二次电池用电极、具有其的二次电池和二次电池用电极的制造方法与流程

文档序号:30100290发布日期:2022-05-18 12:22阅读:72来源:国知局
二次电池用电极、具有其的二次电池和二次电池用电极的制造方法与流程

1.本发明涉及在金属箔的表面上设置有合剂层的二次电池用电极、具有该二次电池用电极的二次电池和二次电池用电极的制造方法。


背景技术:

2.以往,各汽车制造商开发了电动汽车(ev)或利用电动机对驱动的一部分进行辅助的混合动力汽车(hev),作为其电源,要求高容量且高输出的二次电池。作为这样的二次电池,已知包括在正极金属箔的表面上设置有正极合剂层的正极和在负极金属箔的表面上设置有负极合剂层的负极的二次电池。另外,还已知为了提高二次电池的特性,通过将2种合剂层层叠来形成正极合剂层或负极合剂层的二次电池用电极(例如参照专利文献1)。
3.专利文献1公开了一种锂离子二次电池用负极,其包括集电箔和负极合剂层,负极合剂层包含第一负极合剂层和第二负极合剂层,第一负极合剂层配置在集电箔上,第二负极合剂层配置在第一负极合剂层上。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1:日本特开2018-181539号公报


技术实现要素:

7.发明要解决的技术问题
8.然而,当像上述专利文献1那样,在金属箔的表面上层叠形成2个合剂层的情况下,2个合剂层的宽度会对电池特性造成影响,因此,需要对2个合剂层的宽度进行全量检查。
9.但是,当在金属箔的表面上层叠形成2个合剂层的情况下,通常使用相同形状且相同尺寸的涂敷模具来涂敷合剂浆料。由此,下侧(金属箔侧)合剂浆料层成为被上侧合剂浆料层覆盖的状态,在干燥工序后,下侧(金属箔侧)合剂层成为被上侧合剂层覆盖的状态。因此,难以测量下侧合剂层的宽度,从而需要在涂敷下侧合剂浆料并使其干燥来测量下侧合剂层的宽度之后,涂敷上侧合剂浆料并使其干燥来测量上侧合剂层的宽度。即,无法同时测量下侧合剂层的宽度和上侧合剂层的宽度,因此,存在制造工序变得复杂的问题。
10.本发明是鉴于上述问题而做出的,其要解决的技术问题是,提供当在金属箔的表面上层叠形成第一合剂层和第二合剂层的情况下,能够同时测量第一合剂层的宽度和第二合剂层的宽度的二次电池用电极、具有该二次电池用电极的二次电池和二次电池用电极的制造方法。
11.用于解决技术问题的手段
12.为了解决上述技术问题,本发明提供一种二次电池用电极,其包括带状的金属箔和设置在所述金属箔上的合剂层,所述二次电池用电极的特征在于,所述合剂层包含:设置在所述金属箔上的第一合剂层;和设置在所述第一合剂层上的第二合剂层,所述第一合剂
层的宽度大于所述第二合剂层的宽度。
13.发明效果
14.采用本发明,能够提供当在金属箔的表面上层叠形成第一合剂层和第二合剂层的情况下,能够同时测量第一合剂层的宽度和第二合剂层的宽度的二次电池用电极、具有该二次电池用电极的二次电池和二次电池用电极的制造方法。
附图说明
15.图1是包括本发明一个实施方式的正极体(二次电池用电极)的方形二次电池的外观立体图。
16.图2是包括本发明一个实施方式的正极体的方形二次电池的分解立体图。
17.图3是将图2所示的电极组以一部分展开的状态表示的立体图。
18.图4是沿着图3的100-100线的截面图。
19.图5是本发明一个实施方式的正极体的平面图。
20.图6是表示制作本发明一个实施方式的正极体的工序的一个例子的流程图。
21.图7是涂敷工序s3、干燥工序s4和检查工序s5中使用的涂敷干燥装置的概略结构图。
22.图8是表示涂敷干燥装置的模头周边的结构的图。
23.图9是表示涂敷干燥装置的模头的结构的图。
24.图10是示意性地表示在正极箔上形成有第一正极合剂浆料层和第二正极合剂浆料层的状态的截面图。
25.图11是示意性地表示检查装置周边的图。
26.图12是示意性地表示本发明的变形例的检查装置周边的图。
具体实施方式
27.下面,对包括本发明的实施方式的二次电池用电极的二次电池进行说明。
28.参照图1~图3,对包括本发明一个实施方式的正极体(二次电池用电极)301的方形二次电池20进行说明。在此,对将方形二次电池20应用于锂离子二次电池的例子进行说明。
