JP2021003721A - Press device - Google Patents

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勝治 奥田
Katsuji Okuda
勝治 奥田
奥田 匠昭
Naruaki Okuda
匠昭 奥田
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Abstract

To execute more appropriate continuous press processing in making density of an electrode member higher.SOLUTION: A press device, which continuously presses an electrode member while conveying the member in a conveying direction, comprises: indenters that have planar press surfaces that come into contact with the electrode member; a supporting/moving part that arrays and supports the plurality of indenters and continuously moves the indenters in a conveying direction while putting the indenters in a continuous state in a prescribed press region where the electrode member is pressed by the press surfaces; and an energizing member that energizes the indenters toward the electrode member in the press region.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書では、プレス装置を開示する。 This specification discloses a press device.

従来、この種のプレス装置としては、集電体に電極合材層が形成された電極材料を加圧するロールプレス装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このプレス装置は、対向する2つのローラにより挟み込むことにより電極合材層をプレスし、電極合材層の密度を高めることができる。 Conventionally, as a press device of this type, a roll press device that pressurizes an electrode material in which an electrode mixture layer is formed on a current collector has been proposed (see, for example, Patent Document 1). This press device can press the electrode mixture layer by sandwiching it between two opposing rollers to increase the density of the electrode mixture layer.

特開2018−14220号公報JP-A-2018-14220

例えば、リチウムイオン電池の電極などは、一般に、金属集電箔の両面に活物質、バインダーなどを混合したスラリー状の電極合材を塗布、乾燥させて作製する。しかし、乾燥後の電極は密度が低いため、上記ロールプレス装置による圧縮を行って電極を高密度化している。このロールプレスは、対向させた2本の回転する円筒の間隙に電極を通過させて高密度化を行うものであるが、本来、ロールプレス装置は、金属板などを薄くしながら長く伸ばす圧延処理に用いられる。したがって、ロールプレスで電極を高密度化する場合、電極は厚さ方向に圧縮するのみでなく、円筒と直行する面方向に延伸されることになる。即ち、電極密度を高くするに際して、電極の膜厚が厚いほど、あるいはロール径が小さいほど、面方向の延伸作用が大きくなる。電極は複合組成であり、特に中心に金属集電箔が配置しているので延伸性の差などから高密度化するほど電極内に残留応力が蓄積することになり、電極にたわみや亀裂などが生じることがあり、耐久性や安全性が低下するおそれがあった。 For example, an electrode of a lithium ion battery or the like is generally produced by applying a slurry-like electrode mixture in which an active material, a binder, or the like is mixed on both sides of a metal collecting foil and drying the electrode mixture. However, since the electrode after drying has a low density, the electrode is densified by compression by the roll press device. In this roll press, electrodes are passed through the gap between two rotating cylinders facing each other to increase the density. Originally, the roll press device is a rolling process in which a metal plate or the like is thinned and stretched for a long time. Used for. Therefore, when the electrode is densified by a roll press, the electrode is not only compressed in the thickness direction but also stretched in the plane direction orthogonal to the cylinder. That is, when the electrode density is increased, the thicker the electrode film thickness or the smaller the roll diameter, the greater the stretching action in the plane direction. The electrode has a composite composition, and in particular, since the metal current collector foil is placed in the center, residual stress accumulates in the electrode as the density increases due to differences in stretchability, causing deflection and cracks in the electrode. This may occur, which may reduce durability and safety.

本開示は、このような課題に鑑みなされたものであり、電極部材の高密度化を図るに際してより適切な連続プレス処理を実行することができるプレス装置を提供することを主目的とする。 The present disclosure has been made in view of such a problem, and an object of the present disclosure is to provide a press device capable of performing a more appropriate continuous press process when increasing the density of electrode members.

上述した目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、垂直プレスを連続的に行うことができる圧子の連続構造を採用し、更に圧子を電極部材側へ付勢することにより、電極部材の高密度化を図るに際してより適切な連続的なプレスを実現することができることを見いだし、本開示のプレス装置を完成するに至った。 As a result of diligent research to achieve the above-mentioned object, the present inventors have adopted a continuous structure of indenters capable of continuously performing vertical pressing, and further urged the indenter toward the electrode member side. We have found that a more appropriate continuous press can be realized when increasing the density of the electrode members, and have completed the press apparatus of the present disclosure.

即ち、本開示のプレス装置は、
電極部材を搬送方向に搬送しながら連続的にプレスするプレス装置であって、
前記電極部材に接触する平面状のプレス面を有する圧子と、
複数の前記圧子を配列して支持し前記プレス面で該電極部材を押圧する所定のプレス領域で前記圧子を連続した状態で前記搬送方向に連続移動させる支持移動部と、
前記プレス領域において前記圧子を前記電極部材側へ付勢する付勢部材と、
を備えたものである。
That is, the press device of the present disclosure is
A press device that continuously presses while transporting electrode members in the transport direction.
An indenter having a flat press surface in contact with the electrode member,
A support moving portion that arranges and supports a plurality of the indenters and continuously moves the indenters in the transport direction in a predetermined press region that presses the electrode member on the press surface.
An urging member that urges the indenter toward the electrode member in the press region, and
It is equipped with.

このプレス装置は、電極部材に接触する平面状のプレス面を有する複数の圧子を連続した状態で電極部材の搬送方向に連続移動させ、所定のプレス領域において付勢部材によってこの圧子を電極部材側へ付勢し、連続的なプレスを行う。このプレス装置では、圧子に形成された平面状のプレス面によって電極部材を連続的にプレスするため、電極部材の搬送方向での残留応力を蓄積しにくい。また、このプレス装置では、付勢部材により圧子が電極部材側へ付勢されるため、例えば、圧子にたわみなどが生じるような状態においても、荷重を十分に電極部材にかけることができる。したがって、このプレス装置では、電極部材の高密度化を図るに際してより適切な連続プレス処理を実行することができる。 In this press device, a plurality of indenters having a flat press surface in contact with the electrode member are continuously moved in the transport direction of the electrode member in a continuous state, and the indenter is moved to the electrode member side by an urging member in a predetermined press region. Encourage and perform continuous pressing. In this pressing device, since the electrode member is continuously pressed by the flat pressing surface formed on the indenter, it is difficult to accumulate residual stress in the transport direction of the electrode member. Further, in this press device, since the indenter is urged toward the electrode member by the urging member, a load can be sufficiently applied to the electrode member even in a state where the indenter is bent, for example. Therefore, in this press device, a more appropriate continuous press process can be performed when increasing the density of the electrode members.

連続プレス装置10の一例を表す概略説明図。The schematic explanatory view which shows an example of the continuous press apparatus 10. 連続プレス装置10の一例を表す概略説明図。The schematic explanatory view which shows an example of the continuous press apparatus 10. プレスユニット20及び圧子21の一例を表す概略説明図。The schematic explanatory view showing an example of a press unit 20 and an indenter 21. 支持移動部30の斜視図。The perspective view of the support moving part 30. チェーン33及び付勢ローラ36の説明図。Explanatory drawing of the chain 33 and the urging roller 36. ロールプレスと垂直連続プレスとの説明図。Explanatory drawing of a roll press and a vertical continuous press. 他の連続プレス装置10Bの一例を表す概略説明図。The schematic explanatory view which shows an example of another continuous press apparatus 10B. 他の連続プレス装置10Cの一例を表す概略説明図。The schematic explanatory view which shows an example of another continuous press apparatus 10C. 電極厚さとプレス後のたわみ量との関係図。The relationship diagram between the electrode thickness and the amount of deflection after pressing. ロールプレス換算時の侵入角、伸び、延伸ベクトル及びロール径の関係図。Relationship diagram of penetration angle, elongation, stretching vector and roll diameter at the time of roll press conversion. 実験例1,2の支持移動部30,30Dを表す説明図。Explanatory drawing which shows the support moving part 30, 30D of Experimental Examples 1 and 2.

