JP2017157495A - Manufacturing method for electrode sheet - Google Patents
Manufacturing method for electrode sheet Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017157495A JP2017157495A JP2016041793A JP2016041793A JP2017157495A JP 2017157495 A JP2017157495 A JP 2017157495A JP 2016041793 A JP2016041793 A JP 2016041793A JP 2016041793 A JP2016041793 A JP 2016041793A JP 2017157495 A JP2017157495 A JP 2017157495A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode mixture
- film
- negative electrode
- roll
- solid content
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電池を構成する電極シートを製造する方法に関する。詳細には、集電箔の表面上に電極合材層を形成した構造の電極シートを製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an electrode sheet constituting a battery. In detail, it is related with the method of manufacturing the electrode sheet of the structure which formed the electrode compound-material layer on the surface of current collection foil.
従来、電極シート(正極シートまたは負極シート)として、集電箔の表面上に電極合材層を形成した構造の電極シートが知られている。このような構造の電極シートの製造方法としては、例えば、特許文献1に開示されている方法が知られている。具体的には、まず、電極活物質と結着材と溶媒とを混合して造粒した複数の湿潤造粒体からなる電極合材を作製する。次いで、この電極合材を対向する一対のロールの間隙に通すことによって膜状にし、膜状にした電極合材を集電箔の表面上に付着させる。
Conventionally, as an electrode sheet (positive electrode sheet or negative electrode sheet), an electrode sheet having a structure in which an electrode mixture layer is formed on the surface of a current collector foil is known. As a method for manufacturing an electrode sheet having such a structure, for example, a method disclosed in
より具体的には、集電箔に電極合材を転写するための第2ロールと、これに対向する第2ロールと、からなる一対のロールの間隙に電極合材を通すことによって、電極合材を膜状にすると共に、膜状にした電極合材を第2ロールに付着させる。その後、第2ロールに付着している膜状の電極合材を、集電箔の表面上に転写する(付着させる)。その後 集電箔の表面上に付着させた膜状の電極合材を乾燥させることで、集電箔の表面上に電極合材層を形成して、電極シートを作製する。 More specifically, the electrode composite is passed by passing the electrode composite through a gap between a pair of rolls composed of a second roll for transferring the electrode composite to the current collector foil and a second roll facing the second roll. The material is made into a film, and the electrode mixture made into a film is attached to the second roll. Thereafter, the film-like electrode mixture adhering to the second roll is transferred (attached) onto the surface of the current collector foil. Then, by drying the film-like electrode mixture adhered on the surface of the current collector foil, an electrode mixture layer is formed on the surface of the current collector foil to produce an electrode sheet.
ところで、湿潤造粒体からなる電極合材を対向する一対のロールの間隙に通すことによって膜状にするとき、電極合材中の一部の湿潤造粒体が、第2ロールに付着せずに、第1ロールに付着してしまうことがあった。具体的には、例えば、以下のような場合である。まず、湿潤造粒体からなる電極合材を作製するとき、電極合材の固形分率が予め設定した目標値(例えば、71wt%)となるように溶媒量を調整して、電極活物質と結着材と溶媒とを混合して湿潤造粒体を造粒し、湿潤造粒体からなる電極合材を作製する。ところが、このとき、溶媒を電極合材全体にわたって均一に分散させることができず、電極合材中において固形分率のバラツキが大きくなることがあった。その理由は、湿潤造粒体からなる電極合材を作製する場合、ペースト状の電極合材を作製する場合に比べて、溶媒量を少なくする(溶媒の割合を小さくする)からである。 By the way, when the electrode mixture composed of the wet granulated material is formed into a film by passing it through the gap between the pair of opposed rolls, a part of the wet granulated material in the electrode composite does not adhere to the second roll. In some cases, it may adhere to the first roll. Specifically, for example, the case is as follows. First, when producing an electrode mixture made of wet granulated material, the amount of solvent is adjusted so that the solid content of the electrode mixture becomes a preset target value (for example, 71 wt%) A binder and a solvent are mixed to form a wet granulated body, and an electrode mixture made of the wet granulated body is produced. However, at this time, the solvent cannot be uniformly dispersed throughout the electrode mixture, and the variation in the solid content in the electrode mixture may increase. The reason is that when the electrode mixture made of wet granulated material is produced, the amount of the solvent is reduced (the ratio of the solvent is reduced) as compared with the case where the paste-like electrode mixture is produced.
このような電極合材を、対向する一対のロール(第2ロールの回転速度が第1ロールの回転速度よりも速い一対のロール)の間隙に通すことによって膜状にすると、電極合材に含まれる湿潤造粒体のうち、固形分率が低い(すなわち、溶媒量が多い)湿潤造粒体は、湿潤造粒体の表面に余分な溶媒が付着しているために、第1ロールとの液架橋力が強くなり、第2ロールに付着せずに、第1ロールに付着してしまうことがあった。このため、第2ロールに付着する電極合材の膜に孔が空いてしまい(あるいは、部分的に膜の厚みが極端に薄くなり)、その結果、第2ロールによって集電箔の表面上に付着させた電極合材の膜でも孔が空いた状態となり(あるいは、部分的に膜の厚みが極端に薄くなり)、透け(集電箔が部分的に露出することをいう)が発生することがあった。この透けが多いと、電池を構成する電極シートとして、適切に使用できないことがあった。 When such an electrode mixture is formed into a film by passing through a gap between a pair of opposing rolls (a pair of rolls whose rotation speed of the second roll is faster than that of the first roll), the electrode mixture is included in the electrode mixture. Among the wet granules, the wet granulate having a low solid content (that is, having a large amount of solvent) has an excess solvent adhering to the surface of the wet granule. In some cases, the liquid cross-linking force becomes strong, and the liquid cross-linking force does not adhere to the second roll but adheres to the first roll. For this reason, a hole is formed in the film of the electrode mixture adhering to the second roll (or the thickness of the film becomes extremely thin partially), and as a result, the second roll causes the film on the surface of the current collector foil. Even if the film of the electrode mixture is adhered, a hole is formed (or the thickness of the film becomes extremely thin partially), and see-through (which means that the current collector foil is partially exposed) occurs. was there. When there is much this see-through, it may not be able to use appropriately as an electrode sheet which constitutes a battery.
