專利名稱：涂布涂敷液的涂敷設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂敷設(shè)備和一種涂敷方法，其用于將含有活性物質(zhì)(活性材料) 的涂敷液涂布到金屬箔等上，或用于進(jìn)行類似工序。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)在電動(dòng)汽車中使用的新型二次電池，需要開發(fā)能夠顯著地實(shí)現(xiàn)高能量密 度和高容量、能夠?qū)崿F(xiàn)低成本并且確保高安全性的電池材料，并開發(fā)用于此類電池的制造 技術(shù)。電動(dòng)汽車(燃料電池驅(qū)動(dòng)型汽車)是一種通過由燃料電池產(chǎn)生的電能驅(qū)動(dòng)的汽 車。雖然燃料電池具有充分高于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，但其具有特別是在低負(fù)荷區(qū)域?qū)崿F(xiàn)最 大效果的特性。因此，勢在必行的是使用高性能二次電池來供應(yīng)電力并在諸如加速之類的 高負(fù)荷動(dòng)力輸出期間補(bǔ)充用于行駛的驅(qū)動(dòng)能量，以進(jìn)一步提高電動(dòng)汽車系統(tǒng)的效率。此外，利用能夠在減速期間回收能量的再生制動(dòng)器，而不是依靠機(jī)械制動(dòng)器，提高 了能量使用的效率。通過從再生制動(dòng)回收能量，二次電池被臨時(shí)充電，并且所充的電力在需 求上升時(shí)可用于驅(qū)動(dòng)能量。能夠根據(jù)行駛狀態(tài)在驅(qū)動(dòng)期間瞬時(shí)提供電力并且在制動(dòng)期間瞬 時(shí)回收和儲存能量的二次電池的利用，對于能量的高效使用是絕對必要的。理論上，能夠滿 足車載二次電池的這些要求的唯一的電池是鋰電池，并且(大型)車載鋰電池的實(shí)用性是 建立能夠使燃料電池的高效率得到最大化使用的燃料電池汽車系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。此類鋰電池通常是通過將含有鋰的活性物質(zhì)和含有碳的活性物質(zhì)分別涂布到鋁 箔和銅箔上、將它們干燥并重復(fù)這些步驟以在箔的兩面(正面和背面)形成活性物質(zhì)而產(chǎn) 生的。在該工序中，使用涂敷設(shè)備(涂敷機(jī))來將活性物質(zhì)涂布到金屬薄膜上。專利引用文獻(xiàn)1 日本專利申請公報(bào)特開No. 2001-321710。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題附帶提及，如圖3所示，在相關(guān)技術(shù)的涂敷設(shè)備中，涂敷模11從豎直方向下側(cè)位置 緊鄰待涂敷物31布置，且輥?zhàn)友丶^方向輸送待涂敷物31使得涂敷液涂布在待涂敷物31 上。此時(shí)，如果涂敷模11如圖4A所示沿豎直向下的方向遠(yuǎn)離待涂敷物31移動(dòng)，則涂敷寬 度變窄，而如果涂敷模11如圖4B所示沿豎直向上的方向朝向待涂敷物31移動(dòng)，則涂敷寬 度變寬。利用此特征來控制涂敷液在待涂敷物31上的涂敷寬度。然而，在涂敷寬度例如改 變0. 2mm的情況下，涂敷模11與待涂敷物31之間的豎直間隙的變化應(yīng)當(dāng)為1 μ m的數(shù)量 級。也就是說，由于涂敷寬度的控制需要此類細(xì)微控制，所以存在的一個(gè)問題是涂敷寬度的 準(zhǔn)確控制變得非常困難，或其需要全封閉控制從而增加了成本。已作出本發(fā)明來解決此類問題，本發(fā)明的目的是提供一種涂敷設(shè)備和一種涂敷方 法，其能夠準(zhǔn)確地控制涂敷液在待涂敷物上的涂敷寬度。技術(shù)方案
