KR20140016811A - 전극 및 그 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

전극 및 그 제조 방법 및 제조 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20140016811A
KR20140016811A KR1020130070832A KR20130070832A KR20140016811A KR 20140016811 A KR20140016811 A KR 20140016811A KR 1020130070832 A KR1020130070832 A KR 1020130070832A KR 20130070832 A KR20130070832 A KR 20130070832A KR 20140016811 A KR20140016811 A KR 20140016811A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
active material
region
fabric
insulating
Prior art date
Application number
KR1020130070832A
Other languages
English (en)
Inventor
히토시 야마모토
Original Assignee
닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 filed Critical 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Publication of KR20140016811A publication Critical patent/KR20140016811A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

본 발명의 과제는 활물질층의 도포와 스페이서 부재의 배치를 연속하여 실시하기에 적합한 전극 및 그 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것이다.
띠 형상의 전극 원단(1)의 폭 방향의 적어도 일단부에 소정 폭으로 길이 방향으로 연장되는 활물질(12A)을 도포하지 않는 미 도포 시공 영역(11)과, 폭 방향의 잔량부에 활물질(12A)을 길이 방향으로 연속적으로 도포하여 활물질층(12B)으로 하는 도포 시공부(4, 6)를 구비하는 전극의 제조 장치이다. 그리고, 전극 원단(1)으로의 활물질(12A)의 도포 전 또는 후의 적어도 한쪽에서, 미 도포 시공 영역(11)의 도포 시공 영역(12)과의 경계를 따라서 미리 설정한 소정 폭의 절연 영역(13)에, 절연층(13B)이 되는 절연재(13A)를 길이 방향으로 도포하도록 하고 있다.

Description

전극 및 그 제조 방법 및 제조 장치{ELECTRODE, APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING OF THEREOF}
본 발명은, 예를 들어, 리튬 이온 전지 등에 사용하는 전극 및 그 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
종래로부터 리튬 이온 전지의 정극 전극과 부극 전극의 내부 단락을 방지하기 위해서, 정극 전극의 단자를 덮고, 절연 테이프를 부착하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
이것은, 표면에 활물질층이 길이 방향으로 도포된 띠 형상 전극에, 일정 간격마다 폭 방향으로 연장되는 활물질층이 형성되지 않고 전극 표면이 노출된 영역이 형성된다. 그리고, 노출된 전극 표면에는 초음파 용접 등에 의해 전극 단자가 접합되고, 이 전극 단자 표면이나 노출된 전극 표면과 활물질층의 테두리 부분의 영역에 걸쳐, 띠 형상 전극의 폭 방향으로 절연 테이프를 부착하도록 하고 있다.
일본 특허 출원 공개 제2006-175415호 공보
그런데, 띠 형상 전극으로서, 폭 방향의 일단부 혹은 양단부에 활물질층을 도포하지 않는 미 도포 시공 영역을 형성하여, 그 미 도포 시공 영역을, 전극 단자를 접속하는 탭으로 하는 띠 형상 전극이 있다. 이러한 띠 형상 전극에 있어서는, 정극 전극과 부극 전극의 내부 단락을 방지하기 위해서, 탭이 되는 미 도포 시공 영역과 도포 시공 영역의 활물질층에 걸쳐, 절연 테이프를 부착하는 등에 의해 배치하는 형태가 된다. 그러나, 미 도포 시공 영역과 활물질층에 걸쳐, 절연 테이프를 띠 형상 전극의 길이 방향으로 연속하여 배치하면, 활물질층에 겹치는 부분의 두께 치수가 국부적으로 두꺼워져, 얻어진 띠 형상 전극을 균일하게 권취하는 것을 어렵게 한다. 이로 인해, 띠 형상 전극으로의 활물질층의 도포 작업에 연속하여, 절연 부재의 배치 작업을 실시할 수 없어, 띠 형상 전극의 생산성을 향상할 수 없는 과제가 있었다.
따라서 본 발명은, 상기 문제점을 감안해서 이루어진 것이며, 활물질층의 도포와 절연 부재의 배치를 연속하여 실시하기에 적합한 전극 및 그 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 띠 형상의 전극 원단의 폭 방향의 적어도 일단부에 소정 폭으로 길이 방향으로 연장되는 활물질을 도포하지 않는 미 도포 시공 영역과, 폭 방향의 잔량부에 활물질을 길이 방향으로 연속적으로 도포하여 활물질층으로 하는 도포 시공 영역을 구비하는 전극의 제조 장치이다. 그리고, 전극 원단으로의 활물질의 도포 전 또는 후의 적어도 한쪽에서, 미 도포 시공 영역의 도포 시공 영역과의 경계를 따라서 미리 설정한 소정 폭의 절연 영역에, 절연층이 되는 절연재를 길이 방향으로 도포하도록 하고 있다.
