JP3811122B2 - Method for producing electrode sheet for electric double layer capacitor and laminating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート状電極を長尺な導電箔の表面に導電性接着剤を介して貼合せる電気二重層コンデンサ用電極シート製造方法、及び、その製造方法を実施するに好適なラミネート装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気二重層コンデンサ(キャパシタ)は、大容量を有し、充放電サイクル特性にも優れることから、自動車をはじめとした各種バックアップ電源など、様々な機器への応用が検討されてきている。この種大容量の電気二重層コンデンサとして円筒型のものがあり、このものは、活性炭を主成分とする炭素質シート(分極性電極)をアルミ箔(集電極)に保持させた正負一対の電極シートを、間にセパレータを挟んだ状態でコイル状に巻回したものを、電解液を含浸させた状態で円筒状のケース内に収容して構成される。
【0003】
この場合、上記炭素質シート(シート状電極)とアルミ箔(導電箔)とを一体化させるために、導電性接着剤を用いてそれらを貼合せる(ラミネートする)ことが行われる(例えば特許文献1参照)。導電性接着剤を用いる理由は、シート状電極と導電箔との接合界面における接触抵抗を小さくするためである。シート状電極と導電箔との接触抵抗が大きいと、電気二重層コンデンサの内部抵抗が大きくなって性能の低下を招くことになる。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−154630号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような大容量の円筒型の電気二重層コンデンサを製作するためには、連続した長尺な電極シートが必要となり、また、その電極シートを構成するシート状電極と導電箔との接合界面における接触抵抗を極力小さくすると共に、それらの十分な接合強度が得られることが望まれる。このとき、シート状電極と導電箔とを接合する導電性接着剤層の厚みが厚いと、内部抵抗が大きくなってしまい、さらに全体として厚みが増加してコンデンサ容器への充填密度が低下してしまう。また、その厚みが不均一になると、接着が安定せず十分な接合強度が得られなくなってしまう。
【0006】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その一つの目的は、シート状電極と導電箔とを導電性接着剤により貼合せるものにあって、シート状電極と導電箔との接触抵抗を十分に小さくすることができ、しかも十分な接合強度を確保することができる電気二重層コンデンサ用電極シートの製造方法を提供するにある。また、上記製造方法を実施するに好適なラミネート装置を提供することを、別の一つの目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、電気二重層コンデンサ用の長尺な電極シートを製造するにあたって、材料面等の研究と併せて、シート状電極と導電箔とを導電性接着剤により貼合せるラミネートの工程にあって、いかにすればシート状電極と導電箔との接合部の接触抵抗を低減し、しかも接合強度を確保することができるかについて、様々な試作、研究を重ねた。その結果、遂に、導電性接着剤を用いた最適な貼合せ(ラミネート)の方法を開発するに至り、本発明を成し遂げたのである。
【0008】
即ち、本発明の請求項1の電気二重層コンデンサ用電極シートの製造方法は、長尺なシート状電極を長尺な導電箔の表面に導電性接着剤を介して貼合せるラミネート工程を、グラビアコータを用いて導電性接着剤を導電箔の表面に10μm以下の厚さで塗布しながら、シート状電極を貼合せていくことにより行うようにすると共に、上記ラミネート工程において、導電性接着剤が塗布された導電箔の表面状態を、撮像装置により連続的に監視するようにしたところに特徴を有する(塗布の厚さは、塗布後乾燥させて測定する)。
【0009】
これによれば、グラビアコータは、塗布ロールの表面にメッシュ状に凹部が彫刻されており、その表面に保持された導電性接着剤が、導電箔の表面に転写されることにより塗布がなされる。この場合、導電性接着剤を、塗布ロールの表面に、その単位面積あたり一定量保持させながら、均一厚みで且つ十分に薄く(厚み10μm以下、より好ましくは0.1〜5μmで)導電箔の表面に塗布することが可能となる。しかも、導電性接着剤中の導電性粒子が、塗布ロールの凹部内に入って転写されることにより、導電性粒子が導電箔の表面に偏りなく均一に分布した状態に塗布され、電気的特性にも優れるものとなる。
【0010】
従って、請求項1の発明によれば、シート状電極と導電箔とを導電性接着剤により貼合せるものにあって、接着剤層の厚みを均一で且つ十分に薄くすることができるようになり、シート状電極と導電箔との接触抵抗を十分に小さくすることができ、しかも十分な接合強度を確保することができるという優れた効果を得ることができるものである。
