the upstream side of the position where the back roll BRL and the knife roll NRL face each other. Walls WA are formed on both sides of the liquid supply part LS in the second direction, and an electrode material EM containing an active material is stored in the liquid supply part LS. When the current collector foil PEP travels in the first direction, the electrode material EM is drawn from the liquid supply unit LS to a position where the back roll BRL and the knife roll NRL face each other. Thereby, the electrode material EM is applied to the surface of the current collector foil PEP traveling in the first direction.

図8は、本発明に先立って、本発明者らが検討した集電箔の表面に塗布した電極材料と、その上に塗布したセパレータとなる絶縁材料とを積層した塗膜を模式的に示す断面図である。   FIG. 8 schematically shows a coating film obtained by laminating an electrode material applied to the surface of a current collector foil investigated by the inventors prior to the present invention and an insulating material to be a separator applied thereon. It is sectional drawing.

図8に示すように、第1方向に走行する集電箔PEPの表面に、電極材料EMが塗布されて、ほぼ一定の厚さを有する電極材料EMが形成される。しかし、電極材料EMの第1方向と集電箔PEPの表面で直交する第2方向の両脇部分(両端部)が山型の様に盛り上がる。この電極材料EMの盛り上がり部は、電極材料EMの粘度および表面張力などに起因して生じる。電極材料EMの盛り上がり部の頂点と、電極材料EMの平坦部分との差は、例えば数μm程度あるが、電極材料EMの盛り上がり部を残したまま、電極材料EMの上にセパレータとなる絶縁材料IFを塗布すると、電極材料EMの盛り上がり部の頂点から下方へ絶縁材料IFが流れて、電極材料EMの盛り上がり部が露出するという問題がある。   As shown in FIG. 8, the electrode material EM is applied to the surface of the current collector foil PEP running in the first direction to form the electrode material EM having a substantially constant thickness. However, both side portions (both ends) in the second direction orthogonal to the first direction of the electrode material EM and the surface of the current collector foil PEP are raised like a mountain shape. The raised portion of the electrode material EM is caused by the viscosity and surface tension of the electrode material EM. The difference between the apex of the raised portion of the electrode material EM and the flat portion of the electrode material EM is, for example, about several μm, but the insulating material that becomes a separator on the electrode material EM while leaving the raised portion of the electrode material EM When IF is applied, there is a problem that the insulating material IF flows downward from the top of the raised portion of the electrode material EM, and the raised portion of the electrode material EM is exposed.

上記問題は、正極材料および負極材料において同様に生じる。そして、正極材料の盛り上がり部を残したままの正極板と、負極材料の盛り上がり部を残したままの負極板とを使用して電極捲回体を形成すると、盛り上がり部が重なり合い隙間が生じて、電池缶内に正極板および負極板を隙間無く挿入することが困難となる。   The above problem similarly occurs in the positive electrode material and the negative electrode material. Then, when the electrode winding body is formed using the positive electrode plate that leaves the raised portion of the positive electrode material and the negative electrode plate that leaves the raised portion of the negative electrode material, the raised portions overlap and a gap is generated, It becomes difficult to insert the positive electrode plate and the negative electrode plate into the battery can without any gap.

そこで、正極板および負極板を電池缶内に隙間無く挿入するために、正極板および負極板を所定の帯状の大きさに切断して、正極材料および負極材料の両脇に生じた盛り上がり部を除去した後、電極捲回体が形成されている。すなわち、電極捲回体では、集電箔PEPの表面に正極材料が均一に塗布された部分の正極板および集電箔PEPの表面に負極材料が均一に塗布された部分の負極板を使用している。   Therefore, in order to insert the positive electrode plate and the negative electrode plate into the battery can without any gaps, the positive electrode plate and the negative electrode plate are cut into a predetermined strip size, and the raised portions generated on both sides of the positive electrode material and the negative electrode material are formed. After removal, an electrode winding body is formed. That is, the electrode winding body uses a positive electrode plate in which the positive electrode material is uniformly applied to the surface of the current collector foil PEP and a negative electrode plate in which the negative electrode material is uniformly applied to the surface of the current collector foil PEP. ing.

しかし、正極板および負極板を所定の帯状の大きさに切断して、正極材料および負極材料の盛り上がり部を破棄するため、塗布工程で集電箔PEPの表面に塗布した正極材料または負極材料の全てを有効に利用することができない。また、破棄される正極材料および負極材料の盛り上がり部もリチウムイオン電池の製造コストに含まれる。そのため、正極材料および負極材料の盛り上がり部を廃棄することが、リチウムイオン電池の製造コストの低減を困難とする一因となっている。なお、電極捲回体タイプのリチウムイオン電池に限らず、例えばラミネートタイプのリチウムイオン電池においても、同様の課題を有している。   However, in order to cut the positive electrode plate and the negative electrode plate into a predetermined band size and discard the bulged portion of the positive electrode material and the negative electrode material, the positive electrode material or the negative electrode material applied to the surface of the current collector foil PEP in the application process Not all can be used effectively. Moreover, the bulging part of the discarded positive electrode material and negative electrode material is also included in the manufacturing cost of the lithium ion battery. For this reason, discarding the rising portions of the positive electrode material and the negative electrode material is one of the causes that make it difficult to reduce the manufacturing cost of the lithium ion battery. In addition, not only the electrode winding type lithium ion battery but also a laminate type lithium ion battery has the same problem.

(実施の形態)
本実施の形態では、蓄電デバイスである二次電池としてリチウムイオン電池を例示し、その製造装置およびその製造方法について説明する。リチウムイオン電池は、非水電解質二次電池の一種で、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担う二次電池である。
(Embodiment)
In this embodiment, a lithium ion battery is exemplified as a secondary battery that is an electricity storage device, and a manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof will be described. The lithium ion battery is a kind of non-aqueous electrolyte secondary battery, and is a secondary battery in which lithium ions in the electrolyte bear electric conduction.

正極には、例えばリチウム含有複合酸化物を用い、負極には、例えば炭素質材料を用いる。電解質には、例えば炭酸エチレンなどの有機溶剤またはヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)などのリチウム塩からなる電解液を用いる。リチウムイオン電池内では、充電時にリチウムイオンは正極から出て負極に入り、放電時に逆にリチウムイオンは負極から出て正極に入る。 For example, a lithium-containing composite oxide is used for the positive electrode, and a carbonaceous material is used for the negative electrode. As the electrolyte, for example, an electrolytic solution made of an organic solvent such as ethylene carbonate or a lithium salt such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is used. In a lithium ion battery, lithium ions exit from the positive electrode during charging and enter the negative electrode, and conversely during discharge, lithium ions exit from the negative electrode and enter the positive electrode.

≪リチウムイオン電池の構造≫
本実施の形態におけるリチウムイオン電池の内部構造を図1を用いて説明する。図1は、本実施の形態におけるリチウムイオン電池の内部構造を示す断面図である。
≪Lithium-ion battery structure≫
The internal structure of the lithium ion battery in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal structure of the lithium ion battery in the present embodiment.

図1に示すように、リチウムイオン電池は、例えば集電箔(例えばAl(アルミニウム)箔)の表面に正極用の電極膜(正極膜)を形成した正極板PEと、集電箔(例えばCu(銅)箔)の表面に負極用の電極膜(負極膜)を形成した負極板NEとを有する。そして、正極板PEと、負極板NEと、正極板PEと負極板NEとの接触を防止するポリマフィルムなどのセパレータSPとを捲回した電極捲回体が、円筒形の電池缶(外装缶、容器などとも言う)CO内に組み込まれている。つまり、リチウムイオン電池では、集電箔の表面に正極膜を形成した正極板PEと、集電箔の表面に負極膜を形成した負極板NEとが帯状に形成され、帯状に形成された正極板PEと負極板NEとが、正極膜と負極膜とが直接接触しないように、セパレータSPを介して断面渦巻状に捲回されて電極捲回体が形成されている。   As shown in FIG. 1, a lithium ion battery includes, for example, a positive electrode plate PE in which a positive electrode film (positive electrode film) is formed on the surface of a current collector foil (eg, Al (aluminum) foil), and a current collector foil (eg, Cu A negative electrode plate NE on which a negative electrode film (negative electrode film) is formed on the surface of (copper) foil. And the electrode winding body which wound separator SP, such as a polymer film which prevents contact with positive electrode plate PE, negative electrode plate NE, and positive electrode plate PE and negative electrode plate NE, is a cylindrical battery can (exterior can). , Also referred to as a container). That is, in the lithium ion battery, a positive electrode plate PE in which a positive electrode film is formed on the surface of the current collector foil and a negative electrode plate NE in which a negative electrode film is formed on the surface of the current collector foil are formed in a band shape, and the positive electrode formed in the band shape The plate PE and the negative electrode plate NE are wound in a cross-sectional spiral shape via the separator SP so that the positive electrode film and the negative electrode film are not in direct contact with each other, thereby forming an electrode winding body.