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、集電箔の表面上に付着させた電極合材の膜に透けが生じ難い電極シートの製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this present condition, Comprising: It aims at providing the manufacturing method of the electrode sheet with which the film | membrane of the electrode compound material adhered on the surface of current collection foil does not produce easily.
本発明の一態様は、電極活物質と結着材と溶媒とを混合して造粒した複数の湿潤造粒体からなる電極合材を作製する電極合材作製工程と、前記電極合材を対向する一対のロールの間隙に通すことによって膜状にし、膜状にした前記電極合材を集電箔の表面上に付着させる成膜工程と、前記集電箔の表面上に付着させた膜状の前記電極合材を乾燥させることで、前記集電箔の表面上に電極合材層を形成する電極合材層形成工程と、を備え、前記集電箔の表面上に前記電極合材層を有する電極シートを製造する電極シートの製造方法において、前記成膜工程に前記電極合材を供給するときの前記電極合材の固形分率の目標値を、予め設定しておき、前記電極合材作製工程では、前記目標値よりも低い固形分率とされた前記電極合材を作製し、前記電極合材作製工程の後、前記成膜工程の前に、前記電極合材作製工程において作製した前記電極合材を乾燥させて、前記電極合材の固形分率を前記目標値に近づける乾燥工程を備える電極シートの製造方法である。 One embodiment of the present invention includes an electrode mixture preparation step of preparing an electrode mixture composed of a plurality of wet granulated bodies obtained by mixing an electrode active material, a binder, and a solvent, and granulating the electrode mixture. A film forming step of forming a film by passing through a gap between a pair of opposing rolls, and depositing the electrode mixture on the surface of the current collector foil, and a film adhered on the surface of the current collector foil An electrode composite material layer forming step of forming an electrode composite material layer on the surface of the current collector foil by drying the electrode composite material in a shape, and the electrode composite material on the surface of the current collector foil In the electrode sheet manufacturing method for manufacturing an electrode sheet having a layer, a target value of a solid content ratio of the electrode mixture when supplying the electrode mixture to the film forming step is set in advance, and the electrode In the composite material production step, the electrode composite material having a solid content rate lower than the target value is produced, After the electrode mixture production step, before the film formation step, the electrode mixture material produced in the electrode mixture material production step is dried, so that the solid content rate of the electrode mixture material approaches the target value. It is a manufacturing method of an electrode sheet provided with.
上述の製造方法では、成膜工程に電極合材を供給するときの当該電極合材の固形分率の目標値(例えば、71wt%)を、予め設定しておく。換言すれば、成膜工程において一対のロールの間隙に通して膜状にする電極合材の固形分率の目標値を、予め設定しておく。そして、電極合材作製工程において、目標値よりも低い固形分率とされた電極合材を作製する。すなわち、電極合材作製工程において、成膜工程に供給されるときの電極合材よりも溶媒の割合を多くして、電極活物質と結着材と溶媒とを混合して造粒して、複数の湿潤造粒体からなる電極合材を作製する。このため、電極合材作製工程において、電極合材の固形分率が予め設定した目標値となるように溶媒を添加して、電極活物質と結着材と溶媒とを混合して造粒する場合に比べて、溶媒が電極合材全体にわたって分散し易くなり、電極合材中における固形分率のバラツキ(湿潤造粒体間の固形分率のバラツキ)を小さくすることができる。 In the manufacturing method described above, a target value (for example, 71 wt%) of the solid content ratio of the electrode mixture when supplying the electrode mixture to the film forming step is set in advance. In other words, the target value of the solid content ratio of the electrode mixture formed into a film through the gap between the pair of rolls in the film forming step is set in advance. And in an electrode compound-material preparation process, the electrode compound material made into the solid content rate lower than a target value is produced. That is, in the electrode mixture preparation step, the ratio of the solvent is increased compared to the electrode mixture when supplied to the film forming step, and the electrode active material, the binder and the solvent are mixed and granulated, An electrode mixture composed of a plurality of wet granules is produced. For this reason, in the electrode mixture preparation step, a solvent is added so that the solid content of the electrode mixture becomes a preset target value, and the electrode active material, the binder and the solvent are mixed and granulated. Compared to the case, the solvent is easily dispersed throughout the electrode mixture, and the variation in the solid content ratio in the electrode mixture (the variation in the solid content ratio between the wet granules) can be reduced.
さらに、上述の製造方法は、電極合材作製工程の後、成膜工程の前に、乾燥工程を設けている。この乾燥工程では、電極合材作製工程において作製した電極合材を乾燥させて、電極合材の固形分率を前記目標値に近づける。これにより、電極合材作製工程で作製した電極合材に含まれる湿潤造粒体のうち、特に、固形分率が低い(すなわち、溶媒量が多い)湿潤造粒体の表面に付着している余分な水分を除去(あるいは、効果的に低減)することができるので、電極合材に含まれる湿潤造粒体の固形分率を目標値に近づけると共に、電極合材中における固形分率のバラツキをより一層小さくすることができる。 Furthermore, the above-described manufacturing method includes a drying step after the electrode mixture preparation step and before the film formation step. In this drying step, the electrode mixture produced in the electrode mixture production step is dried to bring the solid content of the electrode mixture closer to the target value. As a result, among the wet granules contained in the electrode composite prepared in the electrode composite preparation step, the solid particles are particularly attached to the surface of the wet granule having a low solid content (ie, a large amount of solvent). Since excess moisture can be removed (or effectively reduced), the solid content ratio of the wet granule contained in the electrode mixture is brought close to the target value, and the solid content ratio in the electrode mixture varies. Can be further reduced.