따라서, 본 발명에서는, 전극 원단으로의 활물질의 도포 전 또는 후의 적어도 한쪽에서, 미 도포 시공 영역의 도포 시공 영역과의 경계를 따라서 미리 설정한 소정 폭으로, 절연층이 되는 절연재를 길이 방향으로 도포하도록 하고 있다. 이로 인해, 절연 테이프를 띠 형상 전극의 길이 방향으로 연속하여 배치함으로써 발생하는 활물질층에 겹치는 부분의 두께 치수가 국부적으로 두꺼워지는 것이 해소되고, 게다가 전극 원단으로의 활물질층의 형성과 절연층의 형성을 인라인에서 연속하여 실시할 수 있어, 띠 형상의 전극의 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명을 적용한 제1 실시 형태의 전극의 제조 장치를 도시하는 개략 구성도이다.
도 2는 전극의 제조 장치에서 제조되는 띠 형상의 전극의 단면도이다.
도 3은 권출부, 표면 조도 조정부, 도포 시공부를 도시하는 개략 구성도이다.
도 4는 표면 조도 조정부의 일례를 나타내는 정면도이다.
도 5는 표면 조도 조정부의 다른 일례를 포함한다, 권출부, 도포 시공부를 도시하는 개략 구성도이다.
도 6은 제1 다이 코터의 슬릿을 도시하는 정면도이다.
도 7은 제2 다이 코터의 슬릿을 도시하는 정면도이다.
도 8은 전극 원단에 도포된 절연층과 활물질층의 경계부의 상태를 도시하는 설명도이다.
도 9는 전극 원단에 도포된 절연층과 활물질층의 경계부의 단면 상태를 도시하는 설명도이다.
도 10은 절연층에 얹혀져 활물질층을 형성하였을 경우에 있어서의 절연층과 활물질층의 경계부의 단면 상태를 도시하는 설명도이다.
도 11은 전극 원단에 도포된 절연층과 활물질층의 경계부의 단면 상태를 도시하는 설명도이다.
도 12는 종류가 다른 도료를, 표면 거칠기(조도)를 변화시킨 전극 원단에 도포하여, 기재 조도의 변화에 대한 각 도료의 접촉각의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 13은 표면 거칠기가 다른 전극 원단에, 경계부를 접촉시켜서 전극 슬러리와 절연재를 폭 방향으로 나란히 도포하였을 경우의 경계부 사이에 발생하는 간극의 발생 빈도를 나타내는 표이다.
도 14는 도료의 기재와의 접촉각과 막 두께의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 15는 맞댐부의 전극 슬러리를 절연재에 얹히도록 도포하였을 경우의 막 두께 분포를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 전극의 제조 방법 및 제조 장치를 실시 형태에 기초하여 설명한다. 도 1은, 본 발명을 적용한 제1 실시 형태의 전극의 제조 장치를 도시하는 개략 구성도이다.
여기에서 우선, 전극의 제조 장치의 설명에 앞서, 도 2에 기초하여, 전극 원단(1)에 절연재(13A) 및 활물질(12A)이 도포되어 건조되는 띠 형상의 전극(20)의 형태에 대하여 설명한다. 이하에서는, 띠 형상의 전극 원단(1)의 폭 방향을 『폭 방향』으로 기재하고, 전극 원단(1)의 길이 방향을 『길이 방향』으로 기재한다.
도 2는 띠 형상의 전극(20)의 단면도를 도시하는 것이다. 전극 원단(1)에는, 그 폭 방향의 양단부로부터 소정 치수를 구비하여 길이 방향으로 연장되는 전극 탭을 구성하는 미 도포 시공 영역(11)과, 이 한 쌍의 미 도포 시공 영역(11)끼리의 사이에 있어서의 길이 방향으로 연장되는 도포 시공 영역(12)에 활물질(12A)을 도포하여 활물질층(12B)으로 하고 있다. 그리고, 미 도포 시공 영역(11) 내에 있어서도, 도포 시공 영역(12)에 인접시켜서 소정 폭 치수를 갖고 길이 방향으로 연장되는 영역을 절연 영역(13)으로 하여, 절연재(13A)를 도포하여 한 쌍의 절연층(13B)으로 하고 있다.
그리고, 우선, 전극 원단(1)의 절연 영역(13)과 도포 시공 영역(12)이 접하는 경계선에 걸쳐 소정 치수의 폭 S를 갖고 길이 방향의 표면 조도를 평활화하고 있다. 이어서 전극 원단(1)의 양면의 각 영역(12, 13)에 절연재(13A) 및 활물질(12A)을 도포하여, 절연층(13B) 및 활물질층(12B)을 형성하고, 건조시켜, 활물질층(12B)의 밀도를 조정하고, 이어서 얻어진 전극(20)을 분할 선(19)에 의해 2개의 띠 형상의 전극으로 분할되도록 하고 있다.
