JP2017070984A - Roll press machine and roll press method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、連続シート状基材に塗工された塗工液等の塗工部を圧延するロールプレス機及びロールプレス方法に関するものである。 The present invention relates to a roll press machine and a roll press method for rolling a coating portion such as a coating solution coated on a continuous sheet-like substrate.
2次電池の高容量化に伴い、塗工重量を増大させた塗工液を連続シート状基材に塗工し乾燥させた後に、圧延して電極を高密度化することが行われている。このような圧延は、連続シート状基材を搬送方向に搬送させながら圧延ロールで連続的に圧延(ロールプレス)される。 Along with the increase in capacity of secondary batteries, a coating liquid with an increased coating weight is applied to a continuous sheet-like substrate and dried, and then rolled to increase the density of the electrodes. . Such rolling is continuously rolled (roll press) with a rolling roll while conveying a continuous sheet-like substrate in the conveying direction.
その際、ロールプレスは平板プレスと異なり、線圧荷重で搬送方向に向けて慣性力が働く。また、圧延ローラは連続シート状基材に厚みを持って塗工されている塗工部には接触し圧延するが、塗工液が塗工されていない非塗工部に圧延ローラは接触せず荷重を加えない。つまり、塗工部にのみ荷重が印加されて非塗工部には荷重が印加されない。そのため局部的な荷重力と慣性力とにより塗工部に隣接する非塗工部で連続シート状基材にシワが発生し、電極が剥離脱落、連続シート状基材の巻き取り不良、又は電池積層時の密閉性の悪化などの不具合が発生することがある。 At that time, the roll press is different from the flat plate press in that an inertial force acts in the conveying direction by a linear pressure load. In addition, the rolling roller contacts and rolls the coated part coated with a thickness on the continuous sheet-like substrate, but the rolling roller does not contact the non-coated part where the coating liquid is not applied. Do not apply load. That is, a load is applied only to the coated part and no load is applied to the non-coated part. Therefore, wrinkles occur in the continuous sheet-like base material in the non-coating part adjacent to the coating part due to local load force and inertial force, the electrode peels and falls, the winding failure of the continuous sheet-like base material, or the battery Problems such as deterioration of sealing properties at the time of stacking may occur.
特許文献1には、このようなシワの発生を抑制するために、プレスローラ(圧延ローラ)より下流の搬送ローラが連続シート状基材の塗工部にのみ接するようにして、非塗工部に搬送の張力が掛からないようにした構成が記載されている。
In
特許文献1:特開2014−123491号公報 Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-123491
しかしながら、特許文献1に記載のものは段落0015に記載されているように、圧延率が限定的であればシワの発生が抑制されるが、圧延率が限定的でない場合は、プレスローラ(圧延ローラ)を抜けたところで発生するシワを抑制することはできないという問題があった。 However, as described in paragraph 0015, wrinkles are suppressed if the rolling rate is limited as described in paragraph 0015, but if the rolling rate is not limited, a press roller (rolling There is a problem that wrinkles generated when the roller passes through the roller cannot be suppressed.
本発明は、上記問題点を解決して、高圧延率でも連続シート状基材の塗工部に隣接する非塗工部でのシワの発生を抑制することを課題とする。 This invention solves the said problem and makes it a subject to suppress generation | occurrence | production of the wrinkle in the non-coating part adjacent to the coating part of a continuous sheet-like base material even at a high rolling rate.
上記の課題を解決するために本発明は、塗工液が塗工された塗工部を一部に有する連続シート状基材を圧延するロールプレス機であって、前記連続シート状基材を搬送方向に上流から下流へ搬送する基材搬送部と、搬送される前記連続シート状基材における前記塗工部を圧延する圧延ロールと、前記圧延ロールの上流に前記塗工部に隣接する連続シート状基材上の非塗工部を加熱する加熱部とを備えたことを特徴とするロールプレス機を提供するものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a roll press machine for rolling a continuous sheet-like base material partially having a coating portion coated with a coating liquid, the continuous sheet-like base material being A base material transport unit that transports from upstream to downstream in the transport direction, a rolling roll that rolls the coating portion of the continuous sheet-shaped base material that is transported, and a continuous adjacent to the coating portion upstream of the rolling roll The present invention provides a roll press machine comprising a heating unit that heats an uncoated portion on a sheet-like substrate.
