制造鋰離子二次電池電極板片的方法與流程

本發明涉及制造鋰離子二次電池電極板片的方法。如本文中所使用，用語“二次電池”一般指可重復充電的電池。用語“鋰離子二次電池”指利用鋰離子作為電解質離子并且通過由鋰離子在正極和負極之間的移動引起的電荷移動來實現充放電的二次電池。鋰離子二次電池是一種“非水電解質二次電池”，其使用包含電解質鹽溶解在其中的非水溶劑的非水電解質。本申請要求在2014年7月8日于日本提交的專利申請No.2014-140939的優先權，該專利申請通過引用并入于此。

背景技術：

例如，根據JP 2005-340188 A，準備用于陽極的粒化顆粒和用于陰極的粒化顆粒。通過將含有活性物質的顆粒與含有導電助劑顆粒的粘合劑結合來提供用于陽極的粒化顆粒。也通過將含有活性物質的顆粒與含有導電助劑顆粒的粘合劑結合來提供用于陰極的粒化顆粒。將粒化顆粒層疊在陽極和陰極集電體上，并且熱軋層疊在集電體上的粒化顆粒，從而在陽極和陰極集電體上提供活性物質層。更具體地，根據JP 2005-340188 A，將粒化顆粒(粉末)供給到集電體上，并且通過加熱集電體上的各層粒化顆粒并使集電體和各層粒化顆粒從旋轉的輥之間通過來熱軋各層粒化顆粒。

例如，JP 2010-225291 A公開了一種實施方式，其中將正極和負極板片設置為帶狀的電極板片，并且沿各電極板片的縱向設置活性物質層。在該實施方式中，集電體露出的露出部沿各電極板片的寬度方向一端延伸。活性物質層在除露出部以外的各電極板片上設置成使得活性物質層沿電極板片的寬度方向相對兩端在各電極板片的縱向上延伸。露出部是未設置活性物質層的部位，并且因此可稱作“活性物質層未形成部”。集電箔的未設置活性物質層的區域(即，集電箔的被限定為露出部的區域)可稱作“活性物質層未形成區域”。

引用清單

專利文獻

PTL 1：JP 2005-340188 A

PTL 2：JP 2010-225291 A

技術實現要素：

技術問題

在上述電極板片制造方法中通過粉末成形來設置活性物質層提供了各種優點。然而，對于鋰離子二次電池而言，通過粉末成形在薄集電箔上設置活性物質層，這例如可能導致粉末喪失其形狀。因此，本發明的實施方式提供一種制造鋰離子二次電池電極板片的適當的方法，其包括通過粉末成形來設置活性物質層的步驟。

問題的解決方案

根據本發明的實施方式的制造鋰離子二次電池電極板片的方法包括：a)準備帶狀的集電箔；b)準備粒化顆粒的粉末；c)傳送所述集電箔；d)堆積所述粉末；e)調節所述粉末的厚度；以及f)擠壓所述粉末。在步驟b)中，準備包含活性物質顆粒和粘合劑的粒化顆粒的粉末。在步驟d)中，將所述粉末堆積在所述集電箔上。在步驟e)中，從所述集電箔的寬度方向中央區域除去所述粉末，并且使刮掃器與殘留在所述集電箔的中央區域的相對兩側的所述粉末接觸，由此調節所述粉末的厚度。在步驟f)中，擠壓殘留在所述集電箔的中央區域的相對兩側的所述粉末。因此，提供了高品質的活性物質層。

步驟e)可包括將堆積在所述集電箔上的粉末從所述集電箔的寬度方向中央區域引導到所述集電箔的寬度方向相對兩端，由此從所述集電箔的寬度方向中央區域除去所述粉末。步驟f)可包括在第一引導裝置與殘留在所述集電箔的中央區域的相對兩側的所述粉末的內側邊緣接觸的狀態下擠壓所述粉末。步驟f)可包括在第二引導裝置與殘留在所述集電箔的中央區域的相對兩側的所述粉末的外側邊緣接觸的狀態下擠壓所述粉末。

附圖說明

[圖1]圖1是鋰離子二次電池的剖視圖。

[圖2]圖2是示出要配置在鋰離子二次電池中的電極組件的圖。

[圖3]圖3是用以實施鋰離子二次電池電極板片制造方法的制造設備100的側視圖。

[圖4]圖4是制造設備100的俯視圖。

[圖5]圖5是沿圖4的線V-V截取的用于集電箔201的傳送路徑的剖視圖。

[圖6]圖6是示出“雙條帶”電極板片的中間產品的圖。

[圖7]圖7是示出切斷之前的雙條帶電極板片的圖。

[圖8]圖8是示出已被切斷的雙條帶電極板片的圖。

[圖9]圖9是配置在集電箔201上方的壓延輥101的透視圖。

[圖10]圖10是壓延輥101的變型的透視圖。

[圖11]圖11是示意性地示出粒化顆粒240的圖。

具體實施方式

在下文中，將說明根據本發明的實施方式的制造鋰離子二次電池電極板片的方法。文中說明的實施方式當然并非旨在以任何方式限制本發明。注意，各圖是示意性的表示。例如，各圖中的尺寸(例如，長度、寬度和厚度)并不反映實際尺寸。類似的構件和部位用相同的附圖標記表示，并且在認為多余的情況下將省略或簡化其說明。

將大體說明本發明適用的鋰離子二次電池10的示例性結構，并且然后將具體說明我們已設計的鋰離子二次電池10的構件。

<鋰離子二次電池10>

圖1是鋰離子二次電池10的剖視圖。圖2是示出要配置在鋰離子二次電池10中的電極組件40的圖。注意，圖1所示的鋰離子二次電池10僅僅是本發明適用的鋰離子二次電池的一個例子。這意味著本發明適用的鋰離子二次電池不限于任何特定的鋰離子二次電池。

如圖1所示，鋰離子二次電池10包括電池外殼20和電極組件40(其在圖1中被圖示為卷繞電極組件)。

<電池外殼20>

電池外殼20包括外殼本體21和密封板22。外殼本體21呈在其一端帶開口的箱形。具體地，外殼本體21呈長方體形狀，具有在鋰離子二次電池10的通常使用期間用作上表面的開口面。在該實施方式中，外殼本體21設置有矩形開口。密封板22封閉外殼本體21的開口。密封板22是大致矩形的板。密封板22焊接在外殼本體21的開口的周緣上，從而提供呈大致六面體形狀的電池外殼20。

電池外殼20優選主要由輕質的、導熱性好的金屬材料構成。這種金屬材料的例子包括鋁、不銹鋼和鍍鎳鋼。根據本實施方式的電池外殼20(包括外殼本體21和密封板22)由鋁或主要包含鋁的合金構成。

在圖1所示的例子中，用于外部連接的正極端子(外部端子)23和負極端子(外部端子)24安裝在密封板22上。密封板22設置有安全閥30和注液口32。安全閥30構造成在電池外殼20的內部壓力上升至預定水平以上(例如，在約0.3MPa至約1.0MPa的范圍內的設定噴射閥打開壓力)時釋放內部壓力。圖1示出在電解質80經注液口32注入之后使用密封材料33密封的注液口32。電極組件40收納在電池外殼20中。

<電極組件(卷繞電極組件)40>

如圖2所示，電極組件40包括：帶狀的正極(或正極板片50)；帶狀的負極(或負極板片60)；和帶狀的隔板(或隔板72和74)。

<正極板片50>

正極板片50包括帶狀的正極集電箔51和正極活性物質層53。優選使用適于正極的金屬箔作為正極集電箔51。例如，可使用具有預定寬度和約15mm的厚度的帶狀的鋁箔作為正極集電箔51。露出部52沿正極集電箔51的寬度方向一個邊緣延伸。在圖示的例子中，正極活性物質層53設置在正極集電箔51的除正極集電箔51的露出部52以外的兩面上。正極活性物質層53至少包含正極活性物質，并且被保持在正極集電箔51上。

可使用通常用于鋰離子二次電池的任意一種或多種材料作為正極活性物質。此類材料的優選例子包括：包含鋰和過渡金屬元素作為構成金屬元素的鋰過渡金屬氧化物，例如鋰鎳氧化物(LiNiO₂)、鋰鈷氧化物(LiCoO₂)或鋰錳氧化物(LiMn₂O₄)；以及包含鋰和過渡金屬元素作為構成金屬元素的鋰過渡金屬磷酸鹽，例如鋰錳磷酸鹽(LiMnPO₄)或鋰鐵磷酸鹽(LiFePO₄)。正極活性物質以顆粒形式使用，并且因此可視情況被稱作“正極活性物質顆粒”。

<負極板片60>

如圖2所示，負極板片60包括帶狀的負極集電箔61和負極活性物質層63。優選使用適于負極的金屬箔作為負極集電箔61。例如，可使用具有預定寬度和約10mm的厚度的帶狀的銅箔作為負極集電箔61。露出部62沿負極集電箔61的寬度方向一個邊緣延伸。負極活性物質層63設置在負極集電箔61的除負極集電箔61的露出部62以外的兩面上。負極活性物質層63至少包含負極活性物質，并且被保持在負極集電箔61上。

可使用通常用于鋰離子二次電池的任意一種或多種材料作為負極活性物質。此類材料的優選例子包括：碳材料，例如石墨碳或無定形碳；鋰過渡金屬氧化物；和鋰過渡金屬氮化物。負極活性物質以顆粒形式使用，并且因此可視情況被稱作“負極活性物質顆粒”。正極活性物質顆粒和負極活性物質顆粒可視情況被稱作“活性物質顆粒”。正極活性物質顆粒和負極活性物質顆粒在適當的情況下可呈粉末形式使用。在該實施方式中，正極活性物質層53和負極活性物質層63均可包含導電材料、粘合劑和/或增粘劑。

<導電材料>

導電材料的例子包括碳材料，例如碳粉和碳纖維。可單獨使用一種此類導電材料，或可組合地使用兩種以上此類導電材料。要使用的碳粉末的例子包括乙炔黑、油爐黑、石墨化碳黑、碳黑、石墨和科琴黑。

<粘合劑、增粘劑>

粘合劑用于將正極活性物質層53中包含的正極活性物質和導電材料的顆粒結合，并且將這些顆粒與正極集電箔51結合，或者用于將負極活性物質層63中包含的負極活性物質和導電材料的顆粒結合，并且將這些顆粒與負極集電箔61結合。可利用可溶解或可分散在要使用的溶劑中的聚合物作為粘合劑。對于水性溶劑，要使用的聚合物的優選例子包括水性的或可分散于水的聚合物，例如：氟碳聚合物(例如，聚四氟乙烯[PTFE]，和四氟乙烯-六氟丙烯共聚物[FEP]；橡膠(例如，苯乙烯-丁二烯共聚物[SBR]，和丙烯酸改性SBR樹脂[例如SBR膠乳]；聚乙烯醇(PVA)；醋酸乙烯酯共聚物；和丙烯酸鹽聚合物。對于非水溶劑，要使用的聚合物的優選例子包括諸如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏二氯乙烯(PVDC)和聚丙烯腈(PAN)的聚合物。要使用的增粘劑的優選例子包括纖維素聚合物，例如羧甲基纖維素(CMC)和羥丙基甲基纖維素(HPMC)。

<隔板72、74>

如圖2所示，隔板72和74將正極板片50和負極板片60彼此分隔。在本例中，隔板72和74各自都由具有預定寬度的帶狀的微多孔板材構成。例如，可使用諸如由多孔聚烯烴樹脂構成的單層或多層結構隔板的多孔樹脂膜作為隔板72和74。在本例中，如圖2所示，負極活性物質層63的寬度b1稍大于正極活性物質53的寬度a1。隔板72和74的寬度c1和c2稍大于負極活性物質層63的寬度b1(c1、c2＞b1＞a1)。

隔板72和74使正極活性物質層53和負極活性物質層63彼此絕緣，但允許電解質穿過其移動。盡管未圖示，但隔板72和74均可在由多孔塑料膜構成的基底的表面處設置有耐熱層。耐熱層包括填料和粘合劑。耐熱層可被稱作“HRL”。

<電極組件40的結構>

如圖2所示，在該實施方式中，電極組件40沿包含卷繞軸線WL的一個平面呈扁平形狀。在圖2所示的例子中，正極集電箔51的露出部52和負極集電箔61的露出部62在隔板72和74的相對兩側螺旋狀地露出。如圖1所示，從隔板72和74突出的露出部52和62分別焊接在正極端子23和負極端子24的配置于電池外殼20內部的末端部23a和24a上。

在圖1所示的例子中，沿包含卷繞軸線WL的一個平面扁平的卷繞電極組件40收納在電池外殼20中。電解液80注入電池外殼20中。電解液80沿卷繞軸線WL(參照圖2)從電極組件40的兩側浸入電極組件40中。

<電解液(液態電解質)80>

可使用與通常用于鋰離子二次電池的非水電解液相似的任何非水電解液作為電解液80。這種非水電解液典型地通過將支持電解質溶解在適當的非水溶劑中而制得。例如，要使用的非水溶劑可包括從由以下物質構成的組中選出的一種或多種化合物：碳酸乙烯酯(在下文中在適當的情況下被稱作“EC”)；碳酸丙烯酯；碳酸二甲酯(在下文中在適當的情況下被稱作“DMC”)；碳酸二乙酯；碳酸甲乙酯(在下文中在適當的情況下被稱作“EMC”)；1,2-二甲氧基乙烷；1,2-二乙氧基乙烷；四氫呋喃；和1,3-二氧戊烷。要使用的支持電解質的例子包括鋰鹽，例如LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆、LiCF₃SO₃、LiC₄F₉SO₃、LiN(CF₃SO₂)₂和LiC(CF₃SO₂)₃。非水電解液的一個例子是通過將濃度為約1mol/L的LiPF₆溶解于碳酸乙烯酯與碳酸二乙酯的溶劑混合物(例如，其以1:1的體積比混合)中而制得的。

注意，圖1示意性地示出了注入電池外殼20內的電解液80，并且因此未精確地說明注入電池外殼20內的電解液80的量。注入電池外殼20內的電解液80經例如正極活性物質層53和負極活性物質層63中的空隙充分浸入到卷繞電極組件40的內部。

