JP3743706B2

JP3743706B2 - 電池電極切断装置

Info

Publication number: JP3743706B2
Application number: JP2001003728A
Authority: JP
Inventors: 明宏増田; 順一岡本
Original assignee: Ｎｅｃトーキン栃木株式会社
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2021-01-11
Also published as: JP2002208397A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池電極切断装置に関し、帯状の部材の表面に連続的に一様な厚さの塗布層を形成した部材から所望の幅の電池電極を切断して製造する電池電極切断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯用の各種の機器に用いられている小型の電子機器用の電源として用いられる電池として小型で大容量のリチウムイオン二次電池等が用いられている。
これらの電池の正極電極は、アルミニウム箔からなる帯状の集電体に正極活物質を塗布したものが用いられており、また負極電極は、銅箔からなる帯状の負極集電体に負極活物質を塗布したものが用いられている。
そして、負極電極および正極電極をセパレータを介して多数回巻回して作製した電池要素を電池缶に収納し、電解液を注入した後に封口することによって製造されている。
【０００３】
帯状の集電体への電池活物質の塗布には、各種の方法が採用されているが、連続的に走行する帯状の部材へ電池活物質を液体中に分散したスラリーをスリット状のノズルから流出させる方法が知られている。
正極電極あるいは負極電極は、それぞれ電池の大きさに応じて幅あるいは長さが適宜選ばれている。電気自動車等の動力用の電源等に用いられる電池には、電極の幅が大きなものがあるが、携帯機器用電池に用いられる電極は一般には、数十ｍｍである。このため、これらの電池の電極の製造においては、幅が広い集電体上に正極活物質あるいは負極活物質を塗布した後に、所定の幅に裁断することが行われていた。
【０００４】
図２は、従来の電池電極の切断工程を説明する図であり、図２（Ａ）は切断工程の斜視図を示し、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面を説明する図である。
電池電極は、電池活物質の塗布装置において、集電体となる帯状部材はバックアップロールに巻きつけられながら走行し、スリットノズル等から加圧された電池活物質の塗布液が押し出されて帯状部材の表面に所望の厚さの塗膜が形成される。塗膜は乾燥手段において加熱乾燥された後に巻き取られる。一方の面に塗膜が形成された後に他方の面にも同様に塗布されて加熱乾燥が行われて電池電極の原反が作製される。
【０００５】
次いで、電池電極切断装置１において、電池電極の原反２は、所望の間隔で複数個の切断刃を設けた切断手段３によって走行状態で切断されて所望の幅の電池電極４とされて巻き取りリール５によって巻き取られる。
このように帯状の部材を走行中に切断する方法は、効率的に電極を製造することが可能な方法であるが、製造した電池電極４には裁断面の角部に形状が不良であるバリや凹凸、ギザギザが生じる。電池電極にバリや凹凸、ギザギザが生じると、セパレータを介して対極と対向させた際に、バリによってセパレータに傷をつけ、甚だしい場合には対極との間で短絡を生じるという問題点があった。このために、原反の端部から切断した電池電極は、廃棄せざるを得ないという問題点があった。
【０００６】
これは、図２（Ｂ）に示すように、原反の両端部６および７は長さ方向へ張力を与えられるものの、両端部には保持部材がないために与えられている張力では両端部にたるみ等の現象が生じる結果、切断刃との接触状態が好ましくないものとなる結果、切断面が粗くなる等の現象が生じるものと考えられる。
このような問題点を解決する方法として、特開平１０−６１２６号公報には、リチウムイオン電池の原反の切断装置において、裁断された際に不要とされる原反の耳部は、下方に導かれるものの張力がかかっておらず、単に下っていくだけであったので、耳部とその隣の裁断後の帯状部材との間の切断面の形状が不良となることを防止するために、帯状部材の端部を切断し、切断した帯状の端部とその残部とを分離する際に残部に張力を与える切断装置が提案されている。
しかしながら、このような装置でも切断面から、帯状体の端部から切断した電極にはバリ等をなくすことはできなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、連続して走行する帯状の部材に一様な厚さの活物質層の塗膜を形成した後に、所望の幅の切断して電極を製造する電池電極切断装置において、切断面にバリが生じて切断面が荒れたりすることがない電池電極の製造が可能な電池電極切断装置を提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、集電体上に活物質層を形成した帯状の部材を切断し複数の電池電極を製造する電池電極切断装置において、帯状の部材を切断する複数の切断刃を有する切断手段の前後の少なくとも帯状の部材の幅方向の端部には、帯状部材を上下の面から保持するロールを配置した電池電極切断装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の電池電極切断装置は、帯状の部材に電極活物質の塗膜を形成した後に、走行する帯状の部材を切断手段によって所定の幅に切断して複数の電極を製造した場合に生じる電池活物質の塗膜の切断面にバリが存在するのは、帯状部材の特定の位置から製造した電池電極であって、バリは切断手段の前後における帯状部材と切断手段との相互の関係によって生じるものであり、単に両端部の耳部のみに張力を与えたのみでは不充分であり、切断手段の前後にロールを配置することによって切断手段と帯状部材との会合状態が安定なものとなり、電極の端面にはバリが生じないことを見いだしたものである。
