專利名稱：電池用電極的制造方法以及用于其中的涂布模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池用電極的制造方法和用于其中的涂布模具，特別是涉及在構(gòu)成電池用電極的集電箔涂布糊狀的混合劑的技術(shù)。
背景技術(shù)：
用于鋰離子二次電池、鎳氫電池、鎳鎘電池等的電池的電極，通過將含有活性物質(zhì)、粘接劑、導(dǎo)電劑等的糊狀的混合劑涂布在集電箔上并將其干燥來制造(例如，參照專利文獻1)。另外，為了縮短電極的制造工序的周期時間、提高電池的生產(chǎn)率，并且為了降低干燥設(shè)備的運行成本，要求加快混合劑的干燥速度。但是，在為了應(yīng)對如上述的對干燥速度的要求，在以往的電極的制造工序中以高速進行干燥的情況下，在混合劑內(nèi)產(chǎn)生對流(遷移(migration)，與電極活性物質(zhì)相比比重輕的粘接劑在混合劑內(nèi)偏析到上部側(cè)(從集電箔離開的一側(cè))。其結(jié)果，產(chǎn)生集電箔和混合劑之間的剝離強度變低這樣的問題。專利文獻1 日本特開2000-353514號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題是提供可以實現(xiàn)高速干燥同時提高集電箔和混合劑之間的剝離強度的電池用電極的制造方法及用于其中的涂布模具。作為本發(fā)明的第一方式的電池用電極的制造方法，為制造在片狀的集電箔的表面涂布含有電極活性物質(zhì)和粘接劑的混合劑并使上述混合劑干燥來粘接上述集電箔和混合劑而成的電池用電極的方法，該制造方法包括在上述集電箔的一側(cè)面涂布上述混合劑的工序；和對涂布于上述集電箔的混合劑進行干燥的工序，在上述涂布工序中，對上述混合劑照射激光。優(yōu)選，上述激光照射于上述混合劑和集電箔的界面。在上述混合劑為以水為溶媒的混合劑的情況下，優(yōu)選，上述激光具有與上述水共振的波長。作為本發(fā)明的第二方式的涂布模具，為用于上述電池用電極的制造方法的涂布工序的涂布模具，其具有暫時存積上述混合劑的歧管(manifold)，照射上述激光的激光振蕩器配置于上述歧管的附近。根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)高速干燥，同時提高集電箔和混合劑之間的剝離強度。


圖1是表示電池用電極的制造工序的圖。圖2是表示通過涂布模具所實行的涂布方式的放大圖。附圖標記說明
1 電極(電池用電極)；2 :集電箔；3 混合劑；10 :輸送輥；20 涂布模具；24 激
光振蕩器。
具體實施例方式以下，參照附圖，對作為本發(fā)明涉及的電池用電極的一實施方式的電極1進行說明。電極1為用于鋰離子二次電池、鎳氫電池、鎳鎘電池等的電池的正極電極或負極電極。如圖1所示，電極1，是在集電箔2的一個側(cè)面(或兩個側(cè)面)涂布混合劑3，使混合劑3干燥而粘接集電箔2和混合劑3之后，經(jīng)由輥壓等的處理來制造。集電箔2為由片狀的金屬箔形成的集電要素，例如，鋰離子二次電池的正極電極使用鋁箔，負極電極使用銅箔?；旌蟿?為含有電極活性物質(zhì)(正極活性物質(zhì)或負極活性物質(zhì))4、粘接劑5、增粘劑6、導(dǎo)電劑等的糊狀的電極材料。更加嚴謹來說，混合劑3是將上述構(gòu)成材料均勻混合并用水或有機溶媒將其糊狀化來構(gòu)成的電極材料。電極活性物質(zhì)4，為構(gòu)成電池的正極和負極的電化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)，通過電極活性物質(zhì) 4的化學(xué)反應(yīng)來進行充放電。作為正極活性物質(zhì)，可以舉出作為鋰與過渡金屬的復(fù)合氧化物的LiMP04、LiMO2等，作為負極活性物質(zhì)，可以舉出石墨、非晶碳等。粘接劑5為用于使電極活性物質(zhì)4具有形狀穩(wěn)定性的物質(zhì)，為負責電極活性物質(zhì) 4和集電箔2的結(jié)合的物質(zhì)。作為粘接劑5，對于水系溶媒而言可以舉出SBR( 丁苯橡膠)， 對于有機溶媒而言可以舉出PVDF(聚偏氟乙稀)等的化學(xué)和電化學(xué)性能穩(wěn)定的有機高分子化合物。增粘劑6，是提高混合時的電極活性物質(zhì)4的分散穩(wěn)定性的物質(zhì)。作為增粘劑6， 可以舉出CMC(羧甲基纖維素)等。導(dǎo)電劑，為添加到電極活性物質(zhì)4中提高導(dǎo)電性的物質(zhì)。導(dǎo)電劑具有結(jié)構(gòu)粘性。作為導(dǎo)電劑，可以舉出AB (乙炔黑)、CB (碳黑)等導(dǎo)電性良好的碳或者金屬的粉末。另外，混合劑3的各構(gòu)成材料，不限定于上述的材料，也可以根據(jù)電極1的用途等使用其他的材料。以下，對制造電極1的電極制造工序Sl進行說明。如圖1所示，在電極制造工序S1中，通過輸送輥10輸送集電箔2，同時通過涂布模具20將混合劑3涂布于集電箔2的表面(涂布面)，在干燥爐30內(nèi)使混合劑3干燥。在使混合劑3干燥并與集電箔2粘接之后，經(jīng)由輥壓等的適當?shù)奶幚?，制成為成?電極1)。輸送輥10為可以以規(guī)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的輥，支撐集電箔2的背面(與涂布面相反側(cè)的面)，同時輸送集電箔2。輸送輥10的轉(zhuǎn)速通過適當?shù)目刂蒲b置來控制，由此，控制輸送輥10輸送的集電箔2的速度。在本實施方式中，由輸送輥10輸送集電箔2的輸送速度被設(shè)定為高速(例如 60 (m/min)。涂布模具20，將規(guī)定量的混合劑3向集電箔2的表面一側(cè)噴出，在集電箔2的表面涂布混合劑3。涂布模具20被配置成與通過輸送輥10輸送的集電箔2的表面一側(cè)相對。由涂布模具20所噴出的混合劑3的噴出量，通過適當?shù)目刂蒲b置來控制，根據(jù)輸送輥10的轉(zhuǎn)速來設(shè)定。
干燥爐30，為沿集電箔2的輸送路徑而設(shè)置的爐，其具有規(guī)定的爐長。干燥爐30， 通過朝向集電箔2向集電箔2的一面(或兩面)送出規(guī)定溫度和風量(規(guī)定熱量)的熱風， 對涂布在集電箔2的表面的混合劑進行加熱、干燥。通過干燥爐30賦予混合劑3的熱量， 通過適當?shù)目刂蒲b置來控制，設(shè)定成使得在通過干燥爐30之后，混合劑3的含水量或含溶媒量變?yōu)橐?guī)定值以下。在此，干燥爐30干燥混合劑3的干燥速度(混合劑3中含有的水分每單位時間蒸發(fā)的比例)，由在干燥爐30內(nèi)賦予混合劑3的熱量來左右。另外，根據(jù)運送輥10輸送集電箔2的輸送速度，通過干燥爐30內(nèi)的時間變化，因此，運送輥10輸送干燥爐30內(nèi)的集電箔 2的運送速度也與混合劑3的干燥速度相關(guān)。即，在干燥爐30內(nèi)的混合劑3中含有的溶媒的干燥速度，通過運送輥10輸送集電箔2的輸送速度和通過干燥爐30賦予的每單位時間的熱量來控制。在本實施方式中，考慮電極1的生產(chǎn)率、成本等，將干燥爐30干燥混合劑3的干燥速度設(shè)定為高速。在本實施方式中，所謂“將干燥速度設(shè)定為高速”，意味著將在干燥爐30內(nèi)的混合劑3的干燥速度設(shè)定為比在混合劑3內(nèi)發(fā)生遷移的最低速度大的速度，通過“將干燥速度設(shè)定為高速”，在混合劑3的干燥時在混合劑3內(nèi)發(fā)生遷移。在此，所謂遷移，是指在混合劑 3的干燥時在混合劑3內(nèi)的水分產(chǎn)生對流，混合劑3所含有的粘接劑5等成分在混合劑3內(nèi)移動的現(xiàn)象。以下，參照圖2，對涂布模具20進行詳細說明。涂布模具20為用于電極制造工序 Sl中的涂布工序的涂布設(shè)備，通過對集電箔2排出混合劑3來涂布混合劑3。如圖2所示，涂布模具20由熱傳導(dǎo)性高的不銹鋼、鋁等的金屬制的材料制成，具有主體部21、排出口 22、歧管23和激光振蕩器24 · 24……等。本體部21為構(gòu)成涂布模具20的主要的結(jié)構(gòu)體。在涂布模具20中，噴出口 22、歧管23形成于本體部21，激光振蕩器24 ·24…可拆裝地安裝于本體部21。排出口 22，為設(shè)置在主體部21的頂端部的狹縫狀的開口，形成為具有規(guī)定的涂布寬度。通過該排出22排出混合劑3。排出口 22，從主體部21朝排出方向突出設(shè)置。歧管23為與排出口 22連通的空間，暫時存積混合劑3。歧管23設(shè)置在主體部21 的中途部，形成為具有與排出口 22的涂布寬度相同的寬度的內(nèi)部空間。被供給到涂布模具 20的混合劑3，在歧管23內(nèi)被擴展到與排出口 22相對應(yīng)的涂布寬度之后，向排出口 22供另外，混合劑3以常溫(25 30°C程度)的狀態(tài)被供給到歧管23。各激光振蕩器24，為用于生成規(guī)定波長的激光并照射所生成的激光的裝置，在通過涂布模具20實行的混合劑3的涂布中，向混合劑3的與集電箔2的表面的界面照射激光。另外，各激光振蕩器 24，從比排出22靠集電箔2的輸送方向上游側(cè)，在混合劑3相對于集電箔2的涂布部對混合劑3與集電箔2的界面照射激光。各激光振蕩器24，以沿排出口 22的寬度方向配置排列的狀態(tài)，可拆裝并且可調(diào)整角度地安裝在主體部21，從涂布模具20和集電箔2之間，向混合劑3和集電箔2的界面照射激光。受到激光的照射的混合劑3的受光部位局部被加熱，在該部位促進混合劑3的干燥或粘接劑5的結(jié)晶化。另外，激光振蕩器M的配置個數(shù)，并非限定的，而是根據(jù)激光振蕩器M的輸出功率、照射范圍等的性能、以及涂布模具20的涂布方式等適當設(shè)定。如以上那樣，在電極制造工序Sl中，使用涂布模具20將混合劑3涂布在集電箔2 時，從各激光振蕩器24，向作為涂布于集電箔2的混合劑3的與集電箔2的接觸面的、混合劑3與集電箔2的界面照射激光，對混合劑3進行局部加熱。由此，可以促進混合劑3的界面?zhèn)鹊母稍铩＜?，可以促進在與集電箔2的界面?zhèn)鹊恼辰觿?的固定粘著，粘接劑5變得容易存在于混合劑3與集電箔2的界面附近，因此可以提高由混合劑3的粘接劑5對集電箔2進行粘接的粘接強度。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)高速干燥，同時提高混合劑3與集電箔2的剝離強度。另外，通過來自各激光振蕩器M的激光照射促進混合劑3的干燥，干燥效率提高， 因此，可以縮短在干燥爐30內(nèi)的干燥時間。另外，還可以縮短干燥爐30的爐長。此外，在通過涂布模具20實行的混合劑3的涂布時，通過從各激光振蕩器M照射激光，在干燥爐30內(nèi)被干燥之前且在自涂布模具20涂布之后，馬上使混合劑3的與集電箔 2的界面?zhèn)雀稍?。在干燥爐30內(nèi)對涂布于集電箔2的混合劑3進行高速干燥的情況下，如上述那樣，當混合劑3內(nèi)發(fā)生遷移、特別是在以被涂布的混合劑3被配置在集電箔2的上面的姿勢輸送集電箔2時，由于遷移，混合劑3內(nèi)的粘接劑5容易移動到混合劑3的表層側(cè)(從混合劑3和集電箔2的界面離開的一側(cè))，但通過在涂布后立刻對混合劑3的與集電箔2的界面?zhèn)韧ㄟ^激光照射進行干燥，在干燥爐30內(nèi)的高速干燥時，受在混合劑3內(nèi)發(fā)生的遷移的影響，抑制粘接劑5從與集電箔2的界面?zhèn)入x開，因此可以減小高速干燥附帶發(fā)生的遷移對粘接劑5的影響。因此，即使在以在混合劑3發(fā)生遷移的速度以上的干燥速度進行干燥的情況下， 也可以提高干燥后的混合劑3和集電箔2的剝離強度，因此可以將干燥速度設(shè)為高速。進而，可以提高在干燥爐30內(nèi)的混合劑3的干燥效率，因此可以縮短干燥時間。或者，由于可以將干燥爐30的爐長設(shè)為短的，因此可以降低干燥爐30的運行成本。另外，優(yōu)選，從各激光振蕩器M照射的激光，設(shè)定成相對于集電箔2和混合劑3的界面以鈍角入射，特別優(yōu)選設(shè)定成相對于集電箔2與混合劑3的界面以接近直角的角度入射。即，從各激光振蕩器M照射的激光與集電箔2的表面形成的角度大的一方優(yōu)選。由此，可以提高混合劑3的激光的吸收效率，可以提高混合劑3的干燥效率。此外， 由于可以抑制在由反射率高的金屬箔形成的集電箔2上的激光的反射，因此可以將激光振蕩器M的輸出功率抑制得較低。另外，作為本實施方式涉及的激光振蕩器M，可以采用半導(dǎo)體激光器、氣體激光器等。從激光輸出功率的角度來考慮，優(yōu)選使用氣體激光器，從成本的角度來考慮，優(yōu)選使用半導(dǎo)體激光器。作為半導(dǎo)體激光器，例如，可照射波長短且高輸出功率的激光的藍光激光器、紫外線激光器，或波長長的紅外線激光器中的任何一種，或者可以采用它們的組合。即，可以根據(jù)用于電極制造工序Sl的混合劑3的種類、構(gòu)成材料等從上述的半導(dǎo)體激光器中選擇最合適的激光器。
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例如，在使用藍光激光器或紫外線激光器作為激光振蕩器M的情況下，具有如下那樣的優(yōu)點良好地破壞在混合劑3的粘接劑5中含有的C-C結(jié)合，可以促進粘接劑5的結(jié)晶化(聚合)。在本實施方式中，考慮以上那樣的特性，使用波長405mm、光輸出功率300mW、連續(xù)輸出功率200mW、脈沖輸出功率450mW的紫外線激光器作為激光振蕩器M。另外，在使用水系糊狀混合劑(換句話來說，將溶媒設(shè)為水并糊狀化而成的混合劑)作為混合劑3的情況下，特別優(yōu)選，使用具有與水共振的波長的半導(dǎo)體激光器作為激光振蕩器24。在這種情況下，通過激光的照射使混合劑3中含有的水共振，可以有效地對混合劑3進行加熱，可以將激光振蕩器M的輸出能量抑制得較低。作為那樣的半導(dǎo)體激光器， 例如可以舉出具有2. 85 μ m的波長的InGaAsSb量子阱激光器。但是，在使用水系糊作為混合劑3并且使用藍光激光器或紫外線激光器作為激光振蕩器M的情況下，也可確保通過激光的照射促進混合劑3的干燥那樣的作用。另外，如圖2所示，各激光發(fā)振器M，安裝在涂布模具20的主體部21的向外周側(cè)突出的部位(延伸設(shè)置在涂布模具20的主體部21的外周的部位，向集電箔2側(cè)突出的部位)，配置在歧管23的附近。對歧管23，如上述那樣持續(xù)供給常溫狀態(tài)的混合劑3，因此，歧管23內(nèi)的混合劑3 作為對各激光振蕩器M的冷卻器起作用。即，為如下構(gòu)成作為發(fā)熱體的激光振蕩器M的發(fā)熱被傳遞到涂布模具20的主體部21，進而通過被供給到歧管23的混合劑3吸收熱量。由此，可以不使用另外的冷卻手段高效率地冷卻激光振蕩器24，因此，可以抑制由激光振蕩器M的溫度上升所引起的輸出功率降低。因此，可以實現(xiàn)激光振動器M的高輸出功率化產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明可用于制造電池用的電極的工序，特別適用于電極制造工序中包含以高速進行干燥的工序的情況。
權(quán)利要求
1.一種電池用電極的制造方法，為制造在片狀的集電箔的表面涂布含有電極活性物質(zhì)和粘接劑的混合劑并使所述混合劑干燥來粘接所述集電箔和混合劑而成的電池用電極的方法，該制造方法包括在所述集電箔的一側(cè)面涂布所述混合劑的工序；和對涂布于所述集電箔的混合劑進行干燥的工序； 在所述涂布工序中，對所述混合劑照射激光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用電極的制造方法，其中， 所述激光照射于所述混合劑和集電箔的界面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池用電極的制造方法，其中， 所述混合劑為以水為溶媒的混合劑；所述激光具有與所述水共振的波長。
4.一種涂布模具，為用于權(quán)利要求1 3中任一項所述的電池用電極的制造方法中的涂布工序的涂布模具，其中，具有暫時存積所述混合劑的歧管；照射所述激光的激光振蕩器配置于所述歧管的附近。
全文摘要
本發(fā)明的課題是提供可以實現(xiàn)高速干燥同時可以提高集電箔和混合劑之間的剝離強度的電池用電極的制造方法及用于該制造方法的涂布模具。電極制造工序S1，為制造在片狀的集電箔2的表面涂布含有電極活性物質(zhì)4和粘接劑5的混合劑3并使混合劑3干燥來粘接集電箔2和混合劑3而成的電池用電極1的方法，包括在集電箔2的一側(cè)面涂布混合劑3的工序、和對涂布在集電箔2的混合劑3進行干燥的工序，在涂布工序中，將激光照射在集電箔2和混合劑3的界面。由此，不管是低速干燥還是高速干燥，都可以使混合劑3內(nèi)含有的粘接劑5在與集電箔2的界面結(jié)晶化。因此，實現(xiàn)高速干燥，并且可以提高集電箔2與混合劑3的剝離強度。
文檔編號H01M4/04GK102405544SQ20098015415
公開日2012年4月4日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月22日
發(fā)明者內(nèi)田陽三 申請人:豐田自動車株式會社