JP2022086901A - Active material supply apparatus and manufacturing apparatus for electrode for battery - Google Patents

Active material supply apparatus and manufacturing apparatus for electrode for battery Download PDF

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Abstract

To provide an active material supply apparatus that can make a block of active materials into powder.SOLUTION: An active material supply apparatus 300 supplies a powder active material 32c on a current collector that is conveyed in a chamber whose internal pressure is reduced to be lower than atmospheric pressure, and includes a disintegrator disposed in the chamber and having a supply port for supplying the active material 32c onto the current collector, and a disintegration mechanism included in the disintegrator and disintegrating a block of the active material 32c in the active material 32c.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、活物質供給装置及び電池用電極の製造装置に関する。 The present invention relates to an active material supply device and a battery electrode manufacturing device.

電池の製造方法として、集電体の上に粉体状の活物質を載置し、プレスすることで一体とする成型方法が知られている。例えば、集電体上に設けられた枠体内部に活物質を充填する方法がある(特許文献1)。また、集電体上に設けられた枠体内側に活物質を配置する方法がある(特許文献2)。 As a method for manufacturing a battery, a molding method is known in which a powdery active material is placed on a current collector and pressed into an integral body. For example, there is a method of filling the inside of a frame provided on a current collector with an active material (Patent Document 1). Further, there is a method of arranging an active material inside a frame provided on a current collector (Patent Document 2).

特許第6633866号公報Japanese Patent No. 6633866 特開2019-207750号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-207750

大気圧より減圧されたチャンバ内において、集電体の上に活物質供給装置により活物質を載置する際、活物質供給装置内に活物質を一時的に堆積させる。このとき、活物質供給装置内において活物質が塊状となることがある。これにより、活物質供給装置内で活物質が詰まることがある。また、塊のまま集電体の上に載置されることで、プレス後に得られた電極に割れ等の成形不良が生じることがある。 When the active material is placed on the current collector by the active material supply device in the chamber depressurized from the atmospheric pressure, the active material is temporarily deposited in the active material supply device. At this time, the active material may be agglomerated in the active material supply device. As a result, the active material may be clogged in the active material supply device. Further, when the lump is placed on the current collector as a lump, molding defects such as cracks may occur in the electrode obtained after pressing.

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、塊状の活物質を粉体状とすることができる活物質供給装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide an active material supply device capable of turning a lumpy active material into a powder.

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る活物質供給装置は、内部が大気圧よりも減圧されるチャンバ内で搬送される集電体の上に粉体状の活物質を供給する活物質供給装置であって、前記チャンバ内に配置され、前記活物質を前記集電体上に供給する供給口を有するホッパと、前記ホッパ内に配置され、前記活物質に含まれる前記活物質の塊を解砕する解砕機構と、を有する。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The active material supply device according to the present invention is an active material supply device that supplies a powdery active material onto a current collector that is conveyed in a chamber whose inside is depressurized from atmospheric pressure. A hopper arranged inside and having a supply port for supplying the active material onto the current collector, and a crushing mechanism arranged inside the hopper and crushing a mass of the active material contained in the active material. , Have.

この発明によれば、活物質供給装置が、ホッパ内に解砕機構を有する。これにより、ホッパ内に堆積する塊状の活物質を粉体状とすることができる。よって、活物質供給装置内で活物質が詰まったり、塊状の活物質が集電体の上に載置されたりすることを防ぐことができる。 According to the present invention, the active material supply device has a crushing mechanism in the hopper. As a result, the lumpy active material deposited in the hopper can be made into a powder. Therefore, it is possible to prevent the active material from being clogged in the active material supply device or being placed on the current collector in the form of a lump.

また、前記解砕機構は、所定の軸線回りに回転するロータと、前記ロータよりも下方に配置されたメッシュ状のスクリーンと、を有していてもよい。 Further, the crushing mechanism may have a rotor that rotates around a predetermined axis and a mesh-shaped screen that is arranged below the rotor.

この発明によれば、解砕機構は、ロータと、メッシュ状のスクリーンと、を有する。これにより、ロータの回転によって塊状の活物質を解し、スクリーンによって更に細かくすることができる。これにより、より効果的に塊状の活物質を解砕することができる。 According to the present invention, the crushing mechanism includes a rotor and a mesh-like screen. As a result, the lumpy active material can be broken down by the rotation of the rotor and further finely divided by the screen. This makes it possible to more effectively crush the massive active material.

また、本発明に係る電池用電極の製造装置は、内部が大気圧よりも減圧されるチャンバと、集電体を、前記チャンバ内で前記集電体の長手方向に搬送する搬送装置と、前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内を移動する前記集電体の上に粉体状の活物質を供給する前記活物質供給装置と、を備える。 Further, the device for manufacturing the electrode for a battery according to the present invention includes a chamber in which the internal pressure is reduced from the atmospheric pressure, a transport device for transporting the current collector in the chamber in the longitudinal direction of the current collector, and the above-mentioned apparatus. It is provided with the active material supply device, which is arranged in the chamber and supplies the powdery active material on the current collector moving in the chamber.

この発明によれば、活物質供給装置が大気圧よりも減圧されるチャンバ内に配置される。これにより、減圧されたチャンバ内に、粉体状の活物質を直接供給することができる。そのため、集電体に載置された活物質内に空気が残ることを防ぐことができる。よって、プレス成型した後の活物質に成形不良が生じることを防ぐことができる。 According to the present invention, the active material supply device is arranged in a chamber where the pressure is lower than the atmospheric pressure. As a result, the powdery active material can be directly supplied into the depressurized chamber. Therefore, it is possible to prevent air from remaining in the active material placed on the current collector. Therefore, it is possible to prevent molding defects from occurring in the active material after press molding.

本発明によれば、塊状の活物質を粉体状とすることができる活物質供給装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an active material supply device capable of turning a lumpy active material into a powder.

本発明の一実施形態に係る電池の断面模式図である。It is sectional drawing of the battery which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る単セルの断面模式図である。It is sectional drawing of the single cell which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る電池用電極の製造装置を示す側面図である。It is a side view which shows the manufacturing apparatus of the electrode for a battery which concerns on one Embodiment of this invention. 図3に示す活物質供給装置の斜視図である。It is a perspective view of the active material supply device shown in FIG.

以下、図面を参照して本発明を適用した一実施形態について詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。
Hereinafter, an embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
In addition, in the drawings used in the following description, for the purpose of emphasizing the characteristic parts, the characteristic parts may be enlarged for convenience, and the dimensional ratios of each component may not be the same as the actual ones. do not have. In addition, for the same purpose, there are cases where non-characteristic parts are omitted.

<電池(二次電池)>
図1は、一実施形態の電池10の断面模式図である。
本実施形態の電池(二次電池)10は、非水電解質二次電池の1種であるリチウムイオン二次電池である。ここで、リチウムイオン二次電池とは、正極30aと負極30bとの間をリチウムイオンが移動することで充電や放電を行う二次電池である。以下では、正極30aおよび負極30bを区別無く呼ぶときには、電極(電池用電極)30と呼ぶ。
<Battery (secondary battery)>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the battery 10 of the embodiment.
The battery (secondary battery) 10 of the present embodiment is a lithium ion secondary battery which is a kind of non-aqueous electrolyte secondary battery. Here, the lithium ion secondary battery is a secondary battery that charges or discharges by moving lithium ions between the positive electrode 30a and the negative electrode 30b. Hereinafter, when the positive electrode 30a and the negative electrode 30b are referred to without distinction, they are referred to as electrodes (battery electrodes) 30.

電池10は、例えば、発電要素において電極が並列接続されてなる形式のいわゆる並列積層型電池などの従来公知の任意の二次電池にも適用可能である。なお、以下の説明では、リチウムイオン二次電池を単に「電池」と呼ぶ。 The battery 10 can also be applied to any conventionally known secondary battery such as a so-called parallel laminated battery in which electrodes are connected in parallel in a power generation element. In the following description, the lithium ion secondary battery is simply referred to as a "battery".

本実施形態の電池10は、発電要素11と、正極タブ34aと、負極タブ34bと、外装体12と、を有する。 The battery 10 of the present embodiment has a power generation element 11, a positive electrode tab 34a, a negative electrode tab 34b, and an exterior body 12.

正極タブ34aは、発電要素11の正極側の端面に接触する。同様に、負極タブ34bは、発電要素11の負極側の端面に接触する。正極タブ34aおよび負極タブ34bは、それぞれ外装体12の外側に引き出される。正極タブ34aおよび負極タブ34bは、アルミニウム合金、銅合金等の高導電性材料が用いられる。 The positive electrode tab 34a comes into contact with the end face of the power generation element 11 on the positive electrode side. Similarly, the negative electrode tab 34b contacts the end face of the power generation element 11 on the negative electrode side. The positive electrode tab 34a and the negative electrode tab 34b are each pulled out to the outside of the exterior body 12. Highly conductive materials such as aluminum alloys and copper alloys are used for the positive electrode tabs 34a and the negative electrode tabs 34b.