鋰離子二次電池10的正極集電箔51和負極集電箔61經穿過電池外殼20延伸的電極端子23和24與外部裝置電連接。以下將說明鋰離子二次電池10如何充放電。

<鋰離子二次電池10的充電>

在鋰離子二次電池10充電期間，電壓施加在正極板片50和負極板片60之間，從而將鋰離子(Li)從正極活性物質層53中的活性物質釋放到電解液中，并且從正極活性物質層53釋放電荷。電荷在負極板片60中蓄積，并且電解液中的鋰離子(Li)被吸收到并儲存在負極活性物質層63中的活性物質中。這導致正極板片50和負極板片60之間的電勢差。

<鋰離子二次電池10的放電>

在鋰離子二次電池10放電期間，正極板片50和負極板片60之間的電勢差使得電荷從負極板片60移動到正極板片50，并且使儲存在負極活性物質層63中的鋰離子釋放到電解液中。釋放到電解液中的鋰離子被正極活性物質層53中的活性物質捕獲。

因此，鋰離子在鋰離子二次電池10充電期間從正極活性物質層53中的活性物質釋放并儲存在負極活性物質層63中的活性物質中，并且鋰離子在鋰離子二次電池10放電期間從負極活性物質層63中的活性物質釋放并儲存在正極活性物質層53中的活性物質中。鋰離子經電解液在正極活性物質層53和負極活性物質層63之間移動。

本發明人已研究了用于通過使包含活性物質顆粒和粘合劑的粒化顆粒的粉末成形來提供鋰離子二次電池10的正極板片50和負極板片60的正極活性物質層53和負極活性物質層63的技術。例如，在實驗室層面上，通過在集電箔上堆積粉末并擠壓粉末來執行這種粉末成形。然而，用于鋰離子二次電池的電極板片的制造需要在很薄的、長的、帶狀的集電箔上設置活性物質層。遺憾的是，僅在集電箔上堆積粉末和擠壓粉末不太可能在維持高品質的同時確保高生產率。

鑒于此，顯然用于通過使包含活性物質顆粒和粘合劑的粒化顆粒的粉末成形來提供正極活性物質層53和負極活性物質層63的技術尚未完全確立。因此，本發明人提供了一種使得可以提供始終高品質的活性物質層的新穎的鋰離子二次電池電極板片制造方法。

圖3是用以實施鋰離子二次電池電極板片制造方法的制造設備100的側視圖。圖4是制造設備100的俯視圖。

制造設備100包括：傳送集電箔201的傳送裝置310；壓延輥101和102；定量給料器(粉末供給裝置)103、外側引導裝置104和105；刮掃器106；粉末除去器108；和內側引導裝置109。

<傳送裝置310>

傳送裝置310包括傳送集電箔201的多個輥。更具體地，傳送裝置310包括：設置有驅動機構312的傳送輥301；與傳送輥301的旋轉一致地旋轉的從動輥302；和在支承集電箔201的同時旋轉的多個滑輪303。在該實施方式中準備的帶狀的集電箔201是具有用于要用在電池中的兩個帶狀的電極板片的寬度的“雙條帶”集電箔。雙條帶集電箔201由傳送裝置310的各輥傳送。

<定量給料器103>

定量給料器103配置在由傳送裝置310傳送的帶狀的集電箔201上方。定量給料器103將粒化顆粒的粉末220供給到由傳送裝置310傳送的集電箔201上。以下將說明準備粒化顆粒的粉末220的步驟。

<外側引導裝置104、105>

圖5是沿圖4的線V-V截取的用于集電箔201的傳送路徑320的剖視圖。如圖5所示，外側引導裝置104和105沿傳送裝置310的傳送路徑320配置在集電箔201的寬度方向相對兩側。在該實施方式中，外側引導裝置104和105包括沿集電箔201的寬度方向相對邊緣延伸的壁。外側引導裝置104和105各自都沿傳送裝置310的傳送路徑320從配置有定量給料器103的區域連續延伸到配置有壓延輥101和102的區域。應注意，不必一定要設置位于集電箔201的寬度方向相對兩側的外側引導裝置104和105。在沒有外側引導裝置104和105的情況下，粉末220的過剩部分從集電箔201的兩側掉落，但粉末220的外側邊緣220b以一定精度成形。如果粉末220的從集電箔201的兩側掉落的過剩部分例如由托盤接收和收集，則不會浪費粉末220。注意，位于集電箔201的寬度方向相對兩側的外側引導裝置104和105使得粉末220的外側邊緣220b能夠以更高的精度成形。因此，優選外側引導裝置104和105如圖4所示設置在集電箔201的寬度方向相對兩側。

