CN117790678A - 电极片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的电极片的制造方法包括：准备工序，准备包含电极材料和溶剂的湿润颗粒体；成膜工序，使上述湿润颗粒体通过第一辊与在外周面具有溶剂吸收部的第二辊的间隙来将电极材料层成膜于上述第二辊的外周面上；以及转印工序，将上述电极材料层转印于基材上。
Description
技术领域
本公开涉及电极片的制造方法。
背景技术
近年来，锂离子二次电池等二次电池适用于个人计算机、移动终端等的可携带电源、电动车辆(BEV)、混合动力车辆(HEV)、插电式混合动力车辆(PHEV)等的车辆驱动用电源等。
一般来说，二次电池中的电极使用在基材(例如集电箔等)上设置有含有电极材料(例如活性物质等)的电极材料层的电极片。
在电极片的生产线上，一般来说，使包含电极材料和溶剂的湿润颗粒体通过一对辊的间隙，在将电极材料层成膜于上述一对辊中的一个辊的外周面上后，将该电极材料层转印于基材上。于是，获得电极片(例如参照日本特开2019-106311)。
然而，在以往的电极片的制造方法中，在使用湿润颗粒体并将成膜于上述辊的外周面上的电极材料层转印于基材上时，存在湿润颗粒体所包含的溶剂成分从所成膜的电极材料层渗出的情况。若上述溶剂成分渗出，则难以从辊剥离电极材料层，存在产生电极材料层相对于基材的转印不良的情况。在日本特开2019-106311中，公开了为了不易产生转印至作为基材的集电箔的表面上的电极材料层的成膜不良而使用特定的湿润颗粒体。但是，对于由湿润颗粒体所包含的溶剂成分向辊的渗出引起的电极材料层的转印不良，并没有公开。希望形成一种新的电极片的制造方法。
发明内容
在本公开中，鉴于上述情况，其课题在于提供一种减少电极材料层相对于基材的转印不良的电极片的制造方法。
用于解决上述课题的手段包括以下的手段。
1、电极片的制造方法包括：准备工序，准备包含电极材料和溶剂的湿润颗粒体；成膜工序，使上述湿润颗粒体通过第一辊与在外周面具有溶剂吸收部的第二辊的间隙，来将电极材料层成膜于上述第二辊的外周面上；以及转印工序，将上述电极材料层转印于基材上。
2、根据上述1所记载的电极片的制造方法，上述溶剂吸收部是多孔材料。
3、根据上述2所记载的电极片的制造方法，上述多孔材料的孔隙率是5％～30％，并且，孔径是0.1μm～3.2mm。
4、根据上述1～3中任一个所记载的电极片的制造方法，上述湿润颗粒体的固态含量是75.96质量％～80.31质量％。
5、根据上述1～4中任一个所记载的电极片的制造方法，还包括在上述成膜工序之前使上述第二辊干燥的辊干燥工序。
根据本公开，提供一种减少电极材料层相对于基材的转印不良的电极片的制造方法。
以下参考附图，对本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。
附图说明
图1是表示本公开的电极片的制造方法中的成膜工序和转印工序的一例的简图。
具体实施方式
在本说明书中，使用“从”来表示的数值范围是指包含“从”的前后所记载的数值作为下限值和上限值的范围。
在本公开中阶段性地记载的数值范围内，在一个数值范围内记载的上限值或者下限值也可以替换为其他的阶段性的记载的数值范围的上限值或者下限值。另外，在本公开所记载的数值范围内，该数值范围的上限值或者下限值也可以替换为实施例所示的值。
在本公开中，关于组成物中的各成分的量，在组成物中存在多个相当于各成分的物质的情况下，只要没有特别说明，是指存在于组成物中的该多个物质的总量。
在本公开中，“工序”这一用语并不仅仅是独立的工序。在无法与其他的工序明确地区别却也实现了该工序的预期的目的的情况下，该工序也包含在本用语中。