外装体12は、外部からの衝撃や環境劣化を防止するために、発電要素11を内部に封止する。外装体12は、例えば、ラミネートフィルムによって袋状に構成される。なお、外装体12としては、金属缶ケースなどを用いてもよい。 The exterior body 12 seals the power generation element 11 inside in order to prevent an impact from the outside and environmental deterioration. The exterior body 12 is formed in a bag shape by, for example, a laminated film. As the exterior body 12, a metal can case or the like may be used.

本実施形態の電池10の発電要素11は、複数の単セル(電池セル)20を有する。発電要素11において、複数の単セル20は、厚さ方向に積層される。単セル20の積層数は、所望する電圧に応じて調節される。 The power generation element 11 of the battery 10 of the present embodiment has a plurality of single cells (battery cells) 20. In the power generation element 11, the plurality of single cells 20 are stacked in the thickness direction. The number of stacked single cells 20 is adjusted according to a desired voltage.

<単セル(電池セル)>
図2は、単セル20の断面模式図である。
単セル20は、2つの電極(電池用電極)としての正極30aおよび負極30bと、セパレータ40と、を有する。
<Single cell (battery cell)>
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the single cell 20.
The single cell 20 has a positive electrode 30a and a negative electrode 30b as two electrodes (battery electrodes), and a separator 40.

セパレータ40は、正極30aと負極30bとの間に配置される。発電要素11において、複数の単セル20は、正極30aと負極30bとを同方向に向けて積層される。発電要素11において、積層方向の正極側の端部に配置される単セル20の正極30aには、正極タブ34aが接触し、積層方向の負極側の端部に配置される単セル20の負極30bには、負極タブ34bが接触する。 The separator 40 is arranged between the positive electrode 30a and the negative electrode 30b. In the power generation element 11, the plurality of single cells 20 are laminated with the positive electrode 30a and the negative electrode 30b oriented in the same direction. In the power generation element 11, the positive electrode tab 34a comes into contact with the positive electrode 30a of the single cell 20 arranged at the end on the positive electrode side in the stacking direction, and the negative electrode of the single cell 20 arranged at the end on the negative electrode side in the stacking direction. The negative electrode tab 34b comes into contact with 30b.

セパレータ40には、電解質が保持される。これにより、セパレータ40は、電解質層として機能する。セパレータ40は、正極30aおよび負極30bの電極活物質層32の間に配置され、これらが互いに接触することを抑制する。これにより、セパレータ40は、正極30aと負極30bとの間の隔壁として機能する。 An electrolyte is held in the separator 40. As a result, the separator 40 functions as an electrolyte layer. The separator 40 is arranged between the electrode active material layer 32 of the positive electrode 30a and the negative electrode 30b, and prevents them from coming into contact with each other. As a result, the separator 40 functions as a partition wall between the positive electrode 30a and the negative electrode 30b.

セパレータ40に保持される電解質としては、例えば、電解液またはゲルポリマー電解質などが挙げられる。これらの電解質を用いることで、高いリチウムイオン伝導性が確保される。セパレータの形態としては、例えば、上記電解質を吸収保持するポリマーや繊維からなる多孔性シートのセパレータや不織布セパレータ等を挙げることができる。 Examples of the electrolyte held in the separator 40 include an electrolytic solution or a gel polymer electrolyte. By using these electrolytes, high lithium ion conductivity is ensured. Examples of the form of the separator include a separator of a porous sheet made of a polymer or fiber that absorbs and retains the electrolyte, a non-woven fabric separator, and the like.

正極30aおよび負極30bは、それぞれ、集電体31と、電極活物質層32と、枠体45と、を有する。電極活物質層32と集電体31とは、セパレータ40側からこの順に並ぶ。枠体45は、額縁状(環状)である。枠体45は、電極活物質層32の周囲を囲む。正極30aの枠体45と負極30bの枠体45とは、互いに溶着され一体化されている。 The positive electrode 30a and the negative electrode 30b each have a current collector 31, an electrode active material layer 32, and a frame body 45, respectively. The electrode active material layer 32 and the current collector 31 are arranged in this order from the separator 40 side. The frame body 45 has a frame shape (annular shape). The frame 45 surrounds the periphery of the electrode active material layer 32. The frame body 45 of the positive electrode 30a and the frame body 45 of the negative electrode 30b are welded to each other and integrated.

以下の説明において、正極30aおよび負極30bの電極活物質層32を互いに区別する場合、これらをそれぞれ正極活物質層32a、負極活物質層32bと呼ぶ。 In the following description, when the electrode active material layers 32 of the positive electrode 30a and the negative electrode 30b are distinguished from each other, they are referred to as a positive electrode active material layer 32a and a negative electrode active material layer 32b, respectively.

枠体45は、集電体31同士の接触や単セル20の端部における短絡を防止する。枠体45を構成する材料としては、絶縁性、シール性(液密性)、電池動作温度下での耐熱性等を有するものであればよく、樹脂材料が好適に採用される。 The frame body 45 prevents contact between the current collectors 31 and a short circuit at the end of the single cell 20. As the material constituting the frame body 45, any material having insulating property, sealing property (liquidtightness), heat resistance under the battery operating temperature and the like may be used, and a resin material is preferably adopted.

集電体31は、導電性のシート状の部材である。集電体31を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、導電性を有する樹脂や、金属が用いられうる。軽量化の観点からは、集電体31は、導電性を有する樹脂によって形成された樹脂集電体であることが好ましい。なお、単セル20間のリチウムイオンの移動を遮断する観点からは、樹脂製の集電体31の一部に金属層を設けてもよい。 The current collector 31 is a conductive sheet-like member. The material constituting the current collector 31 is not particularly limited, and for example, a conductive resin or a metal can be used. From the viewpoint of weight reduction, the current collector 31 is preferably a resin current collector formed of a conductive resin. From the viewpoint of blocking the movement of lithium ions between the single cells 20, a metal layer may be provided on a part of the resin current collector 31.

樹脂製の集電体31を構成する導電性を有する樹脂としては、導電性高分子材料または非導電性高分子材料に必要に応じて導電性フィラーが添加された樹脂が挙げられる。導電性高分子材料としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、およびポリオキサジアゾールなどが挙げられる。かような導電性高分子材料は、導電性フィラーを添加しなくても十分な導電性を有するため、製造工程の容易化または集電体の軽量化の点において有利である。 Examples of the conductive resin constituting the resin collector 31 include a conductive polymer material or a non-conductive polymer material to which a conductive filler is added as needed. Examples of the conductive polymer material include polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylene vinylene, polyoxadiazole and the like. Since such a conductive polymer material has sufficient conductivity without adding a conductive filler, it is advantageous in terms of facilitating the manufacturing process or reducing the weight of the current collector.

非導電性高分子材料としては、例えば、ポリエチレン(PE;高密度ポリエチレン(H
DPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)など)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリアミド(PA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、またはポリスチレン(PS)などが挙げられる。かような非導電性高分子材料は、優れた耐電位性または耐溶媒性を有しうる。
Examples of the non-conductive polymer material include polyethylene (PE; high density polyethylene (H).
DPE), low density polyethylene (LDPE), etc.), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), polyimide (PI), polyamideimide (PAI), polyamide (PA), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethylacrylate (PMA), polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVdF), or polystyrene (PS). ) And so on. Such non-conductive polymer materials may have excellent potential or solvent resistance.

導電性フィラーは、導電性を有する物質であれば特に制限なく用いることができる。例えば、導電性、耐電位性、またはリチウムイオン遮断性に優れた材料として、金属および導電性カーボンなどが挙げられる。金属としては、特に制限はないが、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅、白金、鉄、クロム、スズ、亜鉛、インジウム、アンチモン、およびカリウムからなる群から選択される少なくとも1種の金属もしくはこれらの金属を含む合金または金属酸化物を含むことが好ましい。また、導電性カーボンとしては、特に制限はない。好ましくは、アセチレンブラック、バルカン(登録商標)、ブラックパール(登録商標)、カーボンナノファイバー、ケッチェンブラック(登録商標)、カーボンナノチューブ(CNT)、カーボンナノホーン、カーボンナノバルーン、およびフラーレンからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。 The conductive filler can be used without particular limitation as long as it is a conductive substance. For example, materials having excellent conductivity, potential resistance, or lithium ion blocking property include metals and conductive carbon. The metal is not particularly limited, but at least one metal selected from the group consisting of nickel, titanium, aluminum, copper, platinum, iron, chromium, tin, zinc, indium, antimony, and potassium, or these metals. It is preferable to contain an alloy or a metal oxide containing. Further, the conductive carbon is not particularly limited. Preferably, from the group consisting of acetylene black, vulcan (registered trademark), black pearl (registered trademark), carbon nanofiber, Ketjen black (registered trademark), carbon nanotube (CNT), carbon nanohorn, carbon nanoballoon, and fullerene. It is preferable to include at least one selected.