29.图1是包括本发明一个实施方式的正极体301的方形二次电池20的外观立体图。图2是包括本发明一个实施方式的正极体301的方形二次电池20的分解立体图。图3是将图2所示的电极组3以一部分展开的状态表示的立体图。如图1和图2所示,方形二次电池20包括电池外壳1和盖6。在电池外壳1的内部收纳有作为发电体的电极组3,电池外壳1的上部开口由盖6密封。盖6通过激光焊接被焊接在电池外壳1上,由电池外壳1和盖6构成电池容器。
30.在盖6上设置有正极外部端子8a和负极外部端子8b。利用该正极外部端子8a和负极外部端子8b能够对电极组3进行充电,并且能够向外部负载供给电力。另外,在盖6上设置有气体排出阀10。气体排出阀10是通过利用压制加工使盖6局部厚度变薄而形成的。当电池容器内的压力上升时,气体排出阀10开裂而将气体从电池容器的内部排出,使电池容器内的压力下降,从而能够确保方形二次电池20的安全性。
31.另外,在盖6上形成有注液口9,在从该注液口9向电池外壳1内注入电解液之后,通
过在该注液口9焊接注液塞11,来将方形二次电池20密闭密封。作为电解液,例如可以使用在碳酸亚乙酯等碳酸酯类的有机溶剂中溶解六氟磷酸锂(lipf6)等锂盐而得到的非水电解液。
32.在方形二次电池20的电池外壳1的内部,隔着绝缘外壳2收纳有电极组3。绝缘外壳2例如由聚丙烯等具有绝缘性的树脂构成,将电池外壳1与电极组3电绝缘。
33.如图3所示,电极组3是将正极体(正极电极)301和负极体(负极电极)302隔着隔膜303绕卷绕轴线l呈扁平状卷绕而得到的卷绕电极组。电极组3的后述的金属箔露出部即正极箔露出部301c和负极箔露出部302c,如图2所示,至少一部分形成为平板状。而且,正极箔露出部301c和负极箔露出部302c各自的形成为平板状的部分,分别与正极集电板4a的一端和负极集电板4b的一端重叠并通过焊接等连接。图3表示使正极体301和负极体302的金属箔露出部(正极箔露出部301c、负极箔露出部302c)为平板状而与正极集电板4a和负极集电板4b接合之前的状态。电极组3以其卷绕轴线l方向沿着电池外壳1的长度方向的姿态被插入到电池外壳1内。
34.正极集电板4a的另一端(上端)和负极集电板4b的另一端(上端)分别与正极外部端子8a和负极外部端子8b电连接。此外,在正极外部端子8a和负极外部端子8b与盖6之间设置有垫片5,在正极集电板4a和负极集电板4b与盖6之间设置有绝缘板(未图示)。利用该垫片5和绝缘板(未图示),使正极外部端子8a、负极外部端子8b、正极集电板4a和负极集电板4b与盖6电绝缘。
35.另外,电池外壳1、盖6、正极集电板4a和正极外部端子8a由铝或铝合金制作,负极集电板4b和负极外部端子8b由铜或铜合金制作。
36.如图3所示,电极组3是将正极体301和负极体302隔着隔膜303绕卷绕轴线l呈扁平状卷绕而形成的。在此,正极体301具有:由铝箔构成的正极箔(金属箔)301a;和形成在正极箔301a的两面上的正极合剂层301b。在正极箔301a的宽度方向(卷绕轴线l方向)的一个端部,未设置正极合剂层301b而具有正极箔301a露出的正极箔露出部301c。另外,负极体302具有:由铜箔构成的负极箔302a;和形成在负极箔302a的两面上的负极合剂层302b。在负极箔302a的宽度方向(卷绕轴线l方向)的另一个端部,未设置负极合剂层302b而设置有负极箔302a露出的负极箔露出部302c。而且,正极箔露出部301c和负极箔露出部302c以在卷绕轴线l方向上彼此配置在相反侧的状态绕卷绕轴线l卷绕。
37.在此,在本实施方式中,如图4所示,各正极合剂层301b包含:形成在正极箔301a上的第一正极合剂层(第一合剂层)311;和形成在第一正极合剂层311上的第二正极合剂层(第二合剂层)312。第一正极合剂层311和第二正极合剂层312构成为具有彼此不同的特性。所谓彼此不同的特性,没有特别限定,例如可以举出电导率、空隙率等。通常,在正极合剂层301b的厚度方向上,在第二正极合剂层312的表面附近正极活性物质的反应性最高,随着远离正极合剂层301b的表面(进入内部),正极活性物质的反应性降低。在此,例如,如果使第一正极合剂层311的电导率高于第二正极合剂层312的电导率,则在正极合剂层301b的内侧,正极活性物质的反应性也提高,因此,在正极合剂层301b的厚度方向上,正极活性物质能够更均匀地反应。因此,能够抑制第二正极合剂层312的正极活性物质的劣化,能够延长方形二次电池20的寿命。另外,例如,如果提高第二正极合剂层312的空隙率,则能够提高对电解液的保液性。
38.在本实施方式中,第一正极合剂层311具有比第二正极合剂层312高的电导率。另外,第一正极合剂层311与第二正极合剂层312在cie(国际照明委员会)规定的l*a*b*颜色空间中的l*值之差为4以上。而且,第一正极合剂层311在l*a*b*颜色空间中的l*值比第二正极合剂层312在l*a*b*颜色空间中的l*值小。即,第一正极合剂层311具有比第二正极合剂层312高的黑色度。关于第一正极合剂层311与第二正极合剂层312相比具有高电导率和高黑色度的理由,将在后面进行说明。
39.另外,在本实施方式中,如图4和图5所示,第一正极合剂层311的宽度形成得大于第二正极合剂层312的宽度。具体而言,第一正极合剂层311的宽度方向的一个端部形成为比第二正极合剂层312向宽度方向的一侧突出。另一方面,第一正极合剂层311的宽度方向的另一个端部形成为与第二正极合剂层312和正极箔301a的另一个端部共面。从而,第一正极合剂层311的宽度与从第一正极合剂层311的一个端部至第二正极合剂层312的另一个端部的距离相等,因此,能够从第二正极合剂层312的上方(从正极体301的厚度方向)测量第一正极合剂层311的宽度。
40.另外,在本实施方式中,第一正极合剂层311的一个端部的表面没有被第二正极合剂层312覆盖,因此,在第一正极合剂层311的一个端部,第一正极合剂层311与电解液接触。此时,在第一正极合剂层311的一个端部,在第一正极合剂层311的厚度方向上,在第一正极合剂层311的表面附近正极活性物质的反应性最高,随着远离第一正极合剂层311的表面(进入内部),正极活性物质的反应性降低。在此,第一正极合剂层311如后述那样,碳颗粒的含有率比较(例如与第二正极合剂层312相比)高且电导率比较高,因此,在第一正极合剂层311的内侧,正极活性物质的反应性也比较高。因此,在第一正极合剂层311的厚度方向上,正极活性物质能够更均匀地反应,因此,能够抑制第一正极合剂层311的正极活性物质的劣化。这样,能够抑制第一正极合剂层311的露出区域(没有被第二正极合剂层312覆盖的区域)的正极活性物质的劣化。
41.另外,在本实施方式中,可以是,在第一正极合剂层311和第二正极合剂层312中,如后所述,含有作为导电材料的碳颗粒,且第一正极合剂层311中的碳颗粒的平均粒径小于第二正极合剂层312中的碳颗粒的平均粒径。如果这样构成,则第一正极合剂层311中的碳颗粒的比表面积变大,因此,碳颗粒与正极活性物质之间的接触面积变大,能够高效率地进行电子的授受。这样,能够在抑制第一正极合剂层311的露出区域的正极活性物质的劣化的同时,高效率地进行碳颗粒与正极活性物质之间的电子的授受。
42.接下来,对本实施方式的方形二次电池20的制造方法进行说明。
43.本实施方式的方形二次电池20的制造方法包括:制作正极体301的工序;和制作负极体302的工序。关于本实施方式的方形二次电池20的制造方法中的其它工序,可以使用公知的制造方法,因此在此省略说明。
44.制作正极体301的工序,如图6所示,包括第一浆料制作工序s1、第二浆料制作工序s2、涂敷工序s3、干燥工序s4、检查工序s5、压制工序s6和切断工序s7。
45.在第一浆料制作工序s1中,利用正极活性物质、作为导电材料的碳颗粒、粘合剂与用于使正极活性物质和碳颗粒分散的分散溶剂,来制作将成为第一正极合剂层311的第一正极合剂浆料(第一合剂浆料)311a。正极活性物质、碳颗粒、粘合剂和分散溶剂的材质没有特别限定,例如,相对于作为正极活性物质的镍锰酸锂100重量份,添加作为第一导电材料
的1~10重量份的鳞片状石墨(碳颗粒)、作为第二导电材料的1~10重量份的微粉状的碳颗粒和作为粘合剂的1~10重量份的聚偏二氟乙烯(下面,称为pvdf),进而,向其中添加作为分散溶剂的n-甲基吡咯烷酮(下面,称为nmp),进行混炼,来制作第一正极合剂浆料311a。
46.作为微粉状的碳颗粒,例如可以使用乙炔黑、科琴黑等炭黑。作为第一导电材料使用的石墨的平均粒径为1μm~50μm,作为第二导电材料使用的炭黑的平均粒径为1nm~500nm。另外,作为正极活性物质,除了镍锰酸锂以外,还可以使用具有尖晶石晶体结构的其它的锰酸锂、将锰酸锂的一部分用金属元素置换或掺杂而得到的锂锰复合氧化物、具有层状晶体结构的钴酸锂、钛酸锂或将它们的一部分用金属元素置换或掺杂而得到的锂-金属复合氧化物等。
47.第二浆料制作工序s2例如可以与第一浆料制作工序s1并行地执行。在第二浆料制作工序s2中,利用正极活性物质、作为导电材料的碳颗粒、粘合剂与用于使正极活性物质和碳颗粒分散的分散溶剂,来制作将成为第二正极合剂层312的第二正极合剂浆料(第二合剂浆料)312a。正极活性物质、碳颗粒、粘合剂和分散溶剂的材质没有特别限定,例如可以使用与第一正极合剂浆料311a相同的材料。
48.在此,在本实施方式中,第一正极合剂浆料311a中的作为第二导电材料的碳颗粒的含有率,高于第二正极合剂浆料312a中的作为第二导电材料的碳颗粒的含有率。作为第二导电材料的碳颗粒为黑色,因此,含有较多碳颗粒的第一正极合剂浆料311a在l*a*b*颜色空间中的l*值,小于第二正极合剂浆料312a在l*a*b*颜色空间中的l*值。即,第一正极合剂浆料311a看起来比第二正极合剂浆料312a暗(黑)。为了如上所述使第一正极合剂层311的l*值比第二正极合剂层312的l*值小4以上,只要使第一正极合剂层311中的碳颗粒的含有率比第二正极合剂层312中的碳颗粒的含有率高例如4重量百分比以上即可。另外,第一正极合剂层311中的碳颗粒的含有率高于第二正极合剂层312中的碳颗粒的含有率,因此,第一正极合剂层311的电导率高于第二正极合剂层312的电导率。从而,如上所述,在正极合剂层301b的厚度方向上,正极活性物质能够更均匀地反应,因此,能够抑制正极合剂层301b的正极活性物质的劣化。
49.另外,在使第一正极合剂浆料311a看起来比第二正极合剂浆料312a暗(黑)的情况下,可以进一步使第一正极合剂浆料311a中的碳颗粒的平均粒径比第二正极合剂浆料312a中的碳颗粒的平均粒径小。当碳颗粒的粒径变小时,比表面积变大,光吸收量变多。因此,合剂层看起来更暗(黑)。
50.涂敷工序s3、干燥工序s4和检查工序s5可以使用图7所示的涂敷干燥装置200来执行。涂敷干燥装置200包括卷出辊201、多个输送辊202、模头210、干燥炉203、检查装置250和卷取辊204。
51.卷出辊201能够支承正极箔301a的卷并使其旋转,来从卷中卷出带状的正极箔301a并将其送出。多个输送辊202沿着正极箔301a的输送路径配置,能够将从卷出辊201卷出的正极箔301a输送至卷取辊204。模头210与输送辊202中的后辊202a相对配置,并且与正极箔301a隔开规定的间隙地配置。模头210用于在正极箔301a上涂敷浆料。干燥炉203相对于模头210配置在输送方向(箭头d方向)下游侧。干燥炉203内被设定为规定温度,用于对正极箔301a上的浆料进行加热干燥。检查装置250相对于干燥炉203配置在输送方向下游侧。检查装置250用于测量正极箔301a上的第一正极合剂层311的宽度和第二正极合剂层312的
宽度。
52.在涂敷工序s3中,利用模头210在正极箔301a上以层叠状态涂敷第一正极合剂浆料311a和第二正极合剂浆料312a。在本实施方式中,如图8和图9所示,模头210构成为能够同时涂敷第一正极合剂浆料311a和第二正极合剂浆料312a。具体而言,模头210由第一区块211、第二区块212、和被第一区块211和第二区块212夹着的垫片213构成。
53.在第一区块211与垫片213之间设置有:用于从未图示的供给装置供给第一正极合剂浆料311a的第一供给部215;和与第一供给部215连通的用于排出第一正极合剂浆料311a的第一排出口216。在第二区块212与垫片213之间,设置有:用于从未图示的供给装置供给第二正极合剂浆料312a的第二供给部217;和与第二供给部217连通的用于排出第二正极合剂浆料312a的第二排出口218。第一排出口216和第二排出口218沿着正极箔301a的宽度方向延伸。
54.第一正极合剂浆料311a和第二正极合剂浆料312a分别从第一排出口216和第二排出口218被排出,以重叠的状态被涂敷在正极箔301a上。此时,在正极箔301a上形成第一正极合剂浆料层(第一合剂浆料层)311b,在第一正极合剂浆料层311b上形成第二正极合剂浆料层(第二合剂浆料层)312b。第一正极合剂浆料层311b例如形成为25μm~50μm的厚度,第二正极合剂浆料层312b例如形成为25μm~50μm的厚度。
55.在此,第二排出口218的宽度形成得比第一排出口216的宽度小,因此,第二正极合剂浆料层312b以比第一正极合剂浆料层311b的宽度窄的宽度形成。此外,第一排出口216和第二排出口218以宽度方向的中心线一致的方式配置。因此,如图10所示,第一正极合剂浆料层311b的宽度方向两端以比第二正极合剂浆料层312b的宽度方向两端向外侧突出的状态形成。例如,第二正极合剂浆料层312b的宽度形成为比第一正极合剂浆料层311b的宽度窄1mm以上。而且,第一正极合剂浆料层311b的宽度方向端部形成为比第二正极合剂浆料层312b的宽度方向端部向外侧突出0.5mm。由此,在后述的检查工序s5中,能够可靠地检测第一正极合剂层311的端部和第二正极合剂层312的端部。
56.在干燥工序s4中,正极箔301a、第一正极合剂浆料层311b和第二正极合剂浆料层312b通过干燥炉203内,由此,第一正极合剂浆料层311b和第二正极合剂浆料层312b被加热和干燥,成为第一正极合剂层311和第二正极合剂层312。此时,优选第一正极合剂层311中的碳颗粒的含有率为10~15质量%,第二正极合剂层312中的碳颗粒的含有率为6~10质量%。在该情况下,能够发挥作为正极体301的正极合剂层301b所需要的性能,并且能够使第一正极合剂层311的l*值比第二正极合剂层312的l*值小4以上。
57.在检查工序s5中,利用检查装置250来测量正极箔301a上的第一正极合剂层311的宽度和第二正极合剂层312的宽度。具体而言,如图11所示,检查装置250包括与正极箔301a隔开规定的间隔配置的色差计251和照明装置252。照明装置252例如由卤素灯等构成,能够向与正极箔301a大致垂直的方向照射光。照明装置252可以是与色差计251分开设置,也可以是包含在色差计251中。
58.色差计251对从照明装置252出射并被正极箔301a、第一正极合剂层311和第二正极合剂层312反射后的光进行检测。而且,色差计251将检测出的图像按每个像素在l*a*b*颜色空间中进行数值化。色差计251的分辨率并没有特别限定,色差计251能够将正极箔301a、第一正极合剂层311和第二正极合剂层312的表面上的1~2mm
×
1~2mm的区域作为1
个像素进行检测。
59.在本实施方式中,第一正极合剂层311的宽度方向两端比第二正极合剂层312的宽度方向两端向外侧突出,因此,能够由色差计251接收在第一正极合剂层311的宽度方向两端部反射后的光。而且,第一正极合剂层311在l*a*b*颜色空间中的l*值小于第二正极合剂层312在l*a*b*颜色空间中的l*值。从而,在正极箔301a与第一正极合剂层311的边界部分、以及第一正极合剂层311与第二正极合剂层312的边界部分,l*值(黑色度)存在差异,因此,能够利用检查装置250检测出第一正极合剂层311的两端部和第二正极合剂层312的两端部。因此,能够同时测量第一正极合剂层311的宽度和第二正极合剂层312的宽度。
60.另外,在本实施方式中,通过将第一正极合剂层311和第二正极合剂层312形成为l*值之差为4以上,在第一正极合剂层311与第二正极合剂层312的边界部分,l*值之差足够大,因此,能够高精度地检测出第二正极合剂层312的两端部。在本技术发明人进行的实验中,在相对于镍锰酸锂100重量份添加8重量份的鳞片状石墨和5重量份的微粉状的碳颗粒而形成的第一正极合剂层311中,l*值的偏差3σ(标准偏差的3倍)小于2,l*值为14~15。另外,在相对于镍锰酸锂100重量份添加7重量份的鳞片状石墨和3重量份的微粉状的碳颗粒而形成的第二正极合剂层312中,l*值的偏差3σ小于2,l*值为24~26。这样,第一正极合剂层311和第二正极合剂层312各自的l*值的偏差3σ小于2,因此,如果第一正极合剂层311的l*值与第二正极合剂层312的l*值之差为4以上,则能够检测出第一正极合剂层311与第二正极合剂层312的边界。
61.另外,在本实施方式中,正极箔301a由铝箔形成,因此,正极箔301a的l*值大于第一正极合剂层311和第二正极合剂层312的l*值。而且,第一正极合剂层311的l*值小于第二正极合剂层312的l*值,因此,正极箔301a的l*值与第一正极合剂层311的l*值之差变大。从而,能够容易且高精度地检测出正极箔301a与第一正极合剂层311的边界,因此,能够容易且高精度地检测出第一正极合剂层311的宽度。
62.通过检查装置250后的正极箔301a被输送至卷取辊204,被卷取在卷取辊204上。由卷取辊204卷取后的卷以涂敷面正反反转的状态被设置在卷出辊201上,再次执行上述的涂敷工序s3、干燥工序s4和检查工序s5。由此,在正极箔301a的两面上形成第一正极合剂层311和第二正极合剂层312。
63.接着,在压制工序s6中,使在两面上形成有第一正极合剂层311和第二正极合剂层312的正极箔301a通过辊压机(未图示)的一对辊间。辊被加热至60℃~120℃,形成在正极箔301a的两面上的第一正极合剂层311和第二正极合剂层312被加热和压缩。由此,由第二正极合剂层312、第一正极合剂层311、正极箔301a、第一正极合剂层311和第二正极合剂层312构成的层叠体形成为例如50μm~100μm的厚度。
64.在切断工序s7中,通过将在两面上形成有第一正极合剂层311和第二正极合剂层312的正极箔301a在宽度方向中心切断,得到图5所示的正极体301。
65.在此,对使用检查装置250测量如图10所示那样的切断工序s7前的第一正极合剂层311的宽度和第二正极合剂层312的宽度的例子进行了说明,但是也可以测量如图5所示那样的切断工序s7后的第一正极合剂层311的宽度和第二正极合剂层312的宽度。在切断工序s7中,第一正极合剂层311的宽度方向的另一个端部形成为与第二正极合剂层312和正极箔301a共面。另一方面,第一正极合剂层311的宽度方向的一个端部形成为比第二正极合剂
层312向宽度方向的一侧突出。由此,如上所述,第一正极合剂层311的宽度与从第一正极合剂层311的一个端部至第二正极合剂层312的另一个端部的距离相等。因此,能够通过使用检查装置250检测第一正极合剂层311的一个端部和第二正极合剂层312的另一个端部,来测量第一正极合剂层311的宽度。
66.制作负极体302的工序,是将制作正极体301的工序简化而得到的。具体而言,制作负极体302的工序包括浆料制作工序、涂敷工序s3、干燥工序s4、检查工序s5、压制工序s6和切断工序s7。
67.在浆料制作工序中,利用负极活性物质、粘合剂和分散溶剂,来制作将成为负极合剂层302b的负极合剂浆料。负极活性物质、粘合剂和分散溶剂的材质没有特别限定,例如,相对于作为负极活性物质的非晶质碳的粉末100重量份,添加作为粘合剂的10重量份的pvdf,进而,向其中添加作为分散溶剂的nmp,进行混炼,来制作负极合剂浆料。
68.作为负极活性物质,除了非晶质碳以外,例如还可以使用能够嵌入、脱嵌锂离子的天然石墨、或者人造的各种石墨材料、焦炭等碳颗粒、或者si、sn等的化合物(例如sio、tisi2等)、或者它们的复合材料。负极活性物质的颗粒形状没有特别限定,例如可以为鳞片状、球状、纤维状、块状等。
69.另外,在使用各种石墨作为负极活性物质的情况下,可以选择水作为分散溶剂,能够降低环境负荷。作为水系负极浆料,例如可以举出相对于天然石墨的粉末100重量份添加作为粘合剂的1重量份的丁苯橡胶和作为增粘剂的1重量份的羧甲基纤维素钠而得到的负极合剂浆料。
70.作为制作负极体302和正极体301时的粘合剂,说明了使用pvdf的例子,但是可以使用聚四氟乙烯(ptfe)、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、丁基橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、聚硫橡胶、硝化纤维素、氰乙基纤维素、各种胶乳、丙烯腈、氟化乙烯、偏二氟乙烯、氟化丙烯、氟化氯丁二烯、丙烯酸类树脂等聚合物和它们的混合物等。
71.涂敷工序s3、干燥工序s4和检查工序s5,与上述的制作正极体301的工序同样使用涂敷干燥装置200来执行。
72.但是,在该涂敷工序s3中,为了仅涂敷1种负极合剂浆料,使用仅设置有1个排出口的模头。在涂敷工序s3中,将负极合剂浆料涂敷在负极箔302a上。
73.在干燥工序s4中,负极箔302a和负极合剂浆料层通过干燥炉203内,由此,负极合剂浆料层被加热和干燥,成为负极合剂层302b。
74.在检查工序s5中,利用检查装置250来测量负极箔302a上的负极合剂层302b的宽度。
75.通过检查装置250后的负极箔302a被输送至卷取辊204,被卷取在卷取辊204上。由卷取辊204卷取后的卷以涂敷面正反反转的状态被设置在卷出辊201上,再次执行上述的涂敷工序s3、干燥工序s4和检查工序s5。由此,在负极箔302a的两面上形成负极合剂层302b。
76.然后,通过与制作正极体301的工序同样地执行压制工序s6和切断工序s7,得到图4所示的负极体302。
77.在本实施方式中,如上所述,第一正极合剂层311的宽度大于第二正极合剂层312的宽度。从而,能够利用色差计251同时检测在第一正极合剂层311的宽度方向端部被反射后的光、和在第二正极合剂层312的宽度方向端部被反射后的光。另外,第一正极合剂层311
和第二正极合剂层312中的碳颗粒的含有率不同,第一正极合剂层311和第二正极合剂层312在l*a*b*颜色空间中的l*值不同。因此,在正极箔301a与第一正极合剂层311的边界部分、以及第一正极合剂层311与第二正极合剂层312的边界部分,存在l*值的差异,因此,能够利用包括色差计251的检查装置250,检测出第一正极合剂层311的一个端部和第二正极合剂层312的另一个端部、与第二正极合剂层312的两端部。因此,能够同时测量第一正极合剂层311的宽度和第二正极合剂层312的宽度。从而,能够抑制正极体301的制造工序变得复杂。
78.另外,如上所述,使正极体301的正极合剂层301b为第一正极合剂层311和第二正极合剂层312的2层结构,并且使第一正极合剂层311和第二正极合剂层312的l*值相差4以上。在正极体301中,即使使第一正极合剂层311和第二正极合剂层312中的碳颗粒的含有率不同以使彼此的l*值相差4以上,也能够容易地发挥正极体301所需要的性能。因此,能够容易地将本发明的二次电池用电极应用于正极体301。
79.本发明并不限于上述的实施方式,可以包括各种变形方式。例如,上述的实施方式为了将本发明说明得容易理解而详细地进行了说明,但是并不一定限于包括所说明的全部的构成要素。另外,可以将一个实施方式的构成要素的一部分替换为另一个实施方式的构成要素,另外,也可以在一个实施方式的构成要素中加入另一个实施方式的构成要素。另外,可以对各实施方式的构成要素的一部分进行其它的构成要素的增加、删除、替换。
80.例如,在上述实施方式中,说明了在涂敷第一正极合剂浆料311a和第二正极合剂浆料312a时,使用同一模头210来同时进行涂敷的例子,但是本发明并不限于此。例如,也可以在用于涂敷第一正极合剂浆料311a的模头的输送方向(箭头d方向)下游侧,另外设置用于涂敷第二正极合剂浆料312a的模头,由此,在涂敷第一正极合剂浆料311a之后涂敷第二正极合剂浆料312a。然后,可以在使第一正极合剂浆料311a和第二正极合剂浆料312a干燥后,同时测量第一正极合剂层311的宽度和第二正极合剂层312的宽度。
81.另外,在上述实施方式中,说明了使第一正极合剂层311的l*值比第二正极合剂层312的l*值小的例子,但是本发明并不限于此,也可以是使第一正极合剂层311的l*值比第二正极合剂层312的l*值大。在该情况下,在正极箔301a与第一正极合剂层311的边界部分、以及第一正极合剂层311与第二正极合剂层312的边界部分,也存在l*值(黑色度)的差异,因此,也能够同时测量第一正极合剂层311的宽度和第二正极合剂层312的宽度。
82.另外,在上述实施方式中,说明了为了使第一正极合剂层311的l*值与第二正极合剂层312的l*值不同而使第一正极合剂层311和第二正极合剂层312中的碳颗粒的含有率不同、且使碳颗粒的平均粒径不同的例子,但是本发明并不限于此。例如,即使在仅使第一正极合剂层311的碳颗粒的平均粒径比第二正极合剂层312的碳颗粒的平均粒径小(或大)的情况下,第一正极合剂层311的l*值也比第二正极合剂层312的l*值小(或大)。
