JP2017069131A - 電極の製造方法 - Google Patents
電極の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017069131A JP2017069131A JP2015195890A JP2015195890A JP2017069131A JP 2017069131 A JP2017069131 A JP 2017069131A JP 2015195890 A JP2015195890 A JP 2015195890A JP 2015195890 A JP2015195890 A JP 2015195890A JP 2017069131 A JP2017069131 A JP 2017069131A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active material
- material mixture
- filter
- electrode
- coating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Abstract
【課題】活物質合剤の流量を低下させずにスジ引きの発生を低減することができる電極の製造方法を提供すること。【解決手段】電極製造装置20では、フィルタ36の濾過精度が、帯状金属箔21に転写された塗工部18厚みWより大きくなるように設定されている。また、電極製造装置20による電極の製造方法では、搬送ロール25による帯状金属箔21の搬送速度が、コーティングロール24の周速度より速く設定されている。【選択図】図2
Description
本発明は、塗工装置から吐出された活物質合剤を、搬送装置で搬送する帯状集電体に塗工する電極の製造方法に関する。
従来から、EV(Electric Vehicle)やPHV(Plug-in Hybrid Vehicle)などの車両に搭載される蓄電装置としては、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素二次電池などがよく知られている。これらの蓄電装置では、集電体としての金属箔の表面に活物質層を有する電極(正極及び負極)が間にセパレータを介在させた状態で層状に重なる電極組立体を有している。
例えば、積層型の蓄電装置に用いる電極の製造工程としては、活物質合剤を製造する混練工程、活物質合剤を用いて帯状金属箔上に活物質層を形成する塗工工程、加圧により活物質層の密度を高めるプレス工程を経る。さらに、電極の製造工程は、外観検査などで活物質層の状態を確認する検査工程、帯状金属箔上に活物質層が形成された電極材料を個片の電極に切断する切断工程を経る。塗工工程は、塗布工程と乾燥工程よりなり、塗布工程に関る電極の製造方法では、活物質、導電助剤、バインダ、及び溶媒を混練した活物質合剤を塗工装置から吐出させ、帯状金属箔に塗工する方法がある。このような塗布方式による電極の製造方法において、帯状金属箔への活物質合剤の塗布条件の一つとして、吐出口と帯状金属箔とのギャップが、活物質合剤の帯状金属箔への塗工直後の厚みと同等となるように設定されるのが一般的である。
また、活物質合剤には、バインダによって活物質が固まった凝集体や、粒径の比較的大きい活物質の粗粒といった異物が含まれる場合があり、このような異物は、例えば不織布製のフィルタによって、塗工装置に供給される前に捕捉されるのが好ましい(例えば、特許文献1参照)。
ところで、特許文献1に開示のような不織布製のフィルタでは、通常、濾過精度がフィルタの目の粗さの平均値で設定されている。このため、フィルタには、平均値よりも濾過精度の高い部分や低い部分が混在している。よって、フィルタでは、平均値よりも濾過精度の高い部分により、捕捉目標とされるサイズよりも小さな異物であっても、フィルタによって捕捉され、その部分にて異物の堆積が進みやすく、フィルタが目詰まりしてしまう場合がある。そして、電極の生産性向上のために製造ラインの生産速度を上げ、活物質合剤の流量が増えると、フィルタの目詰まりが顕著になり、フィルタが短時間で目詰まりし、交換が必要になる。
そこで、フィルタの濾過精度における目の粗さの平均値を高くして、濾過精度の高い部分を少なくすることが考えられる。しかし、この場合には、フィルタを通過する異物のサイズが大きくなる。異物のサイズが、塗工装置の吐出口と、帯状金属箔とのギャップより大きくなった場合には、異物が吐出口と帯状金属箔との間に挟まり、挟まった異物を原因として、付着した活物質合剤の層に、薄い部位が線状をなすスジ引きが発生してしまう。スジ引きの発生した電極材料の該当箇所は不良品となり、例えば検査工程により検出とマーキングが行われ、切断工程後に廃棄される。したがって、スジ引きの発生は、製造される蓄電装置の性能に悪影響を及ぼすことはないが、不良品が多くなり、歩留まりが極端に悪化してしまう。
