KR20090081417A - 전지용 전극의 제조방법 및 전지용 전극 제조장치 - Google Patents

전지용 전극의 제조방법 및 전지용 전극 제조장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20090081417A
KR20090081417A KR1020097011677A KR20097011677A KR20090081417A KR 20090081417 A KR20090081417 A KR 20090081417A KR 1020097011677 A KR1020097011677 A KR 1020097011677A KR 20097011677 A KR20097011677 A KR 20097011677A KR 20090081417 A KR20090081417 A KR 20090081417A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
gravure roll
circumferential surface
blade
paint
Prior art date
Application number
KR1020097011677A
Other languages
English (en)
Inventor
데쓰야 하야시
아키라 모토이
야스히코 다케우치
Original Assignee
파나소닉 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 파나소닉 주식회사 filed Critical 파나소닉 주식회사
Publication of KR20090081417A publication Critical patent/KR20090081417A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0409—Methods of deposition of the material by a doctor blade method, slip-casting or roller coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C1/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating
    • B05C1/04—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length
    • B05C1/08—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C1/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating
    • B05C1/04—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length
    • B05C1/08—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line
    • B05C1/0817—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line characterised by means for removing partially liquid or other fluent material from the roller, e.g. scrapers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H01M50/491—Porosity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

그라비어 롤 둘레면에 공급하는 다공질 내열층 형성용 도료의 양을, 상기 둘레면에 접촉하도록 설치되는 블레이드에 의해 제거하여 조정한다. 이 때, 수지제 블레이드를 이용하고 수지제 블레이드의 그라비어 롤 둘레면에의 접촉 위치를, 수지제 블레이드의 마모에 따라서 변경한다.
이것에 의해, 수지제 블레이드의 마모에 수반하여, 그라비어 롤 둘레면으로부터 제거되는 다공질 내열층 형성용 도료의 양이 변화하는 것을 방지하여, 그라비어 롤 둘레면에 담지되는 상기 도료의 과잉분을 정밀도 좋게 제거한다. 그리고, 그라비어 롤 둘레면으로부터 전극 표면에, 일정량의 상기 도료를 전사하여, 두께가 거의 균일한 다공질 내열층을 공업적 규모로 안정적으로 형성한다.

Description

전지용 전극의 제조방법 및 전지용 전극 제조장치{BATTERY ELECTRODE MANUFACTURING METHOD AND BATTERY ELECTRODE MANUFACTURING APPARATUS}
본 발명은, 전지용 전극의 제조방법 및 전지용 전극 제조장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 주로, 전극 표면에 설치되는 다공질 내열층 형성용 도료의 도포 방법의 개량에 관한 것이다.
전자기기의 휴대용화, 무선화가 진행되는 것에 따라, 경량이고 또한 고 에너지 밀도를 갖는 비수 전해질 이차전지를 전자기기의 전원으로서 이용하는 것이 요망되고 있다. 실제로, 비수 전해질 이차전지를 전원으로 하는 전자기기의 종류가 현저하게 증가하고 있다. 비수 전해질 이차전지를 민생용의 전자기기에 이용하는 경우, 해결해야 할 과제의 하나로서, 비수 전해질 이차전지에서는 활물질에 반응성이 높은 리튬을 사용하기 때문에, 단락에 의한 발열량이 다른 시판 전지보다 많은 것을 들 수 있다. 즉, 비수 전해질 이차전지에서는, 단락에 의해서 양극과 음극이 직접 접촉하면 발열이 일어나, 양극과 음극을 분리하는 세퍼레이터인 수지제 다공질막이 단락 개소를 중심으로 하여 용융하여, 양극과 음극과의 접촉 면적이 증가한다. 그 결과, 단락 개소가 확대되어, 과열 상태가 될 우려가 있다. 이 때문에, 세퍼레이터와 함께, 내열성 수지 및 무기산화물을 주성분으로 하는 다공질 내열층을 이용하여, 만일 단락이 발생해도 단락 개소의 확대에 의한 과열을 방지하는 기술이 범용되고 있다.
다공질 내열층은, 양극이나 음극과 같은 전극의 표면에 설치되어, 전지의 설계 용량을 손상시키지 않도록, 두께가 2∼10㎛ 정도로 조정되어 있다. 이러한 두께가 극히 작은 층을 형성하는 방법으로서는, 그라비어법(gravure method)이 바람직하다. 그라비어법은, 복수조의 홈이 형성된 그라비어 롤의 둘레면에, 다공질 내열층의 전구체인 도료를 공급하여, 이 도료를 그라비어 롤 둘레면으로부터 전극 표면에 전사하는 방법이다. 그라비어 롤 둘레면에 공급되는 도료는, 홈을 따라서 그라비어 롤의 둘레면에 퍼진다. 여기서, 전극의 주행 방향과 그라비어 롤의 회전방향을 역방향으로 설정하는 것에 의해, 전극 표면에 도포되는 도막의 두께를 정밀하게 제어하는 것이 가능하게 되어, 두께가 얇은 도막을 형성할 수 있다.
또한, 그라비어 롤 둘레면에 접촉하도록 블레이드를 설치하는 기술이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1∼3 참조). 이러한 블레이드를 설치하는 것에 의해, 그라비어 롤 둘레면에 퍼지는 도료의 과잉분을 제거할 수 있으므로, 그라비어 롤 둘레면에 있어서의 도료의 양을 정확하게 조정할 수 있다. 따라서, 전극 표면에 도포되는 도막의 두께를, 보다 한층 정밀하게 제어할 수 있다.
그러나, 특허문헌 2 및 특허문헌 3에서는, 금속제 블레이드가 이용되고 있다. 금속제 블레이드를 장기에 걸쳐 그라비어 롤에 접촉시키면, 금속제 블레이드의 마모에 의해 금속가루가 발생하여, 그라비어 롤 둘레면에 부착될 우려가 있다. 이 금속가루는, 그라비어 롤 둘레면에 담지되는 도료중에 혼입되어, 전극 표면에 전사 되어, 최종적으로 다공질 내열층의 표면 등에 부착하는 경우가 있다. 그런데, 다공질 내열층이 형성되는 전극은, 수지 등으로 이루어지는 세퍼레이터를 개재하여, 다른 극성을 갖는 다른 전극과 겹쳐 맞춤되어, 발전 요소인 전극군을 구성한다. 이러한 전극군에 있어서, 다공질 내열층에 금속가루가 부착되어 있으면, 전극군 내부에 도전성을 갖는 이물이 혼입되게 된다. 이것은, 세퍼레이터를 부분적으로 파괴하여 전극끼리를 전극군 내부에서 전기적으로 도통시키는 현상인 단락을 일으키는 원인이 될 수도 있다. 따라서, 특허문헌 2 및 특허문헌 3의 기술은, 전지용 전극을 제작하는데 있어서, 전극 표면에 다공질 내열층을 형성하는 것으로는 채용할 수 없다.
