JP2019117733A - Manufacturing method of electrode - Google Patents

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Abstract

To provide a technique capable of expecting improvement in linearity at the end of an active material layer, in a manufacturing method of an electrode where a metal foil and an active material layer are laminated.SOLUTION: In a manufacturing method for producing an electrode 103 by imprinting pelletized body 101 containing an active material to a metal foil 102, the pelletized body 101 is deposited at a deposition place 5, by rotating an A roll 1 and a B roll 2, in a manufacturing installation 100 including the A roll 1 having a roll part 11 and flanges 12 provided at both ends of the roll part 11 in the axial direction, and the B roll 2 placed adjacently to the A roll 1 in parallel therewith, and having a shorter length in the axial direction than the roll part 11. The face 12a of the flange 12 on the central side in the axial direction faces the end face 2a of the B roll 2 with a prescribed clearance y, and the size of the clearance y is set in such a range that the flange 12 and the B roll 2 do not touch during rotation of each roll, and is less than or equal to four times of the average grain size d of the active material contained in the pelletized body 101.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、帯状の金属箔に活物質を含む造粒体である活物質材料を転写することにより、金属箔と活物質材料の層とが積層された電極を製造する製造方法に関する。   The present invention relates to a manufacturing method of manufacturing an electrode in which a metal foil and a layer of an active material are laminated by transferring an active material which is a granule containing an active material to a strip-shaped metal foil.

従来から、例えば、リチウムイオン二次電池には、金属箔の表面に活物質層が形成されたシート状の電極が用いられている。シート状の電極の製造方法を開示した文献としては、例えば、特許文献1がある。特許文献1には、電極活物質を含む粉体材料を少量の溶媒と混合して湿潤造粒体とし、その湿潤造粒体を2つのロールの間隙に通して膜状に成形したものを、帯状の集電箔に付着させる製造方法が開示されている。さらに、特許文献1には、湿潤造粒体を膜状に成形する装置として、2つのロールの軸方向の両端部に、湿潤造粒体を収容する空間を規制する仕切り板を備える成膜装置が開示されている。   Conventionally, for example, in a lithium ion secondary battery, a sheet-like electrode in which an active material layer is formed on the surface of a metal foil is used. As a document which disclosed the manufacturing method of a sheet-like electrode, there exists patent document 1, for example. In Patent Document 1, a powder material containing an electrode active material is mixed with a small amount of a solvent to form a wet granulated body, and the wet granulated body is formed into a film by passing through a gap between two rolls, A manufacturing method is disclosed which is applied to a strip of current collector foil. Furthermore, in Patent Document 1, as an apparatus for forming a wet granulated body into a film shape, a film forming apparatus provided with partition plates for regulating a space for containing the wet granulated body at both axial ends of two rolls. Is disclosed.

特開2017−157495号公報JP, 2017-157495, A

しかしながら、前記した特許文献1に開示された技術では、仕切り板はフレーム等に固定され、ロールの回転時にも静止している。そのため、ロールの回転によってロール間に供給される湿潤造粒体の流速は、ロールの軸方向の中央部に比較して、仕切板の近傍であるロールの軸方向の端部では遅くなる傾向にあった。流速が遅い箇所では速い場所に比較して湿潤造粒体の供給量が少なくなる場合があり、電極の幅方向にて活物質層の端部に凹凸ができ易いという問題点があった。   However, in the technique disclosed in the above-mentioned Patent Document 1, the partition plate is fixed to a frame or the like and is stationary even when the roll rotates. Therefore, the flow velocity of the wet granulate supplied between the rolls by the rotation of the rolls tends to be slower at the axial ends of the rolls in the vicinity of the partition plate as compared to the axial center of the rolls. there were. At a portion where the flow velocity is low, the amount of wet granulated material supplied may be small compared to a portion where the flow rate is high, and there is a problem that the end portion of the active material layer is easily uneven in the width direction of the electrode.

本発明は、前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは、金属箔と活物質層とが積層された電極の製造方法であって、活物質層の端部の直線性を向上することが期待できる技術を提供することにある。   The present invention has been made to solve the problems of the above-described prior art. That is, the object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electrode in which a metal foil and an active material layer are laminated, and which can be expected to improve the linearity of the end portion of the active material layer. .

この課題の解決を目的としてなされた本発明の一態様における電極の製造方法は、活物質を含む造粒体である活物質材料を帯状の金属箔に転写することにより電極を製造する電極の製造方法であって、ロール部と、前記ロール部の軸方向の両端部に設けられ、前記ロール部より大径である鍔部と、を有する第1ロールと、前記第1ロールと隣接して平行に配置されるとともに、前記第1ロールの前記ロール部よりも軸方向の長さが短い第2ロールと、を備える製造装置を用いて、前記第1ロールと前記第2ロールとを回転させることにより、前記第1ロールの前記ロール部と前記第2ロールとの間に供給された前記活物質材料を、前記ロール部と前記第2ロールとが対向する箇所であるロール間隙箇所を通って移動させることで、前記第1ロールと前記第2ロールとのいずれか一方の表面上に前記活物質材料の膜を形成する成膜工程を含み、前記鍔部の軸方向の中央側の面は、前記第2ロールの軸方向の端面と所定のクリアランスを設けて対向し、前記クリアランスの大きさは、前記第1ロールと前記第2ロールとの回転時に、前記鍔部と前記第2ロールとが接触せず、かつ、前記活物質材料に含まれる前記活物質の平均粒径の4倍以下である範囲内に設定されている、ものである。   The manufacturing method of the electrode in one aspect of the present invention made for the purpose of solving this subject manufactures an electrode which manufactures an electrode by transferring active material material which is a granular object containing an active material to beltlike metallic foil. A first roll having a roll portion, and ridged portions provided at both axial ends of the roll portion and having a diameter larger than that of the roll portion, and parallel to and adjacent to the first roll And rotating the first roll and the second roll using a manufacturing apparatus including a second roll disposed in the second roll and having a length in the axial direction shorter than that of the roll portion of the first roll. Thus, the active material material supplied between the roll portion of the first roll and the second roll is moved through the roll gap portion where the roll portion and the second roll face each other. By causing the first A film forming step of forming a film of the active material on one surface of the second roll and the second roll, and a surface on the central side in the axial direction of the ridge portion is in the axial direction of the second roll The clearance is set such that the ridge portion does not contact the second roll when the first roll and the second roll rotate, and the clearance It is set in the range which is 4 times or less of the average particle diameter of the said active material contained in an active material material.

