TW201218487A - Electrode manufacturing device - Google Patents

Description

201218487 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於電極製造裝置》 本案係根據2010年3月3日日本申請的特願2010-047 049 而主張優先權，在此沿用其內容。 【先前技術】 一般而言，二次電池等的電極係將混合複數材料（電 極活物質與結著劑與溶媒等）且予以漿化的電極漿，使用 螺模頭等，塗佈在以鋁或銅等爲基材的集電體，使該所塗 佈的電極漿乾燥而予以製造。 但是，上述電極漿中所包含的粗粒（凝聚體）或氣泡的 去除不充分時，會在乾燥後的電極膜發生條紋或空隙、巢 穴、脫落等電極缺陷，而成爲電池性能降低之一因。 在習知技術中，爲了去除電極漿中所包含的氣泡，將 混合後的電極漿進行真空脫泡，另外以過濾器過濾經真空 脫泡的電極漿所包含的粗粒來進行上述塗佈（例如下述專 利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本特開平1 1-2 1 3990號公報 【發明內容】 (發明所欲解決之課題） 201218487 但是，·若欲按照習知技術而實際運用時，由於伴隨著 移送至經粗粒去除及真空脫泡的漿料的暫時貯藏或塗裝工 程，因此會有因再凝聚所造成之粗粒的再發生或氣泡的捲 入，漿料的性狀再次惡化的問題。 此外，若將真空脫泡器組裝在塗裝工程中的進料系統 ，進料系統全體會被減壓，因此利用螺模頭的流量變動會 變大，而不易以均一膜厚將漿料塗佈在集電體，因此在進 行真空脫泡，必須停止塗裝。 此外，若在進料系統組裝過濾器，當替換因粗粒而阻 塞的過濾器時，會再次捲進氣泡，因此結果會有包含氣泡 的電極漿被塗佈在集電體而發生電極缺陷的問題。 本發明係考慮如上所示之情形而硏創者，其目的在提 供一種效率佳地去除電極漿中所包含的粗粒與氣泡，可抑 制電極缺陷的電極製造裝置。 (解決課題之手段） 爲了達成上述目的，本發明係採用以下手段。 亦即，本發明之電極製造裝置係具有：混合複數材料 來製造電極漿的製造部：連接於前述製造部，貯留前述所 被製造出的電極漿的貯留槽；連接於前述貯留槽，去除前 述所被貯留的電極漿的粗粒的粗粒去除過濾器；連接於前 述粗粒去除過濾器，去除前述粗粒已被去除的電極漿的氣 泡，在比被貯留在前述貯留槽的電極漿的液位更爲下方送 回已去除前述氣泡的電極漿的脫泡器；及連接於前述貯留 -6 - 201218487 槽，將前述所被貯留的電極漿塗佈在基材的塗裝部。 藉由該構成，由於具有粗粒去除過濾器與脫泡器的循 環系統被設在貯留槽，因此不但可去除當由製造部將電極 漿移送至貯留槽時或者貯留在貯留槽時所混入的氣泡及貯 留時所生成的粗粒，連在該粗粒去除過濾器替換時所發生 的氣泡亦藉由脫泡器去除而送回至貯留槽（以送回時不會 新發生氣泡的方式，被送回至比所被貯藏的電極漿的液位 更爲下方），因此所被貯留的電極漿係形成爲幾乎未包含 氣泡與粗粒的優異性狀的電極漿。 藉由該等，使電極漿循環而連續且反覆去除氣泡與粗 粒，因此可將幾乎未包含氣泡與粗粒的優異性狀的電極漿 塗佈在基材，可抑制條紋或空隙、脫落等電極缺陷。 (發明之效果） 藉由本發明之電極製造裝置，可效率佳地去除塗佈在 用以製造電極的基材的電極漿中所包含的粗粒與氣泡，而 抑制電極缺陷。 【實施方式】 以下參照圖示’說明本發明之實施形態。 第1圖係本發明之實施形態之電極製造裝置1的槪略 構成圖。 首先，針對電極製造裝置1的基本構成加以說明。如 第1圖所示，電極製造裝置1係具備有：製造部10、貯藏 201218487 部20、及塗裝部30。 製造部1 〇係混合電極活物質、導電材及結著劑與溶 媒而予以漿化，來製造電極漿S。