상기와 같은 관점으로부터, 전지용 전극의 제조에 그라비어법을 이용할 때에는, 블레이드의 재질을 수지 등의 절연성 재료로 하여, 블레이드가 마모되어 그 파편이 전극군 내부에 혼입되어도, 단락을 일으키지 않도록 배려할 필요가 있다.
한편, 특허문헌 1에서는, 블레이드의 재질에 관한 기재가 없기 때문에, 수지제 블레이드의 사용을 시사하고 있다고도 해석할 수 있다. 그러나, 단순히 수지제 블레이드를 사용하는 것만으로는, 수지제 블레이드의 마모가 진행되는 것에 따라, 그라비어 롤 둘레면에 담지되는 도료의 과잉분을 정밀도 좋게 제거하는 것이 곤란하다.
수지제 블레이드는, 전체가 약간 휘어지도록, 그 선단을 그라비어 롤 둘레면에 접촉시키는 것이 일반적이다. 이것에 의해, 수지제 블레이드 선단과 그라비어 롤 둘레면과의 접촉 면적이 작아져, 도료의 과잉분을 정밀도 좋게 연속적으로 제거 할 수 있다. 그런데, 수지제 블레이드 선단의 마모가 진행되면, 수지제 블레이드의 휘어짐이 적어지는 것과 동시에, 수지제블레이드 선단과 그라비어 롤 둘레면과의 접촉 면적이 커진다. 그 결과, 과잉분보다 많은 도료가 제거되어, 전극 표면에의 도포량이 설정량보다 점차 감소하여, 최종적으로 형성되는 다공질 내열층의 두께가 얇아진다. 다공질 내열층은, 전극 사이에 형성되기 때문에, 전극간의 거리를 결정하는 한 요인이 되고, 전극간 거리는 최종적으로 얻어지는 전지의 전지 성능에 큰 영향을 미친다. 따라서, 다공질 내열층의 두께가 감소하면, 전지의 전지 성능에 편차가 생기는 것을 피할 수 없다.
특허문헌 1 : 일본 공개특허공보2001-179151호
특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2000-202350호
특허문헌3:일본 공개특허공보 2003-276156호 공보
본 발명의 목적은, 블레이드를 구비하는 그라비어 롤을 이용하여 전극 표면에 다공질 내열층을 형성할 때에, 블레이드의 마모가 일어나도, 그라비어 롤 둘레면에 담지되는 다공질 내열층 형성용 도료의 과잉분을 정밀도 좋게 제거할 수 있는 전지용 전극의 제조방법 및 전지용 전극 제조장치를 제공하는 것이다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명은, 둘레면에 복수조의 홈이 형성된 그라비어 롤을 회전시키면서, 그라비어 롤의 둘레면에 다공질 내열층 형성용 도료를 공급하여 담지시키는 공정과,
일단이 그라비어 롤 둘레면에 접촉하도록 설치되는 수지제 블레이드에 의해, 그라비어 롤 둘레면에 담지되는 상기 도료의 과잉분을 제거하는 공정과,
수지제 블레이드의 그라비어 롤 둘레면에 대한 접촉 위치를 변경하여, 그라비어 롤 둘레면에 담지되는 상기 도료의 양을 제어하는 공정과,
전극을 그라비어 롤의 회전방향과는 반대방향으로 주행시키는 공정과,
전극 표면을 그라비어 롤 둘레면에 접촉시키고, 그라비어 롤 둘레면에 담지되는 상기 도료를 전극 표면에 전사하는 공정을 포함한 전지용 전극의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 전극 심재와 활물질층을 포함한 전극의 표면에 다공질 내열층을 형성하는 전지용 전극 제조장치로서,
다공질 내열층 형성용 도료를 저장하는 도료조와,
둘레면에 복수조의 홈이 형성되고, 둘레면의 적어도 일부가 도료조에 저장되는 상기 도료중에 침지하도록 또한 회전구동 가능하도록 설치되어, 둘레면에 담지한 상기 도료를 전극 표면에 전사하는 그라비어 롤과,
일단이 그라비어 롤 둘레면에 접촉하도록 설치되어, 그라비어 롤 둘레면에 담지되는 상기 도료의 과잉분을 제거하는 수지제 블레이드와,
수지제 블레이드를 유지하고 또한 왕복 이동 가능하게 설치되고, 수지제 블레이드의 그라비어 롤 둘레면에 대한 접촉 위치를 변경하는 블레이드 유지수단과,
전극을 그라비어 롤의 회전방향과는 반대방향으로 주행시키는 것과 동시에, 전극의 표면을 그라비어 롤 둘레면에 접촉시키는 전극 주행수단과,
전극 표면에 전사되는 상기 도료를 건조시켜, 다공질 내열층을 형성하는 건조수단과,
그라비어 롤 둘레면으로부터 전극 표면에 전사되는 상기 도료의 양을 검지하는 검지수단과,
검지수단에 의한 검지결과에 따라서, 블레이드 유지수단을 왕복 이동시키는 제어수단을 포함한 전지용 전극 제조장치에 관한 것이다.
본 발명의 전지용 전극 제조장치에서는, 블레이드 유지수단이, 수지제 블레이드를 유지하는 블레이드 유지부와, 블레이드 유지부를 회전 가능하게 지지하는 지축(支軸:pivot)과 지축을 연직방향으로 상하 이동시키는 지축 이동수단을 포함하고, 또한 제어부가, 검지수단에 의한 검지결과에 따라서, 지축 이동수단에 의해 지축을 연직방향으로 상하 이동시키는 것에 의해 블레이드 유지수단을 연직방향으로 상하 이동시키는 것이 바람직하다.
[발명의 효과]
본 발명에 의하면, 그라비어 롤과, 수지제 블레이드를 이용하여, 전극 표면에 다공질 내열층 형성용 도료를 도포할 때에, 장기적인 사용에 의해 수지제 블레이드가 마모되어도, 그라비어 롤 표면에 담지되는 도료의 과잉분이 정확하게 제거되어 전극에의 도료의 도포량을 정밀도 좋게 제어할 수 있다. 전극 표면에는, 설정된 두께와 거의 같은 두께를 갖는 다공질 내열층을 안정적으로 형성할 수 있다. 따라서, 최종적으로 얻어지는 전지의 전지 성능에 편차가 생기지 않고, 거의 일정한 성능을 갖는 전지를 공업적 규모로 안정적으로 제조할 수 있다.
또한, 1개의 다공질 내열층에 있어서의 두께의 편차도 매우 적어진다. 따라서, 단락이 확대되는 것을 방지하는 기능이 다공질 내열층 전체에 있어서 거의 같은 수준으로, 게다가 높은 수준으로 발현된다.
또한, 본 발명에서는 수지제 블레이드를 사용하고 있으므로, 다공질 내열층의 표면 등에 금속가루 등의 도전성 이물이 부착되는 경우가 없다. 따라서, 최종적으로 얻어지는 전지는, 단락이 발생되기 어려워지고 있다.