従って、後の成膜工程において、電極合材の膜に孔が空いてしまう(あるいは、部分的に塗膜の厚みが極端に薄くなる)ことを低減することができる。これにより、集電箔の表面上に付着させた電極合材の膜に透けが生じ難くなる。 Accordingly, it is possible to reduce the fact that holes are formed in the film of the electrode mixture (or the thickness of the coating film becomes extremely thin partially) in the subsequent film formation step. Thereby, the film of the electrode mixture adhered on the surface of the current collector foil is less likely to be transparent.
なお、湿潤造粒体とは、溶媒が電極活物質の粒子と結着材に保持(吸収)された状態で、これらが集合(結合)した物質(粒状体)をいう。
また、成膜工程において膜状にする電極合材の固形分率の「目標値」は、例えば、電極合材中において固形分率のバラツキがない(電極合材に含まれる全ての湿潤造粒体の固形分率が一定である)とした場合において、集電箔の表面上に付着させた電極合材の膜に透けが生じないと予測できる電極合材の固形分率の値を挙げることができる。
The wet granulated body refers to a substance (granular body) in which the solvent is held (absorbed) by the particles of the electrode active material and the binder (aggregated).
In addition, the “target value” of the solid content rate of the electrode mixture that is formed into a film in the film formation step is, for example, that there is no variation in the solid content rate in the electrode mixture (all wet granulations included in the electrode mixture) If the solid content rate of the body is constant), the value of the solid content rate of the electrode mixture that can be predicted that the electrode composite film deposited on the surface of the current collector foil is not transparent Can do.
以下、本発明を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態は、リチウムイオン二次電池の負極シート(電極シート)の製造に、本発明を適用したものである。本実施形態では、負極シートの負極活物質層(電極合材層)を形成するための負極合材(電極合材)の材料として、負極活物質(電極活物質)と、結着材と、溶媒とを使用する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to the manufacture of a negative electrode sheet (electrode sheet) of a lithium ion secondary battery. In this embodiment, as a material of the negative electrode mixture (electrode mixture) for forming the negative electrode active material layer (electrode mixture layer) of the negative electrode sheet, a negative electrode active material (electrode active material), a binder, Solvent is used.
なお、本実施形態では、負極活物質として、粉末状の炭素材料(例えば、黒鉛)を使用する。また、溶媒として、水を使用する。また、結着材として、CMC(カルボキシメチルセルロース)を使用する。 In this embodiment, a powdery carbon material (for example, graphite) is used as the negative electrode active material. Moreover, water is used as a solvent. Moreover, CMC (carboxymethylcellulose) is used as a binder.
本実施形態では、電極合材作製工程において、上記の各材料を混練しつつ造粒して多数の湿潤造粒体16を作製すると共に、多数の湿潤造粒体16からなる負極合材6を作製する。次いで、乾燥工程において、作製した負極合材6を乾燥させる。その後、成膜工程において、この負極合材6を集電箔7の表面上に膜状に付着させる(塗布する)。その後、電極合材層形成工程において、集電箔7の表面上の負極合材6を乾燥させて、集電箔7の表面上に負極合材層18を形成することにより、負極シート19を製造する。
In the present embodiment, in the electrode mixture preparation step, the above-mentioned materials are granulated while kneaded to produce a large number of
ここで、本実施形態にかかる電極シート(負極シート19)の製造方法について、詳細に説明する。図1は、実施形態にかかる乾燥機付きロール成膜装置50の概略図である。図1に示すように、乾燥機付きロール成膜装置50は、乾燥機30とロール成膜装置20とを組み合わせた装置である。図2は、乾燥機付きロール成膜装置50の一部であるロール成膜装置20の斜視図である。図3は、実施形態にかかる電極シート(負極シート19)の製造方法の流れを示すフローチャートである。
Here, the manufacturing method of the electrode sheet (negative electrode sheet 19) concerning this embodiment is demonstrated in detail. FIG. 1 is a schematic view of a roll
図3に示すように、まず、ステップS1(電極合材作製工程)において、負極活物質13(炭素材料)と結着材(CMC)と溶媒15(水)とを混合しつつ造粒して多数の湿潤造粒体16を作製すると共に、多数の湿潤造粒体16からなる負極合材6を作製する。本実施形態では、公知の攪拌造粒機(図示なし)内に、負極活物質13と結着材と溶媒15を投入し、攪拌することで、負極活物質13と結着材と溶媒15を混合(分散)しつつ造粒して、多数の湿潤造粒体16にする。これにより、多数の湿潤造粒体16からなる負極合材6が得られる。
As shown in FIG. 3, first, in step S1 (electrode mixture preparation process), the negative electrode active material 13 (carbon material), the binder (CMC), and the solvent 15 (water) are mixed and granulated. A large number of