導電性フィラーの添加量は、集電体31に十分な導電性を付与できる量であれば特に制限はなく、好ましくは、5~35質量%程度であり、より好ましくは10~30質量%であり、さらに好ましくは15~20質量%である。 The amount of the conductive filler added is not particularly limited as long as it can impart sufficient conductivity to the current collector 31, preferably about 5 to 35% by mass, and more preferably 10 to 30% by mass. Yes, more preferably 15 to 20% by mass.

また、集電体31が金属によって形成される場合は、金属としては、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス、チタン、銅などが挙げられる。これらのほか、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、またはこれらの金属のめっき材などが好ましく用いられうる。また、金属表面にアルミニウムが被覆されてなる箔であってもよい。なかでも、電子伝導性や電池作動電位、集電体31へのスパッタリングによる負極活物質の密着性等の観点からは、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケルが好ましい。 When the current collector 31 is formed of a metal, examples of the metal include aluminum, nickel, iron, stainless steel, titanium, and copper. In addition to these, a clad material of nickel and aluminum, a clad material of copper and aluminum, or a plating material of these metals can be preferably used. Further, the foil may be a metal surface coated with aluminum. Of these, aluminum, stainless steel, copper, and nickel are preferable from the viewpoints of electron conductivity, battery operating potential, adhesion of the negative electrode active material by sputtering to the current collector 31, and the like.

電極活物質層32は、電極活物質(正極活物質または負極活物質)および導電助剤を含む電極用造粒粒子(以下、単に造粒粒子)を有する。また、電極活物質層32は、必要に応じて、電解液および粘着剤のうち何れか一方又は両方をさらに含んでいてもよい。また、電極活物質層32は、必要に応じて、イオン伝導性ポリマー等を含んでもよい。
以下の説明において、正極活物質層32aおよび負極活物質層32bの電極活物質を互いに区別する場合、これらをそれぞれ正極活物質、負極活物質と呼ぶ。
The electrode active material layer 32 has electrode granulated particles (hereinafter, simply granulated particles) containing an electrode active material (positive electrode active material or negative electrode active material) and a conductive auxiliary agent. Further, the electrode active material layer 32 may further contain either one or both of the electrolytic solution and the pressure-sensitive adhesive, if necessary. Further, the electrode active material layer 32 may contain an ion conductive polymer or the like, if necessary.
In the following description, when the electrode active materials of the positive electrode active material layer 32a and the negative electrode active material layer 32b are distinguished from each other, they are referred to as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively.

正極活物質としては、例えば、LiMn2O4、LiCoO2、LiNiO2、Li(Ni-Mn-Co)O2およびこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの等のリチウム-遷移金属複合酸化物、リチウム-遷移金属リン酸化合物、リチウム-遷移金属硫酸化合物などが挙げられる。場合によっては、2種以上の正極活物質が併用されてもよい。好ましくは、容量、出力特性の観点から、リチウム-遷移金属複合酸化物が、正極活物質として用いられる。より好ましくはリチウムとニッケルとを含有する複合酸化物が用いられる。さらに好ましくはLi(Ni-Mn-Co)O2およびこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの(以下、「NMC複合酸化物」と呼ぶ)、またはリチウム-ニッケル-コバルト-アルミニウム複合酸化物などが用いられる。NMC複合酸化物は、リチウム原子層と遷移金属(Mn、NiおよびCoが秩序正しく配置)原子層とが酸素原子層を介して交互に積み重なった層状結晶構造を有する。そして、遷移金属1原子あたり1個のLi原子が含まれ、取り出せるLi量が、スピネル系リチウムマンガン酸化物の2倍、つまり供給能力が2倍になり、高い容量を持つことができる。 Examples of the positive electrode active material include LiMn2O4, LiCoO2, LiNiO2, Li (Ni—Mn—Co) O2, and lithium-transition metal composite oxides in which some of these transition metals are substituted with other elements. Examples thereof include lithium-transition metal phosphate compounds and lithium-transition metal sulfate compounds. In some cases, two or more kinds of positive electrode active materials may be used in combination. Preferably, a lithium-transition metal composite oxide is used as the positive electrode active material from the viewpoint of capacity and output characteristics. More preferably, a composite oxide containing lithium and nickel is used. More preferably, Li (Ni-Mn-Co) O2 and a part of these transition metals are substituted with other elements (hereinafter referred to as "NMC composite oxide"), or lithium-nickel-cobalt-aluminum. Composite oxides and the like are used. The NMC composite oxide has a layered crystal structure in which a lithium atomic layer and a transition metal (Mn, Ni and Co are arranged in an orderly manner) atomic layer are alternately stacked via an oxygen atomic layer. Then, one Li atom is contained in each transition metal atom, and the amount of Li that can be taken out is twice that of the spinel-based lithium manganese oxide, that is, the supply capacity is doubled, and a high capacity can be obtained.

負極活物質としては、例えば、グラファイト(黒鉛)、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料、リチウム-遷移金属複合酸化物(例えば、Li4Ti5O12)、金属材料(スズ、シリコン)、リチウム合金系負極材料(例えばリチウム-スズ合金、リチウム-シリコン合金、リチウム-アルミニウム合金、リチウム-アルミニウム-マンガン合金等)などが挙げられる。場合によっては、2種以上の負極活物質が併用されてもよい。好ましくは、容量、出力特性の観点から、炭素材料、リチウム-遷移金属複合酸化物、リチウム合金系負極材料が、負極活物質として好ましく用いられる。なお、上記以外の負極活物質が用いられてもよいことは勿論である。また、(メタ)アクリレート系共重合体等の被覆用樹脂は特に炭素材料に対して付着しやすいという性質を有している。したがって、構造的に安定した電極材料を提供するという観点からは、負極活物質として炭素材料を用いることが好ましい。 Examples of the negative electrode active material include carbon materials such as graphite (graphite), soft carbon, and hard carbon, lithium-transition metal composite oxide (for example, Li4Ti5O12), metal materials (tin, silicon), and lithium alloy-based negative electrode materials (. For example, lithium-tin alloy, lithium-silicon alloy, lithium-aluminum alloy, lithium-aluminum-manganese alloy, etc.) can be mentioned. In some cases, two or more kinds of negative electrode active materials may be used in combination. Preferably, from the viewpoint of capacity and output characteristics, a carbon material, a lithium-transition metal composite oxide, and a lithium alloy-based negative electrode material are preferably used as the negative electrode active material. Of course, a negative electrode active material other than the above may be used. Further, a coating resin such as a (meth) acrylate-based copolymer has a property of being particularly easy to adhere to a carbon material. Therefore, from the viewpoint of providing a structurally stable electrode material, it is preferable to use a carbon material as the negative electrode active material.

導電助剤は、電子伝導パスを形成し、電極活物質層32の電子移動抵抗を低減することで、電池の高レートでの出力特性向上に寄与し得る。導電助剤の形状は、粒子状または繊維状であることが好ましい。 The conductive auxiliary agent can contribute to the improvement of the output characteristics at a high rate of the battery by forming an electron conduction path and reducing the electron transfer resistance of the electrode active material layer 32. The shape of the conductive auxiliary agent is preferably particulate or fibrous.

導電助剤としては、例えば、アルミニウム、ステンレス、銀、金、銅、チタン等の金属、これらの金属を含む合金または金属酸化物;炭素繊維(具体的には、気相成長炭素繊維(VGCF)等)、カーボンナノチューブ(CNT)、カーボンナノファイバー、カーボンブラック(具体的には、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック等)等のカーボンが挙げられるが、これらに限定されない。また、粒子状のセラミック材料や樹脂材料の周りに上記金属材料をめっき等でコーティングしたものも導電助剤として使用できる。これらの導電助剤のなかでも、電気的安定性の観点から、アルミニウム、ステンレス、銀、金、銅、チタン、およびカーボンからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、アルミニウム、ステンレス、銀、金、およびカーボンからなる群より選択される少なくとも1種を含むことがより好ましく、カーボンからなる群より選択される少なくとも1種を含むことがさらに好ましい。これらの導電助剤は、1種のみを単独で使用してもよいし、2種以上を併用しても構わない。 Examples of the conductive auxiliary agent include metals such as aluminum, stainless steel, silver, gold, copper, and titanium, alloys or metal oxides containing these metals; carbon fibers (specifically, vapor phase growth carbon fibers (VGCF)). Etc.), carbon nanotubes (CNT), carbon nanofibers, carbon black (specifically, acetylene black, Ketjen black (registered trademark), furnace black, channel black, thermal lamp black, etc.), etc. , Not limited to these. Further, a particulate ceramic material or a resin material coated with the above metal material by plating or the like can also be used as a conductive auxiliary agent. Among these conductive auxiliaries, from the viewpoint of electrical stability, it is preferable to contain at least one selected from the group consisting of aluminum, stainless steel, silver, gold, copper, titanium, and carbon, and aluminum, stainless steel. It is more preferable to contain at least one selected from the group consisting of silver, gold, and carbon, and even more preferably to contain at least one selected from the group consisting of carbon. Only one of these conductive aids may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

