JP2022114663A - 電極製造装置および電極製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
かかる構成によれば、電極材料からなる塗膜が、第1のロール円周面に付着残りすることなく離型し、第2のロール円周面上に付着し、保持される。そして、第2のロール円周面上に保持された塗膜は、第2のロール円周面に付着残りすることなく離型し、電極集電体に付着する。かかる離型性と付着性とを兼ね備える電極製造装置は、第1のロールと第2のロールとの間、および、第2のロールと電極集電体との間で塗膜の転写を好適に実現することができる。
かかる構成によれば、電極製造時における金属異物の発生抑制を実現することができる。
かかる構成によれば、上述した離型性と付着性をより高いレベルで両立する電極製造装置が提供される。
かかる構成によれば、第1のロールと第2のロールとの間での塗膜の転写を好適に実現することができる。
かかる構成によれば、電極集電体上に転写された塗膜(電極合材層)の表面が良好な状態の塗膜(電極合材層)を製造することを実現する。
かかる構成によれば、表面が良好な状態の塗膜をより好適に製造することができる。
また、本明細書において範囲を示す「A~B(ただし、A、Bは任意の値。)」の表記は、A以上B以下を意味するものとする。
電極材料は、ペースト、スラリー、および造粒体の形態をとり得るが、造粒体、特に湿潤状態の造粒体(溶媒を少量含む造粒体)が、ここに開示される電極製造装置において、電極合材層を電極集電体上に成膜するという目的に適している。かかる湿潤状態の造粒体は、少なくとも粒状の電極活物質と溶媒とを混合することによって作製される。なお、本明細書において、「湿潤状態の造粒体」とは、少なくとも粉体材料と溶媒との混合物であって、粉体状、そぼろ状、チャンク状(粉体状より比較的大きな塊状)の不連続体として複数に分散して存在する造粒体をいう。
図1は、ここに開示される電極製造装置10を模式的に示す斜視図である。電極製造装置10は、第1のロール11と第2のロール12とを備える。第1のロール11の回転軸と第2のロール12の回転軸は水平に並んでいる。しかしながら、第1のロール11と第2のロール12の配置はこれに限られない。また、第1のロール11と第2のロール12とは、電極集電体24上に成膜する電極合材層(塗膜)22の所望の厚さに応じた距離だけ離れている。すなわち、第1のロール11と第2のロール12との間には、所定の幅(厚さ)のギャップがあり、かかるギャップのサイズにより、第2のロール12の表面に付着させる電極材料20からなる塗膜22の厚さを制御することができる。第1のロール11の外周面と第2のロール12の外周面とは互いに対向している。第1のロール11と第2のロール12とは、図1の矢印に示すように逆方向に回転する。
なお、隔壁15は、ここに開示される電極製造装置10の必須の構成ではなく、電極製造装置10は、隔壁15を有していなくてもよい。例えば、ロールの外周の形状に一致した形状のノズルを有するフィーダーを用い、フィーダーのノズルを、第1のロール11および第2のロール12との間のギャップ上に配置した態様も可能である。この態様では、フィーダーのノズルの側面が、隔壁15の機能を果たす。
図2Aは、ドット状に繰り返し形成された凹凸形状30の一例を示す。ここでは、上記「ピッチ」は、凹部32と凸部34とが進行方向に向けて繰り返される最小単位として、図中の符号36で示されている。図2Bは、ひし形状に繰り返し形成された凹凸形状30の一例を示す。ここでは、上記「ピッチ」を図中の符号37と示す。図2Cは、波板状に繰り返し形成された凹凸形状30の一例を示す。ここでは、上記「ピッチ」を図中の符号38と示す。凹凸形状30は、典型的には、図2A~図2Cに図示されるようなドット状やひし形状、および波板状である。しかしながら、凹凸形状30はこれに限られたものではなく、上述したピッチと凹部深さとの関係が成り立つ限り、図示例にない形状で形成されていてもよい。
第3のロール13の円周面の素材については、上述したセラミックスであってもよいし、従来公知の電極製造装置のロールの表面の材質と同じであってもよい。従来公知の材質としては、例えば、SUS鋼、SUJ鋼などであってよく、特に高硬度であることから、焼き入れされたSUS鋼および焼き入れされたSUJ鋼が好ましい。
