JPH03214564A - 扁平形電池正極体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、正極合剤ペーストの塗布厚を制御すること
により均一な厚さ重量の正極体を得る扁平形電池正極体
の製造方法に関するものである。

［従来の技術〕 近年、電子機器の中でも特に卓上計算器、電子腕時計、
ＩＣカードなどは機器の小形化、薄形化が進み、これに
伴ってこれらの電源として使用される扁平形電池は厚さ
が１市以下のものが要求されるようになってきた． １ｒｒｍ以下の扁平形電池に用いられる正極体の製遣方
法として、従来より知られている方法に粉体加圧成形法
があるが、この方法で例えば０．４園以下の正極合剤ベ
レットを製遺しようとした場合、粉体のマス計量に当た
り充填体積のバラッキ等により成形物に厚さや成形密度
にバラツキを生じ、またこの方法によると割れやすい問
題もあった．別の方法として、各種の金属網を支持体と
して合剤ペレットを得る方法やスクリーン印刷方法など
により正極合剤を集電体に塗布する方法が知られている
が、前者の金属網を支持体とする場合は正極合剤の放電
中における膨脹に起因する電池の総高不良発生の恐れが
あり、スクリーン印刷方法による場合は集電体の打痕傷
などにより不良品を生じる問題があった． これらの問題を解決するため、本ａ発明者らは特顧平０
１−２６７７７号に新たな扁平形電池正極体の製造方法
を提案している． この提案は、正極活物質と導電材との混合物に結合剤、
増粘剤および溶刑を加えて正極合剤ぺ一ストを作成し、
このペーストを走行する金属または樹脂のフィルム上に
流し込み、ドクターブレードにて一定厚さのペーストを
形成する第１工程と、前記フィルム上に形成されたペー
ストを加熱乾燥させて半乾燥状態にし、これを所定の形
状に型つけする第２工程と、型つけされたペースト半乾
燥体を再び加熱乾燥させて本乾燥し、この乾燥体を前記
フィルム上から型つけされた形状で剥離する第３工程と
を有する製造方法であり、さらにフイルムから剥離され
た正極合剤の乾燥体を加圧成形する方法も実施できる． この提案による金属または樹脂のフイルムは、表面か平
滑なステンレススチールのＳＵＳ材、ステンレススチー
ルのＳＵＳ材にポリテトラフルオ口エチレン（ＰＴＦＥ
）をコーティングしたもの、ポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）樹脂にシリコン（Ｓｔ）離型剤を処理した
もの、または溶融温度の高いボ１）エチレン、ボリプロ
ビレン、ポリテトラフルオ口エチレン等がよい． また半乾燥状態の正極合剤ペースト中には溶剤が５〜５
０−ｔ％の範囲で含まれていることが望ましく、好まし
くは１０〜２０１４ｔ％の範囲である．また溶剤は水が
良く、乾燥工程には赤外線乾燥機を用いることが好まし
いことを提案している．。

この提案の製造方法により前記したような従来技術の問
題点はほゾ解決された． ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記した提案の製造方法の正極活物質と
導電材との混合物に結合剤、増粘剤および溶剤を加えて
正極合剤ペーストを作成し、このペーストを走行する金
属または樹脂のフィルム上に流し込み、ドクターブレー
ドにて一定厚さのペーストを形成する第１工程において
、ドクターブレードとフィルムとの間隔を固定した状態
で製造すると、使用する正極合剤ペースト粘度の経時変
化等により一定厚さのペーストを形成することが錐しく
、ペーストの塗布厚さを所定の値に維持するためには必
要に応して、ドクターブレードとフィルムとの間隔を変
化させる機能を設ける必要があることが分かった． この発明はこのような課題を解決するためになされたも
ので、ペーストの塗布厚さを製造工程の間常時管理し、
この管理値にもとずいてドクターブレードとフィルムと
の間隔を制御して所定厚さの正極体を得る扁平形電池正
極体の製造方法を提供することを目的としている． ［課題を解決するための手段］ この発明は、正極合剤ペーストを走行するフイルムに塗
布し、ドクターブレードにて前記フイルムに塗布された
ペースト層の厚さを所定の厚さに形成する工程を有する
扁平形電池正極体の製造方法において、超音波を用いる
手段により前記ペースト層の厚さを測定し、この測定値
にもとずいて前記ドクターブレードとフイルムとの間隔
を前記ペースト層の厚さが所定の厚さになるように制御
することを特徴としている． ［作用］ このように、超音波を用いる手段によってペースト層の
厚さを精度よく測定し、その測定値にもとずいてドクタ
ーブレードとフイルムとの間隔をフィードバック制御す
るので、正極合剤ペーストの経時変化等により含有水分
や粘度等が変化しても形成するペースト層の厚さを常に
所定の厚さに維持することができる． ［実施例］ 以下、図面を参照しながらこの発明の一実施例を説明す
る．第１図はこの実施例による製造装置の斜視図であり
、ペースト容器１には二酸化マンガン９０重量％と黒鉛
１０重量％との混合物に、ポリアルカリ酸１重量％とテ
トラフルオ口エチレン３重量％と残部水との分散液を混
合攪拌して調製した粘稠性の正極合削のペースト２を収
容している．この正極合剤のペースト２はフイルム供給
ｍ楕３よりペースト容器１の底部に走行供給される厚さ
０．２鴎のＰＥＴ　（ポリエチレンテレフタレート樹脂
）フィルム４の上に塗布された後、ベースト容器１の底
部出口に設けられるドクターブレード５により塗布厚さ
が一定に規定されたペースト層２ａが形成されてフィル
ム４と共にペースト容器１外に搬出される。