按照本發(fā)明，一種涂敷設(shè)備包括輸送裝置，其具有用于輸送帶狀的待涂敷物的多 個(gè)輥?zhàn)?；涂敷模，其用于將涂敷液涂布到由所述輸送裝置輸送的所述待涂敷物上；以及定 位裝置，其用于響應(yīng)于表示涂布到所述待涂敷物上的涂敷液的寬度的涂敷寬度來改變所述 涂敷模相對于所述待涂敷物的位置；其中，所述涂敷模從位于所述待涂敷物被所述輥?zhàn)泳?繞處并在所述輥?zhàn)拥闹行牟糠窒路降奈恢么怪钡赝坎纪糠笠?；并且所述定位裝置通過沿水 平方向移動(dòng)所述涂敷模來控制涂布到所述待涂敷物上的涂敷液的寬度。在本發(fā)明中，涂敷模由定位裝置沿待涂敷物的輸送方向移動(dòng)。由于涂敷寬度的變 化對輸送方向上的移動(dòng)不敏感，所以涂敷模的變化量可增加，從而能夠更容易和更準(zhǔn)確地 控制涂敷寬度。另外，所述定位裝置還可通過使所述涂敷模在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)來控制涂布到所述待 涂敷物上的涂敷液的厚度。能夠通過使涂敷模僅在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)來容易地控制涂敷厚度。此外，所述涂敷?？稍谖恢玫陀谒鲚?zhàn)拥闹行牟糠植⒏哂谖挥谒鲚佔(zhàn)拥闹行?正下方的輥?zhàn)拥膱A周部分的區(qū)域中安置在所述待涂敷物被所述輥?zhàn)泳砝@的位置。此外，該設(shè)備還包括用于檢測已涂布的涂敷液的涂敷寬度的檢測裝置，從而所述 定位裝置能夠基于所述檢測裝置的檢測結(jié)果來執(zhí)行位置控制。該檢測裝置的設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn) 涂敷寬度的自動(dòng)控制。此外，該設(shè)備還包括用于檢測表示已涂布的涂敷液的厚度的涂敷厚度的檢測裝 置，從而所述定位裝置能夠基于所述檢測裝置的檢測結(jié)果來執(zhí)行位置控制。該檢測裝置的 設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn)涂敷厚度的自動(dòng)控制。此外，所述涂敷液可為粘度隨時(shí)間變化的液體，并且可為與對于每一批而言都混 合成相同粘度非常困難的液體。在粘度隨時(shí)間變化的情況下，需要隨時(shí)間控制涂敷寬度和
涂敷厚度二者。按照本發(fā)明，一種用于將涂敷液涂布到帶狀的待涂敷物上的涂布涂敷液的方法包 括通過涂敷模將所述涂敷液涂布到所述待涂敷物上，所述待涂敷物由輥?zhàn)泳砝@并輸送，并 且所述涂敷模從所述輥?zhàn)拥闹行牟糠窒路降奈恢么怪钡赝坎纪糠笠?，其中，通過響應(yīng)于表 示涂敷液在待涂敷物上的寬度的涂敷寬度沿水平方向移動(dòng)涂敷模來控制所述涂敷寬度。有益效果本發(fā)明能夠提供能夠準(zhǔn)確地控制涂敷液在待涂敷物上的涂敷寬度的涂敷設(shè)備和 涂敷方法。


