JP7231600B2 - Electrode plate manufacturing method - Google Patents
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Description
本開示技術は,電池の電極板を製造する電極板の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to an electrode plate manufacturing method for manufacturing an electrode plate of a battery.
従来から,電池の電極板を製造するに際して,導電箔への電極層の形成後に,厚さ方向に加圧するプレス工程が行われている。特許文献1に記載されているプレス方法もその一例である。プレスを行うのは,厚さ調整のため,および電極層の空隙率の調整のためである。
Conventionally, when manufacturing an electrode plate for a battery, a pressing process is performed to apply pressure in the thickness direction after the electrode layer is formed on the conductive foil. The pressing method described in
前記した従来の技術には,プレスにより電極板に皺ができることがあるという問題点があった。皺ができる原因は,電極板の厚さに,電極層のある場所とない場所とで差があることである。電極層のある場所はない場所よりも電極層の分厚いので,プレス時の加圧をより強く受けることになる。そのためプレス前後での電極板の延伸率にも,電極層のある場所とない場所とで差が生じるのである。この延伸率の差により,電極板に皺ができてしまうのである。 The conventional technique described above has a problem that the electrode plate may be wrinkled by pressing. The wrinkles are caused by the difference in the thickness of the electrode plate between the area with the electrode layer and the area without the electrode layer. Since the electrode layer is thicker where the electrode layer is present than where it is not, the pressure applied during pressing is stronger. As a result, there is a difference in the elongation ratio of the electrode plate before and after pressing between the area with the electrode layer and the area without the electrode layer. Due to this difference in elongation ratio, wrinkles are formed in the electrode plate.
本開示技術は,前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,プレス工程を行いつつも,電極層のある場所とない場所とを有する電極板における皺の発生を抑制するようにした電極板の製造方法を提供することにある。 The disclosed technology has been made to solve the problems of the conventional technology described above. That is, the object is to provide a method of manufacturing an electrode plate that suppresses the occurrence of wrinkles in an electrode plate having portions with and without an electrode layer while performing a pressing process.
本開示技術の一態様における電極板の製造方法では,導電箔に部分的に電極層が形成されたものである加工前シートを接触部材と接触部材との間に挟み込むとともに,2つの接触部材およびそれらの間の加工前シートをさらに樹脂フィルムと樹脂フィルムとの間に挟まれた位置に置き,樹脂フィルム間の空間を減圧状態にする減圧工程と,減圧工程による減圧状態を維持したままで樹脂フィルムの外から加工前シートを厚さ方向に加圧するプレス工程とを行い,減圧工程では,加工前シートにおける電極層のある場所でもない場所でも,大気圧により樹脂フィルムが接触部材に押し付けられ,そのためさらに接触部材が加工前シートに向けて押し付けられる状態とする。 In a method for manufacturing an electrode plate according to one aspect of the disclosed technology, a pre-processing sheet in which an electrode layer is partially formed on a conductive foil is sandwiched between contact members, and two contact members And the pre-processed sheet between them is further placed at a position sandwiched between the resin films, and a decompression step in which the space between the resin films is decompressed , and the decompression state is maintained by the decompression step. A pressing process is performed to press the pre-processed sheet in the thickness direction from the outside of the resin film . Therefore, the contact member is further pressed toward the pre-processed sheet .
上記態様における電極板の製造方法では,プレス工程の実施時に,接触部材間の空間が減圧工程で減圧したままになっている。このため,接触部材が大気圧により加工前シートに押し付けられている。これにより,プレス工程時に電極板が延伸しようとしても接触部材との間での滑りが生じにくく,延伸が抑制される。このため電極層のある場所とない場所との間での延伸量の差が生じにくく,皺が生じにくい。減圧工程では接触部材間の空間を絶対圧力で80kPa以下まで減圧することがより好ましい。 In the method of manufacturing the electrode plate in the above aspect, the space between the contact members remains decompressed in the decompression process during the pressing process. Therefore, the contact member is pressed against the pre-processed sheet by the atmospheric pressure. As a result, even if the electrode plate is to be stretched during the pressing process, it is difficult for the electrode plate to slip between the contact member and the stretching is suppressed. For this reason, the difference in the amount of stretching between the place with the electrode layer and the place without the electrode layer is less likely to occur, and wrinkles are less likely to occur. In the decompression step, it is more preferable to decompress the space between the contact members to an absolute pressure of 80 kPa or less.
