JP5977161B2 - 二次電池用電極の製造装置および二次電池用電極の製造方法 - Google Patents
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Description
電極箔に電極活物質を供給するための装置としては、例えば、特許文献1に開示される粉体散布装置等がある。
散布ローラは、表面に粉体が入り込むための凹部が形成され、回転することで凹部に入り込んだ粉体を散布ローラの下部(貯溜槽の外部)まで搬送する。放電線は、交流高電圧が印加されることで、散布ローラの凹部に入り込んだ粉体を帯電させる。
これにより、特許文献1に開示される粉体散布装置は、粉体の粒子間に反発力を発生させて凹部より粉体を遊離させ、被散布体に粉体を散布する。
粉体成形において用いられる電極活物質は、複数の粒子をバインダ液によって複合化した造粒粒子である。
このような電極活物質を特許文献1に開示される粉体散布装置で散布する場合には、電極活物質が散布ローラの凹部に入り込んだときに、散布ローラの凹部と粒子との間、および粒子間に比較的大きな付着力が発生する。
一方、粉体を帯電させることにより発生させる粉体の粒子間の反発力は大きなものではない。
この場合、凹部に入り込んだ電極活物質の一部が、凹部より遊離せずに残り、散布ローラの凹部が詰まる虞がある。
従って、特許文献1に開示される粉体散布装置によって電極活物質を電極箔に供給して二次電池用電極を製造した場合、電極活物質を圧縮して形成する合材層の厚みが均一にならない可能性がある。つまり、特許文献1に開示される粉体散布装置は、電池性能が悪化してしまう可能性があるため、粉体成形において電極箔に電極活物質を供給するための装置として用いることが困難であった。
ただし、本発明に係る二次電池用電極の製造装置が製造する二次電池用電極は、負極用の二次電池用電極に限定されるものでなく、正極用の二次電池用電極であっても構わない。
このとき、グラビアロール11の頂部(上端部)には、電極箔Wの一側面W1が接触する。また、バックアップロール13の底部(下端部)には、電極箔Wの他側面が接触する。
すなわち、バインダ液供給機構10は、窪み11aに入り込んだバインダ液Bだけをグラビアロール11の頂部に搬送する。
これにより、二次電池用電極の製造装置1は、一側面W1が下を向いた状態の電極箔Wを折り返し(つまり、一側面W1が上を向いた状態にして)、電極箔Wを右方向に搬送する。
図2に示すように、粉体供給機構20は、回転軸21、一対の搬送ロール22、金属メッシュ23、ホッパー24、カバー25、エアー噴出体26、介在部材27、およびコロナバー28等を備える。
右側の搬送ロール22は、回転軸21に支持されて、回転軸21の回転に伴って一体的に回転駆動する。左側の搬送ロール22は、金属メッシュ23を介して、右側の搬送ロール22の回転に伴って従動回転する。
金属メッシュ23は、一対の搬送ロール22に捲回される。
これにより、粉体供給機構20は、図2の一対の搬送ロール22に示す矢印の方向に沿って、一対の搬送ロール22を回転させる。
このとき、上側の直線部23bに位置するメッシュ23aは、上側の直線部23bを左方向に移動した後で左側の捲回部23cを折り返し、下側の直線部23bを右方向に移動した後で右側の捲回部23cを折り返す。
ブレード24cは、ホッパー24の排出口24bの形状に沿った形状に形成される。ブレード24cの右下端部は、金属メッシュ23の左側の捲回部23cにおける外側面と接触する。
曲線部25aの内側面は、金属メッシュ23の左側の捲回部23cにおける外側面と接触する。
直線部25bの上面は、金属メッシュ23の下側の直線部23bにおける外側面、つまり、下面と接触する。
エアー噴出体26は、ダクト等を介して所定のエアー供給源に接続され、下方向に向けてエアーA(図6(b)参照)を噴出可能に構成される。