[圖1]圖1示出按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的涂敷設(shè)備；[圖2]圖2是示出按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的涂敷設(shè)備一部分的放大圖；[圖3]圖3示出按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的涂敷設(shè)備中的待涂敷物和涂敷模；[圖4A]圖4A示出待涂敷物和涂敷模的位置與涂敷寬度之間的關(guān)系；[圖4B]圖4B示出待涂敷物和涂敷模的位置與涂敷寬度之間的關(guān)系；[圖5A]圖5A示出涂敷寬度與間隙之間的關(guān)系；[圖5B]圖5B示出涂敷寬度與間隙之間的關(guān)系；[圖6A]圖6A示出涂敷模的位置控制方法；
[圖6B]圖6B示出涂敷模的位置控制方法；[圖7]圖7示出待涂敷物與涂敷模之間的位置關(guān)系。附圖標(biāo)記說明1涂敷設(shè)備11涂敷模12涂敷噴嘴21 輥?zhàn)?4開始輥?zhàn)?5 輥?zhàn)?1待涂敷物41 馬達(dá)42計(jì)算單元43傳感器44干燥爐
具體實(shí)施例方式以下參照

應(yīng)用了本發(fā)明的實(shí)施例。在此實(shí)施例中，本發(fā)明應(yīng)用于一種涂 敷設(shè)備，該涂敷設(shè)備用于將含有鋰的活性物質(zhì)涂布到預(yù)先涂布了鋰和銅或類似物質(zhì)的金屬 箔(待涂敷物)上。圖1示出了按照本實(shí)施例的涂敷設(shè)備。此外，圖2是該設(shè)備的一部分的放大圖。涂 敷設(shè)備1具有待涂敷物卷繞于其上的開始輥?zhàn)?4、用于輸送待涂敷物的多個(gè)輥?zhàn)?1和22 以及用于卷繞涂布了涂敷液32的待涂敷物的輥?zhàn)?5。此外，該設(shè)備還具有用于涂布涂敷 液32的涂敷模11、用于控制涂敷模11的位置的馬達(dá)41、用于測量涂布到待涂敷物上的涂 敷液32的涂敷寬度和涂敷厚度的傳感器43、以及用于基于來自傳感器43的傳感器值通過 反饋控制產(chǎn)生用于馬達(dá)41的驅(qū)動(dòng)信號的計(jì)算單元42。待涂敷物31從開始輥?zhàn)?4順次輸送。待涂敷物31例如可為具有600mm的寬度 和10至20 μ m的厚度的金屬薄膜，其上預(yù)先涂布了鋰和碳或類似物質(zhì)。當(dāng)待涂敷物被輸送 到固定有涂敷模11的輥?zhàn)?1時(shí)，涂敷液32由涂敷模11涂布到待涂敷物上。涂敷模11定 向成豎直向上并從涂敷噴嘴12涂布涂敷液。此外，涂敷模11包含用于涂敷液的貯存部33。 已涂布有涂敷液的待涂敷物31被輸送至干燥爐44。待涂敷物在干燥爐44中被干燥，然后 被卷繞在卷繞輥?zhàn)?5上。例如，對于已涂布有涂敷液的待涂敷物31可重復(fù)若干次相同的 工序，使得涂敷液被涂布若干次。已涂布了涂敷液的待涂敷物31例如可用于鋰電池中。傳感器43監(jiān)測已涂布有涂敷液32的待涂敷物31，并檢測待涂敷物31上的涂敷 寬度和涂敷厚度。術(shù)語“涂敷寬度”是指涂布了涂敷液的區(qū)域在垂直于待涂敷物31的縱向 的方向上的寬度。術(shù)語“涂敷厚度”是指涂布在待涂敷物31上的涂敷液的厚度。計(jì)算單元 42通過基于傳感器43的檢測結(jié)果計(jì)算用于馬達(dá)41的控制值來執(zhí)行反饋控制。馬達(dá)41使 涂敷模11朝向和遠(yuǎn)離待涂敷物31移動(dòng)，使得涂敷寬度和涂敷厚度能被自動(dòng)控制。在本發(fā)明的此實(shí)施例中，由從豎直方向下側(cè)的位置涂布涂敷液32的涂敷模11涂 布涂敷液32。此外，通過響應(yīng)于涂敷液32在待涂敷物31上的涂敷寬度使涂敷模11沿水平方向移動(dòng)，來控制涂敷模11的位置。通過控制涂敷模11的移動(dòng)來控制涂敷寬度和涂敷厚 度存在兩種方法，即，使涂敷模11沿豎直方向移動(dòng)的方法以及使涂敷模11沿水平方向移動(dòng) 的方法。