《涂敷装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《涂敷装置.pdf（12页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102884657 A (43)申请公布日 2013.01.16 C N 1 0 2 8 8 4 6 5 7 A *CN102884657A* (21)申请号 201180022026.0 (22)申请日 2011.05.16 2010-114297 2010.05.18 JP H01M 4/04(2006.01) B05C 5/02(2006.01) B05C 11/10(2006.01) H01M 4/139(2006.01) (71)申请人日产自动车株式会社 地址日本神奈川县 (72)发明人若松广宪 夏目智之 (74)专利代理机构北京林达刘知识产权代理事 务所(。
2、普通合伙) 11277 代理人刘新宇 张会华 (54) 发明名称 涂敷装置 (57) 摘要 本发明提供一种涂敷装置，其特征为具有：涂 敷部，其用于涂敷使电极材料与溶剂混匀而成的 泥浆状的电极混匀物；泵，其用于向涂敷部加压 输送电极混匀物；升温部，其用于使涂敷前的电 极混匀物的温度升高至该电极混匀物的储能模量 大致恒定的规定温度区域。由此，能够从涂敷开始 就立刻进行稳定的涂敷。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.10.31 (86)PCT申请的申请数据 PCT/JP2011/061185 2011.05.16 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/145556。
3、 JA 2011.11.24 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书7页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 3 页 1/1页 2 1.一种涂敷装置，其特征在于， 该涂敷装置具有涂敷部、泵和升温部； 上述涂敷部用于涂敷使电极材料与溶剂混匀而成的泥浆状的电极混匀物； 上述泵用于向上述涂敷部加压输送上述电极混匀物； 上述升温部用于使涂敷前的上述电极混匀物的温度升高至该电极混匀物的储能模量 大致恒定的规定温度区域。 2.根据权利要求1所述的涂敷装置，其中， 该涂敷装置具有将上述涂敷部和上述泵连接起来的配管， 上述升温。
4、部使在上述配管中流动的上述电极混匀物的温度升高至上述规定温度区域。 3.根据权利要求2所述的涂敷装置，其中， 上述升温部为以覆盖上述配管的外周的方式形成的供热水循环的配管。 4.根据权利要求13中任一项所述的涂敷装置，其中， 上述规定温度区域为使上述电极混匀物的温度上升1时上述电极混匀物的储能模量 的变化率在5之内的温度区域。 5.根据权利要求13中任一项所述的涂敷装置，其中， 上述电极混匀物为正极混匀物时，上述规定温度区域为35至65的区域。 6.根据权利要求13中任一项所述的涂敷装置，其中， 上述电极混匀物为负极混匀物时，上述规定温度区域为35至70的区域。 权 利 要 求 书CN 102。
5、884657 A 1/7页 3 涂敷装置 技术领域 0001 本发明涉及一种涂敷装置。 背景技术 0002 作为涂敷装置，在日本JP2007-66744A中记载有通过调整涂敷涂料时的压力，从 而抑制涂敷量的变动而进行稳定的涂敷的涂敷装置。 0003 但是，在上述以往的涂敷装置中，将使电极材料与溶剂混匀的泥浆状的电极混匀 物涂敷于集电体的情况下，电极混匀物自泵等涂敷装置构成零件吸收热量。由此，从涂敷开 始到经过一定的时间电极混匀物的温度变化、性状不稳定，涂敷量变化而无法进行稳定的 涂敷。因此，存在从涂敷开始至涂敷量恒定需要时间这样的问题。 发明内容 0004 本发明是着眼于该问题而做成的，其目的。
