JP2019197650A - Inspection method of electrode layer and manufacturing method of battery - Google Patents

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Abstract

To detect the moisture content in an electrode layer with high accuracy without interrupting manufacturing of the electrode layer.SOLUTION: An inspection method of an electrode layer (3) in the electrode layer of a battery includes a step (S4) of detecting the moisture content in the electrode layer (3) during conveyance of a sheet of the electrode layer (3) in a manufacture line which unwinds and conveys a roll body of electrode foil (2), laminates the film of the electrode material on the electrode foil (2), takes up the obtained sheet of the electrode layer (3) and forms the roll body. The inspection method emits the laser beam to the electrode layer (3), receives coherent anti-Stokes Raman scattering light from the electrode layer (3), and detects the vibration peak of the water molecule from the spectrum of the received coherent anti-Stokes Raman scattering light in the step (S4) of detecting the moisture content.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電極層の検査方法及び電池の製造方法に関する。   The present invention relates to an electrode layer inspection method and a battery manufacturing method.

リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等は、正極の電極層と負極の電極層とが、セパレータを介して交互に積層された構造を有する。電極層は、ロール・トゥ・ロール(roll to roll)で製造可能である。例えば、搬送される電極箔のシート上に電極材料インクを塗布して、電極材料の膜を積層することにより、電極層のシートが連続的に製造される(例えば、特許文献1参照。)。   Lithium ion batteries, nickel metal hydride batteries, and the like have a structure in which positive electrode layers and negative electrode layers are alternately stacked via separators. The electrode layer can be manufactured roll-to-roll. For example, an electrode material sheet is applied onto a sheet of electrode foil to be conveyed, and a film of the electrode material is laminated, whereby the electrode layer sheet is continuously manufactured (see, for example, Patent Document 1).

特開2014−192043号公報JP 2014-192043 A

電極層は、水分を含むと劣化しやすいため、電極層の製造時には電極層中の水分を検出する検査が行われている。通常、アルゴンガス等の不活性ガスの雰囲気下で、電極層のシートの一部を切り取って試料が作成され、カールフィッシャー法等によって試料中の水分の検出が行われる。   Since the electrode layer easily deteriorates when it contains moisture, an inspection for detecting moisture in the electrode layer is performed when the electrode layer is manufactured. Usually, a sample is prepared by cutting off a part of the electrode layer sheet in an atmosphere of an inert gas such as argon gas, and moisture in the sample is detected by the Karl Fischer method or the like.

しかしながら、電極層をロール・トゥ・ロールにより連続して製造する場合、検査のために製造を中断しなければならず、生産効率が低下する。また、試料の作成のために、電極層のシートを切断する必要があり、電極層の長尺なシートを得ることが難しくなる。   However, when the electrode layer is continuously produced by roll-to-roll, production must be interrupted for inspection, and production efficiency is reduced. In addition, it is necessary to cut the electrode layer sheet for preparing the sample, and it becomes difficult to obtain a long sheet of the electrode layer.

本発明は、電極層の製造を中断することなく、電極層中の水分を高精度に検出することを目的とする。   An object of this invention is to detect the water | moisture content in an electrode layer with high precision, without interrupting manufacture of an electrode layer.

本発明に係る電池の電極層の検査方法は、電極箔のロール体を巻き出して搬送し、前記電極箔上に電極材料の膜を積層し、得られた電極層のシートを巻き取ってロール体を形成する製造ラインにおいて、前記電極層のシートの搬送中に前記電極層中の水分を検出するステップを含み、前記水分を検出するステップでは、前記電極層に対してレーザー光を発光し、前記電極層からコヒーレント反ストークスラマン散乱光を受光して、受光した前記コヒーレント反ストークスラマン散乱光のスペクトルから水分子の振動ピークを検出する。   The method for inspecting the electrode layer of the battery according to the present invention unwinds and conveys a roll body of the electrode foil, laminates a film of the electrode material on the electrode foil, winds up and rolls the obtained electrode layer sheet In a production line for forming a body, the method includes a step of detecting moisture in the electrode layer during conveyance of the sheet of the electrode layer, and the step of detecting moisture emits laser light to the electrode layer, Coherent anti-Stokes Raman scattered light is received from the electrode layer, and a vibration peak of water molecules is detected from the spectrum of the received coherent anti-Stokes Raman scattered light.

本発明に係る電池の製造方法は、電極層を有する電池の製造方法であって、電極箔のロール体を巻き出して搬送するステップと、前記電極箔上に電極材料インクを塗布し、電極材料の膜を形成するステップと、前記電極材料の膜を乾燥し、前記電極層を得るステップと、前記電極層中の水分を検出するステップと、前記水分を検出した後の電極層を巻き取って、ロール体を形成するステップと、前記水分の検出結果によって、前記電極材料の膜の乾燥条件を調整するステップと、を含み、前記水分を検出するステップでは、前記電極層に対してレーザー光を発光し、前記電極層からコヒーレント反ストークスラマン散乱光を受光して、受光した前記コヒーレント反ストークスラマン散乱光のスペクトルから水分子の振動ピークを検出する。   The method for producing a battery according to the present invention is a method for producing a battery having an electrode layer, the step of unwinding and transporting a roll of electrode foil, applying an electrode material ink on the electrode foil, Forming the film, drying the electrode material film to obtain the electrode layer, detecting moisture in the electrode layer, and winding the electrode layer after detecting the moisture A step of forming a roll body, and a step of adjusting a drying condition of the film of the electrode material according to the detection result of the moisture. In the step of detecting the moisture, a laser beam is applied to the electrode layer. It emits light, receives coherent anti-Stokes Raman scattering light from the electrode layer, and detects a vibration peak of water molecules from the spectrum of the received coherent anti-Stokes Raman scattering light.

