JP5737617B2 - 電極帯板の連続圧縮装置と方法 - Google Patents
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Description
帯状の金属箔集電体には、銅又はアルミニウム等の金属箔が用いられる。リチウムイオン電池の場合には、負極の電極活物質には金属リチウム、正極の電極活物質には各種電極材料と導電材とを混合したものが用いられる。
そのために、金属箔からなる帯状の集電体上に電極活物質が形成された電極帯板を、プレスすることが行われている。
対向するように配置され互いに逆方向に回転して対向外周面間に前記電極帯板を挟み込み、その長さ方向に送りながら圧縮処理を行う1対の圧縮ロールと、
電極帯板上の電極活物質部分の圧縮処理の後、次の電極活物質部分の先端が前記1対の圧縮ロール間に来るまでに、圧縮ロール間のギャップを、前記金属箔集電体の厚さより大きくかつ圧縮後の電極活物質部分の電極帯板厚さ以下にさせるギャップ調整手段と、
前記電極帯板上の電極活物質部分の終端が前記圧縮ロール間に来る時を検出する検出手段とを備え、
該検出に反応して、前記ギャップ調整手段は前記1対の圧縮ロール間のギャップを調整し、
前記電極帯板を挟み込む位置と逆側において前記1対の圧縮ロールを支持するように配置された1対のバックアップロールと、
前記電極帯板を圧縮するために、前記バックアップロールの軸箱を押圧し支持する第1の油圧シリンダと、を備え、
前記1対の圧縮ロールの軸端部には、圧縮ロールを回転可能に支持する軸箱が設けられており、
前記ギャップ調整手段は、一方の圧縮ロールの軸箱に固定された第2の油圧シリンダを有し、
該第2の油圧シリンダのピストンが、他方の圧縮ロールの軸箱を押圧することにより圧縮ロール間のギャップ調整を行い、
前記検出手段は、前記電極帯板上の電極活物質部分の先端が前記圧縮ロール間に来る時を検出し、
該検出に反応して、前記ギャップ調整手段は、前記第2の油圧シリンダのピストンが他方の圧縮ロールの軸箱を押圧する力を取り除く、ことを特徴とする電極帯板の連続圧縮装置が提供される。
また、第1の油圧シリンダからの力に抗して第2の油圧シリンダが圧縮ロール間のギャップを離間させる方向に力を付与するので、圧縮ロール間のギャップを調整することができる。
さらに、電極活物質部分の先端と終端が圧縮ロール間に来た時の検出によりギャップ調整手段を非作動にさせ又は作動させることができ、適切なタイミングでギャップ調整手段を非作動・作動させることができる。
すなわち、本発明の好ましい実施形態によると、前記検出手段は、前記電極活物質の終端が圧縮ロール間に来た時に、電極活物質部分と電極活物質が形成されていない部分との段差によって圧縮ロールの位置が変動することを検出し、前記ギャップ調整手段は、前記検出手段からの圧縮ロールの位置変動の検出信号に反応して前記1対の圧縮ロール間のギャップを調整する。
対向するように配置され互いに逆方向に回転して対向外周面間に前記電極帯板を挟み込み、その長さ方向に送りながら圧縮処理を行う1対の圧縮ロールと、
電極帯板上の電極活物質部分の圧縮処理の後、次の電極活物質部分の先端が前記1対の圧縮ロール間に来るまでに、圧縮ロール間のギャップを、前記金属箔集電体の厚さより大きくかつ圧縮後の電極活物質部分の電極帯板厚さ以下にさせるギャップ調整手段と、
前記電極帯板上の電極活物質部分の終端が前記圧縮ロール間に来る時を検出する検出手段と、
前記電極帯板を挟み込む位置と逆側において前記1対の圧縮ロールを支持するように配置された1対のバックアップロールと、
前記電極帯板を圧縮するために、前記バックアップロールの軸箱を押圧し支持する第1の油圧シリンダと、を設け、
前記1対の圧縮ロールの軸端部には、圧縮ロールを回転可能に支持する軸箱が設けられており、
前記ギャップ調整手段は、一方の圧縮ロールの軸箱に固定された第2の油圧シリンダを有し、
(A)前記検出手段による前記検出に反応して、前記ギャップ調整手段が、前記1対の圧縮ロール間のギャップを調整する場合に、該第2の油圧シリンダのピストンが、他方の圧縮ロールの軸箱を押圧することにより圧縮ロール間のギャップ調整を行い、
(B)前記検出手段により、前記電極帯板上の電極活物質部分の先端が前記圧縮ロール間に来る時を検出し、該検出に反応して、前記ギャップ調整手段は、前記第2の油圧シリンダのピストンが他方の圧縮ロールの軸箱を押圧する力を取り除く、ことを特徴とする電極帯板の連続圧縮方法が提供される。
1対の圧縮ロール4は、両端部が軸受で回転可能に支持され、軸心Z1を中心に回転駆動され、電極帯板2の両面にそれぞれ密着し、圧縮ロール4間で電極帯板2を圧縮する。電極帯板2は、帯状の金属箔集電体2aの片面または両面に電極活物質2bを塗布したものである。
