JP4701463B2

JP4701463B2 - Method for removing active material from battery electrode plate

Info

Publication number: JP4701463B2
Application number: JP31425898A
Authority: JP
Inventors: 幸男播磨; 邦彦別所; 政雄中村; 喜治小柿
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-11-05
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2018-11-05
Also published as: JP2000149911A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池用電極の製造方法に関し、更に詳しくは、ラスメタル、又は、パンチングメタルよりなる導電性芯材に活物質を塗着した電極板の一部分から、リード線の接続を容易化すると共に、品質を安定化させる為に、電極板のリード線接続部に塗着された活物質を除去する、電極板の活物質除去方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケル水素２次電池やリチウム２次電池などの正負それぞれの電極板は、集電体としても用いられる金属箔、パンチングメタル、ラスメタル、発泡メタルなどからなるフープ状をした導電性芯材に、主要成分を活物質とする合剤を塗着・乾燥して製造される場合が多い。
【０００３】
その後、フープ状電極材料の活物質塗着部にロール圧延加工を加えて、前記電極材料の厚さ調整を行い、さらに、電極板のリード線接続部と成るべき部分に塗着された活物質の除去をし、電極板としての所定の形状に裁断後、この部分に対して、リード線をスポット溶接、プロジェクション溶接、超音波溶接などの方法により接続する事により、２次電池用電極板として完成させる。
【０００４】
ところで、電池ケース内に可能な限り沢山の活物質を組み込むことにより、電池容量を増やしたいとの希望から、活物質の塗着部の厚さは、全面に渡りほぼ均等な厚さであり、塗着部の周辺部でも中央部と較べて徐々に薄くなるということは無く、電極板の活物質の塗着部と、活物質の除去部の境界線に沿って際立った段差が設けられ、又、活物質の除去部に於いては、リード線の溶接品質の安定性の面から、活物質層の厚さは当然ゼロであり、塗着物を構成する活物質の粉末や、その他の異物なども含めて全く付着物の無い、クリーンな芯材の表面が露出していることが求められる。
【０００５】
当然ながら、電極板の製造工程の最初から、電極面の内で活物質の塗着を必要とする部分にのみ、ペースト状活物質を塗着することが、省資源、工数削減などの面から最も好ましい。しかし、従来の一般的な塗着方法に於いては、活物質の塗着層の厚さは片側のみで５０〜１３０μｍ程度（ロール圧延後の寸法）であるが、活物質の電極芯材に対しての塗着に当たっては、活物質を主成分とする高粘度のペースト状の液体を芯材表面に、塗工用ダイヘッドを用いて塗着しており、活物質の塗着面と非塗着面の境界線で塗着厚さに際立った段差をつけることは、ペースト状の活物質に働く表面張力や重力の影響などを受けて困難であるため、電極芯材の電極面として利用される部分よりもやや広範囲に、活物質を可能な限り均等な厚さに塗着後、塗着の不要な部分や、塗着していると不具合の生ずる部分に対しては、一旦、塗着、乾燥、ロール圧延により厚さ調整をした後、除去することが一般的に行われている。
【０００６】
例えば、従来の電極表面に塗着された活物質の除去方法としては、集電体として表面の平滑な金属箔が用いられている場合に於いては、活物質を主成分とする合剤毎に、適当な溶媒を事前に選定しておき、この溶媒を電極板の活物質塗着面に吹き付け、又は、塗布して、活物質表面を軟化させ、又は、芯材に対する活物質の接着力を弱めた後、エッジを持ったへら状の工具を電極芯材の表面に押しつけて、芯材表面に沿ってスライドさせ活物質を削り取る除去方法が用いられていた（例えば特開平８−１３８６５５号公報）。
【０００７】
さらに別の従来から用いられている方法として、集電体として３次元網状構造をしたものを用いた場合の活物質除去方法であるが、特開平９−２０４９１１号公報にも記されている様に、電極板の活物質除去部分に対して、多数の細い針状のピンを束ねた「剣山状の工具」をこの活物質除去部に対して、連続的且つ衝撃的に叩きつけることにより活物質を除去する方法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の場合では、活物質を主成分とする合剤を構成する各種の成分、特に結着材などによっては、塗着物に対して、必ずしも有効で好ましい溶媒が選定できるとは限らず、又、電極芯材として平滑な表面の金属箔ではなく、金属箔に孔のあるパンチングメタルやラスメタルなどを用いた場合であれば、薄板で孔が浅いとはいえ、孔の部分に塗着された活物質を完全に、且つ、効果的に除去することは困難である。
【０００９】
又、後者の「剣山状の工具」を用いる場合についても、活物質の除去に要する時間が長く、あまりにも生産性が低い。もし生産性を上げようとすると、電極板の活物質除去部に対して、加える衝撃力を強くしたり、打撃回数を多くする必要があり、その場合には集電体となる芯材に損傷を与えるケースが度々発生し、必ずしも、好ましい活物質の除去方法ということは出来ない。
