锂离子二次电池的制造装置和制造方法_2

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电极板的品质也容易稳定。
[0040]但是,在上述那样的接近运送速度下限的区域中,电极板制造的生产率低,因此会变成相对高价的工序,有时也会成为用于将经济廉价的锂离子二次电池供给市场的障碍。
[0041]另一方面,在接近运送速度上限的区域中,能够提高电极板制造的生产率,但为了确保电极板的品质而欲确保必要的干燥时间时,干燥室会变得非常宽大。因此,在这种情况下,不仅干燥室自身的设备成本增大,而且为了运转大型的干燥室需要大量的热量,有运行成本增加的问题。
[0042]另外,为了提高电极板的生产率、且使干燥室小型化而降低设备成本和运行成本,也考虑在高温下急速干燥溶剂的方法。但是,在这样的方法中,产生如下问题:涂布膜的表面先干燥,在涂布膜的内部与表面产生电极材料的组成变动,或者在涂布膜的表面产生裂缝等。
[0043]针对这样相反的问题,通常将两者调整在两极端的中间区域,通过凭经验求出最适值的方法构筑电极板制造工序、设备。因此,要求实现以高速进行涂布.干燥、且能够使电极板的品质稳定的电极板制造方法。
[0044]图10表示以前的逐次双面涂布型电极板制造装置。使用设置于涂布部51A的模涂机等涂布部件52A,在由集电箔辊53供给的集电箔55的表面上薄薄、均匀地涂布上述浆料状电极材料。接着,通过一边与集电箔55的背面接触一边以一定速度运送集电箔55的辊筒运送系统54A,将涂布有浆料状电极材料的集电箔55送至以干燥室56A表示的热风干燥炉中。在干燥室56A中,加热蒸发涂布膜中所含的溶剂成分而将电极材料干燥固化,在集电箔55的表面形成电极膜。此前的一系列工序与图9的例子同样。
[0045]在图10所示的逐次双面型电极板制造装置中,不像图9的例子那样将形成有电极膜的集电箔55卷绕在电极辊57上而是运送至下个涂布部51B,使用涂布部件52B,在集电箔55的背面薄薄、均匀地涂布浆料状电极材料。接着,通过一边与集电箔55的表面接触一边以一定速度运送集电箔55的辊筒运送系统54B,将集电箔55送至以干燥室56B表示的下个热风干燥炉中。在干燥室56B中,加热蒸发涂布于集电箔55背面的涂布膜中所含的溶剂成分而将电极材料干燥固化,在集电箔55的背面形成电极膜。由此,制造在集电箔55的双面形成有电极膜的电极板。之后,将集电箔55卷绕在电极辊57上并运送至下个工序。
[0046]在这样的双面连续涂布的情况下,虽然能够制造在集电箔的双面形成有电极膜的电极板,但由于针对各个涂布分别需要干燥室,因此有设备大型化、电极板的制造成本增大等问题。
[0047]图11表示为了解决上述问题所提出的双面涂布一并干燥型制造装置。在该制造装置的涂布部51中,具有在集电箔55的表面涂布浆料状电极材料的第一涂布部件52A和在集电箔55的背面涂布浆料状电极材料的第二涂布部件52B。在该制造装置中,使用2个涂布部件52A、52B,在由集电箔辊53供给的集电箔55的表面和背面薄薄、均匀地涂布电极材料。接着,在以干燥室56表示的热风干燥炉内加热蒸发涂布膜中的溶剂成分,将电极材料干燥固化,从而形成电极膜。通过这样的方法,将双面形成有电极膜的集电箔55卷绕在电极辊57上并运送至下个工序。
[0048]在这样的双面连续涂布的情况下,由于能够在一台干燥室56的内部同时干燥涂布于集电箔55双面的电极材料的涂膜,因此与图10的制造装置相比理论上能够将干燥设备减半,能够期待设备成本、运行成本的削减。
[0049]然而,在该方式中,理论上难以利用图9、图10所示的接触式且廉价的辊筒运送系统,因此如何将在双面涂布有浆料状电极材料的集电箔运送至干燥室成为很大的问题。因此,在图11的制造装置中,采用空气悬浮运送系统等非接触式运送系统58。但是,这样的非接触式运送系统存在相对高价、且也难以控制运送等问题。
[0050]如上所述,在以前的制造方法中,采用将涂布于集电箔的浆料状电极材料直接导入干燥室进行干燥的方式。
[0051]与此相对,本实施方式的制造方法的特征在于,具有在将浆料状电极材料运送至干燥工序之前进行固化的固化工序。通过具有该固化工序,能够同时解决将浆料状电极材料直接通过干燥工序进行干燥所引起的各种问题。
