CN101685855A - 电极制造装置以及电极制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的电极制造装置(100)具备：传送具有多个贯通孔的集电体薄片(10)的传送部(2，2a)、引导被传送的集电体薄片(10)的支撑轧辊(3)、向支撑轧辊(3)上的集电体薄片(10)提供涂布液的涂布器(6)、将由涂布器6提供涂布液之前的集电体薄片(10)向支撑轧辊3推送的压送轧辊(4)。

Description

电极制造装置以及电极制造方法
技术领域
本发明涉及电极制造装置以及电极制造方法。
背景技术
为了提高电解质离子或电解液的移动度而在集电体上设置多个贯通孔的电极是众所周知的(例如参照日本专利申请特开平11-111272号公报等)。在制造这样的电极时，需要在具有多个贯通孔的集电体薄片上涂布用于形成电极的涂布液。
而作为将涂布液涂布于集电体薄片上的方法，已知的有，例如上述专利文献所述的方法，即向在支撑轧辊上被引导的具有多个贯通孔的集电体薄片提供涂布液的方法。
发明内容
然而，如果将涂布液涂布到具有多个贯通孔的集电体薄片上，则被涂布的涂布液就会经由贯通孔转入到背面，转入到背面的涂布液不均匀地残存于支撑轧辊上。为此，之后被传送而来的被涂布之前的集电体薄片的表面高度会变得不均匀，或在背面上形成斑点状的涂布液的膜，从而难以形成平面性良好的电极。
本发明正是鉴于上述课题所做出的研究结果，目的在于提供一种电极制造装置以及电极制造方法，可以制造具有拥有多个贯通孔的集电体并且平面性良好的电极。
本发明所涉及的电极制造装置具备：传送具有多个贯通孔的集电体薄片的传送部、引导被传送的集电体薄片的支撑轧辊、向支撑轧辊上的集电体薄片提供涂布液的涂布器、将由涂布器提供涂布液之前的集电体薄片推送到所述支撑轧辊的压送轧辊。
本发明所涉及的电极制造方法具备：向在支撑轧辊上被引导的具有多个贯通孔的集电体薄片提供涂布液的涂布工序、将涂布液被提供之前的集电体薄片向支撑轧辊推送的推送工序。
利用本发明，虽然从集电体薄片的贯通孔转入背面并残存于支撑轧辊的表面的涂布液在支撑轧辊上与涂布液被涂布之前的集电体薄片相接触，但是通过利用压送轧辊将集电体薄片推送到支撑轧辊，从而能够从集电体薄片的背面将该残存的涂布液推送到贯通孔内。因此，可以使涂布液被涂布之前的集电体薄片紧密附着于支撑轧辊。
在此，在电极制造装置中，优选支撑轧辊的表面的圆周速度和所述集电体薄片的传送速度互不相同。此外，在电极制造方法中，优选使支撑轧辊的表面的圆周速度与在支撑轧辊上被引导的集电体薄片的速度互不相同。
这样，由于支撑轧辊的表面移动速度与集电体薄片的移动速度不同，则由于剪切效应，进一步提高将残存于支撑轧辊上的涂布液挤入到集电体薄片的贯通孔中的效果。
此外，优选压送轧辊推送集电体薄片的线压力为20×103N/m～600×103N/m。
这样，容易保持由于剪切效应等将残存于支撑轧辊上的涂布液挤入到集电体薄片的贯通孔中之后的、被进行涂布液的涂布一侧的表面的平滑性，因此进一步增加电极的平面性。
利用本发明，可以提供一种电极制造装置以及电极制造方法，该电极具有拥有多个贯通孔的集电体并且平面性良好。
附图说明
图1是实施方式所涉及的电极制造装置的概略结构图。
图2是图1的支撑轧辊近旁部分的扩大截面图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的电极制造装置以及电极制造方法的优选实施方式。其中，在以下的说明中对相同或相当的部分标注相同的符号，省略重复的说明。
如图1所示，本发明的电极制造装置100主要具有：涂布液储罐8、涂布液供给泵9、狭缝口模(slit die)(液体涂布器)6、集电体薄片供给卷盘1、支撑轧辊3、压送轧辊4、卷收卷盘2、干燥机40。
在涂布液储罐8中储存有涂布于电极的涂布液，只要是用于形成电化学装置的活性物质层的涂布液，则没有特别的限定。例如可以列举含有活性物质、粘结剂以及溶剂的物质，此外，必要时可以含有导电助剂等添加剂。
作为活性物质可以使用电化学装置用的各种公知的材料。例如石墨、难石墨化炭(Non-graphitizable carbon)、易石墨化炭(Graphitizablecarbon)、低温度烧成炭等碳材料、Al和Si以及Sn等金属、SiO2以及SnO2等氧化物、钛酸锂(Li4Ti5O12)、LiCoO2、LiNixCo1-xO2、LiMn2O4、LiCoxNiyMn1-x-yO2等含有锂的金属氧化物等。
作为粘结剂例如可以列举PVDF、PTFE、FEP、PFA、ETFE、PCTFE、ECTFE、PVF等氟树脂的聚合物。
作为溶剂可以使用N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺等。
作为导电助剂可以列举炭黑类的碳材料、铜、镍、不锈钢以及铁等金属细微粉末、如ITO那样的导电性氧化物等。
对涂布液的粘度虽然没有特别的限定，但优选例如100～300P的范围。
涂布液储罐8和狭缝口模6通过管道L1而被连接。在管道L1上连接有将涂布液储罐8中的液体定量提供给狭缝口模6的泵9。对泵9没有特别的限定，例如可以使用精密齿轮泵。
卷收卷盘2是通过卷取集电体薄片供给卷盘1所提供的集电体薄片10而传送该集电体薄片10的装置。在卷收卷盘2上连接有马达2a，能够以一定的线速度卷取集电体薄片10。在此，卷收卷盘2和马达2a构成了传送部。对线速度V1没有特别的限定，但一般可以是例如1m/min～25m/min，优选为2m/min～20m/min，更加优选为5m/min～10m/min。如果V1过低，则存在容易在集电体薄片10的宽度方向上产生凹凸的倾向；如果V1过高，则存在容易在涂膜面上产生损伤的倾向。
集电体薄片10，只要是具有多个贯通孔的导电体薄片，就没有特别的限定。其材料可以列举例如铝、铜以及镍等金属材料。贯通孔的形态没有特别的限定，例如可以使用通过冲压加工将规定形状(例如圆形和角形等)的多孔形成为，例如锯齿状配置或者并列配置的所谓冲压金属薄片、或者拉伸加工有许多锯齿状缝隙的薄片而形成有多个大致菱形的贯通孔的所谓延展金属薄片。对贯通孔的数量和孔径没有特别的限定，例如可以使孔径为10μm～500μm。
此外，对集电体薄片10的厚度和宽度也没有特别的限定，例如可以使其分别为10～30μm，50～2000mm。
支撑轧辊3是能够旋转的圆筒状轧辊。在该支撑轧辊3的周面上卷贴着由集电体薄片供给卷盘1提供且被卷收卷盘2卷绕的集电体薄片10，且该支撑轧辊3引导集电体薄片10。对支撑轧辊3的直径并没有特别的限定，例如可以使外径为10～250mm。此外，必要时，可以利用马达3a使支撑轧辊3以规定的速度旋转。对支撑轧辊3的旋转速度并没有特别的限制，然而优选支撑轧辊3周面上的线速度Vb被设定为与集电体薄片10的线速度V1相同或大于V1。具体而言，优选设定为例如1.0V1≤Vb≤1.3V1。
狭缝口模(涂布器)6具有沿着支撑轧辊3的轴方向形成有开口的狭缝6a。该狭缝口模6是如下的装置：使从管道L1流入的液体，在作为空洞而设置于狭缝口模6内部并在支撑轧辊3的轴方向延伸的歧管6b中，在集电体薄片10的宽度方向上扩展，并经由狭缝6a从而以薄片状被吐出。对所涂布的涂膜厚度没有特别的限定，例如可以使其为50～200μm。
相对于支撑轧辊3，压送轧辊4被配置于比狭缝口模6更靠近集电体薄片10的传送方向的后侧(上游侧)，并且与支撑轧辊的轴相平行。该压送轧辊4，利用公知的推送手段4b(例如弹簧)将被配置于支撑轧辊3上并且由狭缝口模6进行涂布液的涂布之前的集电体薄片10向支撑轧辊3推送。
