JP2016110707A - Coating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は塗工装置に関し、特に二次電池の電極上に絶縁層を形成するための塗工装置に関する。 The present invention relates to a coating apparatus, and more particularly to a coating apparatus for forming an insulating layer on an electrode of a secondary battery.
特許文献1には、電極箔上に正極合剤層、負極合剤層がそれぞれ形成された正極、負極を、セパレータを介して積層巻回した非水電解質二次電池が開示されている。内部短絡を防止するために、正極の電極箔上において正極合剤層が形成されていない正極合剤未塗布部分であって、負極合剤層とセパレータを介して対向している部分には絶縁層が形成されている。 Patent Document 1 discloses a nonaqueous electrolyte secondary battery in which a positive electrode and a negative electrode each having a positive electrode mixture layer and a negative electrode mixture layer formed on an electrode foil are laminated and wound via a separator. In order to prevent an internal short circuit, the positive electrode mixture layer is not formed on the positive electrode foil, and the positive electrode mixture uncoated portion is insulated from the portion facing the negative electrode mixture layer via the separator. A layer is formed.
特許文献1では、絶縁層は、ダイコーターにより絶縁層となる樹脂を電極箔上に塗布することにより形成されている。絶縁層を形成した後、ダイコーターにより正極合剤スラリーを電極箔上に塗布して、正極合剤層を形成している。 In Patent Document 1, the insulating layer is formed by applying a resin to be an insulating layer on the electrode foil with a die coater. After forming the insulating layer, the positive electrode mixture slurry is applied onto the electrode foil by a die coater to form the positive electrode mixture layer.
また、特許文献1には、絶縁層となる樹脂を、予め電極箔上に形成されている正極合剤層の端部を覆うように、加熱ダイスロットを用いて塗布するホットメルト方式が開示されている。絶縁層の一部は、正極合剤層上に重なるように形成される。 Patent Document 1 discloses a hot melt method in which a resin serving as an insulating layer is applied using a heating die slot so as to cover an end portion of a positive electrode mixture layer formed on an electrode foil in advance. ing. A part of the insulating layer is formed so as to overlap the positive electrode mixture layer.
特許文献2には、二次電池の正極合剤スラリー及び負極合剤スラリーを電極箔上に塗布するダイコーターが開示されている。ダイヘッドの先端部は、テーパ形状である。 Patent Document 2 discloses a die coater that applies a positive electrode mixture slurry and a negative electrode mixture slurry of a secondary battery onto an electrode foil. The tip of the die head has a tapered shape.
本発明者は、電極箔上に正極合剤層を形成した後に、絶縁層の一部が正極合剤層上に重なるように、電極箔上と正極合剤層上に同時にダイコーターにより絶縁層を塗工する場合に、以下のような問題点が生じることを見出した。 After forming the positive electrode mixture layer on the electrode foil, the inventor uses a die coater simultaneously on the electrode foil and the positive electrode mixture layer so that a part of the insulating layer overlaps the positive electrode mixture layer. It has been found that the following problems occur when coating is applied.
正極合剤層とダイヘッド先端部との間の距離(塗工ギャップ)と、電極箔とダイヘッド先端部との間の距離とは大きく異なる。正極合剤層とダイヘッド先端部との塗工ギャップに合わせて樹脂の吐出量の制御を行った場合、電極箔上に均一に樹脂を塗工することが難しくなる。一方、電極箔とダイヘッド先端部との塗工ギャップに合わせて樹脂の吐出量の制御を行った場合、余分な樹脂が本来塗工しなくてよい正極合剤層上の部分にまで流れ込んでしまう可能性がある。 The distance (coating gap) between the positive electrode mixture layer and the die head tip is greatly different from the distance between the electrode foil and the die head tip. When the resin discharge amount is controlled in accordance with the coating gap between the positive electrode mixture layer and the tip of the die head, it is difficult to uniformly coat the resin on the electrode foil. On the other hand, if the amount of resin discharged is controlled in accordance with the coating gap between the electrode foil and the tip of the die head, excess resin will flow into the portion of the positive electrode mixture layer that does not need to be coated. there is a possibility.
本発明は、上記のような問題点を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、電極箔上と合剤層上とに同時に均一に樹脂を塗工することが可能な塗工装置を提供することである。 The present invention has been made against the background of the above problems, and an object of the present invention is to provide a coating apparatus capable of simultaneously and uniformly coating a resin on an electrode foil and a mixture layer. Is to provide.