上述の一態様における電極の製造方法は、活物質を含む造粒体を、第1ロールと第2ロールとで押しつぶして膜状に成形する成膜工程を含む。成膜工程で用いる製造装置は、第1ロールのロール部の両端部に、ロール部よりも大径であって、第2ロールの端面と対向する鍔部を有していることから、少なくとも第1ロールの外面と第2ロールの外面との最も接近する箇所では、その軸方向の両端部が鍔部によって仕切られる。そして、鍔部が第1ロールとともに回転するので、鍔部近傍の造粒体も移動しやすく、ロールの軸方向について中央部と端部とで造粒体の流速の差は小さい。さらに、鍔部と第2ロールの端面との間にはクリアランスが設けられ、このクリアランスは、各ロールの回転時にも、活物質の平均粒径の4倍以下となっているので、鍔部と第2ロールの端面との間から造粒体の一部が漏れ出す可能性は小さい。従って、ロールの軸方向について、造粒体の供給量のムラが抑制され、電極の幅方向の端部における活物質層の直線性が向上する。   The manufacturing method of the electrode in the above-mentioned one mode includes the film-forming process of crushing the granulated body containing an active material with a 1st roll and a 2nd roll, and shape | molding in a film form. The manufacturing apparatus used in the film forming step has, at both ends of the roll portion of the first roll, a collar portion larger in diameter than the roll portion and facing the end face of the second roll. At the closest position between the outer surface of one roll and the outer surface of the second roll, both axial ends are separated by the ridges. And since the ridge portion rotates with the first roll, the granules in the vicinity of the ridge portion also move easily, and the difference in the flow velocity of the granules between the central portion and the end portion in the axial direction of the roll is small. Furthermore, a clearance is provided between the ridge and the end face of the second roll, and this clearance is not more than 4 times the average particle diameter of the active material even when each roll is rotated. The possibility of part of the granules leaking out from the end face of the second roll is small. Therefore, in the axial direction of the roll, unevenness in the supply amount of the granulated body is suppressed, and the linearity of the active material layer at the end in the width direction of the electrode is improved.

本発明によれば、金属箔と活物質層とが積層された電極の製造方法であって、活物質層の端部の直線性を向上することが期待できる技術が実現される。   According to the present invention, a method of manufacturing an electrode in which a metal foil and an active material layer are laminated, which can be expected to improve the linearity of the end portion of the active material layer, is realized.

本形態の製造装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the manufacturing apparatus of this form. AロールとBロールの位置関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the positional relationship of A roll and B roll. 端面の位置を測定する例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example which measures the position of an end surface. 鍔部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a buttocks part. 鍔部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a buttocks part. 本形態の製造装置による電極の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the electrode by the manufacturing apparatus of this form. 実施例と比較例による電極の端部の凹凸を比較したグラフである。It is the graph which compared the unevenness | corrugation of the edge part of the electrode by an Example and a comparative example. Bロールに鍔部を設けた例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example which provided the collar part in B roll.

以下、本発明を具体化した形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は、帯状の電極を製造する製造方法に、本発明を適用したものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to a method of manufacturing a strip-shaped electrode.

本形態の製造方法にて電極を製造する製造装置100は、図1に概略構成を示すように、Aロール1と、Bロール2と、Cロール3と、補助板4と、を備える。Aロール1は、第1ロールの一例であり、Bロール2は、第2ロールの一例である。本形態の製造装置100は、3つのロール1〜3を使用して、活物質を含む活物質材料である造粒体101を金属箔102に転写することにより、例えば、リチウムイオン二次電池に用いられる帯状の電極103を製造する装置である。   The manufacturing apparatus 100 which manufactures an electrode by the manufacturing method of this form is equipped with A roll 1, B roll 2, C roll 3, and the auxiliary plate 4, as schematic structure is shown in FIG. The A roll 1 is an example of a first roll, and the B roll 2 is an example of a second roll. The manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment uses, for example, a lithium ion secondary battery by transferring the granules 101, which is an active material containing an active material, to the metal foil 102 using three rolls 1 to 3. It is an apparatus for manufacturing the strip-like electrode 103 to be used.

造粒体101は、電極活物質とバインダとを含む粉体に少量の水等の溶媒を加えて湿潤状態とし、攪拌することで略球形に造粒したものである。リチウムイオン二次電池に用いられる電極103を製造する場合、正極用の電極活物質は、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なリチウム含有金属酸化物であり、負極用の電極活物質は、例えば、黒鉛等の炭素系材料である。粉体には、電極活物質に加えて増粘剤が含まれてもよい。例えば、負極用の電極活物質は、直径5〜11μmの粉体であり、負極用の造粒体101は、例えば、直径0.5〜4mmの粒体である。また、造粒体101としては、例えば、ふるい等によって、粒の大きさをある程度揃えたものを使用してもよい。   The granulated body 101 is a powder obtained by adding a solvent such as a small amount of water to a powder containing an electrode active material and a binder to obtain a wet state, and granulating it into a substantially spherical shape by stirring. When manufacturing the electrode 103 used for a lithium ion secondary battery, the electrode active material for the positive electrode is, for example, a lithium-containing metal oxide capable of inserting and extracting lithium ions, and the electrode active material for the negative electrode is, for example, And carbon-based materials such as graphite. The powder may contain a thickener in addition to the electrode active material. For example, the electrode active material for the negative electrode is a powder having a diameter of 5 to 11 μm, and the granules 101 for the negative electrode are, for example, particles having a diameter of 0.5 to 4 mm. Moreover, as the granulated body 101, you may use what, for example with the sieve etc., made the particle | grain size equal to some extent.