このようなスジ引きは、フィルタの濾過精度を、活物質合剤の層の厚みより小さくし、ギャップより大きな異物を捕捉するようにすることで回避できるが、この場合には、フィルタの目の粗さが小さくなり、フィルタを通すことのできる活物質合剤の流量が制限され、電極の生産性が低下してしまう。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、活物質合剤の流量を低下させずにスジ引きの発生を低減することができる電極の製造方法を提供することにある。
上記問題点を解決するための電極の製造方法は、フィルタと、前記フィルタを通過した活物質合剤が供給されて該活物質合剤を吐出する塗工装置と、前記塗工装置の吐出口から吐出された活物質合剤が付着する転写ロールと、帯状集電体を搬送する搬送装置と、を含み、前記塗工装置から吐出された前記活物質合剤を、前記転写ロールを介して前記搬送装置で搬送される前記帯状集電体に転写する電極の製造方法であって、前記フィルタの濾過精度が、前記帯状集電体に転写された前記活物質合剤の層の厚みより大きく、かつ前記搬送装置による前記帯状集電体の搬送速度が、前記転写ロールの周速度より速いことを要旨とする。
これによれば、フィルタの濾過精度が、活物質合剤の層の厚みより大きいことにより、フィルタが目詰まりしにくくなるとともに、活物質合剤の流量の低下が抑制できる。その一方で、活物質合剤の層の厚みより大きい異物がフィルタを通過しやすくなる。しかし、搬送装置による帯状集電体の搬送速度を、転写ロールの周速度より速くすると、転写ロールから帯状集電体に転写される活物質合剤の厚みが薄くなることから、活物質合剤の層を目標とする厚みに設定するために搬送速度を速くした分、吐出口と転写ロールの表面とのギャップを拡張することができる。その結果として、異物が吐出口と転写ロールの表面との間に挟み込まれることが抑制され、スジ引きの発生を抑制することができる。すなわち、フィルタの濾過精度を上げたことにより、フィルタを通過可能な異物が大型化しても、転写ロールと搬送装置の制御によって、スジ引きの発生を抑制することができる。
また、電極の製造方法について、前記帯状集電体の搬送速度を前記転写ロールの周速度のn倍の速さとすると、n>フィルタの濾過精度/活物質合剤の層の厚み、かつ、フィルタの濾過精度/活物質合剤の層の厚み>1、が成立している。
これによれば、搬送装置による帯状集電体の搬送速度を、転写ロールの周速度よりn倍速くすると、吐出口と転写ロールの表面とのギャップをn倍拡張することができる。そして、n>フィルタの濾過精度/活物質合剤の層の厚み、とすることにより、n倍に拡張されたギャップの大きさは、フィルタの濾過精度よりも大きくなる。したがって、異物が吐出口と転写ロールの表面との間に挟み込まれることが抑制され、スジ引きの発生を抑制することができる。
また、電極の製造方法について、前記転写ロールは複数のロールよりなり、前記nは、n=n1×n2×…nn(各nnは、転写ロールと帯状集電体との間に設置された、各隣接するロール間の速度比)であり、各nnは1以上であり、かつ2より小さいのが好ましい。
これによれば、搬送装置による帯状集電体の搬送速度及び、転写ロールと帯状集電体との間にさらに設置された転写ロール(第2以下の転写ロール)が、転写ロール、及び第2以下の転写ロールの周速度より速くなりすぎることを回避できる。このため、各隣接するロール間の速度比が大きくなりすぎることを原因とした、活物質合剤と帯状集電体との接触部への空気の巻き込みを抑制できる。
また、電極の製造方法について、前記フィルタは不織布製である。
これによれば、不織布製のフィルタでは、目の粗さにばらつきが存在するため、濾過精度が設定されても、その濾過精度の値よりも大きな目の場所が存在し、異物がフィルタを通過しやすい。しかし、搬送装置による帯状集電体の搬送速度を、転写ロールの周速度より速くして、ギャップを拡張することで、異物が、吐出口と転写ロールの間に挟み込まれることが抑制できる。
これによれば、不織布製のフィルタでは、目の粗さにばらつきが存在するため、濾過精度が設定されても、その濾過精度の値よりも大きな目の場所が存在し、異物がフィルタを通過しやすい。しかし、搬送装置による帯状集電体の搬送速度を、転写ロールの周速度より速くして、ギャップを拡張することで、異物が、吐出口と転写ロールの間に挟み込まれることが抑制できる。
本発明によれば、活物質合剤の流量を低下させずにスジ引きの発生を低減することができる。
以下、電極の製造方法を具体化した一実施形態を図1〜図4にしたがって説明する。
まず、電極を有する蓄電装置としての二次電池について説明する。二次電池は、図示しないが、外観が角型をなす角型電池であり、リチウムイオン電池である。二次電池は、ケース内に電極組立体を備える。電極組立体は、複数の正極の電極と、複数の負極の電極とが、両者の間に多孔質の樹脂製セパレータを介在し、絶縁した状態で交互に積層された積層タイプである。