ここに開示される電極製造装置10は、第1のロール11の円周面と第2のロール12の円周面との間に供給された電極材料20を、第1のロール11と第2のロール12との間のギャップにより規定される厚さの塗膜22とした状態で第2のロール12に付着させ、さらに該塗膜22を電極集電体24上に転写して、電極合材層(塗膜)22が成膜されるように構成されている。以下、かかる構成の電極製造装置10を用いた電極の製造方法について説明する。
第1のロール11および第2のロール12の凹凸形状30のピッチおよび凹部深さが、上述した範囲内にあり、第1のロール11の回転速度よりも第2のロール12の回転速度が速く設定されているため、第1のロール11と第2のロール12との間において、塗膜22は、第1のロール11円周面に付着残りすることなく離型し、第2のロール12円周面上に付着し保持される。そして、第2のロール12円周面上に保持された塗膜22は、第2のロール12円周面に付着残りすることなく離型し、電極集電体24に付着する。また、第1のロール11および第2のロール12の円周面がセラミックスにより構成されている場合は、電極集電体24上に転写された塗膜(電極合材層)22の表面に金属異物が発生することなく、表面状態が良好な塗膜(電極合材層)22を製造することを実現する。
するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、
変更したものが含まれる。
11 第1のロール
12 第2のロール
13 第3のロール
20 電極材料
22 塗膜(電極合材層)
24 電極集電体
30 凹凸形状
32 凹部
34 凸部
36 ピッチ
37 ピッチ
38 ピッチ
Claims (7)
- 第1のロールと、前記第1のロールに対向して配置されており、前記第1のロールよりも回転速度が速い第2のロールとを備え、
前記第1のロールの円周面と前記第2のロールの円周面との間に供給された電極材料を、前記第2のロールの円周面上に塗膜として付着させるとともに、前記第2のロールに別途供給される電極集電体の表面に、該第2のロールの円周面上から前記塗膜を転写することにより、前記電極集電体上に前記転写した塗膜からなる電極合材層を成膜する、電極製造装置であって、
前記第1のロールの円周面および前記第2のロールの円周面には、所定の凹凸形状が形成されており、
前記凹凸形状は、所定の凹凸パターンが進行方向に向けて一定のピッチで繰り返し形成されており、
ここで、前記ピッチ(最小繰り返し単位)と前記凹凸パターンの凹部深さは、前記ピッチをx(μm)、前記凹部深さをy(μm)としたときに、
次式:y≦0.2x-20;
が成り立つように設計されている、電極製造装置。 - 前記第1のロールおよび前記第2のロールにおいて、前記凹凸形状が形成されている円周面の素材はセラミックスである、請求項1に記載の電極製造装置。
- 前記凹凸形状における前記ピッチは、150μm以上300μm以下の範囲である、請求項1または2に記載の電極製造装置。
- 前記式:y≦0.2x-20;において、前記凹凸パターンの凹部深さが、4~15μmの範囲となるようにxを規定する、請求項1~3のいずれか一項に記載の電極製造装置。
- 前記第1のロールの回転速度S1と前記第2のロールの回転速度S2との関係が、
次式:1.5×S1<S2<5×S1;
を満たす、請求項1~4のいずれか一項に記載の電極製造装置。 - 第1のロールと、前記第1のロールに対向して配置されており、前記第1のロールよりも回転速度が速い第2のロールとを備え、
前記第1のロールの円周面と前記第2のロールの円周面との間に供給された電極材料を、前記第2のロールの円周面上に塗膜として付着させるとともに、前記第2のロールに別途供給される電極集電箔の表面に該第2のロール上から前記塗膜を転写することにより、前記電極集電体上に前記転写した塗膜からなる電極合材層を成膜する、電極製造方法であって、
前記第1のロールおよび前記第2のロールを備える請求項1~5のいずれか一項に記載の製造装置を使用して電極を製造する、電極製造方法。 - 前記電極材料の全重量を100重量%としたときの固形物の重量%が、55重量%以上90重量%以下である、請求項6に記載の電極製造方法。
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