本開示技術によれば,プレス工程を行いつつも,電極層のある場所とない場所とを有する電極板における皺の発生を抑制するようにした電極板の製造方法が提供されている。 According to the technology disclosed herein, there is provided a method of manufacturing an electrode plate that suppresses the occurrence of wrinkles in an electrode plate having portions with and without an electrode layer while performing a pressing process.
以下,本開示技術を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,電池の構成要素の1つである電極板を製造する方法として本開示技術を具体化したものである。本形態では,図1に示すような電極板1を製造する。電極板1は,導電箔に部分的に電極層が形成されたものである。電極板1は,幅方向の一方の端部に非塗工部2を有しており,残部が塗工部3である。非塗工部2は導電箔のみの部分であり,塗工部3は導電箔上に電極層を有する部分である。
Embodiments embodying the disclosed technology will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. This embodiment embodies the technology disclosed herein as a method of manufacturing an electrode plate, which is one of the constituent elements of a battery. In this embodiment, an
本形態では,図1に示したもの,つまり電極層の形成が済んでいる状態のものを加工前シートとする。本形態の製造方法の前後で電極板1の外観に大きな違いはない。本形態の製造方法では,加工前シートに対して減圧工程とプレス工程とを行う。減圧工程およびプレス工程の状況を図2,図3により説明する。
In this embodiment, the sheet shown in FIG. 1, that is, the sheet on which the electrode layers have been formed, is used as the pre-processing sheet. There is no big difference in appearance of the
図2では,減圧工程に供される加工前の電極板1の状況を断面図で示している。図中の左右方向が電極板1の幅方向に相当し,上下方向が厚さ方向に相当し,紙面と垂直な方向が長手方向に相当する。図2に示されるように加工前の電極板1は,SUS板4とSUS板4との間に挟まれた位置にある。2枚のSUS板4およびそれらの間の電極板1はさらに,樹脂フィルム5と樹脂フィルム5との間に挟まれた位置にある。上下の樹脂フィルム5の両端はいずれも,ガイド部材6により挟み付けられるようになっている。ただし図2の状態ではまだ挟み付けられていない。ガイド部材6には吸気口7が形成されている。吸気口7には真空ポンプPが接続されている。
FIG. 2 shows a sectional view of the
図2に示した状態においてガイド部材6を上下方向に移動させて閉じると,図3の状態となる。図3の状態では,上下の樹脂フィルム5の両端がいずれも,ガイド部材6により挟み付けられている。この状態では,電極板1とその上下のSUS板4とが接触している。SUS板4は,電極板1に接触する接触部材である。電極板1の上下両方で,SUS板4と樹脂フィルム5とが接触している。2枚のSUS板4およびそれらの間の電極板1は,上下の樹脂フィルム5により外部から遮断された空間の中にある。
When the
この状態で真空ポンプPを作動させると,2枚の樹脂フィルム5により挟まれた空間が減圧状態となる。これが減圧工程である。減圧状態にすると大気圧により,樹脂フィルム5がSUS板4に押し付けられ,そのためさらにSUS板4が電極板1に押し付けられる。この大気圧による押し付け荷重により,SUS板4と電極板1との間の摩擦力,および樹脂フィルム5とSUS板4との間の摩擦力が強い状況となる。このため,SUS板4と電極板1との間にも,樹脂フィルム5とSUS板4との間にも,滑りが生じにくい。図3ではSUS板4と電極板1の非塗工部2との間には隙間があるように見えるが,実際には減圧下ではSUS板4と非塗工部2ともほぼ密着しているに近い状態となる。大気圧による加圧と,電極層が実際にはさほど厚くないこととによる。
When the vacuum pump P is operated in this state, the space between the two
このように減圧工程により2枚の樹脂フィルム5間の空間が減圧された状態を維持したまま,プレス工程を行う。プレス工程では,樹脂フィルム5の外から加圧部材8,9で上下方向に加圧する。加圧部材8,9による加圧力は,樹脂フィルム5およびSUS板4を介して電極板1に印加される。これにより電極板1は厚さ方向に圧縮され,特に塗工部3の電極層の厚さ調整および空隙率の調整が行われる。加圧部材8,9は,円柱状のもの(ロールプレス)でもよいし,平板状のもの(平面プレス)でもよい。
