專利名稱：電池用極板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池用極板的制造方法，更詳細(xì)而言，涉及能夠解決在帶狀的集電體上涂布活性物質(zhì)的涂布工序中所產(chǎn)生的不合適情況、能夠適宜地制造電池用極板的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，AV設(shè)備、電腦或便攜用通信設(shè)備等電子設(shè)備的可攜帶化及無(wú)繩化迅速地 發(fā)展，作為這些電子設(shè)備的驅(qū)動(dòng)用電源，以前主要使用鎳鎘電池或鎳氫電池等水溶液系電 池。但是，近年來(lái)，在這些電源中所用的電池逐漸變成以可以急速充電、體積能量密度和重 量能量密度均高的鋰離子二次電池為代表的非水電解液電池成為主流。另一方面，上述的 鎳鎘電池或鎳氫電池被用作需要大的負(fù)荷特性的無(wú)繩化動(dòng)力工具或電動(dòng)汽車等的驅(qū)動(dòng)用 電源，被要求更優(yōu)良的高容量和大電流放電特性。上述的各種電池中，通過(guò)將漿料狀的電極活性物質(zhì)涂布在由長(zhǎng)條帶狀的金屬箔或 多孔性金屬板等形成的集電體上，將其干燥形成活性物質(zhì)層而制造極板。形成有活性物質(zhì) 層的集電體(以下，將在集電體上形成有活性物質(zhì)層的集電體稱為“極板前體”)例如通過(guò) 輥壓延成規(guī)定厚度后，切縫加工為規(guī)定寬度，并切斷為規(guī)定長(zhǎng)度，從而完成了電池用極板。這里，如圖12 圖14所示，在集電體上形成有活性物質(zhì)層的極板前體有幾種形 態(tài)。在圖12中，在集電體31上各處同樣地涂布活性物質(zhì)，形成了一個(gè)活性物質(zhì)層32。在 圖13中，通過(guò)在集電體31上間歇地涂布活性物質(zhì)，從而將活性物質(zhì)的非涂布部分33夾在 中間地將多個(gè)活性物質(zhì)的涂布部分32A以規(guī)定的間距排列在極板前體(集電體31)的長(zhǎng)度 方向上，構(gòu)成活性物質(zhì)層32(即所謂的間歇涂布)。在圖14中，通過(guò)將活性物質(zhì)在寬度方 向上分割而條狀地涂布在集電體31上，從而將多條涂布部分32B排列在極板前體(集電體 31)的寬度方向上，形成了活性物質(zhì)層32 (即所謂的條紋涂布)。這樣，在這些形態(tài)中的任一個(gè)形態(tài)中，在極板前體的寬度方向的兩側(cè)都形成有活 性物質(zhì)的非涂布部分35。由于該非涂布部分35是剪斷極板前體而制作電池用的電極時(shí)被 切除的部分，因此，其寬度越小，越能降低材料損失。因此，非涂布部分35優(yōu)選盡量減小其 寬度。但是，即使在減小了非涂布部分35的寬度的情況下，當(dāng)不能確?；钚晕镔|(zhì)層32或活 性物質(zhì)的涂布部分32A和32B的平坦性、特別是不能確保極板前體的寬度方向的平坦性時(shí)， 根據(jù)后述的理由，需要切除也包含上述寬度方向中的活性物質(zhì)層32等的兩端部分的極板 前體在寬度方向的兩端部分。因此，在不能確?；钚晕镔|(zhì)層32等的平坦性的情況下，不能 降低材料損失。另外，在極板前體的寬度方向的兩側(cè)形成活性物質(zhì)的非涂布部分，是因?yàn)楫?dāng)一邊 在長(zhǎng)度方向上運(yùn)送長(zhǎng)條帶狀的集電體一邊涂布以活性物質(zhì)為主成分的膏糊時(shí)，集電體有時(shí) 也會(huì)輕微地彎曲前行，涂布位置的精度存在界限的緣故。另外，有時(shí)存在通過(guò)下垂(由于低 粘度或低觸變性而使膏糊的涂布形狀不能保持的狀態(tài))等使得涂布后的膏糊在寬度方向 露出的可能性。此外，在上述的壓延工序中，為了使電池高容量化，近年來(lái)進(jìn)行了提高加壓力、使涂布的活性物質(zhì)逐漸高密度化的措施。通過(guò)該壓延使極板前體發(fā)生變形。這里，對(duì)于上述 壓延工序中的極板前體的變形，只要其厚度的減少是通過(guò)沿著面方向均勻地伸展而導(dǎo)致的 均衡的減少就可以，但如果不是這樣，則會(huì)引起各種不合適情況和品質(zhì)不良。例如，會(huì)引起壓延后的極板前體在任一個(gè)面上凸起的“彎曲”、或在壓延后的極板 前體中在集電體上產(chǎn)生不規(guī)則凹凸的“皺紋”等不合適情況。如果發(fā)生彎曲不良或皺紋不 良，則在將壓延后的極板前體卷取成卷狀時(shí)也會(huì)發(fā)生困難。其中，極板前體不能沿面方向均勻地伸展的主要原因在于，如上所述，在極板前體 上存在 活性物質(zhì)的涂布部分和非涂布部分。例如，在將帶狀的極板前體一邊在長(zhǎng)度方向上 運(yùn)送一邊通過(guò)一對(duì)輥之間進(jìn)行壓延的情況下，力僅僅施加在活性物質(zhì)的涂布部分上，對(duì)于 極板前體的寬度方向的兩側(cè)的非涂布部分幾乎不施加加壓力。這樣，如果施加于極板前體 的加壓力在活性物質(zhì)的涂布部分與非涂布部分之間產(chǎn)生差異，則兩者之間產(chǎn)生伸展的差 異，通過(guò)該伸展的差異而產(chǎn)生皺紋，或在涂布部分與非涂布部分的分界部分產(chǎn)生斷裂。另外，在壓延所造成的變形僅由極板前體的沿面方向的變形而引起的情況下，如 果該變形在寬度方向的兩側(cè)之間不均勻，則壓延后的極板前體也發(fā)生在左右彎曲的“翹 曲”。如果發(fā)生這樣的翹曲，則在將經(jīng)過(guò)上述的切縫加工等而制作的電池用極板卷繞成漩渦 狀來(lái)構(gòu)成極板組時(shí)，極板會(huì)發(fā)生偏離卷芯的軸方向的“卷偏”。另外，在涂布于集電體上的活 性物質(zhì)的粘合力不能追隨由壓延造成的集電體的伸展的情況下，活性物質(zhì)層的表面會(huì)產(chǎn)生 “裂紋”。在極板前體上發(fā)生了皺紋或裂紋的電池用極板容易發(fā)生活性物質(zhì)的脫落，如果使 用這樣的電池用極板來(lái)制作電池，則特別是在制作鋰離子二次電池的情況下，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致 重大的品質(zhì)不良。這里，活性物質(zhì)向集電體的涂布通常使用模具進(jìn)行(例如參照專利文獻(xiàn)1和2)。模 具具備用于貯存由膏糊供給手段供給的膏糊的歧管(膏糊貯存部)、和從歧管噴出膏糊的 槽縫(扁平的噴出流路)(參照專利文獻(xiàn)1的圖1)。另外，當(dāng)使用模具將包含活性物質(zhì)的膏 糊涂布在集電體上時(shí)，需要進(jìn)行堵止，以使得膏糊不在集電體的寬度方向上露出。由此，根 據(jù)膏糊的粘度和觸變性，如圖15所示，活性物質(zhì)層32的寬度方向的兩端部分有時(shí)會(huì)隆起。 在這種情況下，壓延時(shí)應(yīng)力集中于該部分，有時(shí)成為斷裂的原因。因此，如專利文獻(xiàn)3所記 載的那樣，不僅對(duì)活性物質(zhì)的非涂布部分、而且包含涂布部分的兩端部分地進(jìn)行切除，在這 種情況下會(huì)發(fā)生昂貴的活性物質(zhì)的材料損失。另一方面，在涂布活性物質(zhì)時(shí)，當(dāng)涂布流動(dòng)性高的活性物質(zhì)的膏糊時(shí)，涂布后的寬 度方向的截面經(jīng)常如圖16所示，成為越靠近兩端、厚度越薄的形狀。在對(duì)這樣形狀的極板 前體進(jìn)行壓延、然后切縫加工為所希望的寬度而制作電池用極板的情況下，從兩端側(cè)切出 的電池用極板容易產(chǎn)生翹曲。而且，由于從該兩端側(cè)切出的電池用極板比從極板前體的中 央部分切出的電池用極板的活性物質(zhì)層32的厚度要小，因此，如果使用從該兩端側(cè)切出的 電池用極板來(lái)制造電池，則該電池的電池容量變小。根據(jù)該觀點(diǎn)，從活性物質(zhì)層32的寬度 方向的兩端部分隆起的極板前體的兩端側(cè)切出的電池用極板的活性物質(zhì)層32的厚度大， 使用其制造得到的電池的電池容量變大。因此，在不能確保極板前體中的活性物質(zhì)層32的寬度方向的平坦性的情況下，從 極板前體的兩端側(cè)切出的電池用極板不能用于電池的制造，成為廢棄的對(duì)象。其結(jié)果是材 料損失變大。
專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2001-293414號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2003-187788號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)平11-176424號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)4 日本特開(kāi)2003-145007號(hào)公報(bào)如上所述，如果在極板前體的寬度方向中，活性物質(zhì)層的厚度在到達(dá)寬度方向的 兩端為止不均勻，則在對(duì)其進(jìn)行壓延時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種不合適情況。詳細(xì)說(shuō)的話，一般通過(guò)從膏糊供給手段的膏糊的供給壓、槽縫的間隙、膏糊的粘度 和觸變性等性狀來(lái)控制從模具涂出的膏糊的量。另外，膏糊在集電體上的涂布量由集電體 的運(yùn)送速度、模具的噴出口與集電體的距離等涂布條件決定。在專利文獻(xiàn)1中，研究了通過(guò)使模具的槽縫(噴出流路)的兩端部的間隙比中央 部的間隙減小來(lái)防止涂布部分的寬度方向的兩端隆起。但是，如上所述，在涂布粘度或觸變 性小的膏糊的情況下，反而助長(zhǎng)了涂布部分的厚度越靠近寬度方向兩端越小的傾向。為了避免這樣的困難，例如專利文獻(xiàn)4所記載的那樣，考慮構(gòu)成為可以在槽縫的 寬度方向上并列的多個(gè)區(qū)域的每個(gè)區(qū)域中調(diào)節(jié)槽縫的間隙(參照專利文獻(xiàn)4的圖4)，對(duì)各 區(qū)域的膏糊的流量進(jìn)行控制，以使得能夠在遍及極板前體的寬度方向的全長(zhǎng)上得到平坦的 活性物質(zhì)的涂布部分。但是，在專利文獻(xiàn)4所記載的方法中，槽縫的上述各區(qū)域中的膏糊的流量需要一 邊監(jiān)視涂布結(jié)果一邊進(jìn)行控制，因此機(jī)構(gòu)復(fù)雜，制造成本增大。另外，如果機(jī)構(gòu)復(fù)雜的話，發(fā) 生故障的危險(xiǎn)性增大，為了對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，生產(chǎn)效率降低。關(guān)于這一點(diǎn)，在專利文獻(xiàn)2中，以通過(guò)簡(jiǎn)易構(gòu)造的模具來(lái)確保涂布部分的寬度方 向的平坦性為目標(biāo)，但沒(méi)有記載使用該模具來(lái)控制所希望的涂布條件的具體手段。