蓄電裝置的制造裝置及蓄電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)蓄電裝置的制造裝置及制造方法，例如可適合用在涂布蓄電裝置的電極材料的工序中。
【背景技術(shù)】
[0002]作為本技術(shù)領(lǐng)域的【背景技術(shù)】，已有特開(kāi)2003-045491號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。在該公報(bào)中描述有一種二次電池制造裝置，其包括:正極片狀物送出機(jī)構(gòu)、正極電極物質(zhì)涂覆機(jī)構(gòu)、正極電極形成用加熱機(jī)構(gòu)、電解/絕緣物質(zhì)涂覆機(jī)構(gòu)、電解/絕緣物形成用加熱機(jī)構(gòu)、負(fù)極片狀物送出機(jī)構(gòu)、負(fù)極電極物質(zhì)涂覆機(jī)構(gòu)、負(fù)極電極形成用加熱機(jī)構(gòu)、電解/絕緣物質(zhì)涂覆機(jī)構(gòu)、電解/絕緣物形成用加熱機(jī)構(gòu)、和卷繞機(jī)構(gòu)。所述卷繞機(jī)構(gòu)為將正極片狀物和負(fù)極片狀物層疊并卷繞成規(guī)定形狀的機(jī)構(gòu)，其中，該正極片狀物由正極電極物質(zhì)和電解/絕緣物質(zhì)粘合而成，該負(fù)極片狀物由負(fù)極電極物質(zhì)和電解/絕緣物質(zhì)粘合而成。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:特開(kāi)2003-045491號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)I中描述有:通過(guò)在集電箔(也稱(chēng)金屬箔、電極板、基材、基板、片狀物等)的兩面涂布正極或負(fù)極電極材料(也稱(chēng)電極物質(zhì)、電極活性物質(zhì)等)，并在該電極材料上連續(xù)涂布作為隔膜的絕緣材料(也稱(chēng)電解/絕緣物質(zhì)等)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)二次電池生產(chǎn)率的提高以及二次電池制造裝置的緊湊化。
[0008]但是，在這樣的二次電池制造方法中，當(dāng)絕緣材料的厚度例如為5μπι?40μπι左右時(shí)，會(huì)出現(xiàn)在絕緣材料上產(chǎn)生膜裂而導(dǎo)致電極材料露出的情況。此外，當(dāng)涂布例如ΙΟΟμπι?400μπι左右的厚度的電極材料時(shí)，電極材料的側(cè)面會(huì)傾斜，且電極材料的厚度也變得不均勻而無(wú)法形成期望形狀的電極材料。由于這些原因，存在二次電池的制造成品率下降的問(wèn)題。
[0009]根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的描述及附圖，其它技術(shù)問(wèn)題及新特征將顯而易見(jiàn)。
[0010]用于解決技術(shù)問(wèn)題的方案
[0011]根據(jù)一實(shí)施方式的蓄電裝置的制造裝置，包括:第一涂布機(jī)構(gòu)，在沿第一方向行走的集電箔的表面涂布多個(gè)漿狀的第一絕緣材料，其中，多個(gè)漿狀的第一絕緣材料在第二方向上彼此分開(kāi)，在集電箔的表面，第二方向與第一方向正交;和第二涂布機(jī)構(gòu)，在被夾于在第二方向上相鄰的第一絕緣材料之間的集電箔的表面涂布漿狀的電極材料。還包括第三涂布機(jī)構(gòu)，在第一絕緣材料及電極材料的上表面涂布漿狀的第二絕緣材料。
[0012]根據(jù)一實(shí)施方式的蓄電裝置的制造方法，具有以下工序:在沿第一方向行走的集電箔的表面涂布多個(gè)漿狀的第一絕緣材料，其中，多個(gè)漿狀的第一絕緣材料在第二方向上彼此分開(kāi)，在集電箔的表面，第二方向與第一方向正交;在被夾于在第二方向上相鄰的第一絕緣材料之間的集電箔的表面涂布漿狀的電極材料；以及在第一絕緣材料及電極材料的上表面涂布漿狀的第二絕緣材料。
[0013]發(fā)明效果
[0014]根據(jù)一實(shí)施方式，能夠提高鋰離子電池等蓄電裝置的制造成品率。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為實(shí)施方式一的鋰離子電池的電極片制造裝置的概略圖。
