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JP6834844B2 - Electrode manufacturing method - Google Patents
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Description

本開示は電極の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing an electrode.

特開２０１５−１７６８２２号公報（特許文献１）は、ダイ塗工により、平坦な電極塗膜を形成することを開示している。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-176822 (Patent Document 1) discloses that a flat electrode coating film is formed by die coating.

特開２０１５−１７６８２２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-176822

電極塗膜の形成方法として、ダイ塗工が知られている。ダイ塗工により、金属箔の表面に所定パターンの電極塗膜が形成され得る。ロールプレスにより、電極塗膜が圧縮されることにより、電極原反が製造され得る。電極原反が切断されることにより、電極原反が個片化される。これにより電極が製造され得る。 Die coating is known as a method for forming an electrode coating film. By die coating, a predetermined pattern of electrode coating film can be formed on the surface of the metal foil. The electrode coating film is compressed by the roll press, so that the electrode raw fabric can be produced. By cutting the electrode raw fabric, the electrode raw fabric is fragmented. This can produce an electrode.

金属箔の表面の一部が電極塗膜から露出するように、電極原反が製造される場合がある。金属箔が露出した部分を電極に残し、当該部分に集電部材を溶接するためである。以下、本明細書では、電極原反および電極において、金属箔が電極塗膜から露出した部分が「非塗工部」とも記される。電極塗膜が形成された部分は「塗工部」とも記される。 The electrode raw fabric may be manufactured so that a part of the surface of the metal foil is exposed from the electrode coating film. This is because the exposed portion of the metal foil is left on the electrode and the current collector member is welded to the portion. Hereinafter, in the present specification, in the electrode raw fabric and the electrode, the portion where the metal foil is exposed from the electrode coating film is also referred to as a “non-coated portion”. The portion where the electrode coating film is formed is also referred to as a "coating portion".

電極塗膜の乾燥後、電極原反がロールプレスによって圧縮される。ロールプレスにより、電極原反は伸ばされる。電極原反において、非塗工部は塗工部よりも薄い。そのため非塗工部と塗工部との間で、伸び量に差が生じると考えられる。 After the electrode coating film is dried, the electrode raw fabric is compressed by a roll press. The electrode raw fabric is stretched by the roll press. In the electrode raw fabric, the uncoated part is thinner than the coated part. Therefore, it is considered that there is a difference in the amount of elongation between the uncoated portion and the coated portion.

後述の参考形態に示されるように、非塗工部で電極原反が切断されるよりも、塗工部（電極塗膜）で電極原反が切断される方が、生産効率および材料効率が良い場合がある。しかし塗工部で電極原反が切断されると、切断後の電極が湾曲しやすい傾向がある。切断時、非塗工部と塗工部との間で、伸び量に差が生じているためと考えられる。 As shown in the reference form described later, it is more efficient to cut the electrode raw fabric in the coated portion (electrode coating film) than to cut the electrode raw fabric in the uncoated portion. Sometimes it's good. However, when the electrode material is cut at the coated portion, the cut electrode tends to be easily curved. It is considered that there is a difference in the amount of elongation between the uncoated part and the coated part at the time of cutting.

本開示の目的は、切断後の電極において湾曲を抑制することである。 An object of the present disclosure is to suppress curvature in the electrode after cutting.

以下、本開示の技術的構成および作用効果が説明される。ただし本開示の作用メカニズムは推定を含んでいる。作用メカニズムの正否により特許請求の範囲が限定されるべきではない。 Hereinafter, the technical configuration and the action and effect of the present disclosure will be described. However, the mechanism of action of the present disclosure includes estimation. The scope of claims should not be limited by the correctness of the mechanism of action.

本開示の電極の製造方法は、以下の（α）〜（γ）を含む。
（α）ダイ塗工により、金属箔の表面の一部に電極塗膜を形成する。
（β）ロールプレスによって電極塗膜を圧縮することにより、電極原反を製造する。
（γ）電極原反を切断することにより、電極を製造する。
電極塗膜は、溝を有するように形成される。溝は、電極塗膜の表面に沿って延びる。
電極塗膜は、溝の少なくとも一部が残存するように圧縮される。
圧縮後に残存した溝の内部において、電極原反が切断される。 The electrode manufacturing method of the present disclosure includes the following (α) to (γ).
(Α) An electrode coating film is formed on a part of the surface of the metal foil by die coating.
(Β) The electrode coating material is produced by compressing the electrode coating film with a roll press.
(Γ) An electrode is manufactured by cutting the electrode raw fabric.
The electrode coating film is formed so as to have a groove. The groove extends along the surface of the electrode coating.
The electrode coating is compressed so that at least a part of the groove remains.
The electrode raw fabric is cut inside the groove remaining after compression.

電極塗膜において、溝の内部は、溝以外の部分に比して相対的に薄い。ロールプレス時、溝の内部では、溝以外の部分に比して伸びが生じ難いと考えられる。すなわちロールプレス後に残存した溝（塗工部の一部）と、非塗工部との間では、伸び量の差が小さくなることが期待される。したがって、溝の内部で電極原反が切断されることにより、切断後の電極において、湾曲の抑制が期待される。 In the electrode coating film, the inside of the groove is relatively thin as compared with the portion other than the groove. At the time of roll pressing, it is considered that the inside of the groove is less likely to be stretched than the portion other than the groove. That is, it is expected that the difference in the amount of elongation will be small between the groove (a part of the coated portion) remaining after the roll press and the non-coated portion. Therefore, it is expected that bending of the electrode after cutting is suppressed by cutting the electrode material inside the groove.

図１は、本実施形態の電極の製造方法の概略を示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing an outline of the electrode manufacturing method of the present embodiment. 図２は、ダイ塗工機を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a die coating machine. 図３は、本実施形態のダイヘッドの構成の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing an example of the configuration of the die head of the present embodiment. 図４は、図３のＸ軸方向から本実施形態のダイヘッドを見た図である。FIG. 4 is a view of the die head of the present embodiment viewed from the X-axis direction of FIG. 図５は、本実施形態の電極塗膜を示す平面概念図である。FIG. 5 is a plan conceptual diagram showing the electrode coating film of the present embodiment. 図６は、図５のＹＺ平面における断面概念図である。FIG. 6 is a conceptual cross-sectional view taken along the YZ plane of FIG. 図７は、ロールプレス後の電極塗膜を示す断面概念図である。FIG. 7 is a conceptual cross-sectional view showing an electrode coating film after roll pressing. 図８は、切断後の電極の湾曲を示す平面概念図である。FIG. 8 is a plan conceptual diagram showing the curvature of the electrode after cutting. 図９は、参考形態の電極の製造方法を示す断面概念図である。FIG. 9 is a conceptual cross-sectional view showing a method of manufacturing an electrode of a reference form.

以下、本開示の実施形態（本明細書では「本実施形態」と記される）が説明される。ただし以下の説明は、特許請求の範囲を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure (referred to as “the present embodiment” in the present specification) will be described. However, the following description does not limit the scope of claims.

＜電極の製造方法＞
図１は、本実施形態の電極の製造方法の概略を示すフローチャートである。電極の製造方法は、「（α）ダイ塗工」、「（β）ロールプレス」および「（γ）切断」を含む。 <Method of manufacturing electrodes>
FIG. 1 is a flowchart showing an outline of the electrode manufacturing method of the present embodiment. The method for manufacturing the electrode includes "(α) die coating", "(β) roll press" and "(γ) cutting".

《（α）ダイ塗工》
本実施形態の電極の製造方法は、ダイ塗工により、金属箔の表面の一部に電極塗膜を形成することを含む。電極塗膜は、溝を有するように形成される。 《(Α) Die coating》
The method for manufacturing an electrode of the present embodiment includes forming an electrode coating film on a part of the surface of a metal foil by die coating. The electrode coating film is formed so as to have a groove.