本発明によれば、電極層の製造を中断することなく、電極層中の水分を高精度に検出することができる。   According to the present invention, moisture in the electrode layer can be detected with high accuracy without interrupting the production of the electrode layer.

本実施形態で使用される製造装置の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the structure of the manufacturing apparatus used by this embodiment. 本実施形態の製造方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the manufacturing method of this embodiment. 水分が検出された電極層のスペクトルの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the spectrum of the electrode layer from which the water | moisture content was detected. 水分が検出されなかった電極層のスペクトルの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the spectrum of the electrode layer from which the water | moisture content was not detected.

以下、本発明の電極層の検査方法及び電池の製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of an electrode layer inspection method and a battery manufacturing method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の製造方法の一実施形態において使用される製造装置1の構成を示している。製造装置1は、電池の電極層3をロール・トゥ・ロールで製造する。すなわち、製造装置1は、ロール体の電極箔2を巻き出して搬送し、搬送中の電極箔2上に電極材料の膜を積層し、得られた電極層3のシートを巻き取ってロール体を形成する製造ラインを有する。製造装置1は、電極層3のシートの搬送中に、電極層3中の水分を検出する検査を行う。   FIG. 1 shows the configuration of a manufacturing apparatus 1 used in an embodiment of the manufacturing method of the present invention. The manufacturing apparatus 1 manufactures the electrode layer 3 of the battery by roll-to-roll. That is, the manufacturing apparatus 1 unwinds and conveys the electrode foil 2 of the roll body, laminates a film of an electrode material on the electrode foil 2 being conveyed, winds up the sheet of the obtained electrode layer 3, and rolls the roll body. Has a production line. The manufacturing apparatus 1 performs an inspection to detect moisture in the electrode layer 3 while the sheet of the electrode layer 3 is being conveyed.

図1に示すように、製造装置1は、電極箔2の搬送機構10、塗布装置20、乾燥装置30、検査装置40及び制御装置50を備える。
本実施形態においては、製造装置1によりリチウムイオン電池の電極層3を製造する例を説明する。
As shown in FIG. 1, the manufacturing apparatus 1 includes a transport mechanism 10 for the electrode foil 2, a coating apparatus 20, a drying apparatus 30, an inspection apparatus 40, and a control apparatus 50.
In the present embodiment, an example in which the electrode layer 3 of the lithium ion battery is manufactured by the manufacturing apparatus 1 will be described.

(リチウムイオン電池)
リチウムイオン電池は、正極の電極層3と負極の電極層3が交互に積層され、電解液とともにケース内に封入された二次電池である。正極と負極の各電極層3間には、正極と負極の短絡を防ぐため、セパレータが設けられる。
(Lithium ion battery)
The lithium ion battery is a secondary battery in which positive electrode layers 3 and negative electrode layers 3 are alternately stacked and enclosed in a case together with an electrolytic solution. A separator is provided between each electrode layer 3 of the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.

(電極層)
電極層3は、電極箔2と、電極箔2に積層された正極又は負極の電極材料の膜と、を有する。リチウムイオン電池の正極及び負極の電極材料は、それぞれ電極活物質を含む。正極及び負極の電極活物質としては、従来公知の物質を使用できる。
(Electrode layer)
The electrode layer 3 includes an electrode foil 2 and a positive electrode or negative electrode material film laminated on the electrode foil 2. The electrode material of the positive electrode and the negative electrode of a lithium ion battery each contains an electrode active material. A conventionally well-known substance can be used as an electrode active material of a positive electrode and a negative electrode.

正極の電極活物質としては、例えばコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム等のリチウム化合物、ニッケル、コバルト、マンガン等を含むリチウム含有複合酸化物、オリビン型リン酸鉄等のオリビン型リチウム含有化合物等が挙げられる。負極の電極活物質としては、例えば黒鉛、ピッチを焼成して得られるコークス、フルフリルアルコール樹脂、フェノール樹脂等を低温焼成して得られる非晶質炭素等の黒鉛化性炭素質材料、チタン酸リチウム等のリチウム化合物、カーボン等の導電材で被覆された多孔質シリコン粒子、シリコンオキシカーバイド(SiOC)複合材料等のシリコン系材料等が挙げられる。   Examples of the positive electrode active material include lithium compounds such as lithium cobaltate, lithium nickelate, and lithium manganate, lithium-containing composite oxides including nickel, cobalt, manganese, etc., and olivine-type lithium such as olivine-type iron phosphate Compounds and the like. Examples of the electrode active material for the negative electrode include graphite, coke obtained by firing pitch, furfuryl alcohol resin, graphitizable carbonaceous material such as amorphous carbon obtained by firing low temperature phenol resin, titanic acid, etc. Examples thereof include lithium compounds such as lithium, porous silicon particles coated with a conductive material such as carbon, and silicon-based materials such as silicon oxycarbide (SiOC) composite materials.