6、为缩短从涂敷开始至涂敷量恒定的时 间。 0005 为了达成上述目的，本发明的特征为，具有：涂敷部，其用于涂敷使电极材料与溶 剂混匀的泥浆状的电极混匀物；泵，其用于向涂敷部加压输送上述电极混匀物；升温部，其 用于使涂敷前的电极混匀物的温度升高至该电极混匀物的储能模量成为大致恒定的规定 温度区域。 0006 关于本发明的实施方式、本发明的优点，以下参照附图进行详细说明。 附图说明 0007 图1是锂离子二次电池的概略图。 0008 图2是电极制造装置的概略结构图。 0009 图3是将表1中所示的各温度的正极混匀物的储能模量和负极混匀物的储能模量 分别用曲线表示的图。 具体实施方式 0010 下面，。
7、参照附图等说明本发明的实施方式。 0011 图1是锂离子二次电池1的概略图。图1的（A）是锂离子二次电池1的立体图， 图1的（B）是图1的（A）的BB剖视图。 0012 如图1的（A）和图1的（B）所示，锂离子二次电池1具有蓄电元件2和用于收纳蓄 电元件2的外壳3。 0013 蓄电元件2构成为依次层叠正极4、作为电介质层的分隔层5和负极6而得到的 层叠体。正极4在板状的正极集电体4a的两面具有正极层4b，负极6在板状的负极集电 体6a的两面具有负极层6b。另外，关于配置于蓄电元件2的最外层的正极4，只在正极集 电体4a的单面形成正极层4b。 说 明 书CN 102884657 A 2/7页 4。
8、 0014 相邻接的正极4、分隔层5和负极6构成一个单位电池7，锂离子二次电池由相层 叠的多个单位电池7彼此并联电连接而构成。 0015 外壳3由用聚丙烯膜等绝缘体覆盖铝等金属而成的高分子金属复合层叠膜的 片材构成。外壳3在收纳有蓄电元件2的状态下，通过热熔接而将壳体外周部接合起来。为 了将源自蓄电元件2的电力供给到外部，在该外壳3上设置了作为外部端子的正极片8和 负极片9。 0016 正极片8的一端位于外壳3的外侧，正极片8的另一端在外壳3的内部与各正极 集电体4a的集合部相连接。负极片9的一端位于外壳3的外侧，负极片9的另一端在外壳 3的内部与各负极集电体6a的集合部相连接。 0017 接。
9、着，对电极（正极4或者负极6）的一般的制造方法进行简单说明。 0018 通常，将使电极材料与溶剂混匀而成的泥浆状的电极混匀物涂敷于集电体（正极 集电体4a或者负极集电体6a）的涂敷工序之后，经由使电极混匀物中的溶剂挥发而形成固 体成分为100的电极层（正极层4b或者负极层6b）的干燥工程等而制造出电极。 0019 在此，为了提高锂离子二次电池1的生产效率，缩短上述各工序所需时间是有效 的。因此，在本实施方式中，抑制涂敷工序中的电极混匀物的温度变化而迅速地使涂敷量稳 定，从而，缩短涂敷工序所需时间。下面说明本实施方式的电极制造装置100。 0020 图2是本实施方式的制造锂离子二次电池1的电极时。
10、使用的电极制造装置100的 概略结构图。 0021 电极制造装置100具有输送装置10、混匀装置20、涂敷装置30、干燥装置40和控 制器50。 0022 电极制造装置100是利用涂敷装置30将由混匀装置20混匀的电极混匀物21涂 敷于利用输送装置10输送的金属箔14的表面、利用干燥装置40使电极混匀物21干燥而 制造电极的装置。根据需要也可以在干燥后利用加压装置等对电极加压来调整电极的厚度 等。 0023 下面，对构成电极制造装置100的各装置进行详细说明。 0024 输送装置10具有放出辊11、卷取辊12和支承辊13。输送装置10通过卷对卷 （roll to roll）的方式将用于形成正极。
