涂敷模具、涂敷装置、涂敷方法以及二次电池的制造方法与流程

文档序号:18599339发布日期:2019-09-03 22:27阅读:316来源:国知局
涂敷模具、涂敷装置、涂敷方法以及二次电池的制造方法与流程

本发明涉及当对薄膜、金属箔实施涂层时同时涂敷两层种类不同的喷出液的涂敷模具、涂敷装置以及涂敷方法,并且涉及使用了该涂敷模具的二次电池的制造方法。



背景技术:

公知一种在辊状的薄膜等上形成较薄的涂膜的涂敷装置。当使用该涂敷装置来形成具有多个层叠构造的涂膜时,若在每一层中对薄膜进行涂敷,则需要多台涂敷装置、涂敷模具,导致高成本化。因而,当对薄膜进行涂敷时,要求能够同时涂敷多层的涂敷装置。例如,作为使用涂敷模具在连续被搬运的长条薄膜、金属箔等基体材料上同时涂敷两层涂敷液的技术,公知专利文献1所记载的技术。该公报中公开以下构造:在上下的模具块设置用于供给涂敷液的歧管,将分隔板夹在上下的模具块之间,用作决定涂敷宽度,并且将垫片夹在它们之间。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2005-270704号公报



技术实现要素:

发明所要解决的课题

然而,专利文献1中,当组装上述涂敷模具时,由于为了对齐涂敷模具的前端,需要短边方向的位置调整,并且为了使两层长边方向的涂敷位置一致,需要长边方向的位置调整。在以微米单位进行该调整的情况下,由于微小的位置偏离影响涂敷结果,所以有涂敷模具的组装以及调整花费时间的问题。并且,若由人手进行对位,则难以确保再现性。具体而言,当实施两层涂膜时,若涂敷模具的长边方向的涂敷位置偏离,则有无法发挥所希望的性能的担忧。例如在制造锂离子电池之类的情况下,由于进一步将层叠有涂膜的薄膜层叠来进行封装,所以即便微小,也必须避免位置偏离。

本发明的目的在于提供能够稳定地涂敷两层涂膜的涂敷模具、涂敷装置以及涂敷方法,并且提供使用了该涂敷模具的二次电池的制造方法。

用于解决课题的方案

为了实现上述目的,本发明的一个实施方式的涂敷模具具备:第一块,其形成有供给第一涂敷液的第一歧管;第二块,其形成有供给第二涂敷液的第二歧管;以及垫片,其夹在第一块与第二块之间,垫片包括:第一凹部,其形成于垫片的与第一块对置的面,并与第一歧管连通;以及第二凹部,其形成于垫片的与第二块对置的面,并与第二歧管连通,第一凹部在与第一块、垫片及第二块的层叠方向以及垫片的长边方向正交的方向的一方侧开口,从而形成喷出第一涂敷液的第一喷出口,第二凹部在一方侧开口,从而形成喷出第二涂敷液的第二喷出口。

根据本发明的一个实施方式,由于在垫片的两面形成有凹部,所以在组装涂敷模具时不需要上层与下层的对位,能够减少组装工时,并且能够提高两层涂膜的位置精度。

附图说明

图1是示出第一实施方式的涂敷装置的简图。

图2是示出第一实施方式的两层涂敷模具与基体材料的关系的放大剖视图。

图3是示出第一实施方式的两层涂敷模具的分解立体图。

图4是第一实施方式的两层涂敷模具的喷出口放大图。

图5是示出第二实施方式的两层涂敷模具与基体材料的关系的放大剖视图。

图6是示出第二实施方式的两层涂敷模具的分解立体图。

图7是示出第二实施方式的两层涂敷模具的透视立体图。

图8是第二实施方式的两层涂敷模具的喷出口放大图。

图9是示出第二实施方式的一体型垫片的凹部内的凸部排列的放大俯视图。

图10是示出第一实施方式的一体型垫片的凹部的变形解析结果的图。

图11是示出第二实施方式的一体型垫片的凹部的变形解析结果的图。

图12是示出第二实施方式的凸部的截面形状的种类的图。

图13是第三实施方式的两层涂敷模具的喷出口放大图。

图14是第四实施方式的两层涂敷模具的喷出口放大图。

图15是示出第五实施方式的一体型垫片的凹部内的凸部排列的放大俯视图。

图16是示出第六实施方式的一体型垫片的凹部内的凸部排列的放大俯视图。

图17是示出第七实施方式的一体型垫片的凹部内的凸部排列的放大俯视图。

图18是示出第八实施方式的锂离子电池的制造方法的流程图。

图19是示出第八实施方式的负极片的负极活性物质层以及耐热层的剖视图。

图20是示出第八实施方式的电极卷绕工序的一个方式的剖视图。

图21是示出第八实施方式的电极卷绕体的立体图。

图22是在与涂敷模具的层叠方向以及涂敷模具的长边方向正交的方向上剖切第八实施方式的第二电极片的剖视图。

图23是示出第八实施方式的电池壳的立体图。

具体实施方式

以下,根据附图,对本发明的涂敷模具的实施方式进行说明。

[第一实施方式]

图1是示出使用了第一实施方式的两层涂敷模具的涂敷装置的简图,图2是示出第一实施方式的两层涂敷模具与基体材料的关系的放大剖视图。涂敷装置具有:两层涂敷模具3,其具有下侧块12和上侧块13;支承辊2,其与两层涂敷模具3对置,并呈辊状地卷绕有带状的基体材料1;多个调节辊(未图示),其对移送基体材料1时的张力进行调节;干燥炉(未图示),其使涂敷液干燥;以及卷取辊(未图示),其卷取涂敷后的基体材料1。两层涂敷模具3能够拆装地安装于模座4。模座4具有控制两层涂敷模具3与支承辊2的相对位置的一对模具驱动装置5。在下层用涂敷液罐6中存积有例如含有用于锂离子电池单体的活性物质的浆料状的涂敷液,并在上层用涂敷液罐9中存积有含有具有作为耐热材料的功能的例如陶瓷材料的涂敷液。

涂敷液分别由定量类型的泵7、10经由下层用供给配管8、上层用供给配管11,分别加压输送至两层涂敷模具3的下侧块12、上侧块13。从两层涂敷模具3喷出的涂敷液涂敷于基体材料1的表面,从而形成下层涂膜16、上层涂膜17。涂敷装置具有控制单元cu(未图示)。控制单元cu控制辊的旋转、泵的输出、一对模具驱动装置5的工作状态、干燥炉的条件等。

在第一实施方式的两层涂敷模具3中,如图2所示,一体型垫片21夹在下侧块12与上侧块13之间。从由下侧块12、一体型垫片21、上侧块13形成的狭缝状的下层用喷出口14以及上层用喷出口15分别喷出不同种类的涂敷液,在卷绕于支承辊2的基体材料1上,形成下层涂膜16和上层涂膜17作为两层构造体。以下,将下层用喷出口14以及上层用喷出口15统称地记载为喷出口。

图3是示出第一实施方式的两层涂敷模具的分解立体图,图4是第一实施方式的两层涂敷模具的喷出口放大图。下侧块12具有:槽状的下层用歧管12b,其沿长边方向延伸地设于与上侧块13对置的面;以及下层用涂敷液供给口12a,其贯通形成于下侧块12的长边方向大致中央,连接下层用歧管12b与下层用供给配管8。并且,上侧块13具有:槽状的上层用歧管13b,其沿长边方向延伸地设于与下侧块12对置的面;以及上层用涂敷液供给口13a,其贯通形成于上侧块13的长边方向大致中央,连接上层用歧管13b与上层用供给配管11。

如图3及图4所示,一体型垫片21是具有上层用凹部21a、下层用凹部21b、以及划分两凹部21a、21b的分隔部21c的一体成型品。上层用凹部21a以及下层用凹部21b大致对置地配置于一体型垫片21的表背。即,上层用凹部21a以及下层用凹部21b相对于分隔部21c配置于相互相反侧。由此,避免上层涂膜以及下层涂膜在长边方向上的位置偏离。并且,下层用凹部21b和上层用凹部21a通过蚀刻处理来形成图案。由此,抑制因伴随加工产生的应力使凹部以外尤其分隔部21c产生变形,确保稳定的凹部形状,使上层涂膜以及下层涂膜的膜厚变得稳定。

并且,在第一实施方式中,使下层用凹部21b的深度形成为比上层用凹部21a的深度深。由于下层用涂敷液的粘性比上层用涂敷液的粘性高,所以增大涂敷液的流路体积,来减少泵输出的负荷。但是,根据上层以及下层的目标的膜厚比,上层用凹部21a的深度可以与下层用凹部21b的深度相同,并且也可以相反地,上层用凹部21a的深度比下层用凹部21b的深度深。

在一体型垫片21中,具有上层用凹部底面21a1以及下层用凹部底面21b1的板状的分隔部21c实现分隔上层用涂敷液与下层用涂敷液的功能。该分隔部21c的厚度期望尽量薄。这是因为,若分隔部21c的厚度过厚,则当在下层上重叠上层时,涂覆膜的均匀性变差。

并且,在第一实施方式中,如图4所示,将上层用凹部21a的长边方向的宽度设定为比下层用凹部21b的宽度大。这是为了利用上层涂膜来覆盖下层涂膜的长边方向端部。尤其是,在作为锂离子电池来使用的情况下,在下层涂覆活性物质,并且在上层形成耐热层,将形成有两层涂膜的基体材料1进一步重叠成辊状或层状来使用。此时,若下层涂膜以露出而并非被上层涂膜覆盖的状态重叠,则有短路的担忧、导致伴随发热产生的电池性能的降低的担忧。相对于此,由通过蚀刻处理形成有图案的上层用凹部21a以及下层用凹部21b来规定涂装膜的长边方向位置关系,从而能够以极高的精度来规定上层涂膜与下层涂膜的位置关系,获得稳定的锂离子电池性能。

此外,在使上层涂膜以及下层涂膜的涂覆宽度一致的情况下,或者在相反地使上层涂膜的涂覆宽度比下层涂膜的涂覆宽度窄的情况下,又或者在想要在下层涂膜宽度的一部分形成上层涂膜的情况下等,能够根据目的来适当地变更上层用凹部21a与下层用凹部21b的位置关系。

举出以上说明的第一实施方式中的两层涂敷模具3的作用效果。

(1)一种向沿长边方向(此处为基体材料1的卷取方向)移动的带状的基体材料1(被涂敷基体材料)喷出涂敷液的两层涂敷模具3(涂敷模具),由上侧块13(第一块)、下侧块12(第二块)以及一体型垫片21(垫片)构成,上侧块13具备供给第一涂敷液的上层用歧管13b(第一歧管),下侧块12具备供给第二涂敷液的下层用歧管12b(第二歧管),一体型垫片21被上侧块13与下侧块12所夹且形成有喷出涂敷液的上层用喷出口15(第一喷出口)以及下层用喷出口14(第二喷出口),在一体型垫片21的表面及背面,以留有除面向上层用喷出口15以及下层用喷出口14的缘部以外的周缘部的方式形成有构成涂敷液的通过流路的一部分的上层用凹部21a(第一凹部)以及下层用凹部21b(第二凹部)。也就是说,上层用凹部21a在一体型垫片21的短边方向(涂敷模具的短边方向)的一方侧开口,并且与上层用歧管13b连通,从而形成喷出第一涂敷液的上层用喷出口15。此外,一体型垫片21的短边方向是与上侧块13、一体型垫片21以及下侧块12的层叠方向(涂敷模具的层叠方向)、正交于层叠方向的一体型垫片21的长边方向(涂敷模具的长边方向)正交的方向。并且,下层用凹部21b在与上层用凹部21a相同的方向开口,并且与下层用歧管12b连通,从而形成喷出第二涂敷液的下层用喷出口14。

即,由于在一体型垫片21的表背形成有上层用以及下层用凹部,所以不需要在使用上层用以及下层用的各个垫片的情况下所需的对位,能够减少组装工时,并且能够提高上层涂膜与下层涂膜的位置精度。

[第二实施方式]

接下来,对第二实施方式进行说明。图5是示出第二实施方式的两层涂敷模具与基体材料的关系的放大剖视图。与第一实施方式的两层涂敷模具相同,第二实施方式的两层涂敷模具配置为一体型垫片21夹在下侧块12与上侧块13之间。从由下侧块12、一体型垫片21、上侧块13形成的狭缝状的下层用喷出口14以及上层用喷出口15喷出两种涂敷液,在卷绕于支承辊2的基体材料1上,形成下层涂膜16和上层涂膜17作为两层构造体。

图6是示出第二实施方式的两层涂敷模具的分解立体图,图7是示出第二实施方式的两层涂敷模具的透视立体图,图8是第二实施方式的两层涂敷模具的喷出口放大图。

下侧块12具有:槽状的下层用歧管12b,其沿长边方向延伸地设于与上侧块13对置的面;以及下层用涂敷液供给口12a,其贯通形成于下侧块12的长边方向大致中央,连接下层用歧管12b与下层用供给配管8。并且,上侧块13具有:槽状的上层用歧管13b,其沿长边方向延伸地设于与下侧块12对置的面;以及上层用涂敷液供给口13a,其贯通形成于上侧块13的长边方向大致中央,连接上层用歧管13b与上层用供给配管11。

如图6、图7及图8所示,一体型垫片21具有上层用凹部21a和下层用凹部21b,大致对置地设于一体型垫片21的表背。如图8所示,在该下层用凹部21b和上层用凹部21a的各个底面21b1、21a1,形成有多个轴向截面呈前端部的截面积比基部的截面积小的梯形的下层用凸部22、上层用凸部23。该下层用凹部21b、上层用凹部21a、下层用凸部22、以及上层用凸部23通过蚀刻处理来形成图案,用预定的药液使成为凸部的表面区域以及成为凹部的周缘部的表面区域以外的区域溶解,来形成凹部以及凸部。换言之,下层用凸部22具有与下层用凹部21b的深度大致相同的高度,上层用凸部23具有与上层用凹部21a的深度大致相同的高度。

若由上侧块13和下侧块12夹入一体型垫片21,则下层用凸部22以及上层用凸部23的前端与各块的端面接触,作为在各块之间平坦地支撑分隔部21c的支柱发挥功能。此外,为了容易观察,一体型垫片21的厚度示出比实际上厚,但实际的厚度例如凹部以外的厚度设定为1mm,上层用凹部21a的深度设定为0.2mm,下层用凹部21b的深度设定为0.3mm,分隔部21c的厚度设定为0.5mm。

以下,进一步详细地对形成于下层用凹部21b和上层用凹部21a的下层用凸部22以及上层用凸部23进行说明。进行以下的说明时,有时将下层用凹部21b以及上层用凹部21a统称地简单记载为凹部。并且,有时将下层用凸部22以及上层用凸部23统称地简单记载为凸部。图9是示出第二实施方式的一体型垫片的凹部内的凸部排列的放大俯视图。为便于说明,图9中,显示有上层侧的凹部,但在背面侧也相同地形成有下层侧的凹部。构成为模具的狭缝的一体型垫片21的凹部的除面向喷出口的缘部以外的三侧周缘部由一体型垫片21的立壁封堵。在凹部,横向排列地形成有多列多个凸部(图9中四列),在从面向喷出口的缘部离开预定距离a的部位,分别具有间隔pt地形成有横向第一列的凸部。并且,多个凸列的列间以间隔pp交错配置。

从抑制变形的观点看,离凹部开口端的距离a、凸部间隔pt以及凸列间隔pp期望较小。但是,在凸部周边部,涂敷液的流动紊乱,从而离开口端的距离a较短,在喷出之前还未消除流动紊乱的情况下,在涂膜的宽度方向上产生膜厚分布。并且,在凸部间隔pt较小的情况下,相邻彼此的凸部的流动紊乱干涉的结果,有形成较大的流动紊乱的担忧。另外,在凸列间隔pp较小的情况下,当在某列的凸部处紊乱的涂敷液流动的紊乱在到达下一列之前未消除时,在下一列进一步受到流动紊乱的影响。因此,随着朝向喷出口,在涂敷液的宽度方向上的流速分布变差,在涂膜的宽度方向上产生膜厚分布。为了解决以上的流动紊乱的问题,期望设定适当的离凹部开口端的距离a、凸部间隔pt以及凸列间隔pp。具体而言,流动紊乱受到涂敷液的粘度涂敷液的体积流量、凸部的形状、大小的影响而变化,从而期望进行流体解析,根据喷出状况稳定的结果来决定。

凸部形状的前端部较细,轴线垂直方向的截面呈圆形。即,越趋近前端,直径φ越小。但是,不排除下层用凸部22和上层用凸部23的轴线垂直截面形状能够应用圆形以外的各种形状的情况。图12是表示凸部的轴线垂直截面形状的具体例。如图12所示,除圆形以外,能够自由地选择菱形、雨滴形、橄榄球形等。

此外,当从与一体型垫片21的平面垂直的方向观察时,形成于表背的下层用凸部22以及上层用凸部23期望重叠地形成于相同位置。这是因为:虽然不需要使下层用凸部22与上层用凸部23形成为完全重叠,但假设在一个凸部的后方没有另一个凸部,当因涂敷液压力差而产生了变形时,在凸部与模具块之间产生缝隙,在此产生的流动的紊乱有对膜厚分布产生影响的可能性。并且,凸部列不需要设置多列,也可以横向排列地设为单列,并设置于从面向喷出口的缘部离开预定距离a的部位。但是,涂敷液压力差较大,当从喷出口(凹部缘部)观察时,在上层侧或下层侧的一方没有凸列,在该情况下,垫片向一方挠曲而狭缝直径变窄的结果,有涂敷液的流出受到阻碍的担忧,从而期望在喷出口附近且在上层侧以及下层侧这二者配置凸列。

接下来,对在一体型垫片21的凹部内部设置凸部的作用进行说明。图10是示出第一实施方式中的一体型垫片21的凹部的变形解析结果的图,图11是第二实施方式中的一体型垫片21的凹部的变形解析结果的图。图10、图11中的l表示分隔部21c的厚度,w表示分隔部21c的长边方向的长度,t表示分隔部21c的厚度。并且,p1表示在上层用凹部21a内流动的涂敷液的压力,p2表示在下层用凹部21b内流动的涂敷液的压力,δp表示p2与p1的差压。并且,z表示δp作用于分隔部21c时在厚度方向上的变形量。

第一实施方式中的一体型垫片21的凹部的除面向喷出口的缘部之外的三侧周缘部由一体型垫片21的立壁限制。另一方面,喷出口即凹部开口端处于非限制状态,在上层用涂敷液与下层用涂敷液存在压力差的情况下,分隔部21c有变形的可能性。如第一实施方式所述,当在分隔部21c未形成凸部的情况下,在凹部开口的中央处,变形量最大(例如在图10的条件中约为65微米),与分隔部21c的厚度t的约13%相当的量变形。这成为涂膜宽度方向上的膜厚变得不稳定的原因。

相对于此,在第二实施方式中,由于在一体型垫片21的凹部形成有凸部,所以凸部作为平坦地支撑分隔部21c的支柱发挥功能,能够抑制分隔部21c的变形。例如,在图11的条件中,分隔部21c的变形量成为分隔部21c的厚度t的约0.01%,与未形成凸部的第一实施方式比较的情况下,可知能够充分抑制变形量,凸部形成的效果显著地显现。即,即使在上层用涂敷液与下层用涂敷液存在压力差的情况下,作为涂敷液喷出口的凹部开口端的变形也较少,从而在长边方向的任一位置,涂敷液的喷出量都稳定。

以上,如已详细地说明那样,在第一实施方式中,通过使用在一体型垫片21的表背形成有形成涂敷液的流路的凹部图案的一体型垫片21,不需要在使用两片垫片的模具的情况下所需的上、下层用垫片的对位,实现涂敷精度的提高。

并且,通过在一体型垫片21的下层用凹部21b和上层用凹部21a形成下层用凸部22、上层用凸部23,能够作为平坦地支撑分隔部21c的支柱发挥功能,抑制因下层用涂敷液与上层用涂敷液之间的压力差而产生的凹部开口端的挠曲变形,从而涂敷液的宽度方向的喷出量稳定。

并且,通过以从垫片凹部开口的缘部起具有预定距离a的方式以间隔pt来成列配置多个下层用凸部22、上层用凸部23,能够抑制涂敷液出口处的流动紊乱,从而能够进行涂敷液宽度方向上的涂膜的膜厚分布较少的均匀涂覆。

另外,通过以凸列间隔pp横向排列地多列配置下层用凸部22、上层用凸部23,并且使表背的下层用凸部22、上层用凸部23重叠形成于相同位置,能够使到达喷出口的狭缝内部的涂敷液的流动变得稳定,并且抑制分隔部21c的挠曲,从而能够确保上层用以及下层用的狭缝流路。由此能够形成稳定的涂膜。

[第三实施方式]

图13是第三实施方式的两层涂敷模具的喷出口放大图。一体型垫片21具有上层用凹部21a和下层用凹部21b,大致对置地设于垫片的表背,与第二实施方式相同,在该下层用凹部21b和上层用凹部21a的各个底面21b1、21a1形成有多个下层用凸部22、上层用凸部23。但是,凸部的轴向截面在基部和前端部处形成为相同的截面积。即,并非锥台,作为柱状的构造体而通过机械加工来形成图案。除这一点外,是与第二实施方式相同的结构,从而对相同的结构标注同一符号,并省略详细说明。

在第三实施方式中,由于凸部的形状呈柱状而并非锥台状,所以凸部周围的涂敷液流体的紊乱相同,更容易消除该紊乱。因此,在离凹部开口端的距离a、凸部间隔pt以及凸列间隔pp相同的情况下,与第二实施方式比较,能够进行涂敷液宽度方向上的涂膜的膜厚分布更少的均匀涂覆。其它作用效果与第二实施方式相同。

[第四实施方式]

图14是第四实施方式的两层涂敷模具的喷出口放大图。一体型垫片21具有上层用凹部21a和下层用凹部21b,大致对置地配置于一体型垫片21的表背。但是,凸部仅形成于单侧的凹部,在其背面的凹部未设置凸部。除这一点外,是与第二实施方式相同的结构,从而对相同的结构标注同一符号,并省略详细的说明。

此外,图14中,为便于说明,做成仅在上层用凹部21a形成上层用凸部23而在下层用凹部21b未设置凸部的结构。这是因为:假定下层用凹部21b侧的涂敷液压力比上层用凹部21a侧的涂敷液压力高的情况,若仅在推压分隔部21c的方向上存在支柱,则能够抑制分隔部21c的变形。与此相反,在上层用凹部21a侧的涂敷液压力比下层用凹部21b侧的涂敷液压力高的情况下,优选做成在下层用凹部21b设置下层用凸部22而在上层用凹部21a未设置凸部的结构。