電極箔2としては、例えばアルミニウム、銅、ステンレス鋼、チタン等の金属又は合金の金属箔等が挙げられる。正極と負極の電極箔2の種類は同じであってもよいし、異なってもよい。電極箔2の厚さとしては、通常5〜30μmであり、搬送性、巻き取りの容易性等の観点からは、8〜16μmが好ましい。   Examples of the electrode foil 2 include metals such as aluminum, copper, stainless steel, titanium, and metal foils of alloys. The types of the positive and negative electrode foils 2 may be the same or different. The thickness of the electrode foil 2 is usually 5 to 30 μm, and preferably 8 to 16 μm from the viewpoints of transportability and ease of winding.

(搬送機構)
搬送機構10は、巻き出しローラー11、巻き取りローラー12及び複数の搬送ローラー13を有する。搬送機構10は、巻き出しローラー11により電極箔2のロール体を巻き出して、巻き出した電極箔2のシートを各搬送ローラー13により搬送する。また、搬送機構10は、電極箔2上に電極材料の膜が積層されて得られた電極層3のシートを、搬送ローラー13により搬送し、搬送中に水分の検出が行われた電極層3のシートを、巻き取りローラー12により巻き取ってロール体を形成する。
(Transport mechanism)
The transport mechanism 10 includes an unwind roller 11, a take-up roller 12, and a plurality of transport rollers 13. The transport mechanism 10 unwinds the roll body of the electrode foil 2 by the unwinding roller 11 and transports the unwound sheet of the electrode foil 2 by each transport roller 13. Moreover, the conveyance mechanism 10 conveys the sheet | seat of the electrode layer 3 obtained by laminating | stacking the film | membrane of an electrode material on the electrode foil 2 with the conveyance roller 13, and the electrode layer 3 by which the detection of the water | moisture content was performed during conveyance. Is rolled up by a winding roller 12 to form a roll body.

(塗布装置)
塗布装置20は、搬送機構10により巻き出された電極箔2上に、電極材料インクを塗布し、電極材料の膜を形成する。塗布方法としては、特に限定されず、例えばスリットから押し出すダイコート法、ロールコート法、フローコート法、インクジェット法、スプレーコート法、ディップコート法、バーコート法、グラビア印刷法等が挙げられる。
(Applicator)
The coating device 20 applies electrode material ink on the electrode foil 2 unwound by the transport mechanism 10 to form a film of electrode material. The coating method is not particularly limited, and examples thereof include a die coating method, a roll coating method, a flow coating method, an ink jet method, a spray coating method, a dip coating method, a bar coating method, and a gravure printing method.

電極材料インクは、上述した電極活物質の他、バインダー、溶媒、導電補助剤等を含有し得る。バインダーとしては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)樹脂、フッ素ゴム等が挙げられる。溶媒としては、例えば水、イソプロパノール等のアルコール類等のプロトン性極性溶媒、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド等のアミド類、γ−ブチロラクトン等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。導電補助剤としては、例えばカーボンブラック等の炭素材料等が挙げられる。   In addition to the electrode active material described above, the electrode material ink may contain a binder, a solvent, a conductive auxiliary agent, and the like. Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE) resin, polyvinylidene fluoride (PVdF) resin, and fluororubber. Examples of the solvent include protic polar solvents such as water and alcohols such as isopropanol, amides such as N-methylpyrrolidone and dimethyl sulfoxide, and aprotic polar solvents such as γ-butyrolactone. Examples of the conductive auxiliary agent include carbon materials such as carbon black.

(乾燥装置)
乾燥装置30は、電極箔2の搬送方向において塗布装置20より下流に配置される。乾燥装置30は、塗布装置20によって形成された電極材料の膜を乾燥する。乾燥により、電極箔2に電極材料の膜が積層された電極層3のシートが得られる。本実施形態において、乾燥装置30は、図1に示すように、搬送方向に並ぶ複数のヒーター31を有して、各ヒーター31からの輻射熱によって乾燥する。乾燥装置30の乾燥方法としては、これに限定されず、例えばドライヤーによって熱風を送風する等の公知の乾燥方法を使用できる。
(Drying device)
The drying device 30 is disposed downstream of the coating device 20 in the conveying direction of the electrode foil 2. The drying device 30 dries the electrode material film formed by the coating device 20. By drying, a sheet of the electrode layer 3 in which a film of an electrode material is laminated on the electrode foil 2 is obtained. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the drying device 30 has a plurality of heaters 31 arranged in the transport direction, and dries by radiant heat from each heater 31. The drying method of the drying device 30 is not limited to this, and a known drying method such as blowing hot air with a dryer can be used.