즉, 본 발명의 방법 및 장치에 의해, 표면에 다공질 내열층이 형성된 전극을 이용하면, 성능에 편차가 없고, 고성능이고, 단락이 발생되기 어렵고, 비록 단락이 발생되더라도 단락의 확대가 확실히 방지되는 전지를, 공업적 규모로 안정적으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 하나인 전지용 전극 제조장치의 구성을 모식적으로 도시한 종단면도이다.
도 2는 종래 기술에 있어서의 다공질 내열층 형성용 도료의 도포량의 시간 경과에 따른 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 있어서의 다공질 내열층 형성용 도료의 도포량의 시간 경과에 따른 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시한 포인트 α에 있어서의, 그라비어 롤 둘레면에 대한 블레이드의 접촉 상태를 부분적으로 확대하여 모식적으로 도시한 종단면도이다.
도 5는 도 2 및 도 3에 도시한 포인트 β에 있어서의, 그라비어 롤 둘레면에 대한 블레이드의 접촉 상태를 부분적으로 확대하여 모식적으로 도시한 종단면도이다.
도 6은 도 3에 도시한 포인트 γ에 있어서의, 그라비어 롤 둘레면에 대한 블레이드의 접촉 상태를 부분적으로 확대하여 모식적으로 도시한 종단면도이다.
도 1은, 본 발명의 실시형태의 하나인 전지용 전극 제조장치(1)의 구성을 모식적으로 도시한 종단면도이다.
전지용 전극 제조장치(1)는, 도료조(11), 그라비어 롤(12), 수지제 블레이드 (13), 블레이드 유지수단(14), 전극 주행수단(15), 건조수단(16), 검지수단(17) 및 제어수단(18)을 포함하고, 본 발명의 전지용 전극의 제조방법을 실시한다.
도료조(11)는, 다공질 내열층 형성용 도료(2){이하 '도료(2)'라 한다}를 저장하는 용기형상 부재이다. 도료(2)는, 융점 또는 열분해 온도가 200℃를 크게 웃도는 재료의 적어도 1개와, 유기용매를 포함하는 것이 바람직하다. 융점 또는 열분해 온도가 200℃를 크게 웃도는 재료로서는, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리이미드, 폴리아미드 등의 내열성 수지, 알루미나, 마그네시아 등의 무기산화물 등을 들 수 있다. 또한, 폴리불화비닐리덴(PVDF), 아크릴 모노머를 포함한 고무 입자{예를 들어, 상품명: BM-500B, 일본 제온(주)제조} 등의 결착재의 적어도 1개를 도료(2)에 함유시켜도 좋다. 이들 결착재는, 전극(3)과, 도료(2)를 건조시키는 것에 의해 형성되는 다공질 내열층(4)과의 밀착성을 향상시킨다. 또한, 이들 결착재는, 적당한 내열성을 갖는 것 외에, 전해액에 대한 팽윤성이 낮다. 따 라서, 이들 결착재를 다공질 내열층(4)에 함유시키는 것에 의해, 전지중에 있어서 다공질 내열층(4)의 공극이 유지되어, 이온 전도성을 유지할 수 있다고 하는 이점을 얻을 수 있다. 유기용매로서는, 상기의 내열성 수지, 무기산화물, 결착재 등을 용해 또는 분산할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 등을 들 수 있다.
그라비어 롤(12)은, 둘레면(12a)에 도시하지 않는 복수조의 홈이 형성되고, 둘레면(12a)의 적어도 일부가 도료조(11)에 저장되는 도료(2)중에 침지하도록 설치된다. 또한, 그라비어 롤(12)은, 도시하지 않는 구동수단에 의해, 축선 둘레로 화살표(25)의 방향으로 회전구동 가능하도록 설치되어 있다. 화살표(25)의 회전방향은, 후술하는 전극 주행수단(11)에 의한 전극(3)의 주행방향, 즉 화살표(26)의 방향과는 반대방향이 된다. 그라비어 롤(12)은, 둘레면(12a)의 적어도 일부가 도료조 (11)에 저장되는 도료(2)중에 침지되어 있으므로, 그 자체의 회전에 따라서, 그 둘레면(12a)에 도료(2)가 공급된다. 공급된 도료(2)는, 둘레면(12a)의 홈을 따라서 둘레면(12a) 전체면에 널리 퍼져, 둘레면(12a)에 담지된다. 그라비어 롤(12)에는, 종래부터 이용되는 일반적인 그라비어 롤을 사용할 수 있다.
이와 같이, 그라비어 롤(12)을 회전시키면서, 도료(2)중에 침지하는 것에 의해, 본 발명의 전지용 전극의 제조방법에 있어서의, 그라비어 롤(12)의 둘레면 (12a)에 도료(2)를 담지시키는 공정이 행하여진다.
그라비어 롤(12)의 둘레면(12a)에 담지되는 도료(2)는, 후술하는 전극 주행수단(11)에 의한 전극(3)의 그라비어 롤 둘레면(12a)과의 접촉 부분에 있어서, 전 극(3) 표면에 전사된다.
수지제 블레이드(13)는, 일단이 그라비어 롤(12)의 둘레면(12a)에 접촉하고, 또한 타단이 블레이드 유지부재(14)에 의해 유지되도록 설치되는 판 형상 부재이다. 보다 구체적으로는, 수지제 블레이드(13)의 그라비어 롤 둘레면(12a)에 접촉하는 선단부는, 그라비어 롤(12)의 회전방향인 화살표(25)의 방향으로 휘어지도록 접촉하고 있다. 수지제 블레이드(13)는, 그라비어 롤(12)의 둘레면(12a)에 담지되는 도료(2)의 과잉분을 연속적으로 제거한다. 수지제 블레이드(13)를, 도료(2)를 둘레면(12a)에 담지하여 회전하는 그라비어 롤(12)에 대해서 접촉하는 것에 의해, 본 발명의 전지용 전극의 제조방법에 있어서의, 도료(2)의 과잉분을 연속적으로 제거하는 공정이 행해진다.
수지제 블레이드(13)를 구성하는 합성수지로서는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 전극(3)의 활물질층(3b)에 있어서 결착재에 상용되는 합성수지를 이용하는 것이 바람직하다. 이것에 의해서, 수지제 블레이드(13)의 일부가 마모되어 도료(2)중에 혼입되어도, 최종적으로 얻어지는 전지의 전지 성능에 악영향을 미치는 경우가 매우 적어진다. 활물질층용의 결착재로서는, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르류, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀류 등을 들 수 있다. 수지제 블레이드(13)의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 0.5mm 정도이다.
