申请/专利权人：丰田自动车株式会社

申请日：2018-10-25

公开（公告）日：2021-09-17

公开（公告）号：CN109728255B

主分类号：H01M4/1391(20100101)

分类号：H01M4/1391(20100101);H01M4/1393(20100101);H01M4/1395(20100101);H01M4/1397(20100101);H01M4/04(20060101)

优先权：["20171031 JP 2017-211237"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.09.17#授权;2019.05.31#实质审查的生效;2019.05.07#公开

摘要：本发明提供带状电极的制造装置和制造方法。所述带状电极的制造装置具备拉伸辊和一对压辊，所述一对压辊将沿着长度方向形成有电极合剂层的带状的集电箔向电极合剂层的厚度方向压制，所述拉伸辊将在集电箔的宽度方向两端部没有形成电极合剂层从而露出了集电箔的非形成部拉伸。拉伸辊具有第1辊和一对第2辊，所述第1辊与形成于集电箔的电极合剂层相对，所述一对第2辊配置于第1辊的轴向两端，与非形成部相对，第1辊的中心轴相对于一对第2辊的中心轴，向远离被拉伸的集电箔的方向偏移。

主权项：1.一种带状电极的制造装置，具备拉伸辊和一对压辊，所述一对压辊将沿着长度方向形成有电极合剂层的带状的集电箔向所述电极合剂层的厚度方向压制，所述拉伸辊将在所述集电箔的宽度方向两端部没有形成所述电极合剂层从而露出了所述集电箔的非形成部拉伸，所述拉伸辊具有第1辊和一对第2辊，所述第1辊与形成于所述集电箔的所述电极合剂层相对，所述一对第2辊配置于所述第1辊的轴向两端，与所述非形成部相对，所述第1辊的中心轴相对于所述一对第2辊的中心轴，向远离被拉伸的所述集电箔的方向偏移，所述拉伸辊被形成为：在所述集电箔进入所述拉伸辊时，所述第1辊相对于所述一对第2辊的凹陷段差逐渐增大，并且在所述集电箔从所述拉伸辊脱离时，所述凹陷段差逐渐减小，在所述第1辊与所述一对第2辊之间形成的最大凹陷段差大于压制工序后的所述电极合剂层的厚度。

