CN107537332A - 电极用湿润造粒体的制造装置和制造方法 - Google Patents

Abstract

一种电极用湿润造粒体的制造装置，具有：收纳固体成分的收纳槽；供给液体成分的液供给部；和搅拌固体成分和液体成分的搅拌构件，液供给部具有：喷嘴，其滴下液体成分；泵，其使加压液体成分的第1状态和使对液体成分的加压比第1状态小的第2状态反复呈现；和旋转构件，其设置在喷嘴与收纳槽之间，形状为在边缘形成有凹凸的圆板形状，且在非水平面内旋转。

Description

电极用湿润造粒体的制造装置和制造方法

技术领域

本发明涉及通过将固体成分与液体成分一起搅拌来得到的电极用湿润造粒体的制造装置和制造方法。

背景技术

通过将电极活性物质和其它的固体成分与液体成分一起搅拌而形成为混合物，使该混合物附着于集电箔上，并且使其干燥，从而制作电极片。在此，近年来曾提出了使用减少了液体成分的比率的被称为湿润造粒体的混合物的方案。这是为了减轻干燥工序的负担等。作为这样的技术的一例，可列举出日本特开2015－201318中所记载的技术。

发明内容

但是，当利用湿润造粒体制作电极片时，存在电极活性物质层容易产生缺陷的倾向。可以认为这是由于在湿润造粒体中局部地存在液体成分不足的部位而引起的。由于总体上液体成分的比率稍少，因此可以认为也容易产生这样的局部的液体成分不足的部位。特别是在作为液体成分使用高粘度的物质的情况下，存在电极活性物质层更容易产生缺陷的倾向。

本发明提供均匀地混合固体成分和液体成分以避免产生液体成分不足的部位，从而能够得到良好的电极用湿润造粒体的制造装置和制造方法。

本发明的第一技术方案涉及一种电极用湿润造粒体的制造装置，该制造装置具有：收纳槽，其被构成为收纳作为电池的电极用材料的湿润造粒体的固体成分；液供给部，其被构成为对收纳于收纳槽中的固体成分供给湿润造粒体的液体成分；和搅拌构件，其被构成为通过在收纳槽中旋转而将固体成分与液体成分一起进行搅拌。在本发明的第1技术方案中，液供给部具有：喷嘴，其被构成为从收纳槽的上方滴下液体成分；泵，其设置于喷嘴的上游侧，被构成为使第1状态和第2状态反复呈现，所述第1状态是为了从喷嘴滴下液体成分而将液体成分加压的状态，所述第2状态是为了避免从喷嘴滴下液体成分而使对液体成分的加压比第1状态小的状态；和旋转构件，其设置于喷嘴与收纳槽之间，被构成为形状为在边缘形成有凹凸的圆板形状，且在非水平面内旋转。在本发明的第1技术方案中，旋转构件可以配置于下述位置，所述位置是通过旋转而朝向上方侧的旋转构件的凹部接受从喷嘴滴下的液体成分，在接受了液体成分的凹部通过旋转而朝向下侧时使被所述凹部接受了的液体成分向收纳槽落下的位置。

本发明的第2技术方案涉及一种电极用湿润造粒体的制造方法，该制造方法包括以下步骤：在收纳槽中收纳作为电池的电极用材料的湿润造粒体的固体成分；对收纳于收纳槽中的固体成分供给湿润造粒体的液体成分；和通过在收纳槽中使搅拌构件旋转而将固体成分与液体成分一起进行搅拌。在本发明的第2技术方案中，在供给液体成分时，从设置于收纳槽的上方的喷嘴滴下所述液体成分，并且，一边利用设置于喷嘴的上游侧的泵来使第1状态和第2状态反复呈现，一边使设置于喷嘴与收纳槽之间、且形状为在边缘形成有凹凸的圆板形状的旋转构件在非水平面内旋转，通过旋转构件的旋转而朝向上方侧的旋转构件的凹部接受从喷嘴滴下的液体成分，在接受了液体成分的凹部通过旋转而朝向下侧时使被凹部接受了的液体成分向收纳槽落下，所述第1状态是为了从喷嘴滴下液体成分而将液体成分加压的状态，所述第2状态是为了避免从喷嘴滴下液体成分而使对液体成分的加压比第1状态小的状态，液体成分的粘度为8000Pa·s以下，旋转构件的旋转速度为200～800rpm。

根据上述技术方案，液体成分相对于电极用湿润造粒体的固体成分，向多个部位分散地每次少量地供给。在该状态下固体成分和液体成分被搅拌构件搅拌，成为电极用湿润造粒体。因而，在所得到的电极用湿润造粒体中，固体成分和液体成分被均匀地混合，固体成分比率几乎没有根据部位所产生的偏差(离散、波动：Variation)。因而，通过使用该电极用湿润造粒体，能够制造具有无缺陷的良好的电极活性物质层的电极片。

在上述技术方案中，旋转构件的表面可以由氟树脂形成。原因是能够期待以下效果：相对于液体成分，耐受性较高，润湿性较低，难以成为异物的发生源。

在上述技术方案中，液体成分可以是在有机溶剂中溶解了粘结剂的溶液。包含粘结剂的溶液一般粘度较高。因而，在对固体成分连续地供给的情况下，难以相对于固体成分的整体来均等地遍布，容易产生固体成分比率的根据部位所产生的偏差。即便如此，通过使用上述任一种技术方案的制造装置或制造方法，也能够消除这样的问题。

在上述技术方案中，第2状态可以是没有由泵对液体成分加压的非加压状态。

在上述技术方案中，第2状态下的由泵实现的来自喷嘴的液体成分的排出压力可以是负压。由此，能够使来自喷嘴的液体成分的排出可靠地中断，能够形成为液滴状。

根据本方案，能够提供均匀地混合固体成分和液体成分以避免产生液体成分不足的部位，从而能得到良好的电极用湿润造粒体的制造装置和制造方法。

附图说明

下面参照附图描述本发明的例示性实施例的特征、优点、以及技术和产业显著性，附图中相同标记表示相同构件，其中：

图1是表示实施方式涉及的电极用湿润造粒体的制造装置的构成的立体图。

图2是说明从喷嘴排出的液体成分经由凹凸轮而滴下的样子的主视图。

图3是表示利用实施方式涉及的电极用湿润造粒体的制造装置进行电极用湿润造粒体的制造的状况的立体图。

图4是表示实施方式中的液体成分的供给状况的示意图。

图5是表示利用根据实施方式制造出的电极用湿润造粒体来制造电极片的状况的立体图。

图6是表示电极用湿润造粒体中的固体成分偏差与转印时的对辊的附着率(残留率)的关系的图。

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边详细地说明将本发明具体化了的实施方式。本实施方式是作为混合作为电池的电极用材料的电极用湿润造粒体的固体成分和液体成分来制造电极用湿润造粒体的制造装置和其制造方法而将本发明具体化的实施方式。特别是，本实施方式是适于制造与被称为糊等的物质相比，液体成分占有的比率稍少的电极用湿润造粒体的制造装置和制造方法。图1示出本实施方式涉及的电极用湿润造粒体的制造装置1的构成。图1的制造装置1具有收纳槽2、搅拌构件3、电动机4、喷嘴5、凹凸轮6、泵7、电动机8。

收纳槽2是收纳固体成分的容器。搅拌构件3是通过在收纳槽2内旋转来搅拌收纳槽2内的收纳物的构件。电动机4是搅拌构件3的旋转驱动源。喷嘴5是从收纳槽2的上方对收纳槽2内的固体成分滴下液体成分的喷嘴。凹凸轮6是设置于从喷嘴5滴下的液体成分的落下路径上的圆板形状的旋转构件，在其边缘形成有凹凸。凹凸轮6被设置成在非水平面内旋转。泵7是在比喷嘴5靠液体成分的供给路径上的上游的位置进行加压以使液体成分从喷嘴5排出的泵。但是，在本实施方式中，如后面所述的那样断续地进行加压。电动机8是凹凸轮6的旋转驱动源。

在如上述那样构成的制造装置1中，如以下那样制造电极用湿润造粒体。首先，预先在收纳槽2中收纳电极活性物质的粉末。电极活性物质的粉末是电极用湿润造粒体的固体成分。再者，导电材料和其它的添加剂成分的粉末也可以与电极活性物质的粉末一起预先收纳在收纳槽2中。然后，通过喷嘴5从收纳槽2的上方对收纳槽2内的电极活性物质滴下液体成分。此时，预先利用电动机4使搅拌构件3旋转。这是为了将所滴下的液体成分与电极活性物质一起搅拌混合。

在此，在本实施方式中，不是连续地而是断续地进行液体成分从喷嘴5的排出。因而，间歇性地驱动泵7，使加压状态(第1状态)和非加压状态(第2状态)反复呈现。由此，不是连续状而是点滴状地从喷嘴5排出液体成分。进而，在本实施方式中，不是将从喷嘴5排出的液体成分向电极活性物质直接滴下，而是将其暂时用凹凸轮6接受。

即，凹凸轮6被配置于从喷嘴5排出的液体成分落下来至其边缘之中的、相对于上下方向的上方侧的位置的位置。另外，在从喷嘴5进行液体成分的断续的排出时，预先利用电动机8使凹凸轮6旋转。因而，如图2的最左边的图所示，通过泵7的加压从喷嘴5排出的液滴9，被通过凹凸轮6的旋转而来到上方侧的凹部10接住。然后，如图2的左边第二个图所示，当停止泵7的加压时，会暂时中断来自喷嘴5的液体成分的排出，液滴9从喷嘴5离开。然后，如图2的右边第二个图所示，液滴9在被保持于凹部10中的状态下通过凹凸轮6的旋转而移动。然后，如图2的最右边的图所示，当保持着液滴9的凹部10来到凹凸轮6的下侧的位置时，液滴9由于重力而从凹部10脱离向下方落下。由此，液体成分如图3所示那样不是连续状，而是作为液滴9以点滴状到达电极活性物质11。

再者，作为凹凸轮6的表面的材质，与金属相比，优选合成树脂。原因是如果将金属用于凹凸轮6的表面，则有时成为向所制造的电极用湿润造粒体混入金属制异物的原因。如果是合成树脂，则没有这样的担心。另外，优选是具有相对于液体成分的耐受性、且相对于液体成分的湿润性低的材质。例如，在作为液体成分使用NMP(N－甲基－2－吡咯烷酮)的情况下，如果是氟树脂，则能够很适合地用作为凹凸轮6的表面的材质。当然，不仅表面，也可以用氟树脂或其它的合成树脂形成凹凸轮6的整体。

图4示意地示出本实施方式的制造装置1中的液体成分的供给。通过对被搅拌构件3搅拌的电极活性物质(以及添加剂)以点滴状供给液体成分，在收纳槽2内电极活性物质和液体成分被均匀地混合。原因是，与连续地供给液体成分的情况不同，液体成分向电极活性物质中的多个部位每次少量地分散、滴下。因而，即使观察收纳槽2内的混合物整体，也几乎没有电极活性物质多且液体成分少的部位与电极活性物质少且液体成分多的部位的差异。这样，能得到电极活性物质和液体成分被均匀地混合了的良好的电极用湿润造粒体。

通过使用这样得到的造粒体，能够如例如图5所示那样制造电极片。在图5中，使用3辊式的转印装置12，将电极用湿润造粒体13转印到集电箔14上而得到电极片15。作为在图5中所得到的电极片15，形成有几乎没有缺陷的良好的电极活性物质层16。电极活性物质层16几乎没有缺陷是因为使用的电极用湿润造粒体13如前述那样为均匀的物质的缘故。

