电极板制造设备、正极板的制造方法和负极板的制造方法技术

本发明专利技术涉及电极板制造设备、正极板的制造方法和负极板的制造方法。电极板制造设备包括：第一辊；第二辊，所述第二辊压密粒子集合体，并且形成未干燥的活性物质膜；和第三辊，所述第三辊将第二辊上的未干燥的活性物质膜转写到集电箔上。第一辊的周向速度A、第二辊的周向速度B、集电箔的输送速度C、第一辊的接触角α、第二辊的接触角β以及集电箔的接触角γ满足条件(i)β‑α≥‑1.6×B/A+40，其中β‑α＞0并且B/A≥1，和(ii)γ‑β≥‑1.6×C/B+40，其中γ‑β＞0并且C/B≥1。

【技术实现步骤摘要】
电极板制造设备、正极板的制造方法和负极板的制造方法
本专利技术涉及用于当制造电极板时在辊之间压密粒子集合体并且进一步在辊之间将未干燥的活性物质膜转写到集电箔上的电极板制造设备、正极板的制造方法和负极板的制造方法，所述粒子集合体包含活性物质粒子、结合剂、溶剂和粒化湿润粒子。
技术介绍
作为用于电池的电极板(正极板或负极板)，其中包括活性物质粒子、结合剂等的活性物质层被形成在集电箔上的电极板是已知的。这种电极板例如利用如在日本专利申请公报No.2015-178093(JP2015-178093A)中所公开的方法形成。更加具体地，负极活性物质粒子、结合剂、增稠剂和溶剂首先被拌合器搅拌，以产生其体积含水率为50％的负极混合物涂覆材料。另外，制备辊式压制机，该辊式压制机包括：第一辊；第二辊，所述第二辊经由间隙与该第一辊平行地布置；和第三辊，所述第三辊经由间隙与该第二辊平行地布置。然后，上述负极混合物涂覆材料经过第一辊和第二辊之间，以在第二辊上形成涂覆膜。接着，将被保持在第二辊和第三辊之间的第二辊上的涂覆膜转写到在第二辊和第三辊之间输送的负极集电箔上。此后，在该负极集电箔上的涂覆膜被干燥，以形成负极活性物质层。此外，在此JP2015-178093A中，第一辊的辊表面和用于负极混合物涂覆材料的溶剂(具体地，水)之间的接触角α被设定为等于或大于在第二辊的辊表面和水之间的接触角β(α≥β)，并且在第二辊的辊表面和水之间的接触角β被设定为大于在负极集电箔的箔表面和水之间的接触角γ(β＞γ)。描述了利用这种关系(α≥β＞γ)，能够在负极集电箔上形成均匀的涂覆膜。
技术实现思路
然而，在于上述的JP2015-178093A中公开的制造方法中，在替代上述负极混合物涂覆材料使用包含粒化湿润粒子并且具有高固相率(例如，固相率超过65重量％)的粒子集合体，并且粒子集合体在第一辊和第二辊之间被压密，以在第二辊上形成未干燥的活性物质膜的情形下，可能发生缺陷，诸如鳞屑(在未干燥的活性物质膜中的孔形缺陷部分)和条纹(在未干燥的活性物质膜中的沿着进行方向的条纹状缺陷部分)。另外，当将被保持在第二辊上的未干燥的活性物质膜在第二辊和第三辊之间转写到集电箔上时，转写故障可能发生，并且类似地，未干燥的活性物质膜可能发生缺陷(诸如鳞屑和条纹)。因此，在第二辊上的未干燥的活性物质膜的形成期间，在未干燥的活性物质膜已经发生缺陷(诸如鳞屑和条纹)的情形下，形成在集电箔上的未干燥的活性物质膜发生的缺陷可能地变得较坏。同时，在第二辊的未干燥的活性物质膜的形成期间，即使在形成了均匀的未干燥的活性物质膜的情形下，形成在集电箔上的未干燥的活性物质膜仍然可能地发生缺陷(诸如鳞屑和条纹)。当如上所述的形成在集电箔上的未干燥的活性物质膜是非均匀的时，在对未干燥的活性物质膜进行之后形成的活性物质层也变成非均匀的活性物质层。本专利技术提供了一种电极板制造设备、一种正极板的制造方法和一种负极板的制造方法，当包含粒化湿润粒子的粒子集合体在辊之间被压密并且未干燥的活性物质膜在辊之间形成在集电箔上时，其能够在集电箔上形成均匀的未干燥的活性物质膜，以制造电极板。本专利技术的第一方面涉及一种电极板制造设备，当制造在集电箔上具有包含活性物质粒子和结合剂的活性物质层的电极板时，所述电极板制造设备压密粒子集合体，并且在集电箔上形成未干燥的活性物质膜，所述粒子集合体包含活性物质粒子、结合剂、溶剂和粒化湿润粒子。