該製造部10係具備有 混合槽11及真空泵12,藉由真空泵12，將在混合槽11 所製造出的電極漿S進行真空脫泡。 貯藏部20係連接於製造部1〇及塗裝部30，將電極漿 S作貯藏或貯留，以貯留槽而言，具備有：一次貯藏槽21 及進料槽22。 一次貯藏槽21係透過管路13與泵14而與混合槽11 相連接，將由混合槽11所被移送的電極漿S加以貯藏。 進料槽22係比一次貯藏槽21 (例如100公升）爲更爲 小型者（例如10公升）。該進料槽22係透過管路23、泵24 及閥25而連接於一次貯藏槽21，由一次貯藏槽21移送電 極漿S。被移送、貯留在該進料槽22的電極漿S係藉由 包含後述的塗裝頭（螺模頭等）的塗裝部30而被塗裝在基材 Μ 〇 在該進料槽22設有檢測進料槽22內的液位的液位感 測器26，以電極漿S的液位成爲預定範圍的方式予以控 制。具體而言，控制部（未圖示）係根據液位感測器26的檢 測結果，控制泵24的運轉/停止及閥25的開/閉，因塗裝 而進料槽22內的電極漿S的液位變低時，透過一次貯藏 槽21而適當補充在製造部10所被製造之包含粗粒或氣泡 的電極漿S，以成爲預定範圍的方式予以控制。 其中，上述補充時，由一次貯藏槽21朝進料槽22的 -8- 201218487 電極漿S的移送係在停止進料槽22內的電極漿S對後述 塗裝部供給的狀態下進行。接著，在使進料槽22內的電 極漿S在後述循環系統循環一定期間之後’開始供給至塗 裝部3 0。 塗裝部30係將電極漿S塗佈在基材Μ，另外在之後 使其乾燥者，具備有：搬送裝置31、乾燥裝置（未圖示）、 膜厚感測器32、及塗裝頭33。 搬送裝置31係具備有：二個搬送滾輪31a、31b，在 該等搬送滾輪31a、31b間將薄片狀基材Μ朝單一方向搬 送。 乾燥裝置（未圖示）係使塗佈在基材Μ的電極漿S乾燥 而在基材Μ的表面上形成電極膜。 膜厚感測器32被設在捲繞基材Μ的搬送滾輪31b側 ，以光來檢測電極膜的厚度。 塗裝頭33係被設在送出基材Μ的搬送滾輪31a側， 在基材Μ塗佈電極漿S。該塗裝頭33係透過管路34與泵 35而與進料槽22相連接。 該塗裝頭33係以乾燥後的電極膜的厚度成爲預定厚 度的方式控制電極漿S的吐出量。具體而言，控制部（未 圖示）係根據膜厚感測器32的檢測結果來控制泵35的流 量’且控制電極漿S的吐出量。 由上述基本構成所構成之電極製造裝置1係如第1圖 所示’具備有循環系統50。 循環系統50係被設在貯藏部20的進料槽22，使被貯 -9 - 201218487 藏在進料槽22的電極漿S作循環。該循環系統50係具有 :管路51、泵52、過濾器部53、離心脫泡器54、及副循 環部5 5。 可形成爲在該循環系統50之中由進料槽22、過濾器 部53及離心脫泡器54所構成的循環系統，被貯留在進料 槽22的電極漿S愈作循環，粗粒或氣泡愈加被去除的性 狀佳的電極漿。因此，在將被貯留在進料槽22的電極漿 S以一定期間（例如3 0分鐘），亦即實質上爲複數次通至該 循環系統後再進行塗裝，藉此可製造品質佳的電極。當然 ’電極漿S通至該循環系統的次數係可依設計來作變更， 視情形亦可僅以約1次來通過循環系統。 此外，亦可在一定期間通過循環系統後，停止循環系 統的循環來進行塗裝，亦可一面通過循環系統一面進行塗 裝。若至少以設計所求出的次數作循環，可利用塗裝部3 0 來塗裝經設計的性狀或比設計更爲優異的性狀的漿料之故 〇 管路51係具備有：將被配置在進料槽22的底面附近 的上游開口 22a與泵52之間相連接的管路51a ;將泵52 與過濾器部53相連接的管路5 1b;將過濾器部53及離心 脫泡器54相連接的管路51c;及將離心脫泡器54與被配 置在進料槽22的壁面之中離底面較遠的上部的位置的下 游開口 22b相連接的管路51d。 其中，上游開口 22a係如上所述在進料槽22的底部 形成開口。