블레이드 유지수단(14)은, 수지제 블레이드(13)를 유지하는 것과 동시에, 수지제 블레이드(13)의 그라비어 롤 둘레면(12a)에 대한 접촉 위치를 변경한다. 이 때, 엄밀하게는, 수지제 블레이드(13)의 그라비어 롤 둘레면(12a)에 대한 접촉 위치뿐만이 아니라, 수지제 블레이드(13) 자체의 그라비어 롤 둘레면(12a)에 대해서 접촉하는 부위도 변경하는 경우가 있다. 이것에 의해서, 수지제 블레이드(13)의 선단이 마모되어도, 도료(2)의 과잉분을 정밀도 좋게 또한 연속적으로 제거할 수 있다. 그 결과, 전극(3) 표면에 형성되는 다공질 내열층(4)의 두께를 거의 일정하게 하는 것이나, 다공질 내열층(4)의 두께를 단계적으로 정밀도 좋게 변화시키는 것이 가능하게 된다. 다공질 내열층(4)의 두께를 거의 일정하게 하는 경우는, 공업적으로 양산에 적합하다. 또한, 다공질 내열층(4)의 두께를 단계적으로 변화시키는 경우는, 시험 제작 검토에 적합하다.
블레이드 유지수단(14)에 의해 수지제 블레이드(13)의 접촉 위치 및/또는 접촉 부위를 변경하는 것에 의해, 본 발명의 전지용 전극의 제조방법에 있어서의, 그라비어 롤 둘레면(12a)에 담지되는 도료(2)의 양을 제어하는 공정이 행하여진다.
본 실시형태에서는, 블레이드 유지수단(14)은, 블레이드 유지부(21), 지축 (22) 및 지축 이동수단(23)을 포함한다. 블레이드 유지부(21)는, 일단이 수지제 블레이드(13)를 유지하고 또한 외단이 지축(22)에 접속되어 있다. 지축(22)은, 상기 지축(22)을 중심으로 하여, 블레이드 유지부(21)를 회전 가능하게 지지한다. 이것에 의해, 수지제 블레이드(13)의 그라비어 롤 둘레면(12a)에 대한 접촉 위치 및/또는 접촉 부분을 한층 정밀하게 제어할 수 있다. 보다 구체적으로는, 지축(22)을 중심으로 하여, 회전동작에 의해 수지제 블레이드(13)를 상하 이동시킬 수 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 블레이드 유지부(21)는, 지축(22)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있지만, 그것에 한정되지 않고, 지축(22)에 고정되어 있어도 좋다. 그 경우에도, 지축 이동수단(23)에 의해, 지축(22)이 그라비어 롤 둘레면(12a)에 대해서 근접하도록 지축(22)을 이동시키면, 수지제 블레이드(13)의 휘어짐에 의해 수지제 블레이드(13)의 그라비어 롤 둘레면(12a)에 대한 접촉 면적 나아가서는 도료(2)의 제거량을 조정할 수 있다.
지축 이동수단(23)은, 후술하는 제어수단(18)으로부터의 제어신호를 받아, 지축(22)을 연직방향으로 상하 이동시킨다. 지축(22)의 상하 이동에 따라, 블레이드 유지부(21) 나아가서는 수지제 블레이드(13)가 상하 이동한다. 이와 같이, 지축 (22)을 사이에 두고 간접적으로 수지제 블레이드(13)를 상하 이동시키는 것에 의해, 블레이드 유지부(21)를 직접 상하 이동시키는 경우에 비해, 상하 이동시키는 위치의 선택 자유도가 증가하여, 도료(2)의 제거량의 조정이 용이하게 된다고 하는 이점을 얻을 수 있다.
또한, 지축 이동수단(23)은, 지축(22)을 그라비어 롤 둘레면(12a)에 대해서 근접 및, 이반하는 방향으로 왕복 이동시킬 수도 있다. 블레이드 유지부(21)가 지축(22)에 의해 지축(22)을 중심으로 하여 회전 가능하게 지지되어 있는 경우는, 지축(22)의 근접 및 분리동작에 수반하여, 블레이드 유지부(21) 나아가서는 수지제 블레이드(13)가 연직방향으로 상하 이동한다. 그것에 따라서, 수지제 블레이드(13)의 그라비어 롤 둘레면(12a)에 대한 접촉 위치 및/또는 접촉 부위를 변경하여, 수지제 블레이드(13)의 그라비어 롤 둘레면(12a)에의 접촉 면적을 조정할 수 있다. 한편, 블레이드 유지부(21)가 지축(22)에 고정되어 있는 경우는, 지축(22)의 근접 및 분리동작에 수반하여, 수지제 블레이드(13)의 휘어짐량이 변화하여, 이것에 의해, 수지제 블레이드(13)의 그라비어 롤 둘레면(12a)에의 접촉 면적을 조정할 수 있다.
지축 이동수단(23)에는, 예를 들어, 용수철을 이용하여 스트로크길이를 조정하는 장치, 유압 실린더, 에어 실린더 등의 실린더 장치 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 도포량의 주기적인 증감을 억제하여, 도포량의 정밀도를 한층 향상시킨다고 하는 관점에서는, 실린더 장치를 이용하는 것이 바람직하다.
전극 주행수단(15)은, 기다란 자(長尺) 모양의 전극(3)을 화살표(26)의 방향으로 주행시키는 것과 동시에, 전극(3)의 표면, 상세하게는 활물질층(3b)의 표면을 그라비어 롤 둘레면(12a)에 접촉시킨다. 전극 주행수단(15)에 의한 전극(3)의 주행방향{화살표(26)의 방향}은, 전극(3)의 길이방향에 일치하고, 또한 그라비어 롤 (12)의 회전방향{화살표(25)의 방향}과는 반대방향이 된다. 이것에 의해서, 전극 (3)의 활물질층(3b)의 표면에, 그라비어 롤(12)로부터 도료(2)가 전사된다.
전극 주행수단(15)은, 예를 들어, 도시하지 않는 전극 공급수단, 전극 접촉수단 및 도시하지 않는 전극 권취수단을 포함한다.
전극 주행수단(15)에 의해, 본 발명의 전지용 전극의 제조방법에 있어서의, 전극(3)을 주행시키는 공정과, 전극(3)과 그라비어 롤 둘레면(12a)을 접촉시키고, 전극(3)의 표면에 도료(2)를 전사하는 공정이 행하여진다.
전극 공급수단에는, 예를 들어, 언코일러를 사용할 수 있다. 언코일러는, 그 축심 둘레로 회전 가능하게 설치되고, 도시하지 않는 구동수단에 의해 회전 구동하 거나 또는 전극 권취수단의 회전에 종동회전하는 롤러 형상 부재이다. 언코일러의 둘레면에는, 기다란 자 모양의 전극(3)이 권회되고 있다.
전극(3)은, 전극 심재(3a)와, 활물질층(3b)을 포함한다.
전극(3)이 음극인 경우, 전극 심재(3a)에는, 예를 들어, 구리, 구리합금, 스테인리스강, 니켈 등의 금속재료로 이루어지는 금속박, 다공체 등을 사용할 수 있다. 다공체에는, 예를 들어, 라스체, 발포체 등이 있다. 활물질층(3b)은, 전극 심재(3a)의 한쪽 또는 양쪽의 면에 설치되어, 리튬 이온의 흡장 및 방출이 가능한 음극 활물질을 함유한다. 이러한 음극 활물질로서는, 이 분야에서 상용되는 것을 사용할 수 있고, 예를 들어, 탄소질 재료, 리튬과의 합금화가 가능한 원소를 포함한 재료 등을 들 수 있다.
