鋰離子二次電池的制造裝置和制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子二次電池的制造技術，特別涉及適用于鋰離子二次電池的電極板制造的有效技術。
【背景技術】
[0002]作為本發(fā)明的技術領域的【背景技術】，有日本專利3953911號公報(專利文獻I)。在該公報中，記載了“一種涂膜片的制造方法，其為涂布有至少含有活性物質(zhì)材料、粘結劑和溶劑的涂料的涂膜片的制造方法，具有如下工序:以小于上述涂料所含的上述溶劑沸點的溫度加熱上述涂膜片的第I工序；為了保持上述涂膜內(nèi)的上述粘結劑分布均勻化的狀態(tài)，以與小于上述溶劑沸點的上述溫度相比更低的溫度加熱上述涂膜片的第2工序；以及以小于上述溶劑沸點的上述溫度以上的溫度加熱上述涂膜片的第3工序，通過上述第3工序，上述涂膜片保持了經(jīng)上述第2工序使上述涂膜內(nèi)的上述粘結劑分布均勻化的狀態(tài)”。
[0003]現(xiàn)有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本專利第3953911號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的問題
[0007]隨著便攜電子設備的發(fā)展，作為這些便攜電子設備的電力供給源，使用能夠反復充電的小型二次電池。其中，鋰離子二次電池由于具有能量密度高、循環(huán)壽命長、同時自放電性低、且工作電壓高這樣的優(yōu)點，因此多用于數(shù)碼相機、筆記本型個人計算機、手機等便攜電子設備。
[0008]進一步，近年來，作為電動汽車用電池、電力儲存用電池，正在進行能夠?qū)崿F(xiàn)高容量、高輸出、且高能量密度的大型鋰離子二次電池的研宄開發(fā)。特別是在汽車產(chǎn)業(yè)中，為了應對環(huán)境問題，正在進行使用電動機作為動力源的電動汽車、使用發(fā)動機(內(nèi)燃機)與電動機兩者作為動力源的混合動力汽車的開發(fā)。鋰離子二次電池作為這種電動汽車、混合動力汽車的電源也受到關注。進一步，鋰離子二次電池作為用于有效利用太陽光發(fā)電、夜間電力的電力儲存等用途的重要性也逐漸增加。
[0009]鋰離子二次電池中，將正極板與負極板隔著防止兩電極板接觸的隔板進行卷繞或者層疊。然后，將該卷繞體或者層疊體收納在電池外裝容器中后，向電池外裝容器內(nèi)注入電解液。
[0010]上述的正、負電極板通常通過以下方法制造。首先，將通過充放電能夠放出/吸藏鋰離子的活性物質(zhì)和導電助劑的粉末與粘合劑、溶劑等混煉而制作電極漿料，使用模涂機等涂布手段將該漿料薄薄、均勻地涂布于作為集電箔的金屬箔上。之后，將金屬箔上的漿料(下面，將干燥前的涂布漿料記為涂布膜)中所含的溶劑干燥，從而形成電極膜，制造電極板。
[0011]在上述那樣的鋰離子二次電池的制造中，需要經(jīng)過包含漿料狀電極材料的制造、在集電箔上的電極材料的涂布和干燥這一系列工序、或者組合這些工序來制造電極板。然而，這樣的電極板制造需要相當大的經(jīng)濟負擔，因此期望將其改善，且期望對于電極板的品質(zhì)維持、管理也進行改善。
[0012]其中，在干燥電極材料的涂布膜的工序中，為了制造品質(zhì)好的電極板、和為了確保制造時的安全性，通常干燥花費相當多的時間、成本。即，在涂布膜的干燥工序中，通過與向涂布膜供給熱相伴的溶劑從涂布膜表面蒸發(fā)而進行干燥。但是，眾所周知，如果此時的溶劑蒸發(fā)速度過大，則在涂布膜面內(nèi)不能實現(xiàn)均勻的干燥，電極材料的厚度方向的組成不均勻、不穩(wěn)定等，有時由于干燥工序的制約而對制造設備產(chǎn)生大的負擔。
[0013]因此，為了解決上述問題，在專利文獻I中提出了將干燥工序分為涂布溫度不同的多個工序的方法。然而，在該方法中，由于包含低溫下的干燥工序，因此不能加快電極的干燥速度，生產(chǎn)率降低。進一步，在通過從涂布膜的表面蒸發(fā)溶劑來進行干燥時，不容易使粘合劑的濃度分布均勻化。
[0014]鑒于上述問題點，本發(fā)明的目的在于提供一種通過以低成本且提高生產(chǎn)率的同時制造粘合劑在電極膜內(nèi)大致均勻地分布的電極板，從而能夠維持/提高電極板品質(zhì)的制造方法和制造裝置、以及使用了該電極板的鋰離子二次電池。
[0015]本發(fā)明的上述以及其它目的和新的特征，由本說明書的記述和附圖清楚說明。
[0016]解決問題的方法
[0017]為了解決上述問題，例如采用權利要求書所記載的構成。本申請包含多個解決上述問題的方法，列舉其中一例的話，為一種鋰離子二次電池的制造裝置，
[0018]具有:將至少包含正極或者負極的活性物質(zhì)、粘合劑、固化劑、和第I溶劑的漿料狀電極材料涂布于集電箔表面的涂布部；使固化液與涂布于上述集電箔表面的上述漿料狀電極材料接觸，從而使上述漿料狀電極材料固化的固化室；以及將上述固化室中被固化的上述電極材料所含的液體成分除去而將上述電極材料干燥的干燥室，
[0019]上述固化室具有固化液接觸機構，所述固化液接觸機構將沿著與上述集電箔運送方向垂直的方向的上述固化液的接觸寬度規(guī)定在涂布于上述集電箔表面的上述漿料狀電極材料的寬度以上且在上述集電箔的集電片安裝位置以內(nèi)。
[0020]發(fā)明效果
[0021]對于由本申請所公開的發(fā)明中代表性的發(fā)明得到的效果，簡單說明的話如下所述。
[0022]能夠以低成本且提高生產(chǎn)率的同時制造高品質(zhì)的鋰離子二次電池。
【附圖說明】
[0023]圖1是表示實施方式中的單面涂布型電極板制造裝置的整體構成圖。
[0024]圖2是表示實施例1中的電極板制造裝置的固化室的概略截面圖。
[0025]圖3是表示實施例1中的固化液的噴霧圖案的集電箔的主要部分平面圖。
[0026]圖4是表示實施例1中的固化液的流量分布的圖。
[0027]圖5是表示實施例2中的電極板制造裝置的固化室的概略截面圖。
[0028]圖6(a)是設置于實施例2中的電極板制造裝置的固化室的噴霧掩模的平面圖，(b)是該噴霧掩模的截面圖。
[0029]圖7(a)是設置于實施例3中的電極板制造裝置的固化室的噴霧掩模的平面圖，(b)是該噴霧掩模的截面圖。
[0030]圖8是表示雙面涂布一并干燥型電極板制造裝置的固化室的概略截面圖。
[0031]圖9是表示以前的單面涂布型電極板制造裝置的整體構成圖。
[0032]圖10是表示以前的逐次雙面涂布型電極板制造裝置的整體構成圖。
[0033]圖11是表示以前的雙面涂布一并干燥型制造裝置的整體構成圖。
【具體實施方式】
[0034]下面，基于附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。另外，在用于說明實施方式的所有圖中，對于具有相同功能的構件賦予相同的符號，其重復說明省略。另外，在實施方式中，除了特別需要的情況外，原則上不重復說明相同或者同樣的部分。進一步，在說明實施方式的附圖中，為了容易理解構成，存在平面圖也附加剖面線、截面圖也省略剖面線的情況。
[0035]首先，對于以前的通常鋰離子二次電池的電極板制造裝置，使用圖9?圖11進行說明。
[0036]用于形成構成鋰離子二次電池的正極或者負極的電極膜的電極材料，為將通過充放電能夠放出/吸藏鋰離子的活性物質(zhì)和導電助劑的粉末與用于粘結這些粉末的粘合劑、溶劑等混煉/分散而得到的高粘度漿料狀液體。
[0037]首先，如圖9所示，使用設置于涂布部51的模涂機等涂布部件52，在由集電箔輥53供給的集電箔55的表面上薄薄、均勻地涂布上述漿料狀電極材料。接著，通過用于一邊與集電箔55的背面接觸一邊以一定速度運送集電箔55的輥筒運送系統(tǒng)54，將涂布有漿料狀電極材料(涂布膜)的集電箔55送至以干燥室56表示的熱風干燥爐中。在干燥室56中，加熱蒸發(fā)涂布膜中所含的溶劑成分而將電極材料干燥，在集電箔55的表面形成電極膜。之后，將集電箔55卷繞在電極輥57上并運送至下個工序。在通常的電極板制造工序中，分別對集電箔55的表面與背面進行這樣的工序，從而制造在集電箔55的雙面形成有電極膜的電極板。
[0038]為了使用上述那樣的單面涂布型電極板制造裝置制造品質(zhì)好的電極板、且確保制造時的安全性，通常涂布膜的干燥花費相當多的時間、成本。即，這是因為，在涂布膜的干燥工序中，通過與向涂布膜供給熱相伴的溶劑從涂布膜表面蒸發(fā)而進行干燥，但如果這時溶劑的蒸發(fā)速度過大，則在涂布膜面內(nèi)不能實現(xiàn)均勻的干燥、或者沿著涂布膜的厚度方向的電極材料的組成變得不均勻、不穩(wěn)定。
[0039]另外，在上述制造裝置的干燥工序中集電箔的運送速度為I?10m/分鐘程度，作為觀測速度為I?100分鐘程度。在接近該運送速度下限的區(qū)域，由于干燥室內(nèi)的運送速度慢，因此能夠在抑制了溶劑蒸發(fā)速度的較低溫度下干燥。因此，即使小型的干燥室也能夠應對，且制造的