金属箔102は、例えば、厚さ8〜20μmの帯状の金属製の箔であり、正極の電極を製造する際にはアルミ箔、負極の電極を製造する際には銅箔が用いられる。金属箔102は、図示しない供給ロール等から巻き出され、製造装置100に供給される。   The metal foil 102 is, for example, a strip-like metal foil having a thickness of 8 to 20 μm, and an aluminum foil is used when manufacturing the positive electrode and a copper foil is used when manufacturing the negative electrode. The metal foil 102 is unwound from a supply roll or the like (not shown) and supplied to the manufacturing apparatus 100.

Aロール1とBロール2とCロール3とは、図1に示すように、回転軸が互いに平行となるように配置されている。Aロール1とBロール2とは、互いに隣接して平行に配置され、Bロール2とCロール3とは、互いに隣接して平行に配置されている。Aロール1とCロール3とは、隣接していない。なお、3つのロール1〜3の配置は、図1に示した例に限らず、例えば3つのロールが縦並びや横並びとなっていてもよい。   As shown in FIG. 1, the A-roll 1, the B-roll 2 and the C-roll 3 are arranged such that the rotation axes are parallel to each other. The A roll 1 and the B roll 2 are disposed adjacent to and in parallel with each other, and the B roll 2 and the C roll 3 are disposed adjacent to each other in parallel. A roll 1 and C roll 3 are not adjacent to each other. The arrangement of the three rolls 1 to 3 is not limited to the example shown in FIG. 1 and, for example, three rolls may be vertically or horizontally arranged.

本形態の製造装置100では、Aロール1は、図1及び図2に示すように、ロール部11と、ロール部11の両端部に設けられた鍔部12と、を備える。なお、図2は、造粒体101の無い状態を、図1中の上方から見た図である。Aロール1のロール部11は、Bロール2と対向する部分である。ロール部11のロール軸方向の長さは、Bロール2のロール軸方向の長さより長い。そして、ロール部11の両端はそれぞれ、Bロール2の両端よりも、ロール軸方向の外側に配置されている。また、鍔部12は、ロール部11のロール軸方向の両端に設けられ、ロール部11の径よりも大径の円盤状の箇所である。   In the manufacturing apparatus 100 of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the A-roll 1 includes a roll 11 and ridges 12 provided at both ends of the roll 11. In addition, FIG. 2 is the figure which looked at the state without the granulated body 101 from the upper direction in FIG. The roll portion 11 of the A roll 1 is a portion facing the B roll 2. The length of the roll portion 11 in the roll axial direction is longer than the length of the B roll 2 in the roll axial direction. And both ends of roll part 11 are arranged outside the both ends of B roll 2 in the roll axial direction. Further, the ridges 12 are provided at both ends in the roll axis direction of the roll portion 11 and are disk-shaped portions having a diameter larger than that of the roll portion 11.

図1及び図2に示すように、Aロール1のロール部11の径はBロール2の径よりも小さい。Bロール2の径はCロール3の径よりも小さい。また、Aロール1とBロール2とは、外周面同士が最も近接する箇所である成膜箇所5で、例えば、60〜400μmの隙間を設けて隣接している。成膜箇所5は、ロール間隙箇所の一例である。成膜箇所5におけるAロール1とBロール2との間隔は、造粒体101の平均粒径より小さく、造粒体101に含まれる活物質の平均粒径より大きい。また、Bロール2とCロール3とは、外周面同士が最も近接する箇所で、例えば、10〜200μmの隙間を設けて隣接している。Bロール2とCロール3との隙間は、成膜箇所5より小さい。   As shown in FIGS. 1 and 2, the diameter of the roll portion 11 of the A-roll 1 is smaller than the diameter of the B-roll 2. The diameter of B roll 2 is smaller than the diameter of C roll 3. The A roll 1 and the B roll 2 are adjacent to each other at the film forming portion 5 where the outer peripheral surfaces are closest to each other, for example, with a gap of 60 to 400 μm. The film formation location 5 is an example of a roll gap location. The distance between the A roll 1 and the B roll 2 at the film forming location 5 is smaller than the average particle diameter of the granulated body 101 and larger than the average particle diameter of the active material contained in the granulated body 101. In addition, the B roll 2 and the C roll 3 are adjacent to each other by providing a gap of, for example, 10 to 200 μm at a portion where the outer peripheral surfaces are closest to each other. The gap between the B roll 2 and the C roll 3 is smaller than the film formation location 5.

また、補助板4は、図1及び図2に示すように、Aロール1とBロール2とのロール軸方向の両端部にて、Aロール1の鍔部12の図1中で上方、かつ、Bロール2の軸方向の外側に配置される。補助板4は、不図示のフレーム等に固定されており、電極の製造時にも移動しない。そして、本形態の製造装置100による電極の製造時には、例えば、ホッパ等から供給される造粒体101は、Aロール1とBロール2との図1中で上方であって両側の補助板4の間の範囲に収容される。   Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the auxiliary plate 4 is located above the ridge 12 of the A-roll 1 in FIG. 1 at both ends in the roll axial direction of the A-roll 1 and B-roll 2. , B roll 2 is disposed outside in the axial direction. The auxiliary plate 4 is fixed to a frame or the like (not shown) and does not move at the time of manufacturing the electrode. And at the time of manufacture of the electrode by the manufacturing apparatus 100 of this form, for example, the granule 101 supplied from a hopper etc. is upper part in FIG. 1 of A roll 1 and B roll 2, and is auxiliary plate 4 of both sides. Housed in the range between.

そして、Aロール1とBロール2とCロール3とは、それぞれを回転駆動する不図示のモータに接続されており、電極の製造時には、それぞれ所定の回転速度で回転される。なお、モータは、各ロール1〜3で共通であっても個別であってもよい。各ロール1〜3の回転方向は、図1に矢印で示すように、2つのロールの隣接する位置にて、隣接する2つのロールの外周面が互いに同じ向きへ移動するように定められている。つまり、Aロール1とCロール3とは同じ回転方向に回転され、Bロール2は、Aロール1やCロール3とは逆の回転方向に回転される。   The A-roll 1, the B-roll 2 and the C-roll 3 are connected to motors (not shown) that rotationally drive them, and are rotated at a predetermined rotational speed when manufacturing the electrodes. In addition, a motor may be common to each roll 1-3, or may be separate. The rotational direction of each of the rolls 1 to 3 is determined such that the outer peripheral surfaces of the two adjacent rolls move in the same direction at adjacent positions of the two rolls, as shown by the arrows in FIG. . That is, the A-roll 1 and the C-roll 3 are rotated in the same rotational direction, and the B-roll 2 is rotated in the opposite rotational direction to the A-roll 1 and the C-roll 3.