本実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図1は、本開示の一例である連続プレス装置10を表す概略説明図である。図1の拡大図は、プレス圧が最大となる下死点近傍の図、及び圧子21の側面図である。図2は、プレスユニット20の一例を表す概略説明図であり、図2Aが支持移動部30の平面図、図2Bが支持移動部30の側面図、図2Cが連続プレス装置10の正面図、図2Dが連続プレス装置10の側面図である。図3は、プレスユニット20及び圧子21の一例を表す概略説明図である。この連続プレス装置10は、プレス面22で電極部材11を押圧する所定のプレス領域Aにて、電極部材11を搬送する搬送方向Cに対して垂直方向に電極部材11を連続的にプレスするプレスユニット20を備えた装置として構成されている。連続プレス装置10は、図示しない移動固定機構が本体18に配設されており、プレスユニット20の間隔や進入角θなどを変更及び固定可能に構成されている。プレスユニット20は、圧子21と、支持移動部30と、付勢ローラ36とを備えている。なお、本実施形態において、左右方向、前後方向及び上下方向は、図1〜5に示した通りとして説明する。 This embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a continuous press device 10 which is an example of the present disclosure. The enlarged view of FIG. 1 is a view near the bottom dead center where the press pressure is maximum, and a side view of the indenter 21. 2A and 2B are schematic explanatory views showing an example of the press unit 20, FIG. 2A is a plan view of the support moving portion 30, FIG. 2B is a side view of the support moving portion 30, and FIG. 2C is a front view of the continuous press device 10. FIG. 2D is a side view of the continuous press device 10. FIG. 3 is a schematic explanatory view showing an example of the press unit 20 and the indenter 21. The continuous press device 10 continuously presses the electrode member 11 in a predetermined press region A for pressing the electrode member 11 on the press surface 22 in a direction perpendicular to the transport direction C for transporting the electrode member 11. It is configured as a device including the unit 20. In the continuous press device 10, a moving and fixing mechanism (not shown) is arranged in the main body 18, and the interval between the press units 20 and the approach angle θ can be changed and fixed. The press unit 20 includes an indenter 21, a support moving portion 30, and an urging roller 36. In the present embodiment, the left-right direction, the front-back direction, and the up-down direction will be described as shown in FIGS. 1 to 5.

電極部材11は、連続プレス装置10によるプレスの対象物であり、集電体12と、合材層13とを備えている。電極部材11は、基台15に支持されて図示しない搬送部により搬送される。この電極部材11は、例えば、蓄電デバイスの正極部材としてもよいし、負極部材としてもよい。蓄電デバイスとしては、例えば、アルカリ金属イオン(リチウムイオンやナトリウムイオン)をキャリアとするアルカリ金属イオン電池や、電気二重層キャパシタ、アルカリ金属イオンキャパシタなどが挙げられる。集電体12は、合材層13を支持する支持体であり、且つ導電性を有し集電する部材である。この集電体12は、例えば、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラスなどのほか、接着性、導電性及び耐酸化性向上の目的で、アルミニウムや銅などの表面をカーボン、ニッケル、チタンや銀などで処理したものとしてもよい。集電体12は、金属箔であることが好ましい。合材層13は、集電体12の表面に形成されており、例えば、活物質などを含む。合材層13は、集電体12の1面だけに形成されてもよいし、両面に形成されてもよい。なお、プレスユニット20を2つ対向した構成では、合材層13を集電体12の両面に形成した電極部材11をプレスすることができる。この合材層13は、例えば活物質と、必要に応じて導電材と結着材とを混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の電極合材としたものを、集電体12の表面に塗布乾燥したものとしてもよい。活物質は、例えば、正極活物質としては、遷移金属元素を含む硫化物や、アルカリ金属元素と遷移金属元素とを含む酸化物、アルカリ金属元素を含む化合物などが挙げられる。また、負極活物質としては、アルカリ金属、アルカリ金属合金、スズ化合物などの無機化合物、アルカリ金属イオンを吸蔵、放出可能な炭素質材料、複数の元素を含む複合酸化物、導電性ポリマーなどが挙げられる。連続プレス装置10は、合材層13を形成したあとの電極部材11をプレスし、合材層13の密度を高める処理を行う。 The electrode member 11 is an object to be pressed by the continuous pressing device 10, and includes a current collector 12 and a mixture layer 13. The electrode member 11 is supported by the base 15 and is conveyed by a conveying portion (not shown). The electrode member 11 may be, for example, a positive electrode member of a power storage device or a negative electrode member. Examples of the power storage device include an alkali metal ion battery using an alkali metal ion (lithium ion or sodium ion) as a carrier, an electric double layer capacitor, an alkali metal ion capacitor, and the like. The current collector 12 is a support that supports the mixture layer 13 and is a member that has conductivity and collects current. The current collector 12 includes, for example, aluminum, titanium, stainless steel, nickel, iron, calcined carbon, conductive polymer, conductive glass, and the like, as well as aluminum for the purpose of improving adhesiveness, conductivity, and oxidation resistance. The surface of or copper may be treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like. The current collector 12 is preferably a metal foil. The mixture layer 13 is formed on the surface of the current collector 12, and contains, for example, an active material. The mixture layer 13 may be formed on only one surface of the current collector 12, or may be formed on both surfaces. In the configuration in which the two press units 20 face each other, the electrode member 11 in which the mixture layer 13 is formed on both sides of the current collector 12 can be pressed. The mixture layer 13 is formed by mixing, for example, an active material with a conductive material and a binder as needed, and adding an appropriate solvent to form a paste-like electrode mixture on the surface of the current collector 12. It may be applied and dried. Examples of the active material include sulfides containing a transition metal element, oxides containing an alkali metal element and a transition metal element, and compounds containing an alkali metal element, as the positive electrode active material. Examples of the negative electrode active material include inorganic compounds such as alkali metals, alkali metal alloys and tin compounds, carbonaceous materials capable of occluding and releasing alkali metal ions, composite oxides containing a plurality of elements, and conductive polymers. Be done. The continuous pressing device 10 presses the electrode member 11 after forming the mixture layer 13, and performs a process of increasing the density of the mixture layer 13.

圧子21は、電極部材11をプレスする部材であり、平面状のプレス面22と、支持軸23と、平行面24と、傾斜面25と、端面26と、上面27とを有する(図1、3参照)。プレスユニット20は、配列された複数の圧子21がチェーン33を介して連続しており、電極部材11に接触する所定のプレス領域A(図1参照)にて、プレス面22に隙間を生じることなく順次、電極部材11をプレスする。ここで、プレス領域Aとは、プレス面22が合材層13に接触してプレスが開始される位置から、プレス面22が合材層13から離間しプレスが終了する位置までの領域をいうものとする。支持軸23は、電極部材11の搬送方向Cに直交する方向の両側の端面26(図3参照)に配設されている。支持軸23は、プレス面22とは重ならない位置、具体的には、端面26の中央よりやや上部に配設されている。このため、プレス面22は、圧子21の自重により水平面となる。支持軸23にはチェーン33が係合しており、このチェーン33により圧子21が隙間なく連続された状態で支持される。 The indenter 21 is a member that presses the electrode member 11, and has a flat pressing surface 22, a support shaft 23, a parallel surface 24, an inclined surface 25, an end surface 26, and an upper surface 27 (FIG. 1, FIG. 3). In the press unit 20, a plurality of arranged indenters 21 are continuous via the chain 33, and a gap is formed in the press surface 22 in a predetermined press region A (see FIG. 1) in contact with the electrode member 11. The electrode member 11 is pressed in sequence. Here, the press region A refers to an region from a position where the press surface 22 comes into contact with the mixture layer 13 to start pressing, to a position where the press surface 22 is separated from the mixture layer 13 and the press ends. Shall be. The support shaft 23 is arranged on both end faces 26 (see FIG. 3) in a direction orthogonal to the transport direction C of the electrode member 11. The support shaft 23 is arranged at a position that does not overlap with the press surface 22, specifically, slightly above the center of the end surface 26. Therefore, the press surface 22 becomes a horizontal plane due to the weight of the indenter 21. A chain 33 is engaged with the support shaft 23, and the indenter 21 is supported by the chain 33 in a continuous state without a gap.