탄소질 재료로서는, 예를 들어, 천연흑연(비늘조각형상 흑연 등), 인조흑연 등의 흑연류, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 채널블랙, 퍼니스블랙, 램프블랙, 서멀블랙 등의 카본블랙류, 탄소섬유 등을 들 수 있다. 리튬과의 합금화가 가능한 원소를 포함한 재료로서는, 이론 용량 밀도가 400mAh/g 이상의 고용량 재료가 바람직하고, 예를 들어, Al, Zn, Ge, Cd, Sn, Si, Pb 등의 원소의 적어도 1개를 포함한 고용량 재료를 들 수 있다. 이들 중에서도, 리튬 이온의 흡장량이 많은 점, 입수가 용이한 점등을 고려하면, Si, Sn 등의 원소, SiOx(0<x<2), SnOy(0<y≤2) 등의 산화물, Ni-Si합금, Ti-Si합금, Mg-Sn합금, Fe-Sn합금 등의 천이금속원소 함유 합금 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 음극 활물질은 1종을 단독으로 또는 필요에 따라서 2종 이 상을 조합하여 사용할 수 있다.
한편, 활물질층(3b)에 함유되는 음극 활물질이 입자 형상이며, 활물질층(3b)을 형성하기 위한 음극 페이스트를 전극 심재(3a) 표면에 도포하고, 건조하여 활물질층(3b)을 형성하는 경우, 음극 페이스트는 분산매를 함유하고, 결착재, 증점제 등을 더 함유해도 좋다. 분산매에는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리돈 등의 각종 유기용매, 물 등을 사용할 수 있다. 결착재에는, 예를 들어, 폴리불화비닐리덴 (PVDF), 스티렌-부타디엔 공중합체(SBR), 아크릴산계 폴리머의 변성체 등을 사용할 수 있다.
증점제는, 주로, 음극 페이스트의 분산매가 물을 함유하는 경우에 이용되고, 음극 페이스트의 안정성을 높이는데 유효하다. 따라서, 증점제로서는, 수용성증점제가 바람직하고, 예를 들어, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리아크릴산 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기한 고용량 재료의 상당수는 도전성이 부족하기 때문에, 도전재를 병용하는 것이 바람직하다. 도전재에는, 예를 들어, 인조흑연 등의 흑연류, 아세틸렌블랙, 케첸블랙 등의 카본블랙류, 탄소섬유 등을 사용할 수 있다. 한편, 음극 활물질로서 고용량 재료를 이용하는 경우는, 예를 들어, 진공 증착법, 스퍼터링법, 도금법 등에 의해서 활물질층(3b)을 형성할 수도 있다.
전극(3)이 양극인 경우, 전극 심재(3a)에는, 알루미늄, 알루미늄 합금, 티탄, 니켈 등의 금속재료로 이루어지는 금속박, 다공체 등을 사용할 수 있고, 다공체에는, 상기와 같이, 라스체, 발포체 등이 있다. 활물질층(3b)은, 전극 심재(3a)의 한쪽 또는 양쪽의 면에 설치되고, 리튬 이온의 흡장 및 방출이 가능한 양극활물 질을 함유한다. 이러한 양극 활물질로서는, 이 분야에서 상용되는 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 리튬함유 복합산화물, 올리빈형 리튬염, 칼코겐 화합물, 이산화망간 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 리튬함유 복합산화물이 바람직하다. 그 구체적인 예로서는, 예를 들어, LiCoO2, LiNiaCobO2(a+b=1), LiNidMneCofO2(d+e+f=1) 등을 들 수 있다. 양극 활물질은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
한편, 활물질층(3b)에 함유되는 양극 활물질이 입자 형상이며, 활물질층(3b)을 형성하기 위한 양극 페이스트를 전극 심재(3a) 표면에 도포하고, 건조하여 활물질층(3b)을 형성하는 경우, 양극 페이스트는 분산매를 함유하고, 결착재, 증점제 등을 더 함유해도 좋다. 분산매에는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리돈 등의 각종 유기용매, 물 등을 사용할 수 있다. 결착재에는, 예를 들어, PVDF, PTFE 등을 사용할 수 있다. 증점제는, 주로, 양극 페이스트의 분산매가 물을 함유하는 경우에 이용되고, 양극 페이스트의 안정성을 높이는데 유효하다. 따라서, 증점제로서는, 수용성 증점제가 바람직하고, 예를 들어, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 폴리아크릴산 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기한 양극 활물질은 도전성이 부족하기 때문에, 도전재를 병용하는 것이 바람직하다. 도전재에는, 예를 들어, 인조흑연 등의 흑연류, 아세틸렌블랙, 케첸블랙 등의 카본블랙류, 탄소섬유 등을 사용할 수 있다.
전극 접촉수단은, 전극(3)의 주행로를 형성하고, 전극 공급수단으로부터 공급되는 전극(3)을 화살표(26)의 방향으로 주행시켜, 전극(3)의 활물질층(3b)의 표 면을 그라비어 롤 둘레면(12a)에 접촉시킨 후, 전극 권취수단에 송급한다. 전극 접촉수단은, 예를 들어, 복수의 전극 유도 롤을 포함한다. 전극(3)의 전극 심재(3a)측 표면이 전극 유도 롤의 둘레면에 접하도록 전극이 전극 유도 롤 상에 놓여지며 (3), 상기 전극 유도 롤은 자유롭게 회전되도록 설치되어, 전극(3)의 주행에 맞추어 종동회전한다. 복수의 전극 유도 롤을 적절한 위치에 배치하는 것에 의해서, 전극 공급수단으로부터 그라비어 롤 둘레면(12a)을 거쳐 전극 권취수단까지, 전극(3)을 유도할 수 있다.
전극 권취수단은, 활물질층(3b)측의 표면에 다공질 내열층(4)이 형성된 전극 (3x)을 권취하여 보존한다. 전극 권취수단은, 전극(3)의 주행 방향에 있어서 검지수단(17)보다 하류측에 설치된다. 전극 권취수단에는, 예를 들어, 전극 권취 롤을 사용할 수 있다. 전극 권취 롤은, 도시하지 않는 구동수단에 의해 회전 가능하게 베어링 되어, 상기 구동수단에 의해 회전 구동한다. 전극 감기 롤의 둘레면에는, 전극(3x)이 권취된다.