【0011】
尚、このとき、上記導電箔としては、アルミ箔等を採用することができるのであるが、その表面の貼合せ部分に予めエッチング処理等を行って粗面化しておくことが好ましく、これにより、いわゆるアンカー効果により、接合強度をより一層高めることができると共に、導電性接着剤中の導電性粒子(例えばグラファイトやカーボンブラックの微粒子)が、粗面化された孔内に嵌り込むようになることにより、より一層電気的特性を高める(接触抵抗を低減する)ことができるようになる。
【0012】
また、上記シート状電極の製作に用いられる成形材料のうち炭素質粉末としては、主に活性炭が用いられるが、カーボンナノチューブや繊維状炭素等も採用することができる。導電性助剤としては、主にカーボンブラックが用いられるが、導電性の高い金属の微細粒子を採用することもできる。バインダとしては、ポリテトラフルオロエチレン(以下「PTFE」と略す)等のフッ素樹脂粉末を採用することができる。
【0013】
上記成形材料を作製するにあたっては、それらを適切な配合で混合、混練し、さらにその混練物を破砕して適切な粒度分布となるように造粒することが望ましく、その後、適量のバインダ用助剤を添加し混合することにより、予備成形に適したものとすることができる。その際のバインダ用助剤としては、イソプロピルアルコール(以下「IPA」と略す)等のアルコール類や、エーテル類、ケトン類などを採用することができる。
【0014】
長尺なシート状電極を製作するには、上記成形材料から、例えばカレンダロール成形により連続した板状のシート状成形体をまず成形し、その後、ロール圧延を必要に応じて複数回行うことにより、所望の厚み(例えば160μm)の長尺なシート状電極を得ることができる。また、ロール圧延の最後の工程で、スリット工程を実行することにより、圧延されたシート状電極の両端縁部を切除して所定幅とすることができる。
【0015】
ところで、本発明では、導電性接着剤を導電箔に対して連続してごく薄く塗布していくため、部分的に導電性接着剤の切れ(塗布不良)などが発生する虞があり、シート状電極との貼合せが連続的に行われるため、後にその接着剤の塗布不良位置を特定することが困難となる事情がある。そこで、上記ラミネート工程において、導電性接着剤が塗布された導電箔の表面状態を、撮像装置により連続的に監視することにより、例えば部分的に接着剤の切れが発生しても、その位置を記憶しておくことにより、貼合せ後に適切な処置を行うことが可能となる。
【0016】
そして、本発明の請求項2のラミネート装置は、長尺なシート状電極を、長尺な導電箔の表面に導電性接着剤を介して貼合せて電気二重層コンデンサ用電極シートとするものにあって、グラビアコータを用いて導電性接着剤を導電箔の表面に10μm以下の厚さで塗布する接着剤塗布手段を設けると共に、導電性接着剤が塗布された導電箔の表面状態を、撮像装置により連続的に監視する監視手段を設けたところに特徴を有する。これによれば、上述のように、接着剤層の厚みを均一で且つ十分に薄くすることができるようになるので、シート状電極と導電箔との接触抵抗を十分に小さくすることができ、しかも十分な接合強度を確保することができ、上記した製造方法を実施するに好適なものとなる。
【0017】
そして、導電性接着剤が塗布された導電箔の表面状態を、撮像装置により連続的に監視する監視手段を設けたので、例えば部分的に接着剤の切れが発生しても、その位置を記憶しておくことにより、貼合せ後に適切な処置を行うことが可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態における電気二重層コンデンサ用の電極シートを製造する全体の工程を概略的に示している。尚、この実施形態では、活性炭を主成分として製作される長尺なシート状電極を、集電極となる長尺なアルミ箔の両面に貼合わせて長尺な電極シートを製作し、その電極シートを乾燥するまでを全工程としている。この電極シートは、例えば大容量の円筒型の電気二重層コンデンサの材料として用いられる。本明細書では、円筒型の電気二重層コンデンサの分極性電極となるものをシート状電極と称し、それを導電箔としてのアルミ箔に貼合わせたものを電極シートと称して区別している。
【0019】
電極シートを製造するには、図1に示すように、計量工程P1、混合工程P2、混練工程P3、破砕工程P4、カレンダ成形工程P5、ロール圧延工程P6、ラミネート工程P7、乾燥工程P8の各工程が順に実行される。以下、それら各工程の概略について順に述べる。
【0020】
まず計量工程P1では、シート状電極の製造に使用する原料の計量が行われる。本実施形態では、原料として、炭素質粉末としての活性炭、導電性助剤としてのカーボンブラックの微粉、バインダとしてのPTFEの粉末が用いられる。これら原料の配合割合は、重量%で、例えば、活性炭が80%、カーボンブラックが10%、PTFEが10%とされる。また、本実施形態では、バインダ用助剤として、IPAを用いる。
【0021】