この構成により、連続シート状基材の非塗工部が加熱部で加熱されることで軟らかくなり塗工部の圧延による連続シート状基材の変形に伴い、非塗工部も変形することにより、高圧延率でも連続シート状基材の塗工部に隣接する非塗工部でのシワの発生を抑制することができる。 With this configuration, the non-coated part of the continuous sheet-like base material is softened by being heated by the heating part, and the non-coated part is also deformed along with the deformation of the continuous sheet-like base material due to rolling of the coated part. Even at a high rolling rate, generation of wrinkles in the non-coated portion adjacent to the coated portion of the continuous sheet-like substrate can be suppressed.
前記圧延ロールは、前記連続シート状基材の両面における前記塗工部を圧延するように、表側圧延ロールと、裏側圧延ロールとを備えてもよい。 The said rolling roll may be equipped with the front side rolling roll and the back side rolling roll so that the said coating part in both surfaces of the said continuous sheet-like base material may be rolled.
この構成により、連続シート状基材の両面に塗工部があっても適切に圧延できる。 With this configuration, even if there are coated portions on both sides of the continuous sheet-like substrate, it can be rolled appropriately.
前記加熱部は、前記連続シート状基材の両面を加熱するように、表側加熱部と、裏側加熱部とを備えてもよい。 The heating unit may include a front side heating unit and a back side heating unit so as to heat both surfaces of the continuous sheet-like base material.
この構成により、連続シート状基材の両面に塗工部があっても塗工部に隣接する非塗工部でのシワの発生を抑制することができる。 With this configuration, even if there are coated portions on both sides of the continuous sheet-like substrate, it is possible to suppress the occurrence of wrinkles in the non-coated portion adjacent to the coated portion.
前記加熱部は、熱風を噴射する熱風ノズルで構成してもよい。 You may comprise the said heating part with the hot air nozzle which injects a hot air.
この構成により、比較的簡単な構成で連続シート状基材を加熱することができる。 With this configuration, the continuous sheet-like substrate can be heated with a relatively simple configuration.
また、上記の課題を解決するために本発明は、塗工液が塗工された塗工部を一部に有する連続シート状基材を圧延するロールプレス方法であって、前記連続シート状基材を搬送方向に上流から下流へと搬送させながら前記塗工部に隣接する非塗工部を加熱した後、前記塗工部を圧延することを特徴とするロールプレス方法を提供するものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a roll press method for rolling a continuous sheet-like base material partially having a coating part coated with a coating liquid, the continuous sheet-like base Provided is a roll press method characterized by rolling the coated part after heating the non-coated part adjacent to the coated part while conveying the material from upstream to downstream in the conveying direction. .
この構成により、連続シート状基材の非塗工部が加熱部で加熱されることで軟らかくなり塗工部の圧延による連続シート状基材の変形に伴い、非塗工部も変形することにより、高圧延率でも連続シート状基材の塗工部に隣接する非塗工部でのシワの発生を抑制することができる。 With this configuration, the non-coated part of the continuous sheet-like base material is softened by being heated by the heating part, and the non-coated part is also deformed along with the deformation of the continuous sheet-like base material due to rolling of the coated part. Even at a high rolling rate, generation of wrinkles in the non-coated portion adjacent to the coated portion of the continuous sheet-like substrate can be suppressed.