なお、湿潤造粒体16は、図4に示すように、溶媒15である水が、複数の負極活物質13の粒子と結着材に保持(吸収)された状態で、これらが集合(結合)した物質(粒状体)である。負極合材6は、このような湿潤造粒体16の集合体である。なお、図4では、結着材(CMC)の図示を省略している。
In addition, as shown in FIG. 4, the wet
また、本実施形態では、後の成膜工程(ステップS3)に供給するときの負極合材6(ロール成膜装置20に供給するときの負極合材6)の固形分率の目標値を、予め設定している。具体的には、目標値=71wt%としている。この目標値(=71wt%)は、負極合材6中において固形分率のバラツキがない(負極合材6に含まれる全ての湿潤造粒体16の固形分率が一定である)とした場合において、集電箔7の表面上に付着させた負極合材6の膜に透けが生じないと予測できる負極合材6の固形分率の値である。この値は、試験により把握することができる。
Moreover, in this embodiment, the target value of the solid content rate of the negative electrode mixture 6 (the
ところで、本実施形態の電極合材作製工程(ステップS1)では、前記目標値(71wt%)よりも低い固形分率とされた負極合材6を作製する。すなわち、電極合材作製工程(ステップS1)において、後の成膜工程(ステップS3)に供給するときの負極合材6よりも溶媒15の割合を多くして、負極活物質13と結着材と溶媒15とを混合しつつ造粒して、複数の湿潤造粒体16からなる負極合材6を作製する。例えば、負極合材6の固形分率を、目標値よりも0.5〜1.5wt%小さい値(69.5〜70.5wt%の範囲内の値)にする。
By the way, in the electrode mixture preparation process (step S1) of this embodiment, the
このため、本実施形態の電極合材作製工程は、「負極合材の固形分率が予め設定した目標値となるように溶媒15の量を調整して、負極活物質13と結着材と溶媒15とを混合して造粒する場合」に比べて、溶媒15が負極合材6の全体にわたって分散し易くなり、負極合材6中における固形分率のバラツキ(湿潤造粒体16の間における固形分率のバラツキ)を小さくすることができる。
For this reason, the electrode mixture preparation step of this embodiment is “adjusting the amount of the solvent 15 so that the solid content ratio of the negative electrode mixture becomes a preset target value, and the negative electrode
なお、ステップS1(電極合材作製工程)において作製した負極合材6に含まれる湿潤造粒体16には、溶媒15である水が、複数の負極活物質13の粒子と結着材に保持(吸収)されて、湿潤造粒体16の表面に余分な溶媒15(水)が付着していない(染み出していない)湿潤造粒体16A(図4参照)と、湿潤造粒体16の表面に余分な溶媒15(水)が付着している(染み出している)湿潤造粒体16B(図6参照)とが混在する。湿潤造粒体16A(図4参照)は、固形分率が目標値に近い(あるいは目標値に等しい)湿潤造粒体であり、湿潤造粒体16B(図6参照)は、固形分率が目標値に対し低すぎる湿潤造粒体である。
In addition, in the wet
次いで、ステップS2(乾燥工程)に進み、ステップS1(電極合材作製工程)において作製した負極合材6を乾燥させて、負極合材6の固形分率を前記目標値(=71wt%)に近づける。具体的には、図1に示すように、乾燥機付きロール成膜装置50の一部である乾燥機30を用いて、ステップS1において作製した負極合材6を乾燥させる。乾燥機30は、負極合材6を収容する収容部31と、収容部31内に加熱乾燥させた空気(加熱空気HAとする)を導入するための導入口33と、収容部31内に導入した加熱空気HAを収容部31の外部に排出するための排出口34とを有する。
Subsequently, it progresses to step S2 (drying process), the negative
このステップS2では、ステップS1において作製した負極合材6を乾燥機30の収容部31内に収容した状態で、所定の温度に加熱された加熱空気HA(熱風)を、所定時間の間、導入口33を通じて収容部31内に供給(送風)し続ける。すると、収容部31内に供給された加熱空気HAは、収容部31内に収容されている負極合材6の内部を通過した後、排出口34を通じて収容部31の外部に排出される。これにより、所定の乾燥温度で、所定の乾燥時間の間、負極合材6を乾燥させて、負極合材6の固形分率を前記目標値(=71wt%)に近づけることができる。
In this step S2, heated air HA (hot air) heated to a predetermined temperature is introduced for a predetermined time in a state where the
なお、本実施形態では、導入口33を通じて収容部31内に供給する加熱空気HAの温度を、ステップS2(乾燥工程)における乾燥温度とする。また、導入口33を通じて加熱空気HAを収容部31内に供給し続ける時間を、ステップS2(乾燥工程)における乾燥時間とする。乾燥温度は、例えば、40〜70℃の範囲内から選択した温度である。また、乾燥時間は、例えば、15〜120秒間の範囲内から選択した時間である。
In the present embodiment, the temperature of the heated air HA supplied into the
上述のステップS2の処理(乾燥工程)を行うことにより、ステップS1(電極合材作製工程)で作製した負極合材6に含まれる湿潤造粒体16のうち、特に、固形分率が低い(すなわち、溶媒15の量が多い)湿潤造粒体16Bの表面に付着している(湿潤造粒体16Bの内部から染み出している)余分な水分を除去(あるいは、効果的に低減)することができる。すなわち、負極合材6に含まれる湿潤造粒体16の多くを、湿潤造粒体16A(固形分率が目標値に近い湿潤造粒体)にすることができる。これにより、負極合材6(これに含まれる湿潤造粒体16)の固形分率を目標値(=71wt%)に近づけると共に、負極合材6中における固形分率のバラツキをより一層小さくすることができる。
By performing the process (drying process) of step S2 described above, the solid content is particularly low in the wet
次に、ステップS3(成膜工程)に進み、ステップS2(乾燥工程)で乾燥させた負極合材6を、対向するロール(第1ロール1と第2ロール2)の間隙に通すことによって膜状にし、膜状にされた負極合材6を集電箔7の表面上に付着させる(図1及び図2参照)。なお、本実施形態では、図1及び図2に示すロール成膜装置20を用いて、ステップS3(成膜工程)を行う。前述のように、ロール成膜装置20は、前述の乾燥機30と組み合わされて、乾燥機付きロール成膜装置50を構成している。
Next, the process proceeds to step S3 (film formation process), and the