具体的に、図1に示した本形態の製造装置100では、Aロール1とBロール2との隣接箇所では、外周面がいずれも図中で下方へ向かう向きに移動し、Bロール2とCロール3との隣接箇所では、外周面がいずれも図中で右方へ向かう向きに移動する。これにより、図1に示すように、補助板4の間に収容された造粒体101は、成膜箇所5にてAロール1とBロール2とによって圧迫されて膜状に成形され、Bロール2とCロール3との隣接箇所で金属箔102に転写される。なお、製造時の各ロールの周速は、例えば、Aロール1のロール部11周速が3つのうちで最も遅く、Cロール3の周速が3つのうちで最も速い。各ロールの径や軸方向の長さ、外周面同士の隙間の大きさ、周速等は、適切な製造が可能な範囲で適宜選択されればよい。   Specifically, in the manufacturing apparatus 100 of the present embodiment shown in FIG. 1, the outer peripheral surface of each of the portions adjacent to the A roll 1 and the B roll 2 moves downward in the drawing, At the adjacent portion to the C-roll 3, the outer peripheral surface moves in the direction toward the right in the figure. Thereby, as shown in FIG. 1, the granulated body 101 accommodated between the auxiliary plates 4 is compressed by the A roll 1 and the B roll 2 at the film forming location 5 and is formed into a film shape, B It is transferred to the metal foil 102 at a position adjacent to the roll 2 and the C roll 3. The circumferential speed of each roll at the time of manufacture is, for example, the slowest of the three circumferential speeds of the roll portion 11 of the A-roll 1 and the fastest of the three circumferential speeds of the C-roll 3. The diameter of each roll, the length in the axial direction, the size of the gap between the outer peripheral surfaces, the peripheral speed, and the like may be appropriately selected as long as appropriate manufacturing is possible.

Aロール1についてさらに説明する。図2に示すように、Aロール1の鍔部12は、ロール部11の両端部にて径方向に突出していることから、Bロール2をロール軸方向に延長した箇所と交わる。そして、Aロール1の鍔部12のうち、ロール軸方向の中央側の面12aの一部は、Bロール2の端面2aに対し、所定のクリアランスyを設けて対向している。対向箇所における鍔部12とBロール2の端面2aとのクリアランスyは、各ロールを回転させた場合でも、鍔部12とBロール2とが接触せず、かつ、鍔部12とBロール2との間から造粒体101の一部が漏出しないように設定される。   The A roll 1 will be further described. As shown in FIG. 2, since the collar portion 12 of the A roll 1 protrudes in the radial direction at both ends of the roll portion 11, the ridge portion 12 intersects with the location where the B roll 2 is extended in the roll axial direction. Then, a part of the surface 12 a on the center side in the roll axial direction of the ridge portion 12 of the A roll 1 is opposed to the end face 2 a of the B roll 2 with a predetermined clearance y. The clearance y between the ridge 12 and the end face 2 a of the B roll 2 at the opposing portion does not contact the ridge 12 and the B roll 2 even when each roll is rotated, and the ridge 12 and the B roll 2 It is set so that a part of granulated body 101 may not leak from between.

本形態の製造装置100では、鍔部12の面12aとBロール2の端面2aとのクリアランスyは、次の式1及び式2を満たす。
Bロール2のロール軸方向の最大振れ量δ < 静止時のクリアランスy …式1
回転時の最大のクリアランスy ≦ 活物質の平均粒径d×4 …式2
In the manufacturing apparatus 100 of the present embodiment, the clearance y between the surface 12 a of the ridge 12 and the end face 2 a of the B-roll 2 satisfies the following Expression 1 and Expression 2.
Maximum deflection of the B roll 2 in the roll axis direction δ <Clearance at rest y Equation 1
Maximum clearance at the time of rotation y ≦ average particle diameter of active material d × 4 formula 2

Bロール2のロール軸方向の最大振れ量δは、Bロール2を回転させた際における、Bロール2の端面2aのロール軸方向への移動幅の最大値である。最大振れ量δは、例えば、図3に示すように、装置外のフレーム21等に固定した計測器22にて測定することで得られる。つまり、Bロール2を回転させながら、計測器22によって、計測器22からBロール2の端面2aまでの距離を測定する。測定された距離の最大値と最小値との差が、Bロール2の最大振れ量δである。   The maximum deflection amount δ of the B roll 2 in the roll axis direction is the maximum value of the movement width of the end face 2 a of the B roll 2 in the roll axis direction when the B roll 2 is rotated. The maximum deflection amount δ is obtained, for example, by measuring with a measuring instrument 22 fixed to a frame 21 or the like outside the apparatus as shown in FIG. That is, while rotating the B-roll 2, the measuring device 22 measures the distance from the measuring device 22 to the end face 2 a of the B-roll 2. The difference between the maximum value and the minimum value of the measured distance is the maximum deflection amount δ of the B-roll 2.

そして、各ロールの静止時におけるクリアランスyを最大振れ量δより大きくすることで、Bロール2の回転時にも、鍔部12とBロール2との接触を抑制できる。なお、本形態では、Bロール2の両側の端面2aについて、それぞれ最大振れ量δを測定して、両側のクリアランスyをそれぞれ設定する。   Then, by making the clearance y at the time of standstill of each roll larger than the maximum deflection amount δ, the contact between the collar portion 12 and the B roll 2 can be suppressed even at the time of rotation of the B roll 2. In the present embodiment, the maximum runout amount δ is measured for each of the end faces 2a on both sides of the B roll 2, and the clearances y on both sides are set.

なお、図3に示すように、鍔部12の面12aの最大振れ量についても測定するとさらによい。つまり、フレーム21に固定された測定器23を用いて、Aロール1を回転させた際における、測定器23と面12aとの距離を測定する。測定された距離の最大値と最小値との差が、面12aの最大振れ量である。そして、静止時のクリアランスyを、Bロール2の最大振れ量δと面12aの最大振れ量との和よりも大きくすれば、より確実に接触を抑制できる。   Further, as shown in FIG. 3, it is further preferable to measure the maximum deflection amount of the surface 12 a of the ridge portion 12. That is, when the A-roll 1 is rotated, the distance between the measuring instrument 23 and the surface 12 a is measured using the measuring instrument 23 fixed to the frame 21. The difference between the maximum and the minimum of the measured distance is the maximum deflection of the surface 12a. Then, if the clearance y at the time of stationary is made larger than the sum of the maximum deflection amount δ of the B-roll 2 and the maximum deflection amount of the surface 12a, the contact can be suppressed more reliably.

また、本形態の製造装置100では、前述したように、造粒体101として、電極活物質を含む粉体材料を造粒したものを用いている。造粒体101では、含まれる粉体材料同士が凝集する傾向があるため、例えば、材料として含まれている活物質の平均粒径より多少大きい程度の隙間であれば、隙間があっても容易には漏れ出さない。従って、クリアランスyを適切に選択することで、各ロールの回転時にも、成膜箇所5の直上において、Aロール1のロール部11とBロール2と両側の鍔部12との間に、造粒体101を保持できる。言い換えると、クリアランスy内に造粒体101を保持できる範囲で、クリアランスyを設ける。   Moreover, in the manufacturing apparatus 100 of this form, as mentioned above, what granulated the powder material containing an electrode active material is used as the granulation body 101. As shown in FIG. In the granulated body 101, since there is a tendency for the powder materials contained to be aggregated, for example, it is easy even if there is a gap if it is a gap having a size slightly larger than the average particle diameter of the active material contained as the material Does not leak out. Therefore, by appropriately selecting the clearance y, the structure is formed between the roll portion 11 of the A roll 1 and the B roll 2 and the ridge portions 12 on both sides immediately above the film forming portion 5 even during rotation of each roll. The particles 101 can be held. In other words, the clearance y is provided in a range where the granulated body 101 can be held in the clearance y.

本形態で使用する造粒体101は、例えば、平均粒径5〜11μmの黒鉛粉末と増粘剤とに水を加えて混練し、材料中の固形分の割合が70〜80%であって直径0.5〜4mmの粒体としたものである。この造粒体101は、例えば、活物質の平均粒径dの4倍以下の隙間であれば、隙間に向かう向きの圧力が加わってもほとんど漏れ出さないことが実験で確かめられている。そこで、各ロールの回転時のクリアランスyが、活物質の平均粒径dの4倍より大きくならないようにすることで、鍔部12とBロール2との間に造粒体101を保持できる。   In the granulated body 101 used in this embodiment, for example, water is added to a graphite powder having an average particle diameter of 5 to 11 μm and a thickener and the mixture is kneaded, and the ratio of solid content in the material is 70 to 80% The particles are 0.5 to 4 mm in diameter. It has been confirmed by experiment that, in the case of a gap of 4 times or less of the average particle diameter d of the active material, for example, the granulated body 101 hardly leaks out even if a pressure in the direction toward the gap is applied. Then, the granulated body 101 can be hold | maintained between the collar part 12 and B roll 2 by making the clearance y at the time of rotation of each roll not be larger than 4 times the average particle diameter d of an active material.

さらに、本形態の製造装置100では、Aロール1の鍔部12は、図4及び図5に示すように、周方向に3分割された3つのリング部材121A、121B、121Cと、3つのシム122A、122B、122Cと、を備える。図4では、図5のX−X断面のAロール1を示している。   Furthermore, in the manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the ridge portion 12 of the A-roll 1 includes three ring members 121A, 121B, 121C and three shims divided in the circumferential direction. 122A, 122B, 122C. In FIG. 4, A roll 1 of the XX cross section of FIG. 5 is shown.

各リング部材121A、121B、121Cは、それぞれ内角120°の扇形の略板状の部材であり、3つのリング部材を組み合わせると、Aロール1のロール部11の端面11aを覆う蓋状となる。シム122A、122B、122Cは、各リング部材121A、121B、121Cと端面11aとの間に配置される略板状の部材である。各リング部材121A、121B、121Cは、それぞれ、ボルト123によってロール部11にねじ止めされており、シム122A、122B、122Cは、対応するリング部材とロール部11との間に挟まれて固定されている。なお、以下では、区別の必要がない場合には、A、B、Cの添え字を省略する。   Each of the ring members 121A, 121B, and 121C is a fan-shaped, substantially plate-like member having an inner angle of 120 °, and when three ring members are combined, it becomes a lid covering the end face 11a of the roll portion 11 of the A roll 1. The shims 122A, 122B, 122C are substantially plate-like members disposed between the ring members 121A, 121B, 121C and the end surface 11a. Each ring member 121A, 121B, 121C is screwed to the roll portion 11 by a bolt 123, and the shims 122A, 122B, 122C are fixed by being sandwiched between the corresponding ring member and the roll portion 11. ing. In the following, the subscripts of A, B, and C will be omitted unless distinction is necessary.

本形態のAロール1は、ロール部11、すなわち、従来の製造装置にて用いられている鍔部の無いAロールに、3つのリング部材121によって構成される鍔部12を取り付けることで実現できる。そして、シム122を厚さの異なるものと交換すれば、リング部材121とロール部11の端面11aとの距離を変更できる。つまり、シム122の厚さを適切に選択することで、前述した条件を満たすようなクリアランスyを容易に実現できる。例えば、Aロール1の両端部で適切なクリアランスyの範囲が異なっていても、異なるシム122を用いるのみでよく、同種のリング部材121を使用できる。   The A-roll 1 of this embodiment can be realized by attaching the collar portion 12 formed of the three ring members 121 to the roll portion 11, that is, the A-roll without the ridge portion used in the conventional manufacturing apparatus. . The distance between the ring member 121 and the end face 11 a of the roll portion 11 can be changed by replacing the shim 122 with one having a different thickness. That is, by appropriately selecting the thickness of the shim 122, the clearance y which satisfies the above-described condition can be easily realized. For example, even if the range of appropriate clearance y is different at both ends of the A-roll 1, different shims 122 may be used, and the same kind of ring member 121 can be used.