すなわち、介在部材27は、金属メッシュ23およびエアー噴出体26の間に介在する。また、介在部材27は、エアー噴出体26のエアーA(図6(b)参照)がエアー噴出体26および介在部材27の間から漏れないように、エアー噴出体26に対して密着する。
噴出し口27aは、左右方向を短手方向とするとともに、電極箔Wの幅方向を長手方向とする平面視略長方形状に形成される孔である。噴出し口27aは、エアー噴出体26の下方に形成される。噴出し口27aは、エアー噴出体26のエアーAが通過可能に介在部材27を上下方向に沿って貫通する(図6(b)参照)。
コロナバー28は、所定の電源に電気的に接続される。コロナバー28は、前記電源装置より電圧が印加されることで、周囲を通過する電極活物質Pに対してコロナ放電を行う。
粉体供給機構20の動作については、後で詳述する。
一対の挟圧ロール32は、一対の回転軸31に回転可能に支持される。一対の挟圧ロール32は、一対の回転軸31の回転に伴って、図1の一対の挟圧ロール32に実線で示す矢印の方向に沿って一体的に回転駆動する。
図4に示すメッシュ23aAは、金属メッシュ23の上側の直線部23bに位置している。
このとき、メッシュ23aAには、電極活物質Pが供給されていない状態、つまり、メッシュ23aA内が空の状態である(図4に示すメッシュ23aA参照)。
これにより、ホッパー24は、排出口24bより金属メッシュ23のメッシュ23aA内に電極活物質Pを供給する(図5に示すメッシュ23aA参照)。
これにより、粉体供給機構20は、金属メッシュ23のメッシュ23a内(メッシュ23aA)にのみ電極活物質Pを供給する。
二次電池用電極の製造装置1は、貯溜部24aに貯溜される電極活物質Pの量が減ったときに、前記補給機構より貯溜部24aに電極活物質Pを補給する。
そして、メッシュ23aAは、エアー噴出体26の下方まで移動する。
そこで、粉体供給機構20は、金属メッシュ23の外側を覆うカバー25を配置して、電極活物質Pがメッシュ23aAから落下することを防止している。従って、粉体供給機構20は、メッシュ23aA内の全ての電極活物質Pをエアー噴出体26の下方まで搬送できる。
すなわち、粉体供給機構20は、エアー噴出体26の下方まで移動したメッシュ23aAに対して、下方向、つまり、電極箔Wに向かうエアーAを噴き付ける。
従って、電極活物質Pは、メッシュ23aA内に圧密されたときに、メッシュ23aAと粒子との間、および粒子間の間に比較的大きな付着力が発生する。つまり、二次電池用電極の製造において用いられる電極活物質Pは、メッシュ23aAより分離しにくい状態である。
これによれば、粉体供給機構20は、従来技術にあるような電極活物質Pを帯電させることによる反発力よりも充分に大きな力を、電極活物質Pに対して作用させることができる。
従って、粉体供給機構20は、メッシュ23aAと電極活物質Pの粒子との間、および電極活物質Pの粒子間の間に発生する付着力に負けることなく、メッシュ23aA内に圧密される電極活物質Pをエアー圧で強制的に噴き飛ばすことができる(図6(a)に点線で示す矢印参照)。
すなわち、粉体供給機構20は、エアーAによってメッシュ23aA内にのみ供給される電極活物質Pだけを噴き飛ばしている。つまり、粉体供給機構20は、メッシュ23aAの体積に対応する量だけ、電極活物質Pを電極箔Wの一側面W1に供給できる。
すなわち、電極活物質Pの供給を長時間続けた場合には、電極活物質Pがメッシュ23aに詰まりやすくなってしまう。
従って、二次電池用電極の製造装置1および二次電池用電極の製造方法は、電極活物質Pの供給を長時間続けた場合でも、電極箔Wの一側面W1に常に均一な目付け量で電極活物質Pを供給できる。
また、二次電池用電極の製造方法は、電極箔Wの搬送方向に搬送される金属メッシュ23に対して下方向に向かうエアーAを噴き付けて、メッシュ23a内に供給される電極活物質Pを電極箔Wに向けて噴き飛ばす。