プレス面22は、圧子21の底面であり、搬送方向Cに沿う左右方向を短手方向とする幅X及び搬送方向Cに直交する前後方向を長手方向とする長さYの長方形の平面である(図3参照)。平行面24は、搬送方向Cに直交し且つプレス面22に対して垂直方向に形成された平面である。平行面24は、隣り合う圧子21の平行面24と接触することによって圧子21の姿勢を制御するものである。この平行面24は、支持軸23の軸中心の高さまで形成されているものとしてもよい。即ち、プレスユニット20では、平行面24に沿って隣り合う圧子21が上下動するため、プレス面22が垂直方向に下降しながら水平を保ちつつ電極部材11に接触する。傾斜面25は、支持軸23よりも上部側に形成された平行面24に連続する平面である。この傾斜面25は、端面26(側面)側からみたときに平行面24よりも内側に向かって傾斜して形成されている。例えば、傾斜面25は、第1スプロケット31の軸中心、もしくは第2スプロケット32の軸中心と平行面24の端部とを結ぶ二等辺三角形(図1の右拡大図の一点鎖線参照)の内側に入るように形成されている。このような傾斜面25を有するため、圧子21は、第1スプロケット31などの円軌道に沿って移動したときに、隣接する圧子21と干渉しにくい。上面27は、側方視したときに中央が凸状に形成されている。この上面27により、プレス領域において、付勢ローラ36で圧子21を電極部材11側へ付勢(押圧)しやすい。この圧子21は、幅Xに近い高さZとなる上面27が形成されている。このように、圧子21の上面27は、プレス面22と水平に形成されていなくてもよい。 The press surface 22 is the bottom surface of the indenter 21, and is a rectangular plane having a width X whose lateral direction is the lateral direction along the transport direction C and a length Y whose longitudinal direction is orthogonal to the transport direction C. (See FIG. 3). The parallel surface 24 is a plane formed orthogonal to the transport direction C and perpendicular to the press surface 22. The parallel surface 24 controls the posture of the indenter 21 by coming into contact with the parallel surfaces 24 of the adjacent indenters 21. The parallel surface 24 may be formed up to the height of the axis center of the support shaft 23. That is, in the press unit 20, since the indenters 21 adjacent to each other move up and down along the parallel surface 24, the press surface 22 comes into contact with the electrode member 11 while keeping the horizontal while descending in the vertical direction. The inclined surface 25 is a plane continuous with the parallel surface 24 formed on the upper side of the support shaft 23. The inclined surface 25 is formed so as to be inclined inward from the parallel surface 24 when viewed from the end surface 26 (side surface) side. For example, the inclined surface 25 is inside an isosceles triangle connecting the axial center of the first sprocket 31 or the axial center of the second sprocket 32 and the end of the parallel surface 24 (see the alternate long and short dash line in the right enlarged view of FIG. 1). It is formed to enter. Since the indenter 21 has such an inclined surface 25, the indenter 21 is less likely to interfere with the adjacent indenter 21 when moving along a circular orbit such as the first sprocket 31. The upper surface 27 is formed in a convex shape at the center when viewed from the side. The upper surface 27 makes it easy for the urging roller 36 to urge (press) the indenter 21 toward the electrode member 11 in the press region. The indenter 21 has an upper surface 27 having a height Z close to the width X. As described above, the upper surface 27 of the indenter 21 does not have to be formed horizontally with the press surface 22.

圧子21は、プレス領域において、プレス面22の中心を結ぶ軌道と電極部材11の搬送面とのなす角を進入角θ(図1参照)とし、チェーン33の支持間隔をLとしたときに、プレス面22の幅XがLcosθを満たすものとしてもよい。また、圧子21及びチェーン33の製作時の寸法公差を総計した場合に、圧子21のプレス面22の幅XからLcosθを減じた値が0を含み、0により近いことがより好ましい。即ち、幅Xは、圧子21及びチェーン33の寸法公差を加味してLcosθを満たすものとしてもよい。このような幅Xで圧子21が形成されると、圧子21のプレス面22の間隔には隙間が生じず、継ぎ目が生じることなく電極部材11を連続的にプレスすることができる。圧子21は、プレス面22の幅Xが10mm以上50mm以下の範囲内であることが好ましい。この範囲では、電極部材11の均一なプレスを行いやすい。また、圧子21は、プレス面22の幅Xと高さZとの比Z/Xが1以上1.5以下の範囲であるものとしてもよい。比Z/Xが1以上では、電極部材11を十分プレスすることができ、比Z/Xが1.5以下では、高さZがより低くなり、加圧機構(付勢ローラ36)による圧子上部への加圧力を大きくすることができる。 In the press region, the indenter 21 has an approach angle θ (see FIG. 1) formed by the angle formed by the track connecting the centers of the press surface 22 and the transport surface of the electrode member 11, and the support interval of the chain 33 is L. The width X of the press surface 22 may satisfy Lcos θ. Further, when the dimensional tolerances of the indenter 21 and the chain 33 at the time of manufacturing are totaled, the value obtained by subtracting Lcosθ from the width X of the press surface 22 of the indenter 21 includes 0, and is more preferably closer to 0. That is, the width X may satisfy Lcos θ in consideration of the dimensional tolerances of the indenter 21 and the chain 33. When the indenter 21 is formed with such a width X, there is no gap between the press surfaces 22 of the indenter 21, and the electrode member 11 can be continuously pressed without forming a seam. The indenter 21 preferably has a width X of the press surface 22 within a range of 10 mm or more and 50 mm or less. In this range, it is easy to uniformly press the electrode member 11. Further, the indenter 21 may have a ratio Z / X of the width X and the height Z of the press surface 22 in the range of 1 or more and 1.5 or less. When the ratio Z / X is 1 or more, the electrode member 11 can be sufficiently pressed, and when the ratio Z / X is 1.5 or less, the height Z becomes lower and the indenter by the pressurizing mechanism (biased roller 36). The pressing force on the upper part can be increased.

支持移動部30は、複数の圧子21を搬送方向Cに搬送されている電極部材11と共に移動させ、且つプレス領域Aにおいて電極部材11側にこの圧子21を移動してプレス面22で電極部材11を押圧してプレスさせる機構である。支持移動部30は、複数の圧子21を平行面24が隣り合うように配列して所定の支持間隔Lで支持し、プレス領域Aで圧子21を連続した状態で搬送方向Cに連続移動させる。支持移動部30は、プレス領域Aにおいて進入角θが0°<θ≦10°の範囲で圧子21を移動するものとしてもよい。進入角θが10°以下では、搬送方向Cへの合材層13の延伸率をより低減することができ、電極部材11の残留応力をより低減することができ好ましい。この進入角θは、電極部材11の残留応力の低減の観点からは、より小さい方がより好ましく、8°以下が好ましく、5°以下がより好ましく、3°以下としてもよい。なお、進入角θは、装置の小型化の観点からは、より大きいことが好ましく、3°以上としてもよいし、5°以上としてもよい。この支持移動部30は、第1スプロケット31と、第2スプロケット32と、チェーン33と、駆動部34と、支持スプロケット35とを備えている。 The support moving portion 30 moves a plurality of indenters 21 together with the electrode member 11 transported in the transport direction C, and moves the indenter 21 toward the electrode member 11 side in the press region A, and the electrode member 11 on the press surface 22. It is a mechanism to press and press. The support moving portion 30 arranges a plurality of indenters 21 so that the parallel surfaces 24 are adjacent to each other and supports them at a predetermined support interval L, and continuously moves the indenters 21 in the transport direction C in the press region A in a continuous state. The support moving portion 30 may move the indenter 21 in the range where the approach angle θ is 0 ° <θ ≦ 10 ° in the press region A. When the approach angle θ is 10 ° or less, the stretch ratio of the mixture layer 13 in the transport direction C can be further reduced, and the residual stress of the electrode member 11 can be further reduced, which is preferable. From the viewpoint of reducing the residual stress of the electrode member 11, the approach angle θ is more preferably smaller, preferably 8 ° or less, more preferably 5 ° or less, and may be 3 ° or less. From the viewpoint of miniaturization of the device, the approach angle θ is preferably larger, and may be 3 ° or more, or 5 ° or more. The support moving portion 30 includes a first sprocket 31, a second sprocket 32, a chain 33, a drive portion 34, and a support sprocket 35.