건조수단(16)은, 전극 주행수단(15)에 의해 형성되는 전극(3)의 주행로에 있어서, 전극(3)과 그라비어 롤(12)과의 접촉 위치보다 하류측이고, 또한 검지수단 (17)보다 상류측에 설치된다. 건조수단(16)은, 상기 접촉위치에 있어서 전극(3) 표면에 전사되는 도료(2)로 이루어지는 도막을 건조시켜, 다공질 내열층(4)을 형성한다. 건조수단(16)에는, 예를 들어, 컨베이어로(터널식 건조로) 등을 사용할 수 있다. 건조온도는, 도료(2)의 조성 등에 따라서 적절히 선택할 수 있지만, 바람직하게는 80∼120℃ 정도이다. 한편, 본 발명의 전지용 전극의 제조방법은, 건조수단 (16)에 의해 전극(3) 표면의 도료(2)로 이루어지는 도막을 건조시켜, 다공질 내열층(4)을 형성하는 공정을 포함하고 있어도 좋다.
검지수단(17)은, 전극 주행수단(15)에 의해 형성되는 전극(3)의 주행로에 있어서, 건조수단(16)의 하류측이고, 또한 전극 권취수단보다 상류측에 설치된다. 또한, 검지수단(17)은, 제어수단(18)에 전기적으로 접속되어 있다. 검지수단(17)은, 예를 들어, 전극(3)의 표면에 형성되는 다공질 내열층(4)에 형광 X선을 조사하여, 그 반사량으로부터, 도료(2)의 도포량을 검지한다. 또한, 검지수단(17)은, 다공질 내열층(4)의 색조 변화로부터, 도료(2)의 도포량을 검지한다. 검지수단(17)에 의한 검지결과는, 제어수단(18)에 송신된다. 검지수단(17)에 의한 도포량의 검지는, 통상, 다공질 내열층(4)을 갖는 전극(3x)이 검지수단(17)에 의한 검지가 가능한 영역으로 송급되는 것과 동시에 행하여지지만, 예를 들어, 1초∼300초 간격으로 행하더라도 좋다. 또는, 전극(3x)의 주행거리로 0.5m∼10m마다 행하더라도 좋다.
제어수단(18)은, 전지용 전극 제조장치(1)에 있어서의 각 동작을 제어하여, 예를 들어, 검지수단(17)에 의한 검지결과에 따라서, 블레이드 유지수단(14)을 연직방향으로 상하 이동시킨다. 이것에 의해서, 수지제 블레이드(13)의 그라비어 롤 둘레면(12a)에 대한 접촉 위치 및/또는 수지제 블레이드(13)의 그라비어 롤 둘레면 (12a)에 접촉하는 부분을 변화시킨다. 제어수단(18)은, 예를 들어, 검지수단(17) 및 블레이드 유지수단(14)의 지축 이동수단(23)에 전기적으로 접속되어 있다.
제어수단(18)은, 예를 들어, 도시하지 않는 중앙처리장치(CPU), 기억수단 등을 구비하는 마이크로 컴퓨터 등에 의해 실현되는 처리회로로 이루어진다. 기억수 단에는, 이 분야에서 상용되는 것을 사용할 수 있고, 예를 들어, 리드온리 메모리 (ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 하드디스크 드라이브(HDD), 플래시 메모리 등을 들 수 있다. 기억수단에는, 예를 들어, 그라비어 롤(12), 수지제 블레이드(13), 블레이드 유지수단(14), 전극 주행수단(15), 건조수단(16), 검지수단(17) 등이 행하는 각종 동작을 실행하기 위한 프로그램, 각종 동작의 개시시기를 판단하기 위한 기준 수치 등이 미리 입력되어 있다.
또한, 제어수단(18)의 기억수단에는, 수지제 블레이드(13)가 마모되고 있지 않을 때에 전극(3) 표면에 전사되는 도료(2)의 양의 기준치가 미리 입력되어 있다. 또한, 기억수단에는, 기준치와 검지수단(17)으로부터 송신되는 검지결과(검지치)와의 차이와, 수지제 블레이드(13)의 연직방향 위쪽 또는 아래쪽으로의 이동량과의 관계를 나타내는 테이블이 미리 입력되어 있다. 이러한 테이블은, 미리 실험을 행하는 것에 의해 얻을 수 있다.
제어수단(18)에 의한, 수지제 블레이드(13)의 접촉 위치 및/또는 접촉 부위의 변경에 대해 더 상세하게 설명한다. 일반적으로 블레이드를 이용하여 그라비어 롤 둘레면에 담지되는 도료의 과잉분을 제거하는 경우, 블레이드의 시간경과에 따른 마모에 따라서, 블레이드의 접촉 면적이 증가하고, 도료의 제거량이 증가하고, 전극 표면에 전사되는 도료량이 감소하고, 형성되는 다공질 내열층의 막두께가 감소한다.
수지제 블레이드(13)가 마모되면, 전극(3) 표면에 전사되는 도료량은 기준치보다 작아진다. 제어수단(18)은, 검지수단(17)으로부터 송신되는 도료량의 검지결 과(검지치)를 기준치와 비교하여, 검지결과가 기준치보다 낮은 경우는, 우선, 기준치와 검지결과와의 차이를 구한다. 다음에, 얻어진 차이와 기억수단에 미리 입력되어 있는 상기 표를 대조하여, 수지제 블레이드(13)의 이동방향 및 이동량을 산출한다. 제어수단(18)은, 이 산출결과에 기초하여, 지축 이동수단(23)에 제어신호를 보내, 수지제 블레이드(13)를 연직방향 위쪽으로 이동시키고, 수지제 블레이드(13)의 그라비어 롤 둘레면(12a)에의 접촉 면적을 감소시킨다. 한편, 제어수단(18)은, 검지수단(17)에 의한 검지치가 기준치보다 높은 경우에는, 상기와 마찬가지로 하여, 수지제 블레이드(13)의 이동방향 및 이동량을 산출한다. 제어수단(18)은, 이 산출 결과에 기초하여, 지축 이동수단(23)에 제어신호를 보내, 수지제 블레이드(13)를 연직방향 아래쪽으로 이동시켜, 수지제 블레이드(13)의 그라비어 롤 둘레면(12a)에의 접촉 면적을 증가시킨다.
도 2는, 종래 기술에 있어서의 도료(2)의 도포량의 시간 경과에 따른 변화를 나타내는 그래프이다. 도 3은, 본 발명의 전지용 전극 제조장치(1)에 있어서의 도료(2)의 도포량의 시간 경과에 따른 변화를 나타내는 그래프이다. 도 4는, 도 2 및 도 3에 도시한 포인트 α에 있어서의, 그라비어 롤 둘레면(12a)에 대한 수지제 블레이드(13)의 접촉 상태를 부분적으로 확대하고 모식적으로 도시한 종단면도이다. 도 5는, 도 2 및 도 3에 도시한 포인트 β에 있어서의, 그라비어 롤 둘레면(12a)에 대한 수지제 블레이드(13)의 접촉 상태를 부분적으로 확대하고 모식적으로 도시한 종단면도이다. 도 6은, 도 3에 도시한 포인트 γ에 있어서의, 그라비어 롤 둘레면 (12a)에 대한 수지제 블레이드(13)의 접촉 상태를 부분적으로 확대하고 모식적으로 도시한 종단면도이다.