全文数据：带状电极的制造装置和制造方法技术领域本发明涉及带状电极的制造装置和制造方法。背景技术例如锂离子二次电池等所使用的带状电极，具有在带状的集电箔的表面沿着长度方向形成有电极合剂层的结构。在此，集电箔由形成有电极合剂层的形成部、和在宽度方向两端部露出了集电箔的非形成部构成。如日本特开2014-116141号公报公开的那样，这样的带状电极的制造装置和制造方法中，将形成有电极合剂层的集电箔在厚度方向上进行压制。通过这样的压制工序，能够压缩电极合剂层，提高所制造的带状电极的电极密度。但是，该压制工序中，虽然集电箔中形成有电极合剂层的形成部拉伸，但非形成部没有拉伸，因此会在该状态下使集电箔弯曲。所以在上述压制工序之后，需要将非形成部进行拉伸的工序。日本特开2014-116141号公报所公开的带状电极的制造装置和制造方法中，使用具有与形成于形成部的电极合剂层相对的小径部和与非形成部相对的大径部的拉伸辊拉伸非形成部。发明内容本发明人关于在将形成有电极合剂层的集电箔进行压制之后，将集电箔中没有形成电极合剂层的非形成部进行拉伸的带状电极的制造装置和制造方法，发现以下问题。在使用日本特开2014-116141号公报所公开的拉伸辊拉伸非形成部的情况下，具有在集电箔的非形成部中的与形成部的边界附近产生褶皱之类的问题。以这样的产生于非形成部即集电箔的褶皱为起点，有可能导致集电箔断裂。再者，如果为了提高电极密度而增加形成部的压制量，则与此相伴也需要增加非形成部的拉伸量。如果像这样增加非形成部的拉伸量，则容易在非形成部产生褶皱。本发明是鉴于这样的情况而完成的，提供在将集电箔中没有形成电极合剂层的非形成部进行拉伸时，能够抑制在非形成部产生褶皱的带状电极的制造装置和制造方法。本发明的一技术方案涉及的带状电极的制造装置，具备拉伸辊和一对压辊，所述一对压辊将沿着长度方向形成有电极合剂层的带状的集电箔向所述电极合剂层的厚度方向压制，所述拉伸辊将在所述集电箔的宽度方向两端部没有形成所述电极合剂层从而露出了所述集电箔的非形成部拉伸，所述拉伸辊具有第1辊和一对第2辊，所述第1辊与形成于所述集电箔的所述电极合剂层相对，所述一对第2辊配置于所述第1辊的轴向两端，与所述非形成部相对，所述第1辊的中心轴相对于所述一对第2辊的中心轴，向远离被拉伸的所述集电箔的方向偏移。本发明的一技术方案涉及的带状电极的制造装置，将非形成部拉伸的拉伸辊具有与形成于集电箔的电极合剂层相对的第1辊、和配置于第1辊的轴向两端并与非形成部相对的一对第2辊，第1辊的中心轴相对于一对第2辊的中心轴，向远离被拉伸的集电箔的方向偏移。因此，在集电箔进入拉伸辊时，第1辊相对于一对第2辊的凹陷段差逐渐增大，并且在集电箔从拉伸辊脱离时，凹陷段差逐渐减小。其结果，在拉伸非形成部时，非形成部逐渐被拉伸，因此能够抑制在非形成部产生褶皱。可以设置成：所述拉伸辊还具备构成所述第1辊的旋转轴的第1轴和构成所述一对第2辊的旋转轴的一对第2轴，所述一对第2轴的至少一者具有圆筒形状，被所述第1轴插通。由此，能够通过简单的结构移动第1辊的中心轴和一对第2辊的中心轴。另外，可以设置成：所述第1辊具有中空结构。由此，能够使第1辊轻量化。本发明的一技术方案涉及的带状电极的制造方法，具备以下工序：将沿着长度方向形成有电极合剂层的带状的集电箔向所述电极合剂层的厚度方向压制的工序；和通过拉伸辊将在所述集电箔的宽度方向两端部没有形成所述电极合剂层从而露出了所述集电箔的非形成部拉伸的工序，所述拉伸辊具有第1辊和一对第2辊，所述第1辊与形成于所述集电箔的所述电极合剂层相对，所述一对第2辊配置于所述第1辊的轴向两端，与所述非形成部相对，使所述第1轴的中心轴相对于所述一对第2辊的中心轴，向远离被拉伸的所述集电箔的方向偏移。本发明的一技术方案涉及的带状电极的制造方法中，将非形成部进行拉伸的拉伸辊具有与形成于集电箔的电极合剂层相对的第1辊和配置于第1辊的轴向两端并与非形成部相对的一对第2辊，使第1辊的中心轴相对于一对第2辊的中心轴向远离被拉伸的集电箔的方向偏移。因此，在集电箔进入拉伸辊时，第1辊相对于一对第2辊的凹陷段差逐渐增大，并且在集电箔从拉伸辊脱离时，凹陷段差逐渐减小。其结果，在将非形成部进行拉伸时，非形成部逐渐被拉伸，因此能够抑制在非形成部产生褶皱。通过本发明，能够提供在将集电箔中没有形成电极合剂层的非形成部进行拉伸时，能够抑制在非形成部产生褶皱的带状电极的制造装置和制造方法。附图说明根据以下的详细描述和附图更全面地理解本公开的上述及其他目的、特征和优点，附图仅以说明的方式给出，因此并不限制本公开。图1是带状电极40的平面图。图2是图1的II-II截面图。图3是第1实施方式涉及的带状电极的制造装置的侧面图。图4是第1实施方式涉及的拉伸辊30的截面图。图5是第1实施方式涉及的拉伸辊30的示意性侧面图。图6是比较例涉及的拉伸辊300的截面图。图7是比较例涉及的拉伸辊300的示意性侧面图。图8是将实施方式涉及的拉伸辊30与比较例涉及的拉伸辊300中根据位置的段差变化进行比较并表示的图表。图9是表示使用实施方式涉及的拉伸辊30和比较例涉及的拉伸辊300拉伸非形成部41b时的褶皱产生状况的微距照片。具体实施方式以下，参照附图对应用了本发明的具体实施方式进行详细说明。但本发明并不限定于以下的实施方式。另外，为了使说明更加明确，以下的记载和附图会适当简化。第1实施方式＜带状电极的构成＞首先，参照图1、图2对通过第1实施方式涉及的带状电极的制造装置制造的带状电极的构成进行说明。图1是带状电极40的平面图。图2是图1的II-II截面图，也是后述的图3的II-II截面图。