電解液(液体電解質)は、溶媒にリチウム塩が溶解した形態を有する。本発明の電解液を構成する溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート等のカーボネート類が挙げられる。リチウム塩としては、LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6LiClO4、Li[(FSO2)2N](LiFSI)等の無機酸のリチウム塩、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、およびLiC(CF3SO2)3等の有機酸のリチウム塩等が挙げられる。なお、電解液におけるリチウム塩の濃度は、0.1~3.0Mであることが好ましく、0.8~2.2Mであることがより好ましい。また、添加剤を使用する場合の使用量は、添加剤を添加する前の電解液100質量%に対して、好ましくは0.5~10質量%、より好ましくは0.5~5質量%である。 The electrolytic solution (liquid electrolyte) has a form in which a lithium salt is dissolved in a solvent. Examples of the solvent constituting the electrolytic solution of the present invention include carbonates such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and ethyl methyl carbonate. Examples of the lithium salt include lithium salts of inorganic acids such as LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6LiClO4, Li [(FSO2) 2N] (LiFSI), LiN (CF3SO2) 2, LiN (C2F5SO2) 2, LiC (CF3SO2) 3, and the like. Examples thereof include lithium salts of organic acids. The concentration of the lithium salt in the electrolytic solution is preferably 0.1 to 3.0 M, more preferably 0.8 to 2.2 M. When the additive is used, the amount used is preferably 0.5 to 10% by mass, more preferably 0.5 to 5% by mass, based on 100% by mass of the electrolytic solution before the additive is added. be.

添加剤としては、例えば、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、フェニルビニレンカーボネート、ジフェニルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、ジエチルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、1,2-ジビニルエチレンカーボネート、1-メチル-1-ビニルエチレンカーボネート、1-メチル-2-ビニルエチレンカーボネート、1-エチル-1-ビニルエチレンカーボネート、1-エチル-2-ビニルエチレンカーボネート、ビニルビニレンカーボネート、アリルエチレンカーボネート、ビニルオキシメチルエチレンカーボネート、アリルオキシメチルエチレンカーボネート、アクリルオキシメチルエチレンカーボネート、メタクリルオキシメチルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、プロパルギルエチレンカーボネート、エチニルオキシメチルエチレンカーボネート、プロパルギルオキシエチレンカーボネート、メチレンエチレンカーボネート、1,1-ジメチル-2-メチレンエチレンカーボネートなどが挙げられる。なかでも、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートが好ましく、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートがより好ましい。これらの環式炭酸エステルは、1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。 Examples of the additive include vinylene carbonate, methylvinylene carbonate, dimethylvinylene carbonate, phenylvinylene carbonate, diphenylvinylene carbonate, ethylvinylene carbonate, diethylvinylene carbonate, vinylethylene carbonate, 1,2-divinylethylenecarbonate, 1-methyl-. 1-vinylethylene carbonate, 1-methyl-2-vinylethylene carbonate, 1-ethyl-1-vinylethylenecarbonate, 1-ethyl-2-vinylethylenecarbonate, vinylvinylene carbonate, allylethylenecarbonate, vinyloxymethylethylenecarbonate, Allyloxymethylethylene carbonate, acrylicoxymethylethylene carbonate, methacryloxymethylethylene carbonate, ethynylethylene carbonate, propargylethylene carbonate, ethynyloxymethylethylene carbonate, propargyloxyethylene carbonate, methyleneethylene carbonate, 1,1-dimethyl-2-methylene Examples include ethylene carbonate. Of these, vinylene carbonate, methylvinylene carbonate and vinylethylene carbonate are preferable, and vinylene carbonate and vinylethylene carbonate are more preferable. Only one of these cyclic carbonic acid esters may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

粘着剤としては、例えば、ポリシック(登録商標)シリーズ等の(メタ)アクリル酸エステル系感圧接着剤が挙げられる。造粒粒子中の前記粘着剤の含有量は、造粒粒子の固形分の合計質量に対して、0.01~10質量%であることが好ましく、より好ましくは0.01~8質量%であり、さらに好ましくは0.1~5質量%であり、特に好ましくは0.1~3質量%である。 Examples of the pressure-sensitive adhesive include (meth) acrylic acid ester-based pressure-sensitive adhesives such as Polythic (registered trademark) series. The content of the pressure-sensitive adhesive in the granulated particles is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.01 to 8% by mass, based on the total mass of the solid content of the granulated particles. Yes, more preferably 0.1 to 5% by mass, and particularly preferably 0.1 to 3% by mass.

イオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)系及びポリプロピレンオキシド(PPO)系の公知のポリオキシアルキレンオキサイドポリマーが挙げられる。 Examples of the ion conductive polymer include known polyoxyalkylene oxide polymers such as polyethylene oxide (PEO) -based and polypropylene oxide (PPO) -based.

<電池用電極の製造装置及び電池用電極の製造方法>
次に、本実施形態の電池用電極(正極30aおよび負極30b)の製造装置について説明する。
集電体31は、電極30の製造工程において、帯状の集電体31Bを適宜切断することにより設けられるものとする。帯状の集電体31Bは、製造装置に投入される前はロール状となって保管される。このように、ロール状に保管される帯状の集電体31Bを、集電体ロール31Rとする。
なお、本実施形態では帯状の集電体31Bから集電体31とする方法を好適に用いられるものとして説明するが、その他方法であってもよい。
正極活物質層32a及び負極活物質層32bを区別なく呼ぶときには、活物質32cと呼ぶ。活物質32cは、電極活物質および導電助剤を含む、複数の電極用造粒粒子のことを意味する。活物質32cは、粉体状である。
<Battery electrode manufacturing equipment and battery electrode manufacturing method>
Next, the apparatus for manufacturing the battery electrodes (positive electrode 30a and negative electrode 30b) of the present embodiment will be described.
The current collector 31 is provided by appropriately cutting the band-shaped current collector 31B in the manufacturing process of the electrode 30. The band-shaped current collector 31B is stored in a roll shape before being charged into the manufacturing apparatus. The band-shaped current collector 31B stored in a roll shape in this way is referred to as a current collector roll 31R.
In this embodiment, the method of changing from the band-shaped current collector 31B to the current collector 31 will be described as being preferably used, but other methods may be used.
When the positive electrode active material layer 32a and the negative electrode active material layer 32b are referred to without distinction, they are referred to as an active material 32c. The active material 32c means a plurality of electrode granulated particles containing an electrode active material and a conductive auxiliary agent. The active material 32c is in the form of powder.

正極30aの製造方法と負極30bの製造方法とは、主に電極活物質層32に含まれる電極活物質が異なる。そのため、製造装置については正極30aおよび負極30bによる差異はない。ここでは、電極30の製造装置として、製造装置(電池用電極の製造装置)1000を説明する。
図3に示すように、製造装置1000は、チャンバ100と、搬送装置200と、活物質供給装置300と、ロールプレス400と、枠体供給装置500と、集電体展開装置600と、入口部700と、を備える。
The method for manufacturing the positive electrode 30a and the method for manufacturing the negative electrode 30b differ mainly in the electrode active material contained in the electrode active material layer 32. Therefore, there is no difference between the positive electrode 30a and the negative electrode 30b in the manufacturing apparatus. Here, a manufacturing device (manufacturing device for battery electrodes) 1000 will be described as a manufacturing device for the electrode 30.
As shown in FIG. 3, the manufacturing apparatus 1000 includes a chamber 100, a transfer device 200, an active material supply device 300, a roll press 400, a frame supply device 500, a current collector deployment device 600, and an inlet portion. It is equipped with 700.