実施の形態に係る塗工装置は、合剤層が形成された電極箔上に、前記合剤層上から前記電極箔上にわたって連続した絶縁層を形成するように樹脂を吐出するリップ先端部と、前記リップ先端部に設けられ、前記樹脂の吐出方向に前記合剤層の厚みに対応した高さを有する段差部とを有するダイヘッドを備えるものである。 The coating apparatus according to the embodiment includes a lip tip portion that discharges resin so as to form a continuous insulating layer from the mixture layer to the electrode foil on the electrode foil on which the mixture layer is formed. And a die head having a step portion provided at the tip of the lip and having a height corresponding to the thickness of the mixture layer in the resin discharge direction.
リップ先端部が電極箔に対向し、段差部が合剤層に対向するように配置することにより、合剤層と段差部の塗工ギャップと、電極箔とリップ先端部との塗工ギャップとを略等しくすることができる。 By arranging the lip tip part to face the electrode foil and the step part to face the mixture layer, the coating gap between the mixture layer and the step part, and the coating gap between the electrode foil and the lip tip part, Can be made substantially equal.
本発明によれば、電極箔上と合剤層上とに同時に均一に樹脂を塗工することが可能な塗工装置を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the coating apparatus which can apply | coat resin uniformly on electrode foil and a mixture layer simultaneously.
本願発明の実施形態の説明に先立ち、本発明者が見出した本願発明の問題点について説明する。上述したように、電極箔上に合剤層を形成した後に、絶縁層の一部が合剤層上に重なるように、ダイコーターにより電極箔上と合剤層上に同時に絶縁層を塗工する場合、樹脂を均一に塗工することが難しい。正極合剤層とダイヘッド先端部との間の距離と、電極箔とダイヘッド先端部との間の距離とが大きく異なるためである。 Prior to the description of the embodiments of the present invention, problems of the present invention found by the present inventor will be described. As described above, after forming the mixture layer on the electrode foil, the insulating layer is applied simultaneously on the electrode foil and the mixture layer by a die coater so that a part of the insulating layer overlaps the mixture layer. In this case, it is difficult to apply the resin uniformly. This is because the distance between the positive electrode mixture layer and the tip of the die head is greatly different from the distance between the electrode foil and the tip of the die head.
図8は、段差部を有しないダイヘッドを備えるダイコーターの構成を示す図である。図8に示す例は、スリット型のダイコーターであり、ダイヘッド1のリップ先端部2から絶縁層6となる樹脂5が吐出される。図8に示すように、ダイヘッド1のリップ先端部2は直線状となっている。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a die coater including a die head that does not have a stepped portion. The example shown in FIG. 8 is a slit-type die coater, and a
このように、段差部を有しないダイヘッド1を用いる場合、電極箔3上と合剤層4上とに同時に樹脂5を塗工しようとすると、リップ先端部2が合剤層4に当たり、リップ先端部2で合剤層4を削ってしまう恐れがある。
Thus, when using the die head 1 which does not have a level | step-difference part, when it is going to apply | coat
このため、図8に示すように、ダイヘッド1のリップ先端部2が合剤層4に当たらないように、リップ先端部2を合剤層4から所定の距離離した状態で、電極箔3上のみに樹脂5を塗布して、絶縁層6を形成することとなる。
For this reason, as shown in FIG. 8, the lip tip 2 is separated from the
図9A、9Bは、段差部を有しないダイヘッド1を用いて形成された絶縁層6の状態を示す図である。図9Aは、電極箔3、合剤層4を有する正極を上面から見た図である。図9Bは、正極を側面から見た図である。図9A、9Bに示すように、絶縁層6と合剤層4の端部との間に隙間が空いてしまう。このため、二次電池の内部短絡を防止するという絶縁層の機能が損なわれるという問題がある。
9A and 9B are views showing a state of the insulating
本発明の実施形態では、リップ先端部に合剤層の厚みに対応した段差部を有するダイヘッドを用いて、合剤層上から電極箔上にわたって連続した絶縁層を同時に形成する。 In the embodiment of the present invention, a continuous insulating layer is formed simultaneously from above the mixture layer to the electrode foil by using a die head having a step portion corresponding to the thickness of the mixture layer at the tip of the lip.
以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する構成要素には同じ符号を付している。なお、各図における寸法関係は実際の寸法関係を反映するものではない。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following drawings, components having the same action are denoted by the same reference numerals. In addition, the dimensional relationship in each figure does not reflect the actual dimensional relationship.
また、二次電池の構成として本明細書において特に言及している構成以外のもの(例えば、正極活物質、負極活物質、セパレータ、電解質の構成やこれらの製造方法等)は、本発明の技術分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。 Other than the configurations specifically mentioned in this specification as the configuration of the secondary battery (for example, the configuration of the positive electrode active material, the negative electrode active material, the separator, the electrolyte, and the manufacturing method thereof) It can be grasped as a design matter of a person skilled in the art based on the prior art in the field.
