JPWO2018179205A1 - 電池用電極、その製造方法及び電極製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記基材上の前記境界部手前の領域では、塗工装置と前記基材のギャップを、前記塗工装置の塗液吐出量と前記基材の移動速度によって決まるウェット厚みに相当する第1のギャップよりも小さい第2のギャップで前記第2層を塗工し、前記第1層上では前記第1のギャップに前記第1層の厚みを加えた第3のギャップで塗工することを特徴とする電極の製造方法である。
前記第1層上では、塗工装置と前記第1層のギャップを、塗液吐出量と前記基材の移動速度によって決まるウェット厚みに相当する第1のギャップに前記第1層の厚みを加えた第3のギャップで前記第2層を塗工し、前記第1層上の前記境界部手前の領域では前記第3のギャップよりも小さくしかも前記第1層の厚みよりも大きい第4のギャップで前記第2層を塗工し、前記基材上では前記第1のギャップで前記第2層を塗工することを特徴とする電極の製造方法である。
前記基材に対して材料を塗工する塗工用ダイと、
前記塗工用ダイの位置を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記基材上の前記境界部手前の領域では、塗工装置と前記基材のギャップを、前記塗工装置の塗液吐出量と前記基材の移動速度によって決まるウェット厚みに相当する第1のギャップよりも小さい第2のギャップで第2層を塗工し、前記第1層上では前記第1のギャップに前記第1層の厚みを加えた第3のギャップで塗工するか、
または、
前記第1層上では、塗工装置と前記第1層のギャップを、前記第3のギャップで前記第2層を塗工し、前記第1層上の前記境界部手前の領域では前記第3のギャップよりも小さくしかも前記第1層の厚みよりも大きい第4のギャップで前記第2層を塗工し、前記基材上では前記第1のギャップで前記第2層を塗工するよう、
前記塗工用ダイの位置を制御することを特徴とする電極製造装置、である。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態の電池用電極製造方法について説明する。図1(a)、(b)、は一部に第1層11を形成した基材10上に、塗工装置14で第2層12を形成する工程を示す模式的断面図である。本実施形態では、境界部15を跨いで低い側(基材10側)から高い側(第1層11側)に塗工する。
(第2の実施形態)
第1の実施形態は、境界部15を跨いで低い側(基材側)から高い側(第1層側)に塗工する場合である。しかし、その逆に、境界部25の段差を跨いで高い側から低い側に塗工して境界部に厚い塗膜を形成することも可能である。
(第3の実施形態)
図3は本発明の第3の実施形態を説明する模式図で、間欠塗工で連続的に電池用電極を製造する例を示す図である。ダイコータ300は、集電箔30が架け渡される少なくとも1つのバックアップローラ301と、集電箔30の表面に対向するように配置された塗工用ダイ34とを備えている。またダイコータ300は、塗工用ダイ34を進退移動させる不図示の駆動機構(アクチュエータ、リンク機構等を有する)と、塗工用ダイ34のノズル34aから材料を吐出させる機構と、それらの動作を制御する制御回路302とを備えている。塗工用ダイ34は、バックアップローラ301に対して進退移動可能に構成されている。塗工時には図3の矢印で示した方向に回転して下から上に向かって絶縁層32が所定の位置に所定の厚みで塗工される。
(第4の実施形態)
図5は本発明の第4の実施形態を説明する模式図で、間欠塗工で連続的に電池用電極を製造する別の例を示す図である。ダイコータ400では、塗工用ダイを2つ(塗工用ダイ54,55)備え、また膜厚計56、56’、56’’を備えている点で、ダイコータ300と構成上違いがある。第1の膜厚計56は第1のバックアップローラ401の上流に配置され、第2の膜厚計56’は第1のバックアップローラ401と第2のバックアップローラ402との間に配置され、第3の膜厚計56’’は第2のバックアップローラ402の下流に配置されている。なお図5では、制御回路と、活物質層の端部検出器は省略している。
(第5の実施形態)
図6はギャップを制御するための方法を説明する模式図である。ギャップを制御するための方法としては、塗工装置を接近または離脱させて電極との間の距離を制御することが挙げられる。塗工装置がダイコータであれば、ダイ60本体を接近または離脱させることがまず考えられる。それ以外にも図6(a)に断面を示すように、ダイ先端部を圧電体61で構成し、圧電体に電圧を印加して伸縮させてダイを接近または離脱させる方法もある。
(第6の実施形態)
第1〜第5の実施形態の方法で製造された二次電池の構成の一例について説明する。
またNo.7,8はギャップ変更マージンを0.7mmと小さくし、助走距離を3mmと短くした場合である。この場合も段差が露出せず厚い絶縁層で被覆された。
(電極構成材料)
ここで電極を構成する材料について絶縁層も含めて述べる。以下は例示であり、材料は特に限定されず、既知の材料を用いることができる。
なおNiの含有量を高くすると(例えば0.6を超える)、電池のエネルギー密度を高くすることができるが、本発明はそのような場合でも有効である。
(付記1)
一部に第1層が形成された基材に対して、少なくとも前記基材と前記第1層の境界部に第2層を塗工する電極の製造方法であって、
前記基材上の前記境界部手前の領域では、塗工装置と前記基材のギャップを、前記塗工装置の塗液吐出量と前記基材の移動速度によって決まるウェット厚みに相当する第1のギャップよりも小さい第2のギャップで前記第2層を塗工し、前記第1層上では前記第1のギャップに前記第1層の厚みを加えた第3のギャップで塗工することを特徴とする電極の製造方法。
(付記2)
前記境界部手前の前記基材上では、前記塗工装置と前記基材の間に前記塗工液の液溜りを形成しながら前記第2層を塗工する付記1に記載の電極の製造方法。
(付記3)
前記第2のギャップで塗工したあと、前記境界部直前で、前記ギャップを前記第2のギャップから前記第3のギャップに変更して前記第2層を塗工する付記1または2に記載の電極の製造方法。
(付記4)
前記第2のギャップとして、前記境界部の手前1mm以上の前記基材上で、前記第1のギャップから20%以上小さい距離にする付記1から3のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
(付記5)
前記境界部の手前1mm以上で、前記ギャップを、前記第1のギャップから20%以上50%以下の間で小さくする(付記4)に記載の電極の製造方法。
(付記6)
前記基材上で前記第1のギャップで前記第2層を塗工し、次いで前記境界部手前の領域で前記第2のギャップで前記第2層を塗工する付記1から5のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
(付記7)
一部に第1層が形成された基材に対して、少なくとも前記第1層と前記基材の境界部に第2層を塗工する電極の製造方法であって、
前記第1層上では、塗工装置と前記第1層のギャップを、塗液吐出量と前記基材の移動速度によって決まるウェット厚みに相当する第1のギャップに前記第1層の厚みを加えた第3のギャップで前記第2層を塗工し、前記第1層上の前記境界部手前の領域では前記第3のギャップよりも小さくしかも前記第1層の厚みよりも大きい第4のギャップで前記第2層を塗工し、前記基材上では前記第1のギャップで前記第2層を塗工することを特徴とする電極の製造方法。
(付記8)
前記境界部手前の前記第1層上では、前記塗工装置と前記第1層の間に前記塗工液の液溜りを形成しながら前記第2層を塗工する付記7に記載の電極の製造方法。
(付記9)
前記第4のギャップとして、前記境界部の手前1mm以上の前記第1層上で、前記第3のギャップから20%以上小さい距離にする付記7または8に記載の電極の製造方法。
(付記10)
前記第4のギャップとして、前記境界部の手前1mm以上の前記第1層上で、前記第3のギャップから20%以上50%以下小さい距離にする付記7から9のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
(付記11)
前記第1層上で前記第3のギャップで前記第2層を塗工し、次いで前記境界部手前の領域で前記第4のギャップで前記第2層を塗工する付記7から10のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
(付記12)
前記ギャップの変化は、前記塗工装置を構成するダイの移動、前記ダイ先端部の伸縮、前記ダイの角度変化または前記基材を載せるバックアップロールの移動の少なくとも一つによって行う付記1から11のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
(付記13)
前記第1層を前記基材上に塗工し乾燥させた後前記第2層を塗工するか、または、前記第1層を前記基材上に塗工し乾燥させずに前記第2層を塗工する、付記1から12のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
(付記14)
前記第1層は電池の活物質層であり、前記第2層は絶縁層であり、前記基材は集電体である付記1から13のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
(付記15)
前記第1層は、前記基材上に間欠的に形成されている、付記1から14のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
(付記16)
前記塗工装置がダイコータである、付記1から15のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
(付記17)
基材、
前記基材上の少なくとも一部に形成された第1層、
少少なくとも前記第1層上と前記基材上に、前記第一層と前記基材との境界部を跨いで形成され、前記境界部上、前記第1層上、前記基材上で厚みがこの順に小さくなっている第2層、
を備えたことを特徴とする電池用電極。
(付記18)
基材、
前記基材上の少なくとも一部に形成された第1層、
少なくとも前記第1層上の前記基材との境界部を跨いで形成され、前記境界部上、前記基材上、前記第1層上の前記境界部に隣接する領域で、厚みがこの順に小さくなっている第2層、
を備えたことを特徴とする電池用電極。
(付記19)
前記第1層は電池の活物質層であり、前記第2層は絶縁層であり、前記基材は集電体である付記17または18に記載の電池用電極。
(付記20)
第1層が一部に形成された基材を搬送する搬送機構と、
前記基材に対して材料を塗工する塗工用ダイと、
前記塗工用ダイの位置を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記基材上の前記境界部手前の領域では、塗工装置と前記基材のギャップを、前記塗工装置の塗液吐出量と前記基材の移動速度によって決まるウェット厚みに相当する第1のギャップよりも小さい第2のギャップで第2層を塗工し、前記第1層上では前記第1のギャップに前記第1層の厚みを加えた第3のギャップで塗工するか、
または、
前記第1層上では、塗工装置と前記第1層のギャップを、前記第3のギャップで前記第2層を塗工し、前記第1層上の前記境界部手前の領域では前記第3のギャップよりも小さくしかも前記第1層の厚みよりも大きい第4のギャップで前記第2層を塗工し、前記基材上では前記第1のギャップで前記第2層を塗工するよう、
前記塗工用ダイの位置を制御することを特徴とする電極製造装置。
10、20 基材
11、21 第1層
12、22 第2層
13、23 液溜り
14、24 塗工装置
15、25 境界部
16、16’、26、26’、26’’ ギャップ
18、28、38 厚い塗膜
30 集電箔
32 絶縁層
34 塗工用ダイ
39 検出器
40 集電箔
56、56’、56’’ 膜厚計
60 ダイ
61 圧電体
62 回転軸
63 バックアップローラ
100 正極
110 正極活物質形成部
120 正極活物質未形成部
155 集電箔
180、185 絶縁層
200 負極
210 負極活物質形成部
220 負極活物質未形成部
300 ダイコータ
301 バックアップローラ
302 制御回路
350 セパレータ
400 電池素子
410 正極リード部
420 負極リード部
430 正極端子
440 負極端子
450 外装容器
460 内面層
470 金属層
480 表面層
Claims (20)
- 一部に第1層が形成された基材に対して、少なくとも前記基材と前記第1層の境界部に第2層を塗工する電極の製造方法であって、
前記基材上の前記境界部手前の領域では、塗工装置と前記基材のギャップを、前記塗工装置の塗液吐出量と前記基材の移動速度によって決まるウェット厚みに相当する第1のギャップよりも小さい第2のギャップで前記第2層を塗工し、前記第1層上では前記第1のギャップに前記第1層の厚みを加えた第3のギャップで塗工することを特徴とする電極の製造方法。 - 前記境界部手前の前記基材上では、前記塗工装置と前記基材の間に前記塗工液の液溜りを形成しながら前記第2層を塗工する請求項1に記載の電極の製造方法。
- 前記第2のギャップで塗工したあと、前記境界部直前で、前記ギャップを前記第2のギャップから前記第3のギャップに変更して前記第2層を塗工する請求項1または2に記載の電極の製造方法。
- 前記第2のギャップとして、前記境界部の手前1mm以上の前記基材上で、前記第1のギャップから20%以上小さい距離にする請求項1から3のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
- 前記境界部の手前1mm以上で、前記ギャップを、前記第1のギャップから20%以上50%以下の間で小さくする請求項4に記載の電極の製造方法。
- 前記基材上で前記第1のギャップで前記第2層を塗工し、次いで前記境界部手前の領域で前記第2のギャップで前記第2層を塗工する請求項1から5のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
- 一部に第1層が形成された基材に対して、少なくとも前記第1層と前記基材の境界部に第2層を塗工する電極の製造方法であって、
前記第1層上では、塗工装置と前記第1層のギャップを、塗液吐出量と前記基材の移動速度によって決まるウェット厚みに相当する第1のギャップに前記第1層の厚みを加えた第3のギャップで前記第2層を塗工し、前記第1層上の前記境界部手前の領域では前記第3のギャップよりも小さくしかも前記第1層の厚みよりも大きい第4のギャップで前記第2層を塗工し、前記基材上では前記第1のギャップで前記第2層を塗工することを特徴とする電極の製造方法。 - 前記境界部手前の前記第1層上では、前記塗工装置と前記第1層の間に前記塗工液の液溜りを形成しながら前記第2層を塗工する請求項7に記載の電極の製造方法。
- 前記第4のギャップとして、前記境界部の手前1mm以上の前記第1層上で、前記第3のギャップから20%以上小さい距離にする請求項7または8に記載の電極の製造方法。
- 前記第4のギャップとして、前記境界部の手前1mm以上の前記第1層上で、前記第3のギャップから20%以上50%以下小さい距離にする請求項7から9のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
- 前記第1層上で前記第3のギャップで前記第2層を塗工し、次いで前記境界部手前の領域で前記第4のギャップで前記第2層を塗工する請求項7から10のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
- 前記ギャップの変化は、前記塗工装置を構成するダイの移動、前記ダイ先端部の伸縮、前記ダイの角度変化または前記基材を載せるバックアップロールの移動の少なくとも一つによって行う請求項1から11のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
- 前記第1層を前記基材上に塗工し乾燥させた後前記第2層を塗工するか、または、前記第1層を前記基材上に塗工し乾燥させずに前記第2層を塗工する、請求項1から12のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
- 前記第1層は電池の活物質層であり、前記第2層は絶縁層であり、前記基材は集電体である請求項1から13のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
- 前記第1層は、前記基材上に間欠的に形成されている、請求項1から14のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
- 前記塗工装置がダイコータである、請求項1から15のいずれか一項に記載の電極の製造方法。
- 基材、
前記基材上の少なくとも一部に形成された第1層、
少なくとも前記第1層上と前記基材上に、前記第一層と前記基材との境界部を跨いで形成され、前記境界部上、前記第1層上、前記基材上で厚みがこの順に小さくなっている第2層、
を備えたことを特徴とする電池用電極。 - 基材、
前記基材上の少なくとも一部に形成された第1層、
少なくとも前記第1層上の前記基材との境界部を跨いで形成され、前記境界部上、前記基材上、前記第1層上の前記境界部に隣接する領域で、厚みがこの順に小さくなっている第2層、
を備えたことを特徴とする電池用電極。 - 前記第1層は電池の活物質層であり、前記第2層は絶縁層であり、前記基材は集電体である請求項17または18に記載の電池用電極。
- 第1層が一部に形成された基材を搬送する搬送機構と、
前記基材に対して材料を塗工する塗工用ダイと、
前記塗工用ダイの位置を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記基材上の前記境界部手前の領域では、塗工装置と前記基材のギャップを、前記塗工装置の塗液吐出量と前記基材の移動速度によって決まるウェット厚みに相当する第1のギャップよりも小さい第2のギャップで第2層を塗工し、前記第1層上では前記第1のギャップに前記第1層の厚みを加えた第3のギャップで塗工するか、
または、
前記第1層上では、塗工装置と前記第1層のギャップを、前記第3のギャップで前記第2層を塗工し、前記第1層上の前記境界部手前の領域では前記第3のギャップよりも小さくしかも前記第1層の厚みよりも大きい第4のギャップで前記第2層を塗工し、前記基材上では前記第1のギャップで前記第2層を塗工するよう、
前記塗工用ダイの位置を制御することを特徴とする電極製造装置。
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