チャンバ100は、内部を大気圧よりも減圧された状態に保持できる部屋である。チャンバ100の内部は、不図示の減圧ポンプにより大気圧よりも減圧される。チャンバ100の内部の圧力は、大気圧よりも減圧されていれば任意の値でよいが、例えば、大気圧から1×10-1~1×10-2Paまでの低真空環境となるように調整されていてもよいし、1×10-6~1×10-7Paの高真空環境となるように調整されていてもよいし、それ以上の超高真空や10-8~10-9Paレベルの極高真空であってもよい。なお、標準大気圧は、約1013hPa(約10Pa)である。
チャンバ100は、空洞状である。チャンバ100内では、帯状の集電体31Bが搬送される。
チャンバ100内では、本実施形態における電池の製造に係る主要な工程が実施される。すなわち、帯状の集電体31Bの上に粉体状の活物質32cを載置し、載置された活物質32cをプレス加工し、枠体45を設置する工程が実施される。チャンバ100の内部には、少なくとも搬送装置200、活物質供給装置300、ロールプレス400、枠体供給装置500が設けられている。本実施形態において、帯状の集電体31Bはチャンバ100の外部から内部へ挿入される。そのため、チャンバ100には、帯状の集電体31Bの入口として、第1スリット110が設けられている。
本実施形態に係る電池の製造時には、チャンバ100の内部は大気圧よりも減圧される。これにより、活物質内部に空気が残留することを防ぐ。
The chamber 100 is a room in which the inside can be kept in a state where the pressure is lower than the atmospheric pressure. The inside of the chamber 100 is depressurized from the atmospheric pressure by a decompression pump (not shown). The pressure inside the chamber 100 may be any value as long as it is depressurized from the atmospheric pressure, but for example, the low vacuum environment from the atmospheric pressure to 1 × 10 -1 to 1 × 10 -2 Pa may be obtained. It may be adjusted, it may be adjusted to have a high vacuum environment of 1 × 10 -6 to 1 × 10 -7 Pa, an ultra-high vacuum higher than that, or 10-8 to 10-9 . It may be a Pa level ultra-high vacuum. The standard atmospheric pressure is about 1013 hPa ( about 105 Pa).
The chamber 100 is hollow. A band-shaped current collector 31B is conveyed in the chamber 100.
In the chamber 100, the main steps related to the manufacture of the battery according to the present embodiment are carried out. That is, a step of placing the powdery active material 32c on the band-shaped current collector 31B, pressing the placed active material 32c, and installing the frame body 45 is carried out. Inside the chamber 100, at least a transfer device 200, an active material supply device 300, a roll press 400, and a frame supply device 500 are provided. In the present embodiment, the band-shaped current collector 31B is inserted from the outside to the inside of the chamber 100. Therefore, the chamber 100 is provided with a first slit 110 as an inlet of the band-shaped current collector 31B.
At the time of manufacturing the battery according to the present embodiment, the inside of the chamber 100 is depressurized more than the atmospheric pressure. This prevents air from remaining inside the active material.

搬送装置200は、チャンバ100内において、帯状の集電体31Bを帯状の集電体31Bの長手方向に搬送する。また、搬送装置200として、帯状の集電体31Bの搬送方向において、ロールプレス400よりも上流側に第1搬送装置210、下流側に第2搬送装置220が設けられている。第1搬送装置210及び第2搬送装置220は、例えば、公知のベルトコンベアである。第1搬送装置210の上には、活物質供給装置300が設けられている。また、第2搬送装置220の上には、枠体供給装置500が設けられている。なお、以下において、第1搬送装置210と第2搬送装置220とをまとめて、搬送装置200と呼ぶことがある。 The transport device 200 transports the band-shaped current collector 31B in the chamber 100 in the longitudinal direction of the band-shaped current collector 31B. Further, as the transfer device 200, the first transfer device 210 is provided on the upstream side of the roll press 400 and the second transfer device 220 is provided on the downstream side in the transfer direction of the band-shaped current collector 31B. The first transfer device 210 and the second transfer device 220 are, for example, known belt conveyors. An active material supply device 300 is provided on the first transfer device 210. Further, a frame supply device 500 is provided on the second transfer device 220. In the following, the first transfer device 210 and the second transfer device 220 may be collectively referred to as a transfer device 200.

活物質供給装置300は、搬送装置200によりチャンバ100内に搬送される帯状の集電体31Bの上に、活物質32cを載置する。図4に示すように、活物質供給装置300は、スクリューコンベア310と、投入シュート320と、解砕機330(ホッパ)と、超音波振動機340と、シャッタユニット350と、ならしブラシ360と、を備える。
スクリューコンベア310は、活物質32cを活物質供給装置300へ運搬する。スクリューコンベア310の一方の端部は活物質32cの貯蔵部等(不図示)へ接続されている。スクリューコンベア310の他方の端部は、投入シュート320へ接続されている。
The active material supply device 300 places the active material 32c on the band-shaped current collector 31B which is conveyed into the chamber 100 by the transfer device 200. As shown in FIG. 4, the active material supply device 300 includes a screw conveyor 310, a charging chute 320, a crusher 330 (hopper), an ultrasonic vibrator 340, a shutter unit 350, a break-in brush 360, and the like. To prepare for.
The screw conveyor 310 transports the active material 32c to the active material supply device 300. One end of the screw conveyor 310 is connected to a storage portion or the like (not shown) of the active material 32c. The other end of the screw conveyor 310 is connected to the charging chute 320.

投入シュート320は、スクリューコンベア310から運搬された活物質32cを、解砕機330へ運搬する。投入シュート320の一方の側面には、スクリューコンベア310の他方の端部が接続されている。投入シュート320の下面には、解砕機330の上面が接続されている。これにより、投入シュート320へスクリューコンベア310により水平方向に投入された活物質32cは、解砕機330へ自由落下することで投入される。 The charging chute 320 transports the active material 32c transported from the screw conveyor 310 to the crusher 330. The other end of the screw conveyor 310 is connected to one side surface of the charging chute 320. The upper surface of the crusher 330 is connected to the lower surface of the charging chute 320. As a result, the active material 32c horizontally charged into the charging chute 320 by the screw conveyor 310 is charged by free-falling into the crusher 330.

解砕機330は、チャンバ100内を搬送される帯状の集電体31Bの上に設けられている。解砕機330の上には投入シュート320が設けられている。解砕機330の下にはシャッタユニット350が設けられている。
ここで、投入シュート320から解砕機330内に投入された活物質32cは、その材料の性質上塊状となっていることがある。この状態のまま活物質32cを帯状の集電体31Bの上に載置すると、完成後の電極30の性能に影響を及ぼす。解砕機330は、この問題を解消するために、載置前の活物質32cを粉砕する役割を有する。
The crusher 330 is provided on the band-shaped current collector 31B carried in the chamber 100. An input chute 320 is provided on the crusher 330. A shutter unit 350 is provided below the crusher 330.
Here, the active material 32c charged into the crusher 330 from the charging chute 320 may be in the form of a lump due to the nature of the material. If the active material 32c is placed on the band-shaped current collector 31B in this state, the performance of the electrode 30 after completion is affected. The crusher 330 has a role of crushing the active material 32c before loading in order to solve this problem.

解砕機330は、排出シュート331(供給口)と、ロータ332と、スクリーン333と、を備える。排出シュート331は、投入シュート320から投入された活物質32cを受け入れる容器である。本実施形態において、排出シュート331の下端部は開口しており、チャンバ100内に配置されているものとする。これにより、減圧されたチャンバ100内における帯状の集電体31B上に、活物質32cが載置される。 The crusher 330 includes a discharge chute 331 (supply port), a rotor 332, and a screen 333. The discharge chute 331 is a container that receives the active material 32c charged from the charging chute 320. In the present embodiment, it is assumed that the lower end portion of the discharge chute 331 is open and is arranged in the chamber 100. As a result, the active material 32c is placed on the band-shaped current collector 31B in the depressurized chamber 100.

ロータ332は、排出シュート331内に配置された回転部材である。ロータ332は、排出シュート331内において、所定の軸線まわりに回転する。前記軸線は、例えば、水平方向であることが好ましく、また、水平方向のうち、搬送装置200による搬送方向に直交する方向であることがより好ましい。
ロータ332は、例えば、円盤部332aと、円盤部332aの間に複数配置された円柱部332bと、を備える。
The rotor 332 is a rotating member arranged in the discharge chute 331. The rotor 332 rotates around a predetermined axis in the discharge chute 331. The axis is preferably, for example, in the horizontal direction, and more preferably in the horizontal direction, which is orthogonal to the transport direction by the transport device 200.
The rotor 332 includes, for example, a disk portion 332a and a plurality of cylindrical portions 332b arranged between the disk portions 332a.

円盤部332aは、ロータ332の軸線上に一対に設けられる円盤状の部材である。円盤部332aは、円盤状の平面が、ロータ332の軸線に直交する方向に設けられる。一対の円盤部332aの中心は、いずれもロータ332の軸線上に設けられる。
円柱部332bは、一対の円盤部332aの間に複数設けられる円柱状の部材である。円柱部332bは、例えば、円柱状の軸線がロータ332の軸線に平行になるように設けられている。また、複数の円柱部332bは、円盤部332aの外縁部に、間隔をあけて設けられている。本実施形態において、円柱部332bは、1対の円盤部332aの間に6か所設けられているとする。
排出シュート331内に投入された活物質32cは、回転するロータ332に接触することにより攪拌される。これにより、塊状の活物質32cが粉砕される。
The disk portion 332a is a pair of disk-shaped members provided on the axis of the rotor 332. The disk portion 332a is provided with a disk-shaped plane in a direction orthogonal to the axis of the rotor 332. The centers of the pair of disk portions 332a are all provided on the axis of the rotor 332.
The cylindrical portion 332b is a plurality of cylindrical members provided between the pair of disk portions 332a. The columnar portion 332b is provided, for example, so that the cylindrical axis is parallel to the axis of the rotor 332. Further, the plurality of cylindrical portions 332b are provided on the outer edge portion of the disk portion 332a at intervals. In the present embodiment, it is assumed that the cylindrical portions 332b are provided at six locations between the pair of disk portions 332a.
The active material 32c charged into the discharge chute 331 is agitated by coming into contact with the rotating rotor 332. As a result, the massive active material 32c is crushed.