(検査装置)
検査装置40は、電極層3のシートの搬送方向において乾燥装置30より下流に配置される。検査装置40は、乾燥後の電極層3のシートの搬送中に、電極層3中の水分を検出する。検査装置40は、コヒーレント反ストークスラマン散乱(CARS:Coherent Anti-Stokes Raman Scattering)分光法により、水分の検出を行う。
検査装置40は、図1に示すように、光源41、プローブ42、43、分光部44、変換部45及びデータ処理部46を備える。
(Inspection equipment)
The inspection device 40 is disposed downstream of the drying device 30 in the sheet conveyance direction of the electrode layer 3. The inspection device 40 detects moisture in the electrode layer 3 during conveyance of the dried electrode layer 3 sheet. The inspection device 40 detects moisture by coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) spectroscopy.
As illustrated in FIG. 1, the inspection apparatus 40 includes a light source 41, probes 42 and 43, a spectroscopic unit 44, a conversion unit 45, and a data processing unit 46.

光源41は、角振動数が異なる2つのレーザー光を発生させる。光源41としては、パルスレーザー光源等を使用できる。2つのレーザー光のうち、高い角振動数(ω1)を有するレーザー光はポンプ光と呼ばれ、低い角振動数(ω2)を有するレーザー光はストークス光と呼ばれる。プローブ42は、2つのレーザー光を測定対象の電極層3上に導いて集光させる。ポンプ光とストークス光の角振動数差(ω1、ω2)が、電極層3中の各分子に固有の振動数に一致すると、一致した分子の双極子モーメントが誘起され、散乱光が生じる。この散乱光のうち、(2ω1−ω2)の角振動数を有する光(ω3)がCARS光である。   The light source 41 generates two laser beams having different angular frequencies. As the light source 41, a pulse laser light source or the like can be used. Of the two laser beams, the laser beam having a high angular frequency (ω1) is called pump light, and the laser beam having a low angular frequency (ω2) is called Stokes light. The probe 42 guides and condenses two laser beams onto the electrode layer 3 to be measured. When the angular frequency difference (ω1, ω2) between the pump light and the Stokes light matches the frequency unique to each molecule in the electrode layer 3, a dipole moment of the matched molecule is induced, and scattered light is generated. Of this scattered light, light (ω3) having an angular frequency of (2ω1-ω2) is CARS light.

膜からの散乱光はプローブ43によって受光され、分光部44へ導かれる。分光部44は、プローブ43によって受光した散乱光からCARS光を抽出し、波長ごとに分光する。変換部45は、分光部44により得られた各波長の光の強度を示す電気信号を出力する。変換部45としては、例えばCCD(Charge Coupled Device)、ICCD(Intensified CCD)等の光電変換素子を使用することができる。データ処理部46は、変換部45から出力された電気信号に基づいて、CARS光のスペクトルを作成する。また、データ処理部46は、作成したスペクトルから水分子の振動ピークを検出する。データ処理部46としては、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ、ハードディスク等のメモリを備えたコンピュータを使用できる。   Scattered light from the film is received by the probe 43 and guided to the spectroscopic unit 44. The spectroscopic unit 44 extracts CARS light from the scattered light received by the probe 43 and separates it for each wavelength. The conversion unit 45 outputs an electrical signal indicating the intensity of light of each wavelength obtained by the spectroscopic unit 44. As the conversion unit 45, for example, a photoelectric conversion element such as a charge coupled device (CCD) or an intensified CCD (ICCD) can be used. The data processing unit 46 creates a spectrum of CARS light based on the electrical signal output from the conversion unit 45. Further, the data processing unit 46 detects a vibration peak of water molecules from the created spectrum. As the data processing unit 46, a computer having a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory such as a hard disk can be used.

(制御装置)
制御装置50は、搬送機構10、塗布装置20及び乾燥装置30の動作を制御する。例えば、制御装置50は、搬送機構10による搬送速度、搬送開始タイミング、塗布装置20による塗布量、塗布タイミング、乾燥装置30による乾燥温度、乾燥時間等を制御できる。制御装置50としては、例えばプロセッサ、メモリ等を備えたコンピュータを使用できる。
(Control device)
The control device 50 controls operations of the transport mechanism 10, the coating device 20, and the drying device 30. For example, the control device 50 can control the transport speed by the transport mechanism 10, the transport start timing, the coating amount by the coating device 20, the coating timing, the drying temperature by the drying device 30, the drying time, and the like. As the control device 50, for example, a computer including a processor, a memory, and the like can be used.

図2は、本発明の一実施形態として、上記製造装置1において実施される、リチウムイオン電池の電極層3の検査方法及びリチウムイオン電池の製造方法を説明するフローチャートである。
製造装置1では、事前に、巻き出しローラー11に電極箔2のロール体がセットされ、巻き出しローラー11から巻き取りローラー12へと電極箔2のシートが巻き架けられる。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an inspection method for an electrode layer 3 of a lithium ion battery and a method for manufacturing a lithium ion battery, which are performed in the manufacturing apparatus 1 as an embodiment of the present invention.
In the manufacturing apparatus 1, a roll body of the electrode foil 2 is set in advance on the unwinding roller 11, and the sheet of the electrode foil 2 is wound from the unwinding roller 11 to the winding roller 12.

製造装置1において電極層3の製造が開始されると、図2に示すように、搬送機構10によりロール体の電極箔2が順次巻き出されて搬送される(ステップS1)。搬送される電極箔2の一方の面上に、塗布装置20において電極材料インクが塗布されて、電極材料の膜が形成される(ステップS2)。電極材料インクの塗布量は、電極箔2の搬送速度及び乾燥条件によって、乾燥後に目的の厚さの膜が得られるように調整される。次いで、乾燥装置30において電極箔2上の膜の乾燥が行われる(ステップS3)。乾燥により、膜中の水分及び溶媒が蒸発して、電極箔2上に電極材料の膜が積層された電極層3のシートが得られる。   When the production of the electrode layer 3 is started in the production apparatus 1, as shown in FIG. 2, the electrode foil 2 of the roll body is sequentially unwound and conveyed by the conveyance mechanism 10 (step S1). On one surface of the electrode foil 2 being conveyed, the electrode material ink is applied by the coating device 20 to form a film of the electrode material (step S2). The coating amount of the electrode material ink is adjusted according to the conveying speed of the electrode foil 2 and the drying conditions so that a film having a desired thickness can be obtained after drying. Next, the film on the electrode foil 2 is dried in the drying device 30 (step S3). By drying, moisture and solvent in the film are evaporated, and a sheet of the electrode layer 3 in which the film of the electrode material is laminated on the electrode foil 2 is obtained.

乾燥後、検査装置40において電極層3中の水分を検出する検査が行われる(ステップS4)。具体的には、光源41において発光したパルスレーザー光が、プローブ42により電極層3へ照射される。電極層3において生じた散乱光は、プローブ42により受光され、分光部44に導かれる。分光部44では散乱光からCARS光が抽出されて、さらに波長ごとに分光される。各波長の光は、変換部45によって光強度を示す電気信号に変換され、データ処理部46によって当該電気信号からスペクトルが作成される。データ処理部46において、スペクトルが解析され、閾値以上の強度を有する水分子の振動ピークの検出が行われる。検査後は、巻き取りローラー12により電極層3のシートが巻き取られて、電極層3のロール体が形成される。   After drying, an inspection for detecting moisture in the electrode layer 3 is performed in the inspection device 40 (step S4). Specifically, pulse laser light emitted from the light source 41 is irradiated to the electrode layer 3 by the probe 42. Scattered light generated in the electrode layer 3 is received by the probe 42 and guided to the spectroscopic unit 44. In the spectroscopic unit 44, the CARS light is extracted from the scattered light, and further separated for each wavelength. The light of each wavelength is converted into an electric signal indicating the light intensity by the converter 45, and a spectrum is created from the electric signal by the data processor 46. In the data processing unit 46, the spectrum is analyzed, and the vibration peak of the water molecule having an intensity equal to or higher than the threshold is detected. After the inspection, the sheet of the electrode layer 3 is taken up by the take-up roller 12 to form a roll body of the electrode layer 3.

図3は、水分が検出された電極層3のスペクトルの一例を示す。図4は、水分が検出されなかった電極層3のスペクトルの一例を示す。
電極層3が水分を含む場合、図3に示すように、CARS分光法で得られるスペクトルにおいて、O−Hの対称伸縮運動と反対称伸縮運動によるブロードなバンドとして、3400cm−1付近に水分子の振動ピークPOHが観測される。CARS光は、一般的なラマン分光法で測定される散乱光よりも強度が大きいため、電極層3中の水分量が微量であっても、水分子の振動ピークPOHを高精度に検出することができる。十分に乾燥して電極層3の水分が除去されると、図4に示すように、図3に示す水分子の振動ピークPOHが観測されないスペクトルが得られる。
FIG. 3 shows an example of the spectrum of the electrode layer 3 in which moisture is detected. FIG. 4 shows an example of the spectrum of the electrode layer 3 in which moisture was not detected.
When the electrode layer 3 contains moisture, as shown in FIG. 3, in the spectrum obtained by CARS spectroscopy, water molecules are present in the vicinity of 3400 cm −1 as a broad band due to OH stretching and antisymmetric stretching motions. The vibration peak POH is observed. CARS light, since the intensity than the scattered light measured in a typical Raman spectroscopy is large, the water content in the electrode layer 3 is also a small amount, detecting the vibration peak P OH of water molecules with high precision be able to. When thoroughly dried to the moisture of the electrode layer 3 is removed, as shown in FIG. 4, spectrum vibrational peak P OH is not observed in the water molecules shown in Figure 3 is obtained.

よって、データ処理部46は、例えば3400cm−1を中心とする一定範囲内(例えば、3000〜3600cm−1)において、一定強度以上の振動ピークが検出された場合は、当該振動ピークが水分子の振動ピークPOHであると判断して、水分を検出することができる。 Therefore, the data processing unit 46, for example, when a vibration peak with a certain intensity or more is detected within a certain range centered on 3400 cm −1 (for example, 3000 to 3600 cm −1 ), the vibration peak is a water molecule. it is determined that the vibration peak P OH, it is possible to detect the water.

上記水分を検出するステップS4では、検査装置40において、電極層3のシートの搬送方向又は幅方向において、異なる複数の位置でそれぞれ水分の検出を行うことができる。幅方向は、シート上において搬送方向と直交する方向である。これにより、電極層3のシートの長さ方向又は幅方向の品質保証が可能である。検査装置40は、搬送方向及び幅方向の両方において複数の位置で水分の検出を行ってもよい。   In step S4 for detecting moisture, the inspection apparatus 40 can detect moisture at a plurality of different positions in the sheet conveyance direction or width direction of the electrode layer 3. The width direction is a direction orthogonal to the conveyance direction on the sheet. Thereby, quality assurance in the length direction or width direction of the sheet of the electrode layer 3 is possible. The inspection apparatus 40 may detect moisture at a plurality of positions in both the transport direction and the width direction.

電極層3のシートは搬送されているため、検査装置40は、任意の間隔で検出を行うことにより、電極層3のシートの搬送方向において異なる複数の位置で検出を行うことができる。また、検査装置40は、プローブ42及び43を幅方向に走査することで、任意の複数の位置において水分の検出が可能である。検査装置40は、幅方向の複数の位置に配置された、プローブ42及び43の複数のセットを有して、各位置における水分の検出を行うこともできる。   Since the sheet of the electrode layer 3 is conveyed, the inspection apparatus 40 can perform detection at a plurality of positions different in the conveyance direction of the sheet of the electrode layer 3 by performing detection at an arbitrary interval. In addition, the inspection apparatus 40 can detect moisture at a plurality of arbitrary positions by scanning the probes 42 and 43 in the width direction. The inspection apparatus 40 has a plurality of sets of probes 42 and 43 arranged at a plurality of positions in the width direction, and can detect moisture at each position.

上記水分を検出するステップS4では、検査装置40において、水分子の振動ピークの強度を解析して、電極層3中の水分量を検出することができる。例えば、データ処理部46において、電極層3中の水分量が既知のスペクトルを作成し、スペクトル中の水分子の振動ピークの強度と水分量の関係を表す関数を求めておく。この関数から、検査対象の電極層3のスペクトルにおいて観測された水分子の振動ピークの強度に対応する水分量を、データ処理部46により求める。   In step S4 for detecting moisture, the inspection device 40 can detect the amount of moisture in the electrode layer 3 by analyzing the intensity of the vibration peak of water molecules. For example, the data processing unit 46 creates a spectrum in which the moisture content in the electrode layer 3 is known, and obtains a function representing the relationship between the intensity of the vibration peak of water molecules in the spectrum and the moisture content. From this function, the data processor 46 obtains the amount of water corresponding to the intensity of the vibration peak of water molecules observed in the spectrum of the electrode layer 3 to be examined.

上記水分を検出するステップS4において水分量を検出する場合、検査装置40において、電極層3のシートの幅方向において異なる複数の位置でそれぞれ水分量の検出を行い、各位置で検出された水分量の平均値を出力することができる。これにより、幅方向における平均的な水分量を把握できる。   When detecting the amount of moisture in step S4 for detecting moisture, the inspection apparatus 40 detects the amount of moisture at a plurality of different positions in the sheet width direction of the electrode layer 3, and the amount of moisture detected at each position. The average value of can be output. Thereby, the average water content in the width direction can be grasped.

検査装置40において水分が検出されると(ステップS5:YES)、制御装置50により乾燥条件の調整が行われる(ステップS6)。乾燥条件を調整するステップS6では、制御装置50は、乾燥装置30における乾燥温度を上昇させる調整と、乾燥時間を長くする調整の少なくとも1つを実行することができる。調整により、製造される電極層3中の水分を十分に除去することができる。   When moisture is detected in the inspection device 40 (step S5: YES), the drying conditions are adjusted by the control device 50 (step S6). In step S6 for adjusting the drying conditions, the control device 50 can execute at least one of adjustment for increasing the drying temperature in the drying device 30 and adjustment for increasing the drying time. By the adjustment, water in the produced electrode layer 3 can be sufficiently removed.