另外，在 專利文獻(xiàn)2中，在極板前體的寬度方向的兩端部設(shè)置了以活性物質(zhì)的涂布厚度比其他部分 厚的方式涂布而成的隆起部，僅對(duì)該隆起部進(jìn)行預(yù)壓延，從而在遍及極板前體的寬度方向 的全長(zhǎng)上得到了平坦的活性物質(zhì)的涂布部分。但是，如果像這樣增大寬度方向的兩端部的 涂布厚度，則即使進(jìn)行預(yù)壓延使得表觀厚度成為平坦，但活性物質(zhì)的密度產(chǎn)生差異。根據(jù)該 差異，壓延后切出的極板中發(fā)生翹曲的可能性變大。另外，根據(jù)該差異，電池容量產(chǎn)生偏差。 因此，不能使用該部分的極板來(lái)制造電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題點(diǎn)而做出的，目的在于提供一種電池用極板的制造方法， 該方法的構(gòu)成簡(jiǎn)易，且即使在使用包含各種性狀的活性物質(zhì)的膏糊的情況下，也能夠容易 地制作集電體中的活性物質(zhì)的涂布部分的厚度在遍及寬度方向的全長(zhǎng)上均勻的極板前體， 由此，可以減少為了防止在對(duì)極板前體進(jìn)行壓延的工序中發(fā)生的品質(zhì)不良、以及制品間的 電池容量的偏差而造成的材料的廢棄率，從而可以期求生產(chǎn)效率的提高，也可以期求材料 損失的降低。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明涉及一種電池用極板的制造方法，其包含下述工序使 含有活性物質(zhì)的膏糊通過(guò)包括膏糊貯存部和與該膏糊貯存部相連的扁平的噴出流路的模 具，涂布在長(zhǎng)條帶狀的集電體的至少一個(gè)面上，形成活性物質(zhì)層，從而制作極板前體；所述模具具備對(duì)所述噴出流路的間隙進(jìn)行規(guī)定的下表面平坦的上模以及上表面平坦的下模，并構(gòu)成為將所述上模和所述下模在中間夾持著對(duì)所述噴出流路在寬度方向 上進(jìn)行規(guī)定的一對(duì)薄板狀部件而相對(duì)置地配置，以形成所述噴出流路；所述噴出流路的間隙通過(guò)所述薄板狀部件的厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述膏糊的涂布寬度 通過(guò)所述噴出流路的開(kāi)口處的所述一對(duì)薄板狀部件間的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)。在本發(fā)明的優(yōu)選方式中，對(duì)所述一對(duì)薄板狀部件的俯視形狀進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得所 述形成的活性物質(zhì)層在遍及所述極板前體的寬度方向的全長(zhǎng)上成為均勻的厚度。在本發(fā)明的其他優(yōu)選方式中，以所述噴出流路的寬度從所述膏糊貯存部朝向所述 開(kāi)口漸漸地?cái)U(kuò)大的方式對(duì)所述薄板狀部件的俯視形狀進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而涂布所述膏糊，使得 所述活性物質(zhì)層在所述極板前體的寬度方向的端部不隆起。
在本發(fā)明的另外的優(yōu)選方式中，以所述噴出流路的寬度從所述膏糊貯存部朝向所 述開(kāi)口漸漸地減少、且在臨近所述噴出流路的開(kāi)口前擴(kuò)大所述寬度的方式對(duì)所述薄板狀部 件的俯視形狀進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而涂布所述膏糊，使得所述活性物質(zhì)層的厚度在所述極板前體 的寬度方向的端部不逐漸減少。另外，也可以將所述薄板狀部件貼設(shè)在所述上模和所述下模中的至少一個(gè)上，從 而使其介于所述上模與所述下模之間，也可以使用由鋼形成的所述薄板狀部件。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)僅僅對(duì)介于上模與下模之間對(duì)扁平的噴出流路在寬度方向上進(jìn) 行規(guī)定的一對(duì)薄板狀部件的厚度、以及噴出流路的開(kāi)口處的薄板狀部件間的距離進(jìn)行調(diào)節(jié) 的簡(jiǎn)易構(gòu)成，能夠調(diào)節(jié)噴出流路的間隙、以及膏糊的涂布寬度。另外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，通過(guò)僅僅根據(jù)含有活性物質(zhì)的膏糊的性狀以 及涂布條件對(duì)一對(duì)薄板狀部件的俯視形狀進(jìn)行調(diào)節(jié)的簡(jiǎn)易的操作，能夠形成在遍及極板前 體的寬度方向的全長(zhǎng)上厚度均勻且平坦的活性物質(zhì)層。由此，當(dāng)在涂布工序之后實(shí)施用于對(duì)極板前體進(jìn)行壓縮的壓延工序時(shí)，可以防止 在該壓延工序中發(fā)生極板前體的斷裂、翹曲等不良。另外，不需要為了防止發(fā)生這樣的不良而切除包含厚度不均勻的活性物質(zhì)層的兩 端部分的極板前體在寬度方向的兩端部分。因此，可以降低材料損失，還可以防止工序數(shù)的 增加。


[圖1]是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的電池用極板的制造方法所適用的制造裝置的 側(cè)視圖。[圖2]是表示圖1的裝置中所使用的模具的概略構(gòu)成的剖面圖。[圖3]是圖2的I-I線的剖面圖。[圖4]是構(gòu)成模具的下模部件的立體圖。[圖5]是通過(guò)本發(fā)明涂布活性物質(zhì)而形成有活性物質(zhì)層的極板前體的剖面圖。[圖6]是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的薄板狀部件的俯視形狀的設(shè)定例的下模 部件的俯視圖。[圖7]是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的薄板狀部件的俯視形狀的其他設(shè)定例的 下模部件的俯視圖。[圖8]是表示本發(fā)明的實(shí)施例1中的極板的寬度方向的厚度分布的曲線圖。
[圖9]是表示本發(fā)明的比較例1中的極板的寬度方向的厚度分布的曲線圖。[圖10]是表示本發(fā)明的實(shí)施例2中的極板的寬度方向的厚度分布的曲線圖。[圖11]是表示本發(fā)明的比較例2中的極板的寬度方向的厚度分布的曲線圖。[圖12]是各處同樣地形成有活性物質(zhì)層的極板前體的立體圖。
[圖13]是在長(zhǎng)度方向間歇地形成有活性物質(zhì)層的極板前體的立體圖。[圖14]是在寬度方向分割地形成有活性物質(zhì)層的極板前體的立體圖。[圖15]是以活性物質(zhì)層在寬度方向的兩端隆起的方式而形成的極板前體的橫向 剖面圖。[圖16]是以活性物質(zhì)層在寬度方向的兩端變薄的方式而形成的極板前體的橫向 剖面圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及一種電池用極板的制造方法，該制造方法包含下述工序使含有活性 物質(zhì)的膏糊通過(guò)包括膏糊貯存部和與其相連的扁平的噴出流路的模具，涂布在長(zhǎng)條帶狀的 集電體的至少一個(gè)面上，形成活性物質(zhì)層，從而制作極板前體。這里，模具具備對(duì)噴出流路 的間隙進(jìn)行規(guī)定的下表面平坦的上模及上表面平坦的下模。另外，模具被構(gòu)成為將該上模 和下模相對(duì)置地配置，并在中間夾持著對(duì)噴出流路在寬度方向上進(jìn)行規(guī)定的一對(duì)薄板狀部 件，以形成噴出流路。此時(shí)，噴出流路的間隙通過(guò)薄板狀部件的厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，膏糊的涂布 寬度通過(guò)噴出流路的開(kāi)口處的一對(duì)薄板狀部件間的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，在本發(fā)明中，可以對(duì)一對(duì)薄板狀部件的俯視形狀進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得上述形成 的活性物質(zhì)層在遍及極板前體的寬度方向的全長(zhǎng)上成為均勻的厚度。這樣，通過(guò)以使活性物質(zhì)層在遍及極板前體的寬度方向的全長(zhǎng)上成為均勻的厚度 的方式涂布活性物質(zhì)，可以避免在后面的壓延工序中發(fā)生的各種不合適情況，還可以降低 材料損失。另外，通過(guò)將為了此目的的調(diào)節(jié)設(shè)定為不是對(duì)模具本體的形狀進(jìn)行調(diào)節(jié)、而是對(duì) 在寬度方向上規(guī)定扁平的噴出流路的薄板狀部件的俯視形狀進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而可以不管上述 膏糊的與粘度和觸變性等有關(guān)的性狀的偏差而使用一個(gè)模具來(lái)涂布膏糊，使得活性物質(zhì)層 在遍及極板前體的寬度方向的全長(zhǎng)上成為均勻的厚度。即，不用更換模具本身，只要替換薄板狀部件，就可以對(duì)應(yīng)各種性狀的涂料和涂布 條件，形成在遍及極板前體的寬度方向的全長(zhǎng)上厚度均勻的活性物質(zhì)層。更詳細(xì)地說(shuō)，活性物質(zhì)通常以膏糊狀的涂料的形式涂布在集電體上。膏糊的與粘 度和觸變性等有關(guān)的性狀根據(jù)膏糊內(nèi)的固體成分率等而較大地變動(dòng)。因此，根據(jù)該膏糊的 性狀不同，如圖15所示，活性物質(zhì)層在極板前體的寬度方向的兩端部分隆起，或如圖16所 示，在極板前體的寬度方向的兩端部分中，活性物質(zhì)層的厚度逐漸減小。如果活性物質(zhì)層的兩端部分隆起，則該隆起部分的由壓延造成的極板前體的伸展 比周圍的部分的伸展大。其結(jié)果是，有時(shí)會(huì)在該隆起部分與周圍部分的分界處產(chǎn)生斷裂。因 此，為了防止這樣的不合適情況的發(fā)生，需要在將包含隆起了的部分的極板前體的寬度方 向的兩端部切除后對(duì)極板前體進(jìn)行壓延。由此產(chǎn)生材料損失。另外，在壓延工序后，為了從壓延后的極板前體中制作用于各個(gè)電池的極板，實(shí)施 將極板前體剪斷為規(guī)定寬度的剪斷工序。與此相對(duì)照，切除極板前體的寬度方向的兩端部分的切除工序在壓延工序之前實(shí)施。因此，需要與上述剪斷工序分別地實(shí)施上述切除工序。 因此，工序數(shù)增加。相反，在極板前體的寬度方向的兩端部分中活性物質(zhì)層的厚度逐漸減小的情況 下，在壓延后從該部分切出的極板前體的由壓延造成的伸展在寬度方向的左右不同。由此， 使得極板前體發(fā)生翹曲。這樣地發(fā)生了翹曲的極板前體不能用于制品而被廢棄。由此產(chǎn)生 了大幅的材料損失。因此，通過(guò)以活性物質(zhì)層在直到極板前體的寬度方向的兩端部分為止成為均勻的 厚度的方式 涂布電極活性物質(zhì)，能夠降低上述的不合適情況、即斷裂和翹曲等不合適的發(fā) 生以及材料損失的發(fā)生。另外，能夠抑制工序數(shù)的增加。進(jìn)而，在本發(fā)明中，在根據(jù)含有活性物質(zhì)的涂料的性狀而使活性物質(zhì)層在極板前 體的寬度方向的端部隆起的情況下(參照?qǐng)D15)，可以調(diào)節(jié)薄板狀部件的俯視形狀，以使得 噴出流路的寬度從膏糊貯存部朝向開(kāi)口而漸漸擴(kuò)大。例如在涂布當(dāng)使用B型粘度計(jì)(Brookfield型粘度計(jì))將測(cè)定頭No. 6號(hào)轉(zhuǎn)子以 20rpm旋轉(zhuǎn)1分鐘時(shí)測(cè)得的粘度為70000mPa-sec以上的膏糊的情況下，活性物質(zhì)層經(jīng)常會(huì) 在極板前體的寬度方向的兩端部分隆起。在這樣的情況下，如圖6所示，調(diào)節(jié)薄板狀部件的 俯視形狀，以使噴出流路的俯視形狀是從膏糊貯存部開(kāi)始至到達(dá)開(kāi)口的中途的位置為止成 為一定的寬度，在從該中途的位置開(kāi)始至開(kāi)口為止的寬度漸漸向兩側(cè)擴(kuò)大。由此，能夠防止 活性物質(zhì)層在極板前體的寬度方向的兩端部分發(fā)生隆起。另外，例如在涂布當(dāng)使用B型粘度計(jì)(Brookfield型粘度計(jì))將測(cè)定頭No. 6號(hào)轉(zhuǎn) 子以20rpm旋轉(zhuǎn)1分鐘時(shí)測(cè)得的粘度為40000mPa · sec以下的膏糊的情況下，活性物質(zhì)層 的厚度經(jīng)常會(huì)在極板前體的寬度方向的兩端部分逐漸減少。在這樣的情況下，如圖7所示， 調(diào)節(jié)薄板狀部件的俯視形狀，以使噴出流路的俯視形狀是從膏糊貯存部開(kāi)始至到達(dá)開(kāi)口的 中途的位置為止成為一定的寬度，在從該中途的位置開(kāi)始至開(kāi)口為止的寬度漸漸減少，且 在臨近該開(kāi)口前擴(kuò)大寬度。在使噴出流路的寬度朝向開(kāi)口減少的情況下，朝向開(kāi)口方向平 行地流動(dòng)的膏糊與沿著薄板狀部件流動(dòng)的膏糊在開(kāi)口附近發(fā)生沖突而產(chǎn)生紊流，寬度方向 兩端部的涂布不穩(wěn)定。因此，需要在臨近開(kāi)口前調(diào)節(jié)薄板狀部件的俯視形狀以稍微地?cái)U(kuò)大 噴出流路的寬度。由此，能夠防止活性物質(zhì)層的厚度在極板前體的寬度方向的兩端部分逐 漸減少。(實(shí)施方式1)以下，一邊參照附圖一邊對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示鋰離子二次電池用極板的制造方法的概略圖。在圖示例中，一邊將長(zhǎng) 條帶狀的集電體1在長(zhǎng)度方向上運(yùn)送，一邊通過(guò)模具10將含有電極用的活性物質(zhì)的膏糊涂 布在集電體1上，制作了形成有活性物質(zhì)層的極板前體2。通過(guò)干燥機(jī)3將其干燥，然后通 過(guò)壓延輥4進(jìn)行壓延。壓延后的極板前體2被剪斷為規(guī)定尺寸以用于各個(gè)電池，從而完成 了極板。在極板為正極的情況下，在由鋁制的箔、或進(jìn)一步進(jìn)行了板條加工或刻蝕處理的 箔形成的集電體1的單側(cè)或兩面上涂布將正極活性物質(zhì)、粘合劑、導(dǎo)電劑和根據(jù)需要的增 稠劑混煉分散在液狀成分中而得到的膏糊。作為正極活性物質(zhì)，沒(méi)有特別的限制，但可以使用例如能接受鋰離子作為客體的含鋰過(guò)渡金屬化合物。例如優(yōu)選為選自鈷、錳、鎳、鉻、鐵和釩中的至少一種金屬與鋰的復(fù)合 金屬氧化物、LiCo02、LiMn02、LiNi02、LiCoxNi(1_χ)02 (O < X < 1)、LiCoxNiYMn(1_x_Y)02 (O < X+Y < 1)、LiFePO4, LiNixCoyAl(1_X_Y)O2 (O < X+Y < 1)、LiCrO2, α LiFeO2, LiVO2 等。作為粘合劑，只要是可以溶解或分散在膏糊的液狀成分中的粘合劑就沒(méi)有特別的 限制，但例如可以將氟系粘合材料或丙烯酸橡膠、改性丙烯酸橡膠、丁苯橡膠(SBR)、丙烯酸 系聚合物、乙烯基系聚合物等以及羧甲基纖維素單獨(dú)使用、或作為兩種以上的混合物或共 聚物來(lái)使用。作為氟系粘合劑，例如優(yōu)選為聚偏氟乙烯、偏氟乙烯與六氟丙烯的共聚物或聚 四氟乙烯樹(shù)脂的分散體。
作為導(dǎo)電劑，優(yōu)選為乙炔黑、石墨、碳纖維等單獨(dú)或兩種以上的混合物。作為增稠 齊U，優(yōu)選為乙烯-乙烯醇共聚物、羧甲基纖維素、甲基纖維素等。這些增稠劑在膏糊的液狀 成分為水時(shí)使用。作為液狀成分，能溶解或分散粘合劑的物質(zhì)是合適的，在使粘合劑溶解的情況下， 優(yōu)選為N-甲基-2-吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、 六甲基磺酰胺、四甲基脲、丙酮、甲乙酮等單獨(dú)或?qū)⑺鼈兓旌隙傻幕旌弦?。另外，在使粘?劑分散在水或溫水中的情況下，優(yōu)選與增稠劑組合使用。在極板為負(fù)極的情況下，在由銅制的箔、或進(jìn)一步進(jìn)行了板條加工或刻蝕處理的 箔形成的集電體1的單側(cè)或兩面上涂布將負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘合劑、根據(jù)需要的增 稠劑混煉分散在溶劑或分散介質(zhì)中而得到的膏糊。作為負(fù)極活性物質(zhì)，沒(méi)有特別的限制，但例如可以使用通過(guò)將有機(jī)高分子化合物 (酚醛樹(shù)脂、聚丙烯腈、纖維素等)燒成而得到的碳材料、通過(guò)將焦炭或浙青燒成而得到的 碳材料、或人造石墨、天然石墨等，作為其形狀，可以使用球狀、鱗片狀、塊狀的物質(zhì)。作為粘合劑、以及根據(jù)需要而添加的增稠劑，可以使用與正極板同樣的粘合劑以 及增稠劑。另外，作為導(dǎo)電劑，可以使用粒子更細(xì)的碳材料。另外，增稠劑在膏糊的液狀成 分為水時(shí)使用。另外，對(duì)于將本發(fā)明中的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘合劑、以及根據(jù)需要而添加的增稠 劑混煉分散在溶劑或分散介質(zhì)中制作膏糊狀合劑的方法沒(méi)有特別的限制，例如可以使用行 星式混合機(jī)、均質(zhì)混合器、銷磨機(jī)、捏合機(jī)、勻漿器等。它們可以單獨(dú)或組合使用。另外，在將上述膏糊狀合劑混煉分散時(shí)，也可以根據(jù)需要添加各種分散劑、表面活 性齊 、穩(wěn)定劑等。在圖2中，通過(guò)剖面圖(圖3的II-II線的剖面圖)表示模具的概略構(gòu)成。在圖 3中，表示圖2的III-III線的剖面圖。圖4中，表示模具的下模部件的立體圖。模具10包含含有活性物質(zhì)的膏糊被導(dǎo)入的膏糊貯存部12、用于將膏糊貯存部12 內(nèi)部的膏糊向外部噴出的扁平的噴出流路14。這里，活性物質(zhì)層的兩端與噴出流路14的開(kāi) 口 14a的兩端對(duì)應(yīng)。更詳細(xì)地說(shuō)，模具10由俯視形狀分別為大致長(zhǎng)方形的上模16和下模18構(gòu)成。上 模16的與下模18相對(duì)置的下表面16a為平坦的一個(gè)平面。在下模18的與上模16相對(duì)置 的面上，形成有構(gòu)成膏糊貯存部12的橫截面為半圓形的槽12a。槽12a相對(duì)于膏糊的噴出 方向垂直地橫穿下模18，其一個(gè)開(kāi)口部被堵塞。另外，在下模18的與上模16相對(duì)置的面中 的與槽12a相鄰部分(噴出流路14的相反側(cè)的部分)上，形成有與上模16的下表面16a緊密接觸的密接部18a。另外，在上述面的槽12a的另外一側(cè)，形成有在與上模16的下表面 16a之間形成噴出流路14的流路規(guī)定面(上表面)18b。噴出流路14的間隙以及俯視形狀通過(guò)分別配設(shè)在上表面18b的兩側(cè)端部的一對(duì) 薄板狀部件20來(lái)規(guī)定。也就是說(shuō)，噴出流路14由上模16的下表面16a、下模18的上表面 18b、以及兩側(cè)的薄板狀部件20區(qū)劃而構(gòu)成。這里，薄板狀部件20由例如不銹鋼的薄板構(gòu)成，其厚度對(duì)應(yīng)于噴出流路14所希望 的間隙而設(shè)定。另外，俯視形狀對(duì)應(yīng)于膏糊的性狀而設(shè)定，以使得通過(guò)模具10將膏糊涂布 在集電體1上而形成的活性物質(zhì)層5 (參照?qǐng)D5)的直到極板前體2的寬度方向的兩端部分 為止的厚度均勻且平坦。圖6和圖7中表示薄板狀部件的俯視形狀的設(shè)定例。圖6是使用具有被涂布的活 性物質(zhì)層5的在極板前體2的寬度方向的兩端部分容易隆起(參照?qǐng)D15)的性狀的膏糊 (通過(guò)上述方法測(cè)定的粘度為70000mPa*sec以上的膏糊)時(shí)的設(shè)定例。在圖示例中，分別 在兩側(cè)的薄板狀部件20A、20B上形成直線部21A、21B，以使得從膏糊貯存部12至到達(dá)開(kāi)口 14a的中途為止的噴出流路14的寬度Ll成為一定。
然后，分別在薄板狀部件20A、20B上形成傾斜部22A、22B，以使得從該中途位置至 開(kāi)口 14a為止的噴出流路14的寬度Ll在兩側(cè)以相同的比例擴(kuò)大。這樣，通過(guò)以從膏糊貯 存部12至到達(dá)開(kāi)口 14a的中途為止的噴出流路14的寬度Ll成為一定、從該中途位置朝向 開(kāi)口 14a擴(kuò)大寬度Ll的方式來(lái)調(diào)節(jié)薄板狀部件20A、20B的俯視形狀，從而可以降低在開(kāi)口 14a的兩端部分中噴出的膏糊的壓力。由此，能夠防止活性物質(zhì)層5在極板前體的寬度方向 的兩端部分中的活性物質(zhì)層5的隆起。與此相對(duì)，圖7是使用具有活性物質(zhì)層在極板前體的寬度方向的兩端部分的厚度 容易逐漸減少(參照?qǐng)D16)的性狀的膏糊(通過(guò)上述方法測(cè)定的粘度為40000mPa*sec以 下的膏糊)時(shí)的設(shè)定例。在圖示例中，分別在兩側(cè)的薄板狀部件20C、20D上形成直線部21C、 21D，以使得從膏糊貯存部12至到達(dá)開(kāi)口 14a的中途為止的噴出流路14的寬度L2成為一定。而且，分別在薄板狀部件20C、20D上形成傾斜部22C、22D，以使得從該中途位置至 臨近開(kāi)口 14a前為止的噴出流路14的寬度L2從兩側(cè)以相同的比例變窄。然后，分別在薄 板狀部件20C、20D上形成逆傾斜部23C、23D，以使得從該臨近前的位置至開(kāi)口 14a為止的寬 度L2在兩側(cè)以相同的比例擴(kuò)大。這樣，通過(guò)以從膏糊貯存部12至到達(dá)開(kāi)口 14a的中途為止的噴出流路14的寬度 L2成為一定、從該中途位置朝向臨近開(kāi)口 14a前而使寬度L2變窄的方式來(lái)調(diào)節(jié)薄板狀部件 20C、20D的俯視形狀，從而可以增大在開(kāi)口 14a的兩端部分中噴出的膏糊的壓力。