该电极板制造设备包括：第一辊；第二辊，所述第二辊经由第一间隙与第一辊平行地布置，所述第二辊在第一辊和第二辊之间压密粒子集合体，并且在第二辊上形成未干燥的活性物质膜；和第三辊，所述第三辊经由第二间隙与第二辊平行地布置，所述第三辊在使集电箔经过第二辊和第三辊之间的同时，在第二辊和第三辊之间将被保持在第二辊上的未干燥的活性物质膜转写到集电箔上。第一辊的周向速度A、第二辊的周向速度B、集电箔的输送速度C、第一辊的第一辊表面和溶剂之间的接触角α、第二辊的第二辊表面和溶剂之间的接触角β以及集电箔的箔表面和溶剂之间的接触角γ满足以下条件：β-α≥-1.6×B/A+40，其中β-α＞0并且B/A≥1；和γ-β≥-1.6×C/B+40，其中γ-β＞0并且C/B≥1。在上述电极板制造设备中，第一辊的周向速度A、第二辊的周向速度B、集电箔的输送速度C、第一辊的第一辊表面和溶剂之间的接触角α(在下文中还简单地称作“第一辊的接触角α”)、第二辊的第二辊表面和溶剂之间的接触角β(在下文中还简单地称作“第二辊的接触角β”)以及集电箔的箔表面和溶剂之间的接触角γ(在下文中还简单地称作“集电箔的接触角γ”)满足条件：β-α≥-1.6×B/A+40，其中β-α＞0并且B/A≥1；和γ-β≥-1.6×C/B+40，其中γ-β＞0并且C/B≥1。以此方式，当粒子集合体在第一辊和第二辊之间被压密，以在第二辊上形成未干燥的活性物质膜时，能够形成无任何缺陷(诸如鳞屑和条纹)的均匀的未干燥的活性物质膜。此外，同样地，当在第二辊和第三辊之间将第二辊上的未干燥的活性物质膜转写到集电箔上时，能够形成无任何缺陷(诸如鳞屑和条纹)的均匀的未干燥的活性物质膜。关于以上的原因被如下地考虑。更加具体地，当第一辊的接触角α减小时，即，当第一辊表面的可湿性增加时，在粒子集合体中包含的溶剂流出，这促进了溶剂湿润第一辊表面，并且由于在湿润粒子之间存在的溶剂是少量的，还促进了湿润粒子的结合。然后，湿润粒子被结合，并且因此易于从第一辊分离(防止了一些湿润粒子被保留在第一辊上)。同时，当第二辊的接触角β增加时，即，当第二辊表面的可湿性减小时，第二辊表面较小可能被溶剂湿润，并且因此粒子集合体较小可能从第二辊分离。因此，当随着在第二辊的接触角β和第一辊的接触角α之间的接触角差(β-α)增加，粒子集合体更加易于从第一辊分离时，粒子集合体变得更加难以从第二辊分离。因此，认为能够在第二辊上形成无任何缺陷(诸如鳞屑和条纹)的均匀的未干燥的活性物质膜。第二辊的接触角β和集电箔的接触角γ之间的关系也能够被以与第一辊的接触角α和第二辊的接触角β之间的关系类似的方式考虑。更加具体地，当随着接触角差(γ-β)增加，未干燥的活性物质膜更加易于从第二辊分离时，未干燥的活性物质膜变得更加难以从集电箔分离。因此，认为能够在集电箔上形成无任何缺陷(诸如鳞屑和条纹)的均匀的未干燥的活性物质膜。另外，当第二辊的周向速度B增加至高于第一辊的周向速度A时，易于在第二辊上形成未干燥的活性物质膜。因此，第二辊的周向速度B与第一辊的周向速度A的速度比(B/A)可以增加。类似地，当集电箔的输送速度C增加至高于第二辊的周向速度B时，易于将未干燥的活性物质膜从第二辊转写到集电箔上。因此，集电箔的输送速度C与第二辊的周向速度B的速度比(C/B)可以增加。此外，已经从以下描述的测试结果发现，当接触角差(β-α)和速度比(B/A)满足条件β-α≥-1.6×B/A+40时，能够在第二辊上形成均匀的未干燥的活性物质膜。此外，已经发现，当接触角差(γ-β)和速度比(C/B)满足条件γ-β≥-1.6×C/B+40时，能够在集电箔上形成均匀的未干燥的活性物质膜。