<刮掃器106>

刮掃器106調節供給到集電箔201上的粉末220的厚度。在該實施方式中，刮掃器106位于傳送裝置310的傳送路徑320中以及配置有定量給料器103的區域和配置有壓延輥101、102的區域之間。刮掃器106由一對輥——即，刮掃輥106a和襯輥106b——構成。刮掃輥106a配置在離集電箔201的上表面的預定距離處。襯輥106b配置在集電箔201下方并且與刮掃輥106a相對。襯輥106b在刮掃輥106a與集電箔201上的粉末220接觸的區域中支承集電箔201的下表面。通過襯輥106b以此方式支承集電箔201的下表面允許集電箔201和刮掃輥106a之間的距離保持恒定。在供給到集電箔201上的粉末220從刮掃器106通過的同時，粉末220的厚度被調節至與集電箔201的上表面和刮掃輥106a之間的距離對應的厚度。盡管在圖3和4所示的例子中刮掃器106由輥構成，但刮掃器106不限于輥。可替代地，刮掃器106可由例如葉片(或平板葉片)構成。

<粉末除去器108>

粉末除去器108部分地除去堆積在集電箔201上的粉末220。在該實施方式中，粉末除去器108在刮掃輥106a的前方配置成使得粉末除去器108位于集電箔201的寬度方向中央部分(寬度方向中央區域)202和203上并沿集電箔201的縱向延伸。圖6是示出“雙條帶”電極板片200的中間產品的圖。圖7是示出切斷之前的雙條帶電極板片200的圖。圖8是示出已被切割成電極板片207和208的雙條帶電極板片200的圖。通過粉末除去器108從其除去了粉末220的集電箔201的寬度方向中央部分202和203的寬度之和(參照圖6)等于或大致等于“單條帶”電極板片207和208的露出部202和203的寬度之和(參照圖8)。注意，電極板片207和208的露出部對應于電極板片200的集電箔201的寬度方向中央部分202和203，并且因此也用附圖標記202和203表示。在該實施方式中，當集電箔201被傳送至粉末除去器108時，粉末除去器108從集電箔201的中央部分202和203除去粉末220。例如，粉末除去器108優選配置成使得其在集電箔201上滑動。粉末除去器108優選由例如定量給料器103、外側引導裝置104和105或刮掃器106支承。

在該實施方式中，粉末除去器108在傳送路徑320的上游部分(從這里集電箔201將被傳送)包括朝寬度方向的中心逐漸變細的前端108a。粉末除去器108從集電箔201的中央部分202和203上的粉末220中穿行以便將粉末220分隔成左右部分。本發明人的發現表明，當粉末除去器108從寬度方向中央部分202和203除去粉末220以便將粉末220分隔成左右部分時，粉末220被平順地推向左右兩旁。在該實施方式中，粉末除去器108的前端108a與集電箔201的寬度方向中央部分202和203上的粉末220接觸，并且粉末除去器108將粉末220推向左右兩旁。這從集電箔201的寬度方向中央部分202和203平順地除去了粉末220。因此，粉末220的左右部分的內側邊緣220a(即，粉末220的與集電箔201的寬度方向中央部分202和203鄰接的左右部分的邊緣)以高精度成形。

<內側引導裝置109>

內側引導裝置109具有與粉末除去器108的后端相等的寬度。內側引導裝置109從粉末除去器108的后端沿傳送路徑320向后延伸。如圖4所示，內側引導裝置109支承已由粉末除去器108從集電箔201的中央部分202和203推到旁邊的粉末220的左右部分的內側邊緣220a。例如，內側引導裝置109優選配置成使得其在集電箔201上滑動。壓延輥101和102在傳送路徑320的傳送方向上設置在內側引導裝置109的下游。

<壓延輥101、102>

壓延輥101和102將粉末220壓靠在集電箔201上以在集電箔201上提供粉末220的堆積層204和205。注意，堆積層204和205也可被稱為“活性物質層204和205”。要被供給到壓延輥101和102的集電箔201上的粉末220由粉末除去器108從寬度方向中央部分202和203被除去。

壓延輥101配置在離集電箔201的上表面的預定距離處。壓延輥102用作用于壓延輥101的襯輥。壓延輥102配置在集電箔201下方并與壓延輥101相對。壓延輥102在壓延輥101壓靠在集電箔201上的粉末220上的區域中支承集電箔201的下表面。通過壓延輥102以此方式支承集電箔201的下表面允許集電箔201和壓延輥101之間的距離保持恒定。在供給到集電箔201上的粉末220從壓延輥101和102之間通過的同時，粉末220被壓靠在集電箔201的上表面上，并且粉末220的厚度被調節至與集電箔201和壓延輥101之間的距離對應的厚度。

粉末220在從壓延輥101和102之間通過的同時在壓延輥101和102之間被壓縮并且壓靠在集電箔201上。粉末220包含粘合劑成分。由于粉末220被壓縮并壓靠在集電箔201上，所以粘合劑粘附于粉末220中的顆粒和集電箔201的區域擴寬。這提高了粉末220和集電箔201之間以及粉末220的顆粒之間的附著力，從而提高了粉末220的結合強度。