由此，能 夠防止活性物質(zhì)層在極板前體的寬度方向的兩端部分中的活性物質(zhì)層的厚度逐漸減小。進(jìn) 而，通過(guò)以從該臨近該開(kāi)口 14a前的位置至開(kāi)口 14a為止的寬度L2在兩側(cè)以相同的比例擴(kuò) 大的方式來(lái)調(diào)節(jié)薄板狀部件20C、20D的俯視形狀，從而還能夠防止活性物質(zhì)層的兩端部分 的邊緣隆起。(實(shí)施例1)以下來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。另外，本發(fā)明并不限于以下的實(shí)施例。首先，將作為正極活性物質(zhì)的鈷酸鋰100重量份、作為導(dǎo)電劑的乙炔黑3重量份、作為粘合劑的聚偏氟乙烯(PVDF)以固體成分計(jì)為4重量份、作為溶劑的N-甲基2-吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone =NMP)混煉分散，制作了膏糊。此時(shí)，當(dāng)使用B型粘度計(jì)將測(cè)定頭 No. 6號(hào)轉(zhuǎn)子以20rpm旋轉(zhuǎn)1分鐘時(shí)測(cè)得的粘度為74800mPa · sec。利用圖2所示的在上模和下模之間形成有膏糊貯存部和扁平的噴出流路的模具 將上述膏糊涂布在集電體上。此時(shí)，由于對(duì)于上述膏糊的粘度來(lái)說(shuō)，活性物質(zhì)層在極板前 體的寬度方向的兩端部分有可能隆起，因此，如圖6所示，將薄板狀部件的俯視形狀調(diào)節(jié) 為，使得噴出流路的俯視形狀成為從膏糊貯存部至到達(dá)開(kāi)口的中途的位置為止為一定的寬 度(390mm)、從該中途的位置至開(kāi)口為止的寬度向兩側(cè)逐漸擴(kuò)大。此時(shí)，開(kāi)口的寬度設(shè)為 400mm。另外，集電體為厚20 μ m的鋁箔，使其以一定的速度移動(dòng)并進(jìn)行間歇涂布，使得在 每450mm中能夠留出IOmm的未涂布部分。然后，在干燥爐中從80°C到130°C依次提高溫度，進(jìn)行10分鐘干燥，所得到的極板 的寬度方向上的極板整體的厚度分布如圖8所示。也就是說(shuō)，從極板的一側(cè)端部的距離為 40 360mm的中間部分的極板的厚度(集電體厚度與活性物質(zhì)層的厚度之和)的平均值為 310 μ m。相對(duì)于此，上述距離為5mm 40mm與360mm 395mm的兩端附近的部分的極板的 厚度的平均值分別為311 μ m和308 μ m。像這樣，兩端附近的部分的極板的厚度也與上述中 間部分的厚度形成為大致相同的厚度。另外，圖8表示將上述中間部分的厚度的平均設(shè)定 為100%時(shí)的相對(duì)的極板厚度的分布。這一點(diǎn)，在以下的圖9 圖11中也同樣。(比較例1)利用圖2所示的在上模和下模之間形成有膏糊貯存部和扁平的噴出流路的模具 將與實(shí)施例1相同的膏糊涂布在集電體上。此時(shí)，將薄板狀部件的俯視形狀調(diào)節(jié)為，使 得噴出流路的俯視形狀成為從膏糊貯存部至到達(dá)開(kāi)口的中途的位置為止為一定的寬度 (400mm)。除此以外，與實(shí)施例1同樣地制作了極板。此時(shí)，極板的寬度方向上的極板整體的厚度分布如圖9所示。也就是說(shuō)，從極板前 體的一側(cè)端部的距離為40 360mm的中間部分的極板厚度的平均值為310 μ m。相對(duì)于此， 上述距離為5mm 40mm與360mm 395mm的兩端附近的部分的極板厚度的平均值分別為 315 μ m和316 μ m。也就是說(shuō)，相對(duì)于極板前體的中央部的極板厚度，兩端附近的部分的極 板厚度增大了 5 6μπι(約2% )。(實(shí)施例2)與實(shí)施例1同樣地，將作為正極活性物質(zhì)的鈷酸鋰100重量份、作為導(dǎo)電劑的乙炔 黑3重量份、作為粘合劑的聚偏氟乙烯(PVDF)以固體成分計(jì)為4重量份、作為溶劑的N-甲 基2-吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone =NMP)混煉分散，制作了膏糊。此時(shí)，當(dāng)使用B型粘 度計(jì)將測(cè)定頭No. 6號(hào)轉(zhuǎn)子以20rpm旋轉(zhuǎn)1分鐘時(shí)測(cè)得的粘度為35100mPa · sec。利用圖2所示的在上模和下模之間形成有膏糊貯存部和扁平的噴出流路的模具 將上述膏糊涂布在集電體上。此時(shí)，由于對(duì)于上述膏糊的粘度來(lái)說(shuō)，活性物質(zhì)層在極板前體 的寬度方向的兩端部分的活性物質(zhì)層的厚度有可能逐漸減少，因此，如圖7所示，將薄板狀 部件的俯視形狀調(diào)節(jié)為，使得從膏糊貯存部至到達(dá)開(kāi)口的中途的位置為止的噴出流路的寬 度為一定(408mm)、從該中途的位置朝向臨近開(kāi)口前寬度變窄、并且從臨近開(kāi)口前的位置至 開(kāi)口為止的寬度向兩側(cè)擴(kuò)大1mm。此時(shí)，開(kāi)口的寬度設(shè)為400mm。