圧縮ロール4の直径は、好ましくは600mm未満の小径であり、電極帯板2とのロール接触角が10度以下となるように設定される。また、バックアップロール6の直径は、好ましくは600mm以上であり、圧縮ロール4の中心部の撓みが所望の値以下(例えば最大2μm以下)となるように大径に設定されている。
図4(A)は、圧縮装置10の圧縮ロール4が電極帯板2の電極活物質2bが塗布された部分を圧縮している状態を示している。この電極活物質部分2bを圧縮し終わると、圧縮部分が電極活物質2bのある部分から無い部分に変わるので、図4(B)に示されるように1対の圧縮ロール4は、その間の距離がG0からG1になるか、または、その間の距離がG1となる付近で振動することになる。従って、次の電極活物質部分2bの先端が、圧縮ロール4間にやってくると、それが無い部分との段差のため圧縮ロール4間の距離はその瞬間にG1からG0に変わり衝撃が生じる。この衝撃のために、電極帯板2が破断してしまう場合がある。
電極活物質2bが塗布された部分の次に、塗布されていない部分に対応する電極活物質部分2bの終端が圧縮ロール4に来たときには、段差のため油圧圧下装置8のピストン18の位置が変動する。このピストン18の位置の変動を位置検出器34が検出して検出信号を圧力・位置切替制御部30へ与える。位置検出器34の代わりに、油圧圧下装置8の油圧室26に連通するように設けられた圧力検出器60(図3参照)を用いて、前記終端での段差によるピストン18の変動が引き起こす油圧室26の圧力変動を検出して検出信号を圧力・位置切替制御部30へ与えてもよいし、油圧室48に連通するように設けられた圧力変換器などの圧力検出器PT(図3参照)を用いて、前記終端での段差によるピストン42の変動が引き起こす油圧室48の圧力変動を検出して検出信号を圧力・位置切替制御部30へ与えてもよい。
このような変動を示す検出信号を受けた圧力・位置切替制御部30は、図3に示されるように、動作信号を圧力制御弁50へ供給する。この動作信号に従ってサーボ弁等の圧力制御弁50は、上側の圧縮ロール4の軸箱14を押す圧油を油圧室48に供給する。
電極活物質2bが塗布されていない部分が圧縮ロール4の間に来ている時には、位置検出器34が検出した圧縮ロール4の位置が圧力・位置切替制御部30にフィードバックされる。圧力・位置切替制御部30が、このフィードバック信号と、予め圧力・位置切替制御部30にインプットされた希望位置とに基づいて、圧力制御弁50の開度を制御して圧縮ロール4の位置制御を行う。これにより、圧縮ロール4間のギャップを、後述するギャップG2にする。即ち、希望位置はG2に相当する。このような位置制御により、例えば、電極帯板2が破断した時に、復帰作業が迅速化する。
次の電極活物質2bの先端が圧縮ロール4間に来ると、油圧圧下装置8が付与する力に抗して圧縮ロール4のギャップを広げようとする力は、バランス制御装置36が付与する力に、圧縮対象の電極活物質2bの厚みにより付与される力が加えられた力となる。従って、次の電極活物質2bの先端が圧縮ロール4間に来たときに、油圧圧下装置8のピストン18は、圧縮対象の電極活物質2bの厚みにより付与される力により位置変動する。この変動が、上述したのと同様に、位置検出器34または圧力検出器60により検知され、検知信号が位置検出器34または圧力検出器PTから圧力・位置切替制御部30に送られる。代わりに、圧力検出器PTを用いて、前記先端での段差によるピストン42の変動が引き起こす油圧室48の圧力変動を検出して検出信号を圧力・位置切替制御部30へ与えてもよい。また、代わりに、次の電極活物質部分2bの先端での段差が圧縮ロール4間に来る時を検出するためにこの先端を検出するセンサーを、本発明の検出手段として別に設けてこのセンサーが段差を検出して検出信号を圧力・位置切替制御部30へ供給してもよい。
電極活物質2bが塗布された部分の圧縮は、一定の圧力で行われることが好ましい。このため、圧縮ロール4は、電極活物質2bが塗布された部分を一定の圧力で圧縮を行うように制御される。この一定圧力制御のために、油圧室26内の油圧を検出する上記の圧力検出器60が設けられる。圧力検出器60は圧力変換器であってよいが、これに限定されない。圧力検出器60が検出した油圧室26内の油圧が圧力・位置切替制御部30にフィードバックされる。圧力・位置切替制御部30は、フィードバックされた油圧室26内の油圧と、圧力・位置切替制御部30に予めインプットされた希望圧力とに基づいて、圧力制御弁32の開度を調整する。この方法で、圧縮ロール4による一定の圧力押し付けを実行することができる。この時、前記ギャップ調整手段は、上述のように非作動にされている。