混合工程P2では、上記原料のうち、活性炭とカーボンブラックとを混合することが行われる。この混合は、計量された活性炭及びカーボンブラックをミキサの容器内に投入し、所定時間回転させることにより、活性炭粒子間に微粉状のカーボンブラックが均一に分散した状態とされる。更にPTFEとIPAを投入し、回転させて混合することが行われる。これにより、活性炭とカーボンブラックとが更に均一に混合されて、カーボンブラックの微粉が活性炭粒子の粒子間に均一分散すると共に、PTFEが繊維化して活性炭及びカーボンブラックを絡めるようになる。
【0022】
混練工程P3では、混合工程P2を経た混合物を混練することが行われるのであるが、この工程は、混合物を混練機(ニーダ)の容器内に収容し、蓋をして加圧しながら、ブレードを回転させることにより行われる。このとき、混練機の容器、蓋及びブレードは、例えば約90℃を維持するように温度制御されるようになっている。また、混練物の硬さが管理されるようになっている。これにて、PTFEが一層繊維化して活性炭とカーボンブラックとが絡められるようになり、混練物はいわばゴムの塊の如き状態となる。
【0023】
破砕工程P4では、上記混練工程P3にて混練された混練物をきざんで細かい粒(造粒粉)にすることが行われる。この工程は、混練物をキザミ機の容器内に収容し、キザミ刃を回転させることにより行われる。
【0024】
カレンダ成形工程P5では、上記造粒粉から得られる成形材料から長尺なシート状をなすシート状成形体を予備成形することが行われる。この工程は、カレンダ成形機のホッパに成形材料を投入し、ホッパの出口部から出される成形材料を2本のカレンダロールにより連続的な板状とし、巻取ロールにより巻取ることにより行われる。この際に得られるシート状成形体の厚さ寸法は、例えば200μmとされる。
【0025】
ロール圧延工程P6では、上記シート状成形体を、ロール圧延装置により連続的に圧延して、所定厚み(例えば160μm)の長尺なシート状電極を製作することが行われる。この工程は、シート状成形体を繰出部から繰出しながら2個の圧延ロール間を通して圧延し、巻取部にて巻取ることにより行われる。
【0026】
このとき、図示はしないが、繰出部にはテンションコントローラが設けられ、繰出されるシート状成形体のテンションが一定値に制御され、また、繰出されたシート状成形体は、エッジポジションコントローラによってその幅方向位置が制御された状態で圧延ロールに供給されるようになっている。更に、巻取部では、いわゆるタッチ巻きによる巻取りが行われ、シート状電極が一定の速度(テンション)で巻取られるようになっている。
【0027】
このロール圧延工程が複数回(2〜3回)繰返されることにより所望の厚み寸法が得られるようになっており、また、その最後の工程では、これも図示はしないが、切断刃を巻取側の駆動ロールに押付けるようにしてシート状電極の両端縁部を切除する2次スリットの工程が併せて実行され、もって、シート状電極が所定幅とされると共に、厚みが不均一で亀裂や割れが発生し易い両縁部が取除かれるようになっている。
【0028】
そして、次のラミネート工程P7では、上記シート状電極5を、本実施形態に係るラミネート装置を用いて、導電箔としてのアルミ箔2に対し、導電性接着剤3により貼合わせて電極シート8を形成することが行われる。この場合、シート状電極5の貼合せは、アルミ箔2の両面に対して片面ずつ2回行われるようになっている。このラミネート工程P7及びラミネート装置の詳細は、後述する。
【0029】
次の乾燥工程P8では、ロール状に巻取られた電極シートを繰出して乾燥機の乾燥室に通して乾燥させることが行われる。このとき、乾燥室内には、ヒータにより加熱風が供給されるようになっており、導電性接着剤3に含まれていた溶剤や、シート状電極5に含まれていたIPA及び水分の大部分が除去される。尚、必要により真空乾燥も行うことができる。
【0030】
ここで、上記ラミネート工程P7及びラミネート装置について、図2ないし図4も参照して述べる。
図2は、本実施形態に係るラミネート装置の概略構成を示している。このラミネート装置は、アルミ箔2が繰出されるアルミ箔繰出部1、アルミ箔2の表面に導電性接着剤3を塗布するグラビアコータ、シート状電極5が繰出されるシート状電極繰出部6、アルミ箔2とシート状電極5とを貼合せる貼合せ部7、貼合わされた電極シート8を巻取る巻取部9、監視手段を構成する撮像装置たる塗布状態監視用CCDカメラ10、アルミ箔2に対するシート状電極5の貼合せ状態を監視する貼合せ位置監視用CCDカメラ11などを備えて構成される。
【0031】
前記アルミ箔繰出部1には、ロール状に巻回された長尺なアルミ箔2が、回転自在(矢印A方向)にセットされて繰出されるようになっており、また、詳しく図示はしないが、繰出されるアルミ箔2のテンションが設定値となるように調整するテンションコントローラ、及び、繰出されるアルミ箔2の幅方向位置を制御して蛇行を防止するためのエッジポジションコントローラが設けられている。
【0032】
このとき、前記アルミ箔2は、例えば厚み寸法が50μm、幅寸法が120mmとされ、本実施形態では、その表面(両面)に予めエッチング処理が施されていて無数の微細な孔部を有するエッチング処理面2a(図4参照)が形成されている。