然而如下文所述，在使涂敷模11沿水平方向移動(dòng)的方法中涂敷寬度和涂敷厚度相 對于涂敷模11的移動(dòng)量的變化更小。也就是說，涂敷模11能夠更寬泛地移動(dòng)以改變涂敷 寬度和涂敷厚度。因此，用于控制涂敷寬度的涂敷模11的位置控制變得容易。用于鋰電池的涂敷液32的粘度隨時(shí)間而降低。因此，如果待涂敷物31與涂敷模 11之間的間隙保持恒定，則涂敷寬度將變動(dòng)。因此，需要隨時(shí)間來控制涂敷模11與待涂敷 物31之間的間隙(下文將說明)。由于在此實(shí)施例中通過沿水平方向移動(dòng)涂敷模11來控 制間隙，所以涂敷?？裳厮椒较蛳鄬挿旱匾苿?dòng)以進(jìn)行涂敷寬度控制，從而使控制更容 易。另外，如下文將說明的，能夠通過使涂敷模U在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)來使涂敷模11與待涂敷 物31之間的間隙的距離隨沿著涂敷寬度的方向的位置而變化。因此，即使在原始涂敷厚度 由于制造誤差等而不均勻的情況下也能夠容易地實(shí)現(xiàn)均勻的涂敷厚度。接下來，以下將說明涂敷液32的涂敷寬度和涂敷厚度。圖3示出了待涂敷物和涂敷模，而圖4示出了待涂敷物和涂敷模的位置與涂敷寬 度之間的關(guān)系。附帶提及，對與圖1和2所示的涂敷設(shè)備的部件相同的部件賦以相同的標(biāo) 記。如圖3所示，通過涂敷模11與由旋轉(zhuǎn)的輥?zhàn)?1輸送的待涂敷物31之間的間隙Δ來 確定涂敷寬度。具體而言，隨著涂敷模11與待涂敷物31之間的間隙△變大(Δ1)，涂敷 寬度Wl變窄，如圖4Α所示。另一方面，隨著涂敷模11與待涂敷物31之間的間隙Δ變小 (Δ2<八1)，涂敷寬度12變寬(12>11)，如圖48所示。圖5Α和5Β示出了涂敷寬度與間隙之間的關(guān)系。如圖5Α所示，涂敷寬度和待涂敷 物31與涂敷模11之間的豎向間隙Δ具有這樣的關(guān)系為了使涂敷寬度改變0. 2mm，間隙Δ 改變lym。也就是說，涂敷寬度的變化如此敏感以致控制非常困難。為了執(zhí)行ym級的控 制，該設(shè)備需要配設(shè)有線性標(biāo)度傳感器并需要全封閉控制。因此，設(shè)備的調(diào)節(jié)將變得困難， 并且成本將增加。另一方面，為了使涂敷寬度改變0. 2mm，待涂敷物31與涂敷模11之間的 水平間隙△應(yīng)當(dāng)改變300 μ m。這樣，由于涂敷寬度對水平移動(dòng)的敏感度比對豎直移動(dòng)的敏 感度低，所以不需要非常準(zhǔn)確的間隙控制并且能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的控制。接下來，說明在由于設(shè)備的不當(dāng)對準(zhǔn)等而導(dǎo)致在左右側(cè)的涂敷厚度有所不同的情 況下的控制方法。圖6A和6B是示出了涂敷模11的位置控制方法的圖。如圖6A所示，在 通常狀態(tài)下，應(yīng)當(dāng)通過向涂敷模11的兩側(cè)施加相同的力來使涂敷模11沿水平方向平移。另一方面，在涂敷厚度在左右側(cè)之間有所不同的情況下，間隙Δ的距離在左右側(cè) 之間(沿水平方向)變化。因此，通過在左右側(cè)之間施加不同的力來使涂敷模11沿水平方 向旋轉(zhuǎn)，如圖6Β所示。這樣，即使在涂布到待涂敷物31上的涂敷液32具有不同厚度的情 況下，也能夠通過改變涂敷模11的位置來以均勻的厚度涂布涂敷液32。