第1スプロケット31は、第1軸41を回転軸とする回転部材である。第1スプロケット31は、駆動部34により回転駆動される。この第1スプロケット31は、搬送方向Cに対して第2スプロケット32よりも上流側(図1では左側)に配設されている。第1スプロケット31は、圧子21の両側の端面26に設けられ、両者のスプロケット刃の位置は同期させるものとする(図2A参照)。第2スプロケット32は、第2軸42を回転軸とする回転部材である。第2スプロケット32は、第1スプロケット31の駆動に伴いチェーン33を介して従動回転する。チェーン33は、第1スプロケット31及び第2スプロケット32に掛け渡され、第1スプロケット31及び第2スプロケット32に噛合してこれらの回転に伴い所定の軌道上を移動する連結部材である。チェーン33には、支持軸23を介して圧子21が軸支されており、圧子21を所定の軌道で移動する。チェーン33は、両方の端面26において支持軸23を支持している。駆動部34は、第1スプロケット31を回転駆動するモータである。駆動部34は、プレス領域Aにおいて圧子21を搬送方向Cへ押すように第1スプロケット31を駆動する。このため、圧子21同士の間隙をなくすことができ、より均一なプレスを実行することができる。この駆動部34は、第1スプロケット31の第1軸41に直結していてもよいし、1以上のギヤを介して第1スプロケット31に噛合するものとしてもよい。なお、駆動部34は、第1スプロケット31及び第2スプロケット32のうち1以上を回転駆動してもよい。支持スプロケット35は、第1スプロケット31と第2スプロケット32の間の上方に配設されチェーン33を支持する支持回転部材である。この支持スプロケット35は、チェーン33の張力調整用の部材であり、上下方向に移動、固定可能な第3軸45に軸支されている。第3軸45は、チェーン33及び圧子21を取り外す際には下げられ、チェーン33の固定やチェーン33にたるみが生じた際には上げて固定される。 The first sprocket 31 is a rotating member whose rotation axis is the first shaft 41. The first sprocket 31 is rotationally driven by the drive unit 34. The first sprocket 31 is arranged on the upstream side (left side in FIG. 1) of the second sprocket 32 with respect to the transport direction C. The first sprocket 31 is provided on both end faces 26 of the indenter 21, and the positions of the sprocket blades of both are synchronized (see FIG. 2A). The second sprocket 32 is a rotating member having a second shaft 42 as a rotating shaft. The second sprocket 32 is driven to rotate via the chain 33 as the first sprocket 31 is driven. The chain 33 is a connecting member that is hung on the first sprocket 31 and the second sprocket 32, meshes with the first sprocket 31 and the second sprocket 32, and moves on a predetermined orbit with their rotation. An indenter 21 is pivotally supported on the chain 33 via a support shaft 23, and the indenter 21 moves in a predetermined trajectory. The chain 33 supports the support shaft 23 on both end faces 26. The drive unit 34 is a motor that rotationally drives the first sprocket 31. The drive unit 34 drives the first sprocket 31 so as to push the indenter 21 in the transport direction C in the press region A. Therefore, the gap between the indenters 21 can be eliminated, and a more uniform press can be performed. The drive unit 34 may be directly connected to the first shaft 41 of the first sprocket 31, or may be meshed with the first sprocket 31 via one or more gears. The drive unit 34 may rotationally drive one or more of the first sprocket 31 and the second sprocket 32. The support sprocket 35 is a support rotating member that is arranged above between the first sprocket 31 and the second sprocket 32 and supports the chain 33. The support sprocket 35 is a member for adjusting the tension of the chain 33, and is pivotally supported by a third shaft 45 that can move and fix in the vertical direction. The third shaft 45 is lowered when the chain 33 and the indenter 21 are removed, and is raised and fixed when the chain 33 is fixed or the chain 33 is slackened.

付勢ローラ36は、プレス領域Aにおいて、圧子21を電極部材11側へ付勢する付勢部材である。付勢部材がローラ形状であれば、圧子21に荷重を円滑且つ連続的にかけることができ好ましい。付勢ローラ36は、第1スプロケット31と、第2スプロケット32との間の下側に配設されている。この位置に付勢ローラ36が配設されると、下死点までの圧子21の下降、及び下死点からの圧子21の上昇を緩やかに行うことができ好ましい。付勢ローラ36は、第1スプロケット31と第2スプロケット32との下側の接線よりも圧子21が下方になる位置にローラ軸46により軸支されている。即ち、付勢ローラ36は、プレス領域Aにおける圧子21の下死点の上部にローラ軸46により軸支されている。圧子21の下死点は、第1スプロケット31と第2スプロケット32との中央に位置する。この付勢ローラ36は、圧子の幅Xよりも大きい直径Dを有するローラ軸46により軸支されるものとしてもよい。このような直径Dを有するものとすると、圧子21に十分荷重を加えることができる。付勢ローラ36では、圧子21の長さYが長く圧子21にたわみが生じる場合でも荷重を均一にかけることができる。付勢ローラ36は、その加圧面37の長さW(図2A参照)と圧子21の長さYとの比W/Yが0.5以上1以下の範囲であることが好ましい。比W/Yが0.5以上では、圧子21に十分荷重をかけることができ、比W/Yが1以下では、他の支持移動部30の部材との干渉をより抑制することができる。この比W/Yは、荷重をかける観点からはより大きいことが好ましく、0.6以上がより好ましく、0.8以上が更に好ましい。付勢ローラ36は、圧子21の移動に伴い従動回転するものとし、駆動部を有していないものとしてもよいが、駆動部で回転駆動されてもよい。 The urging roller 36 is an urging member that urges the indenter 21 toward the electrode member 11 in the press region A. If the urging member has a roller shape, a load can be smoothly and continuously applied to the indenter 21, which is preferable. The urging roller 36 is arranged on the lower side between the first sprocket 31 and the second sprocket 32. When the urging roller 36 is arranged at this position, the indenter 21 can be slowly lowered to the bottom dead center and the indenter 21 can be slowly raised from the bottom dead center, which is preferable. The urging roller 36 is pivotally supported by a roller shaft 46 at a position where the indenter 21 is below the lower tangent line between the first sprocket 31 and the second sprocket 32. That is, the urging roller 36 is pivotally supported by the roller shaft 46 above the bottom dead center of the indenter 21 in the press region A. The bottom dead center of the indenter 21 is located at the center of the first sprocket 31 and the second sprocket 32. The urging roller 36 may be pivotally supported by a roller shaft 46 having a diameter D larger than the indenter width X. Assuming that the indenter 21 has such a diameter D, a sufficient load can be applied to the indenter 21. In the urging roller 36, the load can be uniformly applied even when the length Y of the indenter 21 is long and the indenter 21 is bent. The urging roller 36 preferably has a ratio W / Y of the length W of the pressure surface 37 (see FIG. 2A) to the length Y of the indenter 21 in the range of 0.5 or more and 1 or less. When the ratio W / Y is 0.5 or more, a sufficient load can be applied to the indenter 21, and when the ratio W / Y is 1 or less, interference with other members of the support moving portion 30 can be further suppressed. This ratio W / Y is preferably larger, more preferably 0.6 or more, and even more preferably 0.8 or more from the viewpoint of applying a load. The urging roller 36 may be driven to rotate with the movement of the indenter 21 and may not have a drive unit, but may be rotationally driven by the drive unit.