【0033】
前記アルミ箔繰出部1から繰出されたアルミ箔2は、後述するグラビアコータに至り、ここでその表面に導電性接着剤3が塗布されて貼合せ部7に送られるようになっている。一方、前記シート状電極繰出部6は、ロール状に巻回された長尺なシート状電極5が、回転自在(矢印B方向)にセットされて繰出されるようになっており、また、繰出されるシート状電極5のテンションを調整するテンションコントローラ(図示せず)、及び、幅方向位置を制御して蛇行を防止するためのエッジポジションコントローラが設けられている。
【0034】
前記貼合せ部7は、図2で矢印D方向に一定速度で回転駆動される駆動ロール12と、矢印E方向への押圧力が付与される圧着ロール13とを備えて構成されている。前記導電性接着剤3が塗布されたアルミ箔2と、前記シート状電極繰出部6から繰出されたシート状電極5とは、重なり合った状態でそれら駆動ロール12と圧着ロール13との間を通され、それらの間に挟まれて圧縮力を受けることにより、貼合されて電極シート8とされるようになっている。
【0035】
さて、前記グラビアコータは、導電性接着剤3をアルミ箔2に塗布する塗布ロール(グラビアロール)4、この塗布ロール4を矢印C方向に回転駆動する駆動機構(図示せず)、前記導電性接着剤3が収容されるパン14、前記塗布ロール4に保持された導電性接着剤3のうち余分なものをかき取るブレード15、前記塗布ロール4の上側に位置し該塗布ロール4との間で前記アルミ箔2を挟むピンチロール16などを備えて構成されている。
【0036】
そのうち塗布ロール4は、図3に示すように、中央部の所定幅領域が、この場合多数の四角錐状の凹部をメッシュ状に形成してなる彫刻部4aとされている。この塗布ロール4は、その下端部をパン14内の導電性接着剤3に浸した状態で、矢印C方向に一定速度で連続的に回転され、これにより、導電性接着剤3が彫刻部4aに単位面積あたり一定量保持されながら、ピンチロール16との間に挟んだ部分で、アルミ箔2の表面にその導電性接着剤3が転写され、以て塗布が行われるようになっている。この導電性接着剤3の塗布は、アルミ箔2のエッチング処理面2aに対してのみ行われる。
【0037】
そして、本実施形態では、導電性接着剤3の塗布直後(貼合せ部7に至る前)に、前記塗布状態監視用CCDカメラ10により、アルミ箔2の接着剤塗布面の状態が連続的に撮影されて監視されるようになっている。図示はしないが、このCCDカメラ10の撮影画像データは、マイコンなどを主体として構成される画像処理装置(監視装置)に入力され、塗布不良の有無が判断される。この場合、導電性接着剤3が塗布された領域面積の割合が閾値以下となっていると、塗布不良と判断され、その塗布不良の発生位置(例えばアルミ箔2の先端から何mの位置か)或いは発生時刻(逆算により不良発生位置が特定できる)が記憶されるようになっている。
【0038】
さらに、本実施形態では、貼合わされた電極シート8が巻取部9に巻取られる直前にて、前記貼合せ位置監視用CCDカメラ11により、シート状電極5の貼合せ端部の状態が連続的に撮影されて監視されるようになっている。これにて、アルミ箔2に対するシート状電極5の貼合せ位置の良否をも監視し、不良発生位置が記憶されるようになっているのである。
【0039】
さて、上記構成のラミネート装置を用いて実行されるラミネート工程P7においては、アルミ箔繰出部1から繰出されたアルミ箔2が、グラビアコータ(塗布ロール4)によりその表面(エッチング処理面2a)に導電性接着剤3が塗布され、シート状電極繰出部6から繰出されたシート状電極5と貼合せ部7にて貼合わされ、巻取部9にて巻取られることが連続して行われる。これにて、長尺な電気二重層コンデンサ用の電極シート8を得ることができるのである。
【0040】
このとき、グラビアコータを用いて、彫刻部4aを有する塗布ロール4により導電性接着剤3を塗布するようにしたので、アルミ箔2の表面に、導電性接着剤3を均一厚みで且つ十分に薄く塗布することができる。この場合、導電性接着剤3を厚み10μm以下の範囲の所定値(本実施形態では例えば厚み2.5μm)で均一に塗布することが可能となった。また、導電性接着剤3中の導電性微粒子が、塗布ロール4の彫刻部4a(凹部)内に入って転写されることにより、導電性微粒子がアルミ箔2の表面に偏りなく均一に分布した状態に塗布され、導電性接着剤3の層を薄くできたことと相俟って電気的特性にも優れるものとなる。
【0041】
しかもこのとき、アルミ箔2の表面を予めエッチング処理面2としておいたことにより、接着剤3のいわゆるアンカー効果が得られて、アルミ箔2とシート状電極5との間の接合強度をより一層高めることができる。これと共に、導電性接着剤3中の導電性微粒子(カーボンブラックの微粒子)が、エッチング処理面2aの孔部内に嵌り込むようになり、より一層電気的特性を高める(接触抵抗を低減する)ことができるようになる。
【0042】