ドクターブレード５は図示しないモータ，ネジ等で構成
される間隔制御機構５ａによりフィルム４との間隔寸法
が制御されるようになっており、この機構５８によりフ
ィルム４に塗布されるべ一スト２ａの塗布厚さが所定値
に制御されるようになっている。

ペースト容器１より搬出されるペースト層２ａが塗布さ
れたフィルム４はペースト容器１に近接した同図Ａに示
す位置の下部に設けられた超音波厚さ計６によりペース
ト層２ａの塗布厚さＤが計測されるようになっている．
第２図（ａＨｂ）はこの計測原理を説明するための図で
あり、第２図ｆａ）に示すように超音波厚さ計６のトラ
ンスデューサ６ａはパイプ６ｂより所用量が常に供給さ
れる水６ｃを介してフィルム４の下面に音響的に当接し
、トランスデューサ６ａが発信する超音波を効率よくフ
ィルム４上に塗布されたペースト層２ａに伝達するよう
にしている．トランスデューサ６ａがら発信された超音
波は第２図（ｂ）に示すようなエコー波形として観測さ
れ、フィルム４面に接したペースト層２ａ面よりの反射
バルスＰ１とフィルム４面より遠いペースト層２ａ面よ
りの反射パルスＰ２どの時間差、つまりペースト層２ａ
を往復するパルス間隔時間Ｔが計測され、次式により求
められるペースト層２ａの厚さＤに対応した電圧Ｅが超
音波厚さ計６の出力に得られる． Ｂ＝ｋＤ＝ｋ　（１／２　ｘＴｘＶ） ｋ・・・比例定数 ■・・・ペースト層２ａ中の超音波速度この出力電圧Ｅ
を制御回路７に送り、基準電圧（ペースト層２ａの厚さ
Ｄが所用値の時の超音波厚さ計６の出力電圧）と比較し
、その比較結果を間隔制御機構５ａにフィードバックし
て図示しない前記モータを回転させてドクターブレード
５とフィルム４との間隔を制御し、フィルム４に塗布さ
れるペースト層２ａの塗布厚さを前記所用値に制御する
． 所用値に制御形成されたペースト層２ａのフィルム４は
遠赤外線の乾燥機８ａに送られ、この乾燥機８ａでペー
スト層２ａ中の水分を１０〜２０重量％程度の半乾燥状
態にした後、型っけ機９で所定の形状に型つけし半乾燥
体２ｂを得る。さらに半乾燥体２ｂを遠赤外線の乾燥１
１１８ｂでペースト層中の水分を５重量％以下に本乾燥
して本乾燥体２ｃを作成し、この本乾燥体２ｃを吸着搬
送機１０でフィルム４面より剥離しトレイ１１に移送し
、ペースト層２ａの不要部分はフィルム４面に載！した
状態で搬送し装置外に排出する．トレイ１１に移送され
た本乾燥体２ｃは図示しないプレスで１５トン加圧され
、厚さ０．　２５ｎｍ、外形寸法２０　Ｘ２０＋ｍ＋の
第３図にその断面を示す正極体１２を得ることができる
。このように加圧されて得た正極体１２と加圧前の本乾
燥体２ｃとは厚さの上で相関計数は０．９５以上の高い
値を示すことが実験的に確かめられた． このようにして製造された正極体１２を第３図に示すよ
うに正極端子１３と負極端子１４との間にセバレータ１
５を介してリチウム１６と共に配置し、その周縁部を枠
状封口体１７で密封して、厚さ０．５ｆｉの扁平形電池
を作成した。

この実施例による製造方法によって得られた正［ｉ体１
２およびこの正極＃１２を用いて作成した上記扁平形電
池と、これらと比較するため、ドクターブレード５とフ
ィルム４との間隔を固定した状態で製造した正極体およ
びこの正極体を用いた以外は上記した扁平形電池と同じ
構成になる比較用の扁平形電池をそれぞれ１００個づつ
製作し、正極体の厚さ、重量および電池容量のバラッキ
を比較した。その結果を第１表に示す。

なお、この比較において、実施例の正極体と比較例の正
極体はいずれも６時間連続塗布で得られたものより初期
工程、後期工程に製造されたものがそれぞれ含まれるよ
うに選択したものであり、また電池容量のバラツキは負
荷３０ｋΩの連続放電で２．５■まで放電させた時の電
池放電容量のバラツキを示している． 第１表 上表に示すように、実施例の製造方法によるものは、い
ずれの項目についても比較例のものに比べて著しくバラ
ツキが少ないことが分かる．この実施例によれば、フィ
ルム４の走行に起因するフィルム４面に変位が発生して
も、パイプ６ｂから供給される水によりフィルム４面と
トランスデューサ６ａとの間に空隙を生ずることなく音
響的に整合よく接触するように作用するので、ペースト
層２ａの厚さ測定精度を±１μｍ程度の高い精度に保た
せることができる． なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、要旨を変更しない範囲で変形して実施できる． 例えば、上記実施例では超音波厚さ計の出力を自動的に
間隔制御機構にフィードバックしてドクターブレードと
フィルムとの間隔寸法を制御する方法のものを説明した
が、ペースト粘度の経時変化は比較的遅いので超音波厚
さ計の出力を操作員が一定時間毎に監視して、手動でド
クターブレードとフィルムとの間隔寸法を制御する方法
もとれる． ［発明の効果］ この発明によれば、正極体の厚さおよび重量のバラツキ
を低減でき、品質が均一した扁平形電池を提供できる． また従来技術によれば、正極体の厚さが薄いほどバラツ
キが比率的に大きくなる傾向にあるが、この発明におい
て実施した超音波によるペースト層の厚さ測定方法によ
れば、測定精度は±１μｍ程度の高い精度が得られるの
で、厚さが薄い正極体も効率よく製造できる．

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の製造方法を説明するため
の製造装置の斜視図、第２図（ａ）［ｂ）は超音波厚さ
計でペースト層の厚さを測定する原理の説明図、第３図
は扁平形電池の構成を示す断面図である． １・・・・・・ペースト容器 ２・・・・・・ペースト ２ｂ・・・半乾燥体 ４・・・・・・フイルム ５・・・・・・ドクターブレード ６・・・・・・超音波厚さ計 ６ａ・・・トランスデューサ ６Ｃ・・・水 ７・・・・・・制御回路 ８ａ，８ｂ・・・乾燥機 １０・・・吸着搬送機 １２・・・正極体 ２ａ・・・ペースト層 ２ｃ・・・本乾燥体 ５ａ・・・間隔制御機構 ６ｂ・・・バイグ ９・・・・・・型つけ機 １１・・・トレイ ＣＯ） （１）） 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 正極合剤ペーストを走行するフィルムに塗布し、ドクタ
   ーブレードにて前記フィルムに塗布されたペースト層の
   厚さを所定の厚さに形成する工程を有する扁平形電池正
   極体の製造方法において、超音波を用いる手段により前
   記ペースト層の厚さを測定し、この測定値にもとずいて
   前記ドクターブレードとフィルムとの間隔を前記ペース
   ト層の厚さが所定の厚さになるように制御することを特
   徴とした扁平形電池正極体の製造方法。