JP6424616B2 - Electrode manufacturing equipment - Google Patents

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Description

本発明は、集電体の少なくとも片面に多孔質の活物質層を有し、且つ活物質層の表面が保護膜で覆われた電極の製造装置に関するものである。 The present invention has an active material layer of at least one surface a porous current collector and the surface of the active material layer is relates to the production equipment of covered with a protective film electrode.

EV(Electric Vehicle)やPHV(Plug-in Hybrid Vehicle)などの車両には、原動機となる電動機への供給電力を蓄える蓄電装置として、リチウムイオン二次電池などの二次電池が搭載されている。二次電池の電極は、活物質を含む活物質層と集電体(例えば金属箔)とが一体に積層された構造を有している。また、そうした電極における活物質層の表面に、無機材料(例えばセラミック材料)の粒子を含む保護層を塗工することが提案されている。   A vehicle such as an EV (Electric Vehicle) or a PHV (Plug-in Hybrid Vehicle) is equipped with a secondary battery such as a lithium ion secondary battery as a power storage device for storing power supplied to a motor serving as a prime mover. The electrode of the secondary battery has a structure in which an active material layer containing an active material and a current collector (for example, a metal foil) are integrally laminated. In addition, it has been proposed to coat a protective layer containing particles of an inorganic material (for example, ceramic material) on the surface of the active material layer in such an electrode.

保護層を形成する際には、無機材料の粒子とバインダーと溶媒とを含む保護層形成材料が、集電体と一体の活物質層の表面を覆うように塗布される。その後、保護層形成材料を乾燥させることにより、無機材料の粒子とバインダーとからなる保護層が形成される。   In forming the protective layer, a protective layer-forming material including particles of an inorganic material, a binder, and a solvent is applied so as to cover the surface of the active material layer integral with the current collector. Thereafter, the protective layer-forming material is dried to form a protective layer comprising particles of the inorganic material and a binder.

ところで、活物質層は、活物質粒子同士が樹脂材料よりなるバインダーで相互に固定された構造であり、活物質粒子間に多数の空隙を備えた多孔質状である。このため、図5に示すように、集電体103と一体の活物質層102の表面に保護層形成材料101を塗布したときに、保護層形成材料101の一部が活物質層102の内部にまで浸透し、その代わりに活物質層102内の気体が保護層形成材料101の表面側に気泡として移動する。このままの状態で保護層形成材料101が乾燥すると、気泡が混入した部分にて保護層が薄くなったり、乾燥過程で内部の気泡がはじける等して、保護層の一部が形成されないおそれがある。保護層が部分的に薄くなることは保護機能の低下を招くため好ましくない。   By the way, the active material layer has a structure in which active material particles are mutually fixed by a binder made of a resin material, and has a porous shape provided with a large number of voids between the active material particles. Therefore, as shown in FIG. 5, when the protective layer forming material 101 is applied to the surface of the active material layer 102 integral with the current collector 103, part of the protective layer forming material 101 is inside the active material layer 102. Instead, the gas in the active material layer 102 moves as air bubbles to the surface side of the protective layer forming material 101. If the protective layer forming material 101 is dried in this state, the protective layer may become thin at the portion where the air bubbles are mixed, or the internal air bubbles may be ejected during the drying process, so that a part of the protective layer may not be formed. . Partially thinning the protective layer is not preferable because it causes deterioration of the protective function.

そこで従来、保護層の形成前に、集電体と一体の活物質層の表面に液状物質を塗布して、活物質層内部の気体を液状物質に置換しておく製造装置が提案されている(特許文献1参照)。これにより、活物質層内部の気体を予め除去することができるため、その後の保護層の形成に際して集電体と保護層形成材料との間に気泡が混入することが抑えられる。   Therefore, conventionally, there has been proposed a manufacturing apparatus in which a liquid substance is applied to the surface of the active material layer integral with the current collector and the gas inside the active material layer is replaced with the liquid substance before the formation of the protective layer. (See Patent Document 1). Thereby, since the gas inside the active material layer can be removed in advance, it is possible to suppress the mixing of air bubbles between the current collector and the protective layer forming material when forming the protective layer thereafter.

特開2009−277598号公報JP, 2009-277598, A

上述した製造装置は、単に多孔質の活物質層の内部に液状物質を染み込ませるものであるため、液状物質がうまく染み込まずに、集電体と液状物質との間に気体が残るおそれがある。この場合、液状物質を塗布した活物質層の表面に保護層形成材料を塗布すると、集電体と保護層形成材料との間に気泡が混入してしまう。   Since the manufacturing apparatus described above simply infuses the liquid substance into the inside of the porous active material layer, there is a possibility that gas may remain between the current collector and the liquid substance without the liquid substance soaking well. . In this case, when the protective layer forming material is applied to the surface of the active material layer coated with the liquid substance, air bubbles are mixed between the current collector and the protective layer forming material.