另一方面，下游開口 22b係在進料槽22的內 -10- 201218487 側壁部之中比被貯留的電極漿S的液位（預定範圍）更爲下 方形成開口。 但是，經由上述循環系統5 0的電極漿S被送回至進 料槽22時，若碰到所被貯留的電極漿S的液面未發生新 的氣泡即可，因此下游開口 22b亦可在進料槽22的內側 壁部之中比被貯留的電極漿S的液位更爲上方形成開口。 此時，例如，在進料槽22的內部設置以一方開口與下游 開口 22b相連接，另一方開口形成爲比所被貯留的電極漿 S的液位更爲下方的方式所配置的管件。 過濾器部53係具備有：並列配設的二個粗粒去除過 濾器53 A、53B;及作爲被配設在該等二個粗粒去除過濾 器53A、53B的各個的上游及下游的切換部的四個閥53a 〜53 d。藉由適當調節該切換部，可僅透過該等2個粗粒 去除過濾器53 A、53B之任一者而形成上述循環系統50。 例如，將粗粒去除過濾器5 3 A組入循環系統5 0來進行粗 粒去除時，發生阻塞而必須作替換時，藉由切換部而立即 切換成粗粒去除過濾器53B而可繼續循環系統50的流通 ，因此可達成生產性提升。其中，在該情形下，粗粒去除 過濾器53 A係在上述切換後再作替換。 上述切換部亦可藉由未圖示的控制部而在經過一定時 間後自動作切換來予以控制。 粗粒去除過濾器53 A、53B係由篩網過濾器所構成， 捕捉電極漿S中所包含的粗粒。例如，一般而言，上述螺 模頭的凹槽寬度爲200〜500μιη，因此若將篩網過濾器的 -11 - 201218487 孔隙形成爲約1 5 0 μπι，則可充分補足粗粒。 離心脫泡器54係藉由進行旋轉來使電極漿S作用離 心力，藉由該離心力來脫泡。更具體而言，離心脫泡器5 4 係將與電極漿S相比爲比重較輕的氣泡集中在旋轉的中心 側，由在中心側形成開口的中心側排出部排出泡相，另一 方面，由在外周側形成開口的外周側排出部排出液相。以 成爲電極漿平均約10毫升1個氣泡，較佳爲平均約100 毫升1個氣泡程度的方式來進行脫泡。 其中，該離心脫泡器54的旋轉數係使用電極漿S所 包含的電極活物質、與溶媒及結著劑不會藉由離心力而分 離的程度的旋轉數。 副循環部5 5係將包含由上述離心脫泡器54的中心側 排出部所被排出的氣泡的電極漿S置入至回收槽55a來回 收氣泡，將氣泡被回收的電極漿S送回至管路51c。 接著，針對由上述構成所成之電極製造裝置1的動作 加以說明。 首先，在混合槽Π中，將電極活物質、結著劑及溶 媒加以混合來製造電極漿S。此時，將藉由混合而混入至 電極漿S的氣泡藉由真空泵12來進行真空脫泡。其中， 上述混合時的溶媒的量係形成爲考慮到因真空脫泡所造成 的氣散的量。 接著，將混合槽11內的電極漿s透過管路13與泵 14而移送至一次貯藏槽21。在該移送中，氣泡些微混入 至電極漿S。 -12- 201218487 接著，混入些微氣泡的電極漿S係被貯藏在一次貯藏 槽21。在該貯藏時，在時間的經過的同時，會進行凝聚， 而在電極漿S中生成粗粒。 此外，因外部振動等，氣泡會混入電極漿S。 控制部（未圖示）係當進料槽22的液位低於預定範圍時 ，控制泵24的運轉/停止及閥25的開/閉，將電極漿S由 —次貯藏槽21移送至進料槽22。在該移送中亦在電極漿 S混入些微氣泡。 接著，氣泡混入而形成爲含有粗粒的電極漿S係被暫 時貯留在進料槽22。 如上所示被暫時貯留在進料槽22內的電極漿S係由 上游開口 22a流入至管路51a，透過泵52而通過過濾器部 53之粗粒去除過濾器53A、53B之中的一者。該通過時， 粗粒去除過濾器53A或粗粒去除過濾器53B會捕捉在一次 貯藏槽2 1所生成的粗粒。 藉由過濾器部53而被去除粗粒的電極漿S會流入至 離心脫泡器54。 