再者，图1、图2以及其它附图所示的右手xyz正交坐标便于对构成要素的位置关系进行说明。通常，z轴正向为铅垂向上，xy平面为水平面，各图之间是共通的。带状电极40例如是锂离子二次电池等所使用的正极用或负极用的带状电极。如图1、图2所示，带状电极40具备集电箔41和电极合剂层42。在此，集电箔41具备形成有电极合剂层42的形成部41a、和没有形成电极合剂层42从而在集电箔41的宽度方向y轴方向两端部露出了集电箔41的非形成部41b。如图2所示，电极合剂层42形成于集电箔41的两个表面。但电极合剂层42也可以形成于集电箔41的一侧的表面。如图1所示，电极合剂层42沿着带状的集电箔41的长度方向x轴方向呈带状形成于集电箔41的表面。另一方面，在集电箔41的宽度方向y轴方向两端部，集电箔41沿着长度方向x轴方向呈带状露出。因此，集电箔41由与电极合剂层42相对应地在长度方向x轴方向呈带状延伸的形成部41a、和隔着形成部41a大致平行延伸的一对非形成部41b构成。即、带状电极40具有相对于中心线CL线性对称的结构。作为一例，形成部41a的宽度为210mm左右，一对非形成部41b的宽度分别为15mm左右。再者，虽然没有进行图示，带状电极40在之后的工序中沿着中心线CL被切断而一分为二。然后，通过将被分割的负极用的带状电极、隔板、被分割的正极用的带状电极、隔板这4枚部件以该顺序层叠并卷绕，制造卷绕电极体。在该卷绕电极体中，在正极用的带状电极的非形成部41b接合正极端子，在负极用的带状电极的非形成部41b接合负极端子。作为一例，隔板可以使用具有PE聚乙烯PP聚丙烯PE聚乙烯这样三层层叠结构的多孔薄膜。对带状电极40为正极用的情况进行说明。作为集电箔41，例如可以使用铝箔。作为构成电极合剂层42的正极活性物质，例如可举出LiCoO2、LiMnO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiNixCo1-xO2和LiNixCoyMn1-x-yO2等含锂的复合氧化物等式中，0＜x＜1、0＜y＜1。对于正极活性物质层用的电极材料的组成没有特别限制，可以应用公知的组成。电极合剂层42例如除了包含上述正极活性物质以外，还可以包含碳粉末等导电材料、聚偏二氟乙烯PVdF等粘结剂作为固体成分。另外，还可以根据需要包含羧甲基纤维素Na盐CMC等分散剂作为固体成分。作为构成电极合剂层42的溶剂，可以使用水、N-甲基-2-吡咯烷酮NMP等。对带状电极40为负极用的情况进行说明。作为集电箔41，例如可以使用铜箔。作为构成电极合剂层42的负极活性物质，例如可举出石墨等碳、金属锂、锂合金、能够掺杂和脱嵌锂离子的过渡金属氧化物过渡金属氮化物过渡金属硫化物、以及它们的组合等。对于负极活性物质层用的电极材料的组成没有特别限制，可以应用公知的组成。电极合剂层42例如除了包含上述负极活性物质以外，还可以包含苯乙烯-丁二烯共聚物SBR等粘结剂作为固体成分。另外，还可以根据需要包含羧甲基纤维素Na盐CMC等分散剂作为固体成分。作为构成电极合剂层42的溶剂，可以使用水等。＜带状电极的制造装置的整体构成＞接着，参照图3对第1实施方式涉及的带状电极的制造装置和制造方法的整体构成进行说明。图3是第1实施方式涉及的带状电极的制造装置的侧面图。如图3所示，本实施方式涉及的带状电极的制造装置具备一对压辊11、12、三个引导棍21～23、以及拉伸辊30。首先，如图3所示，通过涂布、转印等形成有电极合剂层42的集电箔41，从x轴负方向被送入该制造装置内，由一对压辊11、12对厚度方向进行压制。作为一例，压辊11、12的直径为400mm左右，可以采用加压能力为30～50t的液压机。通过该压制工序，能够压缩电极合剂层42，提高所制造的带状电极40的电极密度。在此，如上所述，图2是图3的II-II截面图。图2中示出带状电极40的截面图，并且由两点划线虚拟地示出压辊11、12。如图2所示，在将形成有电极合剂层42的集电箔41进行压制时，集电箔41中的形成部41a在厚度方向z轴方向上被压缩，并且在x轴方向上拉伸。另一方面，非形成部41b没有在厚度方向z轴方向上被压缩，因此也没有在x轴方向上拉伸。所以会在该状态下，使得由形成部41a和非形成部41b构成的集电箔41弯曲。如图3所示，在通过压辊11、12对形成有电极合剂层42的集电箔41进行压制之后，通过拉伸辊30将集电箔41的非形成部41b拉伸。因此，被压辊11、12压制了的附带电极合剂层42的集电箔41，被引导棍21导向拉伸辊30。通过引导棍21，将附带电极合剂层42的集电箔41的输送方向从x轴正方向变更为z轴负方向且x轴负方向。像这样通过拉伸辊30使集电箔41的非形成部41b拉伸，制造带状电极40。图3的例子中，从拉伸辊30通过的带状电极40的输送方向，被引导棍22从x轴正方向变更为z轴正方向，进而被引导棍23从z轴正方向变更为x轴正方向。再者，可以将由拉伸辊30进行的拉伸工序和由压辊11、12进行的压制工序的顺序颠倒。另外，用于变更输送方向的引导棍21～23的个数和配置并不限定于图3所示的例子，只要适当确定即可。＜拉伸辊30的详细构成＞接着，参照图4、图5对第1实施方式涉及的拉伸辊30的详细构成进行说明。图4是第1实施方式涉及的拉伸辊30的截面图。图5是第1实施方式涉及的拉伸辊30的示意性侧面图。第1实施方式涉及的带状电极的制造装置在拉伸辊30的构成方面具有一个特征。如图4所示，拉伸辊30具备与形成于形成部41a的电极合剂层42相对的第1辊31、和与非形成部41b相对的一对第2辊32a、32b。