以下，对作为本公开的一例的实施方式进行说明。这些说明和实施例例示实施方式，并不限制发明的范围。
电极的制造方法
本公开的电极的制造方法包括：准备工序，准备包含电极材料和溶剂的湿润颗粒体；成膜工序，使上述湿润颗粒体通过第一辊与在外周面具有溶剂吸收部的第二辊的间隙，并将电极材料层成膜于上述第二辊的外周面上；以及转印工序，将上述电极材料层转印于基材上。
在本公开的电极片的制造方法中，第二辊在外周面具有溶剂吸收部。因此，例如，湿润颗粒体所包含的溶剂成分在电极材料层的成膜时容易被第二辊的外周面吸收。因此，即使在后续的转印工序中，也减少溶剂成分从电极材料层的渗出。于是，电极材料层从辊的剥离性提高。其结果是，减少电极材料层相对于基材的转印不良。
参照附图，对本公开的电极片的制造方法的一例进行说明。图1是表示本公开的电极片的制造方法中的成膜工序和转印工序的一例的简图。
在图1所示的电极片的制造方法中，使用具备收纳湿润颗粒体10的容器P、第一辊1、第二辊2以及第三辊3的制造装置。第二辊2在外周面的整个区域具有溶剂吸收部。虽然没有图示，但是制造装置在被第三辊3张设的转印带的外周面上设置有基材30。虽然没有图示，但是制造装置在第二辊2中的未形成电极材料层20的区域侧具备将第二辊2的外周面加热干燥的热源装置。
在图1所示的电极片的制造方法中，在使湿润颗粒体10通过第一辊1与第二辊的间隙之前(即成膜工序前)，通过热源装置使第二辊2的外周面干燥，预先提高第二辊2中的溶剂吸收部的溶剂吸收性(辊干燥工序)。其后，使湿润颗粒体10通过第一辊1与第二辊的间隙。将通过了上述间隙的湿润颗粒体10成膜于第二辊2的外周面上，而形成电极材料层20(成膜工序)。此时，在设置于第二辊2的外周面的溶剂吸收部吸收湿润颗粒体10所包含的溶剂成分的至少一部分。而且，电极材料层20通过第二辊2与第三辊3的间隙，并被转印于与第三辊3的外周面上接触来设置的基材30(转印工序)。
虽然没有图示，但是在图1所示的电极片的制造方法中，使转印了电极材料层20的基材30从设置有电极材料层20的一侧干燥，并根据需要对其进行冲压、切断。通过上述步骤，获得最终的电极片。
第一辊1、第二辊2以及第三辊3以图1所示的箭头方向进行旋转。虽然没有图示，但是从选择性地在辊上形成电极材料层的观点、和转印性提高的观点出发，在图1所示的电极片的制造方法中，将旋转速度调整为第三辊＞第二辊＞第一辊。此外，根据第一辊、第二辊以及第三辊的各外周面的材质选择，也可以通过以第一辊＞第二辊＞第三辊的顺序调整脱离性来控制辊选择性层的形成和转印性。
以下，按照每个工序对本公开的电极片的制造方法的详细情况进行说明。此外，省略附图标记。
准备工序
在准备工序中，准备包含电极材料和溶剂的湿润颗粒体。
对于湿润颗粒体而言，根据所希望的电极片的种类，也可以取得市售品。也可以根据公知的材料结构适当地设计并制造湿润颗粒体。此外，本公开的湿润颗粒体作为概念也包含被称为全固体电池用的电极浆、电极膏的颗粒体。
作为电极材料，例如，能够应用电极活性物质、粘合材料、电解质、溶剂、增粘剂、导电材料、AB、CNT、石墨烯等电极所包含的公知的材料。
作为溶剂，例如，能够应用水、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等可以用于湿润颗粒体的公知的溶剂。
对于湿润颗粒体而言，固态含量可以是75.80质量％～83.50质量％，可以是75.96质量％～80.80质量％，可以是75.96质量％～80.31质量％，也可以是78.66质量％～80.31质量％。
在现有的电极片的制造方法中，在湿润颗粒体中的固态含量较高的情况下，在后述的转印工序中，更容易产生溶剂成分从电极材料层的渗出，从而电极材料层从辊的剥离性降低。作为结果，存在更容易产生电极材料层相对于基材的转印不良的趋势。与此相对地，在本公开的电极片的制造方法中，即使固态含量在上述范围内，上述溶剂成分也处于被第二辊的外周面的溶剂吸收部吸收的趋势。因此，减少电极材料层相对于基材的转印不良。
通过以下的测定方法求出固态含量。使湿润颗粒体在100℃以上的温度下真空干燥。所获得的干燥粉体的重量除以湿润颗粒体的全部质量并乘以10而得的值为固态含量。
成膜工序
在成膜工序中，使湿润颗粒体通过第一辊与在外周面具有溶剂吸收部的第二辊的间隙，从而将电极材料层成膜于上述第二辊的外周面上。
第一辊的材质并不特别地限制。
第二辊只要在外周面具有溶剂吸收部即可，不受特别限制。
溶剂吸收部也可以设置于第二辊的外周面全部区域。溶剂吸收部也可以设置于局部。但是，从高效地吸收溶剂成分来进一步减少转印不良的观点出发，优选溶剂吸收部设置于第二辊的外周面全部区域。
从高效地吸收溶剂成分来进一步减少转印不良的观点出发，优选溶剂吸收部是多孔材料。
从高效地吸收溶剂成分来进一步减少转印不良的观点出发，优选多孔材料的孔隙率是5％～30％，更优选是8％～25％，进一步优选是10％～20％。
通过以下的方法求出孔隙率。将用水银孔率计测定了构成于第二辊的外周面的多孔材料的细孔体积除以测定物的体积，求出作为百分率的值。该值为多孔材料的孔隙率。
从高效地吸收溶剂成分来进一步减少转印不良的观点出发，优选多孔材料的孔径是0.1μm～3.2mm，更优选是1μm～1mm，进一步优选是100μm～500μm。
多孔材料的孔隙率和孔径例如能够通过成为母材的辊的切削、套筒构造化、表面处理等来调整。
作为一个形态，从高效地吸收溶剂成分来进一步减少转印不良的观点出发，优选多孔材料的孔隙率是5％～30％并且孔径是0.1μm～3.2mm。另外，更优选多孔材料的孔隙率是8％～25％并且孔径是1μm～1mm，进一步优选多孔材料的孔隙率是10％～20％并且孔径是100μm～500μm。
作为溶剂吸收部的材质，能够举出陶瓷、树脂、金属等。
溶剂吸收部的材质单独使用1种，也可以一起使用2种以上。
作为陶瓷，能够举出氧化铝、氧化锆、碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化铝等公知的精细陶瓷。
作为树脂，能够举出尼龙树脂、氟类树脂(例如氟化亚乙烯树脂等)、聚酯树脂、聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚醚醚酮树脂等。
作为金属，能够举出铁、锰、镍、铬、钼、镁、硅、铝、钛以及这些的合金等。
在上述的材质中，从作为多孔材料高效地吸收溶剂成分来进一步减少转印不良的观点出发，优选溶剂吸收部的材质包含陶瓷材料，更优选包含氧化铝。
转印工序
在转印工序中，将电极材料层转印于基材上。通过转印工序，获得在基材上设置有电极材料层的电极片。
作为基材，例如，能够应用集电箔等公知的电极用基材。
转印手段并不特别地限制。转印手段也可以是转印带、转印辊的任意一个。
转印工序例如也可以是以下工序，即，边使张设辊(例如图1所示的第三辊)旋转边搬运设置于被张设辊张设的转印带上的基材，并边用张设辊与第二辊的间隙挤压边将电极材料层转印于基材。
辊干燥工序
从在反复制造电极片时，也高效地吸收溶剂成分来进一步减少转印不良的观点出发，优选本实施方式所涉及的电极片的制造方法在成膜工序之前还包括使第二辊干燥的辊干燥工序。在辊干燥工序中，在成膜工序之前，使第二辊干燥。
干燥手段并不特别地限制。干燥手段也可以是由热风、红外线、微波、电磁波等进行的加热干燥、由激光等光线进行的加热干燥等中的任意一个。