なお、エアーAの噴出方向は、必ずしも下方向である必要はなく、電極箔Wに向かう方向、つまり、下方向に対して左右方向にやや傾斜する方向であっても構わない。
これにより、粉体供給機構20は、コロナバー28の周辺を通過する電極活物質Pの粒子間に反発力を発生させる。
また、ある程度の量の電極活物質Pがコロナバー28に堆積したとき、電極活物質Pは、コロナバー28から電極箔Wの一側面W1に塊となって落ちてしまう。
これによれば、コロナバー28は、メッシュ23aより噴き飛ばされた電極活物質Pの塊をより早い段階でばらすことができる。また、粉体供給機構20は、コロナバー28に乗った電極活物質Pをより確実にエアーAで噴き飛ばすことができる。
このため、二次電池用電極の製造装置1は、電極活物質Pのボタ落ちをより確実に防止できるとともに、電極箔Wの一側面W1に電極活物質Pをより均等に供給できる。
これによれば、二次電池用電極の製造装置1は、エアーAが下方向に対して大きく傾斜する方向に噴出してしまうことを防止できるため、より確実に電極箔Wに向かうエアーAを噴出できる。つまり、二次電池用電極の製造装置1は、メッシュ23a内に圧密される電極活物質Pをより確実に噴き飛ばすことができる。
従って、粉体供給機構20は、既に電極活物質Pを噴き飛ばしたメッシュ23aから、エアーAが抜けてしまうことを防止できる。
このため、本実施形態の二次電池用電極の製造装置1は、既に電極活物質Pを噴き飛ばしたメッシュ23aから抜けたエアーAによって気流が発生し、当該気流の影響で電極活物質Pが電極箔Wの外側等に供給されてしまうことを防止できる。
従って、本実施形態の二次電池用電極の製造装置1は、メッシュ23a内に圧密される電極活物質Pをより確実に噴き飛ばすことができる。
また、噴出し口27aの左右方向に沿った長さDは、メッシュ23a内に圧密される電極活物質Pに対して充分にエアーAを噴き付けることができる程度に長い寸法であればよい。具体的には、噴出し口27aの左右方向に沿った長さDは、1.0mm以上であればよい。
また、二次電池用電極の製造方法は、左右方向に沿った長さDが1.0mm以上、かつ10.0mm以下に設定される噴出し口27aより、エアーAを噴出すればよい。
また、金属メッシュ23は、一方の巻芯に巻かれた状態から、電極箔Wの搬送方向に離間する位置に配置される他方の巻芯に向けて繰り出され、他方の巻芯に巻き取られるような構成であっても構わない。
また、二次電池用電極の製造方法は、複数のロールに金属メッシュ23を捲回することが好ましい。
そして、二次電池用電極の製造装置1は、粉体圧縮機構30の一対の挟圧ロール32によって電極活物質Pを電極箔Wごとプレスして電極活物質Pを圧縮し、電極箔Wに合材層W2を形成する。
これにより、二次電池用電極の製造装置1は、二次電池用電極を製造する。
つまり、二次電池用電極の製造装置1は、電池性能の悪化を抑制できる。
目付け精度の測定では、左右方向に沿った長さDが5.0mmの噴出し口27aより、風速5.0m/secのエアーAを噴出した。
目付け精度の測定では、コロナバー28に7.0kVの電圧を印加して、電極活物質Pに対してコロナ放電を行った。
図7においては、図2に示すような粉体供給機構20によって電極活物質Pを供給したときの目付け量の測定結果を本実施形態の測定結果、図10に示すような粉体散布装置によって電極活物質Pを供給したときの目付け量の測定結果を従来技術の測定結果としている。
以上より、本実施形態の二次電池用電極の製造装置1および二次電池用電極の製造方法は、均一な目付け量で電極箔Wの一側面W1に電極活物質Pを供給できることがわかる。
この場合、カバー125は、金属メッシュ23の上側の直線部23bの下面に接触する略板状の部材125aと、左側の捲回部23cにおける外側面と接触するとともに、下側の直線部23bの下面に接触する略板状の部材125bとによって構成される。