接着，说明实施例(以及比较例)。首先，在实施例中使用的各种材料如下所述。

电极活性物质：镍钴锰复合锂氧化物

导电材料：乙炔黑(HS－100)

液体成分：使粘结剂溶解于有机溶剂中而成的溶液

·粘结剂：PVDF(聚偏二氟乙烯)

·有机溶剂：NMP

集电箔：铝箔

作为电极活性物质使用的复合锂氧化物是镍：钴：锰的组成比为0.38：0.32：0.30的化合物。另外，液体成分的组成比根据粘度而管理为3种水平。NMP自身是像水那样不怎么变化的程度的低粘度的物质，通过粘结剂的添加，变为3000、8000、12000[mPa·s]这3种粘度。另外，电极活性物质、导电材料和液体成分的组成比，按干燥后的电极活性物质层中的重量组成比计，电极活性物质：导电材料：粘结剂为94.5：4：1.5。

表1中示出由此制造电极用湿润造粒体时的各种条件以及结果。表1中的各栏的意思如下。

溶液粘度：液体成分的粘度

旋转速度：凹凸轮6的旋转速度

加压度：液体成分排出时(加压时)的由泵7实现的压力[MPa]

减压度：液体成分不排出时(非加压时)的由泵7施加的压力[MPa]

液滴直径：液滴9的通过高速相机拍摄测得的直径[mm]

偏差：电极用湿润造粒体中的固体成分比率的偏差(离散；波动)

残留率：将电极用湿润造粒体转印到集电箔上时的残留物的比率[％]

缺陷数：所制造出的电极片的长度方向的每500m的缺陷数

评价：对于所制造出的电极片的评价结果

更详细而言，上述项之中的偏差、残留率、评价如以下所述。

偏差：将所制造出的电极用湿润造粒体以达到相同的重量的方式分为好几个块，使各块干燥时的干燥后的重量的偏差(离散；波动)

残留率：如图5那样转印时，相对于所投入的电极用湿润造粒体13，转印后残留在第1辊17上或者第2辊18上的电极用湿润造粒体13的重量比率

评价：在缺陷数为0的情况下记为◎，在为1以上且5以下的情况下记为○，在为6以上的情况下记为×。

表1

比较例1是在制造装置1中不设置凹凸轮6，且利用泵7连续地进行加压的例子。与此相对，比较例2～7和实施例1～5是在制造装置1中设置凹凸轮6、且使泵7的驱动状态为加压和非加压交替呈现的例子。在此，由表1中的“减压度”栏的数值为负值(除了比较例1以外)可知，在本实施例的实验中，将在泵7的非加压状态下的来自喷嘴5的液体成分的排出压力设为负压。这是因为，若仅停止加压的话，在液体成分的粘度特别高的情况下，液体成分从喷嘴5的流出怎么也停不住。但是，这不是必需的，在液体成分的粘度低的情况下，有时只要停止加压就足够。

看表1的比较例1，“液滴直径”栏中为“连续排出”。这表示从喷嘴5排出的液体成分不是液滴状而是连续状。因而，制成的电极用湿润造粒体的“偏差”大，在整个表1中为最高。这显示出制成的电极用湿润造粒体的固体成分比率存在由位置引起的不均。因而，实际转印时的“残留率”和“缺陷数”在表1中都为最大。因而，评价为×。

比较例2、3是使溶液粘度与比较例1相同，设为12000[mPa·s]，并且，使凹凸轮6以4000rpm这样的高速旋转的例子。在这些例子中，从喷嘴5排出的液体成分不是连续状而是点滴状。但是，液滴9的直径稍大。另外，在泵加压时的压力稍高的比较例2中，液滴9的直径稍大。可以认为这是因为，每次从喷嘴5排出的液体成分的量根据加压压力而稍多的缘故。不论怎样，在比较例2、3中，“偏差”稍大，相对于比较例1的改善幅度并不那么大。“残留率”和“缺陷数”也都同样。因而，评价为×。可以认为这是由于液滴9的直径大，所以液体成分的分散供给的效果不充分所致。

比较例4、5是除了将凹凸轮6的旋转速度降为800rpm以外，条件与比较例2、3相同的例子。但是，在比较例4、5中，从凹凸轮6滴下的液体成分成为拉丝状。可以认为这是因为，由于液体成分的粘度高、以及凹凸轮6的旋转速度慢，因此从喷嘴5排出的液滴9彼此在凹凸轮6上连接的缘故。这样一来，与比较例1的连续排出的情况没有大的差别，因此在比较例4、5中，没有进行“偏差”的测定、和转印的实验。因而，评价为×。

比较例6、7是除了将液体成分的粘度降为8000[mPa·s](比蜂蜜稍低的粘度)以外，条件与比较例2、3相同的例子。但是，在比较例6、7中，液体成分从凹凸轮6横向地飞散。飞散的液体成分附着于收纳槽2的壁面，没有到达电极活性物质11。可以认为这是由于被凹凸轮6的凹部10接住的液滴9在到达凹凸轮6的下侧的位置之前由于凹凸轮6的旋转所产生的离心力而飞散所致。这样一来，所得到的电极用湿润造粒体的组成没有成为目标组成，因此对于比较例6、7，没有进行“偏差”的测定、和转印的实验。因而，评价为×。

实施例1、2是除了将凹凸轮6的旋转速度降为800rpm以外，条件与比较例6、7相同的例子。在这些例子中，从喷嘴5排出的液体成分是点滴状，在凹凸轮6的下方的液滴9的直径小，为2mm以下。因而，“偏差”相比于比较例1～3明显小。而且，“残留率”和“缺陷数”都为0。因而，评价为◎。

实施例3、4是除了将液体成分的粘度降为4000[mPa·s]以外，条件与实施例1、2相同的例子。实施例5是使泵加压时的压力比实施例2稍低的例子。在这些例子中，也获得了与实施例1、2的情况大致同样的结果。液滴9的直径稍大一点的实施例3的评价为○，但实施例4、5的评价为◎。

再者，即使是如实施例1～5那样凹凸轮6的旋转速度低为800rpm的情况，从喷嘴5排出的液滴9的一滴量也被分到凹凸轮6中的数个左右的凹部10中而被接住。因而，不需要使从喷嘴5排出液体成分的时刻、和凹凸轮6的凹部10面对喷嘴5的时刻同步。但是，关于凹凸轮6的旋转速度，若太慢的话，则凹凸轮6就没有存在的意义，因此将200rpm作为下限。

在此，在图6的图中示出表1中的“偏差”与“残留率”(辊附着率)的关系。在图6的图中，越向右上方，结果越不良，越向左下方，结果越良好。在此，图6的图的右上方的标绘相当于比较例1～3，左下方的标绘相当于实施例1～5。可以说显现出由本发明带来的改善效果。

如以上详细说明的那样，根据本实施方式和实施例，通过泵7的反复驱动，断续地进行液体成分从喷嘴5的排出。而且，由旋转的凹凸轮6的凹部10暂时接住从喷嘴5排出的液体成分后，向电极活性物质11滴下。由此，使液体成分向电极活性物质11的多个部位分散地每次少量地供给。这样，实现了能得到电极活性物质和液体成分被均匀地混合了的良好的电极用湿润造粒体的制造装置以及制造方法。再者，上述项之中的“溶液粘度”是使用的材料的特性，“旋转速度”是运转条件。由于这些项都不是制造装置的构成，因此不作为关于制造装置的发明的限定事项。

另外，本实施方式只不过是例示，丝毫不限定本发明。因此，本发明当然地能够在不脱离其主旨的范围内进行各种改良、变形。例如，作为进行实施的电极活性物质而示出的物质为一例，也可以是其他的成分。另外，对于泵7，在非加压时成为负压状态不一定是必需事项。根据使用的液体成分的性状，也有在非加压时只是停止加压就足够的情况。另外，搅拌构件3的旋转不限于在水平面内的旋转。另外，预先将粘结剂溶入到液体成分中也不是必需的，即使是使用如水那样低粘度的液体的情况，也能够应用本发明。

Claims (9)

1.一种电极用湿润造粒体的制造装置，其特征在于，包括：

收纳槽，其被构成为收纳作为电池的电极用材料的所述湿润造粒体的固体成分；

液供给部，其被构成为对收纳于所述收纳槽中的所述固体成分供给所述湿润造粒体的液体成分；和

搅拌构件，其被构成为通过在所述收纳槽中旋转而将所述固体成分与所述液体成分一起进行搅拌，

其中，

所述液供给部具有：

喷嘴，其被构成为从所述收纳槽的上方滴下所述液体成分；

泵，其设置于所述喷嘴的上游侧，被构成为使第1状态和第2状态反复呈现，所述第1状态是为了从所述喷嘴滴下所述液体成分而将所述液体成分加压的状态，所述第2状态是为了避免从所述喷嘴滴下所述液体成分而使对所述液体成分的加压比所述第1状态小的状态；和

旋转构件，其设置于所述喷嘴与所述收纳槽之间，被构成为形状为在边缘形成有凹凸的圆板形状，且在非水平面内旋转。

2.根据权利要求1所述的电极用湿润造粒体的制造装置，其特征在于，

所述旋转构件配置于下述位置，所述位置是通过旋转而朝向上方侧的所述旋转构件的凹部接受从所述喷嘴滴下的所述液体成分，在接受了所述液体成分的所述凹部通过旋转而朝向下侧时使被所述凹部接受了的所述液体成分向所述收纳槽落下的位置。

3.根据权利要求1或2所述的电极用湿润造粒体的制造装置，其特征在于，

所述第2状态是没有由所述泵对所述液体成分加压的非加压状态。

4.根据权利要求1或2所述的电极用湿润造粒体的制造装置，其特征在于，

所述第2状态下的由所述泵实现的来自所述喷嘴的液体成分的排出压力为负压。

5.根据权利要求1～4的任一项所述的电极用湿润造粒体的制造装置，其特征在于，

所述旋转构件的表面由氟树脂形成。

6.一种电极用湿润造粒体的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

在收纳槽中收纳作为电池的电极用材料的所述湿润造粒体的固体成分；

对收纳于所述收纳槽中的所述固体成分供给所述湿润造粒体的液体成分；和

通过在所述收纳槽中使搅拌构件旋转而将所述固体成分与所述液体成分一起进行搅拌，

其中，

在供给所述液体成分时，从设置于所述收纳槽的上方的喷嘴滴下所述液体成分，并且，一边利用设置于所述喷嘴的上游侧的泵来使第1状态和第2状态反复呈现，一边使设置于所述喷嘴与所述收纳槽之间、且形状为在边缘形成有凹凸的圆板形状的旋转构件在非水平面内旋转，通过所述旋转构件的旋转而朝向上方侧的所述旋转构件的凹部接受从所述喷嘴滴下的所述液体成分，在接受了所述液体成分的所述凹部通过旋转而朝向下侧时使被所述凹部接受了的所述液体成分向所述收纳槽落下，所述第1状态是为了从所述喷嘴滴下所述液体成分而将所述液体成分加压的状态，所述第2状态是为了避免从所述喷嘴滴下所述液体成分而使对所述液体成分的加压比所述第1状态小的状态，

所述液体成分的粘度为8000Pa·s以下，

所述旋转构件的旋转速度为200～800rpm。

7.根据权利要求6所述的电极用湿润造粒体的制造方法，其特征在于，

所述液体成分是在有机溶剂中溶解了粘结剂的溶液。

8.根据权利要求6或7所述的电极用湿润造粒体的制造方法，其特征在于，

所述第2状态是没有由所述泵对所述液体成分加压的非加压状态。

9.根据权利要求6或7所述的电极用湿润造粒体的制造方法，其特征在于，

所述第2状态下的由所述泵实现的来自所述喷嘴的液体成分的排出压力为负压。