例えば、制御装置50は、ヒーター31の温度を1℃上昇させることにより、乾燥温度を上昇させる調整が可能である。また、制御装置50は、搬送方向に並ぶ複数のヒーター31のうち、電源をONにして乾燥に使用するヒーター31の数を増やすことにより、乾燥時間を長くする調整が可能である。具体的には、最初は乾燥に使用するヒーター31を2つとし、水分が検出された場合はヒーター31の数を3つに増やす。また、制御装置50は、搬送機構10による電極箔2の搬送速度を低速化することにより乾燥時間を長くする調整が可能である。この場合、制御装置50は、電極材料の膜の厚さが変化しないように、塗布装置20の塗布量を減らす調整も合わせて行う。乾燥温度の調整と乾燥速度の調整は、いずれか一方のみが実行されてもよいし、両方が行われてもよい。   For example, the control device 50 can be adjusted to increase the drying temperature by increasing the temperature of the heater 31 by 1 ° C. The control device 50 can adjust the drying time to be longer by turning on the power and increasing the number of heaters 31 used for drying among the plurality of heaters 31 arranged in the transport direction. Specifically, two heaters 31 are used initially for drying, and the number of heaters 31 is increased to three when moisture is detected. Further, the control device 50 can adjust the drying time to be longer by reducing the transport speed of the electrode foil 2 by the transport mechanism 10. In this case, the control device 50 also performs adjustment to reduce the coating amount of the coating device 20 so that the thickness of the electrode material film does not change. Only one of the adjustment of the drying temperature and the adjustment of the drying speed may be performed, or both may be performed.

電極層3の乾燥条件を調整するステップS6では、検査装置40において検出された電極層3中の水分量に応じて、上昇させる乾燥温度及び長くする乾燥時間の少なくとも1つを制御装置50において決定することができる。これにより、乾燥による電極材料の膜の損傷を抑えつつ、電極層3中の水分を十分に除去することができる。   In step S <b> 6 for adjusting the drying conditions of the electrode layer 3, at least one of the drying temperature to be increased and the drying time to be lengthened is determined by the control device 50 according to the amount of water in the electrode layer 3 detected by the inspection device 40. can do. Thereby, the water | moisture content in the electrode layer 3 can fully be removed, suppressing the damage of the film | membrane of the electrode material by drying.

例えば、制御装置50は、水分量が閾値以下である場合は、乾燥温度の上昇分を1℃に決定する、又は乾燥時間の延長時間を1秒に決定することができる。一方、制御装置50は、水分量が閾値を超える場合は、乾燥温度の上昇分を2℃に決定する、又は乾燥時間の延長時間を2秒に決定することができる。複数の閾値を使用すれば、乾燥温度及び乾燥時間の調整を複数段階で行うことが可能である。   For example, when the water content is equal to or less than the threshold value, the control device 50 can determine the increase in the drying temperature as 1 ° C., or can determine the extension time of the drying time as 1 second. On the other hand, when the moisture content exceeds the threshold value, the control device 50 can determine the increase in the drying temperature as 2 ° C. or can determine the extension time of the drying time as 2 seconds. If a plurality of threshold values are used, it is possible to adjust the drying temperature and the drying time in a plurality of stages.

以上のように、本実施形態の製造方法によれば、CARS分光法により電極層3中の水分を検出するので、非接触で検査が可能である。また、CARS分光法は、一般のラマン分光法に比べて信号強度が強いため、電極層3中の微量の水分も高精度に検出することができる。したがって、電極層3の製造を中断することなく、電極層3中の水分を高精度に検出することができ、高品質の電極層3を高い生産効率で製造することができる。高品質の電極層3を用いることにより、電池の品質も向上し、電池の全体的な生産効率も向上する。   As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, since moisture in the electrode layer 3 is detected by CARS spectroscopy, inspection can be performed in a non-contact manner. In addition, since CARS spectroscopy has a higher signal intensity than general Raman spectroscopy, it is possible to detect a very small amount of moisture in the electrode layer 3 with high accuracy. Therefore, the water in the electrode layer 3 can be detected with high accuracy without interrupting the production of the electrode layer 3, and the high-quality electrode layer 3 can be produced with high production efficiency. By using the high-quality electrode layer 3, the quality of the battery is improved, and the overall production efficiency of the battery is also improved.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、本発明の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
例えば、正極と負極の電極層が交互に積層される電池であり、水分によって電極層が劣化しやすい電池であれば、リチウムイオン電池だけでなく、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の他の電池においても、本発明を実施できる。
As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the scope of the present invention.
For example, a battery in which the electrode layers of the positive electrode and the negative electrode are alternately laminated, and other batteries such as a nickel metal hydride battery, a nickel cadmium battery, etc., as long as the electrode layer is easily deteriorated by moisture The present invention can also be implemented.

1・・・製造装置、2・・・電極箔、3・・・電極層、10・・・搬送機構、20・・・塗布装置、30・・・乾燥装置、40・・・検査装置、41・・・光源、42、43・・・プローブ、44・・・分光部、45・・・変換部、46・・・データ処理部、50・・・制御装置

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Manufacturing apparatus, 2 ... Electrode foil, 3 ... Electrode layer, 10 ... Conveyance mechanism, 20 ... Coating apparatus, 30 ... Drying apparatus, 40 ... Inspection apparatus, 41 ... Light source, 42, 43 ... Probe, 44 ... Spectral unit, 45 ... Conversion unit, 46 ... Data processing unit, 50 ... Control device

Claims (7)