そして、実際のクリアランスyは、スキマゲージで測定できる。例えば、鍔部12の面12aとBロール2の端面2aとの間にスキマゲージを差し込み、クリアランスyが前述した条件を満たすことを確認する。さらに、Aロール1とBロール2とを少しずつ回転して、複数箇所で測定するとよい。   And, the actual clearance y can be measured by a skimmer gauge. For example, a skimmer gauge is inserted between the surface 12a of the collar 12 and the end face 2a of the B-roll 2, and it is confirmed that the clearance y satisfies the condition described above. Furthermore, it is good to rotate A roll 1 and B roll 2 little by little, and to measure in multiple places.

なお、補助板4は、図1に示したように、成膜箇所5には設けられていない。つまり、補助板4の間に収容される造粒体101には、各ロールの回転による圧力は加わらない。そのため、補助板4とBロール2との間隔は、造粒体101の粒径よりも小さければよい。造粒体101の粒径は、前述したように、例えば、造粒体101に含まれる活物質の粒径の40〜800倍である。そのため、図2に示したように、補助板4とBロール2の端面2aとの距離は、クリアランスyよりも大きい。   The auxiliary plate 4 is not provided at the film forming location 5 as shown in FIG. That is, the pressure due to the rotation of each roll is not applied to the granulated body 101 accommodated between the auxiliary plates 4. Therefore, the distance between the auxiliary plate 4 and the B roll 2 may be smaller than the particle diameter of the granulated body 101. The particle size of the granulated body 101 is, for example, 40 to 800 times the particle size of the active material contained in the granulated body 101, as described above. Therefore, as shown in FIG. 2, the distance between the auxiliary plate 4 and the end face 2 a of the B-roll 2 is larger than the clearance y.

続いて、本形態の製造装置100にて電極103を製造する方法について、図6を参照して説明する。本形態の製造方法では、まず、造粒体101と金属箔102とをそれぞれ準備し、補助板4の間に造粒体101を収容し、Cロール3の外周に金属箔102を巻き付けた状態とする(準備工程)。なお、Aロール1には、適切に選択されたシム122とリング部材121とが装着されている。   Then, the method to manufacture the electrode 103 in the manufacturing apparatus 100 of this form is demonstrated with reference to FIG. In the manufacturing method of this embodiment, first, the granulated body 101 and the metal foil 102 are prepared, the granulated body 101 is accommodated between the auxiliary plates 4, and the metal foil 102 is wound around the outer periphery of the C roll 3. And (preparation process). In addition, the shim 122 and the ring member 121 appropriately selected are attached to the A-roll 1.

その後、図1に示したように、Aロール1、Bロール2、Cロール3を、それぞれ所定の回転速度で回転させる。補助板4の間に収容されている造粒体101は、Aロール1のロール部11の外周とBロール2の外周との移動につれて移動して、成膜箇所5を通過する。これにより、Bロール2の表面上に造粒体101の膜が形成される(成膜工程)。   Thereafter, as shown in FIG. 1, the A-roll 1, the B-roll 2 and the C-roll 3 are each rotated at a predetermined rotational speed. The granulated body 101 accommodated between the auxiliary plates 4 moves as the outer periphery of the roll portion 11 of the A roll 1 and the outer periphery of the B roll 2 move, and passes through the film forming location 5. Thereby, a film of the granules 101 is formed on the surface of the B-roll 2 (film forming step).

このとき、Aロール1の両端部には鍔部12が設けられ、鍔部12がロール部11とともに同じ向きに同じ角速度で回転することから、成膜箇所5のうちロール軸方向の両端付近の造粒体101は、中央付近の造粒体101とほぼ同じ速度で移動する。つまり、ロール軸方向の位置についての造粒体101の流速の差は抑制されている。従って、成膜箇所5への造粒体101の供給量は、ロール軸方向についてのムラが抑制され、ロール軸方向の全体に亘って十分な量となる。   At this time, since the ridges 12 are provided at both ends of the A roll 1 and the ridges 12 rotate with the roll 11 at the same angular velocity in the same direction, the film forming portion 5 near the both ends in the roll axial direction The granules 101 move at almost the same speed as the granules 101 near the center. That is, the difference in the flow velocity of the granulated body 101 with respect to the position in the roll axial direction is suppressed. Therefore, the amount of supply of the granules 101 to the film forming portion 5 is suppressed in the roll axial direction, and is a sufficient amount over the entire roll axial direction.

さらに、図1に示したように、Aロール1とBロール2との間で成膜された造粒体101は、Bロール2の外周面に付着して移動し、Bロール2とCロール3との間で、Cロール3の外周に巻き付けられている金属箔102に転写される(転写工程)。これにより、金属箔102に造粒体101が積層された電極103が製造される。なお、電極103の製造工程としてさらに、電極103を乾燥する工程を含んでもよい。   Furthermore, as shown in FIG. 1, the granules 101 formed into a film between the A roll 1 and the B roll 2 adhere to the outer peripheral surface of the B roll 2 and move, and the B roll 2 and the C roll And the metal foil 102 wound around the outer periphery of the C roll 3 (transfer step). Thereby, the electrode 103 in which the granules 101 are stacked on the metal foil 102 is manufactured. The step of manufacturing the electrode 103 may further include a step of drying the electrode 103.