ところで、上記グラビアコータ部分においては、長尺なアルミ箔2に対して導電性接着剤3を連続してごく薄く塗布していくため、部分的に導電性接着剤3の切れ(塗布不良)などが発生する虞があり、シート状電極5との貼合せが連続的に行われるため、後にその接着剤3の塗布不良位置を特定することが困難となる事情がある。また、アルミ箔2に貼合わされたシート状電極5の幅方向の位置ずれなどが発生しても、電極シート8を連続的に巻取るため、後にその位置を特定することも難しくなる。
【0043】
ところが、本実施形態では、塗布状態監視用CCDカメラ10により、アルミ箔2の接着剤塗布面の状態が連続的に監視され、部分的に接着剤3の切れが発生しても、その塗布不良の発生位置が記憶されるので、貼合せ後に適切な処置を行うことが可能となる。また、貼合せ位置監視用CCDカメラ11により、シート状電極5の貼合せ端部の状態が連続的に監視されるので、貼合せ位置の不良があっても、貼合せ後に適切な処置を行うことが可能となるのである。
【0044】
このように本実施形態によれば、シート状電極5とアルミ箔2とを導電性接着剤3により貼合わせて、電気二重層コンデンサ用の長尺な電極シート8を製造するものにあって、シート状電極5とアルミ箔2との接触抵抗を十分に小さくすることができ、しかも十分な接合強度を確保することができるという優れた効果を得ることができるものである。また、本実施形態のラミネート装置は、上記製造方法を実施するに好適なものとなるのである。
【0045】
尚、上記実施形態では、塗布状態監視用CCDカメラ10及び貼合せ位置監視用CCDカメラ11の双方を設けるようにしたが、それらの監視は必要に応じて行えばよく、いずれか一方のみを設けるようにしても良い。撮像装置は、CCDカメラに限定されるものでもない。また、ラミネート装置の構成としても、例えばアルミ箔の両面に対してシート状電極を一度に貼合わせることができるものとすることもできる。
【0046】
その他、導電箔としては、アルミ箔に限定されず各種の金属箔を採用することができ、また、シート状電極の成形材料についても様々な種類の材質やその組合せ、配合が可能であり、各部の寸法についても一例を述べたものに過ぎない。さらには、上記実施形態では、各工程についてはあくまでも一例を述べたに過ぎず、省略や変更等が可能である等、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態を示すもので、電極シートの製造工程全体を概略的に示す図
【図2】 ラミネート装置の構成を概略的に示す正面図
【図3】 塗布ロールの外観を示す図
【図4】 アルミ箔のエッチング処理面部分の断面図
【符号の説明】
図面中、1はアルミ箔繰出部、2はアルミ箔、2aはエッチング処理面、3は導電性接着剤、4は塗布ロール、4aは彫刻部、5はシート状電極、6はシート状電極繰出部、7は貼合せ部、8は電極シート、9は巻取部、10は塗布状態監視用CCDカメラ(撮像装置、監視手段)、11は貼合せ位置監視用CCDカメラを示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrode sheet manufacturing method for an electric double layer capacitor in which a sheet electrode is bonded to the surface of a long conductive foil via a conductive adhesive, and a laminating apparatus suitable for carrying out the manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
An electric double layer capacitor (capacitor) has a large capacity and is excellent in charge / discharge cycle characteristics. Therefore, application to various devices such as various backup power sources including automobiles has been studied. This type of large-capacity electric double layer capacitor has a cylindrical type, which is a pair of positive and negative electrodes in which an aluminum foil (collector electrode) holds a carbonaceous sheet (polarizable electrode) mainly composed of activated carbon. A sheet wound in a coil shape with a separator in between is housed in a cylindrical case in an impregnated state with an electrolytic solution.