そして、リチウムイオン電池では、この電極捲回体が電池缶COに挿入されるとともに、電池缶CO内に電解質が充填されている。電池缶COの一端は正極端子PETにより封止され、他端は負極端子NETにより封止されている。正極板PEは、金属膜からなる正極リードPELを介してガス排出構造を有する正極端子PETに電気的に接続されており、負極板NEは、金属膜からなる負極リード(図示せず)を介して負極端子NETに電気的に接続されている。   In the lithium ion battery, the electrode winding body is inserted into the battery can CO, and the battery can CO is filled with an electrolyte. One end of the battery can CO is sealed with a positive terminal PET, and the other end is sealed with a negative terminal NET. The positive electrode plate PE is electrically connected to a positive electrode terminal PET having a gas discharge structure via a positive electrode lead PEL made of a metal film, and the negative electrode plate NE is connected to a negative electrode lead (not shown) made of a metal film. Are electrically connected to the negative terminal NET.

≪リチウムイオン電池の電極シートの製造方法≫
本実施の形態におけるリチウムイオン電池の電極板の製造方法を図2〜図5を用いて説明する。図2は、本実施の形態におけるリチウムイオン電池の電極板の製造装置の概略図である。図3は、本実施の形態におけるリチウムイオン電池の電極板の製造装置に備わる塗工機を説明する図であり、図3(a)は塗工機の上面図、図3(b)は塗工機の断面図(同図(a)のA−A線の断面図)である。図4は、本実施の形態における集電箔の表面に塗布した正極材料を模式的に示す断面図である。図5は、本実施の形態における集電箔の表面に塗布した正極材料と、その上に塗布したセパレータとなる絶縁材料とを積層した塗膜を模式的に示す断面図である。
≪Method of manufacturing electrode sheet for lithium ion battery≫
The manufacturing method of the electrode plate of the lithium ion battery in this Embodiment is demonstrated using FIGS. FIG. 2 is a schematic diagram of an apparatus for manufacturing an electrode plate of a lithium ion battery in the present embodiment. 3A and 3B are diagrams for explaining a coating machine provided in an apparatus for manufacturing an electrode plate of a lithium ion battery according to the present embodiment. FIG. 3A is a top view of the coating machine, and FIG. It is sectional drawing (AA sectional drawing of the AA line of the figure (a)) of a construction machine. FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the positive electrode material applied to the surface of the current collector foil in the present embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a coating film obtained by laminating a positive electrode material applied to the surface of the current collector foil in the present embodiment and an insulating material to be a separator applied thereon.

本実施の形態では、第1方向に走行する集電箔の表面に1列に形成される正極膜の製造方法を例示する。また、本実施の形態では、正極板の片面の製造方法を例示するが、負極板の片面の製造方法も同様である。   In the present embodiment, a method for producing a positive electrode film formed in one row on the surface of a current collector foil traveling in the first direction is exemplified. In the present embodiment, a method for manufacturing one side of the positive electrode plate is illustrated, but the method for manufacturing one side of the negative electrode plate is also the same.

図2に示すように、リチウムイオン電池の電極板の製造装置M1においては、集電箔(金属箔、電極板、基材、基板、シート状物などとも言う)PEPは、巻き出しロールSL1から送り出され、複数のローラによって巻き取りロールSL2へ搬送される。そして、巻き出しロールSL1から巻き取りロールSL2に向かって、ロールナイフコータRC、スリットコータ(スリットダイコータなどとも言う)DCおよび乾燥室(乾燥炉、乾燥機構などとも言う)DRYが順に設置されている。   As shown in FIG. 2, in the manufacturing apparatus M1 for an electrode plate of a lithium ion battery, a current collector foil (also referred to as a metal foil, an electrode plate, a substrate, a substrate, a sheet-like material) PEP is fed from an unwinding roll SL1. It is fed out and conveyed to the take-up roll SL2 by a plurality of rollers. A roll knife coater RC, a slit coater (also referred to as a slit die coater) DC and a drying chamber (also referred to as a drying furnace, a drying mechanism, etc.) DRY are sequentially installed from the unwinding roll SL1 to the winding roll SL2. .

1.第1塗布工程(正極材料および第1絶縁材料塗布工程)
まず、図2に示すように、巻き出しロールSL1から送り出され、第1方向に走行する集電箔PEPの表面に、正極材料PASと第1絶縁材料IF1とが同時にロールナイフコータRCを用いて塗布される。
1. First application step (positive electrode material and first insulating material application step)
First, as shown in FIG. 2, the positive electrode material PAS and the first insulating material IF1 are simultaneously applied to the surface of the current collector foil PEP fed from the unwinding roll SL1 and traveling in the first direction using the roll knife coater RC. Applied.

図3(a)および(b)に示すように、塗工機であるロールナイフコータRCは、バックロールBRLと、ナイフロールNRLと、第1液供給部LS1と、第2液供給部LS2と、第3液供給部LS3とから構成される。   As shown in FIGS. 3A and 3B, a roll knife coater RC that is a coating machine includes a back roll BRL, a knife roll NRL, a first liquid supply unit LS1, and a second liquid supply unit LS2. And the third liquid supply unit LS3.

バックロールBRLとナイフロールNRLとは、第1方向に走行する集電箔PEPを挟んで対向している。バックロールBRLの第1方向と集電箔PEPの表面で直交する第2方向の長さは集電箔PEPの第2方向の幅よりも長く、バックロールBRLの第1方向に沿った断面は円形である。また、バックロールBRLは、回転機能を有しており、第1方向に沿った断面の中心を軸として集電箔PEPを第1方向へ走行させるように回転する。バックロールBRLと同様に、ナイフロールNRLの第2方向の長さは集電箔PEPの第2方向の幅よりも長い。しかし、ナイフロールNRLの第1方向に沿った断面は略円形であるが、バックロールBRLと異なり、ナイフロールNRLは、正極材料PASおよび第1絶縁材料IF1の厚さを調整するため、これらを掻き落とす部位を第2方向に沿って有している。また、ナイフロールNRLは、固定されている。   The back roll BRL and the knife roll NRL are opposed to each other with the current collector foil PEP traveling in the first direction interposed therebetween. The length in the second direction orthogonal to the first direction of the back roll BRL and the surface of the current collector foil PEP is longer than the width in the second direction of the current collector foil PEP, and the cross section along the first direction of the back roll BRL is It is circular. Further, the back roll BRL has a rotating function, and rotates so that the current collector foil PEP travels in the first direction around the center of the cross section along the first direction. Similar to the back roll BRL, the length of the knife roll NRL in the second direction is longer than the width of the current collector foil PEP in the second direction. However, the cross section along the first direction of the knife roll NRL is substantially circular. However, unlike the back roll BRL, the knife roll NRL adjusts the thicknesses of the positive electrode material PAS and the first insulating material IF1, so that The part to be scraped off is provided along the second direction. The knife roll NRL is fixed.

バックロールBRLと集電箔PEPとは接しているが、ナイフロールNRLと集電箔PEPとは接しておらず、ナイフロールNRLと集電箔PEPとの間に隙間を有するように、バックロールBRLとナイフロールNRLとは設置されている。すなわち、バックロールBRLとナイフロールNRLとの隙間の間隔により、正極材料PASおよび第1絶縁材料IF1の厚さが調整される。バックロールBRLとナイフロールNRLとの間隔は、例えば50μm〜200μm程度である。   The back roll BRL and the current collector foil PEP are in contact with each other, but the knife roll NRL and the current collector foil PEP are not in contact with each other, so that there is a gap between the knife roll NRL and the current collector foil PEP. BRL and knife roll NRL are installed. That is, the thicknesses of the positive electrode material PAS and the first insulating material IF1 are adjusted by the gap between the back roll BRL and the knife roll NRL. The distance between the back roll BRL and the knife roll NRL is, for example, about 50 μm to 200 μm.