これによれば、二次電池用電極の製造装置1および二次電池用電極の製造方法は、メッシュ23aから電極活物質Pが落下することなく、全ての電極活物質Pをエアー噴出体26まで搬送できる。
従って、二次電池用電極の製造装置1および二次電池用電極の製造方法は、電極活物質Pを供給するタイミングで、メッシュ23aの体積に対応する量の電極活物質Pを供給できるため、電極箔Wの一側面W1により均一な目付け量で電極活物質Pを供給できる。
23 金属メッシュ(搬送体)
23a メッシュ
24 ホッパー(供給体)
24a 貯溜部
24b 排出口
26 エアー噴出体
A エアー
P 電極活物質
W 電極箔
Claims (10)
- 搬送される電極箔に粉体状の電極活物質を供給して二次電池用電極を製造する二次電池用電極の製造装置であって、
表面に複数のメッシュが形成され、前記電極箔の上方にて前記電極箔の搬送方向に搬送自在な搬送体と、
前記電極活物質を貯溜する貯溜部、および前記貯溜部と連通する開口部が形成され、前記開口部より前記搬送体のメッシュ内に前記電極活物質を供給する供給体と、
前記電極箔の搬送方向に搬送される前記搬送体の上方に配置され、前記搬送体に対して前記電極箔に向かうエアーを噴き付けるエアー噴出体と、
を備える、
二次電池用電極の製造装置。 - 前記エアー噴出体よりも前記エアーの噴出方向下流側、かつ前記搬送体および前記電極箔の間に配置され、前記電極活物質に対してコロナ放電を行う放電電極、
をさらに備える、
請求項1に記載の二次電池用電極の製造装置。 - 前記エアー噴出体と前記搬送体との間には、
前記電極箔の搬送方向に沿った長さが、1.0mm以上、かつ10.0mm以下に設定されるとともに、前記エアーの噴出方向に沿って延出し、前記搬送体に接触する噴出し口が形成される、
請求項1または請求項2に記載の二次電池用電極の製造装置。 - 前記搬送体は、
帯電しない素材によって構成される、
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の二次電池用電極の製造装置。 - 前記電極箔の上方に配置され、少なくとも一つ以上が回転駆動する複数のロール、
をさらに備え、
前記搬送体は、
前記複数のロールに捲回されて前記電極箔の搬送方向に搬送自在に構成される、
請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の二次電池用電極の製造装置。 - 搬送される電極箔に粉体状の電極活物質を供給して二次電池用電極を製造する二次電池用電極の製造方法であって、
表面に複数のメッシュが形成され、前記電極箔の上方にて前記電極箔の搬送方向に搬送自在な搬送体を搬送させながら、前記電極活物質を貯留する貯留部と連通する開口部より前記搬送体のメッシュ内に前記電極活物質を供給し、
前記電極箔の搬送方向に搬送される前記搬送体に対して前記電極箔に向かうエアーを噴き付けて、前記搬送体のメッシュ内に供給される前記電極活物質を前記電極箔に向けて噴き飛ばす、
二次電池用電極の製造方法。 - 前記電極箔に向けて噴き飛ばされる前記電極活物質に対してコロナ放電を行う、
請求項6に記載の二次電池用電極の製造方法。 - 前記電極箔の搬送方向に沿った長さが、1.0mm以上、かつ10.0mm以下に設定されるとともに、前記エアーの噴出方向に沿って延出し、前記搬送体に接触する噴出し口より、前記エアーを噴出する、
請求項6または請求項7に記載の二次電池用電極の製造方法。 - 前記搬送体を帯電しない素材によって構成する、
請求項6から請求項8までのいずれか一項に記載の二次電池用電極の製造方法。 - 前記電極箔の上方に配置され、少なくとも一つ以上が回転駆動する複数のロールに、前記搬送体を捲回する、
請求項6から請求項9までのいずれか一項に記載の二次電池用電極の製造方法。
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