JP7010192B2 - Electrode sheet manufacturing method - Google Patents
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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 manufacturing an electrode sheet constituting a battery. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing an electrode sheet having a structure in which an electrode mixture layer is formed on the surface of a current collector foil.
従来、電極シートとして、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1,2に開示されている方法が知られている。具体的には、まず、電極活物質粒子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、電極合材を圧縮しつつ膜状にし、膜状にした電極合材を前記集電箔の表面上に付着させて、集電箔の表面上に膜状電極合材を有する膜状電極合材付き集電箔を作製する。
Conventionally, as an 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, the methods 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1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、電極合材を圧縮しつつ膜状にすると共に、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している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する。 More specifically, the electrode mixture is passed through the gap between the pair of rolls consisting of the second roll for transferring the electrode mixture to the current collector foil and the first roll facing the second roll. The material is made into a film while being compressed, and the film-shaped electrode mixture is attached to the second roll. Then, the film-like electrode mixture adhering to the second roll is transferred (adhered) onto the surface of the current collector foil. Then, the film-shaped electrode mixture adhering to the surface of the current collector foil is dried to form an electrode mixture layer on the surface of the current collector foil.
ところで、上述の製造方法では、電極活物質粒子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用いているため、電極合材を乾燥させて溶媒を除去する乾燥工程を設ける必要があった。このため、上述の製造方法では、製造時間が長くなり、コストが高くなっていた。また、溶媒は、最終的には、電極シートの電極合材層に不要なものである。このため、溶媒を用いることなく、適切に、電極シートを製造できる方法が求められていた。 By the way, in the above-mentioned manufacturing method, since an electrode mixture composed of a plurality of wet granulated materials obtained by mixing an electrode active material particle, a binder and a solvent is used, the electrode mixture is dried. It was necessary to provide a drying step to remove the solvent. Therefore, in the above-mentioned manufacturing method, the manufacturing time is long and the cost is high. Further, the solvent is finally unnecessary for the electrode mixture layer of the electrode sheet. Therefore, there has been a demand for a method capable of appropriately producing an electrode sheet without using a solvent.
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、溶媒を用いることなく、適切に、集電箔の表面上に電極合材層を形成することができる電極シートの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the present situation, and provides a method for producing an electrode sheet capable of appropriately forming an electrode mixture layer on the surface of a current collector foil without using a solvent. The purpose is.
本発明の一態様は、集電箔の表面上に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、対向して回転する第1ロールと第2ロールとを有し、前記集電箔を前記第1ロールと前記第2ロールとの間隙に通すようにして前記第2ロールによって前記集電箔を搬送する装置を用いて、溶媒を含むことなく電極活物質の粉体とバインダの粉体とが混合された混合粉体を、前記集電箔の表面に配置する混合粉体配置工程であって、前記第1ロールと、前記第2ロールによって搬送される前記集電箔との間に、電位差を生じさせた状態で、前記第1ロールの外周面に前記混合粉体を連続的に供給して、前記第1ロールの前記外周面に供給された前記混合粉体と、前記集電箔との間に電位差を生じさせ、前記混合粉体と前記集電箔との間に働く静電気力によって、前記混合粉体を、前記第1ロールの前記外周面から前記集電箔の表面へ移動させて、前記第2ロールによって搬送される前記集電箔の表面に前記混合粉体を連続的に配置する混合粉体配置工程と、対向して回転する一対のホットロールの間に、前記混合粉体が配置された前記集電箔を通すことによって、前記混合粉体に含まれる前記バインダを軟化または溶融させつつ、前記混合粉体と前記集電箔とを圧接することで、前記電極活物質と前記バインダとを有する前記電極合材層が前記集電箔の前記表面に接着された前記電極シートを製造するホットプレス工程と、を備え、前記混合粉体配置工程では、前記第1ロールとして、前記外周面が凹凸形状であるグラビアロールを用い、前記グラビアロールの前記外周面の凹部内に前記混合粉体を充填するようにして、前記グラビアロールの前記外周面の前記凹部内に連続的に前記混合粉体を供給して、前記凹部内の前記混合粉体を前記集電箔の前記表面に連続的に移動させる電極シートの製造方法である。 One aspect of the present invention is a method for manufacturing an electrode sheet having an electrode mixture layer on the surface of a current collecting foil, wherein the first roll and the second roll are rotated so as to face each other. Using a device that conveys the current collector foil by the second roll so that the current collector foil is passed through the gap between the first roll and the second roll, the powder of the electrode active material and the powder of the electrode active material are used without containing a solvent. In the mixed powder arranging step of arranging the mixed powder mixed with the binder powder on the surface of the current collector foil, the current collector foil conveyed by the first roll and the second roll. In a state where a potential difference is generated between the above and the mixed powder, the mixed powder is continuously supplied to the outer peripheral surface of the first roll, and the mixed powder is supplied to the outer peripheral surface of the first roll. , A potential difference is generated between the mixed powder and the current collecting foil, and the mixed powder is collected from the outer peripheral surface of the first roll by the electrostatic force acting between the mixed powder and the current collecting foil. A mixed powder placement step of moving to the surface of the foil and continuously placing the mixed powder on the surface of the current collector foil conveyed by the second roll, and a pair of hot rolls rotating opposite to each other. By passing the current collector foil on which the mixed powder is arranged, the binder contained in the mixed powder is softened or melted, and the mixed powder and the current collector foil are pressed against each other. The mixed powder placement step comprises a hot press step of producing the electrode sheet in which the electrode mixture layer having the electrode active material and the binder is adhered to the surface of the current collector foil. As the first roll, a gravure roll having an uneven outer peripheral surface is used, and the mixed powder is filled in the concave portion of the outer peripheral surface of the gravure roll so that the outer peripheral surface of the gravure roll is filled with the mixed powder. This is a method for manufacturing an electrode sheet in which the mixed powder is continuously supplied into the recess and the mixed powder in the recess is continuously moved to the surface of the current collector foil.
上述の製造方法は、対向して回転する第1ロールと第2ロールとを有する装置であって、集電箔を第1ロールと第2ロールとの間隙に通すようにして第2ロールによって集電箔を搬送する装置を用いて、溶媒を含むことなく電極活物質の粉体とバインダの粉体とが混合された混合粉体を、第2ロールによって搬送される集電箔の表面に配置する混合粉体配置工程を備える。 The above-mentioned manufacturing method is an apparatus having a first roll and a second roll that rotate opposite to each other, and collects the current collecting foil by the second roll so as to pass through the gap between the first roll and the second roll. Using a device that conveys the electric foil, a mixed powder in which the powder of the electrode active material and the powder of the binder are mixed without containing a solvent is placed on the surface of the current collecting foil conveyed by the second roll. The mixed powder placement process is provided.
この混合粉体配置工程では、第1ロールと、第2ロールによって搬送される集電箔との間に、電位差を生じさせた状態で、第1ロールの外周面に混合粉体を連続的に供給して、第1ロールの外周面に供給された混合粉体と、集電箔との間に電位差を生じさせる。この電位差により、第1ロールの外周面に位置する混合粉体と集電箔との間に、静電気力を働かせる。そして、混合粉体と集電箔との間に働く静電気力によって、混合粉体を、第1ロールの表面から集電箔の表面へ移動させて、第2ロールによって搬送される集電箔の表面に混合粉体を連続的に配置する。 In this mixed powder arranging step, the mixed powder is continuously spread on the outer peripheral surface of the first roll in a state where a potential difference is generated between the first roll and the current collector foil conveyed by the second roll. A potential difference is generated between the mixed powder supplied to the outer peripheral surface of the first roll and the current collector foil. Due to this potential difference, an electrostatic force is exerted between the mixed powder located on the outer peripheral surface of the first roll and the current collector foil. Then, the mixed powder is moved from the surface of the first roll to the surface of the current collector foil by the electrostatic force acting between the mixed powder and the current collector foil, and the current collector foil is conveyed by the second roll. The mixed powder is continuously placed on the surface.
さらに、上述の製造方法では、混合粉体配置工程の後、ホットプレス工程において、対向して回転する一対のホットロールの間に、混合粉体が配置された集電箔を通すことによって、混合粉体に含まれるバインダを軟化または溶融させつつ、混合粉体と集電箔とを圧接する。これにより、集電箔の表面に配置されていた混合粉体が、電極合材層となって、バインダを介して集電箔の表面に接着する。これにより、溶媒を有することなく電極活物質とバインダとを有する電極合材層が集電箔の表面に接着された電極シートが製造される。 Further, in the above-mentioned manufacturing method, after the mixed powder placement step, in the hot press step, the mixed powder is mixed by passing the current collecting foil in which the