注意，第一辊的第一辊表面和第二辊的第二辊表面可以每一个均由橡胶材料(诸如聚氨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极板制造设备，当制造在集电箔上具有包含活性物质粒子和结合剂的活性物质层的电极板时，所述电极板制造设备压密粒子集合体，并且在所述集电箔上形成未干燥的活性物质膜，所述粒子集合体包含所述活性物质粒子、所述结合剂、溶剂和粒化湿润粒子，所述电极板制造设备包括：第一辊；第二辊，所述第二辊经由第一间隙与所述第一辊平行地布置，所述第二辊在所述第一辊和所述第二辊之间压密所述粒子集合体，并且在所述第二辊上形成所述未干燥的活性物质膜；和第三辊，所述第三辊经由第二间隙与所述第二辊平行地布置，所述第三辊在使所述集电箔经过所述第二辊和所述第三辊之间的同时在所述第二辊和所述第三辊之间将被保持在所述第二辊上的所述未干燥的活性物质膜转写到所述集电箔上，其特征在于：所述第一辊的周向速度A、所述第二辊的周向速度B、所述集电箔的输送速度C、所述第一辊的第一辊表面和所述溶剂之间的接触角α、所述第二辊的第二辊表面和所述溶剂之间的接触角β以及所述集电箔的箔表面和所述溶剂之间的接触角γ满足条件：β‑α≥‑1.6×B/A+40，其中β‑α＞0并且B/A≥1；和γ‑β≥‑1.6×C/B+40，其中γ‑β＞0并且C/B≥1。

【技术特征摘要】
2016.11.16 JP 2016-2232981.一种电极板制造设备，当制造在集电箔上具有包含活性物质粒子和结合剂的活性物质层的电极板时，所述电极板制造设备压密粒子集合体，并且在所述集电箔上形成未干燥的活性物质膜，所述粒子集合体包含所述活性物质粒子、所述结合剂、溶剂和粒化湿润粒子，所述电极板制造设备包括：第一辊；第二辊，所述第二辊经由第一间隙与所述第一辊平行地布置，所述第二辊在所述第一辊和所述第二辊之间压密所述粒子集合体，并且在所述第二辊上形成所述未干燥的活性物质膜；和第三辊，所述第三辊经由第二间隙与所述第二辊平行地布置，所述第三辊在使所述集电箔经过所述第二辊和所述第三辊之间的同时在所述第二辊和所述第三辊之间将被保持在所述第二辊上的所述未干燥的活性物质膜转写到所述集电箔上，其特征在于：所述第一辊的周向速度A、所述第二辊的周向速度B、所述集电箔的输送速度C、所述第一辊的第一辊表面和所述溶剂之间的接触角α、所述第二辊的第二辊表面和所述溶剂之间的接触角β以及所述集电箔的箔表面和所述溶剂之间的接触角γ满足条件：β-α≥-1.6×B/A+40，其中β-α＞0并且B/A≥1；和γ-β≥-1.6×C/B+40，其中γ-β＞0并且C/B≥1。2.根据权利要求1所述的电极板制造设备，其特征在于：所述集电箔的所述输送速度C是8.0至100.0米/分钟。3.根据权利要求1或2所述的电极板制造设备，其特征在于进一步包括：第一等离子体发生器，所述第一等离子体发生器利用等离子体照射所述第一辊的第一辊表面，以减小接触角α的值；和第二等离子体发生器，所述第二等离子体发生器利用等离子体照射所述第二辊的第二辊表面，以减小接触角β的值。4.一种正极板的制造方法，所述正极板在正极集电箔上具有包含正极活性物质粒子和结合剂的正极活性物质层，所述制造方法包括：压密过程：在第一辊和第二辊之间压密正极粒子集合体，并且在所述第二辊上形成未干燥的正极膜，其中所述正极粒子集合体包含所述正极活性物质粒子、所述结合剂、溶剂和粒化正极湿润粒子，所述第二辊经由第一间隙与所述第一辊平行地布置；转写过程：在所述压密过程之后，在使所述正极集电箔经过所述第二辊和第三辊之间的同时，在所述第二辊和所述第三辊之间将被保持在所述第二辊上的所述未干燥的正极膜转写到所述正极集电箔上，其中所述第三辊经由第二间隙与所述第二辊平行地布置；以及干燥过程：在所述转写过程之后，对所述正极集电箔上的所述未干燥的正极膜进行干燥，以形成所述正极活性物质层，其特征在于：所述正极粒子集合体的固相率落入从71.0至80.0重量％的范围内，并且所述第一辊的...

【专利技术属性】
技术研发人员：召田智也，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP