專利名稱：電極合劑漿料的涂布方法及涂布裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電極合劑漿料的涂布方法及涂布裝置，特別涉及在使 帶狀的芯材行走而涂布電極合劑漿料的涂布方法中，可以使電極合劑 漿料的涂布量在寬度方向的分布均勻化的涂布方法及涂布裝置。
背景技術：
堿性蓄電池和鋰離子二次電池等電池可以廣泛地用作便攜式設備 和電動工具、或者電動汽車用的電源。其中，能量密度較高、且耐久 性優良的鎳氫蓄電池以電動汽車用電源為中心，其用途正在不斷擴大。一般地說，鎳氫蓄電池的主要構成要素包括在三維金屬多孔體 中填充氫氧化鎳等而構成的正極、以及在由沖孔金屬等開孔金屬薄板 構成的芯材上涂布由儲氫合金等組成的電極合劑漿料而成的負極。其 中，負極由于在其工藝方法上可以進行連續生產、而且可以采用高效 率的工序進行制作，所以受到廣泛關注。具體地說，為人所知的方法 有將芯材浸漬于電極合劑槳料中，從而在其兩面上涂布電極合劑漿 料，然后調整電極合劑漿料的涂布量。電極合劑漿料的涂布量采用如下的方法調整到所要求的范圍，即 讓涂布有電極合劑漿料的芯材通過一對刮落夾具之間的間隙，以刮落 多余的電極合劑漿料。另外，在所要求的涂布寬度的兩端，用設置在 刮落夾具上的刀頭刮落電極合劑漿料，從而形成使芯材露出的基底部， 由此形成所要求的涂布寬度的合劑槳料涂布部。但是，在將鎳氫蓄電池用于電動汽車的情況下，由于每l臺車需要 裝載100個以上的電池單元，所以必須高精度且高效率地制造其電極。 作為其具體的制造方法，人們提出了如下的方法即在與芯材的行走 方向垂直的寬度方向上形成多個上述的基底部，從而制造出具有多條
合劑涂布部的合劑涂布片，然后靈活應用基底部高精度地進行軋制和 單板切斷(例如，參照專利文獻l)。但是，為得到構成如專利文獻l所記載的合劑涂布片，在調整涂 布厚度的刮落夾具上，必須配設比所要求的合劑涂布部的條數多1個 的刀頭使其位于各合劑涂布部的兩側端。但是，如圖7所示，在刮落夾具21上以從其涂布部厚度調整面22突 出來的方式配置刀頭23，并用刀頭23刮落電極合劑漿料24而使其形成 如圖8所示的基底部25，在此情況下，如圖7中的箭頭所示，因芯材的 行走而被引導到刀頭23的正下方的電極合劑漿料24通過與刀頭23碰撞 而朝兩側分開，并向合劑涂布部26的側面部流動，在使用刮落夾具21 進行的刮落不夠充分而殘留在芯材27上的狀態下向下游行走，如圖8所 示，變為涂布量在合劑涂布部26的寬度方向兩側部較多的狀態(以下 稱為犬骨(或"8"字形，dog bone))。在犬骨明顯的情況下，在最終 巻繞合劑涂布片時，就會因涂布量較多的部分彼此之間互相重疊而發 生合劑涂布片的變形，從而使工序成品率降低。此外，該問題在如專 利文獻l那樣具有多列合劑涂布部的情況下更加明顯，但合劑涂布部即 使是l列也是同樣的。專利文獻1:特開2001—297756號公報發明內容本發明鑒于上述以前的問題，目的在于提供一種電極合劑漿料的 涂布方法及涂布裝置，其可以抑制在合劑涂布部的兩側端部的被稱為 犬骨的涂布厚度的增大化現象的發生，從而可以避免合劑涂布片的變 形等工序不良情況的發生。為實現上述的目的，本發明的電極合劑漿料的涂布方法包括涂 布工序，其使帶狀芯材沿其長度方向行走，同時在其兩面上涂布電極 合劑漿料；'以及涂布厚度和涂布寬度調整工序，其使涂布有電極合劑 漿料的芯材通過一對刮落夾具之間的間隙以調整電極合劑漿料的涂布
厚度，且用設置在刮落夾具上的刀頭刮落電極合劑漿料，從而形成所 需要寬度的合劑涂布部，同時使由刀頭刮落的電極合劑漿料通過在刀 頭的芯材行走方向上游側形成的凹槽而進行回流。根據該構成，可以用一對刮落夾具調整在芯材的兩面上形成的電 極合劑漿料的涂布厚度，同時可以用設置在刮落夾具上的刀頭形成所 需要寬度的1條或多條合劑涂布部，而且可以用相對于刀頭設置在芯 材行走方向上游側的凹槽，使向刀頭流動的電極合劑漿料的大部分通 過凹槽而順利地進行回流，故而可以抑制在合劑涂布部的兩側端部的 被稱為犬骨的涂布厚度增大化現象的發生，從而可以避免合劑涂布片 的變形等工序不良情況的發生。另外，如果刮落夾具包含芯材的兩側部的在內至少具有3個刀頭， 從而在芯材寬度方向形成多條合劑涂布部，則在形成多條合劑涂布部 的情況下，上述效果可以明顯地發揮出來。另外，如果刀頭的寬度w為2 10mm,凹槽側端距離該刀頭側 端的突出量p為-0.1w 0.5w，則在形成寬度為2 10mm的基底部的 情況下，可以如上述那樣切實地抑制在合劑涂布部的兩側端部的涂布 厚度增大化現象，而且相反地，在凹槽的寬度與刀頭寬度相比過大的 情況下，通過刮落刀頭兩側附近的電極合劑槳料并就那樣直接地進行 回流，也可以抑制在合劑涂布部的兩側端部涂布厚度過度減少這一現 象的發生，可以在合劑涂布部的整個寬度范圍內切實地設計均勻的涂 布厚度。另外，突出量p在凹槽側端的左右是大致均勻的，凹槽的寬 度大體上可以用w+2p表示。另外，本發明的電極合劑漿料的涂布裝置包括對巻繞成巻材狀 的芯材進行開巻的幵巻機部；浸漬芯材而在其兩面上涂布電極合劑漿 料的涂布部；調整電極合劑漿料的涂布厚度和涂布寬度的涂布厚度和 涂布寬度調整部；干燥電極合劑漿料的干燥部；以及將涂布有電極合 劑漿料并干燥的芯材巻繞成巻材狀的巻繞機部；其中，涂布厚度和涂 布寬度調整部在使涂布有電極合劑漿料的芯材通過兩者之間的間隙以
調整涂布厚度的一對刮落夾具上，設置有在涂布寬度的端部刮落電極 合劑漿料的刀頭，同時從刀頭向芯材行走方向上游側形成有凹槽。根據該構成，如果在開巻機部上設置芯材巻材并使涂布裝置工作， 則根據上述的涂布方法，在芯材的兩面形成涂布厚度及涂布寬度得以 調整的1條或多條合劑涂布部，同時其合劑涂布部在整個寬度上形成 均勻的涂布厚度，在巻繞機部可以得到在芯材的兩面上形成1條或多 條上述合劑涂布部的巻材。另外，如果刮落夾具包含芯材的兩側部的在內至少具有3個刀頭， 從而在芯材寬度方向上形成多條合劑涂布部，則在形成多條合劑涂布 部的情況下，上述效果可以顯著地發揮出來。另外，如果刀頭的寬度 w為2 10mm，凹槽側端距離該刀頭側端的突出量p為-0.1w 0.5w， 則如上所述，可以切實地抑制在合劑涂布部的兩側端部的涂布厚度增 大化現象及涂布厚度減少化現象的發生，可以使合劑涂布部在整個寬 度范圍內切實地設計為均勻的涂布厚度。
圖1是示意表示本發明的電極合劑漿料涂布裝置的一個實施方案 之構成的立體圖。圖2A 圖2B表示該實施方案中涂布厚度和涂布寬度調整部的局 部構成，圖2A是立體圖，圖2B是主視圖。圖3A 圖3B是該實施方案中刀頭和凹槽的作用說明圖，圖3A 是立體圖，圖3B是縱向剖視側視圖。圖4是根據該實施方案形成的合劑涂布部和基底部的剖視圖。圖5是表示相對于該實施方案的比較例中涂布厚度和涂布寬度調 整部之局部構成的立體圖。圖6是根據比較例形成的合劑涂布部和基底部的剖視圖。圖7是表示以前實例的電極合劑漿料涂布裝置中涂布寬度調整部 的局部構成的立體圖。 圖8是根據該以前實例形成的合劑涂布部和基底部的剖視圖。
具體實施方式