離心脫泡器5 4係將電極漿S所包含的氣泡集中在中 央來作分離，將泡相由中心側排出部排出，將液相由外周 側排出部排出。 由中心側排出部所被排出的電極漿S係在被集中在回 收槽55a之後，被送回至管路51c，而再度流入至離心脫 泡器54。 另一方面，由離心脫泡器54的外周側排出部被排出 -13- 201218487 而去除氣泡的電極漿s係透過管路51d而由下游開口 2 2b 再流入至進料槽22。 如上所示，電極漿S在循環系統50連續循環，藉此 使粗粒與氣泡幾乎被去除，電極漿S的性狀即會恢復。 該性狀恢復後的電極漿S係被供給至塗裝部3 0而被 塗佈在基材Μ。在所被塗佈的電極漿S幾乎不含有粗粒及 氣泡，幾乎不會發生電極缺損。 此外，當將該電極漿S塗佈在基材Μ時，來自塗裝 頭3 3的電極漿S的吐出量受到嚴密控制。亦即，進料槽 2 2的液位被控制在預定範圍，頭壓的變動範圍受到限制， 此外，管路34及泵35係獨立設有循環系統50，因此透過 泵35的流量控制，來嚴密控制塗裝頭33的電極漿S的吐 出量的控制。藉由如上所示之嚴密控制，獲得電極膜厚度 均一的電極》 如以上說明所示，藉由電極製造裝置1，由於具有粗 粒去除過濾器53A、53Β與離心脫泡器54的循環系統50 被設在貯藏部20，因此由混合槽11朝一次貯藏槽21移送 時或由一次貯藏槽21朝進料槽22移送時，或者一次貯藏 槽21貯藏時，即使氣泡混入至電極漿S，均可利用離心 脫泡器54來去除氣泡。 此外，在電極漿S貯藏在一次貯藏槽21時即使生成 粗粒，亦可利用粗粒去除過濾器5 3 A、5 3 B來去除粗粒。 藉由該等，使電極漿S循環而將氣泡與粗粒連續且反 覆去除，因此可將幾乎不含有氣泡與粗粒的優異性狀的電 •14- 201218487 極漿S塗佈在基材Μ，可抑制條紋或空隙、脫落等電極缺 陷》 在此，以脫泡器而言，有減壓真空脫泡器、超音波脫 泡器、離心脫泡器等，但是在減壓真空脫泡器中會有電極 漿S的溶媒發生氣散的情形，在超音波脫泡器中，會有電 極漿S的溫度上升的情形。若溶媒發生氣散時，會對塗裝 造成影響，此外，電極漿的溫度上升係會有使屬於化學物 質的電極漿的性狀改變的可能性。因此，以該等影響或可 能性較少的離心脫泡器爲宜。因此，本實施形態之電極製 造裝置1係採用離心脫泡器。 當然，即使爲離心脫泡器以外的裝置，若非爲會對所 塗裝的電極漿的性狀造成影響者，即可採用。 此外，藉由電極製造裝置1，可使塗裝工程的連續運 轉時間的長時間化及生產能力提升。 亦即，單純地在由貯藏部2 0對塗裝部3 0供給電極漿 S的管路34設置粗粒去除過濾器時，係在保養時必須停 止塗裝，生產能力會降低。 此外，即使假設在同樣的場所並列設置粗粒去除過濾 器，藉由形成爲切換運用，形成爲在保養時連續進行塗裝 的構成’亦在過濾器切換時必須進行管路34中的閥開閉 或泵的起動水/空氣去除等，而變得無法嚴密控制塗裝部 30的電極漿S的吐出量，導致塗膜品質劣化（電極膜的厚 度不均一等）。 但是，藉由本實施形態之電極製造裝置1，與管路34 -15- 201218487 係獨立在進料槽22設置循環系統50’因此連在過濾器部 53保養時亦不需要停止塗裝，而可使連續運轉時間的長時 間化及生產能力提升。 此外，藉由本實施形態之電極製造裝置1，與管路34 獨立在進料槽22設置循環系統50，因此不會有對塗裝部 30的嚴密的吐出量控制造成影響的情形，可將塗膜品質保 持爲一定。 此外，在電極漿S的混合工程中，即使藉由製造條件 的適正化等來達成粗粒與氣泡的去除，亦在實際量產時， 在混合槽大量混合/製造的電極漿被細分在存在複數之被 配置在生產線的各個的最近的較小的槽（例如進料槽），因 此氣泡等會混入而要嚴密控制電極漿S的性狀安定性並不 容易。 但是，藉由本實施形態之電極製造裝置1，實際上在 製作電極的塗裝工程瞬前的進料槽中直接去除粗粒與氣泡 ，因此形成爲實效性高者。 