[0016]圖2為用于說(shuō)明實(shí)施方式一的鋰離子電池的電極片制造方法的各涂布工序及干燥工序的電極片的截面圖。(a)為第一絕緣材料(隔離片材料)涂布工序的電極片的截面圖(圖1的Al-Al截面圖)Jb)為電極材料涂布工序的電極片的截面圖(圖1的Bl-Bl截面圖)。(c)為第二絕緣材料(隔膜材料)涂布工序的電極片的截面圖(圖1的C1-Cl截面圖)。(d)為干燥工序的電極片的截面圖(圖1的Dl-Dl截面圖)。
[0017]圖3為實(shí)施方式一的鋰離子電池的具體制造工序的總工序圖。
[0018]圖4為實(shí)施方式二的鋰離子電池的電極片制造裝置的概略圖。
[0019 ]圖5為用于說(shuō)明實(shí)施方式二的鋰離子電池的電極片制造方法的各涂布工序及干燥工序的電極片的主要部分截面圖。(a)為電極材料涂布工序的電極片的截面圖(圖4的A2-A2截面圖)Jb)為第一絕緣材料(隔離片材料)涂布工序的電極片的截面圖(圖4的B2-B2截面圖)。(c)為第二絕緣材料(隔膜材料)涂布工序的電極片的截面圖(圖4的C2-C2截面圖)。(d)為干燥工序的電極片的截面圖(圖4的D2-D2截面圖)。
[0020]圖6為實(shí)施方式三的鋰離子電池的電極片制造裝置的概略圖。
[0021]圖7為用于說(shuō)明實(shí)施方式三的鋰離子電池的電極片制造方法的各涂布工序及干燥工序的電極片的主要部分截面圖。(a)為第一絕緣材料(隔離片材料)涂布工序的電極片的截面圖(圖6的A3-A3截面圖)。(b)為第一電極材料涂布工序的電極片的截面圖(圖6的B3-B3截面圖)。(c)為第二電極材料涂布工序的電極片的截面圖(圖6的C3-C3截面圖為第二絕緣材料(隔膜材料)涂布工序的電極片的截面圖(圖6的D3-D3的截面圖)。(e)為干燥工序的電極片的截面圖(圖6的E3-E3截面圖)。
[0022]圖8為作為比較例示出的鋰離子電池的具體制造工序的總工序圖。
[0023]圖9為作為比較例示出的鋰離子電池的電極片制造裝置的概略圖。
[0024]圖10為示意性說(shuō)明通過(guò)狹縫式模頭涂布機(jī)涂布漿狀電極材料的狀態(tài)的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]在以下的實(shí)施方式中，在談及成分的數(shù)量等(包含個(gè)數(shù)、數(shù)值、量、范圍等)時(shí)，除非特別明示的情況以及原理上顯然限于特定數(shù)量的情況等，否則均不限于該特定的數(shù)量，既可以為特定數(shù)量以上也可以為特定數(shù)量以下。
[0026]進(jìn)一步地，在以下的實(shí)施方式中，關(guān)于其構(gòu)成成分(也包含組成步驟等)，毋庸置疑，除非特別明示的情況以及原理上顯然認(rèn)為必須的情況等，否則未必都是必須的。
[0027]此外，在談到“由A構(gòu)成”、“通過(guò)A構(gòu)成”、“具有A”、“包含A”時(shí)，除非是特別明示了只有該成分的情況等，否則并不排除除此之外的成分，這一點(diǎn)毋庸置疑。同樣地，在以下的實(shí)施方式中，在談及構(gòu)成成分等的形狀、位置關(guān)系等時(shí)，除非特別明示的情況以及原理上顯然認(rèn)為不該如此的情況等，否則均包含實(shí)質(zhì)上與該形狀等近似或者類(lèi)似的情形等。關(guān)于這一點(diǎn)，對(duì)于上述數(shù)值以及范圍也是同樣。
[0028]此外，在以下的實(shí)施方式所使用的附圖中，即使是平面圖，但為了使附圖易懂而畫(huà)了影線(xiàn)。此外，在用于說(shuō)明以下實(shí)施方式的所有圖中，對(duì)具有同一功能的成分標(biāo)注同一符號(hào)，并省略其重復(fù)說(shuō)明。下面基于附圖詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施方式。
[0029]在以下的說(shuō)明中，將正極材料和負(fù)極材料統(tǒng)稱(chēng)為“電極材料”，將由干燥工序后的正極材料構(gòu)成的膜稱(chēng)為“正極膜”、將由干燥工序后的負(fù)極材料構(gòu)成的膜稱(chēng)為“負(fù)極膜”、將正極膜和負(fù)極膜統(tǒng)稱(chēng)為“電極膜”。此外，在以下的說(shuō)明中，干燥工序前的正極材料、負(fù)極材料和絕緣材料是包含粘合劑溶液及有機(jī)溶劑等液體的具有流動(dòng)性的物質(zhì)。此外，在以下的說(shuō)明中，將形成有正極膜的集電箔稱(chēng)為“正極片(也稱(chēng)為正極板等)”、將形成有負(fù)極膜的集電箔稱(chēng)為“負(fù)極片(也稱(chēng)為負(fù)極板等)”、將正極片和負(fù)極片統(tǒng)稱(chēng)為“電極片(也稱(chēng)為電極板等)”。此外，在以下的說(shuō)明中，在談到“集電箔的表面”時(shí)，并非指包括集電箔的表側(cè)的面和背側(cè)的面在內(nèi)的所有面，而僅指表側(cè)的面。此外，在以下的說(shuō)明中，將集電箔行走的方向設(shè)為“第一方向”、將在集電箔的表面與第一方向正交的方向設(shè)為“第二方向”。
[0030]在本實(shí)施方式中，對(duì)于作為蓄電裝置的二次電池，例示了鋰離子電池，雖然對(duì)其制造裝置及其制造方法進(jìn)行說(shuō)明，但不限于此。
[0031]鋰離子電池為非水電解質(zhì)二次電池的一種，其為電解質(zhì)中的鋰離子負(fù)責(zé)電傳導(dǎo)的二次電池。
[0032]正極例如使用含鋰復(fù)合氧化物，負(fù)極例如使用碳質(zhì)材料。電解質(zhì)例如使用碳酸乙烯酯等有機(jī)溶劑或六氟磷酸鋰(LiPF6)等鋰鹽。在鋰離子電池內(nèi)，充電時(shí)鋰離子從正極出負(fù)極入，放電時(shí)相反，鋰尚子從負(fù)極出正極入。
[0033]鋰離子電池包括電極卷繞體，該電極卷繞體例如是將正極片、負(fù)極片和隔膜卷繞而得到的，其中，在正極片的集電箔(例如Al(鋁)箔)的表面涂覆有正極材料，在負(fù)極片的集電箔(例如Cu(銅)箔)的表面涂覆有負(fù)極材料，隔膜為防止正極膜和負(fù)極膜接觸的聚合物膜等。然后，在鋰離子電池中，將該電極卷繞體插入外裝殼，并向外裝筒內(nèi)注入電解液(上述電解質(zhì))。
[0034]也就是說(shuō)，在鋰離子電池中，在集電箔的表面涂覆正極材料而得到的正極片和在集電箔的表面涂覆負(fù)極材料而得到的負(fù)極片形成為帶狀，形成為帶狀的正極片和負(fù)極片以正極片上的正極膜和負(fù)極片上的負(fù)極膜不直接接觸的方式隔著隔膜卷繞為截面漩渦狀而形成為電極卷繞體。
[0035](比較例)
[0036]首先，為了使根據(jù)本實(shí)施方式的鋰離子電池的制造裝置及制造方法更為清楚，下面對(duì)本發(fā)明人們研究的應(yīng)用本申請(qǐng)發(fā)明前的鋰離子電池的制造裝置及制造方法作為比較例進(jìn)行說(shuō)明。
[0037]圖8為作為比較例示出的鋰離子電池的具體制造工序的總工序圖。
[0038]如圖8所示，鋰離子電池的制造工序包括正極片制造工序、負(fù)極片制造工序、電池單元組裝工序、和電池模塊組裝工序。
[0039]在正極片制造工序中，首先在膜狀的集電箔的表面涂布了漿狀正極材料之后(正極材料涂布)，在正極材料的上表面和側(cè)面以及未涂布正極材料的集電箔的表面涂布將成為隔膜的漿狀絕緣材料(隔膜材料涂布)。接著，使層疊有漿狀正極材料和漿狀絕緣材料的涂膜整個(gè)干燥后(干燥)，對(duì)形成有由正極材料構(gòu)成的正極膜和由絕緣材料構(gòu)成的隔膜的層疊膜的集電箔進(jìn)行壓縮和切斷等加工(加工)，制成具有正極膜和隔膜的膜狀正極片。
[0040]另一方面，在負(fù)極片制造工序中，使用的作為原料的各種材料與正極片制造工序不同，但直至制成負(fù)極片為止的步驟與正極片制造工序相同。首先在膜狀的集電箔的表面涂布了漿狀的負(fù)極材料之后(負(fù)極材料涂布)，在負(fù)極材料的上表面和側(cè)面以及未涂布負(fù)極材料的集電箔的表面涂布將成為隔膜的漿狀絕緣材料(隔膜材料涂布)。接著，使層疊有漿狀負(fù)極材料和漿狀絕緣材料的涂膜整個(gè)干燥后(干燥)，對(duì)形成有由負(fù)極材料構(gòu)成的負(fù)極膜和由絕緣材料構(gòu)成的隔膜的層疊膜的集電箔進(jìn)行壓縮和切斷等加工(加工)，制成具有負(fù)極膜和隔膜的膜狀負(fù)極片。
[0041]接著，在電池單元組裝工序中，從膜狀的正極片切出電池單元所需大小的正極，從膜狀的負(fù)極片切出電池單元所需大小的負(fù)極，夾著正極和負(fù)極使其重疊地卷在一起(卷繞)。由于在正極片和負(fù)極片中已經(jīng)形成有隔膜，因此，在該卷繞工序中，無(wú)需再在正極和負(fù)極之間夾著隔膜而使其重疊地卷在一起，能夠降低鋰離子電池的制造成本。
[0042]接下來(lái)，組裝卷在一起的正極和負(fù)極電極對(duì)的群組并焊接(焊接、組裝)。接著，將焊接后的電極對(duì)的群組配置于注入有電解液的電池殼內(nèi)之后(注液)，將電池殼完全密封(封口)，制作電池單元。
[0043]接下來(lái)，對(duì)制成的電池單元反復(fù)充放電(充放電)，進(jìn)行有關(guān)該電池單元的性能及可靠性的檢查(例如電池單元的容量和電壓、以及電池單元充電時(shí)或放電時(shí)的電流和電壓等的檢查)(單電池檢查)。至此，電池單元完成，電池單元組裝工序結(jié)束。
[0044]接下來(lái)，在電