전극의 제조 장치는, 상기한 전극(20)을 제조하기 위해서, 도 1에 도시한 바와 같이, 금속박으로 이루어지는 전극 원단(1)의 권출부(2)와 권취부(10) 사이에, 도포 시공 영역(12)과 절연 영역(13)의 경계선에 걸쳐서 소정 치수의 폭 S의 전극 원단(1)의 표면 조도를 조정하는 표면 조도 조정부(3)를 구비한다. 또한, 전극(20)의 제조 장치는, 표면 조도 조정부(3)의 하류에, 전극 원단(1)의 양면에 활물질(12A) 및 절연재(13A)를 도포하는 2개의 도포 시공부(4, 6)와, 도포된 활물질(12A)·절연재(13A)를 전극 원단(1)의 각각의 면에서 건조하는 2개의 건조부(5, 7)를 구비한다. 또한, 전극(20)의 제조 장치는, 건조부(5, 7)의 하류에, 활물질층(12B)을 롤 프레스하는 프레스부(8)와, 프레스부(8)와 권취부(10) 사이에 위치시키고, 얻어진 띠 형상 전극(20)을 2개의 띠 형상 전극으로 분할되는 슬릿부(9)를 구비한다.
권출부(2)는, 도 1, 3에 도시한 바와 같이, 릴 형상으로 감긴 금속박(알루미늄박)으로 이루어지는 전극 원단(1)을 설치하는 부분이며, 정극용의 전극 원단(1)을 권출하여, 표면 조도 조정부(3), 도포 시공부(4), 건조부(5), 이면 도포 시공부(6), 이면 건조부(7)로 순차 공급한다.
표면 조도 조정부(3)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 폭 방향의 양측에 설치한 한 쌍의 프레스롤(15)에 의해 전극 원단(1)을 연속적으로 프레스함으로써, 전극 원단(1)의 표면을 길이 방향으로 물리적으로 찌그러뜨려, 그 표면 거칠기가 매끄러워지도록 평활화한다. 평활화하는 영역은, 전극 원단(1)의 절연 영역(13)과 도포 시공 영역(12)의 경계에 걸쳐서 소정 치수(예를 들어, 10㎜)의 폭을 갖고 길이 방향으로 연결되는 영역 S이다. 평활화하는 기재의 표면 거칠기는, 예를 들어, Ra(산술 평균 거칠기)로 40(㎚) 이하, 바람직하게는, Ra(산술 평균 거칠기)로 30(㎚) 이하가 되도록 한다. 전극 원단(1)은, 표면 조도 조정부(3)를 통과함으로써, 영역 S가 평활화되어서 도포 시공부(4)에 공급된다.
또한, 표면 조도 조정부(3)는, 상기한 것에 한정되지 않고, 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 레이저 조사(16)나 μ파의 조사에 의해 전극 원단(1)의 영역 S 부분을 가열하여, 그 표면 거칠기를 평활화하는 것이여도 좋다.
도포 시공부(4) 및 이면 도포 시공부(6)는, 마찬가지로 구성되어 있으므로, 도포 시공부(4)에 대하여 설명함으로써, 이면 도포 시공부(6)의 설명을 생략한다. 도포 시공부(4)에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 전극 원단(1)이 권회된 백업 롤러(21)와, 상기 백업 롤러(21) 위를 통과하는 전극 원단(1)에 절연재(13A) 및 활물질(12A)로 이루어지는 전극 슬러리를 도포하는 제1, 2 다이 코터(22, 23)를 구비한다. 전극 원단(1)이 권취된 백업 롤러(21)의 축과 대략 평행한 방향은 폭 방향이 된다.
도포 시공부(4)[이면 도포 시공부(6)]에는, 백업 롤러(21) 이외에, 도시하지 않은 단수 또는 복수의 가이드 롤러가 구비되고, 전극 원단(1)이 텐션을 갖고 권회된다. 이들 롤러의 회전에 의해, 표면 조도 조정부(3)에서 영역 S가 평활화된 전극 원단(1)이 소정의 속도로 연속적으로 도포 시공부(4)에 반송된다.
도포 시공부(4)[이면 도포 시공부(6)]는, 전극 원단(1)의 도포 시공 영역(12)에 활물질(12A)로 이루어지는 전극 슬러리를 도포하여 이루어지는 활물질층(12B)을 형성한다. 또한, 도포 시공부(4)[이면 도포 시공부(6)]는, 전극 원단(1)의 폭 방향의 양단부로부터 소정 치수에 있어서 전극 탭으로 되는 미 도포 시공 영역(11) 내에 있어서, 도포 시공 영역(12)과 인접하여 길이 방향으로 연장되는 절연 영역(13)에 절연재(13A)를 도포하여 이루어지는 한 쌍의 절연층(13B)을 형성한다. 이를 위하여, 한 쌍의 절연 영역(13)에 절연재(13A)를 도포하는 제1 다이 코터(22)와, 도포 시공 영역(12)에 활물질(12A)을 도포하는 제2 다이 코터(23)를 구비한다.
제1 다이 코터(22)는, 절연층(13B)으로서 비교적 얇게 절연재(13A)를 전극 원단(1)에 도포하는 것이므로, 활물질층(12B)으로서 비교적 두껍게 활물질(12A)을 전극 원단(1)에 도포하는 제2 다이 코터(23)의 상류에 배치되어 있다. 제1 다이 코터(22)는, 전극 원단(1)의 절연 영역(13)에 절연재(13A)를 도포하도록, 그 노즐(22A)의 슬릿(22B)이 전극 원단(1)의 폭 방향의 양측에 2군데 설치된다. 각각의 슬릿(22B)은, 도 6에 도시한 바와 같이, 미 도포 시공 영역(11)의 절연 영역(13)의 폭 부분에 개방시켜 형성한다. 그리고, 절연재(13A)를 디스펜서(dispenser, 액체 정량 토출 장치) 등에 의해 제1 다이 코터(22)에 정밀도 좋게 정량 공급하고, 전극 원단(1)에 도포하여, 규정의 두께가 되도록 한다.