ロール成膜装置20は、図1及び図2に示すように、第1ロール1と第2ロール2と第3ロール3の、3つのロールを有している。第1ロール1と第2ロール2とは水平方向(図1において左右方向)に並んで配置されている。一方、第2ロール2と第3ロール3とは、垂直方向(図1において上下方向)に並んで配置されている。また、第1ロール1と第2ロール2とは、わずかに間隔を置いて対面している。同様に、第2ロール2と第3ロール3とも、わずかに間隔を置いて対面している。さらに、第1ロール1と第2ロール2との対面箇所の上側には、仕切り板4と5が、ロールの幅方向(軸方向、図1において紙面に直交する方向)に離間して配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the roll
また、これら3つのロール1〜3の回転方向は、図1及び図2において矢印で示すように、隣り合う(対面する)2つのロールの回転方向が互いに逆方向となるように、すなわち、対面する2つのロールが互いに順方向回転となるように設定されている。そして、第1ロール1と第2ロール2との対面箇所では、これらのロールの表面が回転により下向きに移動するようになっている。また、第2ロール2と第3ロール3との対面箇所では、これらのロールの表面が回転により右向きに移動するようになっている。また、回転速度に関して、回転によるロールの表面の移動速度が、第1ロール1において最も遅く、第3ロール3において最も速く、第2ロール2ではそれらの中間となるように設定されている。
Further, the rotation directions of these three
このようなロール成膜装置20では、第1ロール1と第2ロール2との対面箇所の上に位置する仕切り板4と5の間の収容空間内に、ステップS2(乾燥工程)で乾燥させた負極合材6が投入される。また、第3ロール3には、集電箔7が掛け渡されている。集電箔7は、金属箔(銅箔)であり、第3ロール3の回転と共に、第2ロール2と第3ロール3との対面箇所を通って、第3ロール3の右下から右上へと搬送されるようになっている。また、第2ロール2と第3ロール3との対面箇所には、集電箔7が通されている状態で、さらに第2ロール2と集電箔7との間に若干の隙間があるようにされている。すなわち、第2ロール2と第3ロール3との間の隙間(集電箔7が存在していない状態での隙間)は、集電箔7の厚さより少し広い。
In such a roll film-forming
このステップS3(成膜工程)では、ロール成膜装置20の仕切り板4と5の間の収容空間内に、ステップS2(乾燥工程)において乾燥させた負極合材6を、乾燥機30内から投入する。投入された負極合材6は、第1ロール1と第2ロール2との対面箇所の隙間内に供給され、第1ロール1及び第2ロール2の回転により、両ロールの間の隙間を通過して膜状となる(図1、図2、図5参照)。このとき、第1ロール1よりも第2ロール2のほうが回転速度が速いので、図5に示すように、負極合材6に含まれる湿潤造粒体16は、第1ロール1の表面よりも第2ロール2の表面においてより大きく引き伸ばされ、第1ロール1の表面よりも第2ロール2の表面での液架橋面積が大きくなることで、第2ロール2の表面に担持される。なお、図5は、図1のA部拡大図である。
In this step S3 (film formation process), the
第2ロール2の表面に担持された膜状の負極合材6(これを膜状負極合材8という)は、第2ロール2の回転と共に搬送されていく(図1、図2参照)。すると、第2ロール2と第3ロール3との対面箇所において、集電箔7と膜状負極合材8とが出会う。これにより、膜状負極合材8が、第2ロール2から、より移動速度の速い第3ロール3と共に回転している集電箔7の表面上に転写される(付着する)。これにより、集電箔7上に膜状負極合材8が成膜された、膜状負極合材付き集電箔9が得られる。
The film-like negative electrode mixture 6 (referred to as film-like negative electrode mixture 8) carried on the surface of the
ところで、湿潤造粒体16からなる負極合材6を対向する一対のロール1,2の間隙に通すことによって膜状にするとき、負極合材6中の一部の湿潤造粒体16が、第2ロール2に付着せずに、第1ロール1に付着してしまうことがある。具体的には、図7に示すように、負極合材6に含まれる湿潤造粒体16のうち、固形分率が目標値に対し低すぎる(すなわち、溶媒量が多すぎる)湿潤造粒体16B(図6参照)は、表面に余分な溶媒15が付着しているために、第1ロール1との液架橋力が強くなり、第2ロール2に付着せずに、第1ロール1に付着してしまうことがある。
By the way, when the
このため、第2ロール2に付着する負極合材6の膜(膜状負極合材8)に孔が空いた(あるいは、部分的に膜の厚みが極端に薄くなった)成膜不良部10が発生し、その結果、第2ロール2によって集電箔7の表面上に付着させた負極合材6の膜も、孔が空いた状態となり(あるいは、部分的に塗膜の厚みが極端に薄くなって)、透け(集電箔7が部分的に露出することをいう)が発生することがある。この透けが多いと、電池を構成する負極シートとして、適切に使用できないことがある。
For this reason, the poorly formed
これに対し、本実施形態では、前述のように、ステップS1(電極合材作製工程)とステップS2(乾燥工程)を行うことで、負極合材6に含まれる湿潤造粒体16の多くを、湿潤造粒体16A(固形分率が目標値に近い湿潤造粒体)にすることができる。これにより、ステップS3(成膜工程)において、第2ロール2に付着する負極合材6の膜(膜状負極合材8)に孔が空いた(あるいは、部分的に膜の厚みが極端に薄くなった)成膜不良部10を低減することができる。その結果、第2ロール2によって集電箔7の表面上に付着させた負極合材6の膜に孔が空く(あるいは、部分的に塗膜の厚みが極端に薄くなる)ことによる透け(集電箔7が部分的に露出すること)が発生することを低減することができる。
On the other hand, in the present embodiment, as described above, by performing Step S1 (electrode mixture preparation process) and Step S2 (drying process), most of the wet
以上説明したように、本実施形態の製造方法により負極シート19(電極シート)を製造することで、集電箔7の表面上に付着させた負極合材6の膜に透けが生じ難くなり、均一な塗膜が得られ易くなる。
As described above, by manufacturing the negative electrode sheet 19 (electrode sheet) by the manufacturing method of the present embodiment, it is difficult for the film of the
その後、ステップS4(電極合材層形成工程)に進み、膜状負極合材付き集電箔9を乾燥させる(膜状負極合材8を乾燥させる)。これにより、膜状負極合材8(湿潤造粒体16)に吸収(保持)されている溶媒15(水)が除去されて(蒸発して)、膜状負極合材8が負極合材層18(電極合材層)になる(図2参照)。これにより、集電箔7の表面上に負極合材層18を有する負極シート19が得られる。
なお、膜状負極合材8(負極合材層18)は、集電箔7の片面のみに形成するようにしても良いし、両面に形成するようにしても良い。
Then, it progresses to step S4 (electrode mixture layer formation process), and the
The film-like negative electrode mixture 8 (negative electrode mixture layer 18) may be formed only on one side of the
作製した負極シート19は、その後、正極シート及びセパレータと組み合わされて、電極体を形成する。次いで、この電極体に端子部材を取り付けた後、電池ケース内に電極体及び電解液を収容する。これにより、リチウムイオン二次電池が完成する。
The produced
(実施例1〜5)
実施例1〜5では、電極合材作製工程において、固形分率を目標値(=71wt%)よりも1.0wt%小さい値(70wt%)として、湿潤造粒体16からなる負極合材6を作製した。すなわち、溶媒15の添加量を30wt%として、負極合材6を作製した。各実施例の負極合材6について、1サンプル=2グラムとして、各負極合材6の中から無作為に10個のサンプルを抽出して(サンプリングして)、各サンプルの固形分率を測定した。その結果、実施例1〜5の負極合材6では、いずれも、10個のサンプルにおける固形分率の最大値が71wt%であり、最小値が69.5wt%であった。この最小値を、乾燥前の固形分率の最小値として、表1に示す。
(Examples 1-5)
In Examples 1 to 5, in the electrode mixture preparation step, the
また、実施例1〜5では、乾燥工程において、乾燥温度(乾燥機30の収容部31内に供給する加熱空気HAの温度)を40℃とした。但し、乾燥時間(加熱空気HAを収容部31内に供給した時間)は、各実施例で異ならせた。具体的には、実施例1では15秒、実施例2では30秒、実施例3では60秒、実施例4では90秒、実施例5では120秒とした。
Moreover, in Examples 1-5, the drying temperature (temperature of the heating air HA supplied in the
各実施例の乾燥工程後の負極合材6について、前述の乾燥前の固形分率の測定と同様にして、各サンプルの固形分率を測定した。その結果、実施例1〜5の負極合材6では、いずれも、10個のサンプルにおける固形分率の最大値が71wt%となった。一方、固形分率の最小値は、実施例1では69.6wt%、実施例2では69.8wt%、実施例3では70.0wt%、実施例4では70.8wt%、実施例5では70.9wt%であった。このように、乾燥時間を長くするほど、負極合材6中の固形分率の最小値が小さくなることで最小値と最大値との差が縮小し、負極合材6中の固形分率のバラツキを小さくすることができた。
About the
成膜工程では、ロール成膜装置20を用いて、各実施例の負極合材6を膜状にして集電箔7上に塗布し、集電箔7上に膜状負極合材8が成膜された膜状負極合材付き集電箔9を、100mの長さになるまで作製した。その後、各実施例の膜状負極合材付き集電箔9について、長さ100m中に直径1mm以上の透けが何個発生しているかを調査した。その結果を表1に示す。
In the film forming step, the roll
(実施例6〜10)
実施例6〜10でも、実施例1〜5と同様に、電極合材作製工程において、固形分率を目標値よりも1.0wt%小さい値(70wt%)として、湿潤造粒体16からなる負極合材6を作製した。このため、実施例6〜10の負極合材6では、実施例1〜5と同様に、いずれも、10個のサンプルにおける固形分率の最大値が71wt%となり、最小値が69.5wt%となった。これらの最小値を、乾燥前の固形分率の最小値として、表1に示す。
(Examples 6 to 10)
Also in Examples 6 to 10, as in Examples 1 to 5, in the electrode mixture preparation step, the solid content rate is set to 1.0 wt% smaller than the target value (70 wt%), and the wet
また、実施例6〜10では、乾燥工程において、乾燥温度(乾燥機30の収容部31内に供給する加熱空気HAの温度)を50℃とした。但し、乾燥時間(加熱空気HAを収容部31内に供給した時間)は、各実施例で異ならせた。具体的には、実施例6では15秒、実施例7では30秒、実施例8では60秒、実施例9では90秒、実施例10では120秒とした。
Moreover, in Examples 6-10, the drying temperature (temperature of the heated air HA supplied in the
各実施例の乾燥工程後の負極合材6について、前述のようにして、10個のサンプルの固形分率を測定した。その結果、実施例6〜10の負極合材6では、いずれも、10個のサンプルにおける固形分率の最大値が71wt%となった。一方、固形分率の最小値は、実施例6では69.8wt%、実施例7では70.2wt%、実施例8では70.5wt%、実施例9では70.8wt%、実施例10では70.9wt%であった。このように、乾燥時間を長くするほど、負極合材6中の固形分率の最小値が小さくなることで最小値と最大値との差が縮小し、負極合材6中の固形分率のバラツキを小さくすることができた。
About the negative
成膜工程では、ロール成膜装置20を用いて、各実施例の負極合材6を膜状にして集電箔7上に塗布し、集電箔7上に膜状負極合材8が成膜された膜状負極合材付き集電箔9を、100mの長さになるまで作製した。その後、各実施例の膜状負極合材付き集電箔9について、長さ100m中に直径1mm以上の透けが何個発生しているかを調査した。その結果を表1に示す。
In the film forming step, the roll
(実施例11〜15)
実施例11〜15でも、実施例1〜5と同様に、電極合材作製工程において、固形分率を目標値よりも1.0wt%小さい値(70wt%)として、湿潤造粒体16からなる負極合材6を作製した。このため、実施例11〜15の負極合材6では、実施例1〜5と同様に、いずれも、10個のサンプルにおける固形分率の最大値が71wt%となり、最小値が69.5wt%となった。これらの最小値を、乾燥前の固形分率の最小値として、表1に示す。
(Examples 11 to 15)
In Examples 11 to 15 as well, as in Examples 1 to 5, in the electrode mixture preparation process, the solid content rate is set to a value (70 wt%) smaller than the target value by 1.0 wt%, and the wet
また、実施例11〜15では、乾燥工程において、乾燥温度(乾燥機30の収容部31内に供給する加熱空気HAの温度)を70℃とした。但し、乾燥時間(加熱空気HAを収容部31内に供給した時間)は、各実施例で異ならせた。具体的には、実施例11では15秒、実施例12では30秒、実施例13では60秒、実施例14では90秒、実施例15では120秒とした。
In Examples 11 to 15, in the drying process, the drying temperature (the temperature of the heated air HA supplied into the
各実施例の乾燥工程後の負極合材6について、前述のようにして、10個のサンプルの固形分率を測定した。その結果、実施例11〜15の負極合材6では、いずれも、10個のサンプルにおける固形分率の最大値が71wt%となった。一方、固形分率の最小値は、実施例11では70.1t%、実施例12では70.4wt%、実施例13では70.8wt%、実施例14では70.9wt%、実施例15でも70.9wt%であった。このように、乾燥時間を長くするほど、負極合材6中の固形分率の最小値が小さくなることで最小値と最大値との差が縮小し、負極合材6中の固形分率のバラツキを小さくすることができた。
About the negative
成膜工程では、ロール成膜装置20を用いて、各実施例の負極合材6を膜状にして集電箔7上に塗布し、集電箔7上に膜状負極合材8が成膜された膜状負極合材付き集電箔9を、100mの長さになるまで作製した。その後、各実施例の膜状負極合材付き集電箔9について、長さ100m中に直径1mm以上の透けが何個発生しているかを調査した。その結果を表1に示す。