另外，集電體為厚20 μ m的鋁箔，使其以一定的速度移動(dòng)并進(jìn)行間歇涂布，使得在每450mm中能夠留出IOmm的未涂布部分。然后，在干燥爐中從80°C到130°C依次提高溫度，進(jìn)行10分鐘干燥，所得到的極板 的寬度方向上的極板整體的厚度分布如圖10所示。也就是說(shuō)，從極板的一側(cè)端部的距離為 40 360mm的中間部分的極板的厚度的平均值為310 μ m。相對(duì)于此，上述距離為5mm 40mm與360mm 395mm的兩端附近的部分的極板的厚度的平均值分別為309 μ m和308 μ m。 像這樣，兩端附近的部分的極板的厚度也與上述中間部分的厚度形成為大致相同的厚度。(比較例2)利用圖2所示的在上模和下模之間形成有膏糊貯存部和扁平的噴出流路的模具 將與實(shí)施例2相同的膏糊涂布在集電體上。此時(shí)，將薄板狀部件的俯視形狀調(diào)節(jié)為，使 得噴出流路的俯視形狀成為從膏糊貯存部至到達(dá)開(kāi)口的中途的位置為止為一定的寬度 (400mm)。除此以外，與實(shí)施例1同樣地制作了極板。此時(shí)，極板的寬度方向上的極板整體的厚度分布如圖11所示。也就是說(shuō)，從極板 前體的一側(cè)端部的距離為40 360mm的中間部分的極板厚度的平均值為310 μ m。相對(duì)于 此，上述距離為5mm 40mm與360mm 395mm的兩端附近的部分的極板的厚度的平均值分 別為304μπι和305 μ m。也就是說(shuō)，相對(duì)于極板前體的中央部的極板厚度，兩端附近的部分 的極板厚度減少了 5 6 μ m(約2% )。如以上所述，根據(jù)本發(fā)明，確認(rèn)了不管膏糊的粘度如何，通過(guò)僅僅對(duì)薄板狀部件的 俯視形狀進(jìn)行調(diào)節(jié)的簡(jiǎn)單操作，可以形成在遍及極板前體的寬度方向的全長(zhǎng)上厚度均勻且 平坦的活性物質(zhì)層。本發(fā)明的電池用極板的制造方法可以降低在為了壓縮活性物質(zhì)層而對(duì)極板前體 進(jìn)行壓延時(shí)產(chǎn)生的皺紋、翹曲等不良的發(fā)生率，因此可以提高電池的生產(chǎn)效率。
權(quán)利要求
一種電池用極板的制造方法，其包含下述工序使含有活性物質(zhì)的膏糊通過(guò)包括膏糊貯存部和與該膏糊貯存部相連的扁平的噴出流路的模具，涂布在長(zhǎng)條帶狀的集電體的至少一個(gè)面上，形成活性物質(zhì)層，從而制作極板前體；所述模具具備對(duì)所述噴出流路的間隙進(jìn)行規(guī)定的下表面平坦的上模以及上表面平坦的下模，并構(gòu)成為將所述上模和所述下模在中間夾持著對(duì)所述噴出流路在寬度方向上進(jìn)行規(guī)定的一對(duì)薄板狀部件而相對(duì)置地配置，以形成所述噴出流路；所述噴出流路的間隙通過(guò)所述薄板狀部件的厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述膏糊的涂布寬度通過(guò)所述噴出流路的開(kāi)口處的所述一對(duì)薄板狀部件間的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用極板的制造方法，其中，對(duì)所述一對(duì)薄板狀部件的俯 視形狀進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得所述形成的活性物質(zhì)層在遍及所述極板前體的寬度方向的全長(zhǎng)上 成為均勻的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用極板的制造方法，其中，以所述噴出流路的寬度從所 述膏糊貯存部朝向所述開(kāi)口漸漸地?cái)U(kuò)大的方式對(duì)所述薄板狀部件的俯視形狀進(jìn)行調(diào)節(jié)，從 而涂布所述膏糊，以使得所述活性物質(zhì)層在所述極板前體的寬度方向的端部不隆起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用極板的制造方法，其中，以所述噴出流路的寬度從所 述膏糊貯存部朝向所述開(kāi)口漸漸地減少、且在臨近所述噴出流路的開(kāi)口前擴(kuò)大所述寬度的 方式對(duì)所述薄板狀部件的俯視形狀進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而涂布所述膏糊，以使得所述活性物質(zhì)層 的厚度在所述極板前體的寬度方向的端部不逐漸減少。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用極板的制造方法，其中，將所述薄板狀部件貼設(shè)在所 述上模和所述下模中的至少一個(gè)上，從而使所述薄板狀部件介于所述上模與所述下模之 間，
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用極板的制造方法，其中，使用由鋼形成的所述薄板狀 部件。
全文摘要
本發(fā)明利用下述模具將活性物質(zhì)涂布在長(zhǎng)條帶狀的集電體的至少一個(gè)面上，形成活性物質(zhì)層，從而制作極板前體，所述模具包含蓄積含有該活性物質(zhì)的涂料的膏糊貯存部和從該膏糊貯存部噴出上述涂料的噴出流路。在該工序中，通過(guò)分別配設(shè)在噴出流路的兩側(cè)端部的薄板狀部件的俯視形狀來(lái)調(diào)節(jié)噴出流路的俯視形狀，以使得所形成的活性物質(zhì)層在遍及極板前體的寬度方向的全長(zhǎng)上成為均勻的厚度。
文檔編號(hào)H01M4/04GK101849304SQ200980000438
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者堀秀雄, 大島健一, 清水恭重 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社