절연재(13A)로서는, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리불화비닐리덴 등이며, 또한, 절연 효과를 증가시키기 위해서, 알루미나나 타르크 등의 충전재를 혼합한 수지재이여도 좋다. 이들 절연재(13A)는, 활물질(12A)로 이루어지는 전극 슬러리와는 조성이 상이하므로, 도포하여도, 활물질(12A)과 서로 섞일 일은 없고, 활물질층(12B)과 절연재(13A)로 이루어지는 절연층(13B)으로 분리하여 존재한다.
제2 다이 코터(23)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 다이 코터(22)에 의해 도포된 한 쌍의 절연층(13B) 끼리의 사이의 전극 원단(1)의 표면에, 한 쌍의 절연층(13B)과 겹치지 않도록, 소정의 폭 치수로 형성된 노즐(23A)의 슬릿(23B)이 개방되어 있다. 그리고, 도시하지 않은 도포액 탱크로부터 공급되는 전극 슬러리를, 노즐(23A)에 개방된 슬릿(23B)으로부터 유출시켜서, 백업 롤러(21) 상의 전극 원단(1)에 도포하여, 규정의 두께가 되도록 한다. 제2 다이 코터(23)의 노즐(23A)의 슬릿(23B)은, 전극 원단(1)의 폭 방향으로 장척이며, 슬릿(23B)의 개구 폭에 의해 전극 원단(1)에 대하여 전극 슬러리가 도포되는 규정 폭이 정해진다.
건조부(5)[이면 건조부(7)]는, 도포된 활물질층(12B) 및 절연층(13B)에 포함되는 희석 용매를 휘발 건조시켜, 프레스부(8)로 반송된다. 프레스부(8)로 반송된 전극 원단(1)은, 프레스부(8)의 압연 롤 사이를 통과함으로써 활물질층(12B)의 충전 밀도를 높이는 동시에 균일화하여, 띠 형상의 전극(20)으로 한다. 이어서, 슬릿부(9)를 통과함으로써, 띠 형상의 전극(20)의 폭 방향의 중앙부에서 분할된다. 분할된 띠 형상의 전극(20)은, 다음 공정에 의해 소정 길이로 절단됨으로써, 그 자체로 전극판을 형성할 수 있다. 슬릿부(9)에서 분할된 띠 형상의 전극(20)은, 좌우 한 쌍(혹은 좌우 방향 각각)이, 권취부(10)의 권취 롤러에 권취된다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서, 전극(20)으로서, 띠 형상의 전극 원단(1)의 폭 방향의 양단부에 길이 방향으로 연장되는 활물질(12A)을 도포하지 않는 미 도포 시공 영역(11)을 구비하는 것에 대하여 설명했다. 그러나, 띠 형상의 전극 원단(1)의 폭 방향의 일단부에만 길이 방향으로 연장되는 활물질(12A)을 도포하지 않는 미 도포 시공 영역(11)을 구비하는 것이여도 좋다.
이상의 구성의 전극의 제조 장치에 있어서는, 전극 원단(1)에 절연재(13A)로 이루어지는 절연층(13B)과 활물질(12A)로 이루어지는 활물질층(12B)을 그 경계부를 접촉시켜서 폭 방향으로 나란히 배열할 수 있다. 이로 인해, 전극 원단(1)으로의 활물질층(12B)의 형성과 절연층(13B)의 형성을 인라인에서 연속하여 실시할 수 있어, 띠 형상의 전극(20)의 생산성을 향상시킬 수 있다.
그런데, 제1 다이 코터(22)에 의해 도포되는 절연재(13A)는, 일반적으로 점도가 비교적 낮고(표면 장력이 비교적 낮음), 전극 원단(1)의 표면과의 습윤성이 높다. 이로 인해, 전극 원단(1)에 도포된 절연재(13A)는, 전극 원단(1)의 표면과의 접촉각을 비교적 작게 하여 평면 방향으로 확산되기 쉬운 특성을 구비한다. 이로 인해, 절연층(13B)의 활물질층(12B)에 대한 맞댐 단부는, 도 8에 도시한 바와 같이, 수평 방향 및, 수직 방향에 미세한 요철이 발생한다.
또한, 제2 다이 코터(23)에 의해 도포되는 활물질(12A)은, 일반적으로 점도가 비교적 높고(표면 장력이 비교적 높음), 전극 원단(1)의 표면과의 습윤성이 낮다. 이로 인해, 전극 원단(1)에 도포된 활물질(12A)은, 전극 원단(1)의 표면과의 접촉각을 비교적 크게 하여, 평면 방향으로 확산되기 어려운 특성을 구비한다. 이로 인해, 활물질층(12B)의 절연층(13B)에 대한 맞댐부도, 수평 방향 및, 수직 방향에 미세한 요철에 의한 협애부가 발생한다.
이로 인해, 절연층(13B)과 활물질층(12B)의 경계는, 전극 원단(1)의 표면에 도포된 웨트 상태로 맞대어지고, 절연층(13B)의 맞댐 단부가 활물질층(12B)에 발생한 요철에 의한 협애부에 들어가지 않는다. 또한, 활물질층(12B)의 맞댐 단부가 절연층(13B)에 발생한 요철에 의한 협애부에 들어가지 않는 현상이 발생한다. 결과적으로, 도 9에 도시한 바와 같이, 양자의 경계부에, 절연층(13B)도 활물질층(12B)도 존재하지 않는 간극이 발생되어, 절연되지 않는 부위가 발생될 우려가 있다.
또한, 제2 다이 코터(23)에 의해 도포하는 활물질(12A)로 이루어지는 전극 슬러리를, 제1 다이 코터(22)로 도포한 절연층(13B) 위에 얹혀서 도포하였을 경우에는, 도 10에 도시한 바와 같이, 양자간에 간극이 발생되지 않는다. 그러나, 얹힌 부분의 합계 막 두께가 두꺼워지는, 바꿔 말하면, 전극 원단(1)의 폭 방향의 일부가 길이 방향으로 두꺼워지는 결과가 된다. 이러한 띠 형상의 전극(20)은, 롤 권취를 할 수 없다는 문제가 발생한다.
이로 인해, 전극 원단(1)에 도포되는 절연층(13B)과 활물질층(12B)은, 그 경계부에, 어느 하나를 다른 쪽에 얹히는 상태를 피하여, 절연층(13B)도 활물질층(12B)도 존재하지 않는 간극이 발생되지 않고, 절연되지 않는 부위가 발생되지 않도록 맞대어지게 할 필요가 있다.
그런데, 도포된 절연층(13B)이나 활물질층(12B)의 전극 원단(1)의 표면에 대한 습윤성(접촉각)은, 도포되는 전극 원단(1)의 표면 거칠기가, 매끄러운, 즉, Ra(산술 평균 거칠기)가 낮을수록 향상되는(접촉각이 작아짐) 특성을 구비한다.
본 실시 형태에 있어서는, 도포 시공부(4, 6)에서의 절연재(13A) 및 활물질(12A)의 도포에 앞서, 표면 조도 조정부(3)에 의해, 전극 원단(1)의 절연 영역(13)과 도포 시공 영역(12)의 경계 영역 S의 표면 거칠기를 평활화하고 있다. 이로 인해, 전극 원단(1)에 도포된 절연재(13A)는, 전극 원단(1)의 표면과의 접촉각을 비교적 작게 하여 평면 방향으로 확산되기 쉬운 특성이 조장된다. 이로 인해, 절연층(13B)의 활물질층(12B)에 대한 맞댐 단부는, 수평 방향 및 수직 방향에 미세한 요철이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제2 다이 코터(23)에 의해 도포되는 활물질(12A)도, 일반적으로 점도가 비교적 높고(표면 장력이 비교적 높음), 전극 원단(1)의 표면과의 습윤성이 낮은 특성을 개선할 수 있다. 이로 인해, 전극 원단(1)에 도포된 활물질(12A)은, 전극 원단(1)의 표면과의 접촉각을 저감시켜서, 평면 방향으로 확산되기 쉬운 특성으로 개선할 수 있다. 이로 인해, 활물질층(12B)의 절연층(13B)에 대한 맞댐부도, 수평 방향 및, 수직 방향에 미세한 요철에 의한 협애부의 발생을 억제할 수 있다.
이로 인해, 절연층(13B)과 활물질층(12B)의 경계는, 전극 원단(1)의 표면에 도포된 웨트 상태로 맞대어져, 절연층(13B)의 맞댐 단부가 활물질층(12B)에 발생한 요철에 의한 협애부에 들어가지 않는 현상을 억제할 수 있다. 또한, 활물질층(12B)의 맞댐 단부가 절연층(13B)에 발생한 요철에 의한 협애부에 들어가지 않는 현상을 억제할 수 있다. 결과적으로, 도 11에 도시한 바와 같이, 양자의 경계부에, 절연층(13B)도 활물질층(12B)도 존재하지 않는 간극의 발생을 억제하여, 절연되지 않는 부위의 발생을 억제할 수 있다.
다음에, 도 12 내지 도 15의 그래프 및 표를 참조하여, 본 발명의 전극(20)의 제조 방법에 관련하여 행한 실험 결과에 대해, 순차 설명한다. 실험에는, 활물질층(12B)이 되는 점도가 상이한 2종류의 전극 슬러리(도료 1, 2라함)와, 절연층(13B)이 되는 절연재(13A)를 1종류(도료 3 이라함)를 사용하였다.
도 12는, 상기의 도료 1 내지 3을, 산술 평균 거칠기 Ra=10(㎚)에서 100(㎚)까지 표면 거칠기를 변화시킨 전극 원단(1)의 기재에 도포하여, 기재 조도의 변화에 대하여 각 도료의 접촉각이 어떻게 변화되는지를 구한 실험 결과이다. 도 12에 따르면, 기재의 조도를 작아지게 해 감에 따라, 접촉각이 작아지는 경향이 얻어졌다. 이 경향은, 전극 슬러리 2종(도료 1, 2), 1종의 절연재(13A)(도료 3) 모두 동일한 결과이었다. 결과로부터, 기재의 조도를 작게 함으로써, 양자의 습윤성(=협애부로의 침투성)이 향상되어, 전극 슬러리와 절연재(13A)의 맞댐부에 간극을 발생시키지 않는 효과를 확인할 수 있다.
도 13에 나타내는 표는, 산술 평균 거칠기 Ra=10, 30, 100(㎚)로, 표면 거칠기가 다른 전극 원단(1)에, 경계부가 접촉되도록 전극 슬러리와 절연재(13A)를 폭 방향으로 배열해서 도포하여, 그 경계부에 발생하는 간극의 발생 빈도를 구한 실험 결과이다. 도 13에 따르면, 기재의 조도를 작게 함으로써, 전극 슬러리와 절연재(13A)의 맞댐부의 간극 점수 및 간극 면적이 적어지는 결과를 얻었다. 이 경향은, 전극 슬러리 2종(도료 1, 2), 1종의 절연재(13A)(도료 3) 모두 동일한 결과이었다. 결과로부터, 기재의 조도를 작게 함으로써, 습윤성(=협애부로의 침투성)이 향상되어, 전극 슬러리와 절연재(13A)의 맞댐부에 간극을 발생시키지 않는 효과를 확인할 수 있었다.
도 14는, 도 12에 있어서의 도료 1 내지 3의 기재와의 접촉각과 막 두께의 분포를 나타내는 것이다. 도 14에 따르면, 접촉각이 작아지면, 형성되는 도포막의 막 두께가 얇아지는 결과를 얻었다. 이 경향은, 전극 슬러리 2종(도료 1, 2), 1종의 절연재(13A)(도료 3) 모두 동일한 결과이었다. 결과로부터, 기재의 조도를 작게 함으로써, 접촉각이 작아져, 형성되는 도료 막 두께가 얇아지는 효과를 확인할 수 있었다.
도 15는, 맞댐부의 전극 슬러리를 절연재(13A)에 얹히도록 도포하였을 경우에 있어서의 막 두께 분포를 실험한 결과를 나타내는 것이다. 도 15에 따르면, 얹힘 부분의 합계 막 두께가, 전극 슬러리만의 막 두께, 절연재(13A)만의 막 두께보다도 두꺼워지는 결과를 얻었다. 이 상태의 전극(20)을 롤 권취하면 합계 막 두께 부분의 겹침에 의해, 당해 부분에 있어서의 권취 직경이 커지고, 결과적으로 롤 권취를 할 수 없어지는 것이 예상된다.
이상의 결과에 의해, 기재(알루미늄박, 동박 등)와 도료의 계면 장력을, 기재 조도의 평활화에 의해, 일반부보다 작게 함으로써, 그 부분에 도포된 도료[절연재(13A), 전극 슬러리 등]의 기재와의 접촉각을 작게 하고, 도료의 습윤성(=침투성)을 올린다. 이로써, 협애부(간극)의 발생을 방지한다. 또한, 이종의 도료가 맞대어지는 부분의 협애부에도, 도료가 침투해 간극이 없는 맞댐부(경계부)를 만들 수 있다.
또한, 기재(알루미늄박, 동박 등)와 도료의 계면 장력을, 기재 조도의 평활화에 의해, 일반부보다 작게 함으로써, 그 부분에 도포된 도료[절연재(13A), 전극 슬러리 등]의 기재와의 접촉각을 작게 하여, 막이 완성된 후의 막 두께를 일반부보다 얇게 할 수 있다.
또한, 절연재(13A)의 도포 공정으로서, 활물질(12A)의 도포 공정 전에만 실시하는 것에 대해서 설명했지만, 활물질(12A)의 도포 공정 후에만 실시하여도, 활물질(12A)의 도포 공정 전과 후 양쪽에서 실시하여도 좋다.
본 실시 형태에 있어서는, 이하에 기재되는 효과를 발휘할 수 있다.
(가) 띠 형상의 전극 원단(1)의 폭 방향의 적어도 일단부에 소정 폭으로 길이 방향으로 연장되는 활물질(12A)을 도포하지 않는 미 도포 시공 영역(11)과, 폭 방향의 잔부에 활물질(12A)을 길이 방향으로 연속적으로 도포하여 활물질층(12B)으로 하는 도포 시공부(4, 6)를 구비하는 전극의 제조 장치이다. 그리고, 전극 원단(1)으로의 활물질(12A)의 도포 전 또는 후의 적어도 한쪽에서, 미 도포 시공 영역(11)의 도포 시공 영역(12)과의 경계를 따라서 미리 설정한 소정 폭의 절연 영역(13)에, 절연층(13B)이 되는 절연재(13A)를 길이 방향으로 도포하도록 하고 있다. 이로 인해, 절연 테이프를 띠 형상 전극의 길이 방향으로 연속하여 배치함으로써 발생하는 활물질층에 겹치는 부분의 두께 치수가 국부적으로 두꺼워지는 것이 해소된다. 게다가, 전극 원단(1)으로의 활물질층(12B)의 형성과 절연층(13B)의 형성을 인라인에서 연속하여 실시할 수 있어, 띠 형상의 전극(20)의 생산성을 향상시킬 수 있다.
(나) 전극 원단(1)은, 적어도 절연 영역(13)과 도포 시공 영역(12)의 경계부를 사이에 두고 소정 폭으로 길이 방향으로 표면 거칠기를 평활화하여, 그 조도를 그 밖의 부위와 비교하여 작게 하고 있다. 이로 인해, 전극 원단(1)에 도포된 절연재(13A)는, 전극 원단(1)의 표면과의 접촉각을 비교적 작게 하여 평면 방향으로 확산되기 쉬운 특성이 조장되어, 활물질층(12B)과의 맞댐 단부는, 수평 방향 및, 수직 방향에 미세한 요철이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전극 원단(1)에 도포된 활물질(12A)은, 전극 원단(1)의 표면과의 접촉각을 저감시켜서, 평면 방향으로 확산되기 쉬운 특성으로 개선할 수 있고, 절연층(13B)과의 맞댐부도, 수평 방향 및 수직 방향에 미세한 요철에 의한 협애부의 발생을 억제할 수 있다. 결과적으로, 양자의 경계부에, 절연층(13B)도 활물질층(12B)도 존재하지 않는 간극의 발생을 억제하여, 절연되지 않는 부위의 발생을 억제할 수 있다.
(다) 전극 원단(1)의 표면 거칠기의 평활화는, 전극 원단(1)을 프레스롤(15) 함으로써 그 조도를 작게 한다. 이로 인해, 전극 원단(1)의 표면 거칠기를, 활물질(12A) 및 절연재(13A)의 도포에 앞서, 인라인에서 연속하여 평활화할 수 있다. 또한, 평활화 상태는, 프레스롤(15)의 프레스 압력을 변경함으로써, 조정할 수 있다.
(라) 전극 원단(1)의 표면 거칠기의 평활화는, 전극 원단(1)을 가열함으로써 그 조도를 작게 한다. 이로 인해, 전극 원단(1)의 표면 거칠기를, 활물질(12A) 및 절연재(13A)의 도포에 앞서, 인라인에서 연속하여 평활화할 수 있다.
(마) 표면 거칠기의 평활화는, 산술 평균 거칠기 Ra가, 1㎚ 내지 80㎚의 범위로 그 조도를 작게 한다. 도포된 활물질(12A)과 절연재(13A)의 양자의 습윤성(=협애부로의 침투성)이 향상되어, 양자의 맞댐부에 간극을 발생시키지 않는 효과를 확인할 수 있다.
1 : 전극 원단
2 : 권출부
3 : 표면 조도 조정부
4, 6 : 도포 시공부
5, 7 : 건조부
8 : 프레스부
9 : 슬릿부
10 : 권취부
11 : 미 도포 시공 영역
12 : 도포 시공 영역
12A : 활물질
12B : 활물질층
13 : 절연 영역
13A : 절연재
13B : 절연층
15 : 프레스롤
16 : 레이저 조사
20 : 전극
21 : 백업 롤러
22 : 제1 다이 코터
23 : 제2 다이 코터

Claims (10)

  1. 띠 형상의 전극 원단의 폭 방향의 적어도 일단부에 소정 폭으로 길이 방향으로 연장되는 활물질을 도포하지 않는 미 도포 시공 영역과, 폭 방향의 잔부에 활물질을 길이 방향으로 연속적으로 도포하여 활물질층으로 하는 도포 시공 영역을 구비하는 전극의 제조 장치이며,
    상기 전극 원단으로의 활물질의 도포 전 또는 후의 적어도 한쪽에서, 상기 미 도포 시공 영역의 도포 시공 영역과의 경계를 따라서 미리 설정한 소정 폭의 절연 영역에, 절연층이 되는 절연재를 길이 방향으로 도포하는 것을 특징으로 하는, 전극의 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극 원단은, 적어도 절연 영역과 도포 시공 영역의 경계부를 사이에 두고 소정 폭으로 길이 방향으로 표면 거칠기를 평활화하여, 그 조도를 그 밖의 부위와 비교하여 작게 하는 것인 것을 특징으로 하는, 전극의 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전극 원단의 표면 거칠기의 평활화는, 전극 원단을 롤 프레스함으로써 그 조도를 작게 하는 것인 것을 특징으로 하는, 전극의 제조 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 전극 원단의 표면 거칠기의 평활화는, 전극 원단을 가열함으로써 그 조도를 작게 하는 것인 것을 특징으로 하는, 전극의 제조 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 거칠기의 평활화는, 산술 평균 거칠기 Ra가, 1㎚ 내지 80㎚의 범위로 그 조도를 작게 하는 것인 것을 특징으로 하는, 전극의 제조 장치.
  6. 띠 형상의 전극 원단의 폭 방향의 적어도 일단부에 소정 폭으로 길이 방향으로 연장되는 활물질을 도포하지 않는 미 도포 시공 영역과, 폭 방향의 잔량부에 활물질을 길이 방향으로 연속적으로 도포하여 활물질층으로 하는 도포 시공 영역을 구비하는 전극의 제조 방법이며,
    상기 전극 원단으로의 활물질의 도포 전 또는 후의 적어도 한쪽에서, 미 도포 시공 영역의 도포 시공 영역과의 경계를 따라서 미리 설정한 소정 폭의 절연 영역에, 절연층이 되는 절연재를 길이 방향으로 도포하는 것을 특징으로 하는, 전극의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전극 원단은, 적어도 절연 영역과 도포 시공 영역의 경계부를 사이에 두고 소정 폭으로 길이 방향으로 표면 거칠기를 평활화하여, 그 조도를 그 밖의 부위와 비교하여 작게 하는 것인 것을 특징으로 하는, 전극의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전극 원단의 표면 거칠기의 평활화는, 전극 원단을 롤 프레스함으로써 그 조도를 작게 하는 것인 것을 특징으로 하는, 전극의 제조 방법.
  9. 띠 형상의 전극 원단의 폭 방향의 적어도 일단부에 소정 폭으로 길이 방향으로 연장되는 활물질을 도포하지 않는 미 도포 시공 영역과, 폭 방향의 잔량부에 활물질을 길이 방향으로 연속적으로 도포하여 활물질층으로 하는 도포 시공 영역을 구비하는 전극이며,
    상기 미 도포 시공 영역의 도포 시공 영역과의 경계를 따라서 미리 설정한 소정 폭의 절연 영역에, 절연재가 길이 방향으로 도포된 절연층을 구비하는 것을 특징으로 하는, 전극.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전극은, 적어도 절연 영역과 도포 시공 영역의 경계부를 사이에 두고 소정 폭으로 길이 방향으로 표면 거칠기를 평활화하여, 그 조도를 그 밖의 부위와 비교하여 작게 하고 있는 것을 특징으로 하는, 전극.
KR1020130070832A 2012-07-31 2013-06-20 전극 및 그 제조 방법 및 제조 장치 KR20140016811A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012170170A JP2014029806A (ja) 2012-07-31 2012-07-31 電極及びその製造方法並びに製造装置
JPJP-P-2012-170170 2012-07-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140016811A true KR20140016811A (ko) 2014-02-10

Family

ID=50202251

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130070832A KR20140016811A (ko) 2012-07-31 2013-06-20 전극 및 그 제조 방법 및 제조 장치

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2014029806A (ko)
KR (1) KR20140016811A (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015156213A1 (ja) * 2014-04-09 2015-10-15 株式会社日立ハイテクノロジーズ リチウムイオン二次電池及びその製造方法と製造装置
KR102061057B1 (ko) * 2015-11-09 2019-12-31 주식회사 엘지화학 분할과 코팅을 동시에 수행하는 제조 공정성이 향상된 전극 시트 가공장치
JP7279298B2 (ja) * 2017-03-06 2023-05-23 株式会社リコー 電極
CN111656577B (zh) * 2018-01-17 2023-01-10 远景Aesc日本有限公司 锂离子电池用电极以及锂离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014029806A (ja) 2014-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6524307B2 (ja) セパレータの製造方法
WO2013137385A1 (ja) 電極及びその製造方法並びに製造装置
KR20140016811A (ko) 전극 및 그 제조 방법 및 제조 장치
JP2010051953A (ja) 塗工方法、塗工機、塗工フィルムの巻き取り方法及びロール巻き塗工フィルム
KR20120035119A (ko) 전지용 전극박의 프레스 방법
JPS6332511B2 (ko)
JP2021010867A (ja) 塗工装置及び電池用電極の製造方法
JP2001029861A (ja) ダイヘッド
JP2016036761A (ja) 塗布装置、塗布方法及び電極製造方法
KR970702758A (ko) 개선된 다이 립을 갖는 조합 롤 및 다이 피복 방법 및 장치(combination roll and die coating method and apparatus with improved die lip)
JPH0422469A (ja) 塗布装置
JP2000185254A (ja) 多層塗布装置
JP2008264765A (ja) 塗工用ダイ、非接触ダイ塗工装置及び塗工方法
DE60216170T2 (de) System zur Beschichtung mithilfe einer gerillten Gegenwalze und elektrostatischer Unterstützung
KR102485873B1 (ko) 동박 필름 제조 방법 및 장치
JP5387623B2 (ja) 塗工ローラの製造方法及び塗工ローラ
JP6299573B2 (ja) 塗工装置
JP4760265B2 (ja) 塗布方法
JP6958435B2 (ja) 塗布ヘッドおよび塗膜付きウェブの製造方法
JP4614504B2 (ja) 塗工装置
JP2017080684A (ja) 塗工装置
JP2018018680A (ja) 電極の製造方法
US20220001413A1 (en) Coating device and coating method
CN215940470U (zh) 挤压涂布垫片组件及挤压涂布装置
JP2016004756A (ja) プレス装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application