刮掃輥106a和集電箔201之間的間隙決定要供給到壓延輥101和102的粉末220的厚度。壓延輥101和集電箔201之間的間隙決定已從壓延輥101和102之間通過的粉末220(即，堆積層204和205)的厚度。刮掃輥106a和集電箔201之間的間隙不同于壓延輥101和集電箔201之間的間隙。因此，這種差異決定了已從壓延輥101和102之間通過的活性物質層204和205的密度。

在集電箔201從壓延輥101和102之間通過期間，已堆積了粉末220的集電箔201的寬度方向相對部分(即，集電箔201的已形成了堆積層204和205的部分)承受來自壓延輥101和102的壓力。相比之下，集電箔201的活性物質層未形成區域202和203(即，寬度方向中央部分202和203)不承受來自壓延輥101和102的壓力。注意，集電箔201的活性物質層未形成區域對應于寬度方向中央部分202和203，并且因此也用附圖標記202和203表示。由于粉末220堆積在集電箔201的寬度方向相對部分上，所以在集電箔201從壓延輥101和102之間通過期間，集電箔201的寬度方向相對部分被拉伸，并且集電箔201的中央部分也相應地被拉伸。這減小了在集電箔201從壓延輥101和102之間通過期間集電箔201中可能產生的應變。

圖9是配置在集電箔201上方的壓延輥101的透視圖。在圖9中，未示出內側引導裝置109。如圖9所示，壓延輥101在該實施方式中包括壁121、122和123。壁121、122和123用于在粉末220被擠壓的同時適當地將粉末220保持在集電箔201上。壁121和122配置在從其間通過的集電箔201的相對兩側，以便支承粉末220的外側邊緣220b。壁123在內側引導裝置109的后方配置成使得壁123位于已從其除去了粉末220的集電箔201的活性物質層未形成區域202和203上，以便支承粉末220的內側邊緣220a。

在從壓延輥101和102之間通過之前，粉末除去器108從集電箔201的寬度方向中央部分202和203除去粒化顆粒的粉末220。因此，要從壓延輥101和102之間通過的粉末220的左右部分的形狀均勻。殘留在集電箔201的中央部分202和203的相對兩側的粉末220然后由壓延輥101和102擠壓。因此，如圖8所示地獲得高品質的電極板片207和208。在該實施方式中，粉末220被擠壓，其中內側邊緣220a由壁123支承并且外側邊緣220b由壁121和122支承。結果，堆積層204和205具有以高精度成形的內側邊緣204a和205a以及外側邊緣204b和205b。

接下來將說明壓延輥101的一個變型。圖10是壓延輥101的變型的透視圖。如圖10所示，該變型中的壓延輥101包括：位于壁121和中央壁123之間的左輥101a；以及位于壁122和中央壁123之間的右輥101b。因此，左輥101a和右輥101b彼此獨立。

在通過制造設備100制造的電極板片200中，雙條帶集電箔201的寬度方向中央部分202和203用作活性物質層未形成區域202和203，并且作為粉末220的堆積層204和205的活性物質層204和205形成在活性物質層未形成區域202和203的相對兩側。如圖7所示，作為粉末220的堆積層204和205的活性物質層204和205優選也形成在集電箔201的相對側的面上，使得活性物質層204和205位于寬度方向中央部分202和203的相對兩側。如圖8所示，集電箔201沿其寬度方向中央被縱向地切斷，從而提供兩個單條帶電極板片，即電極板片207和208。這種情況下，作為粉末220的堆積層204和205的活性物質層204和205未被切割。因此，不太可能產生由作為粉末220的堆積層204和205的活性物質層204和205的切割所引起的異物。如上所述，粉末220在活性物質層204和205由壓延輥101和102擠壓時以高精度成形，從而形成具有高品質的活性物質層204和205的電極板片207和208。

<鋰離子二次電池電極板片制造方法>

上面已通過示例的方式說明了用以實施本文中公開的鋰離子二次電池電極板片制造方法的制造設備100的構型。本文中公開的鋰離子二次電池電極板片制造方法可通過除上述制造設備100以外的任何制造設備來實施。本文中公開的鋰離子二次電池電極板片制造方法優選包括下述步驟。注意，除非另有規定，以下步驟不限于說明它們的次序。本文中公開的電極板片制造方法包括以下步驟：