此外，由於複數粗粒去除過濾器53A、53B可切換， 因此在清掃等保養時亦可繼續所被貯留的電極漿S的循環 ，可常時去除氣泡與粗粒。藉此可常時將性狀優異的電極 漿S塗佈在基材Μ。 此外，由於離心脫泡器54被設在粗粒去除過濾器 53 A、53Β的下游側，因此在將包含在通過清掃瞬後的粗 粒去除過濾器53A、53B時所混入的氣泡的電極漿S再次 送回至進料槽22前的階段，可去除該氣泡，可使作業性 -16- 201218487 或運用性提升。 此外，由於具備有副循環部55，因此無須廢棄包含所 被去除的氣泡的電極漿S，而可有效利用。 此外，由於在液位受到控制的進料槽22設置循環系 統50，因此輕易調整爲當將經脫泡及粗粒去除的電極漿S 送回至進料槽22時不會混入氣泡等。因此，可將經由循 環系統50的性狀優異的電極漿S塗佈在基材Μ。 其中，在上述實施形態中所示之動作順序、或者各構 成構件的各形狀或組合等爲一例，在未脫離本發明之主旨 的範圍內，可根據設計要求等而作各種變更。 例如，在上述實施形態中，係形成爲在製造部1 〇中 亦進行真空脫泡的構成，但是亦可不進行真空脫泡，氣泡 去除亦可僅利用離心脫泡器54來進行。 [產業上可利用性] 藉由本發明之電極製造裝置，可效率佳地去除塗佈在 用以製造電極的基材的電極漿中所包含的粗粒與氣泡，且 抑制電極缺陷。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明之實施形態之電極製造裝置1的槪略 構成圖。 【主要元件符號說明】 -17- 201218487 1 :電極製造裝置 10 :製造部 1 1 :混合槽 12 :真空泵 13 :管路 14 :泵 2 0 :貯藏部 2 1:—次貯藏槽 22 :進料槽 2 2 a :上游開口 22b :下游開口 23 :管路 24 :泵 25 :閥 26 :液位感測器 30 :塗裝部 31 :搬送裝置 31a、31b:搬送滾輪 3 2 :膜厚感測器 33 :塗裝頭 34 :管路 35 :泵 5 0 :循環系統 5 1 a〜5 1 d :管路 -18 201218487 5 2 ·栗 53 :過濾器部 5 3 A、5 3 B :粗粒去除過濾器 53a〜53d :閥 54 :離心脫泡器 5 5 :副循環部 55a :回收槽 Μ :基材 S :電極漿 -19-

Claims (1)

1. 201218487 七、申請專利範圍： 1. 一種電極製造裝置，其具有： 混合複數材料來製造電極漿的製造部； 連接於前述製造部，貯留前述所被製造出的電極漿的 貯留槽； 連接於前述貯留槽，去除前述所被貯留的電極漿的粗 粒的粗粒去除過濾器； 連接於前述粗粒去除過濾器，去除前述粗粒已被去除 的電極漿的氣泡，在比被貯留在前述貯留槽的電極漿的液 位更爲下方送回已去除前述氣泡的電極漿的脫泡器；及 連接於前述貯留槽，將前述所被貯留的電極漿塗佈在 基材的塗裝部。 2. 如申請專利範圍第1項之電極製造裝置，其中，藉 由在前述貯留槽、前述粗粒去除過濾器、及前述脫泡器循 環一定期間之前述所被貯留的電極漿來進行前述塗佈。 3. 如申請專利範圍第2項之電極製造裝置，其中，另 外具有切換部， 前述粗粒去除過濾器係具備有：藉由前述切換部而被 切換成任一者的第1及第2粗粒去除過濾器， 前述循環係透過藉由前述切換部所被切換的前述第1 或第2粗粒去除過濾器的任一者來進行。 4·如申請專利範圍第3項之電極製造裝置，其中，另 外具有： 檢測前述所被貯留的電極漿的液位的液位感測器；及 -20- 201218487 接收藉由前述液位感測器所得之前述檢細& <懷側結果的控制 部， 前述控制部係在接收到表示前述液位比預定範圍更爲 降低的前述檢測結果時，係將藉由前述製造部所製造出的 電極漿補充在前述貯留槽而形成爲前述預定範圍。 -21 -