在本發(fā)明的此實(shí)施例中，通過沿水平方向移動(dòng)涂敷設(shè)備1的涂敷模11來控制涂敷 寬度和涂敷厚度。通過沿水平方向移動(dòng)涂敷模11，由涂敷模11的位置改變造成的涂敷寬 度和涂敷厚度的變化變得對移動(dòng)不敏感，因此能夠?qū)崿F(xiàn)涂敷寬度精度的魯棒性的提高、成 本的減少以及整體性的提高。此外，能夠通過使涂敷模11在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)來控制涂敷輪 廓，使得模具間隙△的距離在涂敷寬度的兩側(cè)之間變化。這樣，能夠容易地校正涂敷模11 或其它周邊部件等的不當(dāng)對準(zhǔn)造成的涂敷厚度不均勻等。特別是，可在涂敷模11的兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)可水平移動(dòng)的軸——每個(gè)軸可單獨(dú)移動(dòng)，從而通過使兩個(gè)軸以相同的量移動(dòng)來調(diào)節(jié) 涂敷寬度，并且通過使兩個(gè)軸移動(dòng)不同的量來將涂敷厚度的不均勻性校正為均勻的涂敷寬 度。此外，可提供傳感器43作為涂敷寬度的自動(dòng)檢測裝置，并且能夠通過從傳感器反饋信 號并將其用于水平移動(dòng)控制來校正在涂敷工序期間的粘度變動(dòng)，從而能夠自動(dòng)控制涂敷寬 度。此外，可提供傳感器43作為涂敷厚度的自動(dòng)檢測裝置，并且能夠通過使用來自傳感器 43的信號執(zhí)行反饋控制并控制涂敷模11的旋轉(zhuǎn)和平移來校正涂敷設(shè)備1的不當(dāng)對準(zhǔn)等的 影響，從而能夠以自動(dòng)方式均勻地控制涂敷厚度。例如，作為用于檢測涂敷寬度的裝置，可采集圖像并且能夠通過處理該圖像來檢 測涂敷寬度。此外，可使用激光位移計(jì)作為用于檢測涂敷厚度的裝置。此外，雖然說明了涂 布用于鋰電池的涂敷液32的實(shí)施例，但本發(fā)明并不局限于此類實(shí)施例并且可應(yīng)用于其它 實(shí)施例，特別是涂敷液32的粘度隨時(shí)間變化的實(shí)施例。此外，雖然在此實(shí)施例中，涂敷模11在輥?zhàn)?1的周邊的位于輥?zhàn)?1的中心正下 方的部分中被安置在待涂敷物31被輥?zhàn)?1卷繞的位置，但本發(fā)明并不局限于此類實(shí)施例。 也就是說，可在位置低于輥?zhàn)?1的中心部分且高于輥?zhàn)?1的周邊的位于輥?zhàn)?1的中心正 下方的部分的區(qū)域中將涂敷模11安置在待涂敷物31被輥?zhàn)?1卷繞的位置，并且可從豎直 方向下側(cè)的位置涂布涂敷液32 (參見圖7)。在此構(gòu)型的情況下，即使在涂敷工序中過量的 涂敷液滴落，涂敷液32也不會濺落在涂敷模11或諸如馬達(dá)41之類的輸送裝置上，從而使 涂敷設(shè)備1的惡化最小化。
權(quán)利要求
一種涂敷設(shè)備，包括輸送裝置，所述輸送裝置具有用于輸送帶狀的待涂敷物的多個(gè)輥?zhàn)?；涂敷模，所述涂敷模用于將涂敷液涂布到由所述輸送裝置輸送的所述待涂敷物上；以及定位裝置，所述定位裝置用于響應(yīng)于表示涂布到所述待涂敷物上的所述涂敷液的寬度的涂敷寬度來改變所述涂敷模相對于所述待涂敷物的位置；其中，所述涂敷模從所述待涂敷物被所述輥?zhàn)泳砝@且在所述輥?zhàn)拥闹行牟糠窒路降奈恢么怪钡赝坎妓鐾糠笠?