对压送轧辊4推送集电体薄片10的线压力没有特别的限定，然而优选为20×103N/m～600×103N/m，更加优选为50×103N/m～300×103N/m。
对压送轧辊4的直径Dn与支撑轧辊3的直径Db的比即Dn/Db没有特别的限定，然而优选为96％～300％的范围，更加优选为98％～120％的范围。通过将Dn/Db调整在该范围内，可以抑制由支撑轧辊3和压送轧辊4互相挤压而产生的微小的轧辊变形，从而可以降低涂膜厚度的不均匀性。
干燥机40使集电体薄片10上的液体膜20干燥。作为干燥机可以列举热射线加热器、蒸汽加热器以及红外线加热器等。
在这样的电极制造装置100中，如果用液体供给泵将来自于涂布液储罐8的液体提供给狭缝口模6，则液体经由歧管6b以及狭缝6a而被吐出，并作为薄片状的液体膜20被涂布到在支撑轧辊3上面被引导的集电体薄片10上。
这样，利用本实施方式，如图2所示，从集电体薄片10的贯通孔10a转入到背面侧并残存于支撑轧辊3的表面的涂布液21，虽然在支撑轧辊3上与涂布液被涂布之前的集电体薄片10接触，但是利用压送轧辊4将集电体薄片10推送到支撑轧辊3，可以将该残存的涂布液21从集电体薄片10的背面推送到贯通孔10a内。因此，可以使涂布液被涂布之前的集电体薄片10紧密附着于支撑轧辊3。
因此，可以容易地使支撑轧辊3上的集电体薄片10的表面光滑，从而容易地使由狭缝口模6涂布的涂布液厚度均匀。由此，可以形成没有不匀斑点等的平面性良好的电极。此外，虽然在图2中没有示意，但是在集电体薄片10的背面，大多形成一层极薄且厚度基本均匀的涂膜。
此外，如果使集电体薄片10的线传送速度V1与支撑轧辊3的表面线速度Vb不同，则在集电体薄片10和支撑轧辊3之间会产生剪切，从而更容易将以压送轧辊4进行推送时残存的涂布液21推送到贯通孔10a内。
本发明并不限定于上述的实施方式，可以有各种各样的变形方式。
例如，在上述实施方式中，作为涂布器采用了狭缝口模，但是可以采用多种涂布方法，例如也可以采用预计量型的辊涂机而实施。此外，传送部的方式也可以是任意的。
(实施例1)
使用直径Db＝120.0mm的支撑轧辊、直径Dn＝120.0mm的压送轧辊，在厚度为20μm、宽度为150mm并且具有直径为200μm、中心间距为200μm的锯齿状配置的贯通孔的Al制冲压集电体薄片的表面上，使用狭缝宽度为300μm的狭缝口模，涂布涂布液。在此，涂布液的配比为：粉体为活性物质(LiCo0.33Ni0.33Mn0.34O)∶粘结剂(PVDF)∶导电助剂(乙炔炭黑)＝80∶10∶10(质量比)，将该粉体50重量份分散于作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮50重量份中。将粘度调整为270P。使集电体薄片10的传送速度V1为1.00m/min、支撑轧辊3的表面线速度Vb为1.10m/min。将由压送轧辊产生的线压力调整为200×103N/m。以液体膜的膜厚成为120μm的方式提供涂布液。然后，利用显微镜以及千分尺检测干燥后的电极的平面性。
(实施例2～37、比较例1)
除了如表1以及表2所示的对Vb、V1、由压送轧辊产生的线压力以及Db进行改变之外，其余均与实施例1相同。
在由压送轧辊进行推送的各个实施例中，都能够提高电极的平面性，特别是在实施例3～7、实施例10～12、实施例20～23、实施例32～35中平面性较高。
[表1]
Vb(m/min) V1(m/min) Vb/V1(％)   压送轧辊线压力(×103N/m) Dn(mm) Db(mm) Dn/Db(％)   厚度偏差(±％)@900[mm]×60[mm]，n＝100，千分尺测定 判定