本形態の製造装置100では、Aロール1のロール部11の外周面とBロール2の外周面との最近接位置である成膜箇所5の間隔(成膜時のギャップ)よりもBロール2の外周面とCロール3の外周面との最近接位置での間隔(転写時のギャップ)の方が小さい。そのため、Aロール1とBロール2との間で膜状に成形された造粒体101は、転写時のギャップの位置でさらに押し広げられる。本形態によれば、成膜工程にて形成される膜状の造粒体101は、ロール軸方向について両端部まで十分な量となっているので、転写後の電極103においても幅方向の両端部まで適切に活物質層が形成される。従って、活物質層の端部の凹凸は抑制される。   In the manufacturing apparatus 100 of the present embodiment, the B roll 2 is more than the gap (the gap at the time of film formation) of the film forming portion 5 which is the closest position between the outer peripheral surface of the roll portion 11 of the A roll 1 and the outer peripheral surface of the B roll 2 The gap at the closest position between the outer peripheral surface of the roller and the outer peripheral surface of the C-roll 3 (gap at the time of transfer) is smaller. Therefore, the granules 101 formed into a film shape between the A roll 1 and the B roll 2 are further spread at the position of the gap at the time of transfer. According to this embodiment, since the film-like granulated body 101 formed in the film forming step has a sufficient amount to both ends in the roll axis direction, both ends in the width direction also in the electrode 103 after transfer. The active material layer is properly formed up to the part. Therefore, the unevenness of the end portion of the active material layer is suppressed.

本形態の製造装置100を用いて製造した実施例の電極と、鍔部の無いAロールと固定された仕切板とを有する製造装置を用いて製造した比較例の電極とについて、活物質層の端部の凹凸を測定した結果を、図7に示す。なお、この実施例では、クリアランスyを40μmとした製造装置100を用い、平均粒径10μmの活物質を含む造粒体101を成膜した。   About the electrode of the Example manufactured using the manufacturing apparatus 100 of this form, and the electrode of the comparative example manufactured using the manufacturing apparatus which has an A roll without a ridge and a fixed partition plate The result of measuring the unevenness of the end portion is shown in FIG. In this example, the granules 101 containing an active material having an average particle diameter of 10 μm were formed using the manufacturing apparatus 100 with the clearance y set to 40 μm.

図7に示すように、電極の幅方向の端部の凹凸は、実施例では0.5mm程度であり、比較例では2.0mm程度であった。この結果からも、端部の凹凸が抑制され、直線性が向上されていることが確認できた。   As shown in FIG. 7, the unevenness of the end portion in the width direction of the electrode was about 0.5 mm in the example and about 2.0 mm in the comparative example. Also from this result, it was confirmed that the unevenness of the end was suppressed and the linearity was improved.

また、本形態の製造装置100では、鍔部12とBロール2の端面2aとの間にクリアランスyを設けている。例えば、クリアランスyを設けず、鍔部12を端面2aに押し当てて密着させた場合でも、端部の造粒体101を漏らさずに移動させて、電極の端部の凹凸を抑制できると推定される。ただし、押し当てて密着させる場合には、鍔部を樹脂製とした方が好ましく、樹脂製の鍔部には摺動による磨耗が発生する。樹脂製の鍔部をBロール2の端面2aに密着させた製造装置を用いて、例えば、1000mの電極を連続して製造した場合、鍔部には0.5mm程度の磨耗が発生すると推測される。そのため、密着させた鍔部の寿命は、例えば、300m程度の電極の製造によって切れると推測される。つまり、頻繁に鍔部を取り替える必要性が生じる。   Moreover, in the manufacturing apparatus 100 of this form, the clearance y is provided between the ridge 12 and the end face 2 a of the B-roll 2. For example, even when the clearance y is not provided and the ridge 12 is pressed against the end face 2a to be in close contact, it is estimated that the granular body 101 at the end can be moved without leakage to suppress unevenness of the end of the electrode Be done. However, in the case of pressing and bringing into close contact, it is preferable that the collar portion be made of resin, and wear due to sliding occurs in the resin collar portion. For example, when a 1000 m electrode is continuously manufactured using a manufacturing apparatus in which a resin ridge portion is in close contact with the end face 2a of the B roll 2, wear of approximately 0.5 mm is estimated to occur in the ridge portion Ru. Therefore, it is estimated that the lifetime of the closely-contacted buttocks will be exhausted by manufacture of an electrode of about 300 m, for example. In other words, there is a need to frequently replace the buttocks.

本形態の製造装置100では、鍔部12とBロール2の端面2aとの間にクリアランスyを設けているので、非接触であり、鍔部12の材質に関わらず、ほとんど磨耗しない。従って、鍔部12の寿命が長く、例えば、100万m以上の電極を製造しても鍔部12の交換は必要ないと推測される。   In the manufacturing apparatus 100 of the present embodiment, since the clearance y is provided between the ridge 12 and the end face 2 a of the B-roll 2, it is not in contact and hardly wears regardless of the material of the ridge 12. Therefore, it is assumed that the life of the collar portion 12 is long, for example, it is not necessary to replace the collar portion 12 even if an electrode of 1,000,000 m or more is manufactured.

以上詳細に説明したように本形態の電極の製造方法によれば、Aロール1とBロール2との間で、造粒体101を膜状に成形する。本形態の製造装置100は、Aロール1に鍔部12が設けられていることから、各ロールの回転に伴って、鍔部12の近傍の造粒体101も、ロール軸方向の中央部の造粒体101と同じように移動しやすい。従って、ロール軸方向についての流速のムラや供給量の部分的な低下が抑制され、端部まで膜厚の揃った成膜が期待できる。これにより、金属箔102に活物質層が積層された電極103の、活物質層の幅方向の端部の凹凸が抑制され、活物質層の直線性の向上が期待できる。   As described above in detail, according to the method of manufacturing an electrode of the present embodiment, the granulated body 101 is formed into a film shape between the A roll 1 and the B roll 2. In the manufacturing apparatus 100 of the present embodiment, since the ridges 12 are provided on the A-roll 1, the granules 101 in the vicinity of the ridges 12 are also in the central portion in the roll axial direction as the respective rolls rotate. It is easy to move in the same manner as the granulated body 101. Therefore, the unevenness of the flow velocity in the roll axial direction and the partial decrease of the supply amount can be suppressed, and film formation with uniform film thickness up to the end can be expected. Thereby, the unevenness | corrugation of the edge part of the width direction of the active material layer of the electrode 103 by which the active material layer was laminated | stacked on the metal foil 102 is suppressed, and the improvement of the linearity of an active material layer can be anticipated.