以下、本発明の実施例1を図1〜図5に基づいて説明する。図1は本発明の実施例1におけるロールプレス機の構成を示す図である。図2は、本発明の実施例1における連続シート状基材の圧延部を示す斜視図である。図3は、本発明の実施例1における連続シート状基材の圧延部を示す側面図である。図4は、連続シート状基材の変形率を説明する図である。図5は、実施例1における加熱部を設けた場合の連続シート状基材の変形率を説明する図である。
図1に示すように、本発明の実施例1おけるロールプレス機30は、上流に位置する連続シート状基材1の巻出し部31、下流に位置する連続シート状基材1の巻き取り部32、連続シート状基材1を搬送方向6に上流から下流へと搬送させる基材搬送部34、及び巻出し部31と巻き取り部32との中間に位置する圧延部33を含んでいる。
As shown in FIG. 1, the
本発明の実施例1においては、図2に示すように連続シート状基材1の搬送方向6をY方向、Y方向に直交して連続シート状基材1の幅方向をX方向、X方向及びY方向に直交する方向をZ方向とする。
In Example 1 of this invention, as shown in FIG. 2, the
実施例1において、連続シート状基材1は、アルミニウム又は銅からなり、その中央部に電極とするための塗工液が連続的に塗工・乾燥された塗工部2、3がY方向に沿って一条形成されている(図2、図3参照)。塗工部2、3の両外側(連続シート状基材の両端部)には非塗工部があり、塗工部に隣接する非塗工部の幅方向5〜10mmのエリアを塗工部隣接エリア7と定義する。
In Example 1, the continuous sheet-
塗工部2、3の形成数は、一条に限定されるものではなく、二条、三条でもよいし、それ以上の塗工部が形成されていてもよい。一条あたりの塗工部2、3の幅寸法は50〜300mm程度であり、連続シート状基材1の幅寸法は100mm〜2000mm程度である。塗工部がニ条以上設けられた場合は、塗工部間にも非塗工部が存在し、塗工部隣接エリア7が存在することになる。
The number of the
連続シート状基材1は、基材搬送部34によって上流の巻出し部31から引き出され搬送方向6に1〜300m/分の速度で搬送され、圧延部33に導かれて、電極である塗工部2、3が圧延される。圧延前の塗工部2、3の膜厚は、30μm〜200μmであるが、圧延されることによって、約70〜90%圧縮整形されて電池の高容量化に貢献することとなる。圧延された連続シート状基材1は基材搬送部34によって搬送方向に搬送され、下流の巻き取り部32にロール状に巻き取られる。
The continuous sheet-
圧延部33を図2、図3を参照して詳細に説明する。圧延部33には、圧延ロールが連続シート状基材1を挟むようにZ方向に2つ設けられている。すなわち、連続シート状基材1の表側の塗工部2を圧延する表側圧延ロール4と裏側の塗工部3を圧延する裏側圧延ロール5とが、図3に示すように距離2a+bだけ隔ててX方向に平行に設けられ、その幅(X方向の寸法)は連続シート状基材1の幅よりも大きい。
The
ここで、表側圧延ロール4は連続シート状基材1表面上の塗工部2に、裏側圧延ロール5は連続シート状基材1裏面上の塗工部3をそれぞれ圧延するために荷重(0.3〜3t/cm)を加えている。表側圧延ロール4及び裏側圧延ロール5はともに連続シート状基材1の塗工部2及び塗工部3に接して線圧荷重を印加しているが、非塗工部には接していない(図3参照)ので荷重は印加されていない。また、基材搬送部34により連続シート状基材1は搬送方向6に慣性力が働く。これら局部的な荷重力と慣性力によって非塗工部のうち塗工部2、3に隣接する塗工部隣接エリア7(幅方向寸法は5〜10mm程度)に、シワが生じる。
Here, the front-
塗工部隣接エリア7にシワが生じる原因について、図4を参照して考察する。図4は、連続シート状基材1が表側圧延ロール4、裏側圧延ロール5で圧延されるときの連続シート状基材1の断面図(表側圧延ロール4、裏側圧延ロール5の記載は省略している)と、幅方向(X方向)に沿った圧延時の連続シート状基材1の変形率とを示した図である。つまり、表側圧延ロール4、裏側圧延ロール5が圧延する塗工部2、3のある連続シート状基材1の部分は圧延による荷重の印加によって変形率が高いが、塗工部2、3以外の非塗工部における連続シート状基材1の変形率はゼロである。すなわち、塗工部2、3を圧延し非塗工部を圧延しないことで、図4に示すように、連続シート状基材1の幅方向において塗工部2、3と非塗工部との境界部で変形率が急激に変化するために、塗工部隣接エリア7にシワが発生すると考えられる。実施例1においては、このシワの発生を抑制するために、表側圧延ロール4及び裏側圧延ロール5の上流側の塗工部隣接エリア7に加熱部が設けられている。
