JP6003560B2

JP6003560B2 - 電極の製造方法

Info

Publication number: JP6003560B2
Application number: JP2012251568A
Authority: JP
Inventors: 林　圭一; 圭一林
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2032-11-15
Also published as: JP2014099372A

Description

本発明は、電極の製造方法に関する。

従来、蓄電装置に用いられる電極の製造方法には、例えばアルミニウムからなる金属箔の表面に電極ペーストを塗布し、これを乾燥させて金属箔の表面に活物質層を形成する工程が含まれている。当該工程で用いられる金属箔の表面には、圧延の際に酸化被膜の成長を抑制するための鉱物油が付与されている。この油分が電極ペーストを塗布する工程で金属箔の表面に残留していると、金属箔に塗布された電極ペーストの縁部が表面張力によって盛り上がってしまうという問題が生じ得る。このような問題に対し、電極ペーストを塗布する工程に先駆けて金属箔の表面の油分を除去する工程を含めた電極の製造方法がある（例えば特許文献１〜３参照）。

特開２００８−２５８０１０号公報特開２００８−１５９２９７号公報特開２００４−１９５３９９号公報

電極ペーストの盛り上がりの問題の回避にあたっては、予め油分が除去された金属箔を入手する手法も考えられる。しかしながら、予め油分を除去しておくと、電極ペーストを塗布する時点で金属箔の表面に酸化被膜が形成され、活物質層と金属箔の界面との間の導電パスが設計通りに形成されなくなるおそれがある。したがって、電極ペーストを塗布する工程の前工程として、従来手法に比べて一層効果的に油分を除去できる手法が望まれている。また、金属箔は非常に薄いため、油分を除去する処理を行う際には、金属箔に歪みを生じさせない工夫も必要となる。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、金属箔に歪みを生じさせることなく、金属箔の油分を効果的に除去して金属箔の表面への電極ペーストの塗布性を向上できる電極の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る電極の製造方法は、蓄電装置に用いられる電極の製造方法であって、活物質を含む電極ペーストを金属箔の塗布面に塗布する塗布工程を含み、塗布工程の前工程として、金属箔の塗布面に４０℃以上１００℃未満の熱風を吹き付ける熱風吹付工程を備えたことを特徴としている。

この電極の製造方法では、金属箔の塗布面に熱風を吹き付けることにより、金属箔の油分を効果的に除去することができ、金属箔の表面への電極ペーストの塗布性を向上できる。また、金属箔に吹き付ける熱風の温度を１００℃未満とすることで、金属箔を形成する金属に再結晶や相転移といった歪みが生じることが抑えられ、４０℃以上とすることで油分の除去効果を十分に担保できる。

また、熱風吹付工程において、金属箔の塗布面に対して略直角に熱風を吹き付けることが好ましい。この場合、熱風によって金属箔の油分を一層効果的に除去できる。

また、熱風吹付工程において、前記熱風として不活性ガスを用いることが好ましい。こうすると、熱風吹付工程から塗布工程までの間に金属箔の塗布面に酸化被膜が形成されることを抑制できる。

本発明に係る電極の製造方法によれば、金属箔に歪みを生じさせることなく、金属箔の油分を効果的に除去して金属箔の表面への電極ペーストの塗布性を向上できる。

本発明に係る電極の製造方法の一実施形態を示す模式図である。熱風吹付工程の様子を示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る電極の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る電極の製造方法の一実施形態を示す模式図である。同図に示す電極の製造方法の各工程は、金属箔１１を所定の方向に搬送する搬送部（搬送手段）２と、金属箔１１の表面の油分を除去する除去部３と、金属箔１１に電極ペースト１２を塗布する塗布部４と、金属箔１１に塗布された電極ペースト１２を乾燥させる乾燥部５とを備えた製造装置１によって実現される。本実施形態では、金属箔１１の一方面１１ａが電極ペースト１２の塗布面となっている。

搬送部２は、ロール状に巻かれた金属箔１１を繰り出す繰出ローラ２１と、各工程を経た金属箔１１をロール状に巻き取る巻取ローラ２２と、繰出ローラ２１及び巻取ローラ２２間に配置された複数の補助ローラ２３及び送りローラ２４とによって構成されている。搬送部２による金属箔１１の搬送速度は、例えば１０ｍ／ｍｉｎである。

搬送部２によって搬送される金属箔１１は、例えば厚さ数十μｍ程度に圧延されたアルミニウム箔である。圧延の際、金属箔１１の表面には、酸化被膜の形成を抑制するために鉱物油が塗布されており、繰出ローラ２１にセットされた金属箔１１の表面には、酸化被膜の形成を抑制するに十分な量の鉱物油が付着した状態となっている。

除去部３は、塗布部４の前段側に配置されている。除去部３は、より具体的には、金属箔１１の一方面１１ａに熱風を吹き付ける熱風吹付工程を実施する熱風吹付部６によって構成されている。熱風吹付部６は、例えば図２に示すように、金属箔１１の搬送方向に略直交する方向（金属箔１１の幅方向）に配列された複数のジェットノズル８を有している。

各ジェットノズル８は、金属箔１１に対して略垂直に配置されており、直下を通る金属箔１１に向けて、４０℃以上１００℃未満の熱風を吹き付ける。熱風の温度の上限は、金属箔１１の焼き鈍し温度を考慮して設定されている。金属箔１１の焼き鈍し温度とは、金属箔１１を形成する金属に再結晶や相転移といった歪みが生じる温度である。本実施形態では、金属箔１１としてアルミニウムを用いているため、焼き鈍し温度はおよそ１２０℃である。一方、熱風の温度の下限は、油分の除去効果を考慮して設定されている。熱風の温度が低すぎると油分の除去効果が得られにくくなる傾向にある。

なお、各ジェットノズル８によって吹き付ける熱風は、空気を用いればよいが、窒素などの不活性ガスを用いてもよい。この場合、熱風を吹き付けた後の金属箔１１の表面に酸化被膜が形成されることを抑制できる。また、熱風吹付部６の前段にヒータ等を設け、熱風吹付部６に向かう金属箔１１に予熱を与えておいてもよい。熱風を吹き付ける時間は、例えば０．５ｍｉｎ〜１．５ｍｉｎ程度とすることが好ましい。

塗布部４は、電極ペースト１２を塗布する塗布工程を実施する部分であり、電極ペースト１２を貯蔵するタンク２６と、電極ペースト１２を金属箔１１に向けて供給する供給管２７及びポンプ２８とを有している。供給管２７から供給される電極ペースト１２は、塗工ロール２９及びコンマロール３０によってガイドされた金属箔１１の一方面１１ａに塗布される。電極ペースト１２が塗布された金属箔１１は、補助ローラ２３によって乾燥部５に送られる。

電極ペースト１２は、例えば活物質、バインダ、及び溶剤を含むペーストである。電極ペースト１２には、例えばアセチレンブラック等の導電助剤が更に含まれていてもよい。活物質は、正極活物質及び負極活物質のいずれであってもよい。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物は、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとを含む。

負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。

バインダは、例えばポリアミドイミド、ポリイミド等の熱可塑性樹脂であってもよく、主鎖にイミド結合を有するポリマー樹脂であってもよい。溶剤は、例えばＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）、メタノール、メチルイソブチルケトン等の有機溶剤であってもよく、水であってもよい。

乾燥部５は、例えば温度調節機能を備えた乾燥炉である。乾燥部５では、金属箔１１の一方面１１ａに塗布された電極ペースト１２を例えば１００℃で２分間乾燥させる。これにより、電極ペースト１２中の溶剤が除去され、電極が製造される。電極は、例えば二次電池又は電気二重層キャパシタ等の蓄電装置に用いられる。二次電池としては、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池等が挙げられる。金属箔１１は、これらの電池の集電体として機能する。

以上説明したように、この電極の製造方法では、金属箔１１の一方面１１ａに熱風を吹き付けることにより、金属箔１１の油分を効果的に除去することができ、金属箔１１の表面への電極ペースト１２の塗布性を向上できる。また、金属箔１１に吹き付ける熱風の温度を１００℃未満とすることで、金属箔１１を形成する金属に再結晶や相転移といった歪みが生じることが抑えられ、４０℃以上とすることで油分の除去効果を十分に担保できる。

また、この電極の製造方法では、熱風吹付工程において、金属箔１１の一方面１１ａに対して略直角に熱風を吹き付けている。したがって、熱風によって金属箔１１の油分を一層効果的に除去できる。さらに、熱風として不活性ガスを用いるので、熱風吹付工程から塗布工程までの間に金属箔１１の一方面１１ａに酸化被膜が形成されることを抑制できる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、金属箔１１の一方面１１ａにのみ電極ペースト１２を塗布しているが、塗布工程において金属箔１１の両面に電極ペースト１２を塗布してもよい。この場合、熱風吹付部６におけるジェットノズル８を金属箔１１の両面側に配置すれば、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

４…塗布部、６…熱風吹付部、１１…金属箔、１１ａ…一方面（塗布面）、１２…電極ペースト。

Claims

蓄電装置に用いられる電極の製造方法であって、
活物質を含む電極ペーストを金属箔の塗布面に塗布する塗布工程を含み、
前記塗布工程の前工程として、前記金属箔の前記塗布面における前記電極ペーストの塗布予定領域に４０℃以上１００℃未満の熱風を吹き付けることによって前記金属箔の前記塗布面の油分を除去する熱風吹付工程を備えたことを特徴とする電極の製造方法。
前記熱風吹付工程において、前記金属箔の前記塗布面に対して略直角に前記熱風を吹き付けることを特徴とする請求項１記載の電極の製造方法。
前記熱風吹付工程において、前記熱風として不活性ガスを用いることを特徴とする請求項１又は２記載の電極の製造方法。