まず、図4を参照して、二次電池30の構成について説明する。図4は、二次電池30の構成を模式的に示す分解図である。図4に例示される二次電池30は、リチウムイオン二次電池である。二次電池30は、正極31、負極32、セパレータ33を有する。
First, the configuration of the
正極31と負極32とはセパレータ33を介して積層され、電極体を構成している。正極31は、正極電極箔34、正極合剤層35、絶縁層21を有する。正極電極箔34としては、例えば、細長いシート状のアルミニウム製の集電体が用いられる。正極電極箔34の両面上には、それぞれ被膜状の正極合剤層35が設けられている。典型的なリチウムイオン二次電池と同様に、正極合剤層35は、所定の正極活物質を含む。
The
負極32は、負極電極箔36、負極合剤層37を有する。負極電極箔36としては、例えば、細長いシート状の銅製の集電体が用いられる。負極電極箔36の両面上には、それぞれ被膜状の負極合剤層37が設けられている。典型的なリチウムイオン二次電池と同様に、負極合剤層37は、所定の負極活物質を含む。
The
セパレータ33としては、微多孔性ポリプロピレンフィルム等を用いることができる。正極31と負極32との間にセパレータ33を配置して、正極31と負極32とを互いに絶縁した状態で巻き回した後、正極31、負極32の所定の部分にそれぞれリードを接続して所定形状の外装内に収納することにより、リチウムイオン二次電池が形成される。
As the
本実施の形態では、上述した巻回電極体の製造の際に、正極31と負極32間の短絡が発生しないように、絶縁層21が形成されている。絶縁層21は、正極31の正極電極箔34上において、正極合剤層35が形成されていない未形成部分であって、負極合剤層37とセパレータ33を介して対向している部分に形成されている。絶縁層21としては、例えば、固形分100%のUV硬化樹脂を用いることができる。
In the present embodiment, the insulating
絶縁層21の一部は、正極合剤層35上に重なるように形成されている。すなわち、絶縁層21は、正極合剤層35上から正極電極箔34上にわたって連続して形成されている。絶縁層21の膜厚は、正極合剤層35の膜厚よりも薄い。例えば、絶縁層21の膜厚は10μmであり、正極合剤層35の膜厚は30μmである。
A part of the insulating
実施の形態では、絶縁層21は、正極合剤層35上と正極電極箔34上とに同時に、正極合剤層35上から正極電極箔34上にわたって連続して形成される。絶縁層21は、当該絶縁層21と正極合剤層35の端部との間に隙間が生じないように、以下に説明する塗工装置を用いて形成される。
In the embodiment, the insulating
図1は、実施の形態に係る塗工装置の一例である、ダイコーター10の構成を示す模式図である。図1に示すように、ダイコーター10は、ダイヘッド11、バックアップロール12を有する。なお、ここでは図示していないが、ダイコーター10は、樹脂20を貯蔵するタンク、タンク内の樹脂をダイヘッド11に送出するポンプ等を備えている。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a
ダイヘッド11は、リップ先端部13、段差部14、マニホールド15を有する。図2は、図1に示すダイヘッドのII−II断面図である。図2に示すように、ダイヘッド11は、リップ上部16、リップ下部17から構成される。リップ下部17には、マニホールド15が形成されている。リップ上部16とリップ下部17とを対向させて組み合わせることで、リップ上部16の下面とリップ下部17の上面とでスリット18が形成される。
The
マニホールド15は、内部に導入された樹脂20を幅方向に分配する。マニホールド15により幅方向に均一に分配された樹脂20は、スリット18を通って、吐出部19から連続的に均一に吐出される。図3は、図2に示すダイヘッドを白抜き矢印方向から見た図である。図3に示すように、吐出部19は、形成する絶縁層21の幅に対応する所定の幅の矩形状となっている。
The manifold 15 distributes the
バックアップロール12は、ダイヘッド11のリップ先端部13に対向して配置される。バックアップロール12は、正極合剤層35が形成された正極電極箔34を支持する。バックアップロール12は回転可能に設けられている。バックアップロール12が回転することにより、正極合剤層35が形成された正極電極箔34が連続走行される。走行する正極31上に吐出部19から樹脂20を押し出すことにより、正極31上に樹脂20が塗布される。
The
図1に示すように、リップ先端部13には、段差部14が形成されている。段差部14は、正極合剤層35の厚みに対応して形成されている。段差部14は、リップ先端部13の樹脂20の吐出方向に、正極合剤層35の厚みに対応した所定の高さを有する。
As shown in FIG. 1, a
ダイヘッド11は、スリット18の向きが正極31を搬送するバックアップロール12の略中心を向くように水平に配置される。また、ダイヘッド11は、リップ先端部13の段差部14が正極合剤層35に対向するように、リップ先端部13の段差部14が形成されていない部分が正極電極箔34に対向するように配置される。
The
これにより、正極合剤層35と段差部14の塗工ギャップと、正極電極箔34とリップ先端部13との塗工ギャップとを略等しくすることができる。塗工ギャップは、絶縁層21の所望の膜厚に応じて適宜変更可能である。
Thereby, the coating gap of the
このようなダイヘッド11を用いて吐出部19から樹脂20を吐出すると、絶縁層21の膜厚が正極合剤層35の膜厚よりも薄い場合であっても、リップ先端部13が正極合剤層35にあたることなく、連続走行する正極電極箔34、正極合剤層35上に同時に均一に樹脂20を塗布することが可能となる。これにより、正極合剤層35がダイヘッド11にあたって削られてしまうことがない。
When the
また、正極合剤層35と絶縁層21との間に隙間が生じることなく、正極合剤層35から正極電極箔34にわたって連続した絶縁層21を形成することができる。このため、正極31、負極32の内部短絡をより確実に防止することが可能となる。