スクリーン333は、排出シュート331内において、ロータ332の下部に配置される。スクリーン333は、網状(メッシュ状)の部材である。スクリーン333は、ロータ332によって粉砕された活物質32cを、より細かくするふるいの役割を有する。スクリーン333は、塊状の活物質32cが回転するロータ332とスクリーン333との間に挟まれることで、塊状の活物質32cをすりつぶすように粉砕する役割を有する。
以下において、ロータ332と、スクリーン333とを合わせて、解砕機構と呼称することがある。
The screen 333 is located at the bottom of the rotor 332 in the discharge chute 331. The screen 333 is a mesh-like member. The screen 333 has the role of a sieve for making the active material 32c crushed by the rotor 332 finer. The screen 333 has a role of grinding the massive active material 32c so as to be crushed by being sandwiched between the rotating rotor 332 and the screen 333 in which the massive active material 32c is rotated.
Hereinafter, the rotor 332 and the screen 333 may be collectively referred to as a crushing mechanism.

超音波振動機340は、排出シュート331下部の外壁に設けられている。つまり、ロータ332及びスクリーン333によって粉砕された活物質32cが堆積する部位の外側に設けられている。超音波振動機340は、超音波を発生することで排出シュート331の下部(スクリーン333上)に堆積した活物質32cを振動させ、堆積した活物質32cを均一にならす役割を有する。超音波振動機340は、例えば、堆積した活物質32cの高さを不図示の高さセンサによって確認し、一定の高さを超えたときに起動して振動を開始することで、活物質32cの高さをならす方法が好適に用いられる。あるいは、超音波振動機340は、常に起動させていてもよい。 The ultrasonic vibrator 340 is provided on the outer wall below the discharge chute 331. That is, it is provided outside the portion where the active material 32c crushed by the rotor 332 and the screen 333 is deposited. The ultrasonic vibrator 340 has a role of vibrating the active material 32c deposited on the lower portion (on the screen 333) of the discharge chute 331 by generating ultrasonic waves, and evening the deposited active material 32c. The ultrasonic vibration machine 340, for example, confirms the height of the deposited active material 32c by a height sensor (not shown), and starts vibration when the height exceeds a certain height to start the active material 32c. A method of smoothing the height of the above is preferably used. Alternatively, the ultrasonic vibrator 340 may be always started.

シャッタユニット350は、上述のように開口した排出シュート331の下端部に設けられている。つまり、シャッタユニット350の真上には、解砕機330によって粉砕された活物質32cが堆積する。この状態でシャッタユニット350を開閉することで、活物質32cがチャンバ100内を搬送される帯状の集電体31Bの上に落下する。これにより、帯状の集電体31Bの上に活物質32cを載置する。 The shutter unit 350 is provided at the lower end of the discharge chute 331 opened as described above. That is, the active material 32c crushed by the crusher 330 is deposited directly above the shutter unit 350. By opening and closing the shutter unit 350 in this state, the active material 32c falls onto the band-shaped current collector 31B conveyed in the chamber 100. As a result, the active material 32c is placed on the band-shaped current collector 31B.

シャッタユニット350は、第1シャッタ扉351と、第2シャッタ扉352と、開閉機構353と、を備える。本実施形態では、第1シャッタ扉351は、チャンバ100内において、帯状の集電体31Bの搬送方向の上流側に設けられている。第2シャッタ扉352は、帯状の集電体31Bの搬送方向の下流側に設けられている。 The shutter unit 350 includes a first shutter door 351 and a second shutter door 352, and an opening / closing mechanism 353. In the present embodiment, the first shutter door 351 is provided in the chamber 100 on the upstream side of the band-shaped current collector 31B in the transport direction. The second shutter door 352 is provided on the downstream side of the band-shaped current collector 31B in the transport direction.

開閉機構353は、帯状の集電体31Bの移動方向において、第1シャッタ扉351を往復移動させる。このことで、シャッタユニット350を開閉する。これにより、活物質32cを帯状の集電体31Bの上に載置する。開閉機構353には、例えば、移動部を第1シャッタ扉351に、基台部を排出シュート331の側部に設けた送りねじ機構が好適に用いられる。あるいは、前後方向に第1シャッタ扉351を移動することができれば、任意の機構で構わない。
搬送装置200により搬送される帯状の集電体31Bの移動に合わせてシャッタユニット350を適宜開閉することで、帯状の集電体31Bの上に載置する活物質32cの量を調整する。これにより、帯状の集電体31Bの上に載置する活物質32cの量を精密に管理する。
The opening / closing mechanism 353 reciprocates the first shutter door 351 in the moving direction of the band-shaped current collector 31B. This opens and closes the shutter unit 350. As a result, the active material 32c is placed on the band-shaped current collector 31B. As the opening / closing mechanism 353, for example, a feed screw mechanism in which the moving portion is provided on the first shutter door 351 and the base portion is provided on the side portion of the discharge chute 331 is preferably used. Alternatively, any mechanism may be used as long as the first shutter door 351 can be moved in the front-rear direction.
By appropriately opening and closing the shutter unit 350 in accordance with the movement of the band-shaped current collector 31B transported by the transport device 200, the amount of the active material 32c placed on the band-shaped current collector 31B is adjusted. As a result, the amount of the active material 32c placed on the band-shaped current collector 31B is precisely controlled.

ならしブラシ360は、排出シュート331内部の下部に設けられる。ならしブラシ360は、排出シュート331の内部において、堆積した活物質32cの上面付近を往復移動する。これにより、超音波振動機340と協業し、排出シュート331の内部に堆積した活物質32cの高さを均一にならす役割を有する。 The break-in brush 360 is provided at the lower part inside the discharge chute 331. The break-in brush 360 reciprocates in the vicinity of the upper surface of the deposited active material 32c inside the discharge chute 331. As a result, in cooperation with the ultrasonic vibrator 340, it has a role of equalizing the height of the active material 32c deposited inside the discharge chute 331.

ロールプレス400は、チャンバ100内において、第1搬送装置210と第2搬送装置220との間に設けられる。ロールプレス400は、上述の工程でチャンバ100内の帯状の集電体31Bの上に載置された活物質32cを、帯状の集電体31Bとともにプレス成形する。これにより、活物質32cを帯状の集電体31Bに定着させる役割を有する。 The roll press 400 is provided between the first transfer device 210 and the second transfer device 220 in the chamber 100. The roll press 400 press-molds the active material 32c placed on the band-shaped current collector 31B in the chamber 100 together with the band-shaped current collector 31B in the above step. As a result, it has a role of fixing the active material 32c to the band-shaped current collector 31B.

このとき、大気圧中において上述の載置を行うと、活物質32cの内部に空気が残留することがある。この状態のままロールプレス400によるプレス成型を行うと、プレス終了後に圧縮された空気が膨張し、活物質32cが弾け飛んだり、活物質32cの表面が凹凸になったりする等の不都合が生ずる。これに対し、本実施形態では、活物質32cの載置及びプレス成型の工程を、上述のように減圧されたチャンバ100の内部にて行う。これにより、活物質32c内に空気が残留することなく、上述の作業を行うことを可能とする。
第1搬送装置210からロールプレス400に搬送され、プレス成型された活物質32cは、第2搬送装置220へ搬送される。
At this time, if the above-mentioned placement is performed in atmospheric pressure, air may remain inside the active material 32c. If press molding is performed by the roll press 400 in this state, the compressed air expands after the press is completed, causing inconveniences such as the active material 32c popping off and the surface of the active material 32c becoming uneven. On the other hand, in the present embodiment, the steps of placing the active material 32c and press molding are performed inside the chamber 100 under reduced pressure as described above. This makes it possible to perform the above-mentioned work without leaving air in the active material 32c.
The active material 32c, which is transferred from the first transfer device 210 to the roll press 400 and press-molded, is transferred to the second transfer device 220.

枠体供給装置500は、第2搬送装置220の上に設けられる。枠体供給装置500は上述の工程によりプレス成型された活物質32cの周囲に、枠体45を設置する。枠体供給装置500は、支持具510と、移動レール520と、追従レール530と、を備える。
支持具510は、チャンバ100内に予め用意された枠体45を把持し、第2搬送装置220の上を搬送される活物質32cの周囲に移動する。
The frame supply device 500 is provided on the second transfer device 220. The frame body supply device 500 installs the frame body 45 around the active material 32c press-molded by the above-mentioned process. The frame supply device 500 includes a support 510, a moving rail 520, and a follow-up rail 530.
The support 510 grips the frame 45 prepared in advance in the chamber 100 and moves around the active material 32c to be conveyed on the second transfer device 220.