；并且所述定位裝置通過沿水平方向移動(dòng)所述涂敷模來控制涂布到所述待涂敷物上的所述涂敷液的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂敷設(shè)備，其中，所述定位裝置通過使所述涂敷模在水平面 內(nèi)旋轉(zhuǎn)來控制涂布到所述待涂敷物上的所述涂敷液的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的涂敷設(shè)備，其中，所述涂敷模在位置低于所述輥?zhàn)拥闹行?部分且高于所述輥?zhàn)拥闹苓叺奈挥谒鲚佔(zhàn)拥闹行恼路降牟糠值膮^(qū)域中安置在所述待 涂敷物被所述輥?zhàn)泳砝@的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的涂敷設(shè)備，還包括用于檢測所述涂布的涂敷液 的涂敷寬度的檢測裝置，其中，所述定位裝置基于所述檢測裝置的檢測結(jié)果來執(zhí)行位置控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的涂敷設(shè)備，還包括用于檢測所述涂布的涂敷液 的涂敷厚度的檢測裝置，其中，所述定位裝置基于所述檢測裝置的檢測結(jié)果來執(zhí)行位置控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的涂敷設(shè)備，其中，所述涂敷液為粘度隨時(shí)間變化 的液體。
7.一種涂敷設(shè)備，包括輸送部，所述輸送部具有用于輸送帶狀的待涂敷物的多個(gè)輥?zhàn)樱?涂敷模，所述涂敷模用于將涂敷液涂布到由所述輸送部輸送的所述待涂敷物上；以及 定位部，所述定位部具有傳感器、馬達(dá)以及計(jì)算單元，所述傳感器用于檢測表示涂布到 所述待涂敷物上的所述涂敷液的寬度的涂敷寬度，所述馬達(dá)用于改變所述涂敷模相對于所 述待涂敷物的位置，所述計(jì)算單元用于響應(yīng)于由所述傳感器檢測出的所述涂敷寬度來控制 所述馬達(dá)；其中，所述涂敷模從所述待涂敷物被所述輥?zhàn)泳砝@且在所述輥?zhàn)拥闹行牟糠窒路降奈?置垂直地涂布所述涂敷液；并且所述定位部通過沿水平方向移動(dòng)所述涂敷模來控制涂布到所述待涂敷物上的所述涂 敷液的寬度。
8.一種用于將涂敷液涂布到帶狀的待涂敷物上的涂布涂敷液的方法，包括由涂敷模將所述涂敷液涂布到所述待涂敷物上，所述待涂敷物由輥?zhàn)泳砝@并輸送，并 且所述涂敷模從所述輥?zhàn)拥闹行牟糠窒路降奈恢么怪钡赝坎妓鐾糠笠?；其中，通過響應(yīng)于表示所述涂敷液在所述待涂敷物上的寬度的涂敷寬度沿水平方向移 動(dòng)所述涂敷模來控制所述涂敷寬度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種涂敷設(shè)備和一種涂敷方法，其能夠準(zhǔn)確地控制涂敷液在待涂敷物上的涂敷寬度。涂敷設(shè)備(100)包括輸送裝置，其具有用于輸送帶狀的待涂敷物的多個(gè)輥?zhàn)?21，22)；涂敷模(11)，其用于將涂敷液(32)涂布到待涂敷物(31)；以及定位裝置，其用于響應(yīng)于表示涂布到待涂敷物(31)的涂敷液(32)的寬度的涂敷寬度來改變涂敷模(11)相對于待涂敷物(31)的位置，其中所述定位裝置通過沿水平方向移動(dòng)涂敷模(11)來控制涂布到待涂敷物(31)的涂敷液的寬度。
文檔編號H01M4/139GK101883639SQ20088011906
公開日2010年11月10日 申請日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日
發(fā)明者小山浩, 石津誠二 申請人:豐田自動(dòng)車株式會社