Further, the insulating
ここで、図5A〜5C、図6A、6B、7A、7Bを参照して、実施の形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法について説明する。図5A〜5Cは、実施の形態に係る二次電池の製造方法を説明する工程図である。図6Aは、正極31の絶縁層21形成前の状態を示す上面図であり、図6Bはその側面図である。図7Aは、正極31の絶縁層21形成後の状態を示す上面図であり、図7Bはその側面図である。
Here, with reference to FIG. 5A-5C and FIG. 6A, 6B, 7A, 7B, the manufacturing method of the lithium ion secondary battery which concerns on embodiment is demonstrated. 5A to 5C are process diagrams illustrating a method for manufacturing a secondary battery according to the embodiment. 6A is a top view showing a state of the
まず、図5Aに示すようにシート状の正極電極箔34両面上に間欠的に正極活物質合剤スラリーを塗布して乾燥することにより、正極合剤層35を形成する。正極電極箔34の両面に形成された正極合剤層35の厚みは、それぞれ30μmとする。これにより、図6A、6Bに示すように、正極電極箔34上には、正極合剤層35が形成された部分と正極電極箔34が露出する未形成部分ができる。
First, as shown in FIG. 5A, the positive
正極電極箔34上に正極合剤層35を形成した後に、図5Bに示すように、図1に示すダイコーター10を用いて絶縁層21となる樹脂20(UV硬化樹脂)を塗布する。樹脂20の厚みは、10μmとする。上述した通り、ダイヘッド11には正極合剤層35の厚みに対応した段差部14が形成されている。
After the positive
リップ先端部13の段差部14が正極合剤層35に対向するように、リップ先端部13の段差部14が形成されていない部分が正極電極箔34に対向するように配置することで、ダイヘッド11が正極合剤層35にあたることを防ぐことが可能となる。また、樹脂20と正極合剤層35の端部との間に隙間が生じることなく、正極合剤層35上から正極電極箔34上にわたって均一に連続して樹脂20を塗布することができる。
The die head is arranged such that the portion where the
その後、図5Cに示すように、樹脂20にUV光を照射して、絶縁層21を形成する。これにより、図7A、7Bに示すように、絶縁層21が正極合剤層35の塗布部分の一部を被覆するように、正極合剤層35上から正極電極箔34上にわたって均一に連続した絶縁層21を形成することができる。
Thereafter, as shown in FIG. 5C, the
以上説明したように、実施の形態によれば、正極電極箔34上に形成された正極合剤層35の端部のような段差形状となっている部分において、正極電極箔34上、正極合剤層35上のいずれに対しても同時に均一な塗工を行うことが可能となる。
As described above, according to the embodiment, in the portion having a stepped shape such as the end of the positive
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。実施の形態ではリチウムイオン二次電池について説明したが、これに限定されない。電極箔上に形成された合剤層のように段差形状になっている部分を覆うように塗料を塗布する場合に、本発明は適用可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Although the lithium ion secondary battery has been described in the embodiment, the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to a case where a paint is applied so as to cover a stepped portion such as a mixture layer formed on an electrode foil.
10 ダイコーター
11 ダイヘッド
12 バックアップロール
13 リップ先端部
14 段差部
15 マニホールド
16 リップ上部
17 リップ下部
18 スリット
19 吐出部
20 樹脂
21 絶縁層
30 二次電池
31 正極
32 負極
33 セパレータ
34 正極電極箔
35 正極合剤層
36 負極電極箔
37 負極合剤層
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記リップ先端部に設けられ、前記樹脂の吐出方向に前記合剤層の厚みに対応した高さを有する段差部と、
を有するダイヘッドを備える、
塗工装置。 On the electrode foil on which the mixture layer is formed, a lip tip that discharges resin so as to form a continuous insulating layer over the electrode foil from the mixture layer;
A stepped portion provided at the lip tip and having a height corresponding to the thickness of the mixture layer in the resin discharge direction;
A die head having
Coating equipment.
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