專利名稱：電池用電極板、電池用極板組、鋰二次電池、電池用電極板的制造方法以及制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及鋰二次電池用的電極板及其制造方法以及制造裝置、 由該電極板構(gòu)成的極板組、以及采用該極板組的鋰二次電池。
背景技術(shù)：
近年來，作為便攜式電子設(shè)備及通信設(shè)備等的驅(qū)動(dòng)電源而廣泛使用的 鋰二次電池， 一般在負(fù)極板中采用可嵌入/脫嵌鋰的碳質(zhì)材料，在正極板中，
采用以LiCo02等過渡金屬與鋰的復(fù)合氧化物作為活性物質(zhì)，由此形成高電 位、高放電容量的二次電池。而且，伴隨著電子設(shè)備及通信設(shè)備的多功能 化，希望進(jìn)一步地高容量化。
為了實(shí)現(xiàn)高容量的鋰二次電池，例如，通過增加正極板和負(fù)極板在電 池殼內(nèi)的占有體積，減少電池殼內(nèi)的電極板的體積以外的空間，可謀求進(jìn) 一步的高容量化。
漿涂布在集電用芯材上，并通過干燥形成;性物質(zhì)i:,通過用輥壓對(duì):
活性物質(zhì)層實(shí)施高壓加壓，壓縮到規(guī)定厚度，提高活性物質(zhì)的填充密度， 由此能夠進(jìn)一步地高容量化。
可是，如果電極板的活性物質(zhì)的填充密度增大，則難以使注液到電池 殼內(nèi)的粘性比較高的非水電解液浸透在由正負(fù)極板間經(jīng)由隔膜高密度地層
疊或螺旋狀巻繞而成的極板組中的狹小間隙中，因此具有下述的問題等 到使規(guī)定量的非水電解液浸滲，需要長時(shí)間。而且，因電極板的活性物質(zhì) 的填充密度增大，電極板中的多孔度減小，電解液難以浸透，因此非水電 解液向極板組的浸滲性嚴(yán)重下降，其結(jié)果是，具有下述的問題極板組中 的非水電解液的分布變得不均勻。
因而，在專利文獻(xiàn)1中記載了一種浸透方法，其通過在負(fù)極活性物質(zhì)層的表面，朝非水電解液的浸透方向形成電解液導(dǎo)槽部，來使非水電解液 浸透在負(fù)極整體中。再有，如果增大槽部的寬度或深度，則能縮短浸滲時(shí) 間，但相反，因活性物質(zhì)的數(shù)量減少而使充放電容量下降，或極板間的反 應(yīng)變得不均勻，導(dǎo)致電池特性下降，因此考慮到這些問題，按規(guī)定的值設(shè) 定槽部的寬度或深度。
可是，形成于負(fù)極活性物質(zhì)層的表面上的槽部，在通過巻繞極板形成
電極組時(shí)，成為使極板破斷的主要原因。因而，在專利文獻(xiàn)2中記載了可 提高浸滲性、而且可防止極板的破斷的方法。
也就是說，通過在極板的表面上相對(duì)于極板的長度方向以形成傾斜角 的方式形成槽部，在通過巻繞極板形成電極組時(shí)，能夠使作用于極板的長 度方向的張力分散，從而能夠防止極板的破斷。
再有，在專利文獻(xiàn)3中記載了一種方法，其目的不是為了提高電解液 的浸滲性，而是為了抑制過充電造成的過熱，在與正極或負(fù)極相對(duì)置的面 上，設(shè)置表面局部具有凸部的多孔膜。也就是說，通過在產(chǎn)生于多孔膜的 凸部和電極板之間的間隙內(nèi)保持比其它部位更多的非水電解液，通過在該 部位集中地進(jìn)行過充電反應(yīng)，作為電池整體可抑制過充電的進(jìn)行，從而能 夠抑制過充電造成的過熱。
專利文獻(xiàn)l:日本特開平9-298057號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開平11-154508號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:日本特開2006-12788號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在將正極板和負(fù)極板經(jīng)由隔膜巻繞而構(gòu)成極板組時(shí)，由于以安裝有集 電引線的集電用芯材(集電體)的露出部作為巻繞起始端而巻繞成螺旋狀， 因此位于構(gòu)成極板組時(shí)的中心部的最內(nèi)周側(cè)的活性物質(zhì)層，成為不能有助 于電池反應(yīng)的無用的部分。因此，通過在芯材的端部(巻繞起始端)，只在 芯材的一面形成活性物質(zhì)層(其它部分在芯材的兩面形成活性物質(zhì)層)，可 排除不能有助于電池反應(yīng)的無用的活性物質(zhì)層，從而能夠有效地利用電池 殼內(nèi)的空間體積，能夠以此等程度謀求電池的高容量化。
另外，作為在形成于極板的兩面上的活性物質(zhì)層的兩面上形成槽部的
7方法、即在極板的上下分別配置一對(duì)表面形成有多個(gè)突條部的輥， 一邊將 該一對(duì)輥向極板的兩面按壓一邊使其旋轉(zhuǎn)/移動(dòng)從而進(jìn)行槽部加工的方法 (以下稱為"輥壓加工")能夠同時(shí)在極板的兩面上形成多個(gè)槽部，因而批 量生產(chǎn)性優(yōu)良。
本發(fā)明者們?yōu)榱颂岣唠娊庖旱慕B性，對(duì)采用輥壓加工在活性物質(zhì)層 的兩面形成槽部的電極板進(jìn)行了多種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)存在以下的問題。
圖10 (a) (c)是表示極板103的制造工序的立體圖。首先，如圖 10 (a)所示地形成極板窄帶材111，該極板窄帶材111具有在帶狀的集 電用芯材112的兩面上形成了活性物質(zhì)層113的兩面涂敷部114;只在芯材 112的一面上形成了活性物質(zhì)層113的單面涂敷部117;和沒有形成活性物 質(zhì)層113的芯材露出部118。接著，如圖10 (b)所示，在通過輥壓加工在 活性物質(zhì)層113的表面上形成了多個(gè)槽部110后，如圖10 (c)所示，沿著 兩面涂敷部114與芯材露出部118的邊界切斷極板窄帶材111，然后，將集 電引線120接合在芯材露出部118上，如此制作極板103。
但是，如圖11所示，在沿著兩面涂敷部114與芯材露出部118的邊界 切斷極板窄帶材111時(shí)出現(xiàn)以下問題芯材露出部118和與其相接的單面涂 敷部117變形為較大的彎曲狀。
上述問題起因于下述情況由于一邊連續(xù)地使極板窄帶材111通過輥 間的間隙一邊進(jìn)行輥壓加工，因此在兩面涂敷部114上的活性物質(zhì)層113 的兩面形成槽部110后，接著在單面涂敷部117的活性物質(zhì)層113的表面上 也形成槽部110。也就是說，認(rèn)為上述問題起因于通過形成槽部110而使 活性物質(zhì)層113被延伸，但在兩面涂敷部114上，兩面的活性物質(zhì)層113 以同等的程度被延伸，而在單面涂敷部117上，活性物質(zhì)層113只在一面 上被延伸，因而單面涂敷部117因活性物質(zhì)層113的抗拉應(yīng)力而向沒有形 成活性物質(zhì)層113的一側(cè)較大地彎曲變形。
如果因極板窄帶材111的切斷而使極板103的端部(芯材露出部118 和與其相接的單面涂敷部117)變形為彎曲狀，在通過巻繞極板103構(gòu)成極 板組時(shí)，有發(fā)生巻偏的可能性。此外，在通過層疊電極板構(gòu)成極板組的情 況下，也有發(fā)生折彎等的可能性。而且，在極板103的輸送時(shí)，不能確實(shí) 夾住極板103的端部，有輸送失敗、或發(fā)生活性物質(zhì)脫落的可能性。因此，
8不僅生產(chǎn)性下降，而且還有導(dǎo)致電池的可靠性下降的可能性。
本發(fā)明是鑒于上述問題而做出的，其主要目的是提供電解液的浸滲性 優(yōu)良的、并且生產(chǎn)性及可靠性也優(yōu)良的電池用電極板、及采用該電極板的 鋰二次電池。
為了解決上述問題，本發(fā)明采用了在兩面涂敷部的表面形成槽部的電 池用電極板中，在單面涂敷部的表面不形成槽部的構(gòu)成。由此，可緩和由 于形成于單面涂敷部上的活性物質(zhì)層而產(chǎn)生的抗拉應(yīng)力，從而能夠防止芯 材露出部和與其相接的單面涂敷部變形為大的彎曲狀。
也就是說，本發(fā)明的電池用電極板是在集電用芯材的表面上形成活性 物質(zhì)層的電池用電極板，其特征在于，具有在集電用芯材的兩面上形成 了活性物質(zhì)層的兩面涂敷部、位于集電用芯材的端部且沒有形成活性物質(zhì) 層的芯材露出部、和位于兩面涂敷部和芯材露出部之間且只在集電用芯材 的一面形成了活性物質(zhì)層的單面涂敷部，在兩面涂敷部的兩面形成多個(gè)槽 部，且在單面涂敷部上不形成槽部。
根據(jù)如此的構(gòu)成，通過在兩面涂敷部的表面上形成槽部，電解液的浸 滲性提高，而且通過在單面涂敷部的表面上不形成槽部，能夠防止電極板 的芯材露出部和與其相接的單面涂敷部變形為大的彎曲狀。由此，可防止 通過巻繞電極板而構(gòu)成極板組時(shí)的巻偏、或通過層疊電極板而構(gòu)成極板組 時(shí)的折彎，并且能夠防止輸送電極板時(shí)的輸送不良或活性物質(zhì)的脫落。其 結(jié)果是，可實(shí)現(xiàn)電解液的浸滲性優(yōu)良的、且生產(chǎn)性及可靠性也優(yōu)良的電池 用電極板。
在某一優(yōu)選的實(shí)施方式中，形成于上述兩面涂敷部的兩面上的槽部為 相位對(duì)稱。
優(yōu)選的是上述電極板是負(fù)極板。此外，優(yōu)選的是槽部的深度在4um 20um的范圍。此外，優(yōu)選的是槽部沿著電極板的長度方向，按100um 200um的間距形成。另外，優(yōu)選的是槽部相對(duì)于電極板的寬度方向，從一 端面向另一端面貫通地形成。另外，優(yōu)選的是形成于兩面涂敷部的兩面上 的槽部，相對(duì)于上述電極板的長度方向，向相互不同的方向按30° 90° 的范圍內(nèi)的角度傾斜地形成，而且相互成直角地立體交叉。
本發(fā)明的電池用極板組是將正極板及負(fù)極板經(jīng)由隔膜層疊或巻繞而成
9的電池用極板組，其特征在于，正極板及負(fù)極板中的至少一方的電極板具 有上述的電池用電極板的構(gòu)成，極板組以電極板的芯材露出部為巻繞起始 端進(jìn)行巻繞。此外，在層疊時(shí)的電池用極板組中，以電極板的芯材露出部 為層疊起始端進(jìn)行層疊。
本發(fā)明的鋰二次電池的特征在于，在電池殼內(nèi)收容上述的極板組，而 且注入規(guī)定量的非水電解液，且將電池殼的開口部封口成密封狀態(tài)。
本發(fā)明的電池用電極板的制造方法是由上述構(gòu)成形成的電池用電極板
的制造方法，其特征在于，包括工序(a)，其中，準(zhǔn)備電極板窄帶材，
在該電極板窄帶材上按以下順序連續(xù)地形成了在集電用芯材的兩面上形成 有活性物質(zhì)層的兩面涂敷部、只在集電用芯材的一面上形成有活性物質(zhì)層
的單面涂敷部、和沒有形成活性物質(zhì)層的芯材露出部；工序(b)，其中， 在電極板窄帶材的上下配置表面形成有多個(gè)突條部的一對(duì)輥，使該一對(duì)輥 一邊向電極板窄帶材的兩面按壓一邊旋轉(zhuǎn)，以使電極板窄帶材通過上述一 對(duì)輥的間隙，并在兩面涂敷部的兩面上同時(shí)形成多個(gè)槽部；工序(c)，其 中，在兩面涂敷部通過一對(duì)輥的間隙后，在使單面涂敷部通過一對(duì)輥的間 隙的期間，將一對(duì)輥相對(duì)于單面涂敷部保持在非按壓狀態(tài)；工序(d)，其 中，通過切斷位于兩面涂敷部與單面涂敷部的中間的芯材露出部，將電極 板窄帶材分離成電池用電極板。