如图4所示，第1辊31具有以y轴方向为长度方向的中空圆柱形状。通过将第1辊31设为中空结构，能够实现轻量化。但第1辊31也可以不是中空结构。在设置于第1辊31的两个底面的中央部的贯通孔嵌入轴承B1a、B1b。在轴承B1a、B1b中插入沿y轴方向设置的轴第1轴S1。即、第1辊31能够以固定的不旋转的轴S1为旋转轴进行旋转。图4中示出轴S1的中心轴A1。例如，在电极合剂层42与第1辊31接触的情况下，第1辊31旋转。如图4所示，一对第2辊32a、32b配置于第1辊31的中心轴A1的方向y轴方向的两端。作为一例，第2辊32a、32b的直径与第1辊31的直径大致相同。一对第2辊32a、32b都具有以y轴方向为长度方向的圆筒形状。在第2辊32a的内周面嵌入轴承B2a。在轴承B2a插入沿y轴方向设置的圆筒形状的轴S2a。同样地，如图4所示，在第2辊32b的内周面嵌入轴承B2b。在轴承B2b插入沿y轴方向设置的圆筒形状的轴S2b。即、第2辊32a、32b能够分别以固定的不旋转的轴第2轴S2a、S2b为旋转轴进行旋转。其中，轴S2a、S2b具有共通的中心轴A2。如图4所示，通过非形成部41b与第2辊32a、32b接触，使第2辊32a、32b旋转。如图5的示意性侧面图所示，在非形成部41b与第2辊32a、32b接触的位置P1～P3，以第1辊31与第2辊32a、32b相比更加凹陷的方式设有段差。图4是该段差最大的位置P2的截面图。如图4所示，在位置P2，该段差大于压制工序后的电极合剂层42的厚度。因此，能够使非形成部41b与第2辊32a、32b接触，以预定的张力进行拉伸。如图4、图5所示，本实施方式涉及的拉伸辊30，使第1辊31的旋转轴中心轴A1和第2辊32a、32b的旋转轴中心轴A2移动。如图4所示，由于至少一方的第2辊32a的轴S2a为圆筒形状，因此能够使第1辊31的轴S1插通轴S2a的内部。通过这样的简单结构，相对于固定的第2辊32a、32b的旋转轴中心轴A2，能够变更、移动第1辊31的旋转轴中心轴A1的位置。如图5所示，在第1辊31远离被拉伸的非形成部41b的方向上，使第1辊31的中心轴A1相对于第2辊32a、32b的中心轴A2偏移。即、从位置P1向位置P2，第1辊31相对于第2辊32a、32b的凹陷段差逐渐增大，从位置P2向位置P3，上述凹陷段差逐渐减小。其中，位置P1是非形成部41b进入第2辊32a、32b的位置。位置P3是非形成部41b从第2辊32a、32b脱离的位置。通过这样的构成，在将非形成部41b进行拉伸时，非形成部41b逐渐被拉伸，因此能够抑制在非形成部41b产生褶皱。＜比较例涉及的拉伸辊300的构成＞接着，参照图6、图7对比较例涉及的拉伸辊300的构成进行说明。图6是比较例涉及的拉伸辊300的截面图。图7是比较例涉及的拉伸辊300的示意性侧面图。如图6所示，比较例涉及的拉伸辊300由与形成有电极合剂层42的形成部41a相对的小径部310、和与非形成部41b相对的一对大径部320一体形成。如图6所示，拉伸辊300具有以y轴方向为长度方向的圆柱形状。在沿长度方向y轴方向贯通拉伸辊300的两个底面的中央部的贯通孔嵌入轴承B1a、B1b。在轴承B1a、B1b插入沿y轴方向设置的轴S1。即、拉伸辊300能够以轴S1为旋转轴进行旋转。图6中示出轴S1的中心轴A1。如图7的示意性侧面图所示，比较例涉及的拉伸辊300，小径部310与大径部320的段差在位置P1～P3是一定的。图8是将实施方式涉及的拉伸辊30与比较例涉及的拉伸辊300中根据位置的段差变化进行比较并表示的图表。横轴表示拉伸辊中的位置P1～P3，纵轴表示段差mm。另外，图6是图7所示的位置P2的截面图。如图6所示，小径部310与大径部320的段差大于压制工序后的电极合剂层42的厚度。因此，能够使非形成部41b与大径部320接触，以预定的张力进行拉伸。如图7、图8所示，比较例涉及的拉伸辊300，小径部310与大径部320的段差在各位置是一定的。因此，在将非形成部41b进行拉伸时，非形成部41b被急剧拉伸，会在非形成部41b产生褶皱。像这样的产生于非形成部41b的褶皱成为起点，有可能导致集电箔41断裂。如果为了提高电极密度而增加形成部41a的压制量，则与此相伴需要也增加非形成部41b的拉伸量。像这样，如果增加非形成部41b的拉伸量，则容易在非形成部41b产生褶皱。＜实施方式涉及的效果＞与此相对，如图5、图8所示，实施方式涉及的拉伸辊30，在非形成部41b进入时，第1辊31相对于第2辊32a、32b的凹陷段差逐渐增大，在非形成部41b脱离时，该凹陷段差逐渐减小。通过这样的构成，在将非形成部41b进行拉伸时，非形成部41b逐渐被拉伸，因此能够抑制在非形成部41b产生褶皱。图9是表示使用实施方式涉及的拉伸辊30和比较例涉及的拉伸辊300拉伸非形成部41b时的褶皱的产生状况的微距照片。如图9所示，在使用比较例涉及的拉伸辊300的情况下，在非形成部41b中的与形成部41a的边界附近产生了褶皱。其中，在形成部41a形成有电极合剂层42。另一方面，在使用实施方式涉及的拉伸辊30的情况下，明显抑制了在非形成部41b产生褶皱。具体而言，实施方式中与比较例相比，距离与形成部41a的边界0.3mm的范围中的褶皱减少了90％以上。再者，形成部41a整体的宽度为13.4mm。根据上述描述的公开内容，本公开的实施例显然能够以多种方式变化。不应将这些变化视为脱离本公开的主旨和范围，并且，对于本领域技术人员显而易见的所有修改应包括在权利要求的范围内。

权利要求：1.一种带状电极的制造装置，具备拉伸辊和一对压辊，所述一对压辊将沿着长度方向形成有电极合剂层的带状的集电箔向所述电极合剂层的厚度方向压制，所述拉伸辊将在所述集电箔的宽度方向两端部没有形成所述电极合剂层从而露出了所述集电箔的非形成部拉伸，所述拉伸辊具有第1辊和一对第2辊，所述第1辊与形成于所述集电箔的所述电极合剂层相对，所述一对第2辊配置于所述第1辊的轴向两端，与所述非形成部相对，所述第1辊的中心轴相对于所述一对第2辊的中心轴，向远离被拉伸的所述集电箔的方向偏移。2.根据权利要求1所述的带状电极的制造装置，所述拉伸辊还具备第1轴和一对第2轴，所述第1轴构成所述第1辊的旋转轴，所述一对第2轴构成所述一对第2辊的旋转轴，所述一对第2轴的至少一者具有圆筒形状，被所述第1轴插通。3.根据权利要求1或2所述的带状电极的制造装置，所述第1辊具有中空结构。4.一种带状电极的制造方法，具备以下工序：将沿着长度方向形成有电极合剂层的带状的集电箔向所述电极合剂层的厚度方向压制的工序；和通过拉伸辊将在所述集电箔的宽度方向两端部没有形成所述电极合剂层从而露出了所述集电箔的非形成部拉伸的工序，所述拉伸辊具有第1辊和一对第2辊，所述第1辊与形成于所述集电箔的所述电极合剂层相对，所述一对第2辊配置于所述第1辊的轴向两端，与所述非形成部相对，使所述第1轴的中心轴相对于所述一对第2辊的中心轴，向远离被拉伸的所述集电箔的方向偏移。

百度查询： 丰田自动车株式会社 带状电极的制造装置和制造方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD