JP2012069266A

JP2012069266A - 電池用電極箔のプレス方法

Info

Publication number: JP2012069266A
Application number: JP2010210756A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takagi; 寛高木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2012-04-05

Abstract

【課題】電極箔をプレスする際のプレス速度を向上させる。
【解決手段】長尺の集電箔の長手方向に連続的に電極活物質が塗布された塗工部分１と、集電箔の長手方向に電極活物質が塗布されていない未塗工部分２とを有する電池用電極箔１０のプレス方法であって、電池用電極箔１０を厚さ方向にプレスする際に、未塗工部分２のプレスによる延伸量が塗工部分１のプレスによる延伸量と同等になるように、塗工部分１と未塗工部分２をそれぞれ別々にプレスする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池用の電極を製造する過程において、電極箔をプレスする方法に関する。

従来、帯状の活物質塗工部と活物質未塗工部が存在する活物質塗工シートをロールプレスして長尺状シート電極を形成した後、活物質未塗工部を過熱しながら、長尺状シート電極に長手方向の張力を加えるシート電極製造方法が知られている（特許文献１参照）。この方法によれば、ロールプレスによって長尺状シート電極に生じる不均一な歪みを緩和させることができる。

特開２００５−９３２３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、活物質塗工部を厚さ方向に加圧した際に電極に不均一な歪みが生じるため、ロールプレスの速度を速くすることが難しいという問題があった。

本発明は、電池用電極箔を厚さ方向にプレスする際に、プレス速度を向上させることができる技術を提供することを目的とする。

本発明による電池用電極箔のプレス方法は、長尺の集電箔の長手方向に連続的に電極活物質が塗布された塗工部分と、集電箔の長手方向に電極活物質が塗布されていない未塗工部分とを有する電池用電極箔をプレスする方法である。このプレス方法において、電池用電極箔を厚さ方向にプレスする際に、未塗工部分のプレスによる延伸量が塗工部分のプレスによる延伸量と同等になるように、塗工部分と未塗工部分をそれぞれ別々にプレスする。

本発明によれば、プレス後の電極箔に歪みが生じるのを防ぐことができるので、プレス速度を向上させることができる。

金属集電箔の両面に活物質を塗布した電極を示す図である。電極を厚さ方向に加圧する加圧ローラの側面図である。活物質加圧上ローラおよび偏心上ローラの軸心の位置関係を示す図であり、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の矢印Ｙ１の方向から見た図である。偏心上ローラが電極と接触する先端部分を拡大した図である。

以下、図面を参照しながら、一実施の形態における電池用電極箔のプレス方法について説明する。なお、電池用電極箔を用いて製造される電池は、例えば、電気自動車やハイブリッド車に搭載されて使用される。

電池用の電極の製造では、集電箔の片面または両面に電極活物質を塗布して乾燥させた後、ロールプレスを行う。ロールプレス後の電極箔１０は切断加工されて、所望の大きさの電極板が製造される。

集電箔は、導電性材料から構成されている。集電箔を構成する材料に特に制限はなく、例えば、金属や導電性高分子材料または非導電性高分子材料に導電性フィラーが添加された樹脂が採用される。

電極活物質には、正極を構成するための正極活物質、および、負極を構成するための負極活物質がある。正極活物質および負極活物質としては、既知の材料を用いることができる。

集電箔に電極活物質を塗布する際、集電箔の幅方向に塗工部と未塗工部とを交互に形成する、いわゆるストライプ塗工が知られている。ストライプ塗工は、集電箔の長手方向に連続的な未塗工部を形成する塗工方法であり、集電箔の幅方向に連続的な未塗工部を形成する間欠塗工に比べて、塗工速度の高速化を実現しやすい。

図１は、ストライプ塗工によって、塗工部１と未塗工部２が形成された電極箔１０を示す図である。塗工部１は、集電箔の両面に電極活物質が塗布されている部分であり、未塗工部２は、電極活物質が塗布されていない部分である。図１に示すように、塗工部１および未塗工部２はそれぞれ、長手方向に連続的に形成されている。

図２は、電極箔１０を厚さ方向に加圧（プレス）する加圧ローラ２０の側面図である。加圧ローラ２０は、互いに連結されている活物質加圧ローラ２１と偏心ローラ２２とから構成される。

活物質加圧ローラ２１は、電極箔１０の塗工部１を加圧（プレス）するローラであり、上ローラ２１Ａおよび下ローラ２１Ｂから構成される。以下では、活物質加圧ローラ２１の上ローラ２１Ａおよび下ローラ２１Ｂをそれぞれ、活物質加圧上ローラ２１Ａおよび活物質加圧下ローラ２１Ｂと呼ぶ。活物質加圧ローラ２１の幅は、塗工部１の幅と略同一である。

偏心ローラ２２は、電極箔１０の未塗工部２を加圧（プレス）するローラであり、上ローラ２２Ａおよび下ローラ２２Ｂから構成される。以下では、偏心ローラ２２の上ローラ２２Ａおよび下ローラ２２Ｂをそれぞれ、偏心上ローラ２２Ａおよび偏心下ローラ２２Ｂと呼ぶ。偏心ローラ２２の幅は、未塗工部２の幅と略同一である。

図３は、活物質加圧上ローラ２１Ａ、および、偏心上ローラ２２Ａの軸心の位置関係を示す図であり、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の矢印Ｙ１の方向から見た図である。図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、活物質加圧上ローラ２１Ａの軸心３１と、偏心上ローラ２２Ａの軸心３２とは一致していない。なお、軸心とは、ローラの回転軸の中心である。

同様に、偏心下ローラ２２Ｂの軸心も、活物質加圧下ローラ２１Ｂの軸心と一致していない。

すなわち、偏心上ローラ２２Ａの軸心は、活物質加圧上ローラ２１Ａの軸心に対してずれており、偏心下ローラ２２Ｂの軸心は、活物質加圧下ローラ２１Ｂの軸心に対してずれている。これにより、加圧ローラ２０で電極箔１０を加圧する際に、活物質加圧ローラ２１および偏心ローラ２２によって、塗工部１および未塗工部２をそれぞれ異なる圧力で加圧することができる。

一実施の形態における電池用電極箔のプレス方法では、電極箔１０を加圧する際に、塗工部１の伸び量と未塗工部２の伸び量とが等しくなるように、塗工部１および未塗工部２をそれぞれ同時に加圧する。例えば、加圧時の塗工部１の伸び率を０．１％で考えた場合、未塗工部２の伸び率を３％〜６％（張力：１．６〜５．０トン）とすると、偏心ローラ２２に加える圧力は、０．０３トン〜０．２トン程度とする。これにより、未塗工部２の伸び量を塗工部１の伸び量と同等にすることができる。

図４は、偏心上ローラ２２Ａが電極箔１０と接触する先端部分を拡大した図である。偏心上ローラ２２Ａの先端部４０には、弾性体であるゴムのコーティングが施されている。図示は省略するが、偏心下ローラ２２Ｂの先端部にも、弾性体であるゴムのコーティングが施されている。これは、加圧時に、偏心上ローラ２２Ａと未塗工部２との間に隙間ができないようにするためである。このことを、以下で詳しく説明する。

塗工部１と未塗工部２との境界は、図４に示すように、常に直角な形状になっているとは限らない。すなわち、未塗工部２の幅は、常に同じ長さではなく、塗工部１との境界の形状によっては、幅が狭くなることがある。この場合、ゴムのコーティングを施さない状態で偏心ローラ２２により加圧を行うと、偏心ローラ２２と未塗工部２との間に隙間が生じてしまう。

しかしながら、偏心上ローラ２２の先端部に、弾性体であるゴムのコーティングを施しておくことにより、電極箔１０の加圧時に、弾性体であるゴムは、電極箔１０との接触面に応じて変形するため（図４参照）、未塗工部２の幅全体を加圧することができる。これにより、未塗工部２に未加圧の部分が生じて歪みが発生してしまうのを防ぐことができる。

偏心ローラ２２によって未塗工部２を加圧する際、塗工部１と未塗工部２との境界は、塗工部１の形状に沿って加圧を行う。すなわち、塗工部１を加圧する活物質加圧ローラ２１が未塗工部２まではみ出ないようにするとともに、未塗工部２を加圧する偏心ローラ２２が塗工部１まではみ出ないようにする。これにより、未塗工部２に未加圧の部分が生じて歪みが発生してしまうのを防ぐことができる。

以上、一実施の形態における電池用電極箔のプレス方法によれば、長尺の集電箔の長手方向に連続的に電極活物質が塗布された塗工部１と、集電箔の長手方向に電極活物質が塗布されていない未塗工部２とを有する電池用電極箔１０を厚さ方向にプレスする際に、未塗工部２のプレスによる延伸量が塗工部分１のプレスによる延伸量と同等になるように、塗工部１と未塗工部２をそれぞれ別々にプレスする。これにより、加圧後の電極箔１０に歪みが生じるのを防いで、電極箔１０のプレス速度を向上させることができる。

一般的に、電極箔１０は、巻き出しロール（不図示）から巻き出されてから、加圧ローラ２０で加圧された後、巻き取りロール（不図示）によって巻き取られる。一実施の形態における電池用電極箔のプレス方法によれば、加圧ローラ２０による加圧後の電極箔１０に歪みが生じないため、歪みを緩和させるための工程を設ける必要がなくなる。すなわち、巻き取りロールによる巻き出しから、巻き取りロールによる巻き取りまでの速度も向上させることができる。

また、未塗工部２を加熱しながら、電極箔に長手方向の張力をかけて歪みを緩和させる従来の技術では、塗工部１と未塗工部２との境界付近の歪みを緩和するために、塗工部１も過熱されてしまう可能性があった。しかしながら、一実施の形態における電池用電極箔のプレス方法によれば、歪みを緩和するための過熱処理を行わないため、塗工部１が過熱されてしまうこともない。

また、一実施の形態における電池用電極箔のプレス方法によれば、未塗工部２と塗工部１の境界では、塗工部１の形状に沿って未塗工部２をプレスする。これにより、未塗工部２に未加圧の部分が生じて歪みが発生してしまうのを防ぐことができる。また、未塗工部２と塗工部１の境界付近のプレス時に、未塗工部２と塗工部１の境界付近に隙間ができることで発生する応力集中を抑制することができる。

特に、一実施の形態における電池用電極箔のプレス方法によれば、未塗工部２のプレスを、塗工部１をプレスする活物質加圧ローラ２１に対して回転中心軸が偏心した状態で連結されている偏心ローラ２２によって行う。これにより、１回のプレス作業によって、未塗工部２のプレスによる延伸量が塗工部分１のプレスによる延伸量と同じになるように、電極箔１０をプレスすることができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。

１…塗工部
２…未塗工部
１０…電極箔
２０…加圧ローラ
２１…活物質加圧ローラ
２２…偏心ローラ

Claims

長尺の集電箔の長手方向に連続的に電極活物質が塗布された塗工部分と、前記集電箔の長手方向に前記電極活物質が塗布されていない未塗工部分とを有する電池用電極箔のプレス方法であって、
前記電池用電極箔を厚さ方向にプレスする際に、前記未塗工部分のプレスによる延伸量が前記塗工部分のプレスによる延伸量と同等になるように、前記塗工部分と前記未塗工部分をそれぞれ別々にプレスする、
ことを特徴とする電池用電極箔のプレス方法。
請求項１に記載の電池用電極箔のプレス方法において、
前記塗工部分と前記未塗工部分を同時にそれぞれ別々にプレスする、
ことを特徴とする電池用電極箔のプレス方法。
請求項１または請求項２に記載の電池用電極箔のプレス方法において、
前記未塗工部分と前記塗工部分の境界では、前記塗工部分の形状に沿って前記未塗工部分をプレスする、
ことを特徴とする電池用電極箔のプレス方法。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電池用電極箔のプレス方法において、
前記未塗工部分のプレスを、前記塗工部分をプレスする加圧ローラに対して回転中心軸が偏心した状態で連結されている偏心ローラによって行う、
ことを特徴とする電池用電極箔のプレス方法。