在某一優(yōu)選的實(shí)施方式中，在上述工序(c)中，通過施加給電極板窄 帶材的張力來賦予使該電極板窄帶材通過一對(duì)輥的間隙的輸送力。
在某一優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述一對(duì)輥由固定輥和可動(dòng)輥構(gòu)成；在工 序(b)中，通過使可動(dòng)輥一邊以恒定的壓力向電極板窄帶材的表面按壓一 邊旋轉(zhuǎn)，在兩面涂敷部的兩面上形成規(guī)定深度的槽部；在工序(c)中，通 過使可動(dòng)輥相對(duì)于單面涂敷部保持在非按壓狀態(tài)，并且用固定輥和驅(qū)動(dòng)用 輥夾持電極板窄帶材來賦予使該電極板窄帶材通過一對(duì)輥的間隙的輸送 力。再有，只要一對(duì)輥中的至少一方是可動(dòng)式就行。
本發(fā)明的電池用電極板的制造裝置是用于制造由上述構(gòu)成形成的電池 用電極板的裝置，其特征在于，具備表面形成有多個(gè)突條部的一對(duì)輥、 對(duì)在集電用芯材的表面形成了活性物質(zhì)層的電極板窄帶材賦予使其通過一 對(duì)輥的間隙的輸送力的輸送力賦予手段、調(diào)節(jié)一對(duì)輥按壓電極板窄帶材時(shí)的壓力的大小的壓力調(diào)節(jié)手段、和調(diào)節(jié)一對(duì)輥的間隙距離的距離調(diào)節(jié)手段； 通過使電極板窄帶材通過一對(duì)輥的間隙，同時(shí)利用壓力調(diào)節(jié)手段使一對(duì)輥 一邊以恒定的壓力向電極板窄帶材的兩面按壓一邊旋轉(zhuǎn)，在兩面涂敷部的 兩面上同時(shí)形成多個(gè)槽部，其中該電極板窄帶材按以下順序連續(xù)地形成了 在集電用芯材的兩面上形成有活性物質(zhì)層的兩面涂敷部、只在集電用芯材 的一面上形成了活性物質(zhì)層的單面涂敷部、和沒有形成活性物質(zhì)層的芯材 露出部；在兩面涂敷部通過一對(duì)輥的間隙后，在使單面涂敷部通過一對(duì)輥 的間隙的期間，利用距離調(diào)節(jié)手段使一對(duì)輥相對(duì)于單面涂敷部保持非按壓 狀態(tài)。
在某一優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述一對(duì)輥由固定輥和可動(dòng)輥構(gòu)成；壓力 調(diào)節(jié)手段具有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其能夠使可動(dòng)輥一邊以恒定的壓力向電極板窄帶 材的表面按壓一邊旋轉(zhuǎn)；距離調(diào)節(jié)手段具有止動(dòng)器，用于在單面涂敷部通 過一對(duì)輥的期間，阻止可動(dòng)輥按壓?jiǎn)蚊嫱糠蟛?；輸送力賦予手段具備賦予 輸送力的機(jī)構(gòu)，其通過用固定輥和驅(qū)動(dòng)用輥夾持上述電極板窄帶材，對(duì)該 電極板窄帶材賦予使其通過一對(duì)輥的間隙的輸送力。
根據(jù)本發(fā)明，在兩面涂敷部的表面形成有槽部的電池用電極板中，通 過構(gòu)成為在單面涂敷部的表面上不形成槽部的結(jié)構(gòu)，可提高電解液的浸滲 性，而且能夠防止電極板的芯材露出部和與其相接的單面涂敷部變形為大 的彎曲狀。從而，可防止通過巻繞電極板而構(gòu)成極板組時(shí)的巻偏、或通過 層疊電極板而構(gòu)成極板組時(shí)的折彎，并且能夠防止輸送電極板時(shí)的輸送不 良或活性物質(zhì)的脫落。其結(jié)果是，可實(shí)現(xiàn)電解液的浸滲性優(yōu)良的、且生產(chǎn) 性及可靠性也優(yōu)良的電池用電極板。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的鋰二次電池的構(gòu)成的縱向剖視圖。
圖2 (a) (c)是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的電池用電極板的制 造工序的立體圖。
圖3是本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的電池用電極板的部分放大平面圖。 圖4是沿著圖3的A-A線的放大剖視圖。
ii圖5是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的在兩面涂敷部的表面形成槽部 的方法的立體圖。
圖6是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的電池用電極板的制造裝置的整 體構(gòu)成的示意圖。
圖7是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的槽部加工機(jī)構(gòu)部28的構(gòu)成的放 大立體圖。
圖8是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的槽加工輥的構(gòu)成的圖示，(a) 是縱向剖視圖，(b)是沿著(a)的B-B線的剖視圖，(c)是槽加工用突條 的剖視圖。
圖9是本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的槽加工機(jī)構(gòu)部的側(cè)視圖。
圖10 (a) (c)是表示以往的電池用電極板的制造工序的立體圖。
圖11是說明以往的電池用電極板中的問題的立體圖。
符號(hào)說明
l一極板組，2 —正極板，3 —負(fù)極板，4—隔膜，7—電池殼，8 —密封 墊片，9一封口板，10—槽部，ll一負(fù)極板窄帶材，12—集電用芯材，13_ 負(fù)極活性物質(zhì)層，14一兩面涂敷部，17 —單面涂敷部，18 —芯材露出部， 19 —極板構(gòu)成部，20—集電引線，21 —絕緣帶，22 —開巻機(jī)，24、 37—松 緊調(diào)節(jié)輥機(jī)構(gòu)，27 —蛇行防止輥機(jī)構(gòu)，28 —槽部加工機(jī)構(gòu)部，29—供給側(cè) 巻繞用導(dǎo)輥，30—固定側(cè)槽加工輥(固定輥)，31 —可動(dòng)側(cè)槽加工輥(可動(dòng) 輥)，30a、 31a—槽加工用突條，30b、 31b—輥軸，32—輔助驅(qū)動(dòng)用輥，33 一取出側(cè)巻繞用導(dǎo)輥，34—方向變換用導(dǎo)輥，43、 44—齒輪，47、 48—球 軸承，49一止動(dòng)器，50、 51—?dú)飧祝?2、 53—?dú)夤埽?4—精密減壓閥，59 62—吸塵口
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。在以下的附圖中，為 了簡(jiǎn)化說明，對(duì)于實(shí)質(zhì)上具有相同功能的構(gòu)成要素用同一參照符號(hào)標(biāo)注。 再有，本發(fā)明并不限定于以下的實(shí)施方式。 (第1實(shí)施方式)
12圖1是示意性地表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的鋰二次電池的縱向剖
視圖。該鋰二次電池中，通過將隔膜4夾在以復(fù)合鋰氧化物作為活性物質(zhì) 的正極板2和以可保持鋰的材料作為活性物質(zhì)的負(fù)極板3的之間并將它們 巻繞成螺旋狀來構(gòu)成極板組1。該極板組1被收容在有底圓筒狀的電池殼7 內(nèi)，在電池殼7內(nèi)注入規(guī)定量的包含非水溶劑的電解液(未圖示)，使其浸 滲在極板組1中。以插入了周邊安裝有密封墊片8的封口板9的狀態(tài)，將 電池殼7的開口部向徑向內(nèi)側(cè)折彎，然后進(jìn)行斂縫加工，從而將電池殼7 的開口部封口成密封狀態(tài)。在該鋰二次電池中，在負(fù)極板3的兩面以相互 立體交叉的方式形成有多個(gè)槽部10，通過該槽部10使電解液浸透，由此謀
求提高電解液向極板組1的浸滲性。
圖2 (a) (c)是表示負(fù)極板3的制造工序的立體圖。圖2 (a)表示 分割成各個(gè)負(fù)極板3之前的負(fù)極板窄帶材11，在由具有10u m厚度的長尺 寸帶狀的銅箔構(gòu)成的集電用芯材12的兩面上涂布負(fù)極合劑料漿，并在干燥 后進(jìn)行輥壓壓縮，使總厚度達(dá)到200lim，由此形成負(fù)極活性物質(zhì)層13,將 其剪切加工成大約60mm寬。這里，作為負(fù)極合劑料漿，例如，采用以人 造石墨作為活性物質(zhì)、以苯乙烯-丁二烯共聚物橡膠微粒分散體作為粘結(jié)材 料、以羧甲基纖維素作為增粘劑、用適量的水使它們漿化而成的負(fù)極合劑 料漿。
該負(fù)極板窄帶材11中，由在集電用芯材(以下簡(jiǎn)稱為"芯材")12的 兩面形成有負(fù)極活性物質(zhì)層13的兩面涂敷部14、只在芯材12的一面形成 了負(fù)極活性物質(zhì)層13的單面涂敷部17、和在芯材12上沒有形成負(fù)極活性 物質(zhì)層13的芯材露出部18組成一個(gè)極板構(gòu)成部19，并且該極板構(gòu)成部19 在長度方向連續(xù)地形成。再有，如此地局部設(shè)置負(fù)極活性物質(zhì)層13的極板 構(gòu)成部19可以通過用眾所周知的間歇涂敷法涂敷形成負(fù)極活性物質(zhì)層13 而容易地形成。
圖2 (b)表示相對(duì)于負(fù)極板窄帶材11，不在單面涂敷部17的負(fù)極活 性物質(zhì)層13上形成槽部10，而只在兩面涂敷部14的兩面?zhèn)鹊呢?fù)極活性物 質(zhì)層13的表面上形成槽部10的狀態(tài)。
對(duì)于形成有該槽部10的負(fù)極板窄帶材11，如圖2 (c)所示，用刀具 切斷與兩面涂敷部14鄰接的芯材露出部18而將每個(gè)極板構(gòu)成部19分離后，通過焊接將集電引線20安裝在芯材露出部18的芯材12上，用絕緣帶21 覆蓋集電引線20，從而制成鋰二次電池的負(fù)極板3。
再有，在本實(shí)施方式中，例示了在負(fù)極板3的兩面涂敷部14上形成槽 部10的情況，但也可以在正極板2的兩面涂敷部上的正極活性物質(zhì)層的表 面上形成槽部10。 一般，如果在比正極板2柔軟的負(fù)極板3上形成槽部10， 則能用小的加壓力形成槽部10，而且對(duì)負(fù)極活性物質(zhì)層13幾乎不產(chǎn)生厚度 增加或延伸，因此具有不需要大幅度的變更規(guī)格的優(yōu)點(diǎn)。此外，在正極板2 的兩面涂敷部上的正極活性物質(zhì)層上形成槽部的情況下，即使要加大壓力 在兩面涂敷部的兩面?zhèn)鹊谋容^硬的正極活性物質(zhì)層上形成槽部，但由于不 在單面涂敷部上形成槽部，因而能夠有效地抑制彎曲狀變形。
通過按上述方式形成負(fù)極板3，可得到以下的效果。