【００１０】
以下に図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の電池電極切断工程の斜視図を示し、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面を説明する図である。
電池電極は、電池活物質の塗布装置において、集電体となる帯状部材はバックアップロールに巻きつけられながら走行し、スリットノズル等から加圧された電池活物質の塗布液が押し出されて帯状部材の表面に所望の厚さの塗膜が形成される。塗膜は乾燥手段において加熱乾燥された後に巻き取られる。一方の面に塗膜が形成された後に他方の面にも同様に塗布されて加熱乾燥が行われて電池電極の原反が作製される。
【００１１】
次いで、電池電極切断装置１において、電池電極の原反２は、所望の間隔で複数個の切断刃を設けた切断手段３によって走行状態で切断されて所望の幅の電池電極４とされて巻き取りリール５によって巻き取られる。
切断手段３の前後の少なくとも原反の幅方向の両端部６、７には、ロール８、９、１０および１１が設置されて、原反の両面を保持する結果、原反の端部は中央部と同様に張力を与えられた状態で切断手段の切断刃と接するので、切断手段３の前後において、電池電極の原反２の端部がたるむ等の現象が生じることはなくなり、端部の原反も極めて滑らかな切断面を有するものとなる。
これは、図１（Ｂ）に示すように、原反の両端部６および７は、両面からロール８、９によって保持されているので、切断手段の前後の原反の帯状部材の端部も平面状となって走行して切断手段によって切断されるからであると考えられる。
【００１２】
リチウムイオン二次電池の正極電極および負極電極の製造の場合を例に挙げて説明すると、正極電極は帯状のアルミニウム箔に、Ｌｉ_xＭＯ₂（ただしＭは、少なくとも１の遷移金属を表す。）である複合酸化物、例えば、Ｌｉ_xＣｏＯ₂、Ｌｉ_xＮｉＯ₂、Ｌｉ_xＭｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ_xＭｎＯ₃、Ｌｉ_xＮｉ_yＣｏ_(1-y)Ｏ₂などを、カーボンブラック等の導電性物質、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤をＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤とを分散混練した調製した正極塗料が本発明の塗布装置によって塗布される。片面の塗布が終わったものは乾燥後に反対面も同様に塗布し、両面を塗布される。
【００１３】
負極電極は、帯状の銅箔等の表面に、リチウムをドープ及び脱ドープ可能な、熱分解炭素類、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークスなどのコークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、フェノール樹脂、フラン樹脂などを焼成した有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭などの炭素質材料、ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性高分子材料をカーボンブラックなどの導電性物質、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤をＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤とを分散混練した調製した負極塗布液を本発明の塗布装置によって塗布される。片面の塗布が終わったものは乾燥後に反対面も同様に塗布し、両面を塗布される。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の電池電極切断装置によれば、幅広の帯状の部材上に活物質層を形成して電池電極を切断して所望の幅の電池電極を製造する際に、帯状の部材の切り取り位置によらずに切断面にバリが生じることはないので、原反を有効に利用することができ、セパレータを介して巻回した場合には、セパレータに損傷を与えて反対電極との間で短絡を生じる等の問題がない電池電極を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の電池電極の切断工程の斜視図を示し、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面を説明する図である。
【図２】図２は、従来の電池電極の切断工程を説明する図であり、図２（Ａ）は切断工程の斜視図を示し、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面を説明する図である。
【符号の説明】
１…電池電極切断装置、２…電池電極の原反、３…切断手段、４…電池電極、５…巻き取りリール、６，７…原反の両端部、８，９，１０，１１…ロール

Claims

集電体上に活物質層を形成した帯状の部材を切断して電池電極を製造する電池電極切断装置において、帯状の部材を切断する複数の切断刃を有する切断手段の前後の少なくとも帯状の部材の幅方向の端部には、帯状部材を上下の面から保持するロールを配置したことを特徴とする電池電極切断装置。