下面參照圖1 圖6，就本發明的電極合劑漿料的涂布方法及涂布 裝置的一個實施方案進行說明。圖l是表示本實施方案的涂布裝置的整體大致構成的立體圖。涂布 裝置具有保持巻繞由金屬薄板構成的帶狀芯材1所得到的芯材巻材2并 使芯材1開巻的開巻機部3。芯材1從開巻機部3沿大致水平方向拉出， 在導輥4上巻繞90。，并垂直向上方進行方向轉換而行走，然后被引導到 涂布部7。涂布部7的構成是具有充滿了電極合劑漿料5的漿料槽6， 并使芯材1貫穿該漿料槽6中而行走。借助該涂布部7可以在芯材1的兩 面全面地涂布電極合劑漿料5 。涂布有電極合劑漿料5的芯材1就那樣直接向大致垂直上方行走， 并在通過涂布厚度和涂布寬度調整部8的期間調整電極合劑漿料5的涂布厚度和涂布寬度，從而制作出形成有i條或多條合劑涂布部io的電極漿料涂布片ll。電極漿料涂布片11在導輥9上巻繞90。，并沿水平方向進 行方向轉換而行走，然后被引導到干燥部12，對電極合劑漿料5進行干 燥，便制作出電極片13，該電極片13用巻繞機部14巻繞，便制作出電 極巻材15。涂布厚度和涂布寬度調整部8由一對刮落夾具16a、 16b構成，其中 一對刮落夾具16a、 16b使涂布有電極合劑漿料5的芯材l通過兩者之間 的間隙，來調整電極合劑漿料5的涂布厚度。此外，在一對刮落夾具16a、 16b的至少一方上，呈梳齒狀突設有通過與芯材l的表面接觸而行走并 由此控制芯材l的位置的多個薄板狀突起部(圖中未示出)。另外，如圖2A、圖2B所示，為了在1條或多條合劑涂布部10的側 端刮落電極合劑漿料5，并在芯材I的兩側緣部及合劑涂布部IO、 IO之 間形成沒有涂布電極合劑漿料5的基底部20，在一對的刮落夾具16a、 16b上設置有刀頭18。該刀頭18從為了控制涂布厚度而在刮落夾具16a、 16b上相互平行且對置地形成的涂布厚度調整面17，突設為使頂端與芯 材l的表面相接觸。另夕卜，在刮落夾具16a、 16b上，形成有從刀頭18向 芯材l的行走方向上游側、即涂布部7側開放的凹槽19。這里，在圖2B中，刀頭18的寬度尺寸w相對應于基底部20的寬度 尺寸來設定，通常設定為2 10mm。關于凹槽19的寬度，凹槽19側端 距離刀頭18側端的突出量p設定為-0.1w 0.5w的范圍。在該范圍內，優 選的是在w較大的情況下，突出量p設定得相對較小，在w較小的情況 下，突出量p設定得相對較大。凹槽19的寬度尺寸的下限大致與刀頭18 的寬度w相同。但是，在w較大的情況下，有時也可以比w略小些，因 而設定為-O.lw。另一方面，凹槽19的寬度尺寸的上限為刀頭寬度w的2 倍左右，單側的突出量為0.5w。其次，參照圖3A 3B、圖4就涂布厚度和涂布寬度調整部8的作用 進行說明。涂布有電極合劑漿料5的芯材l侵入一對刮落夾具16a、 16b 之間的間隙，用一對刮落夾具16a、 16b刮落多余的電極合劑漿料5，最 終用涂布厚度調整面17調整涂布厚度，從而形成涂布厚度高精度地得 以調整的電極合劑涂布片ll。另外，用這些設置在刮落夾具16a、 16b上的刀頭18刮落電極合劑 漿料5，以形成I條或多條合劑涂布部IO、以及在芯材l的兩側緣部及合 劑涂布部IO、 10之間形成基底部20，并形成合劑涂布片ll。如圖3A 3B所示，在進行通過該刀頭18進行的電極合劑漿料5的刮落時，朝刀頭 18流動來的電極合劑漿料5的大部分，可以通過在刀頭18的下側(芯材 l的行走方向上游側)設置的凹槽19順利地使其回流到涂布部7側，使 得只有一部分流動到刀頭18—側。因此，如圖4所示，可以抑制在合劑 涂布部10的兩側端部的被稱為犬骨的涂布厚度的增大化現象的發生，. 