The cause of wrinkles occurring in the coating area
実施例1において、加熱部は、連続シート状基材1の表面に熱風を噴射する表側加熱部及び連続シート状基材1の裏面に熱風を噴射する裏側加熱部とからなっている。すなわち、表側加熱部として、図2においてX方向奥側の塗工部隣接エリア7を加熱する表側熱風ノズル10、及びX方向手前側の塗工部隣接エリア7を加熱する表側熱風ノズル11が設けられている。また、裏側加熱部として、図2においてX方向奥側の塗工部隣接エリア7を加熱する裏側熱風ノズル12(図2では、図示せず)、及びX方向手前側の塗工部隣接エリア7を加熱する裏側熱風ノズル13が設けられている。また、熱風は公知の図示しない熱風発生器から表側熱風ノズル10、11、裏側熱風ノズル12、13に導かれて噴出される。
In Example 1, the heating unit includes a front side heating unit that injects hot air onto the surface of the continuous sheet-
ここで、加熱部の連続シート状基材1に対する作用効果について、図5を参照して説明する。図5は、表側圧延ロール4、裏側圧延ロール5の上流に加熱部、すなわち表側熱風ノズル10、11、図5には図示していない裏側熱風ノズル12、13が設けられた場合である実施例1における連続シート状基材1が表側圧延ロール4、裏側圧延ロール5で圧延されるときの連続シート状基材1の断面図(表側圧延ロール4、裏側圧延ロール5の記載は省略している)と、幅方向(X方向)に沿った圧延時の連続シート状基材1の変形率とを示した図である。図5に示すように、表側圧延ロール4、裏側圧延ロール5が圧延する塗工部2、3のある部分の連続シート状基材1は図4の場合と同様に圧延による荷重の印加によって変形率が高い。一方、加熱部で連続シート状基材1の塗工部隣接エリア7は、加熱されることによって軟らかくなり、圧延による荷重の印加のよって塗工部2、3における連続シート状基材1が変形することに伴って、塗工部隣接エリア7もある程度変形することで、塗工部隣接エリア7における連続シート状基材1の変形率は徐々に低くなる。つまり、加熱部がない場合の変形率の変化よりも、加熱部のある場合の変形率の変化は鈍化している。
Here, the effect of the heating unit on the continuous sheet-
上述したように、加熱部の加熱により連続シート状基材1の塗工部隣接エリア7が軟らかくなり、圧延による塗工部2、3における連続シート状基材1の変形に伴って、軟らかくなっている非塗工部(塗工部隣接エリア7)における連続シート状基材1も変形し、図5に示すように塗工部2、3と非塗工部の境界における変形率の変化が鈍化し、シワの発生が抑制される。例えば、連続シート状基材1が純アルミニウムで構成される場合の物性値では、常温での伸びは40%程度であるのに対し、200〜300℃にすることで70〜80%になるとされている。
As described above, the coating portion
なお、実施例1においては、連続シート状基材1に形成された塗工部2、3は連続シート状基材1の表面及び裏面に各一条としたが、必ずしもこれに限定されない。例えば、表面及び、又は裏面に二条形成としてもよいし、それ以上の塗工部が形成されていてもよい。二条以上の塗工部が形成されている場合は、塗工部間に非塗工部が存在し、塗工部隣接エリア7が存在する。そして、塗工部間の塗工部隣接エリア7においてもシワの発生を抑制するために表側圧延ロール4、裏側圧延ロールの上流に加熱部が設けられる。
In addition, in Example 1, although the
また、実施例1においては、連続シート状基材1の表面及び裏面に塗工部が形成されているが、必ずしもこれに限定されない。表面のみ、又は裏面のみに塗工部が形成されたものであってもよい。その場合、塗工部が形成されていない面の圧延ローラに替えて平板を設けて片面のみ圧延ローラで圧延するようにしてもよい。