11、集电体4a或者负极集电体6a的薄膜状的金属箔 （厚度1040）14自放出辊11开始向卷取辊12输送。 0025 在本实施方式中，虽然在制造正极4的情况下使用铝箔作为用于形成正极集电体 4a的金属箔14，制造负极6的情况下使用铜箔作为用于形成负极集电体6a的金属箔14，但 是并不限定于此。 0026 金属箔14卷绕于放出辊11。放出辊11具有制动机构15，通过该制动机构15适 当限制放出辊11的旋转，并对金属箔14施加规定的张力。 0027 通过驱动电机16驱动卷取辊12而使卷取辊12旋转，卷取辊12用于卷取自放出 辊11放出的金属箔14。 0028 在放出辊11和卷取辊12之间的金属箔输送路径。
12、中设置有多个支承辊13，支承辊 13用于保持输送中的金属箔14的下表面。 0029 混匀装置20是双轴混匀机，是制造使电极材料均匀地分散到溶剂中的泥浆状的 电极混匀物21的装置。混匀装置20并不限于双轴混匀机，也可以使用例如行星轮式搅拌 说 明 书CN 102884657 A 3/7页 5 机和捏合机。 0030 电极混匀物21包括制造正极4时制造的正极混匀物、制造负极6时制造的负极混 匀物。 0031 制造正极混匀物时，向混匀装置20中投入作为电极材料的正极活性物质、导电助 剂和粘合剂（粘接剂），使这些物质在溶剂中均匀分散。制造负极混匀物时，向混匀装置20 中投入作为电极材料的负极活性物质、。
13、导电助剂和粘合剂，使这些物质在溶剂中均匀分散。 0032 正极活性物质为锂金属氧化物等用于吸收放出锂离子的物质。本实施方式中， 使用锰酸锂作为正极活性物质。 0033 负极活性物质为硬碳、石墨等用于放出吸收锂离子的物质。本实施方式中，使用 硬碳作为负极活性物质。 0034 导电助剂为碳材料（碳粉末、碳纤维）等用于提高导电性的物质。作为碳粉末，能够 使用乙炔炭黑、炉法炭黑和科琴黑等各种炭黑、石墨粉末。本实施方式中，制造正极混匀物 时和制造负极混匀物时都使用炭黑作为导电助剂。 0035 粘合剂为活性物质微粒彼此相结合的物质。在本实施方式中，虽然制造正极混匀 物时和制造负极混匀物时都使用聚偏氟乙烯（。
14、PVDF）作为粘合剂，但是并不限定于此。 0036 溶剂是用于溶解电极材料的液体。在本实施方式中，虽然制造正极混匀物时和制 造负极混匀物时都使用N-甲基吡咯烷酮（NMP）作为溶剂，但是并不限定于此。 0037 涂敷装置30是用于将由混匀装置20制造的电极混匀物21涂敷于金属箔14的表 面的装置，其具有供给配管31、供给泵32、缝模（）33、回收配管34、回收阀35、 热水循环配管36、热水容器37和热电偶38。 0038 供给配管31是其一端与混匀装置20的下方相连接、另一端与缝模33相连接的配 管。 0039 供给泵32设置于供给配管31，其用于经由供给配管31将由混匀装置20制造的电 极混。
15、匀物21送入缝模33。 0040 缝模33将自供给泵送来的电极混匀物21从形成于缝模33的顶端部的狭缝331 挤出并涂敷于输送中的金属箔14的表面。缝模33以在金属箔14的输送方向上隔有规定 的间隔的方式沿与金属箔14的输送方向垂直的方向挤出电极混匀物21并将其涂敷。 0041 回收配管34是其一端与供给配管31的位于供给泵32和缝模33之间的部分相连 接、另一端与混匀装置20的上部相连接的配管。 0042 回收阀35设置于供给配管31和回收配管34之间的连接部。打开回收阀35时， 自供给泵32加压输送来的电极混匀物21经由回收配管34返回至混匀装置20中。另一方 面，回收阀35关闭时，自供给。
16、泵32加压输送来的电极混匀物21经由供给配管31供给至缝 模33。 0043 热水循环配管36为以覆盖供给配管31的从供给泵32到缝模33之间的部分的外 周的方式形成的配管，热水循环配管36的两端与热水容器37相连接而实现热水循环。这 样，从供给泵32到缝模33之间成为两重配管，通过在热水循环配管中循环的热水，将在供 给配管31的从供给泵32到缝模33之间的部分中流动的电极混匀物21的温度保持在电极 混匀物21的模量的程度（以下称为“储能模量（G）稳定的规定温度。 0044 热水容器37用于贮藏在热水循环配管36中循环的水。热水容器中设置有升温器 说 明 书CN 102884657 A 4/7。