也就是說，在將該負(fù)極板3和正極板2經(jīng)由隔膜4螺旋狀巻繞而構(gòu)成 極板組1時(shí)，以安裝了集電引線20的芯材露出部18作為巻繞起始端進(jìn)行 巻繞，但在巻繞了的極板組1的中心部，將負(fù)極板3的單面涂敷部17上的 不存在負(fù)極活性物質(zhì)層13的面作為內(nèi)側(cè)面配置。該單面涂敷部17的內(nèi)側(cè) 面是在作為電池發(fā)揮作用時(shí)不有助于電池反應(yīng)的部位，因此通過排除在該 部位上形成負(fù)極活性物質(zhì)層13造成的浪費(fèi)，能夠有效地利用電池殼7內(nèi)的 空間體積，能夠以此等程度謀求作為電池的高容量化。
此外，由于在單面涂敷部17的負(fù)極活性物質(zhì)層13上沒有形成槽部10， 因此在圖2 (c)所示的負(fù)極板窄帶材ll的切斷工序中，能夠防止負(fù)極板3 的芯材露出部18和與其相接的單面涂敷部17變形為大的彎曲狀。由此， 可防止通過巻繞正極板2和負(fù)極板3構(gòu)成極板組時(shí)的巻偏。此外，在用巻 繞機(jī)巻取負(fù)極板3時(shí)，也能防止因夾住負(fù)極板3的端部(芯材露出部)的 失敗而不能輸送等不良情況或負(fù)極活性物質(zhì)的脫落。其結(jié)果是，可形成電 解液的浸滲性優(yōu)良的、且生產(chǎn)性及可靠性也優(yōu)良的電池用電極板。
圖3是本實(shí)施方式中的負(fù)極板3的部分放大平面圖。分別形成于兩面 涂敷部14的兩面?zhèn)鹊呢?fù)極活性物質(zhì)層13上的各槽部10，相對(duì)于負(fù)極板3 的長度方向在兩面?zhèn)瘸嗷ゲ煌姆较虬?5°的傾斜角度a形成，相互成 直角地立體交叉。此外，兩面?zhèn)鹊碾p方的槽部10都按相同的間距以相互平 行的配置形成，任一個(gè)槽部10都從負(fù)極活性物質(zhì)層13的寬度方向(與長
14度方向直交的方向)的一端面通向另一端面地貫通。關(guān)于由該負(fù)極板3的 槽部10的配置帶來的效果，如后所述。
圖4是沿著圖3的A-A線切斷的放大剖視圖，示出了槽部10的截面形 狀及配置圖形。關(guān)于槽部IO，無論在兩面涂敷部14的哪一面，都按170u m的間距P形成。此外，槽部10的截面形狀形成為大致倒梯形狀。本實(shí)施 方式中的槽部IO，其深度D為8um，兩側(cè)的槽部壁以120。的角度e地傾 斜，底面與兩側(cè)的槽部壁的邊界即槽部底角部形成具有30y m的曲率R的 圓弧狀的截面形狀。
在本實(shí)施方式中，例示了將槽部IO的間距P設(shè)定為170um、將槽部 10的深度D設(shè)定為8 u m時(shí)的情況，但只要將間距P設(shè)定在100 u m以上 200nm以下的范圍內(nèi)就可以。此外，只要將槽部10的深度D設(shè)定在4um 以上20um以下的范圍內(nèi)就可以，更優(yōu)選設(shè)定在5 15um的范圍內(nèi)，進(jìn) 一步優(yōu)選設(shè)定在6 10Pm的范圍內(nèi)。有關(guān)這些設(shè)定的依據(jù)的詳細(xì)情況后 述。
接著，關(guān)于在兩面涂敷部14的表面上形成槽部10的方法，參照?qǐng)D5 進(jìn)行說明。
如圖5所示，按規(guī)定的間隙配置一對(duì)槽加工輥31、 30，通過使圖2 (a) 所示的負(fù)極板窄帶材11通過該一對(duì)槽加工輥31、 30間的間隙，可在負(fù)極 板窄帶材11上的兩面涂敷部14的兩面?zhèn)鹊呢?fù)極活性物質(zhì)層13上形成規(guī)定 形狀的槽部10。
槽加工輥31、 30都是相同的輥，在相對(duì)于軸芯方向成45。的扭轉(zhuǎn)角的 方向形成有多個(gè)槽加工用突條31a、 30a。關(guān)于槽加工用突條31a、 30a，通 過在鐵制的輥母體的整個(gè)輥面上噴鍍氧化鉻進(jìn)行涂布而形成陶瓷層后，對(duì) 陶瓷層照射激光，使其部分熔化以形成規(guī)定圖形，由此可以容易且高精度 地形成。該槽加工輥31、 30，與普通印刷中使用的被稱為陶瓷制激光雕刻 輥的輥大致相同。通過如此使槽加工輥31、 30形成為氧化鉻制，其硬度在 HV1150以上，是相當(dāng)硬的材質(zhì)，因而能夠抗磨擦、抗磨損，與鐵制輥相比， 可確保幾十倍以上的壽命。
這樣，只要使負(fù)極板窄帶材ll通過形成有多個(gè)槽加工用突條31a、 30a 的槽加工輥31、 30的間隙，就能如圖3所示，在負(fù)極板窄帶材11的兩面
15涂敷部14的兩面?zhèn)鹊呢?fù)極活性物質(zhì)層13上，形成相互成直角地立體交叉 的槽部10。
再有，突條31a、 30a具有能夠形成具有圖4所示的截面形狀的槽部10 的截面形狀，也就是說具有前端部的角度P為120° 、曲率R為30um的 圓弧狀的截面形狀。將前端部的角度P設(shè)定為12(T ，是因?yàn)槿绻O(shè)定為低 于120°的小角度，則陶瓷層容易破損。此外，將突條31a、 30a的前端部 的曲率R設(shè)定在30um，是因?yàn)樵趯⑼粭l31a、 30a壓接在負(fù)極活性物質(zhì)層 13上而形成槽部10時(shí)，可防止在負(fù)極活性物質(zhì)層13發(fā)生裂紋。此外，關(guān) 于突條31a、 30a的高度，由于要形成的槽部10的最優(yōu)選的深度D在6 10 um的范圍內(nèi)，因此被設(shè)定在20 30um左右。這是因?yàn)?，如果突條31a、 30a的高度過低，則槽加工輥31、 30的突條31a、 30a的周面與負(fù)極活性物 質(zhì)層13接觸，從負(fù)極活性物質(zhì)層13上剝離的負(fù)極活性物質(zhì)會(huì)附著在槽加 工輥31、 30的輥面上，因此需要按比要形成的槽部10的深度D大的高度 來設(shè)定。
關(guān)于槽加工輥31、 30的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，通過將伺服電機(jī)等的旋轉(zhuǎn)力傳遞給 一個(gè)槽加工輥30，該槽加工輥30的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由一對(duì)分別與槽加工輥31、 30 的各自輥軸而軸接且相互嚙合的齒輪44、 43傳遞給另一個(gè)槽加工輥31，使 得槽加工輥31、 30以相同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
另外，作為在負(fù)極活性物質(zhì)層13上通過壓陷槽加工輥31、 30上的突 條31a、 30a而形成槽部10的方法，具有定尺寸方式和定壓方式，其中所述 定尺寸方式是根據(jù)槽加工輥31、 30間的間隙來設(shè)定所要形成的槽部10的 深度D，所述定壓方式是利用施加給突條31a、 30a的加壓力與所要形成的 槽部10的深度D之間的相關(guān)性，將被傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力的槽加工輥(以下簡(jiǎn) 稱為"固定輥")30固定，且通過調(diào)節(jié)賦予給上下可動(dòng)地設(shè)置的槽加工輥(以 下簡(jiǎn)稱為"可動(dòng)輥")31的加壓力來設(shè)定所要形成的槽部10的深度D。在 本發(fā)明中的槽部形成中，優(yōu)選采用定壓方式。
其理由是因?yàn)?，在采用定尺寸方式的情況下，除了難以按lum為單位 來精密地設(shè)定用于決定槽部10的深度D的槽加工輥31、30間的間隙之外， 槽加工輥31、 30的芯振動(dòng)還直接表現(xiàn)在槽部10的深度D上。與此相對(duì)照， 在采用定壓方式的情況下，雖然稍微被負(fù)極活性物質(zhì)層13中的活性物質(zhì)的填充密度所左右，但是相對(duì)于兩面涂敷部14的厚度的偏差，可以通過自動(dòng) 地可變調(diào)節(jié)按壓可動(dòng)輥31的壓力(例如氣缸的氣壓)使其一直恒定而容易 地對(duì)應(yīng)，由此能夠高再現(xiàn)性地形成具有規(guī)定的深度D的槽部10。
但是，在采用定壓方式形成槽部10的情況下，相對(duì)于負(fù)極板窄帶材ll 上的單面涂敷部17的負(fù)極活性物質(zhì)層13，需要能夠在不形成槽部10的情 況下使負(fù)極板窄帶材11通過槽加工輥31、 30的間隙。對(duì)此，只要通過在 槽加工輥31、 30間設(shè)置止動(dòng)器，使可動(dòng)輥31相對(duì)于單面涂敷部17保持在 非按壓狀態(tài)就能對(duì)應(yīng)。這里，所謂"非按壓狀態(tài)"指的是以不形成槽部的 程度與單面涂敷部相接的狀態(tài)(也包括非接觸狀態(tài))。
此外，在采用薄的負(fù)極板3的情況下，兩面涂敷部14的厚度只有200 p m左右，當(dāng)在厚度如此薄的兩面涂敷部14上形成深度D為8 u m的槽部 10時(shí)，需要提高槽部形成的加工精度。因而，優(yōu)選的是槽加工輥31、 30的 軸承部只有軸承旋轉(zhuǎn)所需的間隙，輥軸和軸承間形成不存在間隙的嵌合形
從而，兩槽加工輥31、 30能夠在不產(chǎn)生晃動(dòng)的情況下使負(fù)極板窄帶材11 通過各個(gè)間隙，因此能夠在兩面涂敷部14的兩面?zhèn)鹊母髫?fù)極活性物質(zhì)層13 上高精度地形成槽部10、而在單面涂敷部17的負(fù)極活性物質(zhì)層13上不形 成槽部10的情況下，使負(fù)極板窄帶材11順利地通過各個(gè)間隙。
接著，對(duì)槽部10的深度D進(jìn)行說明。伴隨著槽部10的深度D的加深， 電解液向極板組1的注液性(浸滲性)提高。為了對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證，制成了 在兩面涂敷部14的負(fù)極活性物質(zhì)層13上形成了間距P為170um、深度D 分別為3um、 8um及25um的槽部10的3種負(fù)極板3，通過經(jīng)由隔膜4 巻繞這些負(fù)極板3及正極板2，制成3種極板組1，將這些極板組l收容在 電池殼內(nèi)，使電解液浸透在極板組1中，比較了注液時(shí)間。其結(jié)果是，在 槽部10的深度D為3 u m的負(fù)極板3中注液時(shí)間為大約45分鐘、在槽部 10的深度D為8 u m的負(fù)極板3中注液時(shí)間為大約23分鐘、在槽部10的 深度D為25 u m的負(fù)極板3中注液時(shí)間為大約15分鐘。由此判明隨著 槽部10的深度D加深，電解液向極板組1的注液性提高，如果槽部10的 深度D小于4 p m，則幾乎不能得到提高電解液的注液性的效果。
另一方面，如果槽部10的深度D加深，盡管電解液的注液性提高，但
17是形成槽部10的部位的活性物質(zhì)被異常地壓縮，因而鋰離子不能自由移動(dòng)，
鋰離子的接受性變差，有鋰金屬容易析出的可能性。此外，如果槽部io的
深度D加深，隨之負(fù)極板3的厚度增加，而且負(fù)極板3的延伸也增大，因 此活性物質(zhì)容易從芯材12剝離。另外，如果負(fù)極板3的厚度增加，在形成 極板組l的巻繞工序中，活性物質(zhì)會(huì)從芯材12剝離，或在將極板組l插入 電池殼7內(nèi)時(shí)，伴隨著負(fù)極板3的厚度的增加而直徑增大的極板組1會(huì)發(fā) 生難以擦著電池殼7的開口端面而插入等生產(chǎn)不良。另外，如果形成活性 物質(zhì)容易從芯材12剝離的狀態(tài)，則導(dǎo)電性下降，有損電池特性。
另外，認(rèn)為活性物質(zhì)耐受從芯材12剝離的耐剝離強(qiáng)度伴隨著槽部10 的深度D加深而下降。也就是說，伴隨著槽部10的深度D加深，負(fù)極活 性物質(zhì)層13的厚度增加，但由于該厚度增加會(huì)向從芯材12剝離活性物質(zhì) 的方向作用較大的力，因而耐剝離強(qiáng)度下降。
為了對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證，制成了按170 U m的間距P形成有深度D分別為 25um、 12um、 8um及3um的槽部10的4種負(fù)極板3，對(duì)這些負(fù)極板3 進(jìn)行了耐剝離試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果是耐剝離強(qiáng)度按照深度D從大到小的順序?yàn)?大約4 (N/m)、大約5 (N/m)、大約6 (N/m)及大約7 (N/m)，證實(shí)了隨 著槽部10的深度D的加深，耐剝離強(qiáng)度逐漸下降。
從以上結(jié)果出發(fā)，關(guān)于槽部10的深度D，得出以下結(jié)論。也就是說， 在將槽部10的深度D設(shè)定在低于4 u m的情況下，電解液的注液性(浸滲 性)不足，另一方面，在將槽部10的深度D設(shè)定為超過20um的大小的 情況下，活性物質(zhì)耐受從芯材12剝離的耐剝離強(qiáng)度下降，因而有電池容量 下降、或脫落的活性物質(zhì)貫通隔膜4與正極板2接觸而發(fā)生內(nèi)部短路的可 能性。因此，關(guān)于槽部10，只要盡可能地減小深度D，增加形成數(shù)量，就 能防止不適合情況的發(fā)生，得到電解液的良好的注液性。為此，槽部10的 深度D需要設(shè)定在4um以上且20um以下的范圍內(nèi)，優(yōu)選設(shè)定在5 15 um的范圍內(nèi)，更優(yōu)選設(shè)定在6 10um的范圍內(nèi)。
接著，對(duì)槽部10的間距P進(jìn)行說明。如果槽部10的間距P小，則槽 部10的形成數(shù)量增多，槽部10的總截面積增大，電解液的注液性提高。 為了對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證，制成了形成有深度D為8um、間距P為80um、 170 li m及260 ix m的槽部10的3種負(fù)極板3，將釆用負(fù)極板3的3種極板組1收容在電池殼7內(nèi)，比較了電解液的注液時(shí)間。其結(jié)果是，間距P為80u m時(shí)的注液時(shí)間為大約20分鐘、間距P為170um時(shí)的注液時(shí)間為大約23 分鐘、間距P為260um時(shí)的注液時(shí)間為大約30分鐘，由此判明槽部IO 的間距P越小，電解液向極板組的注液性越提高。
可是，如果將槽部10的間距P設(shè)定在低于100um，則電解液的注液 性提高的相反面是，由多個(gè)槽部10造成的負(fù)極活性物質(zhì)層13的壓縮部位 增多，活性物質(zhì)的填充密度變得過高，而且在負(fù)極活性物質(zhì)層13的表面上 不存在槽部10的平面過少，使得相鄰的各兩個(gè)槽部10間成為容易倒塌的 突條形狀，如果該突條形狀的部分在輸送工序中的夾持時(shí)倒塌，則產(chǎn)生負(fù) 極活性物質(zhì)層13的厚度變化的不適合情況。
另一方面，如果將槽部10的間距P設(shè)定在超過200ym的大小，則發(fā) 生向芯材12的延伸，對(duì)負(fù)極活性物質(zhì)層13施加大的應(yīng)力，而且活性物質(zhì) 耐受從芯材12剝離的耐剝離強(qiáng)度下降，活性物質(zhì)變得容易脫落。
以下，對(duì)槽部10的間距P增大時(shí)的耐剝離強(qiáng)度的下降進(jìn)行詳細(xì)說明。
在負(fù)極板窄帶材11通過相同的槽加工輥31、 30間時(shí)，在將槽加工輥 31、 30的突條31a、 30a壓陷在兩面涂敷部14的負(fù)極活性物質(zhì)層13中而同 時(shí)形成槽部10時(shí)，通過在同一位置同時(shí)接受突條31a、 30a的負(fù)荷而相互抵 消的部位，僅僅是突條31a、 30a相互立體交叉的部位，換而言之，僅僅是 形成于兩面涂敷部14的表面上的槽部10相互立體交叉的部位，其它部位 只由芯材12來接受突條31a、 30a的負(fù)荷。因而，在以相互交叉的方式形成 兩面涂敷部14的槽部IO的情況下，如果槽部10的間距P增大，則接受突 條31a、 30a的負(fù)荷的跨距變長，對(duì)芯材12的負(fù)擔(dān)增大，因此芯材12被延 伸。其結(jié)果是，在負(fù)極活性物質(zhì)層13內(nèi)，活性物質(zhì)被剝離，或活性物質(zhì)從 芯材12上剝離，導(dǎo)致負(fù)極活性物質(zhì)層13對(duì)芯材12的耐剝離強(qiáng)度下降。
為了驗(yàn)證耐剝離強(qiáng)度伴隨著槽部10的間距P增大而下降的結(jié)論，制成 了按460ym、 260 um、 170u m及80u m的間距P形成深度D為8 u m的 槽部10的4種負(fù)極板3，對(duì)這些負(fù)極板3進(jìn)行了耐剝離試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果是， 耐剝離強(qiáng)度按照間距P從大到小的順序?yàn)榇蠹s4 (N/m)、大約4.5 (N/m)、 大約5 (N/m)及大約6 (N/m)，證實(shí)了伴隨著槽部10的間距P的加大， 耐剝離強(qiáng)度逐漸下降，活性物質(zhì)變得容易脫落。
19進(jìn)而，在形成了槽部10后，對(duì)負(fù)極板3的截面進(jìn)行了觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 在按260 U m長的間距P形成槽部10的負(fù)極板3中，形成芯材12彎曲、或 活性物質(zhì)的一部分從芯材12稍微剝離并鼓起的狀態(tài)。
從以上得出，優(yōu)選的是將槽部10的間距P設(shè)定在lOOpm以上且200 um以下的范圍內(nèi)。
由于槽部10在兩面涂敷部14上相互立體交叉地形成，因此具有在將 突條31a、 30a壓陷在負(fù)極活性物質(zhì)層13中時(shí)，在負(fù)極活性物質(zhì)層13中產(chǎn) 生的變形被相互抵消的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)而，在按相同的間距P形成槽部10的情況 下，由于各槽部10的立體交叉點(diǎn)上的相鄰的槽部10間的距離最短，因此 施加給芯材12的負(fù)擔(dān)減小，活性物質(zhì)耐受從芯材12剝離的耐剝離強(qiáng)度提 高，能夠有效地防止活性物質(zhì)的脫落。
此外，由于槽部10在兩面涂敷部14上按相位相互對(duì)稱的圖形形成， 因此因形成槽部10而發(fā)生的負(fù)極活性物質(zhì)層13的延伸在兩面?zhèn)鹊母髫?fù)極 活性物質(zhì)層13上同等地發(fā)生，所以在形成槽部IO后不會(huì)殘留變形。
進(jìn)而，通過在兩面涂敷部14的兩面上形成槽部10，與只在一面形成槽 部10的情況相比，能夠均勻地保持更多的電解液，從而能夠確保長的循環(huán) 壽命。
為了對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證，制成了3種負(fù)極板3， g卩將深度D為8um的槽 部10按170um的間距P,形成于兩面涂敷部14的兩面上的負(fù)極板3、只 形成于一面上的負(fù)極板3、和兩面都未形成的負(fù)極板3。各制成多個(gè)將采用 這些負(fù)極板3構(gòu)成的3種極板組1收容在電池殼7內(nèi)而成的電池，向各電 池中注入規(guī)定量的電解液，在抽真空的狀態(tài)下使其浸滲后，將各電池分解， 觀察電解液向負(fù)極板3的浸滲狀態(tài)。
其結(jié)果是，在剛注完液的時(shí)刻，在兩面都沒有形成槽部10的情況下， 電解液浸滲在負(fù)極板3中的面積為總面積的60%，在只在一面形成槽部10 的情況下，在形成槽部10的一面，電解液浸滲的面積為總面積的100%， 但在未形成槽部10的一面，電解液浸滲的面積為總面積的80%。與此相對(duì) 照，在兩面都形成槽部10的情況下，電解液浸滲的面積是兩面都為總面積 的100%。
接著，在注液結(jié)束后，為了把握直到電解液浸滲到整個(gè)負(fù)極板3中為
20止的時(shí)間，每經(jīng)過1小時(shí)將各電池分解，進(jìn)行觀察。其結(jié)果是，在兩面都
形成槽部10的負(fù)極板3中，在剛注完液后，電解液在兩面都100%浸滲， 而在只在一面形成槽部10的負(fù)極板3中，在未形成槽部10的一面，在經(jīng) 過2小時(shí)后電解液100%浸滲。此外，在兩面都未形成槽部10的負(fù)極板3 中，在經(jīng)過5小時(shí)后，電解液在兩面都100%浸滲，但在剛注完液后浸滲的 部位中，電解液的浸滲量小，呈電解液分布不均勻的狀態(tài)。由此可以確認(rèn)， 在槽部10的深度D相同的情況下，兩面都形成了槽部10的負(fù)極板3，與 只在一面形成槽部的負(fù)極板3相比，直到電解液浸滲結(jié)束為止的時(shí)間能夠 縮短到l/2左右，而且作為電池的循環(huán)壽命也延長。
進(jìn)而，將循環(huán)試驗(yàn)中的電池分解，對(duì)只在一面形成槽部10的電極板進(jìn) 行電解液分布的調(diào)查，按每單位面積的極板中提取出多少非水電解液的主 成分即EC (碳酸亞乙酯)進(jìn)行了循環(huán)壽命的驗(yàn)證。其結(jié)果是，與取樣部位 無關(guān)，任一個(gè)形成有槽部10的一面與未形成槽部10的一面相比，EC多存 在0.1 0.15mg左右。也就是說，在兩面都形成了槽部10的情況下，在極 板的表面EC存在最多，沒有電解液的不均，能使電解液均勻地浸滲，但在 沒有形成槽部10的一面，因電解液的液量少，而使內(nèi)部電阻上升，使循環(huán) 壽命縮短。
此外，通過將槽部10形成從負(fù)極活性物質(zhì)層13的寬度方向的一端面 向另一端面貫通的貫通形狀，使得電解液向極板組1的注液性格外提高， 能夠大幅度縮短注液時(shí)間。除此以外，通過格外提高電解液向極板組1的 浸滲性，能夠有效地抑制作為電池的充放電時(shí)液枯竭現(xiàn)象的發(fā)生，而且能 夠抑制電解液在極板組1中的分布不均勻。此外，通過按相對(duì)于負(fù)極板3 的長度方向傾斜的角度形成槽部10，可以提高電解液向極板組1的浸滲性， 而且在形成極板組1的巻繞工序中能夠抑制應(yīng)力的發(fā)生，能夠有效地防止 負(fù)極板3的極板斷裂。