83.另外,在上述实施方式中,说明了使第一正极合剂层311中的碳颗粒的含有率不同、并且使第二正极合剂层312中的碳颗粒的平均粒径不同的例子,但是本发明并不限于此。例如,也可以是使第一正极合剂层311的碳颗粒的含有率比第二正极合剂层312的碳颗粒的含有率大(或小),并且使第一正极合剂层311的厚度比第二正极合剂层312的厚度大(或小)。在使第一正极合剂层311的厚度比第二正极合剂层312的厚度大(或小)的情况下,第一正极合剂层311的光吸收量比第二正极合剂层312的光吸收量多(或少),因此,第一正
极合剂层311的l*值比第二正极合剂层312的l*值小(或大)。
84.另外,在上述实施方式中,说明了从照明装置252向与正极箔301a大致垂直的方向照射光,利用色差计251对由正极箔301a、第一正极合剂层311和第二正极合剂层312反射后的光进行检测,利用l*值(黑色度),来测量第一正极合剂层311的宽度和第二正极合剂层312的宽度的例子。在该方法中,是使第一正极合剂层311和第二正极合剂层312具有彼此不同的l*值。但是,本发明并不限于此,即使在第一正极合剂层311和第二正极合剂层312具有相同的l*值的情况下,也能够同时测量第一正极合剂层311的宽度和第二正极合剂层312的宽度。
85.具体而言,如图12所示的本发明的变形例的检查装置250那样,在宽度方向两侧配置照明装置252,从倾斜方向对正极箔301a照射光。作为这样的照明装置252,例如可以举出环形照明装置、条形照明装置等。通过从倾斜方向对正极箔301a照射光,检查区域整体变暗(也称为暗视野检查),但是在第一正极合剂层311的端部和第二正极合剂层312的端部被反射后的光会发生散射,因此,仅第一正极合剂层311的端部和第二正极合剂层312的端部变亮。通过利用色差计251检测该光,能够同时测量第一正极合剂层311的宽度和第二正极合剂层312的宽度。在该方法中,也可以不使用色差计251,也可以通过对检测光进行二值化处理来检测出第一正极合剂层311的端部和第二正极合剂层312的端部。
86.另外,在上述实施方式中,说明了将本发明的二次电池用电极用于正极体301的例子,但是本发明并不限于此,也可以用于负极体302。但是,在负极体302的负极合剂层302b中含有大量非晶质碳的粉末、即黑色的粉体,因此,在使负极合剂层302b为第一负极合剂层与第二负极合剂层的2层结构的情况下,第一负极合剂层与第二负极合剂层的l*值之差难以变大。因此,在将本发明的二次电池用电极用于负极体302的情况下,优选利用图12所示的方法进行测量。
87.另外,在上述实施方式中,说明了使用第一正极合剂层311的另一个端部形成为与第二正极合剂层312和正极箔301a共面、且第一正极合剂层311的一个端部形成为比第二正极合剂层312向宽度方向的一侧突出的电极作为二次电池用电极的例子,但是本发明并不限于此。也可以是使用以第一正极合剂浆料层311b的宽度方向两端比第二正极合剂浆料层312b的宽度方向两端向外侧突出的状态形成的电极作为二次电池用电极。
88.另外,在上述实施方式中,说明了将正极体301和负极体302隔着隔膜303卷绕的例子,但是本发明并不限于此,也可以应用于使正极体301和负极体302隔着隔膜303交替地层叠的二次电池。
89.另外,在上述实施方式中,对第一正极合剂层311和第二正极合剂层312具有彼此不同的特性的情况进行了说明,但是本发明并不限于此。例如,也可以是第一正极合剂层311和第二正极合剂层312构成为成分和组成比相同,具有相同的特性。在该情况下,无法使用利用l*值的差的方法来同时测量第一负极合剂层的宽度和第二负极合剂层的宽度,因此,可以利用图12所示的方法进行测量。
90.附图标记说明
91.20:方形二次电池(二次电池),301:正极体(二次电池用电极),301a:正极箔(金属箔),301b:正极合剂层(合剂层),311:第一正极合剂层(第一合剂层),311a:第一正极合剂浆料(第一合剂浆料),311b:第一正极合剂浆料层(第一合剂浆料层),312:第二正极合剂层
(第二合剂层),312a:第二正极合剂浆料(第二合剂浆料),312b:第二正极合剂浆料层(第二合剂浆料层)。
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