1準備帶狀的集電箔201；

2準備粒化顆粒的粉末220(包含活性物質顆粒和粘合劑)；

3傳送帶狀的集電箔201；

4堆積粒化顆粒的粉末220；

5調節粉末220的厚度；以及

6擠壓粉末220。

在步驟1中，準備例如雙條帶集電箔201。

在步驟2中，優選地準備通過例如噴霧干燥提供的粒化顆粒的粉末。圖11是示意性地示出在該步驟中提供的粒化顆粒240的圖。

如圖11所示，在該步驟中準備的粒化顆粒240優選至少包含活性物質顆粒241和粘合劑242。由粒化顆粒240構成的粉末220通過對例如其中活性物質顆粒241和粘合劑242混合到溶劑中的混合物(懸浮液)進行噴霧干燥而提供。在該噴霧干燥中，將混合物噴灑到干燥氣氛中。這種情況下，要被噴灑的每個液滴中包含的顆粒總體形成一塊粒化顆粒。因此，粒化顆粒240的固體含量根據液滴的大小而改變，這導致例如粒化顆粒240的大小和質量的變化。要被噴灑的液滴優選至少包含活性物質顆粒241和粘合劑242。可替代地，要被噴灑的液滴可包含除活性物質顆粒241和粘合劑242以外的材料。例如，要被噴灑的液滴可包含導電材料和/或增粘劑。在該步驟中準備的粒化顆粒240優選具有在例如從約60mm至約100mm的范圍內的平均粒徑。如本文中所使用，除非另有規定，用語“平均粒徑”指在通過使用激光散射和衍射法的粒徑分布測量裝置測得的粒徑分布中的50％積分值的粒徑，即在50％體積的平均粒徑。

<活性物質顆粒241>

本文中公開的電極板片制造方法可用于制造各種電極板片。例如，本文中公開的電極板片制造方法可用于制造用于鋰離子二次電池的正極板片和負極板片兩者。粒化顆粒240中包含的活性物質顆粒241因要制造的電極板片的類型而異。例如，當制造用于鋰離子二次電池的正極板片時，使用用于正極板片的活性物質顆粒241。當制造用于鋰離子二次電池的負極板片時，使用用于負極板片的活性物質顆粒241。

在步驟3中，優選地通過例如如圖3和4所示的傳送裝置310來傳送帶狀的集電箔201。以下將說明的步驟4、5和6優選地在帶狀的集電箔201沿縱向被傳送的同時執行。

在步驟4中，例如，將粒化顆粒的粉末220堆積在帶狀的集電箔201上，如圖3和4所示。粒化顆粒的粉末220優選地從定量給料器103供給到集電箔201上。在該步驟中，粉末220供給到由傳送裝置310傳送的集電箔201上。

在步驟5中，從集電箔201的寬度方向中央部分202和203除去粒化顆粒的粉末220，并且使刮掃器106與殘留在集電箔201的中央部分202和203的相對兩側的粒化顆粒的粉末220接觸，由此調節粒化顆粒的粉末220的厚度。在圖3和4所示的例子中，粉末除去器108從集電箔201的寬度方向中央部分202和203除去粒化顆粒的粉末220。然后，刮掃器106與堆積在帶狀的集電箔201的寬度方向中央部分202和203的相對兩側的粒化顆粒的粉末220接觸，由此調節粒化顆粒的粉末220的厚度。

在該步驟中，將堆積在集電箔201上的粉末220從集電箔201的中央部分202和203推向左右兩旁，從而從集電箔201的中央部分202和203除去粉末220。有可能的是，使圖3和4所示的粉末除去器108在集電箔201的寬度方向中央部分202和203上與堆積在其上的進入的粉末220接觸會將粉末220平順地分隔成左右部分，并且會從集電箔201的寬度方向中央部分202和203平順地除去粉末220。相應地，當粉末220跨集電箔201的寬度堆積并且然后從集電箔201的中央部分202和203被推向左右兩旁時，粉末220的位于集電箔201的中央部分202和203的相對兩側的左右部分的內側邊緣以高精度成形。

當制造帶狀的電極板片時，在被用作基板的雙條帶集電箔201的寬度方向相對兩端不形成活性物質層的情況下，即，在集電箔201的寬度方向相對兩端設置露出部的情況下，可執行替代方法。例如，盡管未示出，但粉末220可跨集電箔201的寬度堆積，并且然后可除去集電箔201的寬度方向相對兩端上的粉末220以便形成用作露出部的活性物質層未形成區域202和203。在這種方法中，在傳送集電箔201時，粉末220跨集電箔201的寬度堆積，并且然后刮掃器與集電箔201的相對兩端接觸，從而除去堆積在集電箔201的相對兩端上的粉末220。然而，在這種方法中，堆積在集電箔201的相對兩端上的粉末220殘留在刮掃器與粉末220接觸的區域中。堆積在集電箔201上的粉末220從這些區域開始變得形狀不規則。因此，殘留的粉末220傾向于在集電箔201的內側區域上(即，在集電箔201的寬度方向中間區域上)不均勻。

鑒于這些發現，本發明人考慮優選如圖3和4所示從集電箔201的寬度方向中央部分202和203除去粒化顆粒的粉末220。更具體地，本發明考慮優選從集電箔201的寬度方向中央部分202和203除去粒化顆粒的粉末220，并且然后使刮掃器106與殘留在集電箔201的中央部分202和203的相對兩側的粒化顆粒的粉末220接觸，以便調節粒化顆粒的粉末220的厚度。