第1液供給部LS1、第2液供給部LS2および第3液供給部LS3は、バックロールBRLとナイフロールNRLとが対向する位置よりも上流側に、第2方向に順に並んで設置されている。言い換えれば、第2液供給部LS2を第2方向に挟んで、第1液供給部LS1と第3液供給部LS3とが設置されている。   The first liquid supply unit LS1, the second liquid supply unit LS2, and the third liquid supply unit LS3 are arranged side by side in the second direction on the upstream side of the position where the back roll BRL and the knife roll NRL face each other. Yes. In other words, the first liquid supply unit LS1 and the third liquid supply unit LS3 are installed with the second liquid supply unit LS2 sandwiched in the second direction.

第1液供給部LS1および第3液供給部LS3は、第1絶縁材料IF1を溜めるダムであり、第2液供給部LS2は、正極材料PASを溜めるダムである。正極材料PASは、充放電によりリチウムイオンの放出・吸蔵が可能な正極活物質の粉末と導電助剤の粉末とを、これら粉末を結着させるためのバインダおよび溶剤などと混練、分散した高粘度のスラリー状の液体である。また、第1絶縁材料IF1は、絶縁物質を含有する溶液である。第1絶縁材料IF1に、後述するセパレータとなる第2絶縁材料IF2と同じ材料を用いてもよい。   The first liquid supply unit LS1 and the third liquid supply unit LS3 are dams that store the first insulating material IF1, and the second liquid supply unit LS2 is a dam that stores the positive electrode material PAS. The positive electrode material PAS has a high viscosity obtained by kneading and dispersing a positive electrode active material powder capable of releasing and occluding lithium ions by charge / discharge and a conductive auxiliary powder with a binder and a solvent for binding these powders. This is a slurry liquid. The first insulating material IF1 is a solution containing an insulating substance. The first insulating material IF1 may be made of the same material as the second insulating material IF2 serving as a separator described later.

集電箔PEPが第1方向へ走行すると、バックロールBRLを通過する集電箔PEPがバックロールBRLとナイフロールNRLとが対向する位置へ、第2液供給部LS2から正極材料PASを引き出し、第1液供給部LS1および第3液供給部LS3からそれぞれ第1絶縁材料IF1を引き出す。そして、ナイフロールNRLで目標量以上の余分な正極材料PASおよび第1絶縁材料IF1を掻き落とす。これにより、第1方向に走行する集電箔PEPの表面に、正極材料PASが塗布され、同時に、第1方向に走行する集電箔PEPの表面に、正極材料PASを第2方向に挟むように、正極材料PASの第2方向の両側に第1絶縁材料IF1が塗布される。言い換えれば、正極材料PASが、第1方向に走行する集電箔PEPの表面に塗布されると同時に、第1絶縁材料IF1が、正極材料PASの第2方向の両側面に接液して、正極材料PASの第2方向の外側の集電箔PEPの表面に塗布される。   When the current collector foil PEP travels in the first direction, the current collector foil PEP passing through the back roll BRL draws the positive electrode material PAS from the second liquid supply unit LS2 to a position where the back roll BRL and the knife roll NRL face each other. The first insulating material IF1 is drawn out from the first liquid supply part LS1 and the third liquid supply part LS3, respectively. Then, the excess positive electrode material PAS and the first insulating material IF1 exceeding the target amount are scraped off by the knife roll NRL. Thereby, the positive electrode material PAS is applied to the surface of the current collector foil PEP traveling in the first direction, and at the same time, the positive electrode material PAS is sandwiched in the second direction on the surface of the current collector foil PEP traveling in the first direction. In addition, the first insulating material IF1 is applied to both sides of the positive electrode material PAS in the second direction. In other words, the positive electrode material PAS is applied to the surface of the current collector foil PEP traveling in the first direction, and at the same time, the first insulating material IF1 is in contact with both side surfaces of the positive electrode material PAS in the second direction, The positive electrode material PAS is applied to the surface of the current collector foil PEP outside in the second direction.

第1液供給部LS1、第2液供給部LS2および第3液供給部LS3のそれぞれの第2方向の両脇には壁WAが設けられており、第1液供給部LS1の第1絶縁材料IF1と第2液供給部LS2の正極材料PAS、および第3液供給部LS3の第1絶縁材料IF1と第2液供給部LS2の正極材料PASとが混ざり合わないように仕切られている。   Walls WA are provided on both sides in the second direction of each of the first liquid supply unit LS1, the second liquid supply unit LS2, and the third liquid supply unit LS3, and the first insulating material of the first liquid supply unit LS1 is provided. IF1 and the positive electrode material PAS of the second liquid supply unit LS2, and the first insulating material IF1 of the third liquid supply unit LS3 and the positive electrode material PAS of the second liquid supply unit LS2 are partitioned so as not to mix.

ところで、正極材料PASはスラリー状の液体であるため、バックロールBRLとナイフロールNRLとの隙間を通過する際に広がり、集電箔PEPの表面に塗布された正極材料PASの第2方向の幅W1は、第2液供給部の液供給口の第2方向の幅W2よりも大きくなる。バックロールBRLとナイフロールNRLとの隙間を通過する際の正極材料PASの広がりは、バックロールBRLとナイフロールNRLとの隙間の間隔、正極材料PASの粘度および集電箔PEPの搬送速度などによって変化するため、一定の広がりではない。   By the way, since the positive electrode material PAS is a slurry liquid, it spreads when passing through the gap between the back roll BRL and the knife roll NRL, and the width in the second direction of the positive electrode material PAS applied to the surface of the current collector foil PEP. W1 is larger than the width W2 in the second direction of the liquid supply port of the second liquid supply unit. The spread of the positive electrode material PAS when passing through the gap between the back roll BRL and the knife roll NRL depends on the gap gap between the back roll BRL and the knife roll NRL, the viscosity of the positive electrode material PAS, the conveying speed of the current collector foil PEP, etc. Because it changes, it is not a constant spread.

そのため、第1液供給部LS1と第2液供給部LS2との間および第3液供給部LS3と第2液供給部LS2との間にそれぞれ設けられた壁WAの幅が薄すぎると、バックロールBRLとナイフロールNRLとの隙間を正極材料PASおよび第1絶縁材料IF1が通過する際に、両者が混ざり合ってしまう。一方、第1液供給部LS1と第2液供給部LS2との間および第3液供給部LS3と第2液供給部LS2との間にそれぞれ設けられた壁WAの幅が厚すぎると、バックロールBRLとナイフロールNRLとの隙間を正極材料PASおよび第1絶縁材料IF1が通過する際に両者が接液せず、正極材料PASの両脇部分(両端部)が山型の様に盛り上がってしまう。   Therefore, if the width of the wall WA provided between the first liquid supply part LS1 and the second liquid supply part LS2 and between the third liquid supply part LS3 and the second liquid supply part LS2 is too thin, the back When the positive electrode material PAS and the first insulating material IF1 pass through the gap between the roll BRL and the knife roll NRL, they are mixed together. On the other hand, if the width of the wall WA provided between the first liquid supply part LS1 and the second liquid supply part LS2 and between the third liquid supply part LS3 and the second liquid supply part LS2 is too thick, the back When the positive electrode material PAS and the first insulating material IF1 pass through the gap between the roll BRL and the knife roll NRL, they do not come into contact with each other, and both side portions (both ends) of the positive electrode material PAS rise like a mountain shape. End up.

従って、第1液供給部LS1、第2液供給部LS2および第3液供給部LS3のそれぞれの第2方向の両脇に形成された壁WAは、最適な幅を有することが好ましい。そこで、ロールナイフコータRCには、壁WAの幅を塗工条件に合わせて調整することのできる機構が備わっており、壁WAの幅を調整することにより、正極材料PASと第1絶縁材料IF1とが混ざり合うことなく、正極材料PASと第1絶縁材料IF1とを接液させている。   Therefore, it is preferable that the wall WA formed on both sides in the second direction of each of the first liquid supply unit LS1, the second liquid supply unit LS2, and the third liquid supply unit LS3 has an optimum width. Therefore, the roll knife coater RC is provided with a mechanism capable of adjusting the width of the wall WA according to the coating conditions. By adjusting the width of the wall WA, the positive electrode material PAS and the first insulating material IF1 are provided. The positive electrode material PAS and the first insulating material IF1 are in contact with each other without being mixed.

