JP4784043B2

JP4784043B2 - 電池電極板及び電池電極板の製造方法

Info

Publication number: JP4784043B2
Application number: JP2004019415A
Authority: JP
Inventors: 信広田添
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2024-01-28
Also published as: EP1722426A4; EP1722426A1; US20110281158A1; US8007939B2; DE602005024113D1; KR20060129349A; JP2005216577A; US20090148768A1; WO2005074057A1; CN1914750A; US8372538B2; US20110277287A1; CN100461505C; US8377588B2; KR100854945B1; EP1722426B1

Description

本発明は、帯状の金属箔製芯材の少なくとも上下何れかの面に、長手方向へ不連続に複数の電極活物質面が設けられた電池電極板及び電池電極板の製造方法に関するものである。

例えばリチウム電池正極材のような電池電極は、従来、アルミ箔等の金属箔集電体である金属箔製芯材上に電極合剤である正極活物質（ＬｉＣＯ_２）を塗布して乾燥させた後、プレスロールを備えたロールプレス装置によりプレス成形して前記正極活物質の嵩密度を高めることが行われている。

而して、金属箔製芯材に正極活物質のような電極活物質を塗布し、乾燥して形成した電池電極板は、図５、図６に示されている。図中、１はアルミ箔等の金属箔集電体である略同一幅の帯状の金属箔製芯材、２は金属箔製芯材１の上下面に面状に塗布されて乾燥された正極活物質等の電極活物質であり、金属箔製芯材１及び電極活物質２により電池電極板３が形成されている。電極活物質２は金属箔製芯材１の長手方向へ一定の寸法で不連続に設けられていると共に、金属箔製芯材１の幅はＷ、電極活物質２の幅はＷｏである。又、金属箔製芯材１の幅端部と各電極活物質２の幅端部との間の寸法（Ｗ−Ｗｏ）／２は、同一ロットでは全て等しく形成されており、電極活物質２の幅端部は電池電極板３の長手方向へ向けて同一直線上に位置している。

図５、図６に示す電池電極板３をロールプレス装置のプレスロールによりプレス成形する状態は図７、図８に示されており、図中、４は上下一対のプレスロール５，６を備えたロールプレス装置である。電池電極板３はプレスロール５，６間を通過する際にプレス成形され、電極活物質２は圧縮されてその嵩密度が向上する。

なお、金属箔製芯材上に電極活物質を塗布する先行技術としては、特許文献１があり、ロールプレス装置のプレスロールによりプレス成形して電極活物質の嵩密度を向上させるようにした先行技術としては、特許文献２がある。
特開平９−２７４９０９号公報特開平１１−３７０１号公報

金属箔製芯材１の長手方向へ不連続に塗布された電極活物質２の幅Ｗｏは、同一ロットでは全て同一寸法で且つ幅端部の位置は電池電極板３の長手方向へ向けて略同一直線状に位置している。このため、ロールプレス装置４によるプレス成形時に電極活物質２の幅端部が当接するプレスロール５，６に対する位置もプレスロール５，６の幅端部位置に近い略同一位置となる。

しかるに、乾燥した電極活物質２は硬いため、ロールプレス装置４により電池電極板３のプレス成形を行うと、電極活物質２の幅端部位置が当接する位置Ｘ（図８、図９参照）におけるプレスロール５，６の表面の磨耗量が大きくなり（図９では、プレスロール５側のみ図示）、電池電極板３の円滑なプレス成形を行うことができなくなる。このため、従来はプレスロール研削の回数が増大してロール保守費用の増大や生産能率の低下を招来している。斯かる事情は特許文献１に示す装置により電極活物質の塗布を行い、特許文献２の装置によりプレス成形しても同様である。

本発明の目的は、上述の実情に鑑み、金属箔製芯材に電極活物質を塗布し、乾燥させた電池電極板をロールプレス装置によりプレス成形しても、プレスロールの軸線方向端部近傍所定位置における表面の磨耗量が大きくならないようにして、プレスロールの寿命の長期化を図り、以って、プレスロール研削の回数や研削量を減少させてロール保守費用を削減すると共に、生産能率を向上させることにある。

請求項１の電池電極板は、帯状の金属箔製芯材の少なくとも上下何れかの面に、長手方向へ不連続に複数の電極活物質を塗布し、乾燥させてロールプレス装置のプレスロールによりプレス成形し得るようにした電極活物質面が設けられた電池電極板であって、複数の電極活物質面のうち少なくとも１箇所の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置を、他の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置とは異ならしめることにより、前記１箇所の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置と、前記他の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置とが、異なる位置となるよう構成したものである。

請求項２の電池電極板は、帯状の金属箔製芯材の少なくとも上下何れかの面に、長手方向へ不連続に複数の電極活物質を塗布し、乾燥させてロールプレス装置のプレスロールによりプレス成形し得るようにした電極活物質面が設けられた電池電極板であって、隣り合う電極活物質面の金属箔製芯材幅方向端部位置を互いに異ならしめることにより、前記隣り合う電極活物質面の金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに対し当接するプレスロール軸線方向位置が、互いに異なる位置となるよう構成したものである。

請求項３の電池電極板は、電極活物質面の幅を略同一としたものであり、請求項４の電池電極板は、電極活物質面の幅を異ならしめたものであり、請求項５の電池電極板は、電極活物質面のうち所定の電極活物質面の幅を略同一とし、他の電極活物質面の幅を異ならしめたものである。

請求項６の電池電極板は、帯状の金属箔製芯材の少なくとも上下何れかの面に、長手方向へ不連続に複数の電極活物質を塗布し、乾燥させてロールプレス装置のプレスロールによりプレス成形し得るようにした電極活物質面が設けられた電池電極板であって、所定の電極活物質面の幅を金属箔製芯材の長手方向一端側と他端側において異ならしめることにより、前記電極活物質面における金属箔製芯材長手方向一端側の幅端部が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置と、前記電極活物質面における金属箔製芯材長手方向他端側の幅端部がプレスロールに対し当接するプレスロール軸線方向位置とが、異なる位置となるよう構成したものである。

請求項７の電池電極板は、帯状の金属箔製芯材の上面と下面に、長手方向へ不連続に複数の電極活物質を塗布し、乾燥させてロールプレス装置のプレスロールによりプレス成形し得るようにした電極活物質面が設けられた電池電極板であって、前記上面と下面の電極活物質面の金属箔製芯材幅方向端部位置を異ならしめることにより、前記上面の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置と、前記下面の電極活物質における金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置とが、異なるよう構成したものである。

請求項８の電池電極板は、上下面に設けた電極活物質面の幅を略同一としたものであり、請求項９の電池電極板は、上下面に設けた電極活物質面の幅を異ならしめたものである。

請求項１０の電池電極板の製造方法は、帯状の金属箔製芯材の少なくとも上下何れかの面に、長手方向へ不連続に複数の電極活物質を塗布し、乾燥させてロールプレス装置のプレスロールによりプレス成形し得るようにした電極活物質面が設けられた電池電極板の製造方法であって、複数の電極活物質面のうち少なくとも１箇所の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置を、他の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置とは異ならしめることにより、前記１箇所の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置と、前記他の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置とが、異なる位置となるようプレス成形して、前記金属箔製芯材に電極活物質面を形成するものである。

請求項１１の電池電極板の製造方法は、帯状の金属箔製芯材の少なくとも上下何れかの面に、長手方向へ不連続に複数の電極活物質を塗布し、乾燥させてロールプレス装置のプレスロールによりプレス成形し得るようにした電極活物質面が設けられた電池電極板の製造方法であって、隣り合う電極活物質面の金属箔製芯材幅方向端部位置を互いに異ならしめることにより、前記隣り合う電極活物質面の金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに対し当接するプレスロール軸線方向位置が、互いに異なる位置となるようプレス成形して、前記金属箔製芯材に電極活物質面を形成するものである。

請求項１２の電池電極板の製造方法は、帯状の金属箔製芯材の少なくとも上下何れかの面に、長手方向へ不連続に複数の電極活物質を塗布し、乾燥させてロールプレス装置のプレスロールによりプレス成形し得るようにした電極活物質面が設けられた電池電極板の製造方法であって、所定の電極活物質面の幅を金属箔製芯材の長手方向一端側と他端側において異ならしめることにより、前記電極活物質面における金属箔製芯材長手方向一端側の幅端部が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置と、前記電極活物質面における金属箔製芯材長手方向他端側の幅端部がプレスロールに対し当接するプレスロール軸線方向位置とが、異なる位置となるようプレス成形して、前記金属箔製芯材に電極活物質面を形成するものである。

請求項１３の電池電極板の製造方法は、帯状の金属箔製芯材の上面と下面に、長手方向へ不連続に複数の電極活物質を塗布し、乾燥させてロールプレス装置によりプレス成形し得るようにした電極活物質面が設けられた電池電極板の製造方法であって、前記上面と下面の電極活物質面の金属箔製芯材幅方向端部位置を異ならしめることにより、前記上面の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置と、前記下面の電極活物質における金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置とが、異なるようプレス成形して、前記金属箔製芯材に電極活物質面を形成するものである。

本発明の請求項１〜請求項９の電池電極板及び請求項１０〜請求項１３の電池電極板の製造方法によれば、金属箔製芯材に電極活物質面を設けた電池電極板をロールプレス装置によりプレス成形しても、各電極活物質面の幅端部のプレスロールに対するプレスロール軸線方向当接位置が種々となるため、電極活物質面の幅端部によるプレスロールの表面の磨耗量が大きくならず、従って、プレスロールの寿命の長期化を図ることができ、以って、プレスロール研削の回数及び研削量が減少することにより、ロール保守費用を削減することができると共に、生産能率が向上する、という優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図１、図２は本発明を実施する形態の一例である。図中、図５、図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図に示す従来のものと同様である。而して、本図示例の特徴とするところは、図１に示すように、金属箔製芯材１の長手方向へ不連続に設けられた複数の電極活物質２の金属箔製芯材１幅方向における幅端部位置を夫々異ならしめるようにしている点である。

図１においては、帯状の金属箔製芯材１の幅はＷであり、又、金属箔製芯材１の長手方向へ不連続に塗布された複数の電極活物質２の幅は、上下面の何れにおいても、全てＷｏと同一である。しかし、各電極活物質２の一方の幅端部と金属箔製芯材１の一方の幅端部間の寸法Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１は夫々異なっており、又、電極活物質２の他方の幅端部と金属箔製芯材１の他方の幅端部間の寸法Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２も夫々異なっている。なお、電極活物質２は金属箔製芯材１の上下何れかの面にのみ塗布するようにしても良い。

図１においては、金属箔製芯材１の一方の幅端部と電極活物質２の一方の幅端部との間の寸法は、Ａ１＞Ｂ１、Ｂ１＜Ｃ１、Ｃ１＞Ｄ１に形成されており、金属箔製芯材１の他方の幅端部と電極活物質２の他方の幅端部との間の寸法は、Ａ２＜Ｂ２、Ｂ２＞Ｃ２、Ｃ２＜Ｄ２に形成されている。寸法Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１及びＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２は、電池電極板３のプレス成形後に行われる金属箔製芯材１の左右両側におけるトリミング寸法の範囲内の大きさであり、トリミングを行った場合は、寸法Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１及びＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２は零となる。すなわち、金属箔製芯材１には全幅に亘り電極活物質２が塗布された状体となり、電池電極板３の幅方向において、金属箔製芯材１のみの部分がない状態となる。

なお、金属箔製芯材１の幅端部と電極活物質２の幅端部との間の寸法は、１ロットにおける全ての電極活物質２において異ならしめるようにしても良いし、或は金属箔製芯材１の幅端部と電極活物質２の幅端部との間の寸法が異なる複数の電極活物質２を一つのグループとして、この電極活物質２のグループを金属箔製芯材１の長手方向へ繰返し設けるようにしても良い。又、各電極活物質２の幅Ｗｏを異ならしめることにより、金属箔製芯材１の幅端部と電極活物質２の幅端部との間の寸法を異ならしめるようにしても良い。

本図示例によれば、金属箔製芯材１に電極活物質２を塗布した電池電極板３をロールプレス装置によりプレス成形しても、各電極活物質２における幅端部のプレスロール軸線方向に対する当接位置が種々となる。このため、電極活物質２の幅端部によるプレスロールの表面の磨耗量が大きくならず、従って、プレスロールの寿命の長期化を図ることができ、以って、プレスロール研削の回数及び研削量が減少することにより、ロール保守費用を削減することができると共に、生産能率が向上する。

図３は本発明の実施の形態の他の例である。本図示例では、複数の電極活物質２のうち所定の電極活物質２の金属箔製芯材１長手方向一端側における幅をＷ１、金属箔製芯材１長手方向他端側における幅をＷ２とし、他の電極活物質２の金属箔製芯材１長手方向一端側における幅をＷ３、金属箔製芯材１長手方向中間部における幅をＷ４、金属箔製芯材１長手方向他端側における幅をＷ５とし、各幅Ｗ１〜Ｗ５において、金属箔製芯材１の幅端部と電極活物質２の幅端部との間の寸法を異ならしめた例である。この図示例では、Ｗ１＞Ｗ２、Ｗ３＜Ｗ４＜Ｗ５である。

本図示例においても、電極活物質２は金属箔製芯材１の上下両面に塗布しても良いし、或は上下何れかの面に塗布するようにしても良い。又、本図示例においても、前記図示例と同様の作用効果を奏することができる。

図４は本発明の実施の形態の更に他の例で、本図示例においては、金属箔製芯材１の上下両面に塗布する電極活物質２の幅端部位置を金属箔製芯材１の幅方向へずらした例である。この場合にも、上下面の電極活物質２自体の幅は同一であっても、或は異ならしめても良いし、又、電池電極板３の長手方向のある位置で、上下面の電極活物質２の幅を同一とし、電池電極板３の長手方向の他の位置で、上下面の電極活物質２の幅を異ならしめるようにしても良い。本図示例は、図１や図３に示す図示例と組合わせると良い。更に、本図示例においても、前記図示例と同様の作用効果を奏することができる。

なお、本発明の電池電極板及び電池電極板の製造方法は電池正極に適用するようにしても、或は電池負極に適用するようにしても実施可能なこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の電池電極板及び電池電極板の製造方法の実施の形態の一例を示す平面図である。図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。本発明の電池電極板及び電池電極板の製造方法の実施の形態の他の例を示す平面図である。本発明の電池電極板及び電池電極板の製造方法の実施の形態の更に他の例を示す断面図である。従来の電池電極板及び電池電極板の製造方法の一例を示す平面図である。図５のＶＩ−ＶＩ方向矢視図である。電池電極板をロールプレス装置によりプレス成形する状態を示す側面図である。図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ方向矢視図である。図７、図８に示すロールプレス装置によりプレス成形した際のプレスロールの磨耗状態を示す模式図である。

符号の説明

１金属箔製芯材
２電極活物質（電極活物質面）
３電池電極板
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５幅

Claims

帯状の金属箔製芯材の少なくとも上下何れかの面に、長手方向へ不連続に複数の電極活物質を塗布し、乾燥させてロールプレス装置のプレスロールによりプレス成形し得るようにした電極活物質面が設けられた電池電極板であって、複数の電極活物質面のうち少なくとも１箇所の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置を、他の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置とは異ならしめることにより、前記１箇所の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置と、前記他の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置とが、異なる位置となるよう構成したことを特徴とする電池電極板。
帯状の金属箔製芯材の少なくとも上下何れかの面に、長手方向へ不連続に複数の電極活物質を塗布し、乾燥させてロールプレス装置のプレスロールによりプレス成形し得るようにした電極活物質面が設けられた電池電極板であって、隣り合う電極活物質面の金属箔製芯材幅方向端部位置を互いに異ならしめることにより、前記隣り合う電極活物質面の金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに対し当接するプレスロール軸線方向位置が、互いに異なる位置となるよう構成したことを特徴とする電池電極板。
電極活物質面の幅を略同一とした請求項１又は２記載の電池電極板。
電極活物質面の幅を異ならしめた請求項１又は２記載の電池電極板。
電極活物質面のうち所定の電極活物質面の幅を略同一とし、他の電極活物質面の幅を異ならしめた請求項１又は２記載の電池電極板。
帯状の金属箔製芯材の少なくとも上下何れかの面に、長手方向へ不連続に複数の電極活物質を塗布し、乾燥させてロールプレス装置のプレスロールによりプレス成形し得るようにした電極活物質面が設けられた電池電極板であって、所定の電極活物質面の幅を金属箔製芯材の長手方向一端側と他端側において異ならしめることにより、前記電極活物質面における金属箔製芯材長手方向一端側の幅端部が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置と、前記電極活物質面における金属箔製芯材長手方向他端側の幅端部がプレスロールに対し当接するプレスロール軸線方向位置とが、異なる位置となるよう構成したことを特徴とする電池電極板。
帯状の金属箔製芯材の上面と下面に、長手方向へ不連続に複数の電極活物質を塗布し、乾燥させてロールプレス装置のプレスロールによりプレス成形し得るようにした電極活物質面が設けられた電池電極板であって、前記上面と下面の電極活物質面の金属箔製芯材幅方向端部位置を異ならしめることにより、前記上面の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置と、前記下面の電極活物質における金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置とが、異なるよう構成したことを特徴とする電池電極板。
上下面に設けた電極活物質面の幅を略同一とした請求項７記載の電池電極板。
上下面に設けた電極活物質面の幅を異ならしめた請求項７記載の電池電極板。
帯状の金属箔製芯材の少なくとも上下何れかの面に、長手方向へ不連続に複数の電極活物質を塗布し、乾燥させてロールプレス装置のプレスロールによりプレス成形し得るようにした電極活物質面が設けられた電池電極板の製造方法であって、複数の電極活物質面のうち少なくとも１箇所の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置を、他の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置とは異ならしめることにより、前記１箇所の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置と、前記他の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置とが、異なる位置となるようプレス成形して、前記金属箔製芯材に電極活物質面を形成することを特徴とする電池電極板の製造方法。
帯状の金属箔製芯材の少なくとも上下何れかの面に、長手方向へ不連続に複数の電極活物質を塗布し、乾燥させてロールプレス装置のプレスロールによりプレス成形し得るようにした電極活物質面が設けられた電池電極板の製造方法であって、隣り合う電極活物質面の金属箔製芯材幅方向端部位置を互いに異ならしめることにより、前記隣り合う電極活物質面の金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに対し当接するプレスロール軸線方向位置が、互いに異なる位置となるようプレス成形して、前記金属箔製芯材に電極活物質面を形成することを特徴とする電池電極板の製造方法。
帯状の金属箔製芯材の少なくとも上下何れかの面に、長手方向へ不連続に複数の電極活物質を塗布し、乾燥させてロールプレス装置のプレスロールによりプレス成形し得るようにした電極活物質面が設けられた電池電極板の製造方法であって、所定の電極活物質面の幅を金属箔製芯材の長手方向一端側と他端側において異ならしめることにより、前記電極活物質面における金属箔製芯材長手方向一端側の幅端部が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置と、前記電極活物質面における金属箔製芯材長手方向他端側の幅端部がプレスロールに対し当接するプレスロール軸線方向位置とが、異なる位置となるようプレス成形して、前記金属箔製芯材に電極活物質面を形成することを特徴とする電池電極板の製造方法。
帯状の金属箔製芯材の上面と下面に、長手方向へ不連続に複数の電極活物質を塗布し、乾燥させてロールプレス装置によりプレス成形し得るようにした電極活物質面が設けられた電池電極板の製造方法であって、前記上面と下面の電極活物質面の金属箔製芯材幅方向端部位置を異ならしめることにより、前記上面の電極活物質面における金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置と、前記下面の電極活物質における金属箔製芯材幅方向端部位置が前記プレスロールに当接するプレスロール軸線方向位置とが、異なるようプレス成形して、前記金属箔製芯材に電極活物質面を形成することを特徴とする電池電極板の製造方法。