從而可以避免巻繞電極片13時的合劑涂布片11的變形等工序不良情況 的發生。另一方面，如圖5所示，在與刀頭18的寬度相比、凹槽19的寬度大 于上述上限的情況下，通過刮落刀頭18的兩側附近的電極合劑漿料5， 并使其就那樣回流到涂布部7側，則如圖6所示，將會發生在合劑涂布 部10的兩側端部的涂布厚度減少這樣的現象。于是，相對于刀頭18的 寬度尺寸w，如上述那樣適當地設定凹槽19的寬度尺寸，由此可以切實 地將合劑涂布部10在其整個寬度范圍設定為均勻的涂布厚度。從以上實施方案的說明可知，本發明當然并不局限于以下實施例 的鎳氫蓄電池的負極，例如，可以適用于作為堿性蓄電池的燒結式鎳 正極的前體的燒結基板、或者使用板網金屬作為開孔金屬薄板的鋰聚 合物電池的正負極。以下就本發明適用于鎳氫蓄電池的負極(儲氫合金電極)的實施 例和比較例進行說明。 (實施例1)在水中用濕式球磨機將以組成式MmNi3.55Coo.75Mna4Alo.3表示的儲 氫合金粉碎成平均粒徑為30um，便得到儲氫合金粉末。將該儲氫合金粉末浸漬于堿性水溶液中而進行表面處理后，相對于該儲氫合金粉末 100 kg，添加固體成分比為1.5W的羧甲基纖維素水溶液10kg及科琴碳黑 0.4kg進行混煉，進而添加固體成分比為40%的苯乙烯一丁二烯共聚物 橡膠粒子的水溶液1.75kg并進行攪拌，由此便制作出電極合劑漿料。在由厚度為60ym、寬度為300mm、沖孔直徑為lmm、開口率為 42%且實施了鍍鎳的鐵制沖孔金屬構成的芯材1 (芯材巻材2的全長為 200m)的兩面涂布該電極合劑漿料。具體地說，在刮落夾具16a、 16b 上配置刀頭18和凹槽19，以便從一端開始形成寬度為10mm的基底部、 寬度為135mm的合劑涂布部、寬度為10mm的基底部、寬度為135mm的 合劑涂布部、寬度為10mm的基底部。在此，相對于10mm的刀頭寬度， 凹槽19的寬度設定為15mm，刀頭的寬度設定為w，凹槽側端距離刀頭 側端的突出量設定為0.25w。另外，調整刮落夾具的16a、 16b的涂布厚 度調整面17、 17之間的間隙，使涂布后的總厚度為260um，并以5m/ 分的速度進行涂布。在遍及200m的范圍進行涂布之后，評價了合劑涂布片11的犬骨
程度。具體地說，對于合劑涂布片U，每隔20m就長度方向11點X 寬度4點總計44點，求出了側端部相對于合劑涂布部10的中心的厚 度之比。該比的平均值為1.02。 (實施例2 5)對于實施例1，凹槽19側端距離刀頭18側端的突出量p設定為 -0.2w (實施例2) 、 -O.lw (實施例3) 、 0.5w (實施例4) 、 0.6w (實 施例5)，除此以外，其余與實施例1同樣地涂布電極合劑漿料5。對于這些實施例2 5，與實施例l同樣地評價了犬骨程度，結果 表明側端部相對于合劑涂布部10的中心的厚度之比分別為1.12(實施 例2) 、 1.05 (實施例3) 、 0.96 (實施例4) 、 0.84 (實施例5)。 (比較例)對于實施例l，除沒有設置凹槽19以外，其余與實施例l同樣地涂 布電極合劑漿料5。并與實施例l同樣地評價了犬骨程度，結果表明涂 布部側端部相對于合劑涂布部的中心的厚度之比為1.27。如上所述，可以明確的是控制合劑涂布部10的側端，在形成基 底部20的刀頭18的上游側設置凹槽19，由此可以大幅度減輕導致合 劑涂布片11的變形的犬骨。另外，如實施例1、 3、 4那樣，將刀頭 18的寬度設定為w，距離刀頭側端的凹槽19的突出量設定為p，并將 p設定為(-0.1 0.5) Xw，由此可以使側端部相對于合劑涂布部10 的中心的厚度之比處于1土0.05的范圍內，因而是優選的。