【００１０】
本発明に於いては、電極用芯材として、パンチングメタルやラスメタル状の、表面に孔のある芯材に塗着された活物質に対しても、効果的に除去の可能な方法を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するために、本発明の提案する方法は、表面に多数の小さな孔を有する金属薄板から成る電極芯材に、活物質を塗着・乾燥・圧延したフープ状の電池用電極板の活物質を除去する方法において、移送用ローラーで移送途中の前記電池用電極板の前記活物質を除去し前記電極芯材を露出させる部分に、表裏両面からレーザー光線をスキャニングさせ、前記電極芯材を露出させる部分の一方向にレーザービームをパルス照射しながら掃引し、一方向の端部に達した後、一方向と異なる方向に前記レーザービームのビーム径より小さい範囲でずらし再び一方向の逆方向にパルス照射しながら掃引することを繰り返して、前記活物質を主成分とする合剤を昇華させることにより前記活物質を除去する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態の一例として、ここでは、リチウム二次電池の負極用電極板の活物質除去に採用した方法について、図１を参照しながら簡単に説明する。
【００１３】
図１は、電極板２に塗着された活物質４のうち、除去を必要とするリード線接続部２２に塗着された活物質に対して、レ−ザ−ビ−ムをガルバノメ−タ−によってスキャニングし、パルス照射することにより活物質除去部２０上の活物質を昇華させて除去する。前記スキャニングは図１に示すＸ方向にまずレ−ザ−ビ−ムを掃引し、端部に達したらＹ方向にレ−ザ−のビ−ム径より少し小さい範囲でずらし再びＸ方向に掃引することを繰り返す。前記レ−ザ−ビ−ムのスキャニングにおいては同一箇所に複数回のパルス照射を実施する。
【００１４】
例えば、出力１００Ｗで周波数２００００Ｈｚ型のＹＡＧレーザー装置の発生するＣＷ励起Ｑスイッチパルス状レーザービームの径をφ０．１mmとし、ガルバノスキャニングにより、送り速度６００mm／sec、送りピッチＸ方向：０．０３mm、Ｙ方向：０．１mmで照射して、活物質４を昇華させて除去する、本発明の概略を示す図である。その際、同一箇所に対しては連続的に４パルスを限度に照射し、順次隣接する他の場所に移動させることにより、活物質の除去部８mm×８mm全面を順次照射して、一ヵ所に長時間熱が蓄積することを避けながら活物質４の除去を行うことにより、芯材５に対して、熱によるダメージを与えることなく効果的に活物質を除去することが出来た。但し、上記のレーザービームの照射一回のみでは、塗着物層が厚く塗着物である活物質を完全に除去出来ず、一部の活物質がなお電極芯材の表面に残留した為に、上記のレーザービーム照射条件と同一の条件で、活物質が完全に無くなる迄４回の照射を繰り返すことが必要であった。
【００１５】
次に、本発明の内容をより具体的に説明するために、図２、図３、図４、図５を参照しながら引き続き説明する。本発明を利用して、活物質４の除去をしようとしている電極板２の中には一例として、図３に示すような形状のものがあるが、左端部の略長方形をした７mm×８mmの突起部が、リード線接続部２２となる部分で、この部分に塗着された活物質を除去する必要がある。図４は、図３に示す負極板にリード線３を接続後、セパレーター及び正極板と重ね合わせ、電池ケースに組み込む直前の様子を示す図である。なお、図５に破線で電極板２の形状を、ハッチングで活物質除去部（活物質除去部は、リード線接続部２２と大体一致するが、電極板２に裁断する際の位置ずれを考慮して、リード線接続部より、やや広範囲に設定した）２０を示すように、この電極板２を、フープ状電極材料１上に４列に配置し、レーザビームを照射して、４枚の電極板２の活物質除去部２０に塗着された活物質を同時に除去した後、１枚づつの電極板２に裁断する。
【００１６】
ところで、今回は、図５に示すように、電極材料１として銅製で厚さ０．０５mm、幅２４４mmのフープ状ラスメタルを芯材５とし、導電性炭素材を主成分とする活物質から成る合材を芯材５の両側表面に、同一の厚さの０．１５mm（ロール圧延後）に塗着して製造されたものを用いたが、芯材５はラスメタルに限定されるものではなく、パンチングメタルでも、表面の平滑な金属箔の場合にも適用可能であり、合剤成分についても、上記のものに限定されるものではない。
【００１７】
そして、図２は本発明の活物質除去装置の概略を示す斜視図であるが、その構造と機能について簡単に説明すると、図に示すように、フープ状電極材料巻出し部８からフープ状電極材料１を順次送り出し、電極材料巻き付け角度調節用ローラー１１、送り方向変更用ローラー１０、移送用ローラー６ａ、６ｂ、テンションローラー１２、などの外周に巻き付けられて矢印の方向に沿って移送され、最後にフープ状電極材料巻き取り部９に巻き取られる。その移送経路の途中に、サーボモーター７により駆動され、円筒状の外周面に多数の小さな真空吸着用の小孔１３を有する２本の移送用ローラー６ａ、６ｂが上下に配設されているが、移送用ローラーの軸芯上にはエンコーダー（図示せず）が取りつけられているので、移送用ローラーの周速、停止位置共に精度良くコントロール可能であり、さらに、電極材料１にはテンションローラー１２により適度な張力を加えた状態で、移送用ローラーに大きな角度θで電極材料を巻き付けているうえに、真空吸着孔１３によるスリップ防止効果もあり、フープ状電極材料の移送用ローラーの円筒面上に於ける位置決め精度は良好である。
【００１８】