図4に、正極材料PASおよび第1絶縁材料IF1が塗布された集電箔PEPの第2方向の断面図を示す。   FIG. 4 shows a cross-sectional view in the second direction of the current collector foil PEP coated with the positive electrode material PAS and the first insulating material IF1.

図4に示すように、集電箔PEPの表面に塗布された正極材料PASの厚さは、ほぼ一定となる。これに対して、集電箔PEPの表面に、正極材料PASを第2方向に挟むように塗布された第1絶縁材料IF1には、山型の様な盛り上がりが生じる。この盛り上がり部は、第1絶縁材料IF1の粘度および表面張力などに起因して生じる。しかし、第1絶縁材料IF1が塗布された領域は、正極板が完成した後に切断される領域であり、この盛り上がり部は、後に破棄される。   As shown in FIG. 4, the thickness of the positive electrode material PAS applied to the surface of the current collector foil PEP is substantially constant. On the other hand, the first insulating material IF1 coated on the surface of the current collector foil PEP so as to sandwich the positive electrode material PAS in the second direction is raised like a mountain. This raised portion is caused by the viscosity and surface tension of the first insulating material IF1. However, the region to which the first insulating material IF1 is applied is a region that is cut after the positive electrode plate is completed, and the raised portion is discarded later.

2.第2塗布工程(第2絶縁材料(セパレータ材料)塗布工程)
次に、図2に示すように、第1方向に走行する集電箔PEPの表面に、スリットコータDCから供給されるスラリー状の第2絶縁材料IF2が塗布される。
2. Second coating process (second insulating material (separator material) coating process)
Next, as shown in FIG. 2, the slurry-like second insulating material IF2 supplied from the slit coater DC is applied to the surface of the current collector foil PEP traveling in the first direction.

第2絶縁材料IF2は、集電箔PEPが走行する第1方向に沿って第1絶縁材料IF1および正極材料PASの上面に塗布される。第2絶縁材料IF2の厚さは、例えば10μm〜40μm程度である。第2絶縁材料IF2の厚さは、例えばスリットダイコータDCの口金の高さ調整および第2絶縁材料IF2の送量などによって調整することができる。   The second insulating material IF2 is applied to the upper surfaces of the first insulating material IF1 and the positive electrode material PAS along the first direction in which the current collector foil PEP travels. The thickness of the second insulating material IF2 is, for example, about 10 μm to 40 μm. The thickness of the second insulating material IF2 can be adjusted, for example, by adjusting the height of the die of the slit die coater DC and feeding the second insulating material IF2.

図5に、正極材料PASおよび第1絶縁材料IF1の上面に第2絶縁材料IF2が塗布された集電箔PEPの第2方向の断面図を示す。   FIG. 5 shows a cross-sectional view in the second direction of the current collector foil PEP in which the second insulating material IF2 is applied to the upper surfaces of the positive electrode material PAS and the first insulating material IF1.

図5に示すように、集電箔PEPの表面に塗布された正極材料PASの上面はほぼ平坦な面であるため、この正極材料PASの上面に塗布された第2絶縁材料IF2の厚さはほぼ一定となる。これに対して、集電箔PEPの表面に、正極材料PASを第2方向に挟むように塗布された第1絶縁材料IF1には、山型の様な盛り上がり部が形成されている。このため、第1絶縁材料IF1の盛り上がり部の上面に塗布された第2絶縁材料IF2は、第1絶縁材料IF1の平坦部分の上面に塗布された第2絶縁材料IF2の厚さよりも薄くなり、第1絶縁材料IF1の盛り上がり部が露出する。しかし、第1絶縁材料IF1が塗布された領域は、正極板が完成した後に切断される領域であり、この盛り上がり部は後に破棄されるので、第1絶縁材料IF1が盛り上がっていても問題はない。   As shown in FIG. 5, since the upper surface of the positive electrode material PAS applied to the surface of the current collector foil PEP is a substantially flat surface, the thickness of the second insulating material IF2 applied to the upper surface of the positive electrode material PAS is It becomes almost constant. In contrast, the first insulating material IF1 coated on the surface of the current collector foil PEP so as to sandwich the positive electrode material PAS in the second direction has a chevron-like raised portion. For this reason, the second insulating material IF2 applied to the upper surface of the raised portion of the first insulating material IF1 becomes thinner than the thickness of the second insulating material IF2 applied to the upper surface of the flat portion of the first insulating material IF1, The raised portion of the first insulating material IF1 is exposed. However, the region to which the first insulating material IF1 is applied is a region that is cut after the positive electrode plate is completed, and since this raised portion is discarded later, there is no problem even if the first insulating material IF1 is raised. .

また、切断され、盛り上がり部が破棄される第1絶縁材料IF1が含有する絶縁物質の価格は、正極材料PASが含有する正極活物質の価格よりも安価である。そのため、正極材料PASの一部の破棄に代えて、第1絶縁材料IF1の一部を破棄することにより、リチウムイオン電池の製造コストの低減を図ることができる。   Moreover, the price of the insulating material contained in the first insulating material IF1 that is cut and the raised portion is discarded is lower than the price of the positive electrode active material contained in the positive electrode material PAS. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost of the lithium ion battery by discarding a part of the first insulating material IF1 instead of discarding a part of the positive electrode material PAS.

3.乾燥工程
次に、図2に示すように、乾燥室DRYを通過することで、集電箔PEPの表面に塗布した正極材料PASおよび第1絶縁材料IF1と、これらの上面に塗布した第2絶縁材料IF2とを積層した塗膜の全体が乾燥し、その表面に正極材料PASからなる正極膜および第2絶縁材料IF2からなるセパレータが形成された集電箔PEPが巻き取りロールSL2に巻き取られる。
3. Next, as shown in FIG. 2, by passing through the drying chamber DRY, the positive electrode material PAS and the first insulating material IF1 applied to the surface of the current collector foil PEP, and the second insulating material applied to the upper surface thereof The entire coating film laminated with the material IF2 is dried, and the current collector foil PEP, on which the positive electrode film made of the positive electrode material PAS and the separator made of the second insulating material IF2 are formed, is taken up by the take-up roll SL2. .

≪リチウムイオン電池の具体的な製造工程≫
本実施の形態によるリチウムイオン電池の具体的な製造工程を図6を用いて説明する。図6は、本実施の形態におけるリチウムイオン電池の具体的な製造工程をまとめた工程図である。
≪Specific manufacturing process of lithium-ion battery≫
A specific manufacturing process of the lithium ion battery according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a process diagram summarizing a specific manufacturing process of the lithium ion battery in the present embodiment.

図6に示すように、リチウムイオン電池の製造工程は、正極板製造工程と、負極板製造工程と、電池セル組立工程と、電池モジュール組立工程とを含んでいる。   As shown in FIG. 6, the manufacturing process of a lithium ion battery includes a positive electrode plate manufacturing process, a negative electrode plate manufacturing process, a battery cell assembly process, and a battery module assembly process.

正極板製造工程では、まず、第1方向に走行するフィルム状の集電箔の表面に、スラリー状の正極活物質を含有する正極材料を塗布し、同時に、第1方向に走行するフィルム状の集電箔の表面に、正極材料を第1方向と集電箔の表面で直交する第2方向に挟むように、スラリー状の絶縁物質を含有する第1絶縁材料を塗布する(正極材料および第1絶縁材料塗布工程)。正極材料および第1絶縁材料はそれぞれ原料となる各種材料を混連および調合することにより作製される。例えば前記図4に示したように、第1絶縁材料には山型の盛り上がり部が形成されるが、正極材料の厚さはほぼ一定となる。   In the positive electrode plate manufacturing process, first, a positive electrode material containing a slurry-like positive electrode active material is applied to the surface of a film-like current collector foil that runs in the first direction, and at the same time, a film-like shape that runs in the first direction. A first insulating material containing a slurry-like insulating material is applied to the surface of the current collector foil so that the positive electrode material is sandwiched in a second direction perpendicular to the first direction and the surface of the current collector foil (the positive electrode material and the first material). 1 insulating material application process). The positive electrode material and the first insulating material are produced by mixing and preparing various materials as raw materials. For example, as shown in FIG. 4, the first insulating material has a mountain-shaped raised portion, but the thickness of the positive electrode material is substantially constant.