如以上所說明的那樣，根據本發明的電極合劑漿料的涂布方法， 可以用一對刮落夾具來調整于芯材的兩面上形成的電極合劑漿料的涂 布厚度，同時可以用在刮落夾具上設置的刀頭，形成所需要寬度的1 條或多條合劑涂布部，而且用凹槽可以抑制在合劑涂布部的兩端部的 涂布厚度的增大化現象的發生，從而可以避免合劑涂布片的變形等工 序不良情況的發生，因此，作為能夠以較高的生產率制作各種電池的 電極的技術，其利用可能性較高，在鋰離子電池、鎳氫電池等各種電 池的電極制造方面是有用的。
權利要求
1、一種電極合劑漿料的涂布方法，其包括涂布工序，其使帶狀芯材(1)沿其長度方向行走，同時在其兩面上涂布電極合劑漿料(5)；以及涂布厚度和涂布寬度調整工序，其使涂布有電極合劑漿料的芯材通過一對刮落夾具(16a，16b)之間的間隙以調整電極合劑漿料的涂布厚度，且用設置在刮落夾具上的刀頭(18)刮落電極合劑漿料，從而形成所需要寬度的合劑涂布部(10)，同時使由刀頭刮落的電極合劑漿料通過在刀頭的芯材行走方向上游側形成的凹槽(19)而進行回流。
2、 根據權利要求l所述的電極合劑漿料的涂布方法，其中，刮落 夾具(16a， 16b)包含芯材(1)的兩側部的在內至少具有3個刀頭(18)， 在芯材寬度方向形成多條合劑涂布部(10)。
3、 根據權利要求l所述的電極合劑漿料的涂布方法，其中，刀頭 (18)的寬度w為2 10mm，凹槽(19)側端距離該刀頭側端的突出量p為-0.1w 0.5w。
4、 一種電極合劑漿料的涂布裝置，其包括 對巻繞成巻材狀的芯材(1)進行開巻的幵巻機部(3); 浸漬芯材而在其兩面上涂布電極合劑漿料(5)的涂布部(7); 調整電極合劑漿料的涂布厚度和涂布寬度的涂布厚度和涂布寬度調整部(8);干燥電極合劑漿料的干燥部(12) ，以及將涂布有電極合劑漿料并干燥的芯材巻繞成巻材狀的巻繞機部 (14);其中，涂布厚度和涂布寬度調整部在使涂布有電極合劑漿料的芯材通過兩者之間的間隙以調整涂布厚度的一對刮落夾具(16a， 16b)上，設 置有在涂布寬度的端部刮落電極合劑漿料的刀頭(18)，同時從刀頭 向芯材行走方向上游側形成有凹槽(19)。
5、 根據權利要求4所述的電極合劑漿料的涂布裝置，其中，刮落 夾具(16a， 16b)包含芯材(1)的兩側部的在內至少具有3個刀頭(18)。
6、 根據權利要求4所述的電極合劑漿料的涂布裝置，其中，刀頭 (18)的寬度w為2 10mm，凹槽(19)側端距離該刀頭側端的突出量p為-0.1w 0.5w。
全文摘要
本發明提供一種電極合劑漿料的涂布方法，其使帶狀芯材(1)沿其長度方向行走，同時在其兩面上涂布電極合劑漿料(5)；然后使涂布有電極合劑漿料(5)的芯材(1)通過一對刮落夾具(16a，16b)之間的間隙以調整電極合劑漿料(5)的涂布厚度，且用設置在刮落夾具(16a，16b)上的刀頭(18)刮落電極合劑漿料(5)，從而形成所需要寬度的合劑涂布部，同時使由刀頭(18)刮落的電極合劑漿料通過在刀頭(18)的芯材行走方向上游側形成的凹槽(19)而進行回流，以抑制在合劑涂布部的兩側端部的涂布厚度的增大化現象的發生，由此可以抑制在合劑涂布部的兩側端部的涂布厚度的增大化現象的發生，從而可以避免合劑涂布片的變形等工序不良情況的發生。
文檔編號H01M4/04GK101167204SQ20068001398
公開日2008年4月23日 申請日期2006年4月11日 優先權日2005年4月25日
發明者今村公洋, 瀨戶忠和, 臼井廣幸 申請人:松下電器產業株式會社