[0003]
In this case, in order to integrate the carbonaceous sheet (sheet-like electrode) and the aluminum foil (conductive foil), they are bonded (laminated) using a conductive adhesive (for example, patent document). 1). The reason for using the conductive adhesive is to reduce the contact resistance at the bonding interface between the sheet-like electrode and the conductive foil. When the contact resistance between the sheet-like electrode and the conductive foil is large, the internal resistance of the electric double layer capacitor is increased, leading to a decrease in performance.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-154630
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to manufacture a large-capacity cylindrical electric double layer capacitor as described above, a continuous long electrode sheet is required, and the sheet-like electrode constituting the electrode sheet and the conductive foil are used. It is desirable that the contact resistance at the bonding interface be as small as possible and that sufficient bonding strength be obtained. At this time, the thickness of the conductive adhesive layer for bonding the sheet-shaped electrode and the conductive foil is thick, becomes large internal resistance, increased thickness packing density of the capacitor container is reduced as more whole End up. Moreover, when the thickness becomes non-uniform | heterogenous, adhesion will not be stabilized and sufficient joint strength will not be obtained.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and one object thereof is to bond a sheet-like electrode and a conductive foil with a conductive adhesive, and the contact resistance between the sheet-like electrode and the conductive foil is reduced. An object of the present invention is to provide a method for producing an electrode sheet for an electric double layer capacitor that can be made sufficiently small and that can secure a sufficient bonding strength. Another object is to provide a laminating apparatus suitable for carrying out the above manufacturing method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In manufacturing a long electrode sheet for an electric double layer capacitor, the present inventors combined a research on material surface and the like with a laminating process in which a sheet-like electrode and a conductive foil are bonded with a conductive adhesive. Therefore, various trial manufactures and researches were conducted on how to reduce the contact resistance of the joint between the sheet-like electrode and the conductive foil and to secure the joint strength. As a result, an optimum laminating method using a conductive adhesive was finally developed, and the present invention was accomplished.
[0008]
That is, in the method for manufacturing an electrode sheet for an electric double layer capacitor according to claim 1 of the present invention, a laminating step of laminating a long sheet electrode to the surface of a long conductive foil via a conductive adhesive is performed. While applying the conductive adhesive to the surface of the conductive foil with a thickness of 10 μm or less using a coater, the sheet-like electrode is laminated, and in the laminating step, the conductive adhesive is The surface state of the applied conductive foil is characterized by being continuously monitored by an imaging device (the thickness of the application is measured by drying after application).
[0009]
According to this, the gravure coater has a concave portion engraved on the surface of the application roll in a mesh shape, and the conductive adhesive held on the surface is transferred to the surface of the conductive foil, and is applied. . In this case, the conductive adhesive is kept on the surface of the coating roll at a constant amount per unit area while being uniformly thin and sufficiently thin (thickness of 10 μm or less, more preferably 0.1 to 5 μm). It can be applied to the surface. In addition, the conductive particles in the conductive adhesive are transferred into the recesses of the coating roll, so that the conductive particles are applied evenly distributed on the surface of the conductive foil, and the electrical characteristics Even better.
[0010]
Therefore, according to the first aspect of the invention, the sheet-like electrode and the conductive foil are bonded together with the conductive adhesive, and the thickness of the adhesive layer can be made uniform and sufficiently thin. The contact resistance between the sheet-like electrode and the conductive foil can be sufficiently reduced, and an excellent effect that a sufficient bonding strength can be ensured can be obtained.
[0011]
At this time, aluminum foil or the like can be used as the conductive foil, but it is preferable to roughen the surface by performing an etching process or the like in advance on the bonded portion of the surface. The so-called anchor effect can further increase the bonding strength, and the conductive particles in the conductive adhesive (for example, fine particles of graphite or carbon black) can be fitted into the roughened holes. As a result, the electrical characteristics can be further improved (contact resistance can be reduced).
[0012]
Of the molding materials used for the production of the sheet-like electrode, as the carbonaceous powder, activated carbon is mainly used, but carbon nanotubes, fibrous carbon, and the like can also be used. As the conductive auxiliary agent, carbon black is mainly used, but fine particles of highly conductive metal can also be employed. As the binder, fluororesin powder such as polytetrafluoroethylene (hereinafter abbreviated as “PTFE”) can be used.
[0013]
In producing the above molding materials, it is desirable to mix and knead them in an appropriate composition, and further crush the kneaded product to granulate to have an appropriate particle size distribution. By adding and mixing the agent, it can be made suitable for preforming. As the binder aid at that time, alcohols such as isopropyl alcohol (hereinafter abbreviated as “IPA”), ethers, ketones and the like can be employed.
[0014]
In order to produce a long sheet-like electrode, a continuous plate-like sheet-like molded body is first formed from the above molding material, for example, by calendar roll molding, and then roll rolling is performed a plurality of times as necessary. A long sheet-like electrode having a desired thickness (for example, 160 μm) can be obtained. Moreover, by performing a slit process in the last process of roll rolling, the both-ends edge part of the rolled sheet-like electrode can be excised, and it can be set as predetermined width.
[0015]
By the way, in this invention, since a conductive adhesive is continuously applied very thinly to a conductive foil, there is a possibility that the conductive adhesive may be partially cut (application failure) or the like. Since pasting with an electrode is performed continuously, there is a situation where it is difficult to specify the position of application failure of the adhesive later. Therefore, in the above Symbol lamination step, the surface condition of the conductive foil conductive adhesive agent is applied, by continuously monitoring by the imaging device, for example, also partially broken of the adhesive it occurs, its location By storing, it becomes possible to perform an appropriate treatment after bonding.
[0016]
In the laminating apparatus according to
[0017]
And since the monitoring means for continuously monitoring the surface state of the conductive foil coated with the conductive adhesive by the imaging device is provided , even if the adhesive breaks partially, the position is memorized. By doing so, it becomes possible to perform an appropriate treatment after bonding.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows the entire process of manufacturing an electrode sheet for an electric double layer capacitor in the present embodiment. In this embodiment, a long electrode sheet made of activated carbon as a main component is bonded to both sides of a long aluminum foil serving as a collecting electrode to produce a long electrode sheet, and the electrode sheet All processes are performed until the product is dried. This electrode sheet is used, for example, as a material for a large-capacity cylindrical electric double layer capacitor. In the present specification, what is a polarizable electrode of a cylindrical electric double layer capacitor is referred to as a sheet-like electrode, and what is bonded to an aluminum foil as a conductive foil is referred to as an electrode sheet for distinction.
[0019]
In order to manufacture an electrode sheet, as shown in FIG. 1, each of a metering step P1, a mixing step P2, a kneading step P3, a crushing step P4, a calendar forming step P5, a roll rolling step P6, a laminating step P7, and a drying step P8. The steps are executed in order. Hereinafter, the outline of each process will be described in order.
[0020]
First, in the measurement process P1, the raw material used for manufacturing the sheet-like electrode is measured. In the present embodiment, activated carbon as carbonaceous powder, fine powder of carbon black as a conductive auxiliary agent, and PTFE powder as a binder are used as raw materials. The blending ratio of these raw materials is% by weight, for example, 80% for activated carbon, 10% for carbon black, and 10% for PTFE. In this embodiment, IPA is used as a binder aid.
[0021]
In the mixing step P2, the activated carbon and the carbon black are mixed among the raw materials. In this mixing, the measured activated carbon and carbon black are put into the container of the mixer and rotated for a predetermined time, whereby the fine powdery carbon black is uniformly dispersed between the activated carbon particles. Further, PTFE and IPA are added and mixed by rotating. Thereby, the activated carbon and the carbon black are further uniformly mixed, and the fine powder of the carbon black is uniformly dispersed among the particles of the activated carbon particles, and the PTFE is fibrillated to entangle the activated carbon and the carbon black.
[0022]
In the kneading step P3, the mixture that has undergone the mixing step P2 is kneaded. In this step, the mixture is placed in a container of a kneader (kneader), covered with a blade, and pressed with a blade. This is done by rotating. At this time, the temperature of the container, lid and blade of the kneader is controlled so as to maintain, for example, about 90 ° C. In addition, the hardness of the kneaded product is managed. As a result, the PTFE is further fibrillated so that the activated carbon and the carbon black are entangled, and the kneaded material is like a lump of rubber.
[0023]
In the crushing step P4, the kneaded material kneaded in the kneading step P3 is chopped into fine particles (granulated powder). This step is performed by storing the kneaded material in a container of a scratching machine and rotating a scratching blade.
[0024]
In the calendar molding step P5, a sheet-shaped molded body having a long sheet shape is preformed from the molding material obtained from the granulated powder. This step is performed by putting a molding material into a hopper of a calendar molding machine, forming the molding material discharged from the outlet portion of the hopper into a continuous plate shape with two calendar rolls, and winding it with a winding roll. The thickness dimension of the sheet-like molded body obtained at this time is, for example, 200 μm.
[0025]
In the roll rolling step P6, the sheet-like formed body is continuously rolled by a roll rolling apparatus to produce a long sheet-like electrode having a predetermined thickness (for example, 160 μm). This step is performed by rolling the sheet-like molded body through two rolling rolls while feeding it from the feeding portion, and winding it at the winding portion.
[0026]
At this time, although not shown in the drawing, a tension controller is provided in the feeding portion, and the tension of the fed sheet-like molded body is controlled to a constant value, and the fed sheet-like molded body is adjusted by the edge position controller. It is supplied to the rolling roll in a state where the position in the width direction is controlled. Further, the winding unit performs winding by so-called touch winding so that the sheet-like electrode is wound at a constant speed (tension).
[0027]
This roll rolling process is repeated a plurality of times (2 to 3 times) to obtain a desired thickness dimension. In the final process, although not shown, the cutting blade is wound up. The secondary slit process of cutting off both edge portions of the sheet-like electrode so as to be pressed against the driving roll on the side is also performed, so that the sheet-like electrode has a predetermined width and the thickness is not uniform and cracks. Both edges where cracks are likely to occur are removed.
[0028]
In the next laminating step P7, the sheet-like electrode 5 is bonded to the
[0029]
In the next drying step P8, the electrode sheet wound up in a roll is fed out and dried through a drying chamber of a dryer. At this time, heating air is supplied to the drying chamber by a heater, and most of the solvent contained in the conductive adhesive 3, the IPA contained in the sheet-like electrode 5, and moisture are contained. Is removed. If necessary, vacuum drying can also be performed.
[0030]
Here, the laminating process P7 and the laminating apparatus will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 shows a schematic configuration of the laminating apparatus according to the present embodiment. The laminating apparatus includes an aluminum foil feeding unit 1 for feeding the
[0031]
In the aluminum foil feeding portion 1, a
[0032]
At this time, the
[0033]
The
[0034]
The laminating portion 7 includes a
[0035]
The gravure coater includes an application roll (gravure roll) 4 for applying the conductive adhesive 3 to the
[0036]
Of these, as shown in FIG. 3, the coating roll 4 has a predetermined width region at the center as a
[0037]
And in this embodiment, immediately after application | coating of the conductive adhesive 3 (before reaching the bonding part 7), the state of the adhesive application surface of the
[0038]
Furthermore, in this embodiment, immediately before the bonded electrode sheet 8 is wound up by the winding unit 9, the bonded end state of the sheet-like electrode 5 is continuously maintained by the bonding position
[0039]
Now, in the laminating process P7 executed using the laminating apparatus having the above configuration, the
[0040]
At this time, since the conductive adhesive 3 was applied by the application roll 4 having the
[0041]
In addition, at this time, since the surface of the
[0042]
By the way, in the gravure coater part, the conductive adhesive 3 is continuously applied to the
[0043]
However, in this embodiment, the state of the adhesive application surface of the
[0044]
Thus, according to the present embodiment, the sheet-like electrode 5 and the
[0045]
In the above embodiment, both the coating state
[0046]
In addition, as the conductive foil, various metal foils can be adopted without being limited to aluminum foil, and various types of materials, combinations and combinations thereof can be used as the molding material for the sheet-like electrode. The dimensions are just an example. Furthermore, in the above-described embodiment, each process is merely an example, and the present invention can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist, such as omission and modification. is there.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and schematically shows the entire manufacturing process of an electrode sheet. FIG. 2 is a front view schematically showing the configuration of a laminating apparatus. FIG. [Fig.4] Cross-sectional view of etched surface of aluminum foil [Explanation of symbols]
In the drawings, 1 is an aluminum foil feeding portion, 2 is an aluminum foil, 2a is an etching treatment surface, 3 is a conductive adhesive, 4 is a coating roll, 4a is an engraving portion, 5 is a sheet electrode, and 6 is a sheet electrode feed. , 7 is a bonding unit, 8 is an electrode sheet, 9 is a winding unit, 10 is a coating state monitoring CCD camera (imaging device, monitoring means), and 11 is a bonding position monitoring CCD camera.
Claims (2)
前記ラミネート工程は、グラビアコータを用いて前記導電性接着剤を前記導電箔の表面に10μm以下の厚さで塗布しながら、前記シート状電極を貼合せていくことにより行われると共に、
このラミネート工程では、前記導電性接着剤が塗布された導電箔の表面状態が、撮像装置により連続的に監視されることを特徴とする電気二重層コンデンサ用電極シートの製造方法。A long sheet-like electrode having a predetermined thickness is manufactured from a molding material containing carbonaceous powder, a conductive auxiliary agent and a binder, and then the sheet-like electrode is placed on the surface of the long conductive foil via a conductive adhesive. A method for producing an electrode sheet for an electric double layer capacitor, wherein a laminating step is performed by using a gravure coater to apply the conductive adhesive to a surface of the conductive foil to a thickness of 10 μm or less. While being applied, while being performed by pasting the sheet-like electrode ,
In this laminating step, the surface state of the conductive foil coated with the conductive adhesive is continuously monitored by an imaging device, and the method for producing an electrode sheet for an electric double layer capacitor is characterized in that
グラビアコータを用いて前記導電性接着剤を前記導電箔の表面に10μm以下の厚さで塗布する接着剤塗布手段と、An adhesive application means for applying the conductive adhesive to the surface of the conductive foil with a thickness of 10 μm or less using a gravure coater;
前記導電性接着剤が塗布された導電箔の表面状態を、撮像装置により連続的に監視する監視手段と具備することを特徴とするラミネート装置。A laminating apparatus comprising: monitoring means for continuously monitoring a surface state of the conductive foil coated with the conductive adhesive by an imaging apparatus.
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