続いて、フィルム状の集電箔の表面に塗布した正極材料および第1絶縁材料の上面に、セパレータとなるスラリー状の第2絶縁材料を塗布する(セパレータ材料塗布工程)。第2絶縁材料は原料となる各種材料を混連および調合することにより作製される。例えば前記図5に示したように、第1絶縁材料の盛り上がり部では第2絶縁材料の厚さが薄くなり、第1絶縁材料の上面が露出することがあるが、正極材料の上面には均一な厚さの第2絶縁材料が塗布されて、第1絶縁材料の上面は露出しない。   Subsequently, a slurry-like second insulating material serving as a separator is applied to the upper surface of the positive electrode material and the first insulating material applied to the surface of the film-like current collector foil (separator material applying step). The second insulating material is produced by mixing and mixing various materials as raw materials. For example, as shown in FIG. 5, the thickness of the second insulating material is reduced at the raised portion of the first insulating material, and the upper surface of the first insulating material may be exposed, but the upper surface of the positive electrode material is uniform. The second insulating material having a sufficient thickness is applied, and the upper surface of the first insulating material is not exposed.

続いて、フィルム状の集電箔の表面に塗布した正極材料および第1絶縁材料と、これらの上面に塗布した第2絶縁材料とを積層した塗膜の全体を乾燥させた後(乾燥工程)、この塗膜が形成された集電箔に圧縮および切断といった加工を行う(加工工程)。これにより、フィルム状の集電箔の表面に、正極材料からなる正極膜および第1絶縁材料からなる絶縁膜と、これらの上面に形成された第2絶縁材料からなるセパレータとが積層されたフィルム状の正極板が製造される。ここで、上記塗膜が形成された集電箔を切断する際には、第1絶縁材料からなる絶縁膜が形成された領域が切断されて、絶縁膜の盛り上がり部(例えば前記図5に示した第1絶縁材料IF1の盛り上がり部)が除去される。これにより、正極板および絶縁膜(除去さずに残存した一部の絶縁膜)と、これらの上面に形成されたセパレータとから構成される均一な厚さの正極板が製造される。   Then, after drying the whole coating film which laminated | stacked the positive electrode material and 1st insulating material which were apply | coated to the surface of film-form current collection foil, and the 2nd insulating material apply | coated to these upper surfaces (drying process) The current collector foil on which the coating film is formed is subjected to processing such as compression and cutting (processing step). Thus, a film in which a positive electrode film made of a positive electrode material and an insulating film made of a first insulating material and a separator made of a second insulating material formed on the upper surface of the film-like current collector foil are laminated. A positive electrode plate is produced. Here, when cutting the current collector foil on which the coating film is formed, the region where the insulating film made of the first insulating material is formed is cut, and the raised portion of the insulating film (for example, shown in FIG. The raised portion of the first insulating material IF1 is removed. As a result, a positive electrode plate having a uniform thickness composed of the positive electrode plate and the insulating film (part of the insulating film remaining without being removed) and the separator formed on the upper surface thereof is manufactured.

一方、負極板製造工程では、使用される原料となる各種材料は正極板製造工程とは異なるが、負極板が製造されるまでの手順は正極板製造工程と同じである。まず、第1方向に走行するフィルム状の集電箔の表面に、スラリー状の負極活物質を含有する負極材料を塗布し、同時に、第1方向に走行するフィルム状の集電箔の表面に、負極材料を第1方向と集電箔の表面で直交する第2方向に挟むように、スラリー状の絶縁物質を含有する第1絶縁材料を塗布する(負極材料および第1絶縁材料塗布工程)。負極材料および第1絶縁材料はそれぞれ原料となる各種材料を混連および調合することにより作製される。例えば前記図4に示したように、第1絶縁材料には山型の盛り上がり部が形成されるが、負極材料の厚さはほぼ一定となる。   On the other hand, in the negative electrode plate manufacturing process, various materials used as raw materials are different from those of the positive electrode plate manufacturing process, but the procedure until the negative electrode plate is manufactured is the same as the positive electrode plate manufacturing process. First, a negative electrode material containing a slurry-like negative electrode active material is applied to the surface of a film-like current collector foil that runs in the first direction, and simultaneously, on the surface of the film-like current collector foil that runs in the first direction. The first insulating material containing the slurry-like insulating material is applied so that the negative electrode material is sandwiched between the first direction and the second direction orthogonal to the surface of the current collector foil (negative electrode material and first insulating material application step). . The negative electrode material and the first insulating material are produced by mixing and preparing various materials as raw materials. For example, as shown in FIG. 4, the first insulating material has a mountain-shaped raised portion, but the thickness of the negative electrode material is substantially constant.

続いて、フィルム状の集電箔の表面に塗布した負極材料および第1絶縁材料の上面に、セパレータとなるスラリー状の第2絶縁材料を塗布する(セパレータ材料塗布工程)。第2絶縁材料は原料となる各種材料を混連および調合することにより作製される。例えば前記図5に示したように、第1絶縁材料の盛り上がり部では第2絶縁材料の厚さが薄くなり、第1絶縁材料の上面が露出することがあるが、負極材料の上面には均一な厚さの第2絶縁材料が塗布されて、第1絶縁材料の上面は露出しない。   Subsequently, a slurry-like second insulating material serving as a separator is applied to the upper surface of the negative electrode material and the first insulating material applied to the surface of the film-like current collector foil (separator material applying step). The second insulating material is produced by mixing and mixing various materials as raw materials. For example, as shown in FIG. 5, the thickness of the second insulating material is reduced at the raised portion of the first insulating material and the upper surface of the first insulating material may be exposed, but the upper surface of the negative electrode material is uniform. The second insulating material having a sufficient thickness is applied, and the upper surface of the first insulating material is not exposed.

続いて、フィルム状の集電箔の表面に塗布した負極材料および第1絶縁材料と、これらの上面に塗布した第2絶縁材料とを積層した塗膜の全体を乾燥させた後(乾燥工程)、この塗膜が形成された集電箔に圧縮および切断といった加工を行う(加工工程)。これにより、フィルム状の集電箔の表面に、負極材料からなる負極膜および第1絶縁材料からなる絶縁膜と、これらの上面に形成された第2絶縁材料からなるセパレータとが積層されたフィルム状の負極板が製造される。ここで、上記塗膜が形成された集電箔を切断する際には、第1絶縁材料からなる絶縁膜が形成された領域が切断されて、絶縁膜の盛り上がり部(例えば前記図5に示した第1絶縁材料IF1の盛り上がり部)が除去される。これにより、負極板および絶縁膜(除去さずに残存した一部の絶縁膜)と、これらの上面に形成されたセパレータとから構成される均一な厚さの負極板が製造される。   Then, after drying the whole coating film which laminated | stacked the negative electrode material and 1st insulating material which were apply | coated on the surface of film-form current collection foil, and the 2nd insulating material apply | coated to these upper surfaces (drying process) The current collector foil on which the coating film is formed is subjected to processing such as compression and cutting (processing step). Thus, a film in which a negative electrode film made of a negative electrode material and an insulating film made of a first insulating material and a separator made of a second insulating material formed on the upper surface of the film-like current collector foil are laminated. A negative electrode plate is produced. Here, when cutting the current collector foil on which the coating film is formed, the region where the insulating film made of the first insulating material is formed is cut, and the raised portion of the insulating film (for example, shown in FIG. The raised portion of the first insulating material IF1 is removed. As a result, a negative electrode plate having a uniform thickness composed of the negative electrode plate and the insulating film (part of the insulating film remaining without being removed) and the separator formed on the upper surface thereof is manufactured.

次に、電池セル組立工程では、フィルム状の正極板から、電池セルに必要な大きさの正極を切り出し、フィルム状の負極板から、電池セルに必要な大きさの負極を切り出し、正極と負極とを挟んで重ねて捲き合わせることにより、電極捲回体(捲き合わせた正極および負極の電極対の群)を形成する(捲回工程)。正極板および負極板には、すでにセパレータが形成されているので、この捲回工程では、正極と負極との間にセパレータを挟んで重ねて捲き合わせる必要がなく、リチウムイオン電池の製造コストを低減することができる。また、正極板および負極板の厚さはほぼ均一であるので、正極と負極とを隙間なく捲き合わせることができる。   Next, in the battery cell assembly process, a positive electrode having a size necessary for the battery cell is cut out from the film-like positive electrode plate, and a negative electrode having a size necessary for the battery cell is cut out from the film-like negative electrode plate. Are wound and stacked together to form an electrode winding body (a group of positive and negative electrode pairs that are wound together) (winding step). Since the separator is already formed on the positive electrode plate and the negative electrode plate, in this winding process, it is not necessary to sandwich the separator between the positive electrode and the negative electrode, and the manufacturing cost of the lithium ion battery is reduced. can do. Moreover, since the thickness of a positive electrode plate and a negative electrode plate is substantially uniform, a positive electrode and a negative electrode can be tied together without gap.

次に、電極捲回体を組み立てて溶接する(溶接・組立工程)。続いて、溶接した電極捲回体を、電解液が注入された電池缶内に配置した後(注液工程)、電池缶を完全に密閉して(封口工程)、電池セルを作製する。電極捲回体では、正極と負極とが隙間なく捲き合わせてあるので、電池缶内に電極捲回体を容易に隙間なく挿入することができる。   Next, the electrode winding body is assembled and welded (welding / assembly process). Subsequently, the welded electrode winding body is placed in the battery can into which the electrolytic solution has been injected (liquid injection process), and then the battery can is completely sealed (sealing process) to produce a battery cell. In the electrode winding body, since the positive electrode and the negative electrode are wound together without any gap, the electrode winding body can be easily inserted into the battery can without any gap.

次に、作製された電池セルを繰り返し充放電して(充放電工程)、この電池セルの性能および信頼性に関する検査(例えば電池セルの容量および電圧、並びに電池セルの充電時または放電時の電流および電圧等の検査)を行う(単電池検査工程)。これにより、電池セルが完成し、電池セル組立工程が終了する。   Next, the manufactured battery cell is repeatedly charged / discharged (charging / discharging process), and inspections regarding the performance and reliability of the battery cell (for example, the capacity and voltage of the battery cell, and the current during charging or discharging of the battery cell) And inspection of voltage etc.) (single cell inspection process). Thereby, a battery cell is completed and a battery cell assembly process is complete | finished.

次に、電池モジュール組立工程では、複数個の電池セルを直列に組み合わせて電池モジュールを構成し、さらに、充電/放電制御用コントローラを接続して電池システムを構成する(モジュール組立工程)。続いて、組み立てられた電池モジュールの性能および信頼性に関する検査(例えば電池モジュールの容量および電圧、並びに電池モジュールの充電時または放電時の電流および電圧等の検査)を行う(モジュール検査工程)。これにより、電池モジュールが完成し、電池モジュール組立工程が終了する。   Next, in the battery module assembly process, a battery module is configured by combining a plurality of battery cells in series, and a battery system is configured by connecting a controller for charge / discharge control (module assembly process). Subsequently, an inspection regarding performance and reliability of the assembled battery module (for example, inspection of capacity and voltage of the battery module and current and voltage at the time of charging or discharging the battery module) is performed (module inspection step). Thereby, a battery module is completed and a battery module assembly process is complete | finished.

≪リチウムイオン電池の各材料≫
本実施の形態におけるリチウムイオン電池を構成する各材料、およびリチウムイオン電池を製造する際に用いる各材料について詳しく説明する。
≪Each material of lithium ion battery≫
Each material which comprises the lithium ion battery in this Embodiment, and each material used when manufacturing a lithium ion battery is demonstrated in detail.

本実施の形態で用いる正極活物質には、例えばコバルト酸リチウムまたはMn(マンガン)を含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物を用いることができる。また、正極活物質には、Ni(ニッケル)、Co(コバルト)およびMn(マンガン)を含む複合酸化物、またはオリビン型リン酸鉄に代表されるオリビン型化合物などを用いることもできる。ただし、正極活物質に用いる材料は、これらに限定されるものではない。   As the positive electrode active material used in this embodiment, for example, a lithium-containing composite oxide having a spinel structure containing lithium cobaltate or Mn (manganese) can be used. As the positive electrode active material, a composite oxide containing Ni (nickel), Co (cobalt), and Mn (manganese), or an olivine type compound represented by olivine type iron phosphate can be used. However, the material used for the positive electrode active material is not limited to these.

Mn(マンガン)を含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物は熱的安定性に優れているため、これを含む正極シートを形成することで、安全性の高いリチウムイオン電池を構成することができる。また、正極活物質には、Mn(マンガン)を含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物のみを用いてもよいが、他の正極活物質を併用してもよい。このような他の正極活物質としては、例えばLi1+xMO(−0.1<x<0.1、M:Co、Ni、Mn、Al、Mg、Zr、Tiなど)で表わされるオリビン型化合物などが挙げられる。また、層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、LiCoOまたはLiNi1−xCox−yAl(0.1≦x≦0.3、0.01≦y≦0.2)などを用いることができる。また、層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物には、少なくともNi(ニッケル)、Co(コバルト)およびMn(マンガン)を含む酸化物(LiMn1/3Ni1/3Co1/3、LiMn5/12Ni5/12Co1/6、LiNi3/5Mn1/5Co1/5など)などを用いることができる。 Since a lithium-containing composite oxide having a spinel structure containing Mn (manganese) is excellent in thermal stability, a lithium ion battery with high safety can be formed by forming a positive electrode sheet containing this. . Further, as the positive electrode active material, only a lithium-containing composite oxide having a spinel structure containing Mn (manganese) may be used, but other positive electrode active materials may be used in combination. Examples of such other positive electrode active materials include olivine type represented by Li 1 + x MO 2 (−0.1 <x <0.1, M: Co, Ni, Mn, Al, Mg, Zr, Ti, etc.), for example. Compound etc. are mentioned. Further, specific examples of the lithium-containing transition metal oxide having a layered structure include LiCoO 2 or LiNi 1-x Co xy Al y O 2 (0.1 ≦ x ≦ 0.3, 0.01 ≦ y ≦ 0). .2) can be used. Further, the lithium-containing transition metal oxide having a layered structure includes an oxide containing at least Ni (nickel), Co (cobalt), and Mn (manganese) (LiMn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2 , LiMn 5/12 Ni 5/12 Co 1/6 O 2 , LiNi 3/5 Mn 1/5 Co 1/5 O 2, etc.) can be used.

本実施の形態で用いる負極活物質には、例えば天然黒鉛(鱗片状黒鉛)、人造黒鉛または膨張黒鉛などの黒鉛材料を用いることができる。また、負極活物質には、ピッチを焼成して得られるコークスなどの易黒鉛化性炭素質材料を用いることもできる。また、負極活物質には、フルフリルアルコール樹脂(PFA)、ポリパラフェニレン(PPP)またはフェノール樹脂などを低温焼成して得られる非晶質炭素などの難黒鉛化性炭素質材料を用いてもよい。また、炭素材料の他に、Li(リチウム)またはリチウム含有化合物なども負極活物質として用いることができる。   As the negative electrode active material used in the present embodiment, for example, a graphite material such as natural graphite (flaky graphite), artificial graphite, or expanded graphite can be used. Further, as the negative electrode active material, an easily graphitizable carbonaceous material such as coke obtained by firing pitch can be used. Further, a non-graphitizable carbonaceous material such as amorphous carbon obtained by low-temperature firing of furfuryl alcohol resin (PFA), polyparaphenylene (PPP), phenol resin, or the like may be used as the negative electrode active material. Good. In addition to the carbon material, Li (lithium) or a lithium-containing compound can also be used as the negative electrode active material.

リチウム含有化合物としては、Li−Alなどのリチウム合金、あるいはSi(ケイ素)またはSn(スズ)などとLi(リチウム)との合金化が可能な元素を含む合金が挙げられる。さらに、Sn酸化物またはSi酸化物などの酸化物系材料も用いることも可能である。   Examples of the lithium-containing compound include a lithium alloy such as Li—Al, or an alloy containing an element capable of alloying Si (silicon) or Sn (tin) with Li (lithium). Furthermore, an oxide-based material such as Sn oxide or Si oxide can also be used.

本実施の形態で用いる導電助剤は、正極膜に含有させる電子伝導助剤として用いるもので、例えばカーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト、カーボンファイバーまたはカーボンナノチューブなどの炭素材料が好ましい。上記炭素材料の中でも、添加量と導電性の効果、および塗布用正極合剤スラリの製造性の点から、アセチレンブラックまたはケッチェンブラックが特に好ましい。導電助剤は負極膜に含有させることも可能であり、好ましい場合もある。   The conductive auxiliary agent used in the present embodiment is used as an electronic conductive auxiliary agent to be contained in the positive electrode film. For example, a carbon material such as carbon black, acetylene black, ketjen black, graphite, carbon fiber, or carbon nanotube is preferable. Among the carbon materials, acetylene black or ketjen black is particularly preferable from the viewpoint of the amount of addition and conductivity, and the productivity of the coating positive electrode mixture slurry. The conductive auxiliary agent can be contained in the negative electrode film, and may be preferable.

本実施の形態で用いるバインダは、活物質および導電助剤を結着するためのバインダも含有していることが好ましい。バインダとしては、例えばポリビニリデンフルオライド系ポリマー(主成分モノマーであるビニリデンフルオライドを80質量%以上含有する含フッ素モノマー群の重合体)またはゴム系ポリマーなどが好適に用いられる。上記ポリマーは、2種以上を併用してもよい。また、バインダは、溶媒に溶解した溶液の形態で供されるものが好ましい。   The binder used in this embodiment preferably also contains a binder for binding the active material and the conductive additive. As the binder, for example, a polyvinylidene fluoride-based polymer (a polymer of a fluorine-containing monomer group containing 80% by mass or more of vinylidene fluoride as a main component monomer) or a rubber-based polymer is preferably used. Two or more of the above polymers may be used in combination. The binder is preferably provided in the form of a solution dissolved in a solvent.

上記ポリビニリデンフルオライド系ポリマーを合成するための含フッ素モノマー群としては、ビニリデンフルオライド、またはビニリデンフルオライドと他のモノマーとの混合物で、ビニリデンフルオライドを80質量%以上含有するモノマー混合物などが挙げられる。他のモノマーとしては、例えばビニルフルオライド、トリフルオロエチレン、トリフルオロクロロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンおよびフルオロアルキルビニルエーテルなどが挙げられる。   Examples of the fluorine-containing monomer group for synthesizing the polyvinylidene fluoride-based polymer include vinylidene fluoride, or a mixture of vinylidene fluoride and another monomer, and a monomer mixture containing 80% by mass or more of vinylidene fluoride. Can be mentioned. Examples of other monomers include vinyl fluoride, trifluoroethylene, trifluorochloroethylene, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and fluoroalkyl vinyl ether.

上記ゴム系ポリマーとしては、例えばスチレンブタジエンゴム(SBR)、エチレンプロピレンジエンゴムおよびフッ素ゴムなどが挙げられる。   Examples of the rubber polymer include styrene butadiene rubber (SBR), ethylene propylene diene rubber, and fluorine rubber.

電極膜中におけるバインダの含有量は、乾燥後の電極膜を基準として0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上であって、10質量%以下、さらに、5質量%以下であることがより望ましい。バインダの含有量が少な過ぎると、乾燥工程における固化が不十分となるばかりでなく、乾燥後の電極膜の機械的強度が不足し、電極膜が集電箔から剥離するおそれがある。また、バインダの含有量が多過ぎると、電極膜中の活物質量が減少して、電池容量が低くなるおそれがある。   Content of the binder in an electrode film is 0.1 mass% or more on the basis of the electrode film after drying, More preferably, it is 0.3 mass% or more, 10 mass% or less, Furthermore, it is 5 mass% or less. More desirable. If the binder content is too small, not only is the solidification in the drying process insufficient, but the mechanical strength of the electrode film after drying is insufficient, and the electrode film may peel from the current collector foil. Moreover, when there is too much content of a binder, there exists a possibility that the amount of active materials in an electrode film may reduce and battery capacity may become low.

本実施の形態で用いる絶縁材料には、Al(アルミナ)またはSiO(シリカ)などの無機酸化物を用いることができる。また、ポリプロピレンまたはポリエチレンの微粒子を混同したスラリを用いてもよく、これを用いることで、シャットダウン性を持たせることができる。また、絶縁材料に用いた無機酸化物粒子を結着させるために、バインダとして樹脂を用いる。バインダには、電極膜に用いられるバインダが好適に用いられる。 As the insulating material used in this embodiment, an inorganic oxide such as Al 2 O 3 (alumina) or SiO 2 (silica) can be used. Moreover, a slurry in which fine particles of polypropylene or polyethylene are confused may be used, and shutdown performance can be provided by using this slurry. In order to bind the inorganic oxide particles used for the insulating material, a resin is used as a binder. The binder used for the electrode film is preferably used as the binder.

本実施の形態で用いる集電箔は、シート状の箔に限定されることはない。その基体としては、例えばAl(アルミニウム)、Cu(銅)、ステンレス鋼またはTi(チタン)などの純金属または合金性導電材料を用いて、その形状として、網、パンチドメタル、フォームメタルまたは板状に加工した箔などが用いられる。集電箔の厚さとしては、例えば5μm〜30μm、より好ましくは8μm〜16μmが選択される。また、集電箔の一方の面(表面)に形成される電極膜の厚さは、乾燥後の厚さで、例えば50μm〜200μm程度である。   The current collector foil used in the present embodiment is not limited to a sheet-like foil. As the substrate, for example, pure metal or alloy conductive material such as Al (aluminum), Cu (copper), stainless steel or Ti (titanium) is used, and the shape thereof is a net, punched metal, foam metal or plate. A foil processed into a shape is used. As the thickness of the current collector foil, for example, 5 μm to 30 μm, more preferably 8 μm to 16 μm is selected. Moreover, the thickness of the electrode film formed on one surface (surface) of the current collector foil is a thickness after drying, for example, about 50 μm to 200 μm.

なお、本実施の形態におけるリチウムイオン電池は、前述した方法で製造される正極および負極を含むこと以外は、従来のリチウムイオン電池と同様に製造することができる。電池缶の構造またはサイズ、あるいは正極および負極を主構成要素とする電極体の構造等について、特に制限はない。   In addition, the lithium ion battery in this Embodiment can be manufactured similarly to the conventional lithium ion battery except including the positive electrode and negative electrode which are manufactured by the method mentioned above. There is no particular limitation on the structure or size of the battery can or the structure of the electrode body having the positive electrode and the negative electrode as main components.

このように、本実施の形態によれば、集電箔PEPの表面に、電極材料(正極材料および負極材料)を第2方向に挟むように塗布された第1絶縁材料IF1には、山型の様な盛り上がり部が形成されるが、集電箔PEPの表面に塗布された電極材料の上面はほぼ平坦となる。従って、第1絶縁材料IF1の盛り上がり部が形成された領域を電極板(正極板および負極板)が完成した後に切断して、削除することにより、電極膜(正極膜および負極膜)および絶縁膜(除去されずに残存した一部の絶縁膜)と、これらの上面に形成されたセパレータとから構成される均一な厚さの電極板(正極板および負極板)が製造される。これにより、正極と負極とを隙間なく捲き合わせることができ、さらに、電池缶内に電極捲回体を容易に隙間なく挿入することができる。   Thus, according to the present embodiment, the first insulating material IF1 applied to the surface of the current collector foil PEP so as to sandwich the electrode material (the positive electrode material and the negative electrode material) in the second direction has a mountain shape. However, the upper surface of the electrode material applied to the surface of the current collector foil PEP is substantially flat. Therefore, the electrode film (positive electrode film and negative electrode film) and insulating film are removed by cutting and removing the region where the raised portion of the first insulating material IF1 is formed after the electrode plate (positive electrode plate and negative electrode plate) is completed. An electrode plate (a positive electrode plate and a negative electrode plate) having a uniform thickness composed of (a part of the insulating film remaining without being removed) and a separator formed on the upper surface thereof is manufactured. Thereby, a positive electrode and a negative electrode can be tied together without gap, and also an electrode winding body can be easily inserted into a battery can without gap.

また、切断され、盛り上がり部が破棄される第1絶縁材料IF1が含有する絶縁物質の価格は、電極材料(正極材料および負極材料)が含有する活物質の価格よりも安価である。そのため、電極材料(正極材料および負極材料)の一部の破棄に代えて、第1絶縁材料IF1の一部を破棄することにより、リチウムイオン電池の製造コストの低減を図ることができる。   Further, the price of the insulating material contained in the first insulating material IF1 that is cut and the raised portion is discarded is lower than the price of the active material contained in the electrode material (positive electrode material and negative electrode material). Therefore, instead of discarding part of the electrode material (positive electrode material and negative electrode material), discarding a part of the first insulating material IF1 can reduce the manufacturing cost of the lithium ion battery.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

前記実施の形態では、蓄電デバイスである二次電池としてリチウムイオン電池を例示し、その製造装置およびその製造方法について説明したが、これに限定されるものではない。   In the said embodiment, although the lithium ion battery was illustrated as a secondary battery which is an electrical storage device, and the manufacturing apparatus and the manufacturing method were demonstrated, it is not limited to this.