これらの２本の移送用ローラー６ａ、６ｂの外周にフープ状電極材料１を巻き付けて、前記のフープ状電極材料１を間欠的に移送する途中に、ローラーの円筒面上で位置決めして、電極材料１の表裏それぞれに対して、ＹＡＧレーザー装置の照射ヘッド１６ａ、１６ｂを４セットづつを用い、レーザービームを照射し、リード線接続部に塗着された活物質４の除去を行う。なお、ＹＡＧレーザー装置の照射ヘッド１６ａ、１６ｂを、電極板の表裏それぞれに対して４セットづつを用い、同時に並行して、４枚の電極板２のリード線接続部に塗着された活物質表面に対して活物質の除去をするのは、活物質を能率的に除去するためである。このようにして、電極板２のリード線接続部２２と成るべき部分の、芯材５に対してダメージを与える事なく、１ヵ所当たり４秒間の照射で能率的でしかも確実に活物質を除去することが出来た。
【００１９】
又、レーザービームの照射位置や照射繰り返し回数などによる、照射条件のバラツキの影響を小さくする為に、移送用ローラー６ａ、６ｂの径を７８０mmと大きくし、レーザービームの焦点深度を塗着された活物質層の厚さより大きめに設定し、又、レーザビームの照射位置は移送用ローラー６ａ、６ｂの円筒面に電極材料１が真空吸着されて密着状態にある時とした。さらに、アシストガスとして圧縮空気をレーザ光線の照射スポット付近に、電極板の表面及びレーザービームに対して傾斜角度を持たせたノズル１４を利用して吹き付けることにより、暗黒色をした粉塵混じりの活物質の煙状物体を、レーザービームの照射を妨げないように吹き飛ばし、その風下側で集塵ダクト１５で集塵しながら活物質を能率的に気化させることが出来た。
【００２０】
又、移送用ローラー６ａ、６ｂの円筒面に設けられた真空吸着用の小孔１３は移送用ローラーの軸端に取付けられたロータリージョイント（図示せず）等を経由して真空装置に接続された構造とし、移送用ローラー６ａ、６ｂに対する電極材料１の巻き付け角度θは２５０度程度と可能な範囲で大きく設定した。又、電極材料１の位置決めの為に、電極材料の進行方向の位置決めには、光学的なセンサー１８を、進行方向と直角方向に対しては、市販されているＥＰＣ１９を用いて位置決めをした。さらに、移送用ローラーの円筒面で、電極材料の活物質除去部と接する部分については、深さ１mm程度の浅い窪み２１を設け、電極の芯材を透過したレーザービームにより、ダメージを受けないような対策を施した。
【００２１】
なお、今回は採用しなかったが、電極材料として、芯材に対する活物質の塗着厚さが厚く、活物質の完全な除去の為には、レーザービームの照射を何回も繰り返すことが必要であり、生産性を妨げるような電極材料の場合には、予備加工として、大容量でエネルギーの大きな炭酸ガスレーザー装置のレーザービームを照射して、塗着された活物質の大部分を除去した後に、仕上げ加工として、僅かに残った活物質に対して、ＹＡＧレーザー装置からのレーザービームを照射して活物質を完全に除去する方法を採用することにより、能率的で、しかも、芯材にダメージを与えない、活物質の除去方法を採用することも可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、レーザービームを電極板の活物質の除去を必要とする部分に照射して、活物質を昇華させることにより除去する為に、電極板に対してはほとんど、活物質を除去する為の機械的な外力が働かないので、電極板にダメージを与えることが非常に少ない。
【００２３】
また、フープ状の電極材料を移送用ローラーを用いて移送する途中において位置決めし、ガルバノスキャニングにより、レーザービームの照射位置、送り速度、繰り返し照射回数などの照射条件をレーザー装置の出力、ビーム形状、電極芯材の材質、厚さなどに応じて、適宜調節することにより、局部的に芯材が異常な高温に加熱されて、溶解するというような不具合を避けながら、能率的に活物質の除去を行うことが出来る。
【００２４】
さらに、圧縮空気をレーザービームの照射位置に吹き付け、その風下側で活物質のガスや粉塵などを集塵することにより、加工場の環境を損なうことも僅かである。又、電極材料の移送用ローラーの外周表面に真空吸着用の小孔を設けて、ローラー表面に、電極材料を密着させながら移送し、その途中において活物質の除去を行うので、ローラーと電極材料のスリップが無く、電極板の表面に移送の為の傷が付きにくく、電極材料の位置決めが安定している為に、能率的に活物質の除去を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いて、電極板の活物質を除去する方法の概略を示す斜視図
【図２】本発明の電極板に塗着された活物質を除去する装置の概略を示す斜視図
【図３】（ａ）リチウム２次電池の負極用電極板を裁断した状態を示す平面図
（ｂ）リチウム２次電池の負極用電極板を裁断した状態を示す側面図
【図４】（ａ）リチウム電池の正負の電極をそれぞれ所定の枚数だけ重ね合わせた状態を示す平面図
（ｂ）リチウム電池の正負の電極をそれぞれ所定の枚数だけ重ね合わせた状態を示す側面図
【図５】フープ状電極材料を電極板に裁断した場合の配置関係を示す平面図
【符号の説明】
１フープ状電極材料
２電極板
３リード線
４活物質
５電極芯材
６ａ電極材料移送用ローラー
６ｂ電極材料移送用ローラー
７電極材料移送用ローラー駆動用モーター
８フープ状電極材料巻出し部
９フープ状電極材料巻き取り部
１０送り方向変更用ローラー
１１電極材料巻き付け角度調節用ローラー
１２テンションローラー
１３真空吸着孔
１４エアーブロー用ノズル
１５集塵ダクト
１６レーザービーム照射ヘッド