수지제 블레이드(13)가 마모되어 있지 않은 경우에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 수지제 블레이드(13)의 그라비어 롤 둘레면(12a)에의 접촉 면적이 작아져 있으므로, 도료(2)의 과잉분을 정밀도 좋게 연속 제거할 수 있다. 따라서, 전극(3) 표면에는 적절한 양의 도료(2)가 도포(전사)된다. 이것은, 도 2 및 도 3에 있어서의 α의 위치에 상당한다.
그러나, 도 5에 도시한 바와 같이, 수지제 블레이드(13)의 선단의 마모가 진행되면, 수지제 블레이드(13)의 그라비어 롤 둘레면(12a)의 접촉 면적이 점차 커져, 과잉분보다 많은 양의 도료(2)를 제거하게 된다. 따라서, 전극(3) 표면에의 도포(전사)량은 점차 감소한다. 이것은, 도 2 및 도 3에 있어서의 β의 위치에 상당한다.
여기서, 도 6에 도시한 바와 같이, 수지제 블레이드(13)를 연직방향 위쪽으로 이동시켜, 수지제 블레이드(13)의 접촉 위치 또는 접촉 부위를 변경하면, 수지제 블레이드(13)의 그라비어 롤 둘레면(12a)에의 접촉 면적이 다시 작아진다. 그 결과, 도료(2)의 과잉분을 정밀도 좋게 연속 제거하는 것이 재차 가능하게 되고, 전극(3) 표면에는 적절한 양의 도료(2)가 도포(전사)된다. 이것은, 도 3에 있어서의 γ의 위치에 상당한다.
이 제어를 반복하는 것에 의해서, 장시간에 걸쳐서 전극(3) 표면에 다공질 내열층(4)을 형성해도, 도포(전사)량의 변화를 작게 하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 안정된 전지 특성을 갖는 전지를 공급할 수 있다. 또한, 단시간의 가동으로 라인을 정지시키고, 수지제 블레이드(13)를 교환한다고 하는 번잡한 작업을 행할 필요도 없어진다.
한편, 단순히 수지제 블레이드(13)의 마모를 감안하여 보충하는 방법으로서는, 예를 들어, 도포(전사)량의 변동에 따라서, 수지제 블레이드(13)의 접촉 위치를 변경하는 것이 아니라, 수지제 블레이드(13)를 그라비어 롤 둘레면(12a)을 향하여 서서히 밀어내는 방법도 생각할 수 있다. 그러나, 이 방법에서는, 수지제 블레이드(13)를 유연하게 밀어내는 것이 곤란하므로, 도포(전사) 량은 다소 조정되지만, 주기적으로 변동하기 쉽다고 하는 과제가 있다. 게다가, 수지제 블레이드(13)의 그라비어 롤 둘레면(12a)에의 접촉압의 조정이 어렵다고 하는 과제도 있다. 본 발명의 구성에 의하면, 지축(21)을 중심으로 한 블레이드 유지부(14)의 상하 이동이 원활하여, 도포(전사)량의 주기적인 변동을 억제할 수 있고, 수지제 블레이드 (13)의 접촉압의 조정도 용이하다.
본 발명의 전지용 전극의 제조방법에 의하면, 공업적으로 유리하게, 전극 표면에 다공질 내열층을 형성할 수 있고, 전지의 안전성을 한층 높일 수 있다. 또한, 본 발명의 전지용 전극 제조장치는, 표면에 다공질 내열층이 형성된 전극을, 안정적으로 양산하는데 적합하다. 즉, 본 발명의 방법 및 장치는, 표면에 다공질 내열층이 형성된 전극을 안정적으로 또한 대량으로 공급하는데 적합하고, 그 이용 가능성은 극히 높다. 본 발명의 방법 및 장치에 의해 제작되는 전극을 장착한 전지는 높은 안전성을 갖고, 예를 들어, 퍼스널컴퓨터, 휴대전화, 휴대정보단말(PDS), 전 자사전, 휴대형 레코더, 휴대용 게임기기 등의 휴대용 전자기기, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 수송기기 등의 주전원으로서 적합하게 사용할 수 있다.

Claims (3)

  1. 둘레면에 복수조의 홈이 형성된 그라비어 롤을 회전시키면서, 그라비어 롤의 둘레면에 다공질 내열층 형성용 도료를 공급하여 담지시키는 공정과,
    일단이 그라비어 롤 둘레면에 접촉하도록 설치되는 수지제 블레이드에 의해, 그라비어 롤 둘레면에 담지되는 상기 도료의 과잉분을 제거하는 공정과,
    수지제 블레이드의 그라비어 롤 둘레면에 대한 접촉 위치를 변경하고, 그라비어 롤 둘레면에 담지되는 상기 도료의 양을 제어하는 공정과,
    전극을 그라비어 롤의 회전방향과는 반대방향으로 주행시키는 공정과,
    전극 표면을 그라비어 롤 둘레면에 접촉시키고, 그라비어 롤 둘레면에 담지되는 상기 도료를 전극 표면에 전사하는 공정을 포함한 전지용 전극의 제조방법.
  2. 전극 심재와 활물질층을 포함한 전극의 표면에 다공질 내열층을 형성하는 전지용 전극 제조장치로서,
    다공질 내열층 형성용 도료를 저장하는 도료조와,
    둘레면에 복수조의 홈이 형성되고, 둘레면의 적어도 일부가 도료조에 저장되는 상기 도료중에 침지되도록 또한 회전구동 가능하도록 설치되어, 둘레면에 담지한 상기 도료를 전극 표면에 전사하는 그라비어 롤과,
    일단이 그라비어 롤 둘레면에 접촉하도록 설치되어, 그라비어 롤 둘레면에 담지되는 상기 도료의 과잉분을 제거하는 수지제 블레이드와,
    수지제 블레이드를 유지하고 또한 왕복 이동 가능하게 설치되고, 수지제 블레이드의 그라비어 롤 둘레면에 대한 접촉 위치를 변경하는 블레이드 유지수단과,
    전극을 그라비어 롤의 회전방향과는 반대방향으로 주행시키는 것과 동시에, 전극의 표면을 그라비어 롤 둘레면에 접촉시키는 전극 주행수단과,
    전극 표면에 전사되는 상기 도료를 건조시켜, 다공질 내열층을 형성하는 건조수단과,
    그라비어 롤 둘레면으로부터 전극 표면에 전사되는 상기 도료의 양을 검지하는 검지수단과,
    검지수단에 의한 검지결과에 따라서, 블레이드 유지수단을 왕복 이동시키는 제어수단을 포함한 전지용 전극 제조장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 블레이드 유지수단은, 수지제 블레이드를 유지하는 블레이드 유지부와, 블레이드 유지부를 회전 가능하게 지지하는 지축과, 지축을 연직방향으로 상하 이동시키는 지축 이동수단을 포함하고, 또한
    제어부는, 검지수단에 의한 검지결과에 따라서, 지축 이동수단에 의해 지축을 연직방향으로 상하 이동시키는 것에 의해 블레이드 유지수단을 연직방향으로 상하 이동시키는 전지용 전극 제조장치.