在步驟6中，擠壓殘留在集電箔201的中央部分202和203的相對兩側的粒化顆粒的粉末220。在圖3和4所示的例子中，已在步驟5中調節了其在集電箔201的中央部分202和203的相對兩側的厚度的粉末220處于良好狀態。因此，活性物質層204和205以高精度成形。

例如，步驟5可包括將堆積在帶狀的集電箔201上的粒化顆粒的粉末220從集電箔201的寬度方向中央部分202和203引導到集電箔201的寬度方向相對兩端，從而如圖4所示從帶狀的集電箔201的寬度方向中央部分202和203除去粒化顆粒的粉末220。在前述實施方式中，粉末除去器108的前端108a被壓靠在帶狀的集電箔201的寬度方向中央部分202和203上的粉末220上，從而將堆積在集電箔201上的粒化顆粒的粉末220引導到集電箔201的寬度方向相對兩端。這使得可以從帶狀的集電箔201的寬度方向中央部分202和203除去粒化顆粒的粉末220，同時保持堆積在集電箔201上的粒化顆粒的粉末220處于良好狀態。因此，活性物質層204和205以高精度成形。

步驟6可包括在第一引導裝置(例如，圖4的例子中的壁123)與粒化顆粒的粉末220的內側邊緣220a接觸的狀態下擠壓粒化顆粒的粉末220。這種情況下，活性物質層204和205的內側邊緣204a和205a(即，活性物質層204和205的與活性物質層未形成區域202和203鄰接的邊緣)以高精度成形。

步驟6還可包括在第二引導裝置(例如，圖4的例子中的壁121和122)與粒化顆粒的粉末220的外側邊緣220b接觸的狀態下擠壓粒化顆粒的粉末220。這種情況下，活性物質層204和205的外側邊緣204b和205b以高精度成形。

在根據本實施方式的鋰離子二次電池電極板片制造方法中，粒化顆粒的粉末220堆積在正被傳送的集電箔201上。隨后，從集電箔201的中央部分202和203除去粒化顆粒的粉末220，使刮掃器與粉末220接觸以調節其厚度，并且然后擠壓粒化顆粒的粉末220。因此，通過使集電箔201上的粉末220成形而形成的活性物質層204和205具有高品質，這意味著穩定地制造出高品質的電極板片207和208。因此，根據本實施方式的電極板片制造方法提高了包括由粒化顆粒的粉末220構成的活性物質層204和205的電極板片207和208的產量，從而使得生產率提高。

盡管至此已說明了根據本發明的實施方式的鋰離子二次電池電極板片制造方法，但本文中公開的鋰離子二次電池電極板片制造方法不限于上述實施方式。特別地，針對用以實施所述鋰離子二次電池電極板片制造方法的制造設備的說明和圖示并非旨在限制電極板片制造方法，除非另有規定。

通過本文中公開的方法制造的電極板片包括高品質的活性物質層，并且因此包括所述電極板片的鋰離子二次電池具備低電阻并且提供高電池性能。因此，包括通過本文中公開的方法制造的電極板片的鋰離子二次電池有利地用于需要高能量密度和輸出密度的應用中。此類應用包括用于裝設在例如車輛中的電機的動力源(驅動用電源)。車輛不限于任何特定類型。車輛的例子包括插電式混合動力車輛(PHV)、混合動力車輛(HV)、電動車輛(EV)、電動卡車、機動式自行車、電機輔助式自行車、電動輪椅和電氣化鐵路。注意，多個所述鋰離子二次電池可串聯和/或并聯連接以便被用作電池組。

附圖標記列表

10 鋰離子二次電池

20 電池外殼

21 外殼本體

22 密封板

23 正極端子

24 負極端子

30 安全閥

32 注液口

33 密封材料

40 卷繞電極組件

50 正極板片

51 正極集電箔

52 露出部

53 正極活性物質層

60 負極板片

61 負極集電箔

62 露出部

63 負極活性物質層

72、74 隔板

80 電解液

100 制造設備

101、102 壓延輥

103 定量給料器

104 外側引導裝置

106 刮掃器

106a 刮掃輥

106b 襯輥

108 粉末除去器

108a 前端

109 內側引導裝置

121、122、123 壁(引導裝置)

200 電極板片

201 集電箔

202、203 活性物質層未形成區域(中央部分、露出部)

204、205 活性物質層(堆積層)

204a、205a 內側邊緣

204b、205b 外側邊緣

207、208 電極板片

220 粉末

220a 內側邊緣

220b 外側邊緣

240 粒化顆粒

241 活性物質顆粒

242 粘合劑

301 傳送輥

302 從動輥

303 滑輪

310 傳送裝置

312 驅動機構

320 傳送路徑

WL 卷繞軸線