  实施例1 1.10 1.00 110 200 120 120 100 5.42   虽然在宽度方向的端部上有粗糙面，但是平滑性基本良好(±6％以内)
  实施例2 2.20 2.00 110 200 120 120 100 3.40   虽然在宽度方向的端部上有若干的粗糙面，但是平滑性基本良好(±4％以内)
  实施例3 5.50 5.00 110 200 120 120 100 1.18 平滑性非常好(±2％以内)
  实施例4 8.80 8.00 110 200 120 120 100 1.15 平滑性非常好(±2％以内)
  实施例5 11.00 10.00 110 200 120 120 100 1.20 平滑性非常好(±2％以内)
  实施例6 16.50 15.00 110 200 120 120 100 1.38 平滑性非常好(±2％以内)
  实施例7 22.00 20.00 110 200 120 120 100 1.41 平滑性非常好(±2％以内)
  实施例8 27.50 25.00 110 200 120 120 100 3.86   虽然确认表面上有若干损伤，但是平滑性基本良好(±4％以内)
  实施例9 7.60 8.00 95 200 120 120 100 5.26   虽然确认表面上有若干损伤，但是平滑性基本良好(±6％以内)
  实施例10 8.00 8.00 100 200 120 120 100 1.46   平滑性非常好(±2％以内)
  实施例11 9.60 8.00 120 200 120 120 100 1.34 平滑性非常好(±2％以内)
  实施例12 10.40 8.00 130 200 120 120 100 1.38 平滑性非常好(±2％以内)
  实施例13 10.80 8.00 135 200 120 120 100 5.27  虽然确认表面上有损伤，但是平滑性基本良好(±6％以内)
实施例14 8.80 8.00 110 850 120 120 100 5.67  虽然确认在集电体的孔部分有凹凸且有部分损伤，但是平滑性基本良好(±6％以内)
实施例15 8.80 8.00 110 800 120 120 100 4.78  虽然确认在集电体的孔部分有凹凸且有部分损伤，但是平滑性基本良好(±6％以内)
实施例16 8.80 8.00 110 650 120 120 100 4.22  虽然确认在集电体的孔部分有凹凸且有部分损伤，但是平滑性基本良好(±6％以内)
  实施例17 8.80 8.00 110 600 120 120 100 3.58  虽然确认在集电体的孔部分有若干凹凸，但是平滑性基本良好(±4％以内)
  实施例18 8.80 8.00 110 500 120 120 100 2.89  虽然确认在集电体孔部分有若干凹凸，但是平滑性基本良好(±4％以内)
  实施例19 8.80 8.00 110 400 120 120 100 2.45  虽然确认在集电体的孔部分有若干凹凸，但是平滑性基本良好(±4％以内)
[表2]
Vb(m/min) V1(m/min) Vb/V1(％)   压送轧辊线压力(×103N/m) Dn(mm) Db(mm) Dn/Db(％)   厚度偏差(±％)@900[mm]×60[mm]，n＝100，千分尺测定 判定
  实施例20 8.80 8.00 110 300 120 120 100 1.26 平滑性非常好(±2％以内)
  实施例21 8.80 8.00 110 200 120 120 100 1.18 平滑性非常好(±2％以内)
  实施例22 8.80 8.00 110 100 120 120 100 1.24 平滑性非常好(±2％以内)
  实施例23 8.80 8.00 110 50 120 120 100 1.45 平滑性非常好(±2％以内)
  实施例24 8.80 8.00 110 40 120 120 100 2.79 虽然在集电体的孔部分存在若干凹凸，但平滑性基本良好(±4％以内)
  实施例25 8.80 8.00 110 30 120 120 100 3.66 虽然在集电体的孔部分存在若干凹凸，但平滑性基本良好(±4％以内)
  实施例26 8.80 8.00 110 20 120 120 100 3.96 虽然在集电体的孔部分存在若干凹凸，但平滑性基本良好(±4％以内)
  实施例27 8.80 8.00 110 15 120 120 100 5.48  虽然确认在集电体的孔部分存在若干凹凸，且宽度方向上的端部上有损伤，但是平滑性基本良好(±6％以内)
  实施例28 8.80 8.00 110 200 120 35 343 4.68  虽然膜厚不均匀，但是平滑性基本良好(±6％以内)
  实施例29 8.00 8.00 110 200 120 40 300 2.97  虽然膜厚稍许不均匀，但是平滑性基本良好(±4％以内)
  实施例30 8.80 8.00 110 200 120 60 200 3.20 虽然膜厚稍许不均匀，但是平滑性基本良好(±4％以内)
  实施例31 8.80 8.00 110 200 120 80 150 3.18   虽然膜厚稍许不均匀，但是平滑性基本良好(±4％以内)
  实施例32 8.80 8.00 110 200 120 100 120 1.52   平滑性非常好(±2％以内)
  实施例33 8.80 8.00 110 200 120 118 102 1.12   平滑性非常好(±2％以内)
  实施例34 8.80 8.00 110 200 120 120 100 1.08   平滑性非常好(±2％以内)
  实施例35 8.80 8.00 110 200 120 122 98 1.15   平滑性非常好(±2％以内)
  实施例36 8.80 8.00 110 200 120 125 96 3.96   虽然膜厚稍许不均匀，但是平滑性基本良好(±4％以内)
  实施例37 8.80 8.00 110 200 120 130 92 5.27   虽然膜厚稍许不均匀，但是平滑性基本良好(±6％以内)
  比较例1 8.80 8.00 110 没有压送轧辊 -- 100 -- 10.53   平滑性很差

Claims (6)

1.一种电极制造装置，其特征在于，
具备：
传送部，传送具有多个贯通孔的集电体薄片；
支撑轧辊，引导所述被传送的集电体薄片；
涂布器，向所述支撑轧辊上的所述集电体薄片提供涂布液；以及
压送轧辊，将由涂布器提供涂布液之前的集电体薄片向支撑轧辊推送。
2.如权利要求1所述的电极制造装置，其特征在于，
所述支撑轧辊的表面的圆周速度和所述集电体薄片的传送速度互不相同。
3.如权利要求1或2所述的电极制造装置，其特征在于，
所述压送轧辊推送所述集电体薄片的线压力为20×103N/m～600×103N/m。
4.一种电极制造方法，其特征在于，
具备：
涂布工序，向在支撑轧辊上被引导的具有多个贯通孔的集电体薄片提供涂布液；以及
推送工序，将所述涂布液被提供之前的所述集电体薄片向所述支撑轧辊推送。
5.如权利要求4所述的电极制造方法，其特征在于，
所述支撑轧辊的表面的圆周速度与在所述支撑轧辊上被引导的集电体薄片的速度互不相同。
6.如权利要求4或5所述的电极制造方法，其特征在于，
所述压送轧辊推送所述集电体薄片的线压力为20×103N/m～600×103N/m。
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