１６ａレーザービーム照射ヘッド…電極材料のおもて面照射用
１６ｂレーザービーム照射ヘッド…電極材料の裏面照射用
１７フープ状電極材料の蛇行検出装置
１８光学的位置検出センサー（電極材料の送り方向用）
１９ＥＰＣ（エッジポジションコントローラー）
２０活物質除去部…裏表両面の活物質を完全に除去
２０ａ電極材料のおもて面の活物質除去部
２１窪み
２２リード線接続部
θ 電極材料巻き付け角度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery electrode manufacturing method, and more particularly, facilitates connection of lead wires from a part of an electrode plate in which an active material is applied to a conductive core material made of lath metal or punching metal. , in order to stabilize the quality, to remove an active material which is coated on the lead wire connecting portion of the electrode plate, a shall relates to a active material removal process of the electrode plate.
[0002]
[Prior art]
Positive and negative electrode plates such as nickel-metal hydride secondary batteries and lithium secondary batteries are mainly used as hoop-shaped conductive cores made of metal foil, punching metal, lath metal, foam metal, etc. that are also used as current collectors. In many cases, it is produced by applying a mixture containing the ingredients as an active material and drying it.
[0003]
Thereafter, the active material coating portion of the hoop-shaped electrode material is subjected to roll rolling, the thickness of the electrode material is adjusted, and the active material applied to the portion to be the lead wire connecting portion of the electrode plate After cutting into a predetermined shape as an electrode plate, a lead wire is connected to this part by a method such as spot welding, projection welding, ultrasonic welding, etc. Finalize.
[0004]
By the way, by incorporating as much active material as possible into the battery case, the thickness of the active material coating is almost uniform over the entire surface, with the hope of increasing the battery capacity. The peripheral part of the coating part is not gradually thinner than the central part, and a prominent step is provided along the boundary between the active material application part of the electrode plate and the active material removal part, In the active material removal part, the thickness of the active material layer is naturally zero from the viewpoint of the stability of the weld quality of the lead wire, and the active material powder and other foreign matters constituting the coated material. It is required that the surface of the clean core material without any deposits is exposed.