在第四实施方式中,由于凸部仅形成于单侧的凹部,在其背面的凹部未设置凸部,从而在未形成凸部的一侧,能够没有涂敷液流动的紊乱,进行涂敷液宽度方向上的涂膜的膜厚分布更少的均匀涂覆。并且,由于能够简化一体型垫片21的结构,所以能够抑制一体型垫片21的形成成本。其它作用效果与第二实施方式相同。

[第五实施方式]

图15是示出第五实施方式的一体型垫片的凹部内的凸部排列的放大俯视图。在一体型垫片21的凹部底面,横向排列地形成有多列多个凸部,在从面向喷出口的缘部离开预定距离a的部位,分别具有间隔pt地形成有第一列凸部。并且,多个凸列的列间为间隔pp,与第二实施方式相同,但与第二实施方式不同,横向各列并非交错配置。即,横向各列的第n个凸部在纵向上也呈直线地形成列并对齐。除这一点外,是与第二实施方式相同的结构,从而对相同的结构标注同一符号,并省略详细说明。但是,图15中,为便于说明,示出在上层用凹部21a形成有上层用凸部23,但在下层用凹部21b也以相同的结构来设置下层用凸部。

在第五实施方式中,由于在纵横两个方向上,呈直线地排列有凸部,所以遍及形成有凸部的整个区域,凸部周围的涂敷液流体的紊乱及其消除相同,能够进行涂敷液宽度方向上的涂膜的膜厚分布更少的均匀涂覆。其它作用效果与第二实施方式相同。

[第六实施方式]

图16是示出第六实施方式的一体型垫片的凹部内的凸部排列的放大俯视图。在一体型垫片21的凹部底面形成有多个凸部。但是,从面向凹部的喷出口的缘部朝向图示下方,各列凸部的直径形成为不同。除这一点外,是与第二实施方式相同的结构,从而对相同的结构标注同一符号,并省略详细说明。此外,图16中,为便于说明,示出在上层用凹部21a形成有上层用凸部23,但在下层用凹部21b也以相同的结构来设置下层用凸部22。在第六实施方式中,在对分隔部21c的压力负担变大的模具的歧管附近,即从面向凹部的喷出口的缘部朝向图示下方,各列凸部的直径依次变大。此外,也可以仅增大压力负担较大的最下列或者其附近的数列的凸部的直径。

在第六实施方式中,通过缩小凹部的喷出口附近的凸列的直径,而增大对分隔部21c的压力负担变大的模具的歧管附近的凸列的直径,能够抑制喷出口附近的凸部周围的涂敷液流体的紊乱,并且能够更加抑制分隔部21c的挠曲,因此能够进行涂敷液宽度方向上的涂膜的膜厚分布更少的均匀涂覆。其它作用效果与第二实施方式相同。

[第七实施方式]

图17是示出第七实施方式的一体型垫片的凹部内的凸部排列的放大俯视图。在一体型垫片21的凹部底面形成有多个凸部。从面向凹部的喷出口的缘部朝向图示下方,各列凸部的直径形成为不同,这一点是与第六实施方式相同的结构,但凸部各列交错配置这一点不同。此外,图17中,为便于说明,示出在上层用凹部21a形成有上层用凸部23,但在下层用凹部21b也以相同的结构来设置下层用凸部22。在第七实施方式中,在对分隔部21c的压力负担变大的模具的歧管附近,即从面向凹部的喷出口的缘部朝向图示下方,各列凸部的直径依次变大。此外,也可以仅增大压力负担较大的最下列或者其附近的数列的凸部的直径。

在第七实施方式中,通过缩小凹部的喷出口附近的凸列的直径,而增大对分隔部21c的压力负担变大的模具的歧管附近的凸列的直径,能够抑制喷出口附近的凸部周围的涂敷液流体的紊乱,并且能够更加抑制一体型垫片21的分隔部21c的挠曲,从而能够进行涂敷液宽度方向上的涂膜的膜厚分布更少的均匀涂覆。其它作用效果与第二实施方式相同。

[第八实施方式]

接着,对锂离子电池的制造方法进行说明。图18是示出第八实施方式的锂离子电池的制造方法的流程图。此外,在该实施方式中,以锂离子电池为例进行说明,但在具有与锂离子电池相同的结构的其它二次电池中也能够应用该实施方式的制造方法。并且,在该实施方式中,对在负极片形成耐热层的情况进行说明,但也可以在正极片形成耐热层。

首先,关于正极片(第一电极片),使正极活性物质、导电材料以及粘合剂(粘结剂)与分散溶剂一起混匀,制成含有正极活性物质的浆料状的涂敷液(步骤s11)。作为正极活性物质,可以举出钴酸锂(licoo2)、锰酸锂(limn2o4)、镍酸锂(linio2)等。作为导电材料,例如可以举出炭黑、乙炔黑、石墨、碳纤维、碳纳米管等碳材料。作为粘合剂,可以举出聚偏氟乙烯(pvdf)等。并且,作为分散溶剂,可以举出n-甲基吡咯烷酮(nmp)等。

接下来,使用涂敷装置,在作为正极集电体的铝箔(第一被涂敷基体材料)的表面,涂敷含有正极活性物质的涂敷液(步骤s12)。接着,使用干燥炉使涂敷有涂敷液的铝箔干燥(步骤s13)。接下来,在切断涂敷有涂敷液的铝箔后,使用冲压机进行冲压来使由正极活性物质形成的正极活性物质层(第一活性物质层)高密度化(步骤s14),从而制成正极片。

接着,关于负极片(第二电极片),使负极活性物质(第二活性物质)以及粘合剂(粘结剂)与分散溶剂一起混匀,制成含有负极活性物质的浆料状的涂敷液(步骤s21)。作为负极活性物质,可以举出天然石墨、人造石墨、易石墨化性碳材料、难石墨化性碳材料等碳材料。作为粘合剂,丁苯橡胶(sbr)等橡胶系聚合物与水系溶剂一起使用,或者聚偏氟乙烯(pvdf)等有机粘合剂与n-甲基吡咯烷酮(nmp)等极性溶剂一起使用。并且,除粘合剂之外,还可以使用用于调整涂敷液粘度的增稠材料。作为增稠材料,例如优选与丁苯橡胶(sbr)并用地使用羧甲基纤维素。

接下来,使用具有在上述的第一~第七实施方式中示出的涂敷模具的涂敷装置,在作为负极集电体的铜箔(第二被涂敷基体材料)的表面,使含有负极活性物质的涂敷液与含有耐热树脂等耐热材料的涂敷液层状地重叠来同时进行涂敷(步骤s22)。此时,从图2所示的两层涂敷模具3的下层用喷出口14喷出含有负极活性物质的涂敷液,并从上层用喷出口15喷出含有耐热材料的涂敷液。

接着,使用干燥炉使涂敷有涂敷液的铜箔干燥(步骤s23)。接下来,在切断涂敷有涂敷液的铜箔后,使用冲压机进行冲压来使负极活性物质高密度化(步骤s24),从而制成负极片。

此处,图19示出由负极活性物质形成的负极活性物质层(第二活性物质层)和由耐热材料形成的耐热层的截面构造。图19中,耐热层形成为比负极活性物质层薄。由此,能够不降低电池性能地实现安全性的提高,并且能够抑制材料费的成本上升。

接着,在电池单体的组装工序中,经由绝缘性的隔离物交替地层叠正极片以及负极片,卷取成电极卷绕体,并且切断成需要的长度(步骤s31)。

图20是示出第八实施方式的电极卷绕工序的一个方式的剖视图。并且,图21是示出第八实施方式的电极卷绕体的立体图。图20及图21中,电极卷绕体100具有经由隔离物130交替地层叠正极片110以及负极片120而成的结构。并且,正极片110具备铝箔111和形成于铝箔111的正极活性物质层112,负极片120具备铜箔121、形成于铜箔的负极活性物质层123以及耐热层122。

图22是在与涂敷模具的层叠方向以及涂敷模具的长边方向正交的方向上剖切第八实施方式的第二电极片的剖视图。如图22所示,负极活性物质层123的涂敷宽度(从涂敷模具的长边方向观察负极活性物质层123时的长度)d1比耐热层122的涂敷宽度(从涂敷模具的长边方向观察耐热层122时的长度)d2短,并且,负极活性物质层123的涂敷宽度两端部由耐热层122例如以1.5mm~2.0mm的交叠厚度覆盖。由此能够防止正极活性物质层与负极活性物质层短路、伴随发热产生的电池性能的降低。

此外,在使正极活性物质层的涂敷宽度比负极活性物质层的涂敷宽度短的情况下,耐热层不需要覆盖包括负极活性物质层的两端部在内的涂敷宽度整个区域,耐热层的涂敷宽度成为包括正极活性物质层的涂敷宽度在内的长度即可。在该情况下,也能够防止正极活性物质层与负极活性物质层短路、伴随发热产生的电池性能的降低。

并且,也可以使负极活性物质层的涂敷宽度与耐热层的涂敷宽度相同。如图3所示,通过在一体型垫片21的表背形成上层用凹部21a以及下层用凹部21b,能够提高负极活性物质层与耐热层的位置精度,从而能够防止正极活性物质层与负极活性物质层短路、伴随发热产生的电池性能的降低。

接着,使电极卷绕体的集电部与正、负极集电板接合(步骤s32),并插入在电池壳内(步骤s33)。图23是示出第八实施方式的电池壳的立体图。图23中,在电池壳200内插入有卷绕有绝缘片300的电极卷绕体100。

接着,在利用激光焊接等使电池壳与电池盖接合后(步骤s34),向电池壳内注入电解质溶液(步骤s35),并利用激光焊接等来接合注液栓,对电池壳进行封口(步骤s36)。之后,进行充放电、老化检查(步骤s37),从而完成锂离子电池(步骤s38)。

根据以上说明的第八实施方式中的锂离子电池的制造方法,通过使用在一体型垫片21的表面及背面形成有上层用凹部21a以及下层用凹部21b的两层涂敷模具3来形成负极片,不需要在使用上层用以及下层用的各个垫片的情况下所需的对位,能够减少组装工时,并且能够提高负极活性物质层与耐热层的位置精度。

以上,基于各实施方式对用于实现本发明的方案进行了说明,但本发明的具体结构不限定于实施例,本发明也包括不脱离发明的主旨的范围的设计变更等。

并且,本发明也能够通过以下的各方案来实现。

[方案1]

一种涂敷模具,向沿长边方向(此处为被涂敷基体材料的卷取方向)移动的带状的被涂敷基体材料喷出涂敷液,

由具备供给涂敷液的歧管的第一块和第二块、以及被上述第一块及第二块所夹且形成喷出涂敷液的狭缝的垫片构成,在上述垫片的表面及背面,以留有除面向上述狭缝的喷出口的缘部以外的周缘部的方式形成有构成涂敷液的通过流路的一部分的凹部。

[方案2]

在方案1所记载的涂敷模具的基础上,

上述凹部的至少涂敷液的低压侧的底面具有高度与上述凹部的深度大致相同的多个凸部。

[方案3]

在方案2所记载的涂敷模具的基础上,

上述多个凸部沿涂敷液的喷出口的宽度方向呈列地配置。

[方案4]

在方案3所记载的涂敷模具的基础上,

上述凸部沿涂敷液的喷出口的宽度方向形成有多列。

[方案5]

在方案4所记载的涂敷模具的基础上,

在形成上述凸部的多列中,离涂敷液的喷出口较近的至少第一列与其它列相比,从涂敷液的流动方向观察时,宽度方向较小。

[方案6]

在方案4所记载的涂敷模具的基础上,

形成上述凸部的多列使各列间配置错开而呈交错状地配置。

[方案7]

在方案3所记载的涂敷模具的基础上,

上述凸部排列于至少除涂敷液的喷出口的缘部以外的位置。

[方案8]

在方案1所记载的涂敷模具的基础上,

形成于上述垫片的表面及背面的两凹部的底面具有高度与上述凹部的深度大致相同的多个凸部,

上述表面的凸部与上述背面的凸部在背面位置相互重叠。

[方案9]

在方案3所记载的涂敷模具的基础上,

上述凸部形成为使前端部的截面积比基部的截面积小。

[方案10]

在方案3所记载的涂敷模具的基础上,

上述凸部的总截面积形成为使喷出的涂敷液的粘性低的一侧比高的一侧大。

[方案11]

在方案1所记载的涂敷模具的基础上,

上述凹部的深度形成为使喷出的涂敷液的粘性高的一侧比低的侧深。

[方案12]

一种涂敷方法,使用方案1~13任一项中所记载的涂敷模具来将涂敷液涂敷于基体材料的涂敷对象面。

[方案13]

一种涂敷装置,具有:

搬运构件,其具有搬运带状的被涂敷基体材料的多个辊;

涂敷模具,其向由上述搬运构件搬运的被涂敷基体材料喷出涂敷用的涂敷液;

模具驱动机构,其驱动上述涂敷模具;

罐,其储藏上述涂敷液;以及

泵及配管,其向模具供给上述涂敷液,

上述涂敷模具由具备供给上述涂敷液的歧管的第一块和第二块、以及被上述第一块及第二块所夹且形成有喷出涂敷液的狭缝的垫片构成,在上述垫片的表面及背面,以留有除面向上述狭缝的喷出口的缘部以外的周缘部的方式形成有构成涂敷液的通过流路的一部分的凹部。

符号的说明

1—基体材料,2—支承辊,3—两层涂敷模具,4—模座,5—模具驱动机构,6—下层用涂敷液罐,7—下层用泵,8—下层用供给配管,9—上层用涂敷液罐,10—上层用泵,11—上层用供给配管,12—下侧块,12a—下层用涂敷液入口,12b—下层用歧管,13—上侧块,13a—上层用涂敷液入口,13b—上层用歧管,14—下层用喷出口(喷出口),15—上层用喷出口(喷出口),16—下层涂膜,17—上层涂膜,21—一体型垫片,21a—上层用凹部,21a1—上层用凹部底面,21b—下层用凹部,21b1—下层用凹部底面,21c—分隔部,22—下层用凸部,23—上层用凸部,100—电极卷绕体,110—正极片,111—铝箔,112—正极活性物质层,120—负极片,121—铜箔,122—耐热层,123—负极活性物质层,130—隔离物,131—基体材料,200—电池壳,300—绝缘片,cu—控制单元。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种涂敷模具,其特征在于,具备:

第一块,其形成有供给第一涂敷液的第一歧管;

第二块,其形成有供给第二涂敷液的第二歧管;以及

垫片,其夹在上述第一块与上述第二块之间,

上述垫片包括仅形成于上述垫片的凹部,即:

第一凹部,其形成于上述垫片的与上述第一块对置的面,并与上述第一歧管连通;以及

第二凹部,其形成于上述垫片的与上述第二块对置的面,并与上述第二歧管连通,

上述第一凹部在与上述第一块、上述垫片及上述第二块的层叠方向以及上述垫片的长边方向正交的方向的一方侧开口,从而形成喷出上述第一涂敷液的第一喷出口,

上述第二凹部在上述一方侧开口,从而形成喷出上述第二涂敷液的第二喷出口。

2.根据权利要求1所述的涂敷模具,其特征在于,

上述垫片包括形成于上述第一凹部并具有与上述第一凹部的深度大致相同的高度的多个凸部、以及/或者形成于上述第二凹部并具有与上述第二凹部的深度大致相同的高度的多个凸部。

3.根据权利要求2所述的涂敷模具,其特征在于,

形成于上述第一凹部及上述第二凹部的至少一方的上述多个凸部沿上述长边方向呈列地配置。

4.根据权利要求2或3所述的涂敷模具,其特征在于,

上述第一涂敷液及上述第二涂敷液以相互不同的压力分别供给至上述第一歧管及上述第二歧管,

形成于上述第一凹部及上述第二凹部的至少一方的上述多个凸部至少形成于上述第一涂敷液及上述第二涂敷液中压力低的一方涂敷液所通过的上述第一凹部或者上述第二凹部。

5.根据权利要求2或3所述的涂敷模具,其特征在于,

上述垫片包括形成于上述第一凹部的上述多个凸部以及形成于上述第二凹部的上述多个凸部,在从上述层叠方向观察上述垫片的情况下,上述第一凹部的上述多个凸部和上述第二凹部的上述多个凸部配置于同一位置。

6.根据权利要求1~5任一项中所述的涂敷模具,其特征在于,

上述第二喷出口的上述长边方向长度比上述第一喷出口的上述长边方向长度短,而且,在上述长边方向上,上述第二喷出口在上述第一喷出口延伸的范围内。

7.(修改后)一种涂敷方法,其特征在于,

具备准备涂敷模具的工序,

上述涂敷模具具备:

第一块,其形成有供给第一涂敷液的第一歧管;

第二块,其形成有供给第二涂敷液的第二歧管;以及

垫片,其夹在上述第一块与上述第二块之间,

上述垫片包括仅形成于上述垫片的凹部,即:

第一凹部,其形成于上述垫片的与上述第一块对置的面,并与上述第一歧管连通;以及

第二凹部,其形成于上述垫片的与上述第二块对置的面,并与上述第二歧管连通,

上述第一凹部在上述垫片的短边方向的一方侧开口,从而形成喷出上述第一涂敷液的第一喷出口,上述第二凹部在上述一方侧开口,从而形成喷出上述第二涂敷液的第二喷出口,

上述涂敷方法还具备以下工序:

从上述第一喷出口及上述第二喷出口分别喷出上述第一涂敷液及上述第二涂敷液的工序;

在被涂敷基体材料的表面,层状重叠地同时涂覆上述第一涂敷液及上述第二涂敷液的工序;以及

使涂覆于上述被涂敷基体材料的上述第一涂敷液及上述第二涂敷液同时干燥的工序。

8.根据权利要求7所述的涂敷方法,其特征在于,

上述第二喷出口的上述长边方向长度比上述第一喷出口的上述长边方向长度短,而且,在上述长边方向上,上述第二喷出口在上述第一喷出口延伸的范围内。

9.根据权利要求7或8所述的涂敷方法,其特征在于,

上述垫片包括形成于上述第一凹部并具有与上述第一凹部的深度大致相同的高度的多个凸部、以及/或者形成于上述第二凹部并具有与上述第二凹部的深度大致相同的高度的多个凸部。

10.根据权利要求9所述的涂敷方法,其特征在于,

准备上述涂敷模具的工序包括以下工序:留有形成于上述第一凹部及上述第二凹部的至少一方的上述多个凸部并且通过蚀刻处理来形成上述第一凹部及上述第二凹部的工序。

11.(修改后)一种涂敷装置,其特征在于,具备:

搬运机构,其搬运带状的被涂敷基体材料;

涂敷模具,其在由上述搬运机构搬运的上述被涂敷基体材料的表面形成多层涂膜;以及

模具驱动机构,其控制上述被涂敷基体材料和上述涂敷模具的相对位置,

上述涂敷模具具备:

第一块,其形成有供给第一涂敷液的第一歧管;

第二块,其形成有供给第二涂敷液的第二歧管;以及

垫片,其夹在上述第一块与上述第二块之间,

上述垫片包括仅形成于上述垫片的凹部,即:

第一凹部,其形成于上述垫片的与上述第一块对置的面,并与上述第一歧管连通;以及

第二凹部,其形成于上述垫片的与上述第二块对置的面,并与上述第二歧管连通,

上述第一凹部在与上述第一块、上述垫片及上述第二块的层叠方向以及上述垫片的长边方向正交的方向的一方侧开口,从而形成喷出上述第一涂敷液的第一喷出口,

上述第二凹部在上述一方侧开口,从而形成喷出上述第二涂敷液的第二喷出口。

12.根据权利要求11所述的涂敷装置,其特征在于,

上述第二喷出口的上述长边方向长度比上述第一喷出口的上述长边方向长度短,而且,在上述长边方向上,上述第二喷出口在上述第一喷出口延伸的范围内。

13.根据权利要求11或12所述的涂敷装置,其特征在于,

上述垫片包括形成于上述第一凹部并具有与上述第一凹部的深度大致相同的高度的多个凸部、以及/或者形成于上述第二凹部并具有与上述第二凹部的深度大致相同的高度的多个凸部。

14.一种二次电池的制造方法,其特征在于,具备以下工序:

在第一被涂敷基体材料的表面形成第一活性物质层来制成第一电极片的工序;

在第二被涂敷基体材料的表面形成第二活性物质层并且在上述第二活性物质层上形成耐热层来制成第二电极片的工序;以及

经由绝缘性的隔离物交替地层叠上述第一电极片和上述第二电极片的工序,

制成上述第二电极片的工序包括准备涂敷模具的工序,

上述涂敷模具具备:

第一块,其形成有供给耐热材料的第一歧管;

第二块,其形成有供给第二活性物质的第二歧管;以及

垫片,其夹在上述第一块与上述第二块之间,

上述垫片包括:

第一凹部,其形成于上述垫片的与上述第一块对置的面,并与上述第一歧管连通;以及

第二凹部,其形成于上述垫片的与上述第二块对置的面,并与上述第二歧管连通,

上述第一凹部在上述垫片的短边方向的一方侧开口,从而形成喷出上述耐热材料的第一喷出口,上述第二凹部在上述一方侧开口,从而形成喷出上述第二活性物质的第二喷出口,

制成上述第二电极片的工序还包括以下工序:

从上述第一喷出口及上述第二喷出口分别喷出上述耐热材料及上述第二活性物质的工序;以及

在上述第二被涂敷基体材料的表面层状重叠地涂覆上述第二活性物质,同时在上述第二活性物质上层状重叠地涂覆上述耐热材料的工序。

15.根据权利要求14所述的二次电池的制造方法,其特征在于,

上述第二喷出口的上述长边方向长度比上述第一喷出口的上述长边方向长度短,而且,在上述长边方向上,上述第二喷出口在上述第一喷出口延伸的范围内。

16.根据权利要求14或15所述的二次电池的制造方法,其特征在于,

以相互不同的压力分别向上述第一歧管及上述第二歧管供给上述耐热材料及上述第二活性物质,

上述垫片包括形成于上述第一凹部并具有与上述第一凹部的深度大致相同的高度的多个凸部、以及/或者形成于上述第二凹部并具有与上述第二凹部的深度大致相同的高度的多个凸部,

形成于上述第一凹部及上述第二凹部的至少一方的上述多个凸部至少形成于上述耐热材料及上述第二活性物质中压力低的一方所通过的上述第一凹部或者上述第二凹部。

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