The pressing process is performed while maintaining the state in which the space between the two
プレス工程が済んだら,加圧部材8,9の加圧を解除し,2枚の樹脂フィルム5間の空間を大気圧に戻す。これにより,SUS板4と電極板1との密着および樹脂フィルム5とSUS板4との密着が解除される。プレス工程を経た電極板1は,本形態の製造方法により製造されたものである。
After the pressing process is completed, the pressure applied by the
上記において,プレス工程後の電極板1には,ほとんど皺ができていないという特徴がある。プレス工程での加圧により電極板1は,板面内方向にある程度不可避的に延伸しようとする。電極板1における塗工部3と非塗工部2とでは延伸の程度にも差があるため,プレスによる皺寄りの原因となる要因である。しかし本形態では前述のように,プレス工程の実施時にはSUS板4と電極板1との間に滑りが生じにくい状況となっている。このためプレス時の電極板1の延伸が抑制されている。このことは,塗工部3と非塗工部2とでの延伸の程度の差も減圧により縮小しているということを意味する。これが,本形態の方法で電極板1に皺ができにくい理由である。
In the above, the
減圧下でプレス工程を行うことによる延伸の抑制効果を試験により確認したので,以下,それを説明する。この試験では,試験体としてはリチウムイオン二次電池用の正極板を使用し,樹脂フィルム5としてはポリイミドフィルムを使用した。第1の試験と第2の試験とを実施した。
The effect of suppressing stretching by performing the pressing process under reduced pressure was confirmed by a test, and the effect will be described below. In this test, a positive electrode plate for a lithium ion secondary battery was used as the test piece, and a polyimide film was used as the
[第1の試験]
第1の試験は,プレス工程を帯状の電極板1に対してロールプレスで実施した場合における塗工部3の延伸率を,減圧した場合としなかった場合とで比較することを目的として行った試験である。そのため,塗工部3に長手方向のけがき線をあらかじめ引いておき,プレス工程の前後でけがき線の長さを測定することで延伸率を求めた。ロールプレスの線圧は,10~25kN/cmの範囲内の4水準とした。減圧の程度は,真空ポンプPの付属ゲージの読み値に基づく6kPa(減圧あり,実施例1)と101kPa(減圧なし,比較例)との2水準(いずれも絶対圧力)とした。
[First test]
The first test was conducted for the purpose of comparing the elongation ratio of the
第1の試験の結果を図4のグラフに示す。図4では,線圧を横軸とし,延伸率を縦軸としている。黒四角のプロットが実施例1の結果を示し,黒三角のプロットが比較例の結果を示している。図4では,実施例1と比較例とのいずれでも概ね,線圧が高いほど延伸率も高い傾向となっている。このことは普通のことで,試験が良好に行われたことを示している。実施例1と比較例とを比較すると,線圧のいずれの水準でも,比較例の方が実施例1よりも高い線圧になっている。つまり,実施例1では比較例と比較して,延伸が抑制されているということである。プレス工程を減圧下で行ったことによる効果である。 The results of the first test are shown graphically in FIG. In FIG. 4, the linear pressure is plotted on the horizontal axis and the draw ratio is plotted on the vertical axis. The black square plots show the results of Example 1, and the black triangle plots show the results of the comparative example. In FIG. 4, in both Example 1 and Comparative Example, there is a general tendency that the higher the linear pressure, the higher the elongation ratio. This is normal and indicates a successful test. Comparing Example 1 and Comparative Example, the linear pressure of Comparative Example is higher than that of Example 1 at any level of linear pressure. That is, in Example 1, stretching is suppressed as compared with the comparative example. This is the effect of performing the pressing step under reduced pressure.