[0052]下面,关于本实施方式的锂离子二次电池的制造装置和制造方法,使用图1进行说明。图1是表示本实施方式的单面涂布型的电极板制造装置的整体构成图。
[0053]在本实施方式的锂离子二次电池的制造工序中,首先,调制用于形成锂离子二次电池的正极或者负极的电极材料,将该电极材料填充于设置在图1所示的电极板制造装置的涂布部11的模涂机等涂布部件12中。
[0054]关于本实施方式的电极材料,至少包含通过充放电能够放出.吸藏锂离子的正极或者负极的活性物质粉末与根据情况的导电助剂粉末,进一步包含用于干燥后使粉末成分间或者粉末成分与集电箔间粘结的粘合剂和本实施方式的固化剂,使用本实施方式的第I溶剂将这些成分调制成高粘度浆料状电极材料。另外,更优选将粘合剂成分用作本实施方式的固化剂。
[0055]接着,使用设置在涂布部11的涂布部件12,在由集电箔辊13供给的集电箔15的表面上薄薄、均匀地涂布上述高粘度浆料状电极材料。将该工序记为涂布工序。
[0056]接着,通过一边与涂布有上述电极材料的集电箔15的背面接触一边以一定速度运送集电箔15的辊筒运送系统14,将集电箔15导入固化室18中,使作为本实施方式的第2溶剂的固化液与涂布膜的表面接触,从而将涂布膜固化。
[0057]作为本实施方式的第2溶剂的固化液,与用于调制电极材料的第I溶剂不同,必须具有不溶解电极材料所含的固化剂的性质,而且具有与第I溶剂互溶的性质。
[0058]当第2溶剂与涂布膜的表面接触时,第2溶剂一边与涂布膜内的第I溶剂互溶一边浸入涂布膜内。并且,当涂布膜内第2溶剂的浓度增加时,固化剂的溶解度减少,因此固化剂在涂布膜内析出,析出的固化剂与涂布膜所含的活性物质粒子等粘结,由此涂布膜整体固化。将该工序记为固化工序。通常,该固化的过程为远短于干燥等所需时间的时间,因此涂布膜内的各种成分瞬间被固定化,不会产生它们的浓度分布、组成的变动等。
[0059]这样,在上述固化室18的内部,进行使作为第2溶剂的固化液与涂布膜的表面接触而将涂布膜固化的固化工序,但根据接触的方法,担心电极材料中的成分流出至集电箔15表面的非涂布部。在通常的锂离子二次电池的电极板上安装用于由电极板充电、输出电的集电片,因此成为未在集电箔的整个表面形成电极膜,宽度方向的两端部分露出的状态。因此,在本实施方式中,也是在涂布工序中未在集电箔的整个表面涂布电极材料,宽度方向的两端为非涂布状态。如果在该非涂布部分、更具体而言在集电片的安装位置附着有电极材料,则有可能集电片的安装不良、集电箔与集电片间的电阻增大、作为电池的特性降低。
[0060]在本实施方式的固化工序中,为了使集电箔的宽度方向的两端为非涂布,在固化室18的内部设有向涂布膜的表面喷雾固化液的喷雾嘴(图1未图示)。在使用了喷雾嘴的固化液的接触方法中,能够根据喷雾嘴的形态控制喷雾的位置、量,因此不会超出集电片的安装位置,能够使固化液与涂布膜接触。
[0061]在本实施方式中,在上述固化室18中的固化工序之后,通过辊筒运送系统14将保持了固化的涂布膜的集电箔15运入干燥室16中。然后,通过热风干燥等众所周知的方法,加热蒸发涂布膜中的溶剂成分而将电极材料干燥,在集电箔15的表面形成电极膜,从而制造锂离子二次电池的电极板。将该工序记为干燥工序。之后,将集电箔15卷绕在电极辊17上并运送至下个工序。
[0062]这样,在本实施方式中,由于在涂布膜的干燥工序之前将涂布膜固化,因此能够使用与集电箔15接触的接触式辊筒运送系统14运送集电箔15。即,在本实施方式中,由于不需要使用复杂、且高价的非接触式运送系统,因此采用了使用接触式的辊筒运送系统14的廉价干燥室16。该优点在将涂布于集电箔15双面的电极材料一并干燥的情况下发挥特别高的效果,当然,不排除非接触式运送系统的使用。
[0063]另外,在本实施方式的干燥工序中,由于不是干燥液体状的涂布膜而是干燥在固化室18中固化的涂布膜即可,因此能够防止以前干燥时发生变动所产生的电极材料的组成变动、涂布膜的膜厚变动等,并且能够在短时间内急速干燥。
[0064]根据这样的本实施方式的特征,即使在使用了运送路径短的干燥室16的情况下,或者在使用了运送速度快的运送系统的情况下,也能够不降低电极膜品质地使干燥设备小型化。即,图1所示的本实施方式的干燥
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