[0005]
Of course, from the beginning of the electrode plate manufacturing process, it is possible to apply the paste-like active material only to the part of the electrode surface that requires the application of the active material, from the viewpoint of saving resources and reducing man-hours. Most preferred. However, in the conventional general coating method, the thickness of the active material coating layer is about 50 to 130 μm (size after roll rolling) only on one side. For coating, a high-viscosity paste-like liquid mainly composed of an active material is applied to the surface of the core using a coating die head, and the active material is not coated on the non-coated surface. Since it is difficult to create a conspicuous step difference in the coating thickness at the boundary line of the contact surface due to the surface tension acting on the pasty active material and the influence of gravity, it is used as the electrode surface of the electrode core material. After applying the active material to a uniform thickness as much as possible over a slightly wider area, apply once to areas that do not need to be applied, or areas where problems occur when applied. Generally, the thickness is adjusted by drying and roll rolling and then removed.
[0006]
For example, as a conventional method for removing an active material applied to the electrode surface, when a metal foil having a smooth surface is used as a current collector, each active material is mainly composed of an active material. In addition, an appropriate solvent is selected in advance, and this solvent is sprayed or applied to the active material application surface of the electrode plate to soften the active material surface, or the adhesive force of the active material to the core material A method of removing the active material by pressing a spatula-shaped tool having an edge against the surface of the electrode core material and sliding it along the surface of the core material after being weakened (for example, JP-A-8-138655) has been used. Publication).
[0007]
Still another conventionally used method is a method of removing an active material when a current collector having a three-dimensional network structure is used, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-204911. In addition, the active material is obtained by continuously and shockingly striking a “sword-shaped tool” in which a large number of thin needle pins are bundled against the active material removing portion of the electrode plate against the active material removing portion. A method of removing is disclosed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the former case, depending on the various components constituting the mixture mainly composed of the active material, particularly the binder, it is not always possible to select an effective and preferable solvent for the coated product, Also, if the punching metal or lath metal with a hole in the metal foil is used as the electrode core material instead of a smooth surface metal foil, it is applied to the hole even though the hole is thin and shallow. It is difficult to remove the active material completely and effectively.
[0009]
Also, in the case of using the latter “sword-shaped tool”, the time required to remove the active material is long and the productivity is too low. If productivity is to be increased, it is necessary to increase the impact force applied to the active material removal part of the electrode plate or increase the number of impacts, in which case the core material that becomes the current collector is damaged. Often occurs, and is not necessarily a preferable method for removing the active material.
[0010]
In the present invention, there is provided a method capable of effectively removing an active material applied to a punched metal or lath metal core material having a hole on the surface as a core material for an electrode. .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the method proposed by the present invention is a hoop-like shape in which an active material is applied, dried, and rolled on an electrode core material made of a thin metal plate having a large number of small holes on the surface . Oite the method of removing the active material of the battery electrode plate, the removal of active material partially exposing the electrode core member of the battery electrode plate of the middle transport in the transport roller, scanning a laser beam from both sides And sweeping while irradiating a laser beam in one direction where the electrode core material is exposed, reaching an end in one direction, and within a range smaller than the beam diameter of the laser beam in a direction different from one direction. staggered repeated sweeping while pulse irradiation in the direction opposite to the one direction again, removing the active material by Rukoto sublime mixture of the active material as a main component.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As an example of an embodiment of the present invention, a method employed for removing an active material of a negative electrode plate of a lithium secondary battery will be briefly described below with reference to FIG.
[0013]
FIG. 1 shows a galvanometer for a laser beam to an active material 4 applied to a lead wire connecting portion 22 that needs to be removed among active materials 4 applied to an electrode plate 2. The active material on the active material removing unit 20 is sublimated and removed by scanning with − and performing pulse irradiation. In the scanning, the laser beam is first swept in the X direction shown in FIG. 1, and when the end is reached, the laser beam is shifted in the range slightly smaller than the beam diameter of the laser in the Y direction and swept in the X direction again. Repeat to do. In the laser beam scanning, the same location is irradiated with a plurality of pulses.
[0014]
For example, the diameter of a CW-excited Q-switch pulsed laser beam generated by a YAG laser apparatus with an output of 100 W and a frequency of 20000 Hz is φ0.1 mm, and by galvano scanning, a feed rate of 600 mm / sec, a feed pitch X direction: 0.03 mm, It is a figure which shows the outline of this invention which subtracts and removes the active material 4 by irradiating at Y direction: 0.1mm. In that case, the same part is continuously irradiated to the limit of 4 pulses, and sequentially moved to another adjacent place, so that the entire area of the active material removal part 8 mm × 8 mm is sequentially irradiated to one place. By removing the active material 4 while avoiding heat accumulation for a long time, the active material could be effectively removed without damaging the core material 5 by heat. However, the active material which is a thick coating layer cannot be completely removed by only one irradiation of the above laser beam, and a part of the active material still remains on the surface of the electrode core material. It was necessary to repeat the irradiation four times under the same conditions as the laser beam irradiation conditions until the active material disappeared completely.
[0015]
Next, in order to describe the contents of the present invention more specifically, the description will be continued with reference to FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4, and FIG. An example of the electrode plate 2 that is intended to remove the active material 4 by using the present invention has a shape as shown in FIG. 3, but it is a 7 mm × 8 mm having a substantially rectangular shape at the left end. It is necessary to remove the active material applied to this portion where the protrusion becomes the lead wire connecting portion 22. FIG. 4 is a view showing a state immediately after the lead wire 3 is connected to the negative electrode plate shown in FIG. In FIG. 5, the shape of the electrode plate 2 is indicated by a broken line, and the active material removing portion is hatched (the active material removing portion roughly matches the lead wire connecting portion 22, but the positional deviation when cutting into the electrode plate 2 is considered. The electrode plate 2 is arranged in four rows on the hoop-like electrode material 1 and irradiated with a laser beam, as shown in FIG. After simultaneously removing the active material applied to the active material removing portion 20 of the electrode plate 2, the electrode plate 2 is cut into individual electrode plates 2.
[0016]
By the way, this time, as shown in FIG. 5, the electrode material 1 is made of a copper-made hoop-shaped lath metal having a thickness of 0.05 mm and a width of 244 mm as a core material 5, and is composed of an active material mainly composed of a conductive carbon material. The material was used by coating the both sides of the core material 5 with the same thickness of 0.15 mm (after roll rolling), but the core material 5 is not limited to lath metal, The present invention can also be applied to a punched metal or a metal foil having a smooth surface, and the mixture component is not limited to the above.
[0017]
FIG. 2 is a perspective view showing the outline of the active material removing apparatus of the present invention. The structure and function thereof will be briefly described. As shown in the figure, from the hoop-shaped electrode material unwinding portion 8 to the hoop-shaped electrode. The material 1 is sequentially sent out, wound around the outer periphery of the electrode material winding angle adjusting roller 11, the feed direction changing roller 10, the transfer rollers 6a and 6b, the tension roller 12, and the like, and transferred along the direction of the arrow. The hoop-shaped electrode material take-up part 9 is wound up. In the middle of the transfer path, two transfer rollers 6a and 6b, which are driven by a servo motor 7 and have a large number of small vacuum suction holes 13 on a cylindrical outer peripheral surface, are arranged up and down. Since an encoder (not shown) is mounted on the axis of the transfer roller, both the peripheral speed and stop position of the transfer roller can be controlled with high accuracy. Furthermore, the electrode material 1 includes a tension roller 12. In addition to winding the electrode material around the transfer roller at a large angle θ with a moderate tension applied, the anti-slip effect of the vacuum suction hole 13 is also provided. On the cylindrical surface of the transfer roller for the hoop-shaped electrode material The positioning accuracy in is good.
[0018]
The hoop-shaped electrode material 1 is wound around the outer periphery of these two transfer rollers 6a and 6b, and the hoop-shaped electrode material 1 is positioned on the cylindrical surface of the roller while the hoop-shaped electrode material 1 is intermittently transferred. Using four sets of irradiation heads 16a and 16b of the YAG laser apparatus for each of the front and back surfaces of the material 1, the active material 4 applied to the lead wire connecting portion is removed by irradiating the laser beam. Note that four sets of irradiation heads 16a and 16b of the YAG laser device are used for each of the front and back surfaces of the electrode plate, and at the same time, the active material applied to the lead wire connecting portions of the four electrode plates 2 The reason why the active material is removed from the surface is to remove the active material efficiently. In this way, the active material is efficiently and reliably removed by irradiation for 4 seconds per place without damaging the core material 5 in the portion to be the lead wire connecting portion 22 of the electrode plate 2. I was able to do it.
[0019]
Also, in order to reduce the influence of variations in irradiation conditions due to the irradiation position of the laser beam and the number of irradiation repetitions, the diameter of the transfer rollers 6a and 6b was increased to 780 mm, and the focal depth of the laser beam was applied. It was set larger than the thickness of the active material layer, and the irradiation position of the laser beam was when the electrode material 1 was vacuum-adsorbed on the cylindrical surfaces of the transfer rollers 6a and 6b and was in close contact. Further, compressed air as an assist gas is sprayed near the irradiation spot of the laser beam by using the nozzle 14 having an inclination angle with respect to the surface of the electrode plate and the laser beam, so that the dark black dust mixture is activated. The material smoke was blown away so as not to interfere with the laser beam irradiation, and the active material was efficiently vaporized while being collected by the dust collection duct 15 on the leeward side.
[0020]
The small holes 13 for vacuum suction provided on the cylindrical surfaces of the transfer rollers 6a and 6b are connected to a vacuum device via a rotary joint (not shown) attached to the shaft end of the transfer roller. The winding angle θ of the electrode material 1 with respect to the transfer rollers 6a and 6b was set as large as possible in the range of about 250 degrees. Further, for positioning the electrode material 1, the positioning of the electrode material in the traveling direction was performed using the optical sensor 18 and the EPC 19 which is commercially available in the direction perpendicular to the traveling direction. Further, a portion of the cylindrical surface of the transfer roller that contacts the active material removing portion of the electrode material is provided with a shallow recess 21 having a depth of about 1 mm so as not to be damaged by the laser beam transmitted through the electrode core material. We took various measures.
[0021]
Although not adopted this time, as the electrode material, the thickness of the active material applied to the core material is thick, and it is necessary to repeat laser beam irradiation many times to completely remove the active material. In the case of an electrode material that hinders productivity, as a preliminary process, the laser beam of a large-capacity, high-energy carbon dioxide laser device was irradiated to remove most of the coated active material. Later, as a finishing process, by adopting a method that completely removes the active material by irradiating a slightly remaining active material with a laser beam from a YAG laser device, the core material is efficient. It is also possible to employ an active material removal method that does not cause damage.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in order to remove the active material by sublimating the active material by irradiating the active part of the electrode plate with a laser beam, Since no mechanical external force is applied to remove the active material, the electrode plate is hardly damaged.
[0023]
In addition, positioning the hoop-shaped electrode material in the middle of the transfer using the transfer roller, and by galvano scanning, the irradiation conditions such as the irradiation position of the laser beam, the feeding speed, the number of repeated irradiations, the output of the laser device, the beam shape, By appropriately adjusting according to the material and thickness of the electrode core material, the active material can be efficiently removed while avoiding the problem that the core material is locally heated to an abnormally high temperature and dissolved. Can be done.
[0024]
Furthermore, by blowing compressed air to the laser beam irradiation position and collecting the active material gas or dust on the leeward side, the environment of the processing site is hardly impaired. In addition, a small hole for vacuum adsorption is provided on the outer peripheral surface of the roller for transferring the electrode material, and the electrode material is transferred while closely contacting the roller surface, and the active material is removed in the middle of the roller and the electrode material. Therefore, the active material can be efficiently removed because the electrode plate surface is not easily damaged by transfer and the positioning of the electrode material is stable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a method for removing an active material from an electrode plate using the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing an outline of an apparatus for removing an active material applied to the electrode plate of the present invention. [FIG. 3] (a) A plan view showing a state in which a negative electrode plate of a lithium secondary battery is cut. (B) A side view showing a state in which a negative electrode plate of a lithium secondary battery is cut. [FIG. a) Plan view showing a state in which a predetermined number of positive and negative electrodes of a lithium battery are overlaid (b) Side view showing a state in which a predetermined number of positive and negative electrodes of a lithium battery are overlaid [FIG. ] Plan view showing the positional relationship when hoop-like electrode material is cut into electrode plates [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hoop-shaped electrode material 2 Electrode plate 3 Lead wire 4 Active material 5 Electrode core material 6a Electrode material transfer roller 6b Electrode material transfer roller 7 Electrode material transfer roller drive motor 8 Hoop-shaped electrode material unwinding part 9 Hoop shape Electrode material winding unit 10 Roller for changing feed direction 11 Roller for adjusting winding angle of electrode material 12 Tension roller 13 Vacuum suction hole 14 Nozzle for air blow 15 Dust collection duct 16 Laser beam irradiation head 16a Laser beam irradiation head ... of electrode material For front surface irradiation 16b Laser beam irradiation head ... For back surface irradiation of electrode material 17 Hoop-shaped electrode material meandering detection device 18 Optical position detection sensor (for electrode material feed direction)
19 EPC (Edge Position Controller)
20 Active material removal part: Completely removes active material on both sides of the back and front 20a Active material removal part on the front side of the electrode material 21 Depression 22 Lead wire connection part θ Electrode material winding angle

Claims

表面に多数の小さな孔を有する金属薄板から成る電極芯材に、活物質を塗着・乾燥・圧延したフープ状の電池用電極板の活物質を除去する方法において、移送用ローラーで移送途中の前記電池用電極板の前記活物質を除去し前記電極芯材を露出させる部分に、表裏両面からレーザー光線をスキャニングさせ、前記電極芯材を露出させる部分の一方向にレーザービームをパルス照射しながら掃引し、一方向の端部に達した後、一方向と異なる方向に前記レーザービームのビーム径より小さい範囲でずらし再び一方向の逆方向にパルス照射しながら掃引することを繰り返して、前記活物質を主成分とする合剤を昇華させることにより前記活物質を除去する電池用電極板の活物質除去方法。 In the method of removing the active material of the hoop-shaped battery electrode plate obtained by coating, drying and rolling the active material on the electrode core material composed of a thin metal plate having a number of small holes on the surface, The portion of the battery electrode plate where the active material is removed and the electrode core material is exposed is scanned with a laser beam from both the front and back sides, and the portion where the electrode core material is exposed is swept while pulsed with a laser beam. Then, after reaching the end in one direction, the active material is repeatedly swept while shifting in a direction smaller than the beam diameter of the laser beam in a direction different from the one direction and again irradiating the pulse in the opposite direction of the one direction. The active material removal method of the electrode plate for batteries which removes the said active material by sublimating the mixture which has as a main component.

前記電極芯材を露出させる部分にレーザー光線をスキャニングする際に、ＹＡＧレーザー装置の発生するＣＷ励起Ｑスイッチパルス状の前記レーザービームを、同一箇所に対して連続的に数回のパルス照射した後に順次隣接する他の場所に移動させて前記スキャニングを複数回繰り返すことにより前記電極芯材を露出させる部分の前記活物質を除去することを特徴とする請求項１に記載の電池用電極板の活物質除去方法。 When scanning a laser beam to a portion where the electrode core material is exposed, the laser beam in the form of a CW excitation Q switch generated by a YAG laser device is sequentially irradiated to the same part several times sequentially. 2. The active material for a battery electrode plate according to claim 1, wherein the active material is removed from a portion where the electrode core material is exposed by moving to another adjacent location and repeating the scanning a plurality of times. Removal method.

前記電池用電極板の表面のレーザー光線の照射部付近に、前記電池用電極板の表面と傾斜角度を持たせて、前記レーザー光線のスキャニングの方向と略直角方向に圧縮空気を吹き付け、その風下側に吹き飛ばされたガス及び粉塵を吸い込むことを特徴とする請求項１に記載の電池用電極板の活物質除去方法。 In the vicinity of the laser beam irradiation portion on the surface of the battery electrode plate, the surface of the battery electrode plate is inclined, and compressed air is blown in a direction substantially perpendicular to the scanning direction of the laser beam, and on the leeward side thereof The method for removing an active material from an electrode plate for a battery according to claim 1, wherein the blown-off gas and dust are sucked in.

前記レーザー光線のビーム断面形状は円形であり、焦点深度を前記電池用電極板の表面の両側に塗着した活物質層の、いずれの側の厚さよりも深く設定したレーザー光線を用いたことを特徴とする請求項１に記載の電池用電極板の活物質除去方法。 The laser beam has a circular cross-sectional shape, and a laser beam having a depth of focus set deeper than the thickness of either side of the active material layer coated on both sides of the surface of the battery electrode plate is used. The method for removing an active material from a battery electrode plate according to claim 1.

表面に貫通する多数の孔を有するラスメタル又はパンチングメタルから成る電極芯材に活物質を塗着した広幅のフープ状の電池用電極板を移送用ローラーに巻き付けて、間欠的に、又は不等速に移送しながら、前記電池用電極板の前記活物質を除去し前記電極芯材を露出させる部分の複数箇所を同時にレーザー光線をスキャニングさせることを特徴とする請求項１に記載の電池用電極板の活物質除去方法。 A wide hoop-shaped battery electrode plate in which an active material is applied to an electrode core material made of lath metal or punching metal having a large number of holes penetrating the surface is wound around a transfer roller, intermittently or at a non-uniform speed. 2. The battery electrode plate according to claim 1, wherein a laser beam is simultaneously scanned in a plurality of portions of the portion where the active material of the battery electrode plate is removed and the electrode core material is exposed while being transferred to the battery electrode plate. Active material removal method.