Moreover, in Example 1, although the coating part is formed in the surface and back surface of the continuous sheet-
さらに、実施例1においては、表側熱風ノズル10、11を連続シート状基材1の表面に設け、裏側熱風ノズル12、13を連続シート状基材1の裏面に設ける構成としたが、必ずしもこれに限定されない。連続シート状基材1の塗工部隣接エリア7におけるシワの発生が抑制できる程度に加熱されればよい。例えば、加熱が充分であれば、表側熱風ノズル10、11のみ設ける構成としてもよいし、裏面の熱風ノズル12、13のみ設ける構成としてもよい。また、塗工部が二条以上である場合は、塗工部間の非塗工部にも熱風ノズルを設ける構成としてもよい。
Furthermore, in Example 1, although the front side
また、実施例1においては、加熱部として表側熱風ノズル10、11、裏側熱風ノズル12、13を設けたが、必ずしもこれに限定されない。他の熱源で加熱部を構成してもよい。例えば、誘導加熱部、ランプ等で構成してもよい。また、連続シート状基材1の表側と裏側で別の種類の加熱部を設けてもよい。
Moreover, in Example 1, although the front side
上述したように、本発明の実施例1においては、塗工液が塗工された塗工部を一部に有する連続シート状基材を圧延するロールプレス機であって、前記連続シート状基材を搬送方向に上流から下流へ搬送する基材搬送部と、搬送される前記連続シート状基材における前記塗工部を圧延する圧延ロールと、前記圧延ロールの上流に前記塗工部に隣接する連続シート状基材上の非塗工部を加熱する加熱部とを備えたことを特徴とするロールプレス機としたことにより、連続シート状基材の非塗工部が加熱部で加熱されることで軟らかくなり塗工部の圧延による連続シート状基材の変形に伴い、非塗工部も変形することにより、高圧延率でも連続シート状基材の塗工部に隣接する非塗工部でのシワの発生を抑制することができる。 As described above, in Example 1 of the present invention, it is a roll press machine that rolls a continuous sheet-like substrate partially having a coating part coated with a coating liquid, and the continuous sheet-like substrate A base material transport unit that transports the material from upstream to downstream in the transport direction, a rolling roll that rolls the coating unit in the continuous sheet-shaped base material that is transported, and adjacent to the coating unit upstream of the rolling roll And a heating unit that heats the non-coated part on the continuous sheet-like base material, so that the non-coated part of the continuous sheet-like base material is heated by the heating part. As the continuous sheet-like base material is deformed by rolling the coated part, the non-coated part is also deformed, so that the non-coated part adjacent to the continuous sheet-like base part is coated even at a high rolling rate. The generation of wrinkles at the part can be suppressed.