17、页 6 371。升温器371使贮藏的水的温度上升至设定的温度而成为热水。 0045 热电偶38用于检测在回收配管34中流动的电极混匀物21的温度。 0046 干燥装置40例如为热风干燥炉，设置于金属箔的输送路径。干燥装置40将装置 内的温度保持为规定温度，并且向电极混匀物21吹热风，使电极混匀物21中的溶剂挥发而 形成固体成分为100的电极层。 0047 控制器50由具有中央处理器（CPU）、只读存储器（ROM）、随机存储器（RAM）和输入 输出接口（I/O接口）的微型电子计算机构成。由热电偶38检测的电极混匀物21的温度输 入到控制器50中。控制器50根据输入的电极混匀物21的温度开闭回收阀。
18、35。具体而言， 打开回收阀35直至电极混匀物21的温度达到电极混匀物21的储能模量稳定的规定温度， 达到规定温度后关闭回收阀35。 0048 在此，参照表1和图3说明通过在热水循环配管中循环的热水将在供给配管31的 从供给泵32到缝模33之间的部分中流动的电极混匀物21的温度保持在电极混匀物21的 储能模量稳定的规定温度的原因。 0049 另外，在本实施方式中，“电极混匀物21的储能模量稳定”是指使电极混匀物21的 温度上升1时、电极混匀物21的储能模量的变化率在5以内。储能模量的变化率以下 记式子进行定义。 0050 式子1 0051 0052 表1是表示温度每上升约2时的各温度下的正极混。
19、匀物的储能模量和负极混匀 物的储能模量及此时的正极混匀物的储能模量的变化率和负极混匀物的储能模量的变化 率的表。 0053 表1 说 明 书CN 102884657 A 5/7页 7 0054 0055 图3是将表1中所示的各温度下的正极混匀物的储能模量和负极混匀物的储能模 量分别用曲线表示的图。 0056 如表1和图3所示，各温度下的电极混匀物21的储能模量在正极混匀物与负极混 匀物的情况下分别显示为不同的值，正极混匀物与负极混匀物这两者都在常规设定的作为 室温的2029的温度区域内储能模量变化率大，储能模量不稳定。 0057 电极混匀物21（正极混匀物和负极混匀物）在活性物质、导电助剂和粘。
20、合剂均匀 分布的状态下稳定。这时，在室温附近时，电极混匀物在粘合剂分子附着于活性物质微粒和 导电助剂微粒的表面的状态（胶质状态）下处于稳定。但是，使温度自室温附近上升时，伴随 温度的上升粘合剂分子从活性物质微粒和导电助剂微粒的表面脱离，活性物质微粒和导电 助剂微粒之间的相互作用、即排斥力增大。由此，电极混匀物21的储能模量增大。 0058 并且，正极混匀物的情况下，大致从35至65之间的温度区域内储能模量大致 为恒定值，储能模量达到稳定的状态。超过65时，储能模量再次上升，变化率变大，储能模 量变得不稳定。这是由于在正极混匀物的情况下超过65时粘合剂分子进行交联反应而促 说 明 书CN 102。
21、884657 A 6/7页 8 进正极混匀物的凝胶化。 0059 另一方面，负极混匀物的情况下，大致从35至70之间的温度区域内储能模量 大致为恒定值，储能模量达到稳定的状态。 0060 这样，可以认为储能模量表示电极混匀物21的内部的活性物质微粒和导电助剂 微粒之间的位阻所引起的排斥力，在将电极混匀物21涂敷于集电体的过程中，电极混匀物 21的储能模量上升时，即使以恒定的压力将电极混匀物21挤出，挤出量会产生变化，导致 涂敷量变得不稳定。 0061 由此，在室温附近进行电极混匀物21的涂敷的情况下，由于供给泵32等使电极混 匀物21的温度上升数左右，储能模量也会发生较大变化，因此，为了使涂敷。
22、量在电极混 匀物21的涂敷开始后稳定，必须进行细微的调整，到进行稳定的涂敷为止需要时间。 0062 因此，在本实施方式中，将电极混匀物21的温度保持在电极混匀物21的储能模 量稳定的规定温度（正极混匀物的情况下为35至65、负极混匀物的情况下为35至 70），并且将电极混匀物21涂敷于集电体。另外，在将负极混匀物涂敷于集电体的情况 下，将规定温度的上限设定为70是因为若使温度高于70，则在缝模33的喷出口处，负 极混匀物容易发生干燥固化，而使负极混匀物的厚度等均匀地进行涂敷变得困难。 0063 接着，说明本实施方式的电极制造装置的作用。 0064 首先，由混匀装置20混匀的电极混匀物21在回收。
23、阀35打开的状态下被供给泵32 加压输送。由此，可将电极混匀物21填充至供给配管31的从供给泵32至回收阀35之间 的部分中。 0065 接着，使热水容器内的水的温度上升至能够使电极混匀物21的温度上升至储能 模量稳定的规定温度的温度，使之成为热水，之后，使该热水在热水循环配管36中流动并 循环。由此，将填充于供给配管31的从供给泵32至回收阀35之间的部分中的电极混匀物 21的温度调节至使电极混匀物21的储能模量稳定的规定温度。 0066 并且，通过设置于回收配管34的热电偶38检测电极混匀物21的温度，在电极混 匀物21的温度达到电极混匀物21的储能模量稳定的规定温度后，关闭回收阀35，将。
24、电极混 匀物21向缝模33供给，将电极混匀物21从缝模33中挤出，将该电极混匀物21涂敷于金 属箔14。 0067 这样，根据以上说明的本实施方式，将电极混匀物21的温度调节至使电极混匀物 21的储能模量稳定的规定温度之后再将其涂敷于金属箔14，因此，电极混匀物21不会受由 于自供给泵32等涂敷装置构成零件吸收热量而导致的温度变化的影响。所以，能够降低由 于温度变化而导致的电极混匀物21的性状的偏差，能够从电极混匀物21的涂敷开始时就 进行稳定的涂敷。结果，也不需要在涂敷开始后进行用于使涂敷量稳定的细微调整等，因此 能够缩短使涂敷量稳定的调整时间。由此，能够缩短涂敷工序所需时间，所以能够提高锂。
25、离 子二次电池1的生产效率。 0068 此外，由于将用于涂敷的电极混匀物21的温度事先升高至比室温高的规定温度， 所以在涂敷工序后的干燥工序中，能够缩短干燥炉的长度，并且还能够缩短干燥时间。由 此，能够进一步提高锂离子二次电池1的生产效率。为了有效地得到这样的效果，优选将规 定温度设定在605的范围内。 0069 以上，通过特定的实施方式说明了本发明，但是本发明并不限于上述实施方式。对 说 明 书CN 102884657 A 7/7页 9 于本领域技术人员而言，在本发明的保护范围内能够对上述实施方式进行各种修正或者变 更。 0070 例如，并不限于在上述实施方式中所例示的电极混匀物21，只要是。
26、具有粘弹性的 泥浆状的混匀物，均可以使用本实施方式的涂敷装置进行稳定的涂敷。作为具有粘弹性的 泥浆状的混匀物可以列举使用水作为溶剂、向丁苯橡胶（SBR）中添加作为增粘材料的醋酸 甲基纤维素（CMC）而得的物质作为粘合剂的水系物质。 0071 另外，在上述实施方式中，使热水循环而将电极混匀物21的温度保持在规定温 度，但也可以在供给配管31的内部设置带状电热器等发热体而将电极混匀物21的温度保 持在规定温度。但是从安全性和设备保养性的观点来看，更优选如上述实施方式那样使热 水循环的方法。 0072 关于以上的说明，这里通过引用而编入以2010年5月18日为申请日的日本的特 愿2010-114279号的内容。 说 明 书CN 102884657 A 1/3页 10 图1 说 明 书 附 图CN 102884657 A 10 2/3页 11 图2 说 明 书 附 图CN 102884657 A 11 3/3页 12 图3 说 明 书 附 图CN 102884657 A 12 。