[第2の試験]
第2の試験は,打ち抜きで円形に切り抜いた電極板1に対してプレス工程を平面プレスで実施した場合における平面歪みを,種々の減圧水準にて比較することを目的として行った試験である。そのため,塗工部3から切り抜いた直径8mmの円形の電極板1を試験体とし,プレス後における直径の伸び率を測定した。プレスの面圧は1200MPaとした。減圧の程度は,6~101kPa(絶対圧力)とした。101kPaは減圧なしつまり比較例で,これより低圧にしたものが実施例2である。
[Second test]
The second test was conducted for the purpose of comparing the plane distortion at various reduced pressure levels when the
第2の試験の結果を図5のグラフに示す。図5では,2枚の樹脂フィルム5間の空間の圧力を横軸とし,平面歪みを縦軸としている。図5では,圧力が6~80kPaの範囲内にある実施例2のいずれもが,減圧なしの比較例と比較して有意に小さい平面歪みを示すに留まっている。これは,プレス工程を減圧下で行ったことによる効果である。これより,プレス工程実施時の圧力を80kPa以下まで減圧しておけば効果があることが確認できたと言える。
The results of the second test are shown graphically in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents the pressure in the space between the two
プレス工程実施時の圧力が80kPaより高く大気圧より低い範囲内の弱い減圧であった場合でも,図5中の実施例2の場合ほどではないにせよ効果はあると考えられる。図5中の実施例2のものと比較例のものとで平面歪みにかなりの差があるからである。図5では,実施例2のもの同士で比較しても,概ね,圧力が高い,つまり減圧の程度が弱いほど,平面歪みが大きい傾向となっている。このことは普通に想定されることで,試験が良好に行われたことを示している。 Even if the pressure during the pressing process is a weak pressure reduction in the range of higher than 80 kPa and lower than the atmospheric pressure, it is considered that there is an effect, although not as much as in the case of Example 2 in FIG. This is because there is a considerable difference in plane strain between Example 2 and Comparative Example in FIG. In FIG. 5, even when comparing Example 2 with each other, there is a general tendency that the higher the pressure, that is, the weaker the degree of pressure reduction, the larger the plane distortion. This is a normal assumption and indicates that the test was performed well.
上記の第1の試験および第2の試験では,減圧工程により塗工部3の延伸率が抑制されることが示されている。上記試験では非塗工部2は測定していないが,塗工部3の延伸率が減圧工程により縮小する以上,塗工部3と非塗工部2との延伸率の差も縮小することは明らかである。
The first test and the second test described above show that the elongation ratio of the
以上詳細に説明したように本実施の形態によれば,塗工部3と非塗工部2とを有しプレス時の延伸性が一様でない加工前の電極板1に対して,減圧状態下で樹脂フィルム5の外から加圧するプレス工程を行うこととしている。これにより,皺を生じさせることなく加工後の電極板1を得ることができる電極板の製造方法が実現されている。
As described in detail above, according to the present embodiment, the
本実施の形態および実施例は単なる例示にすぎず,本開示技術を何ら限定するものではない。したがって本開示技術は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。 The present embodiments and examples are merely examples, and do not limit the disclosed technology in any way. Therefore, the disclosed technique can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof .
例えば,SUS板4の材質は他の金属,合金,高硬度樹脂,セラミックス等で置き替えてもよい。樹脂フィルム5の材質はポリイミド以外の合成樹脂であってもよい。本開示技術は,電池の種類を問わず,導電箔に部分的に電極層が形成された構造の電極板に適用できる。正極負極のどちらにも適用できる。
For example, the material of the
1 電極板
2 非塗工部
3 塗工部
4 SUS板
5 樹脂フィルム
7 吸気口
8 加圧部材
9 加圧部材
P 真空ポンプ
Claims (2)
前記減圧工程による減圧状態を維持したままで前記樹脂フィルムの外から前記加工前シートを厚さ方向に加圧するプレス工程とを行い,
前記減圧工程では,前記加工前シートにおける前記電極層のある場所でもない場所でも,大気圧により前記樹脂フィルムが前記接触部材に押し付けられ,そのためさらに前記接触部材が前記加工前シートに向けて押し付けられる状態とする電極板の製造方法。 A pre-processed sheet having an electrode layer partially formed on a conductive foil is sandwiched between contact members, and the two contact members and the pre-processed sheet between them are further covered with a resin film. and a decompression step of placing the space between the resin films in a decompressed state,
a pressing step of pressurizing the pre-processed sheet in the thickness direction from outside the resin film while maintaining the pressure-reduced state in the pressure-reducing step ;
In the depressurization step, the resin film is pressed against the contact member by atmospheric pressure even at a place where the electrode layer is not present on the unprocessed sheet, so that the contact member is further pressed toward the unprocessed sheet. A method of manufacturing a state electrode plate.
前記減圧工程により,前記接触部材間の空間を絶対圧力で80kPa以下まで減圧する電極板の製造方法。 A method for manufacturing the electrode plate according to claim 1,
A method for manufacturing an electrode plate, wherein the pressure reduction step reduces the space between the contact members to an absolute pressure of 80 kPa or less.
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