また、本発明の実施例1においては、塗工液が塗工された塗工部を一部に有する連続シート状基材を圧延するロールプレス方法であって、前記連続シート状基材を搬送方向に上流から下流へと搬送させながら前記塗工部に隣接する非塗工部を加熱した後、前記塗工部を圧延することを特徴とするロールプレス方法としたことにより、連続シート状基材の非塗工部が加熱部で加熱されることで軟らかくなり塗工部の圧延による連続シート状基材の変形に伴い、非塗工部も変形することにより、高圧延率でも連続シート状基材の塗工部に隣接する非塗工部でのシワの発生を抑制することができる。 Moreover, in Example 1 of this invention, it is a roll press method which rolls the continuous sheet-like base material which has the coating part in which the coating liquid was coated in part, Comprising: The said continuous sheet-like base material is conveyed By heating the non-coating part adjacent to the coating part while transporting from the upstream to the downstream in the direction, the coating part is rolled. The non-coated part of the material is softened by being heated by the heating part, and the continuous sheet-like base material is deformed by rolling the coated part. Generation | occurrence | production of the wrinkle in the non-coating part adjacent to the coating part of a base material can be suppressed.
実施例1においては、連続シート状基材1は、その中央部に電極とするための塗工液が連続的に塗工・乾燥された塗工部2、3がY方向に沿って一条以上形成されていたが、実施例2では、連続シート状基材1の少なくとも表裏いずれかの面において、連続的ではなく、間欠的に塗工部2、3がY方向に沿って一条以上形成されている点で異なっている。つまり、Y方向において、塗工部2、3が形成されない間欠部分が存在している。
In Example 1, as for the continuous sheet-
実施例2における塗工部2、3が形成されない間欠部分では、塗工部2、3の圧延に伴う局部的な荷重が印加されないので、上述したシワが発生することはない。したがって、実施例1と同じ構成を備えたロールプレス機1で連続的に塗工部2、3の圧延することができる。
In the intermittent part in which the
したがって、実施例2においても、連続シート状基材の非塗工部が加熱部で加熱されることで軟らかくなり塗工部の圧延による連続シート状基材の変形に伴い、非塗工部も変形することにより、高圧延率でも連続シート状基材の塗工部に隣接する非塗工部でのシワの発生を抑制することができる。 Therefore, also in Example 2, the non-coated part of the continuous sheet-like base material is softened by being heated by the heating part, and with the deformation of the continuous sheet-like base material by rolling of the coated part, the non-coated part is also By deforming, it is possible to suppress the occurrence of wrinkles in the non-coated portion adjacent to the coated portion of the continuous sheet-like substrate even at a high rolling rate.
本発明は、2次電池の電極に限らず、連続シート状基材の圧延に幅広く適用することができる。 The present invention is not limited to the electrodes of secondary batteries, and can be widely applied to rolling continuous sheet-like substrates.
1: 連続シート状基材 2:塗工部 3:塗工部 4:表側圧延ロール 5:裏側圧延ロール 6:搬送方向 7:塗工部隣接エリア10:表側熱風ノズル 11:表側熱風ノズル 12:裏側熱風ノズル 13:裏側熱風ノズル30:ロールプレス機 31:巻出し部 32:巻き取り部33:圧延部 34:基材搬送部 1: Continuous sheet-like base material 2: Coating part 3: Coating part 4: Front side rolling roll 5: Back side rolling roll 6: Conveying direction 7: Coating part adjacent area 10: Front side hot air nozzle 11: Front side hot air nozzle 12: Back side hot air nozzle 13: Back side hot air nozzle 30: Roll press machine 31: Unwinding part 32: Winding part 33: Rolling part 34: Substrate conveying part
Claims (5)
A roll press method for rolling a continuous sheet-like base material partially having a coating portion coated with a coating liquid, wherein the continuous sheet-like base material is transported from upstream to downstream in the transport direction. A roll press method characterized by rolling the coated part after heating the non-coated part adjacent to the coated part.
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Cited By (2)
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CN110880580A (en) * | 2018-09-06 | 2020-03-13 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Rolling device |
EP4075536A4 (en) * | 2020-12-04 | 2023-08-16 | Lg Chem, Ltd. | Electrode rolling apparatus and electrode rolling method |
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2015
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