なお、本実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。例えば、本発明は、金属箔に造粒体による層を形成してシート状の電極を製造する製造方法であれば、リチウムイオン二次電池用の電極に限らず、各種の電池の電極の製造方法に適用可能である。   The present embodiment is merely an example and does not limit the present invention. Therefore, the present invention is naturally capable of various improvements and modifications without departing from the scope of the invention. For example, as long as the present invention is a manufacturing method of forming a sheet-like electrode by forming a layer of granules on a metal foil, it is not limited to electrodes for lithium ion secondary batteries, but manufacturing electrodes of various batteries. Applicable to the method.

また、Aロール1とBロール2との配置や、Bロール2とCロール3との配置は、図示の例に限らない。例えば、Aロール1とBロール2との配置は、水平方向に限らず、上下方向でもよいし、斜めでもよい。また、例えば、Bロール2とCロール3との配置は、上下方向に限らず、水平方向に並んでいてもよいし、斜めでもよい。また、各ロールの径は、同じでもよい。   Further, the arrangement of the A roll 1 and the B roll 2 and the arrangement of the B roll 2 and the C roll 3 are not limited to the illustrated example. For example, the arrangement of the A roll 1 and the B roll 2 is not limited to the horizontal direction, and may be vertical or diagonal. Further, for example, the arrangement of the B roll 2 and the C roll 3 is not limited to the vertical direction, and may be arranged in the horizontal direction or may be oblique. Moreover, the diameter of each roll may be the same.

本形態では、Aロール1として、ロール部11の両端部にリング部材121を取り付けたものを例示しているが、ロール部11と鍔部12とが一体となったロールを用いてもよい。また、リング部材121として、3分割されているものを例示しているが、2分割や4分割以上でもよく、また、分割されていなくてもよい。   Although the ring member 121 is attached to both ends of the roll portion 11 as the A-roll 1 in this embodiment, a roll in which the roll portion 11 and the collar portion 12 are integrated may be used. Further, although the ring member 121 is illustrated as being divided into three, it may be divided into two or four or more, and may not be divided.

また、本形態では、シム122の厚さによって、クリアランスyを設定するとしたが、これに限らず、例えば、リング部材121そのものの厚さによって調整してもよい。つまり、シム122は、無くてもよい。ただし、シム122を用いることで、クリアランスyの調整が容易である。   In the embodiment, the clearance y is set according to the thickness of the shim 122. However, the present invention is not limited to this. For example, the clearance y may be adjusted according to the thickness of the ring member 121 itself. That is, the shim 122 may be absent. However, by using the shim 122, adjustment of the clearance y is easy.

また、本形態では、Aロール1に鍔部12を設けるとしたが、Aロール1に限らず、例えば、Bロール2に設けてもよい。具体的には、例えば、図8に示すように、BロールをAロールより長くし、Bロールの両端部に鍔部を設けて、鍔部とAロールの端面とのクリアランスを前述した本形態のクリアランスyとなるように設定してもよい。   Further, in the present embodiment, although the ridge portion 12 is provided on the A roll 1, the present invention is not limited to the A roll 1 and may be provided on, for example, the B roll 2. Specifically, for example, as shown in FIG. 8, the B-roll is longer than the A-roll, and the ridges are provided at both ends of the B-roll, and the present embodiment described above clears the clearance between the ridge and the end face of the A-roll. It may be set to be the clearance y of.

1 Aロール
2 Bロール
11 ロール部
12 鍔部
100 製造装置
101 造粒体
102 金属箔
103 電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 A roll 2 B roll 11 roll part 12 ridge part 100 manufacturing apparatus 101 granulated body 102 metal foil 103 electrode

Claims (1)

活物質を含む造粒体である活物質材料を帯状の金属箔に転写することにより電極を製造する電極の製造方法であって、
ロール部と、前記ロール部の軸方向の両端部に設けられ、前記ロール部より大径である鍔部と、を有する第1ロールと、
前記第1ロールと隣接して平行に配置されるとともに、前記第1ロールの前記ロール部よりも軸方向の長さが短い第2ロールと、
を備える製造装置を用いて、
前記第1ロールと前記第2ロールとを回転させることにより、前記第1ロールの前記ロール部と前記第2ロールとの間に供給された前記活物質材料を、前記ロール部と前記第2ロールとが対向する箇所であるロール間隙箇所を通って移動させることで、前記第1ロールと前記第2ロールとのいずれか一方の表面上に前記活物質材料の膜を形成する成膜工程を含み、
前記鍔部の軸方向の中央側の面は、前記第2ロールの軸方向の端面と所定のクリアランスを設けて対向し、
前記クリアランスの大きさは、前記第1ロールと前記第2ロールとの回転時に、前記鍔部と前記第2ロールとが接触せず、かつ、前記活物質材料に含まれる前記活物質の平均粒径の4倍以下である範囲内に設定されている、
ことを特徴とする電極の製造方法。
A method for producing an electrode, comprising producing an electrode by transferring an active material material, which is a granule containing an active material, to a strip-like metal foil,
A first roll having a roll portion, and ridged end portions provided at both axial end portions of the roll portion and having a diameter larger than that of the roll portion;
A second roll disposed adjacent to and in parallel with the first roll and having a shorter axial length than the roll portion of the first roll;
Using a manufacturing apparatus equipped with
The active material material supplied between the roll portion of the first roll and the second roll by rotating the first roll and the second roll is the roll portion and the second roll. And a film forming step of forming a film of the active material on any one surface of the first roll and the second roll by moving through a roll gap portion where the ,
The axial center side surface of the flange portion is opposed to the axial end surface of the second roll with a predetermined clearance provided.
As for the size of the clearance, when the first roll and the second roll rotate, the ridge portion and the second roll do not contact, and the average particle size of the active material contained in the active material material is determined. It is set within the range of 4 times or less of the diameter,
The manufacturing method of the electrode characterized by the above.
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