電池の電極層の検査方法であって、
電極箔のロール体を巻き出して搬送し、前記電極箔上に電極材料の膜を積層し、得られた電極層のシートを巻き取ってロール体を形成する製造ラインにおいて、前記電極層のシートの搬送中に前記電極層中の水分を検出するステップ(S4)を含み、
前記水分を検出するステップ(S4)では、前記電極層に対してレーザー光を発光し、前記電極層からコヒーレント反ストークスラマン散乱光を受光して、受光した前記コヒーレント反ストークスラマン散乱光のスペクトルから水分子の振動ピークを検出する、
電極層の検査方法。
A method for inspecting a battery electrode layer,
In a production line in which a roll body of electrode foil is unwound and conveyed, a film of an electrode material is laminated on the electrode foil, and a sheet of the obtained electrode layer is wound to form a roll body, the sheet of the electrode layer Detecting the moisture in the electrode layer during transport of (S4),
In the step of detecting moisture (S4), laser light is emitted to the electrode layer, coherent anti-Stokes Raman scattered light is received from the electrode layer, and the spectrum of the received coherent anti-Stokes Raman scattered light is received. Detect vibration peaks of water molecules,
Inspection method of electrode layer.
前記水分を検出するステップ(S4)では、前記電極層のシートの搬送方向又は幅方向において、異なる複数の位置でそれぞれ水分の検出を行う、
請求項1に記載の電極層の検査方法。
In the step of detecting the moisture (S4), moisture is detected at each of a plurality of different positions in the sheet conveyance direction or width direction of the electrode layer.
The electrode layer inspection method according to claim 1.
前記水分を検出するステップ(S4)では、前記スペクトル中の水分子の振動ピークの強度を解析して、前記電極層中の水分量を検出する、
請求項1又は2に記載の電極層の検査方法。
In the step of detecting moisture (S4), the intensity of the vibration peak of water molecules in the spectrum is analyzed to detect the amount of moisture in the electrode layer.
The inspection method of the electrode layer according to claim 1 or 2.
前記水分を検出するステップ(S4)では、前記電極層のシートの幅方向において、異なる複数の位置でそれぞれ水分量の検出を行い、各位置で検出された水分量の平均値を出力する、
請求項3に記載の電極層の検査方法。
In the step of detecting the moisture (S4), the moisture amount is detected at a plurality of different positions in the width direction of the electrode layer sheet, and an average value of the moisture amount detected at each position is output.
The method for inspecting an electrode layer according to claim 3.
電極層を有する電池の製造方法であって、
電極箔のロール体を巻き出して搬送するステップ(S1)と、
前記電極箔上に電極材料インクを塗布し、電極材料の膜を形成するステップ(S2)と、
前記電極材料の膜を乾燥し、前記電極層のシートを得るステップ(S3)と、
前記電極層のシートの搬送中に、前記電極層中の水分を検出するステップ(S4)と、
前記水分の検出後に前記電極層のシートを巻き取って、ロール体を形成するステップと、
前記電極層中の水分が検出された場合、前記電極材料の膜の乾燥条件を調整するステップ(S6)と、を含み、
前記水分を検出するステップ(S4)では、前記電極層に対してレーザー光を発光し、前記電極層からコヒーレント反ストークスラマン散乱光を受光して、受光した前記コヒーレント反ストークスラマン散乱光のスペクトルから水分子の振動ピークを検出する、
電池の製造方法。
A method for producing a battery having an electrode layer,
Unwinding and conveying the roll of electrode foil (S1);
Applying an electrode material ink on the electrode foil to form a film of the electrode material (S2);
Drying the electrode material film to obtain a sheet of the electrode layer (S3);
Detecting the moisture in the electrode layer during the conveyance of the sheet of the electrode layer (S4);
Winding the sheet of the electrode layer after detecting the moisture to form a roll body;
If moisture in the electrode layer is detected, adjusting the drying conditions of the electrode material film (S6),
In the step of detecting moisture (S4), laser light is emitted to the electrode layer, coherent anti-Stokes Raman scattered light is received from the electrode layer, and the spectrum of the received coherent anti-Stokes Raman scattered light is received. Detect vibration peaks of water molecules,
Battery manufacturing method.
前記電極材料の膜の乾燥条件を調整するステップ(S6)では、前記電極材料の膜の乾燥温度を上昇させる調整と、前記電極材料の膜の乾燥時間を長くする調整の少なくとも1つを実行する、
請求項5に記載の電池の製造方法。
In the step (S6) of adjusting the drying condition of the electrode material film, at least one of adjustment for increasing the drying temperature of the electrode material film and adjustment for increasing the drying time of the electrode material film is executed. ,
The method for producing a battery according to claim 5.
前記水分を検出するステップ(S4)では、前記水分子の振動ピークの強度を解析して、前記電極層中の水分量を検出し、
前記電極材料の膜の乾燥条件を調整するステップ(S6)では、前記電極層中で検出された水分量に応じて、上昇させる前記乾燥温度及び長くする前記乾燥時間の少なくとも1つを決定する、
請求項6に記載の電池の製造方法。
In the step of detecting the water (S4), the intensity of the vibration peak of the water molecule is analyzed to detect the amount of water in the electrode layer,
In the step of adjusting the drying condition of the electrode material film (S6), at least one of the drying temperature to be increased and the drying time to be increased is determined according to the amount of water detected in the electrode layer.
The battery manufacturing method according to claim 6.
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