電極活物質部分2bの先端または終端の検知は、圧縮ロール4の上流側において、センサーにより行い、当該センサーは当該検知により検知信号を出力してもよい。この場合、当該センサーは検出手段を構成し、当該センサーを用いた次の入力方法1または2を採用してよい。
・入力方法1
当該検知信号は、当該センサーが前記先端または終端を検知した時点から、当該先端または終端が圧縮ロール4間に到達する時間だけ遅れた時点で、圧力・位置切替制御部30に入力されるようにする。
・入力方法2
当該検知信号は、当該センサーが前記先端または終端を検知した時点から、当該先端または終端が圧縮ロール4間に到達する時間だけ遅れた時点の直前に、圧力・位置切替制御部30に入力されるようにする。これにより、電極活物質2bの終端が圧縮ロール4間に来るタイミングに合わせて圧縮ロール4間のギャップをG2になるように制御できる。その結果、電極活物質2bが圧縮ロール4間を通過し終わった時に、ギャップがG0からG1になって板に接触した時の衝撃を緩和することもできる。
Claims (2)
- 帯状の金属箔集電体に電極活物質部分がその長さ方向に間欠的に形成されてなる電極帯板を圧縮する電極帯板の連続圧縮装置であって、
対向するように配置され互いに逆方向に回転して対向外周面間に前記電極帯板を挟み込み、その長さ方向に送りながら圧縮処理を行う1対の圧縮ロールと、
電極帯板上の電極活物質部分の圧縮処理の後、次の電極活物質部分の先端が前記1対の圧縮ロール間に来るまでに、圧縮ロール間のギャップを、前記金属箔集電体の厚さより大きくかつ圧縮後の電極活物質部分の電極帯板厚さ以下にさせるギャップ調整手段と、
前記電極帯板上の電極活物質部分の終端が前記圧縮ロール間に来る時を検出する検出手段とを備え、
該検出に反応して、前記ギャップ調整手段は前記1対の圧縮ロール間のギャップを調整し、
前記電極帯板を挟み込む位置と逆側において前記1対の圧縮ロールを支持するように配置された1対のバックアップロールと、
前記電極帯板を圧縮するために、前記バックアップロールの軸箱を押圧し支持する第1の油圧シリンダと、前記第1の油圧シリンダの圧油の圧力を検出する圧力検出器と、該圧力検出器の検出に基づいて、前記第1の油圧シリンダの圧油の圧力を調整する圧力調整手段とを備え、
前記1対の圧縮ロールの軸端部には、圧縮ロールを回転可能に支持する軸箱が設けられており、
前記ギャップ調整手段は、一方の圧縮ロールの軸箱に固定された第2の油圧シリンダを有し、
該第2の油圧シリンダのピストンが、他方の圧縮ロールの軸箱を押圧することにより圧縮ロール間のギャップ調整を行い、
前記検出手段は、前記電極帯板上の電極活物質部分の先端が前記圧縮ロール間に来る時を検出し、
該検出に反応して、前記ギャップ調整手段は、前記第2の油圧シリンダのピストンが他方の圧縮ロールの軸箱を押圧する力を取り除く、ことを特徴とする電極帯板の連続圧縮装置。 - 帯状の金属箔集電体に電極活物質部分がその長さ方向に間欠的に形成されてなる電極帯板を圧縮する電極帯板の連続圧縮方法であって、
対向するように配置され互いに逆方向に回転して対向外周面間に前記電極帯板を挟み込み、その長さ方向に送りながら圧縮処理を行う1対の圧縮ロールと、
電極帯板上の電極活物質部分の圧縮処理の後、次の電極活物質部分の先端が前記1対の圧縮ロール間に来るまでに、圧縮ロール間のギャップを、前記金属箔集電体の厚さより大きくかつ圧縮後の電極活物質部分の電極帯板厚さ以下にさせるギャップ調整手段と、
前記電極帯板上の電極活物質部分の終端が前記圧縮ロール間に来る時を検出する検出手段と、
前記電極帯板を挟み込む位置と逆側において前記1対の圧縮ロールを支持するように配置された1対のバックアップロールと、
前記電極帯板を圧縮するために、前記バックアップロールの軸箱を押圧し支持する第1の油圧シリンダと、を設け、
前記1対の圧縮ロールの軸端部には、圧縮ロールを回転可能に支持する軸箱が設けられており、
前記ギャップ調整手段は、一方の圧縮ロールの軸箱に固定された第2の油圧シリンダを有し、
(A)前記検出手段による前記検出に反応して、前記ギャップ調整手段が、前記1対の圧縮ロール間のギャップを調整する場合に、前記第2の油圧シリンダのピストンが、他方の圧縮ロールの軸箱を押圧することにより圧縮ロール間のギャップ調整を行い、
(B)前記検出手段により、前記電極帯板上の電極活物質部分の先端が前記圧縮ロール間に来る時を検出し、該検出に反応して、前記ギャップ調整手段は、前記第2の油圧シリンダのピストンが他方の圧縮ロールの軸箱を押圧する力を取り除く、ことを特徴とする電極帯板の連続圧縮方法。
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