支持具510は、ベース511と、把持アーム512と、を備える。ベース511は、追従レール530の摺動部532(後述する)に設置されている。
把持アーム512は、ベース511に接続されている。把持アーム512は、枠体45を把持する部位である。把持アーム512は、ベース511によって上下方向に移動可能である。把持アーム512による枠体45の把持方法は、例えば、吸着部513によって、枠体45を把持アーム512の先端部に吸着させる方法が好適に用いられる。
The support 510 includes a base 511 and a gripping arm 512. The base 511 is installed on a sliding portion 532 (described later) of the follow-up rail 530.
The gripping arm 512 is connected to the base 511. The gripping arm 512 is a portion for gripping the frame body 45. The gripping arm 512 can be moved up and down by the base 511. As a method of gripping the frame body 45 by the gripping arm 512, for example, a method of sucking the frame body 45 to the tip end portion of the gripping arm 512 by the suction portion 513 is preferably used.

移動レール520は、チャンバ100内において、支持具510を搬送装置200の搬送方向と交差する方向(本実施形態では直交する方向)に移動させる。本実施形態において、移動レール520は、円柱状の部材が、搬送装置200の搬送方向と直交する方向を長手方向として、一対かつ平行に設けられている。この一対の移動レール520には、後述する追従レール530の両端に設けられた取付部531が、それぞれ取り付けられている。 The moving rail 520 moves the support 510 in the chamber 100 in a direction intersecting the transport direction of the transport device 200 (in the present embodiment, a direction orthogonal to each other). In the present embodiment, the moving rail 520 is provided with a pair of columnar members in a pair and parallel with the direction orthogonal to the transport direction of the transport device 200 as the longitudinal direction. Mounting portions 531 provided at both ends of the follow-up rail 530, which will be described later, are mounted on the pair of moving rails 520, respectively.

追従レール530は、支持具510が設置される部位である。本実施形態において、追従レール530は、円柱状の部材であり、搬送装置200の搬送方向を長手方向として設けられている。追従レール530は、取付部531と、摺動部532と、を備える。
取付部531は、追従レール530の両端部に設けられている。取付部531は、1対の移動レール520にそれぞれ取り付けられている。取付部531は、移動レール520の長手方向に移動可能である。これにより、追従レール530は、移動レール520の長手方向に平行移動する。
The follow-up rail 530 is a portion where the support 510 is installed. In the present embodiment, the follow rail 530 is a columnar member, and is provided with the transport direction of the transport device 200 as the longitudinal direction. The follow-up rail 530 includes a mounting portion 531 and a sliding portion 532.
The mounting portions 531 are provided at both ends of the follow-up rail 530. The mounting portions 531 are mounted on a pair of moving rails 520, respectively. The mounting portion 531 is movable in the longitudinal direction of the moving rail 520. As a result, the following rail 530 moves in parallel in the longitudinal direction of the moving rail 520.

摺動部532は、追従レール530における、円柱状の部位である。上述のように、摺動部532には、支持具510が取り付けられる。これにより、支持具510は、追従レール530に伴い、移動レール520の長手方向に移動する。
これらによって、枠体供給装置500は、第2搬送装置220の側部に用意された枠体45を、支持具510によって持ち上げ、移動レール520によって第2搬送装置220の上部まで移動させ、帯状の集電体31Bの上に設置する。
The sliding portion 532 is a columnar portion of the follow-up rail 530. As described above, the support 510 is attached to the sliding portion 532. As a result, the support 510 moves in the longitudinal direction of the moving rail 520 along with the following rail 530.
As a result, the frame body supply device 500 lifts the frame body 45 prepared on the side portion of the second transfer device 220 by the support member 510, moves it to the upper part of the second transfer device 220 by the moving rail 520, and has a band shape. Install on the current collector 31B.

枠体45を帯状の集電体31Bの上に設置する際は、移動レール520によって、枠体45を搬送装置200の搬送方向と直交する方向にのみ移動させ、活物質32cの位置にあわせて枠体45を降下させることで設置する。
あるいは、枠体45を降下させると同時に、追従レール530の長手方向、すなわち搬送装置200の搬送方向に支持具510を移動させてもよい。つまり、支持具510を、搬送装置200による帯状の集電体31Bの移動方向及び移動速度に合わせて移動させながら枠体45を設置してもよい。
When the frame body 45 is installed on the band-shaped current collector 31B, the frame body 45 is moved only in the direction orthogonal to the transport direction of the transport device 200 by the moving rail 520, and is aligned with the position of the active material 32c. It is installed by lowering the frame body 45.
Alternatively, at the same time as lowering the frame body 45, the support 510 may be moved in the longitudinal direction of the follow-up rail 530, that is, in the transport direction of the transport device 200. That is, the frame body 45 may be installed while the support tool 510 is moved according to the moving direction and the moving speed of the band-shaped current collector 31B by the transport device 200.

集電体展開装置600は、チャンバ100内に、帯状の集電体31Bを供給する。本実施形態において、集電体展開装置600は、チャンバ100の外に設けられている。
集電体展開装置600は、ロール保持部610と、スプライサ620と、送りローラ630と、を備える。
The current collector deploying device 600 supplies a band-shaped current collector 31B into the chamber 100. In the present embodiment, the current collector deploying device 600 is provided outside the chamber 100.
The current collector deploying device 600 includes a roll holding unit 610, a splicer 620, and a feed roller 630.

ロール保持部610には、集電体ロール31Rが保持される。ロール保持部610は、支柱部611と、ロールチェンジャ612と、回転部613と、取付部614と、を備える。
支柱部611は、ロール保持部610のベースとなる部位である。支柱部611は、例えば、棒状の部材が地上に垂直に設けられて構成されている。
ロールチェンジャ612は、棒状の部材である。
回転部613は、支柱部611の上端に設けられる。回転部613は、ロールチェンジャ612の長手方向の中央部を回転可能に保持する。
取付部614は、棒状の部材である。取付部614は、ロールチェンジャ612の両端部に、ロールチェンジャ612が回転する平面に対して垂直に設けられる。
取付部614は、集電体ロール31Rの中心部を挿入することで、集電体ロール31Rを保持する。
The current collector roll 31R is held in the roll holding portion 610. The roll holding portion 610 includes a support column portion 611, a roll changer 612, a rotating portion 613, and a mounting portion 614.
The strut portion 611 is a base portion of the roll holding portion 610. The strut portion 611 is configured, for example, with a rod-shaped member provided vertically on the ground.
The roll changer 612 is a rod-shaped member.
The rotating portion 613 is provided at the upper end of the strut portion 611. The rotating portion 613 rotatably holds the central portion of the roll changer 612 in the longitudinal direction.
The mounting portion 614 is a rod-shaped member. The mounting portions 614 are provided at both ends of the roll changer 612 so as to be perpendicular to the plane on which the roll changer 612 rotates.
The mounting portion 614 holds the current collector roll 31R by inserting the central portion of the current collector roll 31R.

スプライサ620は、帯状の集電体31Bの端部同士を接合する。集電体ロール31Rが全て展開され、帯状の集電体31Bが全て供給されると、最終的には帯状の集電体31Bの終端がチャンバ100の方向に向けて移動する。この終端と、上述のように複数用意された集電体ロール31Rを展開した帯状の集電体31Bの始端とをスプライサ620により接合する。
これにより、複数の帯状の集電体31Bを途切れさせることなく連続的にチャンバ100に供給する。
The splicer 620 joins the ends of the band-shaped current collector 31B to each other. When all the current collector rolls 31R are deployed and all the band-shaped current collectors 31B are supplied, the end of the band-shaped current collector 31B finally moves toward the chamber 100. This end and the start end of the band-shaped current collector 31B in which a plurality of prepared current collector rolls 31R are developed as described above are joined by a splicer 620.
As a result, the plurality of band-shaped current collectors 31B are continuously supplied to the chamber 100 without interruption.

送りローラ630は、ロール保持部610とチャンバ100との間に設けられる。送りローラ630は、複数の回転部材からなる。送りローラ630により搬送される帯状の集電体31Bは、前記複数の回転部材に沿って移動する。これにより、帯状の集電体31Bを送りローラ630の途中で緩ませることなく、安定してチャンバ100内に供給する。 The feed roller 630 is provided between the roll holding portion 610 and the chamber 100. The feed roller 630 is composed of a plurality of rotating members. The band-shaped current collector 31B conveyed by the feed roller 630 moves along the plurality of rotating members. As a result, the band-shaped current collector 31B is stably supplied into the chamber 100 without being loosened in the middle of the feed roller 630.

上述の集電体展開装置600によって、チャンバ100への帯状の集電体31Bの供給は、以下のようにされる。ここで、集電体ロール31Rは、ロール保持部610に少なくとも2つ保持される。なお、集電体ロール31Rは、上側の集電体ロール31Rの付近、すなわち上側の取付部614の付近に複数用意されているものとする。
まず、取付部614に取付けられた集電体ロール31Rが適宜展開され、集電体ロール31Rから帯状の集電体31Bが供給される。
By the above-mentioned current collector deploying device 600, the supply of the band-shaped current collector 31B to the chamber 100 is as follows. Here, at least two current collector rolls 31R are held by the roll holding portion 610. It is assumed that a plurality of current collector rolls 31R are prepared in the vicinity of the upper current collector roll 31R, that is, in the vicinity of the upper mounting portion 614.
First, the current collector roll 31R attached to the mounting portion 614 is appropriately deployed, and the band-shaped current collector 31B is supplied from the current collector roll 31R.