まず、電極を有する蓄電装置としての二次電池について説明する。二次電池は、図示しないが、外観が角型をなす角型電池であり、リチウムイオン電池である。二次電池は、ケース内に電極組立体を備える。電極組立体は、複数の正極の電極と、複数の負極の電極とが、両者の間に多孔質の樹脂製セパレータを介在し、絶縁した状態で交互に積層された積層タイプである。
図1に示すように、二次電池用の電極10は、矩形状の集電体としての金属箔11と、金属箔11の両面に存在する矩形状の活物質層12とを備えている。正極用の電極10の金属箔11は、例えば、アルミニウム箔製であり、負極用の電極10の金属箔11は、例えば、銅箔製である。また、正極の電極10の活物質層12は、正極用の活物質合剤を乾燥、圧縮して形成され、正極用の活物質合剤は、正極用の活物質、導電助剤、バインダ、及び溶媒を混練したものが用いられる。負極の電極10の活物質層12は、負極用の活物質合剤を乾燥、圧縮して形成され、負極用の活物質合剤は、負極用の活物質、導電助剤、バインダ、及び溶媒を混練したものが用いられる。
電極10は、その一辺に沿って、活物質層12が存在せず、金属箔11が露出した未塗工部12aを有する。そして、電極10は、未塗工部12aの一辺の一部から突出した形状の集電タブ14を有する。
上記構成の電極10の製造方法は、電極製造装置20を用いて行われる。電極製造装置20は、帯状集電体としての帯状金属箔21の片面である塗布面21aに活物質合剤を塗工するための装置である。
次に、電極10の製造方法について説明する。
電極10の製造工程は、活物質合剤を製造する混練工程、活物質合剤を用いて帯状金属箔上に活物質合剤の層を形成する塗工工程(塗布工程、及び塗布後の乾燥工程を含む)、加圧により活物質層の密度を高めるプレス工程、外観検査などで活物質層の異常を検出する検査工程を含む。さらに、電極10の製造工程は、帯状金属箔上に活物質層が形成された電極材料を個片の電極10に切断する打ち抜き工程を含む。この他に、打ち抜き工程前に、活物質層に残留する僅かな溶媒や水分を除去する減圧乾燥工程などを追加してもよい。
電極10の製造工程は、活物質合剤を製造する混練工程、活物質合剤を用いて帯状金属箔上に活物質合剤の層を形成する塗工工程(塗布工程、及び塗布後の乾燥工程を含む)、加圧により活物質層の密度を高めるプレス工程、外観検査などで活物質層の異常を検出する検査工程を含む。さらに、電極10の製造工程は、帯状金属箔上に活物質層が形成された電極材料を個片の電極10に切断する打ち抜き工程を含む。この他に、打ち抜き工程前に、活物質層に残留する僅かな溶媒や水分を除去する減圧乾燥工程などを追加してもよい。
検査工程では、例えば、活物質層の膜厚の異常や活物質層の傷、混入した異物などを異常として検出する。異常が検出された場合、電極材料の該当箇所にはマークが付与される。マークが付与された箇所は、打ち抜き工程にて個片の電極10に切断された後、廃棄するか、打ち抜かずに廃棄する。前述の製造工程による製造方法は、本発明に関る塗工工程、特には塗布工程を除き、公知の製造方法であり、検査工程にて異常が発見された場合のマーキングも、例えば、特開2011−134479号公報に開示されている。したがって、塗布工程を除き、詳細は省略する。
本実施形態の電極10の製造方法は、以下の如く、塗布工程に関するものである。
まず、塗布工程を行う電極製造装置20について説明する。
図2に示すように、電極製造装置20は、活物質合剤Sの塗工装置29を備える。塗工装置29はダイノズル30を備える。このダイノズル30は、活物質合剤Sの吐出口30aを有するとともに、吐出口30aに連通する供給路30bを内部に備える。塗工装置29は、供給路30bに接続された供給配管31を備えるとともに、供給配管31に接続された貯留部32を備え、貯留部32には活物質合剤Sが貯留されている。塗工装置29は、供給配管31上に設置されたポンプ33を備える。ポンプ33によって、貯留部32の活物質合剤Sが供給配管31を介して供給路30bに圧送され、活物質合剤Sは、供給路30bを通って吐出口30aから吐出される。
まず、塗布工程を行う電極製造装置20について説明する。
図2に示すように、電極製造装置20は、活物質合剤Sの塗工装置29を備える。塗工装置29はダイノズル30を備える。このダイノズル30は、活物質合剤Sの吐出口30aを有するとともに、吐出口30aに連通する供給路30bを内部に備える。塗工装置29は、供給路30bに接続された供給配管31を備えるとともに、供給配管31に接続された貯留部32を備え、貯留部32には活物質合剤Sが貯留されている。塗工装置29は、供給配管31上に設置されたポンプ33を備える。ポンプ33によって、貯留部32の活物質合剤Sが供給配管31を介して供給路30bに圧送され、活物質合剤Sは、供給路30bを通って吐出口30aから吐出される。
塗工装置29は、供給配管31での活物質合剤Sの流通方向において、ダイノズル30より上流側にフィルタ36を備える。フィルタ36は不織布製である。フィルタ36の濾過精度(目の粗さ)は、除去したい異物(活物質の凝集体や粗粒子)の大きさによって決定される。
本実施形態では、フィルタ36の濾過精度を、100μm(マイクロメートル)に設定している。フィルタ36の濾過精度とは、フィルタ36の目の粗さのことであり、フィルタ36に活物質合剤Sを1度だけ通過させた際に、ほぼ捕捉できる異物の大きさのことを示す。なお、フィルタ36は不織布製であるため、フィルタ36の目の粗さは場所によって若干異なり、目の粗さが大きく、濾過精度の低い場所と、目の粗さが小さく、濾過精度の高い場所とが混在する。このため、フィルタ36の濾過精度は、目の粗さの平均値で設定されている。そして、フィルタ36は、ポンプ33によって圧送された活物質合剤S中の、濾過精度により定められるサイズ以上の異物を、ダイノズル30に供給される前に捕捉する。
電極製造装置20は、ダイノズル30から吐出された活物質合剤Sが付着される転写ロールとしての円柱状のコーティングロール24を備えるとともに、帯状金属箔21を搬送する搬送装置としての搬送ロール25を備える。コーティングロール24は、搬送ロール25の回転方向Y1とは同方向(図1では時計回り)である回転方向Y2に回転する。これにより、近接したコーティングロール24と搬送ロール25の表面同士は反対方向に移動し、コーティングロール24の表面に付着した活物質合剤Sの層を、搬送ロール25で搬送する帯状金属箔21の塗布面21aに転写し、帯状金属箔21に塗工する。
コーティングロール24は、該コーティングロール24を回転させる図示しないモータ等の駆動装置を有しているとともに、その駆動装置を制御する制御装置34を備え、制御装置34はコーティングロール24と信号接続されている。制御装置34は、コーティングロール24の周速度を制御可能である。
搬送ロール25は、該搬送ロール25を回転、及び移動させる図示しないモータ等の駆動装置を有しているとともに、その駆動装置を制御する制御装置35を備え、制御装置35は搬送ロール25の駆動装置と信号接続されている。搬送ロール25は、制御装置35により、接触位置P1と離間位置P2への移動が制御される。接触位置P1は、搬送ロール25をコーティングロール24に対して接近させることにより、コーティングロール24に付着した活物質合剤Sと、搬送される帯状金属箔21とを接触させる位置であり、帯状金属箔21の塗布面21aに活物質合剤Sを転写させる位置である。離間位置P2は、接触位置P1から離れた位置であり、帯状金属箔21の塗布面21aに活物質合剤Sを転写させない位置である。また、搬送ロール25の制御装置35は、搬送ロール25の周速度を制御可能である。
そして、塗布工程では、ダイノズル30の吐出口30aからコーティングロール24に活物質合剤Sが付着され、コーティングロール24に付着した活物質合剤Sが、接触位置P1で搬送ロール25によって搬送された帯状金属箔21の片面に連続的に塗布される。活物質合剤Sが塗布された直後、乾燥工程として帯状金属箔21は乾燥炉内を通過し、帯状金属箔21の片方の塗布面21aには、帯状金属箔21の長手方向に延びる活物質合剤の層としての塗工部18が形成される。その後、帯状金属箔21のもう片面にも塗工部18が形成されることで、電極材料17が形成される。その後、電極材料17における塗工部18のプレス工程と、塗工部18の検査工程が行われ、両面に塗工部18を有する電極材料17が形成される。そして、打ち抜き工程により、電極材料17が電極10の形状に打ち抜かれ、電極10が完成する。
次に、上記塗布工程について、詳細に説明する。
図3に示すように、ダイノズル30の吐出口30aと、コーティングロール24の表面との最短距離をギャップGとする。また、帯状金属箔21での塗工部18の厚みWは、70μm(マイクロメートル)となるように設備条件が制御されている。
図3に示すように、ダイノズル30の吐出口30aと、コーティングロール24の表面との最短距離をギャップGとする。また、帯状金属箔21での塗工部18の厚みWは、70μm(マイクロメートル)となるように設備条件が制御されている。
塗工部18の厚みWは、コーティングロール24に吐出される活物質合剤Sの厚みに依存する。コーティングロール24に吐出される活物質合剤Sの厚みは、活物質合剤Sの流量に依存する。コーティングロール24に吐出される活物質合剤Sの厚みは、ギャップGと必ずしも同じではないが、ギャップGは、前述の厚みに対し、同じか僅かに大きく設定される。これは、ギャップGがコーティングロール24に吐出される活物質合剤Sの厚みより小さいと、ダイノズル30が吐出後の活物質合剤Sの層に干渉し、ギャップGが大きすぎると、例えば空気の巻き込み量が多くなるなど、塗工部18の品質が不安定になることによる。本実施形態では、吐出口30aから異物が吐出されても、その異物が吐出口30aとコーティングロール24の表面との間に挟み込まれることを抑制し、かつ活物質合剤Sの流量が低下しないようにするため、ギャップGはフィルタ36の濾過精度より大きく、フィルタ36の濾過精度は、塗工部18の厚みより大きくなるように設定される。よって、フィルタ36の濾過精度と、塗工部18の厚みWにおいては、フィルタ36の濾過精度(100μm)が塗工部18の厚みW(70μm)より大きく設定されており、以下の式(1)が成立する。