ここで、一般的なロールプレス装置と、連続垂直プレス装置とのプレス処理の影響について考察する。図6は、ロールプレス(図6A)と垂直連続プレス(図6B)との説明図である。図6Aに示すように、ロールプレスでは、圧延されるため、プレス対象である電極部材11は、垂直方向に圧縮されると共に水平方向に圧延される。このため、電極部材11には残留応力を内包することになり剥離、切断、偏りなどが生じる。一方、図6Bに示すように、連続垂直プレスでは、電極部材11は、ほぼ垂直方向に圧縮され、水平方向への圧延はかなり抑えられる。このため、上述した連続垂直プレス方式を採用した連続プレス装置10では、ロールプレスとは異なり、圧子21のプレス面22が電極部材11に対して水平状態で押圧するため、電極部材11の搬送方向の残留応力を蓄積しにくい。なお、大面積を有する圧子を用い、バッチ方式の垂直プレスにより電極部材11を1回でプレスすることも考えられるが、極めて大きな荷重を圧子全体にかける必要があり実現は困難である。この連続プレス装置10では、複数の圧子21を用いるため1つの圧子21にかける荷重は少なくて済み、且つ搬送方向の残留応力を低減可能であるため、合材層13の高密度化を図るに際して不具合の発生をより抑制することができる。 Here, the influence of the pressing process between the general roll pressing apparatus and the continuous vertical pressing apparatus will be considered. FIG. 6 is an explanatory view of a roll press (FIG. 6A) and a vertical continuous press (FIG. 6B). As shown in FIG. 6A, since the roll press is rolled, the electrode member 11 to be pressed is compressed in the vertical direction and rolled in the horizontal direction. Therefore, the electrode member 11 contains residual stress, which causes peeling, cutting, bias, and the like. On the other hand, as shown in FIG. 6B, in the continuous vertical press, the electrode member 11 is compressed in the substantially vertical direction, and rolling in the horizontal direction is considerably suppressed. Therefore, in the continuous press device 10 adopting the above-mentioned continuous vertical press method, unlike the roll press, the press surface 22 of the indenter 21 presses against the electrode member 11 in a horizontal state, so that the transfer direction of the electrode member 11 It is difficult to accumulate the residual stress of. It is conceivable to press the electrode member 11 at one time by a batch type vertical press using an indenter having a large area, but it is difficult to realize because it is necessary to apply an extremely large load to the entire indenter. Since the continuous press device 10 uses a plurality of indenters 21, the load applied to one indenter 21 can be small, and the residual stress in the transport direction can be reduced. Therefore, when increasing the density of the mixture layer 13. The occurrence of defects can be further suppressed.

以上詳述した連続プレス装置10では、電極部材11に接触する平面状のプレス面22を有する複数の圧子21を連続した状態で電極部材11の搬送方向Cに連続移動させ、所定のプレス領域Aにおいて付勢ローラ36によってこの圧子21を電極部材11側へ付勢し、連続的なプレスを行う。この連続プレス装置10では、圧子21に形成された平面状のプレス面22によって電極部材11を連続的にプレスするため、電極部材11の搬送方向Cでの残留応力を蓄積しにくい。また、この連続プレス装置10では、付勢ローラ36により圧子21が電極部材11側へ付勢されるため、例えば、圧子21にたわみなどが生じるような状態においても、荷重を十分に電極部材11にかけることができる。したがって、この連続プレス装置10では、電極部材11の高密度化を図るに際してより適切な連続プレス処理を実行することができる。 In the continuous press device 10 described in detail above, a plurality of indenters 21 having a flat press surface 22 in contact with the electrode member 11 are continuously moved in the transport direction C of the electrode member 11 in a continuous state, and a predetermined press region A The indenter 21 is urged toward the electrode member 11 by the urging roller 36, and continuous pressing is performed. In this continuous pressing device 10, since the electrode member 11 is continuously pressed by the flat pressing surface 22 formed on the indenter 21, residual stress of the electrode member 11 in the transport direction C is unlikely to be accumulated. Further, in this continuous pressing device 10, since the indenter 21 is urged toward the electrode member 11 by the urging roller 36, the electrode member 11 can sufficiently load the load even in a state where the indenter 21 is bent, for example. Can be called. Therefore, in this continuous pressing device 10, a more appropriate continuous pressing process can be performed when increasing the density of the electrode member 11.

なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It goes without saying that the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various embodiments as long as it belongs to the technical scope of the present disclosure.

例えば、上述した実施形態では、付勢部材を付勢ローラ36として説明したが、圧子21を電極部材11側に押圧することができる構造物であれば、特にローラの形状に限られない。例えば、付勢部材は下死点まで下降する傾斜面を有し、圧子21の上面27がこの傾斜面に当接する構造体をプレス領域Aに配設するものとしてもよい。このような付勢部材によっても、電極部材11の高密度化を図るに際してより適切な連続プレス処理を実行することができる。 For example, in the above-described embodiment, the urging member is described as the urging roller 36, but the shape of the roller is not particularly limited as long as the structure can press the indenter 21 toward the electrode member 11. For example, the urging member may have an inclined surface that descends to the bottom dead center, and a structure in which the upper surface 27 of the indenter 21 abuts on the inclined surface may be arranged in the press region A. Even with such an urging member, a more appropriate continuous pressing process can be performed when increasing the density of the electrode member 11.

上述した実施形態では、連続プレス装置10は、1つのプレスユニット20を備えた構造を有するものとしたが、これに限定されず、2つのプレスユニット20を対向させた構造を有するものとしてもよい。集電体12の表面と裏面とに合材層13が形成された電極部材11では、対向したプレスユニット20でプレスすることがより好ましい。プレスユニット20を対向させた連続プレス装置10では、圧子21の進入角θは、両方のプレスユニット20で同じとしてもよいし、異なるものとしてもよい。例えば、一方のプレスユニット20は、水平(進入角0°)としてもよい。なお、2つのプレスユニット20において、チェーン33の駆動速度は等しくすればよい。 In the above-described embodiment, the continuous press device 10 has a structure including one press unit 20, but the present invention is not limited to this, and the continuous press device 10 may have a structure in which two press units 20 face each other. .. In the electrode member 11 in which the mixture layer 13 is formed on the front surface and the back surface of the current collector 12, it is more preferable to press with the pressing unit 20 facing each other. In the continuous pressing device 10 in which the press units 20 face each other, the approach angle θ of the indenter 21 may be the same or different in both press units 20. For example, one press unit 20 may be horizontal (approach angle 0 °). The drive speeds of the chains 33 may be the same in the two press units 20.

上述した実施形態では、付勢ローラ36を1つ備えたプレスユニット20としたが、特にこれに限定されず、2以上の付勢部材(付勢ローラ36)を備えたものとしたもよい。このとき、搬送方向Cにおいて最下流の付勢ローラを圧子21の下死点にすればよい。複数の付勢ローラ36を備えたプレスユニットでは、電極部材11を段階的にプレスすることができる。 In the above-described embodiment, the press unit 20 is provided with one urging roller 36, but the present invention is not particularly limited to this, and two or more urging members (biased rollers 36) may be provided. At this time, the most downstream urging roller in the transport direction C may be set to the bottom dead center of the indenter 21. In the press unit provided with the plurality of urging rollers 36, the electrode member 11 can be pressed stepwise.

上述した実施形態では、支持移動部30は、第1スプロケット31や第2スプロケット32を回転部材とし、チェーン33を連結部材として備えるものとしたが、駆動力により圧子21を移動する機構であれば特にこれに限定されない。例えば、連結部材をベルトにしてもよいし、スプロケットを回転ローラにしてもよい。また、支持移動部30は、支持スプロケット35を2以上備えてもよいし、支持スプロケット35を省略してもよい。 In the above-described embodiment, the support moving portion 30 includes the first sprocket 31 and the second sprocket 32 as rotating members and the chain 33 as connecting members. However, if the mechanism is such that the indenter 21 is moved by a driving force. It is not particularly limited to this. For example, the connecting member may be a belt, or the sprocket may be a rotating roller. Further, the support moving portion 30 may include two or more support sprockets 35, or the support sprocket 35 may be omitted.

上述した実施形態では、第1スプロケット31と第2スプロケット32との間に付勢ローラ36を備えたプレスユニット20としたが、特にこれに限られない。図7は、他の連続プレス装置10Bの一例を表す概略説明図である。なお、連続プレス装置10と同様の構成については同じ符号を付してその説明を以下省略する。この連続プレス装置10Bは、チェーン33が傾斜した長円状となる支持移動部30を備え、第2スプロケット32の第2軸42が付勢ローラ36の軸を兼ねている構造を有している。なお、図7では、プレスユニット20Bが2つ対向した構造を有する連続プレス装置10Bを示したが、プレスユニット20Bは、1つでもよい。この連続プレス装置10Bにおいても、連続プレス装置10と同様の圧子21を備えているため、上述した実施形態と同様の効果を奏する。なお、プレスユニット20Bでは、第2スプロケット32の円弧に沿って圧子21が電極部材11から離間するため、圧子21の離間時の挙動としては、上述したプレスユニット20の方が緩やかに離間するため好ましい。 In the above-described embodiment, the press unit 20 is provided with the urging roller 36 between the first sprocket 31 and the second sprocket 32, but the present invention is not particularly limited thereto. FIG. 7 is a schematic explanatory view showing an example of another continuous press device 10B. The same components as those of the continuous press device 10 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted below. The continuous press device 10B has a structure in which the support moving portion 30 in which the chain 33 is inclined and has an oval shape is provided, and the second shaft 42 of the second sprocket 32 also serves as the shaft of the urging roller 36. .. Although FIG. 7 shows a continuous press device 10B having a structure in which two press units 20B face each other, one press unit 20B may be used. Since the continuous press device 10B also has the same indenter 21 as the continuous press device 10, it has the same effect as that of the above-described embodiment. In the press unit 20B, the indenter 21 is separated from the electrode member 11 along the arc of the second sprocket 32. Therefore, as for the behavior when the indenter 21 is separated, the above-mentioned press unit 20 is separated more gently. preferable.

上述した実施形態では、平行面24が形成された圧子21を用いるものとして説明したが、特にこれに限定されない。例えば、側面視したときに台形状である圧子21Cを有するプレスユニット20Cを備えた連続プレス装置10Cとしてもよい。図8は、別の連続プレス装置10Cの一例を表す概略説明図である。圧子21Cは、平行面24が形成されておらず、姿勢制御用部材である姿勢制御ピン28を端面26の上部に備えている。圧子21Cの傾斜面25は、第1スプロケット31の軸中心、もしくは第2スプロケット32の軸中心とプレス面22の端部とを結ぶ二等辺三角形(図8の右拡大図の一点鎖線参照)の内側に入るように形成されている。プレスユニット20Cは、姿勢制御ピン28を導くガイド溝が形成されたガイド部材48を備えている。この圧子21Cは、背高な形状を有し、比Z/Xが1.5を超えるものとしてもよいし、比Z/Xが2以下としてもよい。このプレスユニット20Cにおいても、圧子21Cの上面27が付勢ローラ36により電極部材11側へ押圧されるため、電極部材11の高密度化を図るに際して、より適切な連続プレス処理を実行することができる。 In the above-described embodiment, the indenter 21 on which the parallel surface 24 is formed has been described, but the present invention is not particularly limited thereto. For example, a continuous press device 10C provided with a press unit 20C having an indenter 21C which is trapezoidal when viewed from the side may be used. FIG. 8 is a schematic explanatory view showing an example of another continuous press device 10C. The indenter 21C is not formed with a parallel surface 24, and has an attitude control pin 28, which is an attitude control member, on the upper portion of the end surface 26. The inclined surface 25 of the indenter 21C is an isosceles triangle connecting the axial center of the first sprocket 31 or the axial center of the second sprocket 32 and the end of the press surface 22 (see the alternate long and short dash line in the right enlarged view of FIG. 8). It is formed so as to go inside. The press unit 20C includes a guide member 48 having a guide groove for guiding the attitude control pin 28. The indenter 21C has a tall shape and may have a ratio Z / X of more than 1.5 or a ratio Z / X of 2 or less. Also in this press unit 20C, since the upper surface 27 of the indenter 21C is pressed toward the electrode member 11 by the urging roller 36, it is possible to execute a more appropriate continuous pressing process when increasing the density of the electrode member 11. it can.

上述した実施形態では、圧子21は、進入角θと、チェーン33の支持間隔Lとにより、Lcosθを満たすプレス面22の幅Xを有するものとして説明したが、付勢部材で圧子21を押圧するものとすれば、特にこれを満たすものに限られない。なお、プレス面22の幅XがLcosθを満たすプレス面22を有する方がプレス面22同士の間隙を生じにくく、好ましい。 In the above-described embodiment, the indenter 21 has been described as having a width X of the press surface 22 satisfying the Lcos θ due to the approach angle θ and the support interval L of the chain 33, but the indenter 21 is pressed by the urging member. If so, it is not particularly limited to those satisfying this. It is preferable that the press surface 22 having the width X of the press surface 22 satisfying Lcos θ is less likely to form a gap between the press surfaces 22.

上述した実施形態では、搬送方向Cにおいて上流側にある第1スプロケット31に駆動部34を配設し、圧子21を押し出すことにより移動させるものとしたが、特にこれに限定されず、搬送方向Cにおいて下流側の第2スプロケット32に駆動部34を配設し、圧子21を引っ張ることにより移動させるものとしてもよい。なお、圧子21を押し出して移動する方がプレス面22の間隙をゼロにする観点からは好ましい。 In the above-described embodiment, the drive unit 34 is arranged on the first sprocket 31 on the upstream side in the transport direction C and is moved by pushing out the indenter 21, but the transport direction C is not particularly limited to this. The drive unit 34 may be arranged on the second sprocket 32 on the downstream side, and the indenter 21 may be moved by pulling. It is preferable to push out the indenter 21 and move it from the viewpoint of making the gap of the press surface 22 zero.

以下には、本明細書で開示するプレス装置のプレス処理に関する検討結果を実施例として説明する。 Hereinafter, the results of studies on the press processing of the press apparatus disclosed in the present specification will be described as examples.

従来のロールプレス装置又は、垂直プレス装置によりプレス処理を行った電極部材のたわみ量xについて検討した。残留応力を歪みに変えて理解しやすくするために、金属集電体の両面ではなく、片面のみに合材層を塗工して実験を行った。一般的なLi電池用の正極スラリー(Li複合酸化物)をAl集電箔(厚さ15μm)の片面に塗布して乾燥したサンプルと、黒鉛を含む負極スラリーをCu集電箔(厚さ10μm)の片面に塗布して乾燥したサンプルを作製した。各合材層の目付量を変えて塗工・乾燥した電極をプレスロールの径を変えて所定の密度にプレスし、直径20mmに打ち抜いたあとの電極のたわみ量x(mm)を測定した。表1に正極及び負極の目付量、膜厚、たわみ量(mm)をまとめた。図9は、電極厚さとプレス後のたわみ量との関係図である。表1及び図9に示すように、ロールプレスでは、塗布量が多く膜厚が厚いほど、あるいはプレスロールの径が小さいほど電極のたわみ量が大きいことがわかった。また、本測定結果では、たわみ量xは、負極よりも正極の方が大きいことがわかった。また、たわみ量の大きい負極では、集電体と合材層との界面の剥離が生じていることから、負極は集電箔と電極との界面滑りが生じやすいことがわかった。なお、集電体の両面に合材層を塗工した電極で上記試験を行うと、表裏で残留応力が釣り合うためたわみはしないが、上記の片面塗工のたわみ量に応じた内部応力が電極内に残留しるといえる。残留応力がある程度以上に大きいと、電極に亀裂が生じたり、電池組み立て後の充放電に伴う若干の電極の膨張収縮によって電極が切断したりして耐久性や安全性が低下することが予想された。一方、垂直プレスでは、たわみ量が小さく、剥離などの不具合がより少ないことがわかった。したがって、より厚膜の電極部材を製造する際には、垂直プレスがより好ましいことがわかった。 The amount of deflection x of the electrode member pressed by the conventional roll press device or the vertical press device was examined. In order to convert the residual stress into strain and make it easier to understand, the experiment was conducted by applying the mixture layer to only one side of the metal current collector, not to both sides. A positive electrode slurry (Li composite oxide) for a general Li battery is applied to one side of an Al current collector foil (thickness 15 μm) and dried, and a negative electrode slurry containing graphite is applied to a Cu current collector foil (thickness 10 μm). ) Was applied to one side to prepare a dried sample. The electrodes coated and dried by changing the basis weight of each mixture layer were pressed to a predetermined density by changing the diameter of the press roll, and the amount of deflection x (mm) of the electrode after punching to a diameter of 20 mm was measured. Table 1 summarizes the basis weight, film thickness, and deflection amount (mm) of the positive electrode and the negative electrode. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the electrode thickness and the amount of deflection after pressing. As shown in Table 1 and FIG. 9, in the roll press, it was found that the larger the coating amount and the thicker the film thickness, or the smaller the diameter of the press roll, the larger the amount of deflection of the electrode. Further, in this measurement result, it was found that the amount of deflection x was larger in the positive electrode than in the negative electrode. Further, it was found that the negative electrode having a large amount of deflection easily causes the interface slip between the current collector foil and the electrode because the interface between the current collector and the mixture layer is peeled off. When the above test is performed with electrodes coated with a mixture layer on both sides of the current collector, the electrodes do not bend because the residual stresses are balanced on the front and back sides, but the internal stress corresponding to the amount of deflection of the single-sided coating is the electrode. It can be said that it remains inside. If the residual stress is larger than a certain level, it is expected that the electrodes will crack or the electrodes will be cut due to some expansion and contraction of the electrodes due to charging and discharging after battery assembly, and the durability and safety will decrease. It was. On the other hand, it was found that the vertical press has a small amount of deflection and less defects such as peeling. Therefore, it has been found that a vertical press is more preferable when manufacturing a thicker film electrode member.

次に、従来のロールプレスと垂直プレスとで厚さ3mmの電極部材11をプレスする場合の伸びについて考察した。図10は、ロールプレス換算時の侵入角、伸び、延伸ベクトル及びロール径の関係図であり、図10Aが各数値をまとめた表、図10Bがロール径R、進入角θ及び延伸ベクトルの説明図である。図10Aは、進入角θを12.58°〜3°の範囲で変化させたときのロールプレスのロール径と延伸率と、垂直プレスの延伸率をまとめた表である。直径25cmのロールプレスにおいて、プレスが始まるときの進入角(12.58°)における延伸方向のベクトル比は22.3であった。したがって、ロールプレスでは、滑りがないと仮定すると下死点までに搬送方向(水平方向)に22.3%伸びることがわかった。一方、連続した半円圧子を直径25cmの円軌道で連続させて稼働し、同じ進入角12.58°でプレスし始めるものとしてベクトル比を計算すると、下死点で100である水平方向成分はプレス開始時は97.6であり、下死点までに2.4%伸びることがわかった。即ち、垂直プレスでは、同じ軌道でロールプレスの約1/10まで水平方向の延伸が抑制されることがわかった。また、ロールプレスの延伸率は、ロール径Rを非現実的な440cmまで増大させても5.2%で、ロール径が25cmの場合の約1/4にしか低減されなかった。これに対して、連続垂直プレスの延伸率は、進入角が5°の場合0.38%にまで激減し、ロール径Rが25cmの場合の約1/60とすることができることがわかった。このように、垂直プレスでは、もともと延伸率が低い特徴を有する上に、装置を大型化することなく進入角θを小さくすることができるため、極めて低い延伸率を達成できることがわかった。 Next, the elongation when the electrode member 11 having a thickness of 3 mm is pressed by a conventional roll press and a vertical press is considered. FIG. 10 is a relationship diagram of penetration angle, elongation, stretching vector and roll diameter at the time of roll press conversion, FIG. 10A is a table summarizing each numerical value, and FIG. 10B is a description of roll diameter R, approach angle θ and stretching vector. It is a figure. FIG. 10A is a table summarizing the roll diameter and stretching ratio of the roll press and the stretching ratio of the vertical press when the approach angle θ is changed in the range of 12.58 ° to 3 °. In a roll press having a diameter of 25 cm, the vector ratio in the stretching direction at the approach angle (12.58 °) at the start of pressing was 22.3. Therefore, it was found that the roll press stretched by 22.3% in the transport direction (horizontal direction) by the bottom dead center assuming that there was no slippage. On the other hand, when the vector ratio is calculated assuming that continuous semicircular indenters are continuously operated in a circular orbit with a diameter of 25 cm and pressed at the same approach angle of 12.58 °, the horizontal component of 100 at bottom dead center is It was 97.6 at the start of the press, and it was found that it increased by 2.4% to the bottom dead center. That is, it was found that in the vertical press, the horizontal stretching was suppressed to about 1/10 of the roll press in the same trajectory. Further, the draw ratio of the roll press was 5.2% even when the roll diameter R was increased to an unrealistic 440 cm, which was reduced to only about 1/4 of the case where the roll diameter was 25 cm. On the other hand, it was found that the draw ratio of the continuous vertical press was drastically reduced to 0.38% when the approach angle was 5 °, and could be reduced to about 1/60 when the roll diameter R was 25 cm. As described above, it was found that the vertical press originally has a feature of low stretching ratio, and the approach angle θ can be reduced without increasing the size of the apparatus, so that an extremely low stretching ratio can be achieved.

(実験例1,2)
上記結果から、連続垂直プレス機構を備えた連続プレス装置10を設計した(図1〜5)。進入角θ=5°、チェーンの支持間隔Lを12.7mmで作製した。この圧子の幅Xは、12.7mm×cos(5°)≒12.65mmとした。付勢ローラのローラ軸の直径Dは80mmとした。この連続プレス装置では、隣接する圧子は隙間のない状態でプレス下死点まで移動しながら、互いに垂直姿勢を取り合うことができることが確認された。また、参考例として、付勢ローラを備えない構造の連続プレス装置を作製した。この連続プレス装置は、図7に示した連続プレス装置10Bのプレスユニット20Bを1つ備えた構成で、且つ第2軸42に付勢ローラ36を備えないものとした。この2つの装置を用い、被プレス体であるリチウム電池の負極及び感圧紙をプレスし、そのプレス特性を評価した。被プレス体の幅は5cmとした。図1に示した連続プレス装置10を実験例1とし、参考例の連続プレス装置を実験例2とした。図11は、実験例1,2の支持移動部30,30Dを表す説明図であり、図11Aが付勢ローラ36を有する支持移動部30を備えた実験例1、図11Bが付勢ローラ36を省略した支持移動部30Dを備えた実験例2の説明図である。
(Experimental Examples 1 and 2)
From the above results, a continuous press device 10 provided with a continuous vertical press mechanism was designed (FIGS. 1 to 5). The approach angle θ = 5 °, and the chain support interval L was 12.7 mm. The width X of this indenter was 12.7 mm × cos (5 °) ≈ 12.65 mm. The diameter D of the roller shaft of the urging roller was 80 mm. It was confirmed that in this continuous press device, adjacent indenters can maintain vertical postures while moving to the bottom dead center of the press without a gap. Further, as a reference example, a continuous press device having a structure not provided with an urging roller was manufactured. This continuous press device has a configuration including one press unit 20B of the continuous press device 10B shown in FIG. 7, and does not include an urging roller 36 on the second shaft 42. Using these two devices, the negative electrode of the lithium battery to be pressed and the pressure-sensitive paper were pressed, and the press characteristics were evaluated. The width of the pressed body was 5 cm. The continuous pressing device 10 shown in FIG. 1 was designated as Experimental Example 1, and the continuous pressing device of Reference Example was designated as Experimental Example 2. 11A and 11B are explanatory views showing the support moving portions 30 and 30D of Experimental Examples 1 and 2, FIG. 11A shows Experimental Example 1 having the support moving portion 30 having the urging roller 36, and FIG. 11B shows the urging roller 36. It is explanatory drawing of the experimental example 2 provided with the support moving part 30D which omitted.

(評価)
プレス連続性の評価は、プレス後の被プレス体における圧子間の未プレス領域の有無により評価した。最大荷重の値は、別途感圧紙を既知の荷重でプレスした変色標本を作製し、この標本に基づいて感圧紙の変色の程度から求めた。なお、最大荷重は、感圧紙の最も広い領域を占める荷重値として求めた。プレス面の荷重ばらつきは、各部位の変色の差からその加圧分布の領域面積を求め、最も広い領域の荷重に対して10%の荷重範囲を超えた領域の面積比として求めた。
(Evaluation)
The press continuity was evaluated by the presence or absence of an unpressed region between the indenters in the pressed body after pressing. The maximum load value was obtained from the degree of discoloration of the pressure-sensitive paper based on a discolored specimen prepared by separately pressing the pressure-sensitive paper with a known load. The maximum load was obtained as a load value occupying the widest area of the pressure-sensitive paper. The load variation on the press surface was determined as the area ratio of the region exceeding the load range of 10% with respect to the load of the widest region by determining the region area of the pressure distribution from the difference in discoloration of each portion.

(結果と考察)
評価結果を表2にまとめた。表2に示すように、実験例2においては、プレスの連続性は良好であったが、スプロケットによる圧子の押圧では、最大荷重を高めることが困難であり、特に圧子がたわむなどして、プレス面の荷重ばらつきが大きかった。一方、付勢ローラ36を有する実験例1では、プレスの連続性は良好であり、且つプレス面の荷重ばらつきはほぼなく、極めて大きな最大荷重を得られることがわかった。特に、圧子長さYがより長くなれば、圧子のたわみも大きくなることが予想されるため、長さYが大きいプレスユニットでは、付勢ローラを採用することにより、より適切な連続プレス処理を実行することができるものと推察された。
(Results and discussion)
The evaluation results are summarized in Table 2. As shown in Table 2, in Experimental Example 2, the continuity of the press was good, but it was difficult to increase the maximum load by pressing the indenter with the sprocket, and the press was particularly bent due to the indenter bending. The load variation on the surface was large. On the other hand, in Experimental Example 1 having the urging roller 36, it was found that the continuity of the press was good, there was almost no load variation on the press surface, and an extremely large maximum load could be obtained. In particular, if the indenter length Y becomes longer, it is expected that the deflection of the indenter also increases. Therefore, in a press unit having a large length Y, by adopting an urging roller, a more appropriate continuous pressing process can be performed. It was speculated that it could be done.

なお、各部の材質、形状、加工公差、モータの種別などは、所望のプレス圧、電極密度などに応じて最適なものを選択すればよい。また、各構成は、上記サイズに特に限定されず、電極部材に応じて所望のサイズを選択すればよい。圧子の支持軸は無給油軸が望ましいが、オイルシール軸としてもよい。更には図示しないが、プレス後の圧子プレス面を清掃するためのブラシや、掃除機などを具備させてもよい。 The material, shape, processing tolerance, motor type, etc. of each part may be optimally selected according to the desired press pressure, electrode density, and the like. Further, each configuration is not particularly limited to the above size, and a desired size may be selected according to the electrode member. The support shaft of the indenter is preferably an oil-free shaft, but it may be an oil seal shaft. Further, although not shown, a brush for cleaning the indenter press surface after pressing, a vacuum cleaner, or the like may be provided.

なお、本開示は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It should be noted that the present disclosure is not limited to the above-described examples, and it goes without saying that the present disclosure can be carried out in various aspects as long as it belongs to the technical scope of the present disclosure.

本明細書で開示するプレス装置は、蓄電デバイスの製造分野に利用可能である。 The press devices disclosed herein can be used in the field of manufacturing power storage devices.

10,10B,10C 連続プレス装置、11 電極部材、12 集電体、13 合材層、15 基台、18 本体、20,20B,20C プレスユニット、21,21B,21C 圧子、22 プレス面、23 支持軸、24 平行面、25 傾斜面、26 端面、27 上面、28 姿勢制御ピン、30,30D 支持移動部、31 第1スプロケット、32 第2スプロケット、33 チェーン、34 駆動部、35 支持スプロケット、36 付勢ローラ、37 加圧面、41 第1軸、42 第2軸、45 第3軸、46 ローラ軸、48 ガイド部材、A プレス領域、C 搬送方向、D 直径、L 支持間隔、R ロール径、X 幅、Y,W 長さ、Z 高さ、θ 進入角。 10,10B, 10C continuous press device, 11 electrode member, 12 current collector, 13 mixture layer, 15 base, 18 main body, 20,20B, 20C press unit, 21,21B, 21C indenter, 22 press surface, 23 Support shaft, 24 parallel surface, 25 inclined surface, 26 end surface, 27 top surface, 28 attitude control pin, 30, 30D support moving part, 31 first sprocket, 32 second sprocket, 33 chain, 34 drive part, 35 support sprocket, 36 urging roller, 37 pressure surface, 41 1st axis, 42 2nd axis, 45 3rd axis, 46 roller axis, 48 guide member, A press area, C transport direction, D diameter, L support interval, R roll diameter , X width, Y, W length, Z height, θ approach angle.

Claims (11)

電極部材を搬送方向に搬送しながら連続的にプレスするプレス装置であって、
前記電極部材に接触する平面状のプレス面を有する圧子と、
複数の前記圧子を配列して支持し前記プレス面で該電極部材を押圧する所定のプレス領域で前記圧子を連続した状態で前記搬送方向に連続移動させる支持移動部と、
前記プレス領域において前記圧子を前記電極部材側へ付勢する付勢部材と、
を備えたプレス装置。
A press device that continuously presses while transporting electrode members in the transport direction.
An indenter having a flat press surface in contact with the electrode member,
A support moving portion that arranges and supports a plurality of the indenters and continuously moves the indenters in the transport direction in a predetermined press region that presses the electrode member on the press surface.
An urging member that urges the indenter toward the electrode member in the press region, and
Press equipment equipped with.
前記付勢部材は、前記プレス領域における前記圧子の下死点の上部に軸支され前記圧子に当接する付勢ローラである、請求項1に記載のプレス装置。 The pressing device according to claim 1, wherein the urging member is an urging roller that is pivotally supported above the bottom dead center of the indenter in the pressing region and abuts on the indenter. 前記付勢ローラは、前記圧子の幅Xよりも大きい直径Dを有するローラ軸に軸支されている、請求項2に記載のプレス装置。 The press device according to claim 2, wherein the urging roller is pivotally supported by a roller shaft having a diameter D larger than the width X of the indenter. 前記付勢ローラは、前記搬送方向に直交する方向における前記圧子の長さYと前記搬送方向に直交する方向における前記圧子に荷重を加える加圧面の長さWとの比W/Yが0.5以上1以下の範囲である、請求項2又は3に記載のプレス装置。 In the urging roller, the ratio W / Y of the length Y of the indenter in the direction orthogonal to the transport direction and the length W of the pressure surface that applies a load to the indenter in the direction orthogonal to the transport direction is 0. The press device according to claim 2 or 3, which is in the range of 5 or more and 1 or less. 前記支持移動部は、第1スプロケットと、第2スプロケットと、前記圧子に配設された支持軸を支持し前記第1スプロケット及び第2スプロケットに掛け渡されたチェーンと、前記第1スプロケットを回転駆動する駆動部と、を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のプレス装置。 The support moving portion rotates the first sprocket, the second sprocket, the chain that supports the support shaft arranged on the indenter and is hung on the first sprocket and the second sprocket, and the first sprocket. The press device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a driving unit for driving. 前記プレス領域は、前記第1スプロケットと前記第2スプロケットとの間にあり、
前記付勢部材は、前記第1スプロケットと前記第2スプロケットとの間に配設されている、請求項5に記載のプレス装置。
The press area lies between the first sprocket and the second sprocket.
The press device according to claim 5, wherein the urging member is arranged between the first sprocket and the second sprocket.
請求項5又は6に記載のプレス装置であって、
前記第1スプロケットと前記第2スプロケットの間に配設され前記チェーンを支持する支持スプロケット、を備えたプレス装置。
The press device according to claim 5 or 6.
A press device including a support sprocket disposed between the first sprocket and the second sprocket to support the chain.
前記支持移動部は、前記プレス領域において前記プレス面の中心を結ぶ軌道と前記電極部材の搬送面とのなす角であある進入角θが0°<θ≦10°の範囲で前記圧子を移動する、請求項1〜7のいずれか1項に記載のプレス装置。 The support moving portion moves the indenter in a range where the approach angle θ, which is the angle formed by the trajectory connecting the center of the press surface and the transport surface of the electrode member in the press region, is 0 ° <θ≤10 °. The press device according to any one of claims 1 to 7. 前記圧子は、側方視したときに中央が凸状である上面が形成されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載のプレス装置。 The press device according to any one of claims 1 to 8, wherein the indenter has an upper surface having a convex center when viewed from the side. 前記圧子は、前記プレス面の幅Xと高さZとの比Z/Xが1以上2.0以下の範囲である、請求項1〜9のいずれか1項に記載のプレス装置。 The press device according to any one of claims 1 to 9, wherein the indenter has a ratio Z / X of the width X and the height Z of the press surface in the range of 1 or more and 2.0 or less. 前記圧子と前記支持移動部と前記付勢部材とを備えたプレスユニットを対向させて配設している、請求項1〜10のいずれか1項に記載のプレス装置。 The press device according to any one of claims 1 to 10, wherein a press unit including the indenter, the support moving portion, and the urging member is arranged so as to face each other.
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