BRL バックロール
CO 電池缶
DC スリットコータ
DRY 乾燥室
EM 電極材料
IF 絶縁材料
IF1 第1絶縁材料
IF2 第2絶縁材料
LS 液供給部
LS1 第1液供給部
LS2 第2液供給部
LS3 第3液供給部
M1 電極板の製造装置
NE 負極板
NET 負極端子
NRL ナイフロール
PAS 正極材料
PE 正極板
PEL 正極リード
PEP 集電箔
PET 正極端子
RC ロールナイフコータ
RC0 ロールナイフコータ
SL1 巻き出しロール
SL2 巻き取りロール
SP セパレータ
WA 壁
BRL Back roll CO Battery can DC Slit coater DRY Drying chamber EM Electrode material IF Insulating material IF1 First insulating material IF2 Second insulating material LS Liquid supply part LS1 First liquid supply part LS2 Second liquid supply part LS3 Third liquid supply part M1 Electrode plate manufacturing apparatus NE Negative electrode plate NET Negative electrode terminal NRL Knife roll PAS Positive electrode material PE Positive electrode plate PEL Positive electrode lead PEP Current collector PET Positive electrode terminal RC Roll knife coater RC0 Roll knife coater SL1 Unwinding roll SL2 Winding roll SP Separator WA wall

Claims (11)

集電箔を第1方向に搬送する搬送機構と、
前記集電箔の表面に、活物質を含有するスラリー状の電極材料を塗布する第1塗工機構と、
を備え、
前記第1塗工機構は、
前記集電箔の表面側に配置された第1ロールと、
前記第1ロールと対向し、前記集電箔の裏面側に配置された第2ロールと、
前記第1ロールと前記第2ロールとの間の前記集電箔の表面に、絶縁物質を含有する第1溶液を供給する第1液供給部と、
前記第1ロールと前記第2ロールとの間の前記集電箔の表面に、前記電極材料を供給する第2液供給部と、
前記第1ロールと前記第2ロールとの間の前記集電箔の表面に、絶縁物質を含有する第2溶液を供給する第3液供給部と、
を備え、
前記第1方向と前記集電箔の表面で直交する第2方向に、前記第2液供給部を挟んで前記第1液供給部と前記第3液供給部とが配置されている、蓄電デバイスの製造装置。
A transport mechanism for transporting the current collector foil in the first direction;
A first coating mechanism for applying a slurry-like electrode material containing an active material to the surface of the current collector foil;
With
The first coating mechanism is
A first roll disposed on the surface side of the current collector foil;
A second roll facing the first roll and disposed on the back side of the current collector foil;
A first liquid supply section for supplying a first solution containing an insulating material to the surface of the current collector foil between the first roll and the second roll;
A second liquid supply unit for supplying the electrode material to the surface of the current collector foil between the first roll and the second roll;
A third liquid supply unit for supplying a second solution containing an insulating material to the surface of the current collector foil between the first roll and the second roll;
With
The electricity storage device, wherein the first liquid supply unit and the third liquid supply unit are arranged across the second liquid supply unit in a second direction orthogonal to the first direction and the surface of the current collector foil Manufacturing equipment.
請求項1記載の蓄電デバイスの製造装置において、
前記第1液供給部と前記第2液供給部との間、および前記第2液供給部と前記第3液供給部との間にそれぞれ壁が設置されており、前記壁の前記第2方向の厚さが調整できる、蓄電デバイスの製造装置。
The apparatus for manufacturing an electricity storage device according to claim 1,
Walls are provided between the first liquid supply unit and the second liquid supply unit, and between the second liquid supply unit and the third liquid supply unit, respectively, and the second direction of the wall An apparatus for manufacturing an electricity storage device that can adjust the thickness of the battery.
請求項1または請求項2に記載の蓄電デバイスの製造装置において、
前記第1溶液、前記電極材料および前記第2溶液は、同時に前記第1ロールと前記第2ロールとの間の前記集電箔の表面に供給される、蓄電デバイスの製造装置。
In the manufacturing apparatus of the electrical storage device according to claim 1 or 2,
The electrical storage device manufacturing apparatus, wherein the first solution, the electrode material, and the second solution are simultaneously supplied to the surface of the current collector foil between the first roll and the second roll.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の蓄電デバイスの製造装置において、
前記第1ロールと前記第2ロールとの間隔は、50μmから200μmである、蓄電デバイスの製造装置。
In the electrical storage device manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The electrical storage device manufacturing apparatus, wherein an interval between the first roll and the second roll is 50 μm to 200 μm.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の蓄電デバイスの製造装置において、
前記第1ロールは、固定され、
前記第2ロールは、前記集電箔を前記第1方向へ走行させる回転機能を有する、蓄電デバイスの製造装置。
In the electrical storage device manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The first roll is fixed;
The said 2nd roll is a manufacturing apparatus of the electrical storage device which has the rotation function to drive the said current collection foil to the said 1st direction.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の蓄電デバイスの製造装置において、
前記第1溶液、前記電極材料および前記第2溶液の上面に、絶縁物質を含有するスラリー状の絶縁材料を塗布する第2塗工機構
をさらに備える、蓄電デバイスの製造装置。
In the manufacturing apparatus of the electrical storage device of any one of Claims 1-5,
An apparatus for manufacturing an electricity storage device, further comprising a second coating mechanism for applying a slurry-like insulating material containing an insulating material on top surfaces of the first solution, the electrode material, and the second solution.
請求項6記載の蓄電デバイスの製造装置において、
前記第1溶液、前記電極材料、前記第2溶液および前記絶縁材料を乾燥する乾燥機構、
をさらに備える、蓄電デバイスの製造装置。
The power storage device manufacturing apparatus according to claim 6,
A drying mechanism for drying the first solution, the electrode material, the second solution, and the insulating material;
An apparatus for manufacturing an electricity storage device, further comprising:
(a)第1方向に走行する集電箔の表面に、活物質を含有するスラリー状の電極材料を塗布し、前記第1方向と前記集電箔の表面で直交する第2方向の前記電極材料の両側の前記集電箔の表面に、絶縁物質を含有する溶液を塗布する工程、
(b)前記(a)工程の後、前記電極材料および前記溶液の上面に、絶縁物質を含有するスラリー状の絶縁材料を塗布する工程、
(c)前記(b)工程の後、前記電極材料、前記溶液および前記絶縁材料を乾燥させる工程、
を有する、蓄電デバイスの製造方法。
(A) Applying a slurry-like electrode material containing an active material to the surface of the current collector foil traveling in the first direction, the electrode in the second direction orthogonal to the first direction and the surface of the current collector foil Applying a solution containing an insulating substance to the surface of the current collector foil on both sides of the material;
(B) After the step (a), applying a slurry-like insulating material containing an insulating substance on the electrode material and the upper surface of the solution;
(C) after the step (b), drying the electrode material, the solution and the insulating material;
A method for manufacturing an electricity storage device.
請求項8記載の蓄電デバイスの製造方法において、
前記電極材料および前記溶液は、同時に前記集電箔の表面に塗布される、蓄電デバイスの製造方法。
In the manufacturing method of the electrical storage device of Claim 8,
The method for manufacturing an electricity storage device, wherein the electrode material and the solution are simultaneously applied to the surface of the current collector foil.
請求項8または請求項9に記載の蓄電デバイスの製造方法において、
前記集電箔の表面において、前記電極材料と前記溶液とは接している、蓄電デバイスの製造方法。
In the manufacturing method of the electrical storage device of Claim 8 or Claim 9,
The method for manufacturing an electricity storage device, wherein the electrode material and the solution are in contact with each other on the surface of the current collector foil.
請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の蓄電デバイスの製造方法において、
前記電極材料の上面は平坦である、蓄電デバイスの製造方法。
In the manufacturing method of the electrical storage device according to any one of claims 8 to 10,
The method for manufacturing an electricity storage device, wherein the upper surface of the electrode material is flat.
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