In the film forming step, the roll
(比較例1)
比較例1では、実施例1と比較して、乾燥工程を行わない点のみが異なり、その他は同様にして、100mの長さの膜状負極合材付き集電箔を作製した。その後、作製した膜状負極合材付き集電箔について、長さ100m中に直径1mm以上の透けが何個発生しているかを調査した。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 was different from Example 1 only in that the drying step was not performed, and the others were the same in the same manner, and a current collector foil with a film-like negative electrode mixture having a length of 100 m was produced. Then, it investigated about how many see-throughs with a diameter of 1 mm or more generate | occur | produce about 100 m in length about the produced current collector foil with a film-form negative electrode compound material. The results are shown in Table 1.
(製造方法の評価)
表1に示すように、比較例1では、直径1mm以上の透けが58個もあった。これに対し、実施例1〜15では、直径1mm以上の透けが38個以下であった。具体的には、透け数(個/100m)は、実施例1では38個、実施例2では20個、実施例3では7個、実施例4では3個、実施例5では0個であった。また、実施例6では26個、実施例7では12個、実施例8〜10では0個であった。また、実施例11では17個、実施例12では7個、実施例13〜15では0個であった。
以上の結果より、本実施形態の製造方法は、集電箔の表面上に付着させた電極合材の膜に透けが生じ難い製造方法であるといえる。
(Evaluation of manufacturing method)
As shown in Table 1, in Comparative Example 1, there were 58 sheer pieces having a diameter of 1 mm or more. On the other hand, in Examples 1 to 15, the number of sheer pieces having a diameter of 1 mm or more was 38 or less. Specifically, the number of show-throughs (pieces / 100 m) was 38 in Example 1, 20 in Example 2, 7 in Example 3, 3 in Example 4, and 0 in Example 5. It was. Also, 26 in Example 6, 12 in Example 7, and 0 in Examples 8-10. Moreover, 17 in Example 11, 7 in Example 12, and 0 in Examples 13-15.
From the above results, it can be said that the manufacturing method of the present embodiment is a manufacturing method in which the electrode composite material deposited on the surface of the current collector foil hardly causes see-through.
ここで、上述した実施例1〜15の結果に基づいて、乾燥工程における乾燥時間(秒)と透け数(個/100m)との相関図を作成した。この相関図を図8に示す。
この相関図より、乾燥時間は、30〜120秒の範囲内とするのが好ましく、より好ましくは60〜120秒の範囲内であるといえる。また、乾燥温度は、50〜70℃の範囲内とするのがより好ましいといえる。乾燥工程における乾燥温度を50〜70℃の範囲内の温度にして、乾燥時間を60〜120秒の範囲内とすることで、透けのない電極シートを作製することができるといえる。
Here, based on the results of Examples 1 to 15 described above, a correlation diagram between the drying time (seconds) and the number of show-throughs (pieces / 100 m) in the drying step was created. This correlation diagram is shown in FIG.
From this correlation diagram, it can be said that the drying time is preferably in the range of 30 to 120 seconds, more preferably in the range of 60 to 120 seconds. Further, it can be said that the drying temperature is more preferably in the range of 50 to 70 ° C. It can be said that a transparent electrode sheet can be produced by setting the drying temperature in the drying step to a temperature in the range of 50 to 70 ° C. and the drying time in the range of 60 to 120 seconds.
以上において、本発明を実施形態(実施例1〜15)に即して説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態では、本発明にかかる電極シートの製造方法として、負極シートを製造する方法を例示した。しかしながら、本発明を、正極シートの製造方法に適用するようにしても良い。
In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments (Examples 1 to 15). However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified and applied without departing from the scope of the present invention. Needless to say, it can be done.
For example, in the embodiment, a method for producing a negative electrode sheet has been exemplified as a method for producing an electrode sheet according to the present invention. However, you may make it apply this invention to the manufacturing method of a positive electrode sheet.