フィルタの濾過精度/塗工部の厚み>1…式(1)
また、本実施形態では、制御装置34により、コーティングロール24の周速度はv(m/min)に制御される。また、搬送ロール25の周速度は、制御装置35により、コーティングロール24の周速度vよりn倍速い、nv(m/min)に設定される。よって、搬送ロール25によって搬送される帯状金属箔21の搬送速度もnv(m/min)となる。なお、nは1より大きい数である。
また、本実施形態では、制御装置34により、コーティングロール24の周速度はv(m/min)に制御される。また、搬送ロール25の周速度は、制御装置35により、コーティングロール24の周速度vよりn倍速い、nv(m/min)に設定される。よって、搬送ロール25によって搬送される帯状金属箔21の搬送速度もnv(m/min)となる。なお、nは1より大きい数である。
搬送ロール25の周速度がnv(m/min)に設定されることにより、搬送ロール25によって搬送される帯状金属箔21は、コーティングロール24の回転速度よりも速く移動するため、コーティングロール24から帯状金属箔21に転写される活物質合剤Sの量は、コーティングロール24と搬送ロール25の周速度が同じ場合の1/nとなる。
したがって、設定された塗工部18の厚みW(70μm)を得るためには、塗工部18の厚みWのn倍程度のギャップGで、活物質合剤Sを吐出する必要がある。したがって、以下の式(2)が成立する。
ギャップ≒n・塗工部の厚み…式(2)
よって、搬送ロール25の周速度をnv(m/min)に設定することにより、コーティングロール24と搬送ロール25の周速度が同じで、かつギャップGと塗工部18の厚みがほぼ同じ場合よりもギャップGがn倍拡張されている。
よって、搬送ロール25の周速度をnv(m/min)に設定することにより、コーティングロール24と搬送ロール25の周速度が同じで、かつギャップGと塗工部18の厚みがほぼ同じ場合よりもギャップGがn倍拡張されている。
また、吐出口30aと、コーティングロール24の表面との間に、フィルタ36の濾過精度(例えば、100μm)に相当する異物が入り込んだ場合、吐出口30aとコーティングロール24の表面との間に異物が挟み込まれることを回避するには、n倍に拡張されたギャップGがフィルタ36の濾過精度より大きいことが必要である。このため、nに関しては、以下の式(3)が成立する。
n>フィルタの濾過精度/塗工部の厚み…式(3)
本実施形態では、フィルタ36の濾過精度は100μm、塗工部18の厚みWが70μmに設定されているため、式(3)から、nは、例えば1.5(>100/70)に設定される。したがって、70μmの塗工部18の厚みWを得るには、式(2)からギャップGは、105μm(1.5×70)程度に設定され、フィルタ36の濾過精度よりギャップGが拡張される。
本実施形態では、フィルタ36の濾過精度は100μm、塗工部18の厚みWが70μmに設定されているため、式(3)から、nは、例えば1.5(>100/70)に設定される。したがって、70μmの塗工部18の厚みWを得るには、式(2)からギャップGは、105μm(1.5×70)程度に設定され、フィルタ36の濾過精度よりギャップGが拡張される。
なお、コーティングロール24に対する、搬送ロール25による帯状金属箔21の搬送速度が速くなりすぎると(nが大きくなりすぎると)、活物質合剤Sと帯状金属箔21との接触部に空気が巻き込まれ、帯状金属箔21への活物質合剤Sの未塗布領域ができやすく、均一な塗工部18を形成できなくなる虞がある。よって、nは2より小さい方が好ましい。
次に、電極の製造方法を作用と共に記載する。
さて、ポンプ33によって、貯留部32の活物質合剤Sが供給路30bに圧送され、フィルタ36を通過した活物質合剤Sは、供給路30bを通って吐出口30aから吐出される。活物質合剤Sに含まれる異物のうち、濾過精度(100μm)より大きい異物がほぼフィルタ36に捕捉されるが、フィルタ36において、濾過精度に相当する異物が通過する場合がある。
さて、ポンプ33によって、貯留部32の活物質合剤Sが供給路30bに圧送され、フィルタ36を通過した活物質合剤Sは、供給路30bを通って吐出口30aから吐出される。活物質合剤Sに含まれる異物のうち、濾過精度(100μm)より大きい異物がほぼフィルタ36に捕捉されるが、フィルタ36において、濾過精度に相当する異物が通過する場合がある。
そして、吐出口30aから吐出された活物質合剤Sは、コーティングロール24の表面24aに付着する。このとき、コーティングロール24の周速度v(m/min)に対し、搬送ロール25の周速度はnv(m/min)となっており、帯状金属箔21は、コーティングロール24の回転速度より速い速度で搬送される。
このため、吐出口30aとコーティングロール24の表面とのギャップGはn倍程度に拡張されており、拡張されたギャップGの大きさは、フィルタ36の濾過精度より大きくなっている。その結果として、フィルタ36の濾過精度に近い異物が吐出口30aから吐出されても、吐出口30aとコーティングロール24の表面との間に挟まらず、コーティングロール24に付着し、そのまま帯状金属箔21に転写される。その後、電極材料17には、検査工程にて異物の存在する箇所にマークが付与され、打ち抜き工程後に廃棄される。このとき、前述の異物により廃棄されるのは、電極一枚分に留まる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)電極製造装置20を用いた電極10の製造方法では、フィルタ36の濾過精度を、塗工部18の厚みWより大きくした前提で、搬送ロール25の周速度を、コーティングロール24の周速度より速くした。このため、設定された塗工部18の厚みWを得るために、搬送ロール25の周速度がコーティングロール24の周速度と同じ場合よりも、ギャップGをn倍程度に拡張することができる。その結果として、ギャップGの大きさを、フィルタ36の濾過精度に相当する異物のサイズより大きくすることができ、フィルタ36の濾過精度に相当するサイズの異物が、吐出口30aとコーティングロール24との間に挟まれることを抑制できる。
(1)電極製造装置20を用いた電極10の製造方法では、フィルタ36の濾過精度を、塗工部18の厚みWより大きくした前提で、搬送ロール25の周速度を、コーティングロール24の周速度より速くした。このため、設定された塗工部18の厚みWを得るために、搬送ロール25の周速度がコーティングロール24の周速度と同じ場合よりも、ギャップGをn倍程度に拡張することができる。その結果として、ギャップGの大きさを、フィルタ36の濾過精度に相当する異物のサイズより大きくすることができ、フィルタ36の濾過精度に相当するサイズの異物が、吐出口30aとコーティングロール24との間に挟まれることを抑制できる。
よって、異物は、コーティングロール24に付着した活物質合剤Sとともに搬送され、帯状金属箔21に転写される。したがって、コーティングロール24に付着した活物質合剤Sの層に異物を原因としたスジ引きが発生することが抑制され、結果として、塗工部18にスジ引きが発生することを抑制できる。
その結果として、得られる電極材料17において、異物の存在する部分だけを破棄すればよく、スジ引きが発生した部分を破棄する場合と比べると、歩留まりを良くすることができる。
また、異物捕捉のために、フィルタ36の濾過精度を塗工部18の厚みより小さくする必要がない。よって、フィルタの36の目の粗さが小さくならず、活物質合剤Sの流量を低下させることもなく、生産性の低下もない。
(2)「フィルタ36の濾過精度/活物質合剤の層の厚み>1」が成立するようにした。このため、フィルタ36の濾過精度が、塗工部18の厚みより大きくなる。この前提で、搬送ロール25の周速度をコーティングロール24の周速度のn倍とした場合、「n>フィルタの濾過精度/塗工部の厚み」が成立するようにした。このため、n倍程度に拡張されたギャップGの大きさを、フィルタ36の濾過精度に相当する異物のサイズより大きくすることができ、吐出口30aとコーティングロール24の表面との間に異物が挟み込まれることを抑制することができる。
(3)nは2より小さい。このため、コーティングロール24に対する、搬送ロール25による帯状金属箔21の搬送速度が速くなりすぎることが回避される。その結果、活物質合剤Sと帯状金属箔21との接触部に空気が巻き込まれることを抑制し、帯状金属箔21への活物質合剤Sの未塗布領域が形成されることを抑制できる。
(4)不織布製のフィルタ36では、濾過精度が設定されても、その濾過精度は、目の粗さの平均値であり、その平均値での目の粗さより大きい目の部分もある。このため、不織布製のフィルタ36では、濾過精度に相当する異物が通過する虞があるが、ギャップGをn倍程度に拡張でき、しかも拡張されたギャップGの大きさが、フィルタ36の濾過精度として設定された大きさより大きくなる。したがって、不織布製のフィルタ36を使用しても、異物が、吐出口30aとコーティングロール24の間に挟み込まれることが抑制でき、スジ引きの発生を抑制することができる。さらには、スジ引きの発生抑制のために、フィルタ36の濾過精度を小さくしておらず、フィルタ36によって活物質合剤Sの流量が制限されることもない。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図4に示すように、電極製造装置20は、コーティングロール24に付着した活物質合剤Sを、さらに付着させる第2転写ロール40を備えていてもよい。この場合、ダイノズル30の吐出口30aから吐出された活物質合剤Sは、コーティングロール24の表面に付着し、次いで、第2転写ロール40の表面に付着し、移送される。そして、第2転写ロール40に付着した活物質合剤Sと、搬送ロール25で搬送される帯状金属箔21の塗布面21aとが接触し、帯状金属箔21に活物質合剤Sが転写されて塗工される。
○ 図4に示すように、電極製造装置20は、コーティングロール24に付着した活物質合剤Sを、さらに付着させる第2転写ロール40を備えていてもよい。この場合、ダイノズル30の吐出口30aから吐出された活物質合剤Sは、コーティングロール24の表面に付着し、次いで、第2転写ロール40の表面に付着し、移送される。そして、第2転写ロール40に付着した活物質合剤Sと、搬送ロール25で搬送される帯状金属箔21の塗布面21aとが接触し、帯状金属箔21に活物質合剤Sが転写されて塗工される。
この場合、第2転写ロール40の周速度を、コーティングロール24の周速度のn倍であるn1v(m/min)とし、さらに、搬送ロール25の周速度を、第2転写ロール40の周速度のn2倍とする。すると、帯状金属箔21に付着される活物質合剤Sの厚みは、ギャップGの1/n(n1×n2)程度となり、塗工部18の薄膜化に適している。なお、各nnは1以上であり、かつ2より小さい。
○ フィルタ36は不織布製ではなく、例えば、スポンジ製であってもよいし、濾過精度の均一なスリットタイプであってもよい。
○ 第2以下の転写ロールを供えることにより、nは2より大きくてもよい。
○ 第2以下の転写ロールを供えることにより、nは2より大きくてもよい。
○ 帯状金属箔21の搬送装置は搬送ロール25ではなく、ベルトコンベアでもよく、この場合、ベルトコンベアの移動速度を制御して、帯状金属箔21の搬送速度がコーティングロール24の周速度より速くなるようにする。
○ 電極材料17は、片面だけに塗工部18を有するものであってもよく、この場合、電極10は、片面だけに活物質層12を備えるものとなる。
○ 実施形態では、帯状金属箔21の長手方向に連続して塗工部18を形成したが、帯状金属箔21の長手方向に間隔を空けて塗工部18を形成してもよい。
○ 実施形態では、帯状金属箔21の長手方向に連続して塗工部18を形成したが、帯状金属箔21の長手方向に間隔を空けて塗工部18を形成してもよい。
○ 帯状集電体は、塗工部18が形成できるものであれば、帯状金属箔21に限定されるものではない。例えば、織物状や網状のシートを用いてもよい。
○ 蓄電装置はニッケル水素二次電池や、電気二重層キャパシタであってもよい。
○ 蓄電装置はニッケル水素二次電池や、電気二重層キャパシタであってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)前記搬送装置は搬送ロールである電極の製造方法。
(イ)前記搬送装置は搬送ロールである電極の製造方法。
S…活物質合剤、10…電極、24…転写ロールとしてのコーティングロール、24a…表面、25…搬送装置としての搬送ロール、29…塗工装置、30a…吐出口、36…フィルタ、40…第2転写ロール。
Claims (4)
- フィルタと、
前記フィルタを通過した活物質合剤が供給されて該活物質合剤を吐出する塗工装置と、
前記塗工装置の吐出口から吐出された活物質合剤が付着する転写ロールと、
帯状集電体を搬送する搬送装置と、を含み、
前記塗工装置から吐出された前記活物質合剤を、前記転写ロールを介して前記搬送装置で搬送される前記帯状集電体に転写する電極の製造方法であって、
前記フィルタの濾過精度が、前記帯状集電体に転写された前記活物質合剤の層の厚みより大きく、かつ前記搬送装置による前記帯状集電体の搬送速度が、前記転写ロールの周速度より速いことを特徴とする電極の製造方法。 - 前記帯状集電体の搬送速度を前記転写ロールの周速度のn倍の速さとすると、
n>フィルタの濾過精度/活物質合剤の層の厚み、かつ、フィルタの濾過精度/活物質合剤の層の厚み>1、が成立する請求項1に記載の電極の製造方法。 - 前記転写ロールは複数のロールよりなり、前記nは、n=n1×n2×…nn(各nnは、転写ロールと帯状集電体との間に設置された、各隣接するロール間の速度比)であり、各nnは1以上であり、かつ2より小さい請求項2に記載の電極の製造方法。
- 前記フィルタは不織布製である請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の電極の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015195890A JP2017069131A (ja) | 2015-10-01 | 2015-10-01 | 電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015195890A JP2017069131A (ja) | 2015-10-01 | 2015-10-01 | 電極の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017069131A true JP2017069131A (ja) | 2017-04-06 |
Family
ID=58492802
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015195890A Pending JP2017069131A (ja) | 2015-10-01 | 2015-10-01 | 電極の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017069131A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11909027B2 (en) | 2020-11-18 | 2024-02-20 | Prime Planet Energy & Solutions, Inc. | Method for manufacturing electrode and apparatus for manufacturing electrode |
-
2015
- 2015-10-01 JP JP2015195890A patent/JP2017069131A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11909027B2 (en) | 2020-11-18 | 2024-02-20 | Prime Planet Energy & Solutions, Inc. | Method for manufacturing electrode and apparatus for manufacturing electrode |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6354698B2 (ja) | 電極板の製造方法 | |
US11996540B2 (en) | Method and apparatus for making lithium ion battery electrodes | |
JP5355828B1 (ja) | 電池、電池用セパレータおよび電池用セパレータの製造方法 | |
US20100075022A1 (en) | Electrode producing method and electrode producing apparatus | |
JP5057726B2 (ja) | リチウム二次電池用極板の製造方法および製造装置 | |
EP3951972A1 (en) | Unit cell, and method and apparatus for manufacturing same | |
JP2020087856A (ja) | リチウムイオン二次電池用の電極及びリチウムイオン二次電池用の電極の製造装置 | |
JP2016051648A (ja) | 極板の製造方法及び極板の製造装置 | |
JP2017098029A (ja) | 電極板の製造方法 | |
JP2013188709A (ja) | 電極の製造装置および製造方法 | |
JP2017154407A (ja) | 繊維積層体およびその製造方法 | |
JP2017069131A (ja) | 電極の製造方法 | |
JP5467358B2 (ja) | 電池極板の製造方法および製造装置 | |
JP5100153B2 (ja) | 非水電解質二次電池の電極の製造方法 | |
KR20170098177A (ko) | 익스팬더 장치, 다공질 필름 제조 장치, 및 다공질 필름 제조 방법 | |
KR20170098178A (ko) | 익스팬더 장치, 다공질 필름 제조 장치, 및 다공질 필름 제조 방법 | |
JP6044497B2 (ja) | 膜電極接合体製造装置 | |
JP2015230788A (ja) | 電極の製造方法及び洗浄装置 | |
JP6611049B2 (ja) | 不織布の製造方法および製造装置 | |
JP2001076712A (ja) | 電池用電極ペーストの塗布方法 | |
JPH11347504A (ja) | 帯状部材のクリーニング装置及びクリーニング方法 | |
JP6233079B2 (ja) | 電極の製造方法及び活物質合剤塗布装置 | |
WO2016059693A1 (ja) | 電極シートの製造装置及び製造方法 | |
WO2023167339A1 (ja) | 電池用電極製造装置及び電池用電極製造方法 | |
JP2014116208A (ja) | 電極の製造装置 |