図２は、ダイ塗工機を示す概念図である。ダイ塗工機１００は、ダイヘッド１０、バックロール２０、配管３０、ポンプ４０およびタンク５０を備える。タンク５０には、電極塗料（「スラリー」とも称される）が貯留されている。電極塗料は、たとえば、活物質粉末、バインダおよび溶媒等が混合されることにより調製され得る。配管３０は、タンク５０とダイヘッド１０とを接続している。ポンプ４０の駆動により、電極塗料がダイヘッド１０に供給される。電極塗料は、ダイヘッド１０内のマニホールド１５に充填される。 FIG. 2 is a conceptual diagram showing a die coating machine. The die coating machine 100 includes a die head 10, a back roll 20, a pipe 30, a pump 40, and a tank 50. Electrode paint (also referred to as "slurry") is stored in the tank 50. The electrode coating material can be prepared, for example, by mixing an active material powder, a binder, a solvent and the like. The pipe 30 connects the tank 50 and the die head 10. By driving the pump 40, the electrode paint is supplied to the die head 10. The electrode paint is filled in the manifold 15 in the die head 10.

金属箔２０１は、バックロール２０に架けられている。バックロール２０の回転により、金属箔２０１が搬送される。図２中の矢印Ｘは、金属箔２０１の搬送方向を示す。金属箔２０１は、たとえば、アルミニウム箔、銅箔等であり得る。電極塗料は、ダイヘッド１０の吐出口１４から吐出される。吐出された電極塗料は、金属箔２０１の表面に付着する。これにより電極塗膜２０２が連続的に形成される。電極塗膜２０２は、乾燥炉（図示されず）において乾燥される。電極塗膜２０２は、金属箔２０１の表裏両面に形成され得る。 The metal leaf 201 is hung on the back roll 20. The metal leaf 201 is conveyed by the rotation of the back roll 20. The arrow X in FIG. 2 indicates the transport direction of the metal foil 201. The metal foil 201 can be, for example, an aluminum foil, a copper foil, or the like. The electrode paint is discharged from the discharge port 14 of the die head 10. The discharged electrode paint adheres to the surface of the metal foil 201. As a result, the electrode coating film 202 is continuously formed. The electrode coating film 202 is dried in a drying oven (not shown). The electrode coating film 202 may be formed on both the front and back surfaces of the metal foil 201.

図３は、本実施形態のダイヘッドの構成の一例を示す概略図である。ダイヘッド１０は、第１ブロック１１、第２ブロック１２およびシム１３を備える。シム１３は、第１ブロック１１と第２ブロック１２とに挟まれている。ダイヘッド１０の先端において、第１ブロック１１、第２ブロック１２およびシム１３に取り囲まれた空間が、吐出口１４である。 FIG. 3 is a schematic view showing an example of the configuration of the die head of the present embodiment. The die head 10 includes a first block 11, a second block 12, and a shim 13. The shim 13 is sandwiched between the first block 11 and the second block 12. At the tip of the die head 10, the space surrounded by the first block 11, the second block 12, and the shim 13 is the discharge port 14.

第１ブロック１１は、搬送方向において、第２ブロック１２よりも下流側に位置する。第１ブロック１１は、吐出口１４を構成する部分に、凸部１６を備える。凸部１６により、電極塗膜２０２の表面に溝２０４が形成され得る。 The first block 11 is located downstream of the second block 12 in the transport direction. The first block 11 is provided with a convex portion 16 at a portion constituting the discharge port 14. Grooves 204 may be formed on the surface of the electrode coating film 202 by the protrusions 16.

図４は、図３のＸ軸方向から本実施形態のダイヘッドを見た図である。本実施形態では、凸部１６の突出寸法が「Ｄ」とされる。吐出口１４（図３）と金属箔２０１とのギャップ寸法が「Ｅ」とされる。本実施形態において、ＤおよびＥは、たとえば「０．２５≦Ｄ／Ｅ≦０．５」となる関係を満たしてもよい。これにより、たとえば塗工不良（塗工欠点等）の抑制が期待される。 FIG. 4 is a view of the die head of the present embodiment viewed from the X-axis direction of FIG. In the present embodiment, the protruding dimension of the convex portion 16 is set to "D". The gap size between the discharge port 14 (FIG. 3) and the metal leaf 201 is set to "E". In the present embodiment, D and E may satisfy the relationship of, for example, "0.25 ≦ D / E ≦ 0.5". This is expected to suppress, for example, coating defects (coating defects, etc.).

図５は、本実施形態の電極塗膜を示す平面概念図である。電極塗膜２０２は、金属箔２０１の表面の一部に形成される。図５中のＸ軸方向は、金属箔２０１の搬送方向を示す。図５中のＹ軸方向は、電極塗膜２０２の幅方向を示す。本実施形態では、幅方向において、電極塗膜２０２の両側に、非塗工部２０３が形成されている。 FIG. 5 is a plan conceptual diagram showing the electrode coating film of the present embodiment. The electrode coating film 202 is formed on a part of the surface of the metal foil 201. The X-axis direction in FIG. 5 indicates the transport direction of the metal foil 201. The Y-axis direction in FIG. 5 indicates the width direction of the electrode coating film 202. In the present embodiment, the uncoated portions 203 are formed on both sides of the electrode coating film 202 in the width direction.

本実施形態では、電極塗膜２０２が溝２０４を有するように形成される。溝２０４は、電極塗膜２０２の表面に沿って延びるように形成される。本実施形態では、電極塗膜２０２の表面において、溝２０４は搬送方向に延びている。ただし溝２０４が延びる方向は、搬送方向に限定されるべきではない。幅方向において溝２０４は、電極塗膜２０２の略中央に形成されている。ただし溝２０４の形成位置は、電極塗膜２０２の略中央に限定されるべきではない。 In this embodiment, the electrode coating film 202 is formed so as to have a groove 204. The groove 204 is formed so as to extend along the surface of the electrode coating film 202. In the present embodiment, on the surface of the electrode coating film 202, the groove 204 extends in the transport direction. However, the direction in which the groove 204 extends should not be limited to the transport direction. In the width direction, the groove 204 is formed substantially in the center of the electrode coating film 202. However, the formation position of the groove 204 should not be limited to substantially the center of the electrode coating film 202.

図６は、図５のＹＺ平面における断面概念図である。図６のＺ軸方向は、電極塗膜２０２の厚さ方向を示す。溝２０４は、凸部１６（図４）の形状に対応する断面形状を有し得る。すなわち溝２０４は、凹形の断面形状を有し得る。ただし溝２０４の断面形状は、凹形に限定されるべきではない。溝２０４は、たとえば、Ｕ形、Ｖ形等の断面形状を有してもよい。溝２０４は、たとえば、０．５ｍｍ以上の幅寸法を有するように形成されてもよい。溝２０４は、たとえば、５ｍｍ以下の幅寸法を有するように形成されてもよい。 FIG. 6 is a conceptual cross-sectional view taken along the YZ plane of FIG. The Z-axis direction in FIG. 6 indicates the thickness direction of the electrode coating film 202. The groove 204 may have a cross-sectional shape corresponding to the shape of the convex portion 16 (FIG. 4). That is, the groove 204 may have a concave cross-sectional shape. However, the cross-sectional shape of the groove 204 should not be limited to a concave shape. The groove 204 may have a cross-sectional shape such as a U shape or a V shape. The groove 204 may be formed so as to have a width dimension of 0.5 mm or more, for example. The groove 204 may be formed so as to have a width dimension of 5 mm or less, for example.

《（β）ロールプレス》
本実施形態の電極の製造方法は、ロールプレスによって電極塗膜を圧縮することにより、電極原反を製造することを含む。本実施形態において「電極原反」は、ロールプレス後かつ切断前の電極を示す。本実施形態では、たとえばロールｔｏロール方式により、ダイ塗工およびロールプレスが連続して実行され得る。ロールプレスにより、電極原反は伸ばされる。電極原反は、主に搬送方向（図５のＸ軸方向）に伸ばされると考えられる。 << (β) Roll Press >>
The method for producing an electrode of the present embodiment includes producing an electrode raw fabric by compressing an electrode coating film with a roll press. In the present embodiment, "electrode fabric" refers to an electrode after roll pressing and before cutting. In this embodiment, die coating and roll pressing can be performed continuously, for example by a roll-to-roll method. The electrode raw fabric is stretched by the roll press. It is considered that the electrode raw fabric is mainly stretched in the transport direction (X-axis direction in FIG. 5).

図７は、ロールプレス後の電極塗膜を示す断面概念図である。本実施形態では、溝２０４の少なくとも一部が残存するように、電極塗膜２０２が圧縮される。すなわち溝２０４が残存するように、電極塗膜２０２の圧縮率、溝２０４の深さ寸法、凸部１６の突出寸法（Ｄ）、ギャップ寸法（Ｅ）等が調整され得る。 FIG. 7 is a conceptual cross-sectional view showing an electrode coating film after roll pressing. In the present embodiment, the electrode coating film 202 is compressed so that at least a part of the groove 204 remains. That is, the compressibility of the electrode coating film 202, the depth dimension of the groove 204, the protrusion dimension (D) of the convex portion 16, the gap dimension (E), and the like can be adjusted so that the groove 204 remains.

《（γ）切断》
本実施形態の電極の製造方法は、電極原反を切断することにより、電極を製造することを含む。本実施形態では、圧縮後に残存した溝の内部において、電極原反が切断される。電極原反は、たとえばロールカッター等により切断され得る。 << (γ) cutting >>
The method for manufacturing an electrode of the present embodiment includes manufacturing the electrode by cutting the electrode raw fabric. In the present embodiment, the electrode material is cut inside the groove remaining after compression. The electrode material can be cut by, for example, a roll cutter or the like.

電極原反は、図５および図７の一点鎖線に沿って切断される。図８は、切断後の電極の湾曲を示す平面概念図である。切断位置が電極塗膜２０２（塗工部）内であると、電極２００は、非塗工部２０３が形成されている方向へと湾曲する。塗工部と非塗工部２０３との間で伸び量に差があるためと考えられる。 The electrode raw fabric is cut along the alternate long and short dash line in FIGS. 5 and 7. FIG. 8 is a plan conceptual diagram showing the curvature of the electrode after cutting. When the cutting position is inside the electrode coating film 202 (coated portion), the electrode 200 is curved in the direction in which the uncoated portion 203 is formed. It is considered that there is a difference in the amount of elongation between the coated portion and the non-coated portion 203.

本実施形態では、溝２０４の内部に切断位置がある（図５）。電極原反は溝２０４に沿って、搬送方向に切断され得る。溝２０４の内部と非塗工部２０３との間では、ロールプレスによる伸び量の差が小さいことが期待される。したがって本実施形態では、切断後の電極２００において、湾曲の抑制が期待される。 In this embodiment, there is a cutting position inside the groove 204 (FIG. 5). The electrode material can be cut along the groove 204 in the transport direction. It is expected that the difference in the amount of elongation due to the roll press is small between the inside of the groove 204 and the uncoated portion 203. Therefore, in the present embodiment, it is expected that the electrode 200 after cutting is suppressed from bending.

電極塗膜２０２の圧縮率が高くなる程、湾曲が起こりやすい傾向がある。換言すれば、湾曲の抑制により、電極塗膜２０２の圧縮率を高めることができる。すなわち電極２００の高密度化が期待される。 The higher the compressibility of the electrode coating film 202, the more likely it is that curvature will occur. In other words, the compression rate of the electrode coating film 202 can be increased by suppressing the curvature. That is, the density of the electrode 200 is expected to increase.

《参考形態》
図９は、参考形態の電極の製造方法を示す断面概念図である。参考形態では、電極塗膜２０２が間隔を空けて２列形成される。２つの電極塗膜２０２に挟まれた非塗工部２０３において、電極原反が切断されることにより、幅方向の片側のみに非塗工部２０３を有する電極が製造され得る。図９中の一点鎖線も切断位置を示す。参考形態では、切断位置が２か所となる。さらに切断位置に挟まれた非塗工部２０３（金属箔２０１）が廃棄されることになる。すなわち参考形態は、生産効率および材料効率において、本実施形態に劣ると考えられる。 << Reference form >>
FIG. 9 is a conceptual cross-sectional view showing a method of manufacturing an electrode of a reference form. In the reference form, the electrode coating films 202 are formed in two rows at intervals. In the non-coated portion 203 sandwiched between the two electrode coating films 202, the electrode raw fabric is cut, so that an electrode having the uncoated portion 203 on only one side in the width direction can be manufactured. The alternate long and short dash line in FIG. 9 also indicates the cutting position. In the reference form, there are two cutting positions. Further, the non-coated portion 203 (metal leaf 201) sandwiched between the cutting positions will be discarded. That is, the reference embodiment is considered to be inferior to the present embodiment in terms of production efficiency and material efficiency.

＜電極の用途＞
本実施形態の電極は、電池用電極であってもよい。電池は、たとえば、リチウムイオン二次電池、ナトリウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等であり得る。本実施形態の製造方法によれば、電池の高容量化が期待される。本実施形態の電極は、キャパシタ用電極であってもよい。キャパシタは、たとえば、リチウムイオンキャパシタ等であり得る。本実施形態の電極は、正極であってもよい。本実施形態の電極は、負極であってもよい。 <Use of electrodes>
The electrode of this embodiment may be a battery electrode. The battery may be, for example, a lithium ion secondary battery, a sodium ion secondary battery, a nickel hydrogen secondary battery, or the like. According to the manufacturing method of the present embodiment, it is expected that the capacity of the battery will be increased. The electrode of this embodiment may be a capacitor electrode. The capacitor can be, for example, a lithium ion capacitor or the like. The electrode of this embodiment may be a positive electrode. The electrode of this embodiment may be a negative electrode.

今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではない。特許請求の範囲の記載によって確定される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含む。 The embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not restrictive. The technical scope defined by the description of the scope of claims includes all changes within the meaning and scope equivalent to the description of the scope of claims.

１０ ダイヘッド、１１ 第１ブロック、１２ 第２ブロック、１３ シム、１４ 吐出口、１５ マニホールド、１６ 凸部、２０ バックロール、３０ 配管、４０ ポンプ、５０ タンク、１００ ダイ塗工機、２００ 電極、２０１ 金属箔、２０２ 電極塗膜、２０３ 非塗工部、２０４ 溝。 10 Die head, 11 1st block, 12 2nd block, 13 shim, 14 discharge port, 15 manifold, 16 convex part, 20 back roll, 30 piping, 40 pump, 50 tank, 100 die coating machine, 200 electrode, 201 Metal leaf, 202 electrode coating, 203 uncoated part, 204 grooves.

Claims (1)

電極塗料のダイ塗工により、搬送方向に搬送される金属箔の表面の一部に電極塗膜を形成すること、
ロールプレスによって前記電極塗膜を圧縮することにより、電極原反を製造すること、
および
前記電極原反を切断することにより、電極を製造すること、
を含み、
前記ダイ塗工は、前記搬送方向において、前記電極塗料の吐出位置よりも下流側に凸部が配置され、かつ乾燥前の前記電極塗料が前記凸部に接触するように実施され、
乾燥前の前記電極塗料と前記凸部とが接触することにより、前記電極塗膜は、溝を有するように形成され、
前記溝は、前記電極塗膜が前記溝以外の部分に比して相対的に薄くなった部分であり、
前記溝は、前記電極塗膜の表面に沿って、前記搬送方向に延び、
前記電極塗膜は、前記溝の少なくとも一部が残存するように圧縮され、
圧縮後に残存した前記溝の内部において、切断位置が設けられ、
前記電極原反が前記溝に沿って前記搬送方向に切断される、
電極の製造方法。 The die coating of the electrode coating, form part on the electrode coating of the surface of the metal foil is transported in the transport direction,
To produce an electrode raw fabric by compressing the electrode coating film with a roll press.
And to manufacture the electrode by cutting the electrode raw fabric,
Including
The die coating is carried out so that the convex portion is arranged on the downstream side of the ejection position of the electrode paint in the transport direction, and the electrode paint before drying comes into contact with the convex portion.
By contacting the electrode paint before drying with the convex portion, the electrode coating film is formed so as to have a groove.
The groove is a portion where the electrode coating film is relatively thinner than a portion other than the groove.
The groove extends in the transport direction along the surface of the electrode coating film.
The electrode coating film is compressed so that at least a part of the groove remains.
A cutting position is provided inside the groove remaining after compression.
The electrode raw fabric is cut along the groove in the transport direction.
Electrode manufacturing method.
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