从高效地使第二辊的外周面干燥的观点出发，辊干燥工序例如也可以是边由热电偶等温度传感器确认第二辊的外周面的温度边将其加热干燥至40℃以上的工序。
其他的工序
本公开的电极片的制造方法也可以还包括准备工序、成膜工序、转印工序以及辊干燥工序以外的其他的工序。作为其他的工序，例如，能够举出：1)修整工序，在上述成膜工序以后，用激光、刮板等对所成膜的电极材料层进行修整；2)干燥工序，在转印工序以后，使电极材料层干燥；3)冲压工序，在转印工序以后，通过辊冲压等对电极片进行冲压；4)切断工序等，在转印工序以后，将电极片切断为所希望的尺寸、数量(例如进行单片切断)。
实施例
使用图1所示的制造装置来制造锂离子电池用的正极片。具体而言，首先准备日本特开2018-45840所记载的湿润颗粒体，并收纳于容器P(准备工序)。湿润颗粒体的固态含量的值如表1所示的规格。在电极材料层的成膜前，边通过热电偶确认第二辊的外周面的温度是40℃以上，边对第二辊的外周面进行加热干燥(辊干燥工序)。而且，使湿润颗粒体通过第一辊与第二辊的间隙，将电极材料层成膜于第二辊的外周面上(成膜工序)。第二辊在外周面的全部区域具有由作为多孔材料(孔隙率为10％，平均孔径为400μm)的氧化铝构成的溶剂吸收部。接着，通过第二辊与第三辊(即张设辊)的间隙，挤压设置于被第三辊张设的转印带上的基材(集电箔，材质：铝)、和电极材料层。而且，将电极材料层转印至基材上(转印工序)。接着，从电极材料层侧，用加热器在100℃下加热干燥3分钟，并通过辊冲压装置进行冲压而将其高密度化。其后，将电极片切断为规定的尺寸。于是，制造了电极片。
比较例
在比较例中，除了第二辊为在外周面不具有溶剂吸收部的不锈钢制的辊以外，用与实施例相同的手法制造电极片。此外，湿润颗粒体的固态含量的值为表1所示的规格。
转印性的评价
在通过各例子的制造方法制造电极片时，通过目视观察观测了设置有转印工序后的电极材料层的第二辊的外周面区域。通过目视观察观测了通过各例子的制造方法获得的电极片。而且，对于第二辊的外周面区域和电极片，用以下的评价基准评价了转印不良。结果如表1所示。
G1：在第二辊的外周面观察不到电极材料层的残渣。
另外，在转印至基材上的电极材料层观察不到转印不良。
G2：在第二辊的外周面观察到部分电极材料层的残渣。
另外，转印至基材上的电极材料层的局部的区域缺失。
G3：在第二辊的外周面观察到多处电极材料层的残渣。
另外，在转印至基材上的电极材料层的多个部位观察到转印不良。
表1
如上述那样，通过实施例中的制造方法获得的电极片与通过比较例的制造方法获得的电极片相比，减少了电极材料层相对于基材的转印不良。
Claims (5)
1.一种电极片的制造方法，其中，
所述电极片的制造方法包括：
准备工序，准备包含电极材料和溶剂的湿润颗粒体；
成膜工序，使所述湿润颗粒体通过第一辊与在外周面具有溶剂吸收部的第二辊的间隙，来将电极材料层成膜于所述第二辊的外周面上；以及
转印工序，将所述电极材料层转印于基材上。
2.根据权利要求1所述的电极片的制造方法，其中，
所述溶剂吸收部是多孔材料。
3.根据权利要求2所述的电极片的制造方法，其中，
所述多孔材料的孔隙率是5％～30％，并且，孔径是0.1μm～3.2mm。
4.根据权利要求1所述的电极片的制造方法，其中，
所述湿润颗粒体的固态含量是75.96质量％～80.31质量％。
5.根据权利要求1所述的电极片的制造方法，其中，
还包括在所述成膜工序之前使所述第二辊干燥的辊干燥工序。
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