通常時のチャンバ100への帯状の集電体31Bの供給は、ロール保持部610によって下側に保持された集電体ロール31Rからされる。上述のように、集電体ロール31Rが全て展開されると、下側の集電体ロール31Rの終端と、上側の集電体ロール31Rの始端がスプライサ620によって接合される。これにより、チャンバ100への集電体ロール31Rの供給が、上側の集電体ロール31Rからされるように切り替わる。 The supply of the band-shaped current collector 31B to the chamber 100 in the normal state is from the current collector roll 31R held downward by the roll holding portion 610. As described above, when all the current collector rolls 31R are deployed, the end of the lower current collector roll 31R and the start end of the upper current collector roll 31R are joined by the splicer 620. As a result, the supply of the current collector roll 31R to the chamber 100 is switched so as to be supplied from the upper collector roll 31R.

その後、上側の集電体ロール31Rは、ロールチェンジャ612によって下側に移動する。すると、集電体ロール31Rが取付けられていない状態となった側の取付部614が、上側に移動する。これにより、上側に移動した取付部614に対して、上述のように予め上側に用意された集電体ロール31Rが取付け可能になる。この状態となった後、上側の取付部614の付近に用意されていた集電体ロール31Rが、上側に移動した取付部614に取付けられる。
これを繰り返すことにより、チャンバ100への帯状の集電体31Bの供給を止めることなく、集電体ロール31Rを切り替え、連続的に帯状の集電体31Bを供給する。
After that, the upper collector roll 31R is moved downward by the roll changer 612. Then, the mounting portion 614 on the side where the current collector roll 31R is not mounted moves upward. As a result, the current collector roll 31R prepared in advance on the upper side can be attached to the attachment portion 614 moved to the upper side as described above. After this state is reached, the current collector roll 31R prepared in the vicinity of the upper mounting portion 614 is mounted on the mounting portion 614 moved to the upper side.
By repeating this, the current collector roll 31R is switched and the band-shaped current collector 31B is continuously supplied without stopping the supply of the band-shaped current collector 31B to the chamber 100.

以上のように、入口部700よりチャンバ100内に供給された帯状の集電体31Bは、集電体展開装置600によって帯状の集電体31Bを載置され、ロールプレス400によってプレス成型された後、枠体供給装置500により枠体を設置される。その後、帯状の集電体31Bを枠体の間隔に合わせ適宜切断することで、電極30を形成する。 As described above, the band-shaped current collector 31B supplied into the chamber 100 from the inlet portion 700 has the band-shaped current collector 31B placed on the current collector deploying device 600 and press-molded by the roll press 400. After that, the frame body is installed by the frame body supply device 500. After that, the band-shaped current collector 31B is appropriately cut according to the distance between the frames to form the electrode 30.

なお、上述の工程により形成された電極30(すなわち、正極30aおよび負極30b)を適宜積層することにより、単セル20とする。 The single cell 20 is formed by appropriately laminating the electrodes 30 (that is, the positive electrode 30a and the negative electrode 30b) formed by the above steps.

以上説明したように、本発明に係る活物質供給装置300によれば、解砕機330内に解砕機構を有する。これにより、解砕機330内に堆積する塊状の活物質32cを粉体状とすることができる。よって、活物質供給装置300内で活物質32cが詰まったり、塊状の活物質32cが帯状の集電体31Bの上に載置されたりすることを防ぐことができる。 As described above, according to the active material supply device 300 according to the present invention, the crusher 330 has a crushing mechanism. As a result, the massive active material 32c deposited in the crusher 330 can be made into a powder. Therefore, it is possible to prevent the active material 32c from being clogged in the active material supply device 300 and the massive active material 32c from being placed on the band-shaped current collector 31B.

また、解砕機構は、ロータ332と、メッシュ状のスクリーン333と、を有する。これにより、ロータ332の回転によって塊状の活物質32cを解し、スクリーン333によって更に細かくすることができる。これにより、より効果的に塊状の活物質32cを解砕することができる。 Further, the crushing mechanism includes a rotor 332 and a mesh-shaped screen 333. As a result, the massive active material 32c can be unraveled by the rotation of the rotor 332 and further finely divided by the screen 333. As a result, the massive active material 32c can be crushed more effectively.

また、活物質供給装置300が大気圧よりも減圧されるチャンバ100内に配置される。これにより、減圧されたチャンバ100内に、粉体状の活物質32cを直接供給することができる。そのため、帯状の集電体31Bに載置された活物質32c内に空気が残ることを防ぐことができる。よって、プレス成型した後の活物質32cに成形不良が生じることを防ぐことができる。 Further, the active material supply device 300 is arranged in the chamber 100 in which the pressure is lower than the atmospheric pressure. As a result, the powdery active material 32c can be directly supplied into the depressurized chamber 100. Therefore, it is possible to prevent air from remaining in the active material 32c placed on the band-shaped current collector 31B. Therefore, it is possible to prevent molding defects from occurring in the active material 32c after press molding.

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、活物質供給装置300は、その全体がチャンバ100内に設けられていてもよい。
また、枠体供給装置500は、搬送装置200の搬送方向において、集電体展開装置600の上流側に設けられていてもよい。すなわち、帯状の集電体31Bの上に枠体45を設置した後に、枠体45の内側に活物質32cを載置してもよい。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the active material supply device 300 may be entirely provided in the chamber 100.
Further, the frame body supply device 500 may be provided on the upstream side of the current collector deploying device 600 in the transport direction of the transport device 200. That is, after installing the frame body 45 on the band-shaped current collector 31B, the active material 32c may be placed inside the frame body 45.

また、活物質供給装置300は、排出シュート331の下部のみでなく、全体をチャンバ100内に設けてもよい。
また、
また、円柱部332bの軸線は、ロータ332の軸線と平行となるように設けられていなくてもよい。
また、解砕機構は、上述のロータ332とスクリーン333以外の構成であってもよい。
Further, the active material supply device 300 may be provided not only in the lower part of the discharge chute 331 but also in the entire chamber 100.
again,
Further, the axis of the cylindrical portion 332b may not be provided so as to be parallel to the axis of the rotor 332.
Further, the crushing mechanism may have a configuration other than the rotor 332 and the screen 333 described above.

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, it is appropriately possible to replace the constituent elements in the above-described embodiment with well-known constituent elements without departing from the spirit of the present invention, and the above-mentioned modifications may be appropriately combined.

10 電池
30 電極
31 集電体
31B 帯状の集電体
32c 活物質
100 チャンバ
200 搬送装置
300 活物質供給装置
330 解砕機
332 ロータ
333 スクリーン
1000 製造装置
10 Battery 30 Electrode 31 Current collector 31B Band-shaped current collector 32c Active material 100 Chamber 200 Conveyor device 300 Active material supply device 330 Crusher 332 Rotor 333 Screen 1000 Manufacturing equipment

Claims (3)

内部が大気圧よりも減圧されるチャンバ内で搬送される集電体の上に粉体状の活物質を供給する活物質供給装置であって、
前記チャンバ内に配置され、前記活物質を前記集電体の上に供給する供給口を有するホッパと、
前記ホッパ内に配置され、前記活物質に含まれる前記活物質の塊を解砕する解砕機構と、
を有する、活物質供給装置。
An active material supply device that supplies powdered active material onto a current collector that is transported in a chamber whose interior is depressurized from atmospheric pressure.
A hopper located in the chamber and having a supply port for supplying the active material onto the current collector.
A crushing mechanism that is arranged in the hopper and crushes a mass of the active material contained in the active material, and a crushing mechanism.
Has an active material supply device.
前記解砕機構は、
所定の軸線まわりに回転するロータと、
前記ロータよりも下方に配置されたメッシュ状のスクリーンと、
を有する、請求項1に記載の活物質供給装置。
The crushing mechanism is
A rotor that rotates around a predetermined axis, and
A mesh-like screen placed below the rotor,
The active material supply device according to claim 1.
内部が大気圧よりも減圧されるチャンバと、
集電体を、前記チャンバ内で前記集電体の長手方向に搬送する搬送装置と、
前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内を移動する前記集電体の上に粉体状の活物質を供給する請求項1また2に記載の活物質供給装置と、
を備える、
電池用電極の製造装置。
A chamber whose interior is depressurized from atmospheric pressure,
A transport device that transports the current collector in the chamber in the longitudinal direction of the current collector.
The active material supply device according to claim 1 or 2, wherein a powdery active material is supplied onto the current collector which is arranged in the chamber and moves in the chamber.
To prepare
Battery electrode manufacturing equipment.
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