例えば、特許文献1では、保護層形成材料を塗工した場合と同様に、前処理として液状物質をロールにより塗工しているが、このとき一部の空気は閉じ込められて気泡となる。この気泡を移動させて外部に排出させるためには十分な時間が必要である。液状物質を塗工してから保護層形成材料を塗工するまでの時間を長くすれば排出される気泡は増えるが、装置が大型化するなど、設備上の制約がある。   For example, in Patent Document 1, as in the case of applying the protective layer-forming material, a liquid substance is applied by a roll as a pretreatment, but at this time, a part of air is trapped and becomes air bubbles. Sufficient time is required to move the bubbles and discharge them to the outside. If the time from the application of the liquid substance to the application of the protective layer-forming material is increased, the discharged air bubbles increase, but there are restrictions on the facility such as an increase in size of the apparatus.

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、保護層の形成に際して集電体と保護層形成材料との間への気泡の混入を抑えることのできる電極の製造装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is production equipment of electrodes that can suppress mixing of bubbles into between the formation of the protective layer and the current collector and the protective layer forming material To provide.

上記課題を達成するための電極の製造装置は、集電体の少なくとも片面に多孔質の活物質層を有し、且つ前記活物質層の表面が保護層で覆われた電極の製造装置であって、前記集電体と一体の前記活物質層の表面に、無機材料からなる第1粒子とバインダーと溶媒とを含む保護層形成材料を塗布する第1塗布部と、前記第1塗布部からの前記保護層形成材料の塗布よりも前工程で、前記集電体と一体の前記活物質層の表面に、無機材料からなる粒子であり且つ前記第1粒子よりも小さい第2粒子と溶媒とを含む前処理材料を塗布する第2塗布部と、前記第2塗布部と前記集電体との間に電圧を印加する電圧印加部と、を備える。   An apparatus for producing an electrode for achieving the above object is an apparatus for producing an electrode having a porous active material layer on at least one side of a current collector and the surface of the active material layer covered with a protective layer. A first application unit for applying a protective layer-forming material including a first particle made of an inorganic material, a binder, and a solvent on the surface of the active material layer integral with the current collector; And a solvent, which is a particle made of an inorganic material and smaller than the first particle, on the surface of the active material layer integral with the current collector in a step prior to the application of the protective layer-forming material. And a voltage application unit for applying a voltage between the second application unit and the current collector.

上記製造装置によれば、集電体と一体の活物質層の表面に第2塗布部から前処理材料を塗布する際に、集電体と第2塗布部との間を、前処理材料が介在した状態であって且つ電圧が印加された状態にすることができる。そのため、印加電圧による静電吸着作用によって、前処理材料中の第2粒子を集電体に吸引させることができる。これにより、第2粒子を含む前処理材料を活物質層における活物質の隙間に強制的に押し込むことができるため、その隙間を前処理材料によって埋めて同隙間から気体を押し出すことができる。上記製造装置では、前処理材料に含まれる第2粒子が小さく活物質の隙間に侵入し易いため、同隙間を好適に埋めることができる。   According to the above manufacturing apparatus, when applying the pretreatment material from the second application unit to the surface of the active material layer integrated with the current collector, the pretreatment material is between the current collector and the second application unit. It can be in an interposed state and in a state where a voltage is applied. Therefore, the second particles in the pretreatment material can be attracted to the current collector by the electrostatic adsorption action by the applied voltage. Thereby, since the pretreatment material containing the second particles can be forcibly pushed into the gap of the active material in the active material layer, the gap can be filled with the pretreatment material and the gas can be pushed out from the gap. In the above manufacturing apparatus, since the second particles contained in the pretreatment material are small and easily enter the gaps between the active materials, the gaps can be suitably filled.

そして、上記製造装置によれば、活物質の隙間を前処理材料で埋めた状態で活物質層の表面に保護層形成材料を塗布することができるため、集電体と保護層形成材料との間への気泡の混入を好適に抑えることができる。上記製造装置では、保護層形成材料に含まれる第1粒子は、比較的大きく活物質の隙間に侵入し難いために、活物質層の表面に留まって保護層を形成するようになる。   Then, according to the above-mentioned manufacturing apparatus, the protective layer forming material can be applied to the surface of the active material layer in a state in which the gaps between the active materials are filled with the pretreatment material. It is possible to preferably suppress the mixing of air bubbles in between. In the above-described manufacturing apparatus, the first particles contained in the protective layer-forming material are relatively large and difficult to intrude into the gaps between the active materials, and therefore, remain on the surface of the active material layer to form the protective layer.

上記製造装置において、前記第2粒子は金属酸化物からなることが好ましい。
通常、金属酸化物(例えばアルミナ)の粒子は球状に近い形状に形成される。そのため、金属酸化物の粒子を第2粒子にすることにより、第2粒子が活物質の隙間に引っ掛かり難くなって、同隙間に入り込み易くなる。こうした金属酸化物の粒子を第2粒子とする上記製造装置によれば、活物質の隙間を第2粒子によって好適に埋めることができる。
In the said manufacturing apparatus, it is preferable that the said 2nd particle | grain consists of metal oxides.
Usually, particles of metal oxide (for example, alumina) are formed in a near spherical shape. Therefore, by using the metal oxide particles as the second particles, the second particles are less likely to be caught in the gaps of the active material, and easily enter the gaps. According to the above-described manufacturing apparatus in which such metal oxide particles are used as the second particles, the gaps of the active material can be suitably filled with the second particles.