KR1020097011677A 2006-12-28 2007-12-25 전지용 전극의 제조방법 및 전지용 전극 제조장치 KR20090081417A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006354279A JP2008166113A (ja) 2006-12-28 2006-12-28 電池用電極の製造方法および電池用電極の製造装置
JPJP-P-2006-354279 2006-12-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090081417A true KR20090081417A (ko) 2009-07-28

Family

ID=39588462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097011677A KR20090081417A (ko) 2006-12-28 2007-12-25 전지용 전극의 제조방법 및 전지용 전극 제조장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8067058B2 (ko)
JP (1) JP2008166113A (ko)
KR (1) KR20090081417A (ko)
CN (1) CN101569033B (ko)
WO (1) WO2008081779A1 (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110189378A1 (en) 2010-02-04 2011-08-04 Moon So-Ii Apparatus and method for coating a functional layer
JP5293839B2 (ja) 2010-12-24 2013-09-18 トヨタ自動車株式会社 塗工装置および電極板の製造方法
KR101285999B1 (ko) * 2011-04-14 2013-07-15 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지의 전극판 코팅 장치
US9331331B1 (en) * 2012-02-13 2016-05-03 Applied Materials, Inc. Water-based binder for high voltage cathode material for Li-ion battery
JP5751235B2 (ja) * 2012-10-19 2015-07-22 トヨタ自動車株式会社 電池用電極の製造方法及び装置
JP6154369B2 (ja) * 2014-12-19 2017-06-28 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン二次電池用電極の製造装置
CN106622884B (zh) * 2016-09-27 2019-01-04 李雨露 一种薄膜涂料槽机构
CN107127101A (zh) * 2017-06-20 2017-09-05 芜湖夏鑫新型材料科技有限公司 保护膜涂胶装置
EP3483948B1 (en) 2017-11-08 2021-10-06 Samsung SDI Co., Ltd. Composition for preparing porous insulating layer, electrode for non-aqueous rechargeable lithium battery, non-aqueous rechargeable lithium battery, method of preparing electrode for non-aqueous rechargeable lithium battery
CN109560255B (zh) * 2018-12-20 2022-05-10 天津市捷威动力工业有限公司 一种锂离子电池极片处理方法、极片及锂离子电池
CN109572158A (zh) * 2019-01-31 2019-04-05 上海运城制版有限公司 一种基于单一溶剂油墨印刷的刮刀控制***
CN111085493B (zh) * 2019-11-16 2022-04-01 珠海冠宇电池股份有限公司 一种涂层清洗方法
KR20220131406A (ko) * 2021-03-18 2022-09-28 현대자동차주식회사 전기장을 이용한 전고체 전지용 음극의 제조방법 및 제조장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6051845A (ja) * 1983-08-31 1985-03-23 Toshiba Corp 現像装置
CN1121073C (zh) * 1997-05-27 2003-09-10 Tdk株式会社 非水电解质电池用电极的制造方法
JP2000202350A (ja) 1999-01-18 2000-07-25 Ricoh Co Ltd グラビア塗工用ドクタ―ブレ―ド及びこれを用いたグラビア塗工方法
JP2001179151A (ja) 1999-12-24 2001-07-03 Yasui Seiki:Kk グラビア塗工方法およびグラビア塗工機
US7163740B2 (en) * 2001-06-02 2007-01-16 The Procter & Gamble Company Process for printing adhesives, adhesive articles and printing equipment
JP2003276156A (ja) 2002-03-26 2003-09-30 Murata Mfg Co Ltd ドクターブレードおよびグラビア印刷装置、積層電子部品の製造方法
KR20030089257A (ko) * 2002-05-17 2003-11-21 주식회사 동성화학 주형을 이용한 주형용 2액형 폴리우레탄 수지와 신발용소재의 일체화 성형방법
JP4172641B2 (ja) * 2003-09-01 2008-10-29 日東電工株式会社 塗工方法およびこれに用いる塗工装置
JP4753870B2 (ja) 2004-02-20 2011-08-24 パナソニック株式会社 リチウムイオン二次電池の製造法
EP1780820A4 (en) * 2005-03-02 2009-09-09 Panasonic Corp LITHIUMION SECONDARY CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR

Also Published As

Publication number Publication date
CN101569033B (zh) 2012-03-21
US8067058B2 (en) 2011-11-29
JP2008166113A (ja) 2008-07-17
CN101569033A (zh) 2009-10-28
WO2008081779A1 (ja) 2008-07-10
US20100062146A1 (en) 2010-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20090081417A (ko) 전지용 전극의 제조방법 및 전지용 전극 제조장치
JP4753870B2 (ja) リチウムイオン二次電池の製造法
JP2008270153A (ja) 非水電解質二次電池用集電体の製造方法、非水電解質二次電池用電極の製造方法および非水電解質二次電池
CN101692504A (zh) 锂离子二次电池
JPWO2018186017A1 (ja) 二次電池用電極の製造方法および二次電池の製造方法
US20210265612A1 (en) Device and method for producing electrode laminate
US20220344632A1 (en) Manufacturing Apparatus and Manufacturing Method of Electrode for Secondary Battery Using Laser, and Electrode for Secondary Battery Manufactured by the Same
JP4967412B2 (ja) 多孔質耐熱層の形成方法および多孔質耐熱層の形成装置
WO2009113246A1 (ja) 塗工装置、およびそれを使用して製造されたリチウムイオン二次電池
JP4997810B2 (ja) 多孔質耐熱層の形成方法および多孔質耐熱層の形成装置
US7790218B2 (en) Method and apparatus for forming electrode for battery
JP2016207340A (ja) 電極製造装置
JP4760014B2 (ja) プレスロール装置およびプレス方法
KR101139639B1 (ko) 비수전해질 이차전지용 집전체의 제조방법, 비수전해질 이차전지용 전극의 제조방법 및 비수전해질 이차전지
JP2023088814A (ja) 電解銅箔、電極及びそれを備えるリチウムイオン電池
US20200266418A1 (en) Gap section multilayer electrode profile
JP2008204836A (ja) 非水電解質二次電池用負極およびその製造方法ならびにそれを用いた非水電解質二次電池
JP2022053995A (ja) リチウムイオン二次電池用電極材製造装置及びリチウムイオン二次電池用電極材の製造方法
KR20220129767A (ko) 활물질이 없는 전고체 전지용 복합 음극 및 이의 제조방법
WO2022094539A1 (en) Roll-to-roll carbon coating by discharge methods
JP2006107779A (ja) 電極板の製造方法および電極板
JP2002151058A (ja) 電極製造装置及び電極製造方法
JP2009093859A (ja) リチウム二次電池用電極板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
B701 Decision to grant
NORF Unpaid initial registration fee