再有，在上述實(shí)施方式中，舉例說明了在電極板中的負(fù)極板3上形成 槽部10的情況，但為了通過槽部10提高電解液向極板組1的注液性或浸 滲性而達(dá)到高效率生產(chǎn)的目的，可以在正極板2或負(fù)極板3中的任何一方 上形成槽部10，無論在哪個(gè)電極板上形成槽部10，都能謀求提高電解液的 注液性或浸滲性。在此種情況下，只要槽部10的深度D和間距P相同，無論在哪個(gè)電極板上形成槽部10，都能同等地提高注液性或浸滲性。當(dāng)在鋰 二次電池的正極板2上形成槽部時(shí)，由于正極板2與負(fù)極板3相比，活性 物質(zhì)層硬，因此在形成槽部時(shí)需要大的加壓力。如果在上述實(shí)施方式的負(fù) 極板3上形成槽部10，則能用小的加壓力形成槽部10。
以上，通過適宜的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但這些說明不是限 定事項(xiàng)，當(dāng)然可進(jìn)行多種變更。例如，在本實(shí)施方式中，作為極板組l，采 用經(jīng)由隔膜巻繞正極板2及負(fù)極板3而成的極板組，但是即使是經(jīng)由隔膜 層疊正極板2及負(fù)極板3而成的極板組1，也能得到同樣的效果。 (第2實(shí)施方式)
第1實(shí)施方式中的電極板雖可實(shí)現(xiàn)電解液的浸滲性優(yōu)良、且生產(chǎn)性及 可靠性優(yōu)良的電池用電極板，但在實(shí)用化中，要求高精度、且高生產(chǎn)性地 制造上述電極板。也就是說，在形成槽部10時(shí)，要按規(guī)定的深度高精度地 在兩面涂敷部14的兩面?zhèn)鹊母骰钚晕镔|(zhì)層的整個(gè)表面上形成槽部10，且不 在單面涂敷部17的活性物質(zhì)層的表面上形成槽部10，而且相對(duì)于具有兩面 涂敷部14、單面涂敷部17及芯材露出部18這三種厚度不同的區(qū)域的電極 板窄帶材，需要一直保持恒定的張力及移動(dòng)速度來穩(wěn)定地輸送并形成槽部。
在本實(shí)施方式中，對(duì)滿足如此的要求的電池用電極板的制造方法及制 造裝置進(jìn)行說明。
圖6是示意性地表示本實(shí)施方式中的電池用電極板的制造裝置的整體 構(gòu)成的圖示。如圖6所示，將巻繞在開巻機(jī)22上的負(fù)極板窄帶材11 一邊 導(dǎo)向輸出側(cè)導(dǎo)輥23 —邊從開巻機(jī)22上輸送出去，然后按供給側(cè)松緊調(diào)節(jié) 輥機(jī)構(gòu)24 (由上方側(cè)的3個(gè)支持輥24a和下方側(cè)的2個(gè)調(diào)節(jié)輥24b的組合 而構(gòu)成)、及蛇行防止輥機(jī)構(gòu)27 (將4個(gè)輥27a配置為矩形狀而成)的順序 通過，并供給槽部加工機(jī)構(gòu)部28。該槽部加工機(jī)構(gòu)部28的構(gòu)成具備供給 側(cè)巻繞用導(dǎo)輥29、固定側(cè)槽加工輥(以下簡(jiǎn)稱為"固定輥")30、可動(dòng)側(cè)槽 加工輥(以下簡(jiǎn)稱為"可動(dòng)輥")31、輔助驅(qū)動(dòng)用輥32、及取出側(cè)巻繞用導(dǎo) 輥33。
圖2 (a)所示的構(gòu)成的負(fù)極板窄帶材11通過槽部加工機(jī)構(gòu)部28，由 此如圖2 (b)所示，只在兩面涂敷部14的兩面?zhèn)鹊幕钚晕镔|(zhì)層13上形成 槽部10，該被槽部加工了的負(fù)極板窄帶材11經(jīng)由方向變換用導(dǎo)輥34被導(dǎo)入取出側(cè)松緊調(diào)節(jié)輥機(jī)構(gòu)37 (由上方側(cè)的3個(gè)支持輥37a和下方側(cè)的2個(gè) 調(diào)節(jié)輥37b組合而成)后，通過二次驅(qū)動(dòng)輥38與輸送輔助輥39間，被送 給巻取調(diào)整用松緊調(diào)節(jié)輥機(jī)構(gòu)40 (由上方側(cè)的3個(gè)支持輥40a和下方側(cè)的 2個(gè)調(diào)節(jié)輥40b組合而成)，最后通過巻取側(cè)導(dǎo)輥41而巻取在巻筒42上。
松緊調(diào)節(jié)輥機(jī)構(gòu)24、 37中，支持輥24a、 37a被設(shè)置為位置固定，且調(diào) 節(jié)輥24b、 37b被設(shè)置為上下活動(dòng)自如，通過與輸送中的負(fù)極板窄帶材11 的張力變化相對(duì)應(yīng)地使調(diào)節(jié)輥24b、 37b自動(dòng)地上下移動(dòng)，可以使得作用于 負(fù)極板窄帶材11的張力一直穩(wěn)定地起作用。所以，負(fù)極板窄帶材11在松 緊調(diào)節(jié)輥機(jī)構(gòu)24、 37間可以一直維持規(guī)定的張力，因而在槽部加工機(jī)構(gòu)部 28中，只要對(duì)負(fù)極板窄帶材ll賦予小的輸送力，就可以以規(guī)定的輸送速度 輸送負(fù)極板窄帶材ll。
另一方面，獨(dú)立地設(shè)定負(fù)極板窄帶材11在槽部加工機(jī)構(gòu)部28側(cè)和在 巻筒42側(cè)的各自的張力，并分別自動(dòng)調(diào)節(jié)二次驅(qū)動(dòng)輥38的旋轉(zhuǎn)速度及巻 取調(diào)整用松緊調(diào)節(jié)輥機(jī)構(gòu)40的調(diào)節(jié)輥40b的上下位置，以使得負(fù)極板窄帶 材11在巻筒42上的巻取成為在開始巻繞時(shí)牢固地巻繞，且隨著巻繞徑 的增大而逐漸緩慢地巻繞。由此，能夠?qū)⑿纬闪瞬鄄?0的負(fù)極板窄帶材11 不巻偏且以良好的巻繞狀態(tài)巻繞在巻筒42上。
圖7是表示圖6的槽部加工機(jī)構(gòu)部28的構(gòu)成的放大立體圖。固定輥30 及可動(dòng)輥31都是相同的輥，在相對(duì)于其軸心成45°的扭轉(zhuǎn)角的方向上形成 有多個(gè)槽加工用突條30a、 31a。上下地配置該固定輥30和可動(dòng)輥31，只要 使負(fù)極板窄帶材11通過其間隙，就能如圖3所示，在負(fù)極板窄帶材11的 兩面涂敷部14的兩面?zhèn)鹊呢?fù)極活性物質(zhì)層13上形成相對(duì)于其長度方向在 兩面?zhèn)认嗷コ芍苯堑亓Ⅲw交叉的槽部10。
將固定輥30設(shè)置為位置固定，將可動(dòng)輥31設(shè)置為在規(guī)定的小的移動(dòng) 范圍內(nèi)上下可動(dòng)。關(guān)于對(duì)兩輥30、 31的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，將伺服電機(jī)等的旋轉(zhuǎn)力 傳遞給固定輥30，該固定輥30的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由一對(duì)分別軸接在兩輥30、 31的 輥軸30b、 31b上且相互嚙合的齒輪43、 44傳遞給可動(dòng)輥31，由此，兩輥 30、 31能以相同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
供給側(cè)巻繞用導(dǎo)輥29及取出側(cè)巻繞用導(dǎo)輥33被設(shè)置成相對(duì)置地配置， 以使得相對(duì)于固定輥30能夠?qū)⒇?fù)極板窄帶材11巻繞在固定輥30的外周面
23的大致半圈上。此外，在負(fù)極板窄帶材11的相對(duì)于取出側(cè)巻繞用導(dǎo)輥33 的前段側(cè)的位置上，以用小的加壓力就能將負(fù)極板窄帶材11按壓在固定輥 30上的形態(tài)設(shè)置有輔助驅(qū)動(dòng)用輥32，該輔助驅(qū)動(dòng)用輥32上未設(shè)置槽加工 用突條，具有平坦的表面。該輔助驅(qū)動(dòng)用輥32按壓在負(fù)極板窄帶材11上 的通過取出側(cè)巻繞用導(dǎo)輥33而巻繞在固定輥30上的部位上。
圖8是表示負(fù)極板窄帶材11的單面涂敷部17通過固定輥30及可動(dòng)輥 31的間隙時(shí)的兩輥30、 30的狀態(tài)的圖示，圖8 (a)是按通過兩輥30、 30 的中心切斷線切斷了的縱向剖視圖，圖8 (b)為沿著圖8 (a)的B-B線切 斷了的剖視圖。兩輥30、 31的輥軸30b、 31b分別旋轉(zhuǎn)自如地由一對(duì)球軸 承47、 48支承其兩端附近的部位。這里，兩輥30、 31的輥軸30b、 31b以 相對(duì)于球軸承47、 48不存在間隙的壓入嵌合形態(tài)被支承，在輥軸30b、 31b 和球軸承47、 48之間只存在球軸承47、 48旋轉(zhuǎn)所需的間隙。另外，在球 軸承47、 48中，滾珠47a、 48a和軸承保持架47b、 48b以它們之間不存在 間隙的壓入嵌合形態(tài)來構(gòu)成。
在以定壓方式形成槽部10的情況下，需要形成不在負(fù)極板窄帶材11 的單面涂敷部17上形成槽部10地使負(fù)極板窄帶材11通過兩輥30、 31間 的間隙的構(gòu)成。對(duì)此，在兩輥30、 31間設(shè)有止動(dòng)器(距離調(diào)節(jié)手段)49來 對(duì)應(yīng)。該止動(dòng)器49是為了不在單面涂敷部17上形成槽部IO而阻止可動(dòng)輥 31超過兩輥30、 31間的最小間隙以接近固定輥30的手段。由此，能夠不 在單面涂敷部17上形成槽部IO地使負(fù)極板窄帶材11通過兩輥30、 31間。
此外，在采用薄的負(fù)極板3的情況下，兩面涂敷部14的厚度只有120 Pm左右，在該厚度薄的兩面涂敷部14上需要以士lum的高精度形成深 度D為8um的槽部10。因此，需要使得在輥軸30b、 31b與球軸承47、 48之間，以及在球軸承47、 48中的滾珠47a、 48a與軸承保持架47b、 48b 之間分別沒有公差間隙，只設(shè)置球軸承47、 48的滾珠47a、 48a旋轉(zhuǎn)所需的 間隙，由此消除了兩輥30、 31的晃動(dòng)。
除此以外，為了高精度地形成槽部IO，槽部加工機(jī)構(gòu)部28具備以下所 述的定壓方式的槽部加工機(jī)構(gòu)。
也就是說，可動(dòng)輥31被設(shè)置成由單獨(dú)的氣缸50、 51分別對(duì)輥軸31b 中的與輥主體對(duì)稱的兩處進(jìn)行加壓，但向該兩氣缸50、 51供給空氣的氣管52、 53由同一空氣經(jīng)路分岐而成，且設(shè)定為相同的管長度，從而一直對(duì)輥 軸31b的兩處的部位作用相同的加壓力。此外，在氣管52、 53的分岐處配 置有精密減壓閥54。該精密減壓閥(壓力調(diào)節(jié)手段)54能夠?qū)臍獗?7 供給的氣壓一直保持在設(shè)定值并供給兩氣缸50、 51。
具體地說，負(fù)極板窄帶材11的兩面涂敷部14通過用輥壓壓延負(fù)極活 性物質(zhì)層13而被調(diào)整到整體為相同的厚度，但也存在1 2u m的厚度偏差。 精密減壓閥54的作用是在由于該兩面涂敷部14的厚度偏差而使得兩氣 缸50、 51的壓力要升高時(shí)，自動(dòng)地排出多余的空氣而一直維持規(guī)定的壓力。 由此，盡管有兩面涂敷部14的厚度的偏差，也能自動(dòng)地將兩氣缸50、 51 的氣壓一直調(diào)節(jié)到規(guī)定的設(shè)定壓力。因而，盡管有兩面涂敷部14的厚度的 偏差，固定輥30及可動(dòng)輥31的槽加工用突條30a、 31a向負(fù)極活性物質(zhì)層 13的壓陷量也能一直恒定，能夠正確地形成規(guī)定的深度D的槽部10。再有， 也可以采用油壓缸或伺服電機(jī)來取代氣缸50、 51。
此外，可動(dòng)輥31只從輥軸31b的一側(cè)通過齒輪44、 43的嚙合從固定 輥30接受旋轉(zhuǎn)力的傳遞，但在輥軸31b的另一側(cè)也具備與上述一側(cè)的齒輪 44具有相同重量的齒輪44。該另一側(cè)的齒輪44具有作為平衡器的功能。 因此，也可以將另一側(cè)的齒輪44替換成圓盤狀的平衡器。由此，可對(duì)負(fù)極 板窄帶材11的寬度方向均勻地施加可動(dòng)輥31的加壓力。
圖8 (c)是固定輥30及可動(dòng)輥31上的槽加工用突條30a、 31b的形成 部位的剖視圖。突條30a、 31b具有能夠形成圖4^f示的截面形狀的槽部10 的截面形狀，即具有前端角度e為120° 、且前端的曲率R為30um的圓 弧狀的截面形狀。如此通過將前端角度0設(shè)定為120° ，形成于鐵芯的表面 上的陶瓷層沒有破損的可能性，此外，通過將突條30a、 31a的前端的曲率 R設(shè)定為30um，在將突條30a、 31a按壓在負(fù)極活性物質(zhì)層13上形成槽部 10時(shí)，則沒有在負(fù)極活性物質(zhì)層13發(fā)生裂紋的可能性。
槽加工用突條30a、 31b,如上所述，是通過在鐵制的輥母體的整個(gè)表 面上噴鍍氧化鉻而涂布，對(duì)由此形成的陶瓷層照射激光，使陶瓷部分熔化 成所要求的圖形而形成的，因此能夠以極高的精度形成上述形狀。此外， 通過采用這樣的形成手段，能夠按上述那樣將突條30a、 31a的前端角部正 確地形成為具有30um的曲率R的弧狀，除此以外，當(dāng)然也能將突條30a、
2531a的直立的根部形成為弧狀。換而言之，不會(huì)形成為尖的角部的形狀。由 此，也可以進(jìn)一步消除固定輥30及可動(dòng)輥31表面的陶瓷層破損的可能性。
圖9是槽部加工機(jī)構(gòu)部28的側(cè)視圖。輔助驅(qū)動(dòng)用輥32是以硬度大約 為80度的有機(jī)硅為材質(zhì)的橡膠制，并被設(shè)置成在相對(duì)于固定輥30接觸離 開的水平方向上可以只移動(dòng)規(guī)定距離。該輔助驅(qū)動(dòng)用輥32是不賦予驅(qū)動(dòng)力 的自由輥，自身的輥軸32a被輔助輸送力賦予用氣缸58加壓，從而將在兩 面涂敷部14上形成了槽部10的負(fù)極板窄帶材11按壓在固定輥30上。通 過氣缸58的氣壓調(diào)節(jié)從該輔助驅(qū)動(dòng)用輥32施加給負(fù)極板窄帶材11的負(fù)荷， 使其一直保持恒定。具體地講，在使負(fù)極板窄帶材11上的單面涂敷部17 通過固定輥30和輔助驅(qū)動(dòng)用輥32之間時(shí)，自動(dòng)地調(diào)節(jié)氣缸58的氣壓，使 得一直對(duì)輔助驅(qū)動(dòng)用輥32施加不會(huì)由于固定輥30的突條30a而在單面涂 敷部17的負(fù)極活性物質(zhì)層13上形成槽部10的程度的負(fù)荷。
此外，如圖8所示，將負(fù)極板窄帶材11設(shè)置成，以單面涂敷部17的 負(fù)極活性物質(zhì)層13與固定輥30相面對(duì)的配置使負(fù)極板窄帶材11通過固定 輥30及可動(dòng)輥31之間。由此，在負(fù)極板窄帶材ll的單面涂敷部17通過 兩輥30、 31間的間隙時(shí)，能夠用止動(dòng)器49阻止可動(dòng)輥31擠壓?jiǎn)蚊嫱糠蟛?17。假設(shè)在配置為以單面涂敷部17的負(fù)極活性物質(zhì)層13與可動(dòng)輥31相面 對(duì)的配置輸送負(fù)極板窄帶材11的情況下，為了不在單面涂敷部17的負(fù)極 活性物質(zhì)層13上形成槽部10，需要采用可將可動(dòng)輥31提升到與單面涂敷 部17的負(fù)極活性物質(zhì)層13分離的位置上的手段來取代止動(dòng)器49，因而難 以順利地進(jìn)行可動(dòng)輥31的上下移動(dòng)。
在接近固定輥30及可動(dòng)輥31的輥面的位置上配置有吸塵口 59、 60， 用于吸引并清除附著在輥表面上的活性物質(zhì)。在該配置中，將吸塵口 59、 60的前端與輥表面的間隙設(shè)定在大約2mm。此外，在兩輥30、 31的間隙 與輔助驅(qū)動(dòng)用輥32之間的位置上配置有吸塵口 61，用于吸引并清除附著在 通過兩輥30、 31而剛剛形成槽部10后的負(fù)極板窄帶材11上的活性物質(zhì)。 另外，在輔助驅(qū)動(dòng)用輥32與取出側(cè)巻繞用導(dǎo)輥33之間的負(fù)極板窄帶材11 兩面?zhèn)鹊母魑恢蒙弦卜謩e配置有一對(duì)吸塵口 62。這些吸塵口 59 62被設(shè)定 為每秒10m以上的吸入風(fēng)速。
接著，對(duì)本實(shí)施方式中的電池用電極板的制造方法進(jìn)行說明。
26首先，如圖2 (a)所示，利用間歇涂布法形成具有兩面涂敷部14、單 面涂敷部17及芯材露出部18的負(fù)極板窄帶材11,通過使該負(fù)極板窄帶材 11通過槽部加工機(jī)構(gòu)部28的固定輥30及可動(dòng)輥31的間隙，在負(fù)極板窄帶 材11的兩面涂敷部14的兩面上形成槽部10。在槽部加工機(jī)構(gòu)部28中，用 于對(duì)經(jīng)由具有相同長度的氣管52、 53供給一對(duì)氣缸50、 51的氣壓進(jìn)行調(diào) 節(jié)的精密減壓閥54自動(dòng)且高精度地調(diào)節(jié)一對(duì)氣缸50、 51的氣壓，以吸收 兩面涂敷部14的厚度偏差而使其一直保持在設(shè)定值，因此， 一直以固定的 加壓力將可動(dòng)輥31按壓在兩面涂敷部14上。也就是說，固定輥30及可動(dòng) 輥31通過一邊以定壓方式用規(guī)定壓力夾持兩面涂敷部14 一邊輸送負(fù)極板 窄帶材11,從而在兩面涂敷部14的兩面上形成槽部10。由此，盡管兩面 涂敷部14的厚度具有偏差，兩輥30、 31的槽加工用突條30a、 31a也能相 對(duì)于負(fù)極活性物質(zhì)層13確實(shí)地形成一直具有設(shè)定的8 P m的規(guī)定深度D的 槽部10。
而且，關(guān)于兩輥30、 31，如上所述，除了以不存在公差間隙的形態(tài)由 球軸承47、 48旋轉(zhuǎn)自如地支承來防止晃動(dòng)的發(fā)生之外，通過在以將負(fù)極板 窄帶材11巻繞在固定輥30的大致半周面上的狀態(tài)下輸送負(fù)極板窄帶材11， 即使在作用于負(fù)極板窄帶材11的張力低的情況下，也能抑制晃動(dòng)的發(fā)生。 由此，可動(dòng)輥31通過氣缸50、 51 —直接受設(shè)定壓力，并在負(fù)極板窄帶材 11的兩面涂敷部14上以深度D為8um土lum左右的非常高的精度形成 槽部IO，而且在單面涂敷部17通過兩輥30、 31間時(shí)，不會(huì)因晃動(dòng)而發(fā)生 活性物質(zhì)從單面涂敷部17的負(fù)極活性物質(zhì)層13上的脫落。
這里，需要使可動(dòng)輥31與負(fù)極板窄帶材11的兩面涂敷部14的厚度偏 差相對(duì)應(yīng)地順利地上下移動(dòng)。在此種情況下，如果可動(dòng)輥31在上限位置處 的相對(duì)于固定輥30的間隙過大，則再現(xiàn)性消失，因此在設(shè)定可動(dòng)輥31的 上下移動(dòng)范圍時(shí)需要考慮到此點(diǎn)。
再有，當(dāng)在厚度大約為200 y m的兩面涂敷部14的各負(fù)極活性物質(zhì)層 13上分別形成深度D為8 y m的槽部10的情況下，固定輥30及可動(dòng)輥31 間的間隙也要估計(jì)到球軸承47、 48旋轉(zhuǎn)所需的間隙和負(fù)極板窄帶材11的 彎曲，并且需要將槽加工用突條30a、 31a設(shè)定成能夠壓陷到負(fù)極活性物質(zhì) 層13中必要深度以上。因此，在實(shí)用中設(shè)定兩輥30、 31間的間隙。
27此外，為了使負(fù)極板窄帶材11確實(shí)通過固定輥30及可動(dòng)輥31的中央 部的間隙，通過圖6所示的蛇行防止輥機(jī)構(gòu)27來控制負(fù)極板窄帶材11，而 且可動(dòng)輥31通過在兩側(cè)具備的相同重量的齒輪44對(duì)負(fù)極板窄帶材11的寬 度方向施加均勻的加壓力，因此可在負(fù)極板窄帶材11的兩面涂敷部14上， 在其寬度方向形成具有均勻深度D的槽部10。
另外，在負(fù)極板窄帶材11的單面涂敷部17通過固定輥30及可動(dòng)輥31 的間隙時(shí)，可動(dòng)輥31搭接在兩側(cè)的一對(duì)止動(dòng)器49上，從而被阻止向固定 輥30的接近，如圖9所示，形成與負(fù)極板窄帶材11分離的狀態(tài)。因此， 單面涂敷部17的負(fù)極活性物質(zhì)層13能夠以不被固定輥30按壓的方式通過， 因而不會(huì)形成槽部10。此時(shí)，為了不在單面涂敷部17的負(fù)極活性物質(zhì)層 13上形成槽部10，將兩輥30、 31間的最小間隙設(shè)定為球軸承47、 48可旋 轉(zhuǎn)的間隙。
在本實(shí)施方式中，根據(jù)氣缸50、 51的氣壓來設(shè)定兩面涂敷部14通過 時(shí)的固定輥30及可動(dòng)輥31間的間隙，但在單面涂敷部17進(jìn)入兩輥30、 31 的間隙時(shí)，可動(dòng)輥31通過下移而搭接在止動(dòng)器49上，在以相對(duì)于固定輥 31具有間隙的狀態(tài)下停止，由于形成比單面涂敷部17的厚度大的間隙，所 以不會(huì)通過固定輥30而在單面涂敷部17的負(fù)極活性物質(zhì)層13上形成槽部 10。
此時(shí)，如圖9所示，由固定輥30及可動(dòng)輥31對(duì)負(fù)極板窄帶材11的夾 持而產(chǎn)生的對(duì)負(fù)極板窄帶材11的賦予輸送力被解除。對(duì)此，通過固定輥30 和輔助驅(qū)動(dòng)用輥32形成的夾持來對(duì)負(fù)極板窄帶材11賦予輸送力，此時(shí)， 輔助驅(qū)動(dòng)用輥32只以不壓破形成于兩面涂敷部14上的槽部10的程度的低 加壓力進(jìn)行按壓，但由于供給側(cè)及取出側(cè)的兩松緊調(diào)節(jié)輥機(jī)構(gòu)24、 37間的 負(fù)極板窄帶材11 一直保持恒定的張力，因此對(duì)于被調(diào)節(jié)到恒定張力的負(fù)極 板窄帶材ll,只要賦予由輔助驅(qū)動(dòng)用輥(輸送力賦予手段)32的低加壓力 所產(chǎn)生的小的輸送力，就能使負(fù)極板窄帶材11 一邊保持恒定的張力一邊以 規(guī)定的輸送速度可靠地輸送。
也就是說，即使負(fù)極板窄帶材11的單面涂敷部17及芯材露出部18到 達(dá)固定輥30及可動(dòng)輥31的間隙而解除了由兩輥30、 31對(duì)負(fù)極板窄帶材11 的夾持而賦予的對(duì)負(fù)極板窄帶材11的輸送力，也不會(huì)發(fā)生負(fù)極板窄帶材11
28因作用于其的張力而被突然高速輸送。由此，能在兩輥30、 31之間以一直 不松弛的狀態(tài)輸送負(fù)極板窄帶材11，并且也不會(huì)因賦予強(qiáng)的張力而產(chǎn)生延 伸。
此外，如圖9所示，輔助驅(qū)動(dòng)用輥32在使負(fù)極板窄帶材11的芯材露 出部18及單面涂敷部17通過兩輥30、 31的間隙的期間， 一直與兩面涂敷 部14接觸。此時(shí)，輔助輸送力賦予用氣缸58自動(dòng)地調(diào)節(jié)氣壓，以使對(duì)輔 助驅(qū)動(dòng)用輥32賦予輔助驅(qū)動(dòng)用輥32不壓破形成于兩面涂敷部14上的槽部 IO的程度的低加壓力。
此外，如圖7及圖9所示，通過供給側(cè)巻繞用導(dǎo)輥29和取出側(cè)巻繞用 導(dǎo)輥33,能將負(fù)極板窄帶材11以巻繞在固定輥30的外周面的大致跨越半 周范圍的狀態(tài)下進(jìn)行輸送。由此可有效地抑制負(fù)極板窄帶材11在輸送中產(chǎn) 生晃動(dòng)，因此沒有伴隨著晃動(dòng)的發(fā)生而產(chǎn)生的活性物質(zhì)從負(fù)極活性物質(zhì)層 13上脫落的可能性，而且，以往只以5m/sec左右的輸送速度輸送，但在本 實(shí)施方式中能以30 50m/sec左右的輸送速度高速且穩(wěn)定地輸送，能夠高生 產(chǎn)性地制造負(fù)極板3。
此外，如圖9所示，在通過用固定輥30及可動(dòng)輥31夾住負(fù)極板窄帶 材11并在其上形成槽部10時(shí)，從負(fù)極活性物質(zhì)層13上剝離的、附著在兩 輥30、 31的輥面上的活性物質(zhì)的碎片被吸入到各吸塵口 59、 60中而除去， 在槽部10的加工后附著在負(fù)極板窄帶材11上的活性物質(zhì)的碎片也被吸入 到各吸塵口 61、 62中而除去。因此，能夠在負(fù)極板窄帶材11上高再現(xiàn)性 地形成槽部10。
實(shí)施例
以下，通過列舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的構(gòu)成及效果作進(jìn)一步的說明，但本 發(fā)明并不限定于這些實(shí)施例。 (負(fù)極板窄帶材的制作)
用攪拌機(jī)將100重量份的負(fù)極活性物質(zhì)即人造石墨、相對(duì)于100重量 份的活性物質(zhì)為2.5重量份(按粘合劑的固體成分換算計(jì)為1重量份)的粘 合劑即苯乙烯-丁二烯共聚物橡膠微粒分散體(固體成分為40重量％)、相 對(duì)于100重量份的活性物質(zhì)為1重量份的粘合劑即羧甲基纖維素、及適量
29的水一同攪拌，制成負(fù)極合劑料漿。將該負(fù)極合劑料漿涂布在由厚度為10 um的銅箔構(gòu)成的集電用芯材12上，并進(jìn)行干燥，在通過輥壓使總厚度達(dá) 到大約200ixm后，用剪切機(jī)按標(biāo)稱容量2550mAh的直徑為18mm、高為 65mm的圓筒形鋰二次電池的負(fù)極板3的寬度即大約60mm的寬度切斷，制 作負(fù)極板窄帶材"，然后將其巻繞在圖6所示的開巻機(jī)22上。
接著，作為槽加工輥(固定輥及可動(dòng)輥)30、 31，采用在輥外徑為100mm 的輥本體的陶瓷制的外周面上按與圓周方向的扭轉(zhuǎn)角為45。的配置、按170 U m的間距形成有前端角0為120° 、高度H為25 U m的突條30a、 31a的 槽加工輥。使負(fù)極板窄帶材11通過該槽加工輥30、 31間，在負(fù)極板窄帶 材11的兩面涂敷部14的兩面上形成槽部10。槽部加工機(jī)構(gòu)部28使固接在 兩輥30、 31的輥軸30b、 31b上的齒輪43、 44嚙合，通過用伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動(dòng)固定輥31，使兩輥30、 31以相同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
使止動(dòng)器49介于兩輥30、 31之間，阻止兩輥接近到lOOlim以下。確 認(rèn)是否正確地保持兩輥30、 31間的間隙，然后調(diào)節(jié)對(duì)可動(dòng)輥31進(jìn)行加壓 的氣缸50、 51的氣壓，以使得對(duì)負(fù)極板窄帶材11的寬度方向的每lcm施 加30kgf的負(fù)荷。通過精密減壓閥來調(diào)節(jié)該氣壓。輔助驅(qū)動(dòng)用輥32以硬度 大約為80度的有機(jī)硅為表面材質(zhì)而構(gòu)成，將對(duì)該輔助驅(qū)動(dòng)用輥32進(jìn)行加 壓的輔助輸送力賦予用氣缸58的氣壓調(diào)節(jié)到對(duì)負(fù)極板窄帶材11的寬度方 向的每lcm施加大約2kgf的負(fù)荷。將負(fù)極板窄帶材11以賦予幾kg的張力 的狀態(tài)按規(guī)定的輸送速度輸送。采用以上構(gòu)成在負(fù)極板窄帶材ll的兩面涂 敷部14的兩面上形成槽部10，用輪廓測(cè)定器測(cè)定了負(fù)極活性物質(zhì)層13的 槽部10的深度D，結(jié)果平均為8.5um，并確認(rèn)在單面涂敷部17的負(fù)極活 性物質(zhì)層13上沒有形成槽部10。此外，采用激光顯微鏡確認(rèn)了負(fù)極活性物 質(zhì)層13上有無裂紋發(fā)生，結(jié)果是完全沒有發(fā)現(xiàn)裂紋。再有，負(fù)極板3的厚 度的增加量大約為0.5 li m，每個(gè)單電池的長度方向的延伸大約為0.1%。 (正極板窄帶材的制作)
采用以組成式LiNi8C0(UAlao502表示的鋰鎳復(fù)合氧化物作為正極活性 物質(zhì)。在NiS04水溶液中加入規(guī)定比率的Co及Al的硫酸，調(diào)制成飽和水 溶液。 一邊攪拌該飽和水溶液一邊慢慢滴下溶解有氫氧化鈉的堿性溶液， 通過中和而沉淀生成三元系的氫氧化鎳Ni^Coo^AUs (OH) 2。過濾并水洗該沉淀物，在80'C下進(jìn)行干燥。所得到的氫氧化鎳的平均粒徑為大約10 li m。
然后，加入氫氧化鋰水合物以使得Ni、 Co、 Al的原子數(shù)之和與Li的 原子數(shù)的比例為1 : 1.03,在80(TC的氧氣氛中進(jìn)行10小時(shí)的熱處理，得到 作為目的物的LiNio.8Cooj5Alo.05O2。通過粉末X射線衍射確認(rèn)得到的鋰鎳復(fù) 合氧化物為單一相的六方晶相狀結(jié)構(gòu)，而且Co及Al固溶。然后，經(jīng)過粉 碎、分級(jí)的處理制成正極活性物質(zhì)粉末。
在100重量份的活性物質(zhì)中加入5重量份的作為導(dǎo)電材料的乙炔黑， 在該混合物中混煉將作為粘結(jié)劑的聚偏氟乙烯(PVdF)溶解于N—甲基吡 咯烷酮(NMP)的溶劑中而成的溶液，形成料漿狀。再有，調(diào)整加入的PVdF 量，以使其相對(duì)于100重量份的活性物質(zhì)達(dá)到5重量份。將該料漿涂布到 由厚度為15um的鋁箔構(gòu)成的集電用芯材的兩面上，在干燥后進(jìn)行壓延， 制成厚度大約為200 n m、寬度大約為60mm的正極板窄帶材。 (極板組的制作)
接著，在將兩極板窄帶材干燥而除去多余的水分后，在干燥空氣室內(nèi) 將兩極板窄帶材與由厚度大約為30P m的聚乙烯微多孔膜構(gòu)成的隔膜4重 合，以此狀態(tài)巻繞而構(gòu)成極板組1。關(guān)于兩極板窄帶材中的負(fù)極板窄帶材 11，盡管切斷了位于兩面涂敷部14和單面涂敷部的中間的芯材露出部18， 但通過以不在單面涂敷部17的負(fù)極活性物質(zhì)層13上形成槽部10的方式設(shè) 定槽加工輥30、 31，使得在切斷后的芯材露出部18及單面涂敷部17上不 會(huì)發(fā)生彎曲狀的變形，不會(huì)產(chǎn)生巻繞機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)下降。再有，關(guān)于集電引線 20，采用巻繞機(jī)所備有的焊接部，以負(fù)極板窄帶材11的狀態(tài)在巻繞前安裝。
再有，作為比較例，將固定輥30交換成沒有突條的平坦輥，將可動(dòng)輥 31和固定輥30間的間隙設(shè)定在100nm,調(diào)節(jié)以使得對(duì)負(fù)極板3的每lcm 寬度施加31kg的負(fù)荷，從而只在兩面涂敷部14上的一側(cè)的負(fù)極活性物質(zhì) 層13上形成深度D大約為8um的槽部10，制成負(fù)極板(比較例1)。此 外，制成在兩面涂敷部14的兩面?zhèn)鹊呢?fù)極活性物質(zhì)層13的雙方上都不形 成槽部的負(fù)極板(比較例2)。 (電解液的注液性的評(píng)價(jià))
在將如此制作的極板組1收容在電池殼7中后，注入電解液，進(jìn)行注
31液性的驗(yàn)證。
在進(jìn)行電解液的注液性的評(píng)價(jià)時(shí)，采用向電池殼供給大約5g的電解液、 通過抽真空使其浸滲的注液方式。再有，也可以分幾次向電池殼內(nèi)供給電 解液。
在注入了規(guī)定量的電解液后，裝入真空箱，通過抽真空排出極板組中 的空氣，接著將真空箱內(nèi)與大氣導(dǎo)通，通過電池殼內(nèi)和大氣的壓差而強(qiáng)制 地向極板組中注入電解液。關(guān)于抽真空，按真空度為一85kpa進(jìn)行抽真空。 測(cè)定此工序的注液時(shí)的注液時(shí)間，作為用于比較注液性的注液時(shí)間的數(shù)據(jù)。
在實(shí)際的電池的制造工序中，采用的方式是同時(shí)向多個(gè)單電池的電 池殼供給電解液，在用一85kpa的真空度一舉抽真空脫氣后，進(jìn)行向大氣開 放而使電解液強(qiáng)制地浸透到極板組中的工序，然后結(jié)束電解液的注入。關(guān) 于注液結(jié)束的確認(rèn)，可從正上方觀看電池殼，根據(jù)電解液從極板組上完全 消失來判斷，但在對(duì)多個(gè)單電池同時(shí)注液時(shí)，將平均值的注液時(shí)間作為生 產(chǎn)中使用的數(shù)據(jù)。驗(yàn)證結(jié)果如表l所示。
表1
槽的有無極板組中的槽配置注液時(shí)間
實(shí)施例兩面有、 單面涂敷部無內(nèi)外周面22分17秒
比較例1一面有、 單面涂敷部有內(nèi)周面一
比較例2無無69分13秒
從表1的結(jié)果可以判明在兩面涂敷部14的兩面?zhèn)鹊呢?fù)極活性物質(zhì)層
13上形成槽部10的負(fù)極板(實(shí)施例)中，與在兩面?zhèn)鹊呢?fù)極活性物質(zhì)層上 都未形成槽部的負(fù)極板(比較例2)相比，電解液的注液性大幅度提高。
此外，在僅在兩面涂敷部14的一方的負(fù)極活性物質(zhì)層直至單面涂敷部 17形成有槽部10的負(fù)極板(比較例l)中，巻繞時(shí)發(fā)生巻偏，在單面涂敷 部17發(fā)現(xiàn)負(fù)極活性物質(zhì)從負(fù)極活性物質(zhì)層的脫落。因而，在中途就中止了 注液驗(yàn)證。這是因?yàn)椋谇袛嗯c負(fù)極板窄帶材的兩面涂敷部14相鄰的芯材 露出部時(shí)，因在單面涂敷部17上形成槽部10時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力發(fā)散，而 按圖ll所示那樣彎曲，所以在巻繞時(shí)因極板的變形等原因而發(fā)生巻偏，此 外，在極板輸送時(shí)因不能用夾具等以可靠的狀態(tài)夾住，因此發(fā)生負(fù)極活性
32物質(zhì)的脫落。再有，在對(duì)發(fā)生巻偏和負(fù)極活性物質(zhì)的脫落的負(fù)極板(比較
例l)注液時(shí)，注液時(shí)間為30分鐘。
此外，即使在試驗(yàn)用的電池的試制中，也采用注入規(guī)定量的電解液、 經(jīng)由在抽真空后向大氣開放的工序?qū)㈦娊庖鹤⑷霕O板組中的方式。此時(shí)， 實(shí)施例的電池由于注液時(shí)間縮短，因而能夠降低注液中的電解液的蒸發(fā)， 通過提高注液性，注液時(shí)間也大幅度縮短，因而能夠?qū)㈦娊庖旱恼舭l(fā)量抑 制在最小限度，能夠用密封部件使電池殼的開口部形成封閉狀態(tài)。這表明 隨著電解液的注液性和浸滲性的提高，可大大降低電解液的損耗。
本發(fā)明的電池用電極板是電解液的浸滲性優(yōu)良、且生產(chǎn)性及可靠性也 都優(yōu)良的電極板，具備由該電極板構(gòu)成的極板組的鋰二次電池在便攜式電 子設(shè)備及通信設(shè)備等的驅(qū)動(dòng)電源等中是有用的。
權(quán)利要求
1、一種電池用電極板，其是在集電用芯材的表面形成有活性物質(zhì)層的電池用極板組，所述電極板具有兩面涂敷部，其在所述集電用芯材的兩面上形成有活性物質(zhì)層，芯材露出部，其位于所述集電用芯材的端部，且沒有形成所述活性物質(zhì)層，單面涂敷部，其位于所述兩面涂敷部和所述芯材露出部之間，且只在所述集電用芯材的一面上形成有活性物質(zhì)層；在所述兩面涂敷部的兩面形成多個(gè)槽部，且在所述單面涂敷部上不形成槽部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池用電極板，其中，形成于所述兩面涂敷 部的兩面上的槽部為相位對(duì)稱。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池用電極板，其中，所述電極板是負(fù)極板。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池用電極板，其中，所述槽部的深度在4 u m 20u m的范圍。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池用電極板，其中，所述槽部沿著所述電 極板的長度方向按100um 200um的間距而形成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池用電極板，其中，所述槽部相對(duì)于所述 電極板的寬度方向從一端面向另一端面貫通地形成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池用電極板，其中，形成于所述兩面涂敷 部的兩面上的槽部，相對(duì)于所述電極板的長度方向，向相互不同的方向按 30° 卯°的范圍的角度傾斜地形成，并且相互成直角地立體交叉。
8、 一種電池用極板組，其是將正極板及負(fù)極板經(jīng)由隔膜層疊或巻繞而 成的電池用極板組，其中，所述正極板及負(fù)極板中的至少一方的電極板具有權(quán)利要求1所述的構(gòu)成。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池用極板組，其中，所述極板組以所述電 極板的所述芯材露出部為巻繞起始端進(jìn)行巻繞。
10、 一種鋰二次電池，其中，在電池殼內(nèi)收容權(quán)利要求8所述的極板 組，并注入規(guī)定量的非水電解液，而且將所述電池殼的開口部封口成密封 狀態(tài)。
11、 一種電池用電極板的制造方法，該方法是權(quán)利要求1所述的電池 用電極板的制造方法，其包括工序(a)，其中，準(zhǔn)備電極板窄帶材，在該電極板窄帶材上按以下順 序連續(xù)地形成了在集電用芯材的兩面上形成有活性物質(zhì)層的兩面涂敷部、 只在所述集電用芯材的一面上形成有活性物質(zhì)層的單面涂敷部、和沒有形 成所述活性物質(zhì)層的芯材露出部；工序(b)，其中，在所述電極板窄帶材的上下，配置表面形成有多個(gè) 突條部的一對(duì)輥，使該一對(duì)輥一邊向所述電極板窄帶材的兩面按壓一邊旋 轉(zhuǎn)，以使所述電極板窄帶材通過所述一對(duì)輥的間隙，并在所述兩面涂敷部 的兩面上同時(shí)形成多個(gè)槽部；工序(c)，其中，在所述兩面涂敷部通過所述一對(duì)輥的間隙后，在使 所述單面涂敷部通過所述一對(duì)輥的間隙的期間，將所述一對(duì)輥相對(duì)于所述 單面涂敷部保持在非按壓狀態(tài)；工序(d)，其中，切斷位于所述兩面涂敷部與單面涂敷部的中間的所 述芯材露出部，將所述電極板窄帶材分離成所述電池用電極板。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的電池用電極板的制造方法，其中，在所述 工序(c)中，通過施加在所述電極板窄帶材上的張力來賦予使該電極板窄帶材通過所述一對(duì)輥的間隙的輸送力。
13、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的電池用電極板的制造方法，其中， 所述一對(duì)輥由固定輥和可動(dòng)輥構(gòu)成；在所述工序(b)中，通過使所述可動(dòng)輥一邊以恒定的壓力向所述電極 板窄帶材的表面按壓一邊旋轉(zhuǎn)，從而在所述兩面涂敷部的兩面上形成規(guī)定 深度的槽部；在所述工序(c)中，通過使所述可動(dòng)輥相對(duì)于所述單面涂敷部保持在 非按壓狀態(tài)，并且用所述固定輥和輔助驅(qū)動(dòng)用輥夾持所述電極板窄帶材， 從而對(duì)該電極板窄帶材賦予使其通過所述一對(duì)輥的間隙的輸送力。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池用電極板的制造方法，其中， 在所述工序(c)中，對(duì)所述電極板窄帶材上相對(duì)于所述一對(duì)輥的供給側(cè)及取出側(cè)的各處的張力進(jìn)行調(diào)整，使該張力一直為恒定，將所述電極板 窄帶材巻繞在所述固定輥的大致半圈上，用所述固定輥和所述輔助驅(qū)動(dòng)用 輥夾持該巻繞狀態(tài)的所述電極板窄帶材的部位，從而對(duì)所述電極板窄帶材 賦予輸送力。
15、 一種電池用電極板的制造裝置，該裝置是用于制造權(quán)利要求1所 述的電池用電極板的裝置，其具備一對(duì)輥，其在表面上形成有多個(gè)突條部，輸送力賦予手段，其對(duì)在集電用芯材的表面形成有活性物質(zhì)層的電極 板窄帶材賦予使其通過所述一對(duì)輥的間隙的輸送力，壓力調(diào)節(jié)手段，其調(diào)節(jié)所述一對(duì)輥對(duì)所述電極板窄帶材進(jìn)行按壓的壓 力的大小，距離調(diào)節(jié)手段，其調(diào)整所述一對(duì)輥的間隙的距離；使電極板窄帶材通過所述一對(duì)輥的間隙，并利用所述壓力調(diào)節(jié)手段， 使所述一對(duì)輥一邊以恒定的壓力向所述電極板窄帶材的兩面按壓一邊旋 轉(zhuǎn)，從而在所述兩面涂敷部的兩面上同時(shí)形成多個(gè)槽部，其中，所述電極 板窄帶材按以下順序連續(xù)地形成了在所述集電用芯材的兩面上形成有活性物質(zhì)層的兩面涂敷部、只在所述集電用芯材的一面上形成有活性物質(zhì)層的單面涂敷部、和沒有形成所述活性物質(zhì)層的芯材露出部；在所述兩面涂敷部通過所述一對(duì)輥的間隙后，在使所述單面涂敷部通 過所述一對(duì)輥的間隙的期間，利用所述距離調(diào)節(jié)手段使所述一對(duì)輥相對(duì)于 所述單面涂敷部保持在非按壓狀態(tài)。
16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池用電極板的制造裝置，其中， 所述一對(duì)輥由固定輥和可動(dòng)輥構(gòu)成；所述壓力調(diào)節(jié)手段具有調(diào)整機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)以使所述可動(dòng)輥一邊以恒定 的壓力向所述電極板窄帶材的表面按壓一邊旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行調(diào)整；所述距離調(diào)節(jié)手段具有止動(dòng)器，在所述單面涂敷部通過所述一對(duì)輥的 期間，該止動(dòng)器阻止所述可動(dòng)輥按壓所述單面涂敷部；所述輸送力賦予手段具備賦予輸送力的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)通過用所述固定 輥和驅(qū)動(dòng)用輥夾持所述電極板窄帶材，從而對(duì)該電極板窄帶材賦予使其通 過所述一對(duì)輥的間隙的輸送力。
全文摘要
一種電池用電極板，其具有在集電用芯材(12)的兩面上形成了活性物質(zhì)層(13)的兩面涂敷部(14)、位于集電用芯材(12)的端部且沒有形成活性物質(zhì)層(13)的芯材露出部(18)、位于兩面涂敷部(14)與芯材露出部(18)之間且只在集電用芯材(12)的一面上形成了活性物質(zhì)層(13)的單面涂敷部(17)；在兩面涂敷部(14)的兩面上形成多個(gè)槽部(10)，且在單面涂敷部(17)上不形成槽部(10)。
文檔編號(hào)H01M10/40GK101569031SQ200880001180
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2008年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者后藤周作, 大澤善樹, 宮久正春, 熊切英幸, 笠松武司, 西岡努 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社