上記製造装置において、前記第2塗布部は前記前処理材料を吐出するダイヘッドを有し、前記製造装置は前記集電体と前記活物質層とからなる電極材料を搬送する搬送ローラを有し、前記電圧印加部は、前記ダイヘッドと前記搬送ローラとの間に電圧を印加することが好ましい。   In the above manufacturing apparatus, the second application unit has a die head for discharging the pretreatment material, and the manufacturing apparatus has a transport roller for transporting an electrode material including the current collector and the active material layer, The voltage application unit preferably applies a voltage between the die head and the transport roller.

上記製造装置によれば、電極材料が接触する搬送ローラと第2塗布部のダイヘッドとの間に電圧を印加することができる。
上記製造装置において、前記前処理材料はバインダーを含むことが好ましい。
According to the above-described manufacturing apparatus, a voltage can be applied between the transport roller with which the electrode material contacts and the die head of the second application unit.
In the above manufacturing apparatus, the pretreatment material preferably contains a binder.

上記製造装置によれば、前処理材料中のバインダーによって、活物質層の隙間に侵入した第2粒子を活物質に接着したり同第2粒子同士を接着したりすることができ、活物質層の強度を高くすることができる。   According to the above-described manufacturing apparatus, the binder in the pretreatment material can bond the second particles that have penetrated into the gaps of the active material layer to the active material, or bond the second particles to each other, and the active material layer Can increase the strength of

上記製造装置において、前記電極を、二次電池の電極にすることができる In the above manufacturing apparatus, the electrode can be used as an electrode of a secondary battery .

本発明によれば、保護層の形成に際して集電体と保護層形成材料との間への気泡の混入を抑えることができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the entry of air bubbles between the current collector and the protective layer forming material when forming the protective layer.

一実施形態の製造装置によって製造される電極の斜視図。The perspective view of the electrode manufactured by the manufacturing apparatus of one embodiment. 同製造装置の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the same manufacturing apparatus. (a)および(b)は前処理材料の活物質層への浸透態様を示す略図。(A) And (b) is a schematic diagram which shows the permeation aspect to the active material layer of a pretreatment material. 保護層形成材料の塗布態様を示す略図。The schematic diagram which shows the application | coating aspect of protective layer formation material. 保護層の形成過程における電極の断面構造を示す略図。The schematic diagram which shows the cross-section of the electrode in the formation process of a protective layer.

以下、電極の製造装置および電極を具体化した一実施形態を図1〜図4にしたがって説明する。
本実施形態の電極が適用される二次電池は、図示しないが、外観が角型をなす角型電池であり、リチウムイオン電池である。二次電池のケース内には電極組立体を有しており、電極組立体は正極電極と負極電極とをそれぞれ複数有している。電極組立体は、正極電極と負極電極とが樹脂製のセパレータによって絶縁した状態で交互に積層されて構成されている。
Hereinafter, an embodiment in which an electrode manufacturing apparatus and an electrode are embodied will be described according to FIGS. 1 to 4.
Although not shown, the secondary battery to which the electrode of the present embodiment is applied is a rectangular battery having a square external appearance, and is a lithium ion battery. An electrode assembly is provided in the case of the secondary battery, and the electrode assembly has a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes. The electrode assembly is configured by alternately laminating a positive electrode and a negative electrode in a state of being insulated by a resin separator.

以下、二次電池の電極の構造について説明する。
図1に示すように、電極10は、集電体としての矩形状の金属箔11と、金属箔11の両面に設けられた矩形状の活物質層12と、活物質層12の表面の全体を覆う保護層13(図1中にドットハッチングで示す)とを備えている。保護層13は、正極および負極の電極10間の短絡を抑制する絶縁機能を有するとともに、樹脂製のセパレータよりも優れた耐熱性を有する。電極10は、その一辺に沿って、活物質層12が設けられず、金属箔11が露出した未塗工部12aを有する。そして、未塗工部12aの一部には、集電タブ14が突出する状態で設けられている。
Hereinafter, the structure of the electrode of the secondary battery will be described.
As shown in FIG. 1, the electrode 10 is formed of a rectangular metal foil 11 as a current collector, a rectangular active material layer 12 provided on both sides of the metal foil 11, and the entire surface of the active material layer 12. And a protective layer 13 (shown by dot hatching in FIG. 1) covering the above. The protective layer 13 has an insulating function to suppress a short circuit between the positive electrode and the negative electrode 10 and has heat resistance superior to that of a resin-made separator. The electrode 10 has an uncoated portion 12 a where the active material layer 12 is not provided along one side of the electrode 10 and the metal foil 11 is exposed. And the current collection tab 14 is provided in a part of uncoated part 12a in the state which protrudes.

なお、活物質層12は、活物質(詳しくは、その粒子[粒径が約10μm])同士がバインダーによって相互に固定されてなり、活物質間に電解液やイオンの通路となる多数の空隙を備えた多孔質状である。また、保護層13は、無機材料(本実施形態ではアルミナ)からなる粒子とバインダーとによって構成されている。保護層13は活物質層12と同様に多孔質状である。   The active material layer 12 is formed by fixing the active materials (specifically, the particles [having a particle diameter of about 10 μm]) to each other by a binder, and a large number of voids serving as electrolyte and ion passages between the active materials. Is porous. Moreover, the protective layer 13 is comprised by the particle | grains and binder which consist of inorganic materials (this embodiment alumina). The protective layer 13 is porous like the active material layer 12.

次に、電極10の製造装置20について説明する。
図2に示すように、製造装置20は、長尺帯状の金属箔11と金属箔11の両面に長手方向に連続的に形成された活物質層12とを有する電極材料15の表面に、保護層13を形成するためのものである。製造装置20は電極材料15を搬送する搬送装置30を備える。搬送装置30は、供給リール31や、複数のガイドロール32、巻取りリール33を有する。そして、電極材料15は、供給リール31から繰り出された後、ガイドロール32を経て巻取りリール33に巻き取られる。
Next, the manufacturing apparatus 20 of the electrode 10 will be described.
As shown in FIG. 2, the manufacturing apparatus 20 protects the surface of an electrode material 15 having an elongated strip-like metal foil 11 and an active material layer 12 continuously formed on both surfaces of the metal foil 11 in the longitudinal direction. The layer 13 is to be formed. The manufacturing apparatus 20 includes a transfer device 30 that transfers the electrode material 15. The transport device 30 has a supply reel 31, a plurality of guide rolls 32, and a take-up reel 33. Then, after the electrode material 15 is fed out from the supply reel 31, it passes through the guide roll 32 and is taken up on the take-up reel 33.

製造装置20は、電極材料15の表面、詳しくは金属箔11と一体の活物質層12の表面に、前処理材料41を塗布する第2塗布部としての前塗布装置40を備える。前処理材料41は、第2粒子としてのアルミナ粒子41a(粒径が約50nm)と溶媒41b(N−メチル−2−ピロリドン)とバインダー41c(ポリフッ化ビニリデン)とを混練してスラリー状にしたものである。   The manufacturing apparatus 20 includes a pre-coating device 40 as a second coating unit that applies the pretreatment material 41 to the surface of the electrode material 15, more specifically, the surface of the active material layer 12 integral with the metal foil 11. The pretreatment material 41 was formed into a slurry by kneading alumina particles 41a (having a particle diameter of about 50 nm) as the second particles, a solvent 41b (N-methyl-2-pyrrolidone) and a binder 41c (polyvinylidene fluoride). It is a thing.

前塗布装置40は、前処理材料41を貯留するタンク42を有する。タンク42の内部には電動式の超音波振動体43を有している。超音波振動体43は、スラリー状の前処理材料41中におけるアルミナ粒子41aなどの凝集を防止するためのものである。   The pre-coating apparatus 40 has a tank 42 for storing the pre-treatment material 41. An electric ultrasonic vibrator 43 is provided inside the tank 42. The ultrasonic vibrator 43 is for preventing aggregation of alumina particles 41 a and the like in the slurry-like pretreatment material 41.

前塗布装置40は、電極材料15の一方の面の活物質層12の表面に向けて前処理材料を吐出するダイヘッド44と、タンク42およびダイヘッド44を連通する連通管45と、連通管45に取り付けられて前処理材料41を圧送するポンプ46とを有する。また前塗布装置40は、電極材料15をダイヘッド44の近傍にて支持するバックローラ47を有する。ダイヘッド44における前処理材料41を吐出する吐出口44aは、バックローラ47と対向するように配置されている。なお、ダイヘッド44やバックローラ47は、導電性を有する金属材料(例えば、鉄系材料)によって形成されている。   The pre-coating apparatus 40 includes a die head 44 for discharging the pretreatment material toward the surface of the active material layer 12 on one surface of the electrode material 15, a communicating pipe 45 communicating the tank 42 and the die head 44, and the communicating pipe 45 And a pump 46 attached to pump the pretreatment material 41. The pre-coating device 40 also has a back roller 47 that supports the electrode material 15 in the vicinity of the die head 44. The discharge port 44 a for discharging the pretreatment material 41 in the die head 44 is disposed to face the back roller 47. The die head 44 and the back roller 47 are formed of a conductive metal material (for example, an iron-based material).

また製造装置20は、ダイヘッド44とバックローラ47との間に所定(数ボルト)の直流電圧を印加する電圧印加部としての電圧印加装置50を有する。電圧印加装置50は電源51を有している。電源51の正端子52はダイヘッド44に接続されており、負端子53はバックローラ47に接続されている。この電圧印加装置50による電圧印加により、ダイヘッド44から電極材料15表面への前処理材料41の塗布に際して、それらダイヘッド44およびバックローラ47の間に存在する前処理材料41におけるダイヘッド44側の部分とバックローラ47側の部分との間に、直流電圧が印加される。   The manufacturing apparatus 20 further includes a voltage application device 50 as a voltage application unit that applies a predetermined (several volts) DC voltage between the die head 44 and the back roller 47. The voltage application device 50 has a power supply 51. The positive terminal 52 of the power source 51 is connected to the die head 44, and the negative terminal 53 is connected to the back roller 47. When applying the pretreatment material 41 from the die head 44 to the surface of the electrode material 15 by applying a voltage by the voltage application device 50, the portion on the die head 44 side of the pretreatment material 41 existing between the die head 44 and the back roller 47 A DC voltage is applied between the back roller 47 and the portion on the back roller 47 side.

さらに製造装置20は、電極材料15の表面に、保護層形成材料61を塗布する第1塗布部としての保護層塗布装置60を備える。保護層塗布装置60は、前塗布装置40よりも電極材料15の搬送方向における下流側に配置されている。保護層形成材料61は、第1粒子としてのアルミナ粒子61a(粒径が約2μm)と溶媒61b(N−メチル−2−ピロリドン)とバインダー61c(ポリフッ化ビニリデン)とを混練してスラリー状にしたものである。本実施形態では、保護層形成材料61に含まれるアルミナ粒子61aの粒径よりも、前処理材料41に含まれるアルミナ粒子41aの粒径が小さい。   Furthermore, the manufacturing apparatus 20 includes a protective layer coating apparatus 60 as a first coating unit that applies the protective layer forming material 61 to the surface of the electrode material 15. The protective layer coating device 60 is disposed downstream of the precoating device 40 in the transport direction of the electrode material 15. The protective layer-forming material 61 is formed into a slurry by kneading alumina particles 61a (having a particle diameter of about 2 μm) as first particles, a solvent 61b (N-methyl-2-pyrrolidone) and a binder 61c (polyvinylidene fluoride). It is In the present embodiment, the particle diameter of the alumina particles 41 a contained in the pretreatment material 41 is smaller than the particle diameter of the alumina particles 61 a contained in the protective layer forming material 61.

保護層塗布装置60は、電極材料15に沿って平行に並ぶ複数(本実施形態では5つ)の噴射器62を有する。各噴射器62には保護層形成材料61を供給する供給装置63が接続されており、同供給装置63から各噴射器62に保護層形成材料61が供給されている。   The protective layer coating device 60 has a plurality of (five in the present embodiment) injectors 62 arranged in parallel along the electrode material 15. A supply device 63 for supplying a protective layer forming material 61 is connected to each injector 62, and the protective layer forming material 61 is supplied from the supply device 63 to each injector 62.

また保護層塗布装置60は、電極材料15および噴射器62の周囲を覆うダクト64を有する。そして、ダクト64内部において各噴射器62から電極材料15の表面に向けてそれぞれ保護層形成材料61が噴射される。複数の噴射器62の噴射方向は、互いに平行であり、且つ電極材料15と直交している。保護層塗布装置60は、少量の保護層形成材料61が複数回に分けて電極材料15の表面に噴射されるため、保護層形成材料61が長手方向に沿って厚さのばらつきが少ない状況で電極材料15の表面に塗布される。   The protective layer coating device 60 also has a duct 64 covering the periphery of the electrode material 15 and the injector 62. Then, the protective layer forming material 61 is jetted from the respective injectors 62 toward the surface of the electrode material 15 inside the duct 64. The injection directions of the plurality of injectors 62 are parallel to one another and orthogonal to the electrode material 15. In the protective layer coating device 60, a small amount of the protective layer forming material 61 is divided into a plurality of times and sprayed onto the surface of the electrode material 15. Therefore, the protective layer forming material 61 has less variation in thickness along the longitudinal direction. It is applied to the surface of the electrode material 15.

また製造装置20は、電極材料15を乾燥させる乾燥装置70を備える。乾燥装置70は、保護層塗布装置60よりも電極材料15の搬送方向における下流側に配置されている。搬送装置30によって搬送される電極材料15は、乾燥装置70の内部を通過可能になっている。乾燥装置70の内部は、熱風が供給されて高温である。そして、スラリー状の保護層形成材料61は、電極材料15が乾燥装置70の内部を通過する間に乾燥して硬化する。   The manufacturing apparatus 20 also includes a drying device 70 that dries the electrode material 15. The drying device 70 is disposed downstream of the protective layer coating device 60 in the transport direction of the electrode material 15. The electrode material 15 transported by the transport device 30 can pass through the inside of the drying device 70. The inside of the drying device 70 is supplied with hot air and is high temperature. The slurry-like protective layer forming material 61 dries and hardens while the electrode material 15 passes through the inside of the drying device 70.

以下、上記製造装置20を用いて電極10を製造することによる作用について説明する。
製造装置20による電極10の製造は、電極材料15を使用して行われる。なお、電極材料15の一部をなす活物質層12の形成は公知の方法で実施できるため、その説明を省略する。電極材料15の活物質層12は既に硬化しており、金属箔11に活物質層12が形成されたことで、電極材料15はある程度の剛性を有している。
Hereinafter, the effect | action by manufacturing the electrode 10 using the said manufacturing apparatus 20 is demonstrated.
The production of the electrode 10 by the production device 20 is performed using the electrode material 15. In addition, since formation of the active material layer 12 which makes a part of electrode material 15 can be implemented by a well-known method, the description is abbreviate | omitted. The active material layer 12 of the electrode material 15 has already been cured, and the active material layer 12 is formed on the metal foil 11, so that the electrode material 15 has a certain degree of rigidity.

図2に示すように、電極10の製造に際しては、搬送装置30によって、両面に活物質層12を有する電極材料15が搬送される。
そして、供給リール31から繰り出された電極材料15は、ガイドロール32を経てバックローラ47によってダイヘッド44の吐出口44aと対向する位置に案内される。ダイヘッド44の吐出口44aからは前処理材料41が吐出されており、この前処理材料41が電極材料15の一方の面の活物質層12の表面に塗布される。
As shown in FIG. 2, in the production of the electrode 10, the transport device 30 transports the electrode material 15 having the active material layer 12 on both sides.
Then, the electrode material 15 drawn out from the supply reel 31 passes through the guide roll 32 and is guided by the back roller 47 to a position facing the discharge port 44 a of the die head 44. The pretreatment material 41 is ejected from the ejection port 44 a of the die head 44, and the pretreatment material 41 is applied to the surface of the active material layer 12 on one side of the electrode material 15.

図3(a)に示すように、このとき製造装置20では、ダイヘッド44とバックローラ47との間に、前処理材料41が介在した状態になり、且つ電圧印加装置50によって所定の直流電圧が印加された状態になる。そのため、活物質層12を介してバックローラ47に導通している金属箔11と前処理材料41中のアルミナ粒子41aとの間にクーロン力が作用する。   As shown in FIG. 3A, at this time, in the manufacturing apparatus 20, the pretreatment material 41 is interposed between the die head 44 and the back roller 47, and a predetermined DC voltage is obtained by the voltage application device 50. It will be in the applied state. Therefore, Coulomb force acts between the metal foil 11 conducted to the back roller 47 via the active material layer 12 and the alumina particles 41 a in the pretreatment material 41.

その後、図2に示すように、電極材料15は保護層塗布装置60のダクト64内に案内される。ダクト64の内部では複数の噴射器62から保護層形成材料61が噴射されており、この保護層形成材料61が、前処理材料41が予め塗布された活物質層12の表面に塗布される。これにより、活物質層12の表面に、保護層形成材料61の層が形成される。   Thereafter, as shown in FIG. 2, the electrode material 15 is guided into the duct 64 of the protective layer coating device 60. The protective layer forming material 61 is sprayed from the plurality of injectors 62 inside the duct 64, and the protective layer forming material 61 is applied to the surface of the active material layer 12 to which the pretreatment material 41 is previously applied. Thereby, a layer of the protective layer forming material 61 is formed on the surface of the active material layer 12.

その後、電極材料15は乾燥装置70の内部に案内される。そして、乾燥装置70の内部に侵入する前においてスラリー状態であった前処理材料41と保護層形成材料61とは、乾燥装置70の内部を通過する間に乾燥して硬化する。その結果、保護層形成材料61の層が保護層13になる。   Thereafter, the electrode material 15 is guided to the inside of the drying device 70. Then, the pretreatment material 41 and the protective layer forming material 61 in the slurry state before entering the inside of the drying device 70 dry and harden while passing through the inside of the drying device 70. As a result, the layer of the protective layer forming material 61 becomes the protective layer 13.

その後、保護層13の形成された電極材料15がガイドロール32を経て巻取りリール33に巻き取られる。
なお、巻取りリール33に巻き取られた電極材料15は、別工程にて繰り出されて、所定の形状に切断される。そして、活物質層12が矩形状に形成されるとともに、未塗工部12aおよび集電タブ14が形成されて、電極10が製造される。
Thereafter, the electrode material 15 on which the protective layer 13 is formed is wound around the take-up reel 33 through the guide roll 32.
The electrode material 15 taken up on the take-up reel 33 is drawn out in a separate step and cut into a predetermined shape. And while the active material layer 12 is formed in rectangular shape, the uncoated part 12a and the current collection tab 14 are formed, and the electrode 10 is manufactured.

このように製造された電極10は、活物質層12における活物質の隙間に粒径の小さいアルミナ粒子41aを備えるとともに、活物質層12の表面を覆う比較的粒径の大きいアルミナ粒子61aよりなる保護層13を備えた構造である。   The electrode 10 manufactured in this manner is provided with alumina particles 41 a having a small particle diameter in the gaps of the active material in the active material layer 12 and is made of alumina particles 61 a having a relatively large particle diameter covering the surface of the active material layer 12. It is a structure provided with the protective layer 13.

本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
(1)電圧印加装置50による印加電圧によって金属箔11とアルミナ粒子41aとの間に作用するクーロン力による静電吸着作用によって、アルミナ粒子41aを金属箔11側に吸引させることができる。そのため、図3(b)に示すように、アルミナ粒子41aを含む前処理材料41を活物質層12における活物質の隙間に強制的に押し込むことができ、同隙間から気体を押し出すことができる。なお本実施形態では、アルミナ粒子41aの粒径が小さく活物質の隙間に侵入し易いため、同隙間にアルミナ粒子41aを好適に押し込むことができる。そして、図4に示すように、活物質の隙間を前処理材料41で狭めた状態で、活物質層12の表面に保護層塗布装置60によって保護層形成材料61を塗布することができるため、金属箔11と保護層形成材料61との間への気泡の混入を抑えることができる。本実施形態では、保護層形成材料61に含まれるアルミナ粒子61aが比較的大きく活物質の隙間に侵入し難いために、活物質層12の表面に留まって保護層13を形成するようになる。
According to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The alumina particles 41a can be attracted to the metal foil 11 side by the electrostatic adsorption action by the Coulomb force acting between the metal foil 11 and the alumina particles 41a by the voltage applied by the voltage application device 50. Therefore, as shown in FIG. 3B, the pretreatment material 41 including the alumina particles 41a can be forcibly pushed into the gap of the active material in the active material layer 12, and the gas can be pushed out from the gap. In the present embodiment, since the particle size of the alumina particles 41a is small and easily intrudes into the gaps between the active materials, the alumina particles 41a can be suitably pushed into the gaps. Then, as shown in FIG. 4, the protective layer forming material 61 can be applied to the surface of the active material layer 12 by the protective layer applying device 60 in a state where the gaps between the active materials are narrowed by the pretreatment material 41. Mixture of air bubbles between the metal foil 11 and the protective layer forming material 61 can be suppressed. In the present embodiment, since the alumina particles 61a contained in the protective layer forming material 61 are relatively large and difficult to penetrate into the gaps between the active materials, the protective particles 13 remain on the surface of the active material layer 12 to form the protective layer 13.

(2)金属酸化物(アルミナやマグネシア等)の粒子は、球状に近い形状に形成されるため、活物質に引っ掛かり難く、同隙間に入り込み易い。本実施形態では、アルミナ粒子41aを含む前処理材料41が採用されているため、同アルミナ粒子41aによって活物質の隙間を好適に埋めることができる。   (2) The particles of metal oxide (alumina, magnesia, etc.) are formed in a shape close to a spherical shape, so they are less likely to get caught in the active material and easily enter the gap. In the present embodiment, since the pretreatment material 41 including the alumina particles 41 a is adopted, the gaps of the active material can be suitably filled with the alumina particles 41 a.

(3)前処理材料41に含まれるバインダー41cによって、活物質層12の隙間に侵入したアルミナ粒子41aを活物質に接着したり同アルミナ粒子41a同士を接着したりすることができる。そのため、バインダー41cを含まない前処理材料を採用したものと比較して、活物質層12の強度を高くすることができる。   (3) The binder 41c contained in the pretreatment material 41 can bond the alumina particles 41a entering the gaps of the active material layer 12 to the active material or bond the alumina particles 41a to each other. Therefore, the strength of the active material layer 12 can be increased as compared with the case where a pretreatment material not containing the binder 41 c is adopted.

(4)保護層13の塗工に際して金属箔11と保護層形成材料61との間への気泡混入が抑えられるため、保護層13を厚さのばらつきが小さい適正な形状にすることができ、同保護層13によって適正な保護機能を得ることができる。   (4) Since air bubbles are prevented from being mixed between the metal foil 11 and the protective layer forming material 61 when the protective layer 13 is applied, the protective layer 13 can be formed into an appropriate shape with small variation in thickness. The protective layer 13 can provide an appropriate protective function.

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
○ 電圧印加装置50として、前処理材料41中のアルミナ粒子41aと金属箔11との間にグラジエント力が作用するものを採用してもよい。こうした製造装置によっても、グラジエント力による静電吸着作用によって、アルミナ粒子41aを金属箔11に吸引させることができる。
The above embodiment may be modified as follows.
As the voltage application device 50, one in which a gradient force acts between the alumina particles 41a in the pretreatment material 41 and the metal foil 11 may be employed. Also by such a manufacturing apparatus, the alumina particles 41a can be attracted to the metal foil 11 by the electrostatic adsorption action by the gradient force.

○ 電圧印加装置50の電源51の正端子52を連通管45に接続したり負端子53を電極材料15の金属箔11に接続したりする等、電圧印加装置50の電源51を接続する箇所は任意に変更することができる。   ○ The point where the power supply 51 of the voltage application device 50 is connected, such as connecting the positive terminal 52 of the power supply 51 of the voltage application device 50 to the communication pipe 45 or connecting the negative terminal 53 to the metal foil 11 of the electrode material 15 It can be changed arbitrarily.

○ 乾燥装置70として、内部にヒータを有するものを採用してもよい。
○ 活物質の大きさやアルミナ粒子41a,61aの大きさは任意に変更することができる。前処理材料41のアルミナ粒子41aの大きさは、活物質層12の隙間に入り込み易く、且つ前処理材料41中で凝集を起こし難い大きさであればよい。保護層形成材料61のアルミナ粒子61aの大きさは、活物質層12の隙間に入り込み難く同活物質層12の表面に留まり易い大きさであればよい。
As the drying device 70, one having a heater inside may be adopted.
The size of the active material and the size of the alumina particles 41a and 61a can be arbitrarily changed. The size of the alumina particles 41 a of the pretreatment material 41 may be a size that easily enters the gaps of the active material layer 12 and is less likely to cause aggregation in the pretreatment material 41. The size of the alumina particles 61 a of the protective layer forming material 61 may be a size that does not easily enter the gaps of the active material layer 12 and easily stay on the surface of the active material layer 12.

○ 前処理材料41や保護層形成材料61を、アルミナ粒子41a,61a以外の金属酸化物の粒子(例えばマグネシア)を含むものにしてもよい。その他、無機材料(炭化珪素や、酸化珪素、窒化アルミニウム等)からなる粒子を含むものを前処理材料41や保護層形成材料61とすることもできる。   The pretreatment material 41 and the protective layer forming material 61 may include particles of metal oxides other than the alumina particles 41a and 61a (for example, magnesia). In addition, the pretreatment material 41 and the protective layer forming material 61 may be those including particles made of an inorganic material (silicon carbide, silicon oxide, aluminum nitride or the like).

○ 前処理材料41を、バインダー41cを含まないものにすることができる。
○ 捲回して積層されるタイプの電極を製造する製造装置にも、上記実施形態の製造装置20は適用することができる。
The pretreatment material 41 can be made free of the binder 41c.
The manufacturing apparatus 20 according to the above-described embodiment can be applied to a manufacturing apparatus that manufactures an electrode of the wound and laminated type.

○ 上記実施形態の製造装置20は、例えばキャパシタの電極など、二次電池以外の蓄電装置の電極を製造する製造装置にも適用することができる。   The manufacturing apparatus 20 of the above embodiment can also be applied to a manufacturing apparatus that manufactures electrodes of power storage devices other than secondary batteries, such as electrodes of capacitors.

10…電極、11…金属箔、12…活物質層、13…保護層、15…電極材料、20…製造装置、40…前塗布装置、41…前処理材料、41a…アルミナ粒子、41b…溶媒、41c…バインダー、44…ダイヘッド、44a…吐出口、45…連通管、47…バックローラ、50…電圧印加装置、51…電源、52…正端子、53…負端子、60…保護層塗布装置、61…保護層形成材料、61a…アルミナ粒子、61b…溶媒、61c…バインダー。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electrode 11 11 Metal foil 12 Active material layer 13 Protective layer 15 Electrode material 20 Manufacturing apparatus 40 Pre-coating apparatus 41 Pretreatment material 41a Alumina particles 41b Solvent , 41c: binder, 44: die head, 44a: discharge port, 45: communicating pipe, 47: back roller, 50: voltage application device, 51: power source, 52: positive terminal, 53: negative terminal, 60: protective layer coating device 61: Protective layer-forming material, 61a: alumina particles, 61b: solvent, 61c: binder.

Claims (5)

集電体の少なくとも片面に多孔質の活物質層を有し、且つ前記活物質層の表面が保護層で覆われた電極の製造装置であって、
前記集電体と一体の前記活物質層の表面に、無機材料からなる第1粒子とバインダーと溶媒とを含む保護層形成材料を塗布する第1塗布部と、
前記第1塗布部からの前記保護層形成材料の塗布よりも前工程で、前記集電体と一体の前記活物質層の表面に、無機材料からなる粒子であり且つ前記第1粒子よりも小さい第2粒子と溶媒とを含む前処理材料を塗布する第2塗布部と、
前記第2塗布部と前記集電体との間に電圧を印加する電圧印加部と、を備える電極の製造装置。
An apparatus for producing an electrode comprising a porous active material layer on at least one side of a current collector, and a surface of the active material layer covered with a protective layer,
A first application unit for applying a protective layer-forming material including a first particle made of an inorganic material, a binder, and a solvent on the surface of the active material layer integrated with the current collector;
It is a particle made of an inorganic material on the surface of the active material layer integral with the current collector in a step prior to the application of the protective layer-forming material from the first application part, and smaller than the first particle A second application unit for applying a pretreatment material containing second particles and a solvent;
An apparatus for manufacturing an electrode, comprising: a voltage application unit that applies a voltage between the second application unit and the current collector.
前記第2粒子は金属酸化物からなる請求項1に記載の電極の製造装置。   The apparatus of claim 1, wherein the second particles are made of metal oxide. 前記第2塗布部は前記前処理材料を吐出するダイヘッドを有し、
前記製造装置は前記集電体と前記活物質層とからなる電極材料を搬送する搬送ローラを有し、
前記電圧印加部は、前記ダイヘッドと前記搬送ローラとの間に電圧を印加する請求項1または請求項2に記載の電極の製造装置。
The second application unit has a die head for discharging the pretreatment material,
The production apparatus has a transport roller for transporting an electrode material composed of the current collector and the active material layer,
The apparatus according to claim 1, wherein the voltage application unit applies a voltage between the die head and the transport roller.
前記前処理材料はバインダーを含む請求項1〜請求項3のうちのいずれか一項に記載の電極の製造装置。   The said pre-processing material contains the binder, The manufacturing apparatus of the electrode as described in any one of Claims 1-3. 前記電極は、二次電池の電極である請求項1〜請求項4のうちのいずれか一項に記載の電極の製造装置。   The said electrode is an electrode of a secondary battery, The manufacturing apparatus of the electrode as described in any one of Claims 1-4.
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