1 第1ロール
2 第2ロール
6 負極合材(電極合材)
7 集電箔
13 負極活物質(電極活物質)
15 溶媒(水)
16 湿潤造粒体
18 負極合材層(電極合材層)
19 負極シート(電極シート)
20 ロール成膜装置
30 乾燥機
50 乾燥機付きロール成膜装置
S1 電極合材作製工程
S2 乾燥工程
S3 成膜工程
S4 電極合材層形成工程
1
7
15 Solvent (water)
16 Wet granulated
19 Negative electrode sheet (electrode sheet)
20 roll
Claims (1)
前記電極合材を対向する一対のロールの間隙に通すことによって膜状にし、膜状にした前記電極合材を集電箔の表面上に付着させる成膜工程と、
前記集電箔の表面上に付着させた膜状の前記電極合材を乾燥させることで、前記集電箔の表面上に電極合材層を形成する電極合材層形成工程と、を備え、
前記集電箔の表面上に前記電極合材層を有する電極シートを製造する電極シートの製造方法において、
前記成膜工程に前記電極合材を供給するときの前記電極合材の固形分率の目標値を、予め設定しておき、
前記電極合材作製工程では、前記目標値よりも低い固形分率とされた前記電極合材を作製し、
前記電極合材作製工程の後、前記成膜工程の前に、前記電極合材作製工程において作製した前記電極合材を乾燥させて、前記電極合材の固形分率を前記目標値に近づける乾燥工程を備える
電極シートの製造方法。 An electrode mixture preparation step for preparing an electrode mixture composed of a plurality of wet granulated bodies obtained by mixing and granulating an electrode active material, a binder, and a solvent;
Forming the electrode mixture into a film by passing through a gap between a pair of opposing rolls, and depositing the electrode mixture on the surface of the current collector foil,
An electrode mixture layer forming step of forming an electrode mixture layer on the surface of the current collector foil by drying the film-like electrode mixture adhered on the surface of the current collector foil, and
In the method for producing an electrode sheet for producing an electrode sheet having the electrode mixture layer on the surface of the current collector foil,
The target value of the solid content ratio of the electrode mixture when supplying the electrode mixture to the film forming step is set in advance,
In the electrode mixture preparation step, the electrode mixture having a solid content lower than the target value is prepared,
After the electrode mixture preparation step, and before the film formation step, the electrode mixture material prepared in the electrode mixture preparation step is dried so that the solid content rate of the electrode mixture approaches the target value. The manufacturing method of an electrode sheet provided with a process.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016041793A JP2017157495A (en) | 2016-03-04 | 2016-03-04 | Manufacturing method for electrode sheet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016041793A JP2017157495A (en) | 2016-03-04 | 2016-03-04 | Manufacturing method for electrode sheet |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017157495A true JP2017157495A (en) | 2017-09-07 |
Family
ID=59809994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016041793A Pending JP2017157495A (en) | 2016-03-04 | 2016-03-04 | Manufacturing method for electrode sheet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017157495A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019057383A (en) * | 2017-09-20 | 2019-04-11 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method of electrode sheet |
JP2019106311A (en) * | 2017-12-13 | 2019-06-27 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method for electrode sheet |
JP2022087649A (en) * | 2020-12-01 | 2022-06-13 | プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 | Manufacturing method of wet mixture |
-
2016
- 2016-03-04 JP JP2016041793A patent/JP2017157495A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019057383A (en) * | 2017-09-20 | 2019-04-11 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method of electrode sheet |
JP2019106311A (en) * | 2017-12-13 | 2019-06-27 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method for electrode sheet |
JP7197267B2 (en) | 2017-12-13 | 2022-12-27 | トヨタ自動車株式会社 | Electrode sheet manufacturing method |
JP2022087649A (en) * | 2020-12-01 | 2022-06-13 | プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 | Manufacturing method of wet mixture |
JP7209446B2 (en) | 2020-12-01 | 2023-01-20 | プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 | Method for producing wet mixture |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6780601B2 (en) | Electrode sheet manufacturing method | |
JP2022544392A (en) | Electrode materials and components thereof for use in electrochemical devices and processes for their manufacture | |
JP2017157495A (en) | Manufacturing method for electrode sheet | |
JP2013504846A (en) | Method for producing positive electrode material by extrusion molding in the presence of an aqueous solvent, positive electrode obtained by the method, and use thereof | |
JP2019057383A (en) | Manufacturing method of electrode sheet | |
CN104466090B (en) | Cell size preparation method | |
JP2019057431A (en) | Manufacturing method of negative electrode sheet | |
CN108695489B (en) | Method for manufacturing electrode | |
JP2021515975A (en) | Methods for manufacturing coatings | |
JP2016081829A (en) | Method for manufacturing electrode for lithium ion secondary battery | |
JP2016018762A (en) | Method for manufacturing electrode for lithium ion secondary battery | |
JP6724764B2 (en) | Method for manufacturing electrode plate | |
US10892475B2 (en) | Manufacturing method of negative electrode | |
JP2015011896A (en) | Method for manufacturing secondary battery electrode | |
JP2017143013A (en) | Method of manufacturing battery | |
JP2018073645A (en) | Method of manufacturing electrode for lithium ion secondary battery | |
JP6583165B2 (en) | Electrode sheet manufacturing method | |
JP6919606B2 (en) | Manufacturing method of electrode sheet for sulfide all-solid-state battery | |
CN114944466A (en) | Wet granules of electrode active material composite material, method and apparatus for producing the same, and method for producing electrode plate | |
JP2019106311A (en) | Manufacturing method for electrode sheet | |
JP2001076712A (en) | Coating method of electrode paste for battery | |
JP2018060678A (en) | Method for manufacturing wet particle aggregates | |
JP6730201B2 (en) | Wet powder film formation method | |
CN107195972B (en) | The manufacturing method of lithium ion secondary battery | |
US11688844B2 (en) | Process for the solvent-free coating of foils for electrochemical applications |