JP6380093B2 - 電極の製造方法および電極の製造装置 - Google Patents
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Description
請求項3に記載の発明では、集電体に活物質層が形成された電極の製造装置であって、集電体の片面に活物質合剤を塗布する塗工機構と、前記塗工機構で塗布した前記活物質合剤を乾燥させる乾燥炉と、機械振動を出力する振動子と、少なくとも前記乾燥炉において前記集電体の搬送路の一部に配置され、前記振動子からの機械振動を音波に変換する振動板と、を備え、前記振動板の放射面からの音波の放射圧を前記集電体の片面に作用させることを要旨とする。
図1に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、ケース11に電極組立体12が収容されている。ケース11は、直方体状の本体部材13と、本体部材13の開口部を閉塞する矩形平板状の蓋部材14とからなる。ケース11を構成する本体部材13と蓋部材14は、何れも金属製(例えば、ステンレスやアルミニウム)である。また、本実施形態の二次電池10は、その外観が角型をなす角型電池である。また、本実施形態の二次電池10は、リチウムイオン電池である。
塗工乾燥装置30は、孔空き集電体である帯状孔空きの金属箔31にスラリー状の活物質合剤33を塗布し、乾燥させて電極を製造するためのものである。
第1の超音波浮揚装置40は、図6に示すように、乾燥炉35において活物質合剤33が塗布された帯状の金属箔31の搬送路に配置された振動板41と、ホーン42と、ランジュバン型の振動子43と、発振器44と、ホーン45と、ランジュバン型の振動子46と、を備える。振動板41は、帯板状をなし、帯状の金属箔31の搬送路に水平に配置されている。振動板41は、帯状の金属箔31の搬送路において金属箔31の長手方向に延びるように配置されている。振動板41の上面に離間して活物質合剤33が塗布された帯状の金属箔31が位置する。
そして、ランジュバン型の振動子43は機械振動を出力し、ホーン42を介して振動板41に送られる。振動板41はホーン42を介した振動子43からの機械振動を音波に変換する。このとき、振動板41は一方向に進む進行波を発生させて金属箔31を搬送する推進力を付与する。
供給ロール32aから送り出された帯状孔空きの金属箔31の一方の面に塗工機構34のスリットダイ34aからスラリー状の活物質合剤33を吐出して金属箔31の一方の面に塗布する。これにより、図8(a)に示す複数の貫通孔22を有する孔空きの金属箔31に対し、図8(b)に示すように金属箔31の片面に活物質合剤33が塗布される。このとき、貫通孔22内にも活物質合剤33が入り、担持される活物質の量を増すことができる。
つまり、浮揚距離hは、振動振幅αに比例する。
図7に示すように、振動板41は超音波振動する。このとき、作用する浮揚力Wとは、音波の放射圧により金属箔31の下側より加わる力である。この力は、金属箔の無い貫通孔22の部位にも等しく作用する為、活物質合剤33がだれるのが抑制される。つまり、下側から音波の放射圧を加えた状態で金属箔31を搬送することにより、図8(c)に示すように、スラリー状の活物質合剤33の裏抜けを防止しつつ乾燥炉35の内部を搬送することができる。
乾燥時において図10(c)に示すように乾燥風を受けて貫通孔100からスラリー状の活物質合剤102の移動が助長されるため、製造される電極表面に凹凸が生じてしまう。特許文献1のように撥液シートを用いると塗工される側の反対側の面に接触する撥液シートに金属箔のバリや活物質の粒子が異物として付着して集電体の表面又は活物質層の表面に傷が付くおそれがある。本実施形態においては、音波の放射圧によって活物質合剤が貫通孔からだれるのが抑制されるとともに、孔空き集電体に対して非接触であるので集電体の表面又は活物質層の表面の損傷が防止される。
帯状孔空きの金属箔31の片面に活物質合剤33を塗布・乾燥した後に巻き取り、その後に、金属箔31のもう一方の面に対し活物質合剤を塗布・乾燥することにより、金属箔31の両面に活物質層が形成される。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
・超音波浮揚装置における振動子をフィードバック制御してもよい。詳しくは、センサで浮揚距離hを検出したり搬送速度を検出して、検出した浮揚距離や検出した搬送速度が目標浮揚距離や目標搬送速度となるように発振器44,54を調整する。例えば、上記(1)式における振動振幅αを変えることにより浮揚力Wをコントロールする。
・超音波浮揚装置40,50は塗工直後から乾燥炉35内の終わりまで配置したが、これに限るものではなく、図9に示すように、乾燥炉35内の全てに配置してもよい。他にも、乾燥炉35内の途中まで、即ち、活物質層が固まるまで配置してもよい。つまり、乾燥炉35の内部における搬送路の全長にわたり超音波浮揚装置(振動板)を設けてもよいが、乾燥開始から乾燥終了のうちの乾燥開始から乾燥途中まで超音波浮揚装置(振動板)を設けて活物質合剤が貫通孔においてだれる可能性がある箇所のみに超音波浮揚装置(振動板)を配置してもよい。
・ホーン42,45,52,55はなくてもよい。
・蓄電装置における電極組立体は、積層型、即ち、電極を複数枚積層した構成としたものに適用したが、捲回型、即ち、帯状電極を捲回したものに適用してもよい。
Claims (5)
- 複数の貫通孔を有する孔空き集電体に活物質層が形成された電極の製造方法であって、
孔空き集電体の片面に活物質合剤を塗布する塗工工程と、
前記塗工工程で塗布した前記活物質合剤を乾燥させる乾燥工程と、
を備え、
少なくとも前記活物質合剤の乾燥工程における乾燥の際に、活物質合剤が塗布された孔空き集電体の片面に音波の放射圧を加えることを特徴とする電極の製造方法。 - 前記孔空き集電体に付与される音波の放射圧により、搬送方向に推進力を付与する請求項1に記載の電極の製造方法。
- 集電体に活物質層が形成された電極の製造装置であって、
集電体の片面に活物質合剤を塗布する塗工機構と、
前記塗工機構で塗布した前記活物質合剤を乾燥させる乾燥炉と、
機械振動を出力する振動子と、
少なくとも前記乾燥炉において前記集電体の搬送路の一部に配置され、前記振動子からの機械振動を音波に変換する振動板と、
を備え、
前記振動板の放射面からの音波の放射圧を前記集電体の片面に作用させることを特徴とする電極の製造装置。 - 機械振動を出力する第2振動子と、
前記塗工機構と前記乾燥炉との間の集電体の搬送路に配置され、前記第2振動子からの機械振動を音波に変換する第2振動板と、
を更に備え、
前記第2振動板の放射面からの音波の放射圧を集電体の片面に作用させることを特徴とする請求項3に記載の電極の製造装置。 - 前記乾燥炉において配置される振動板による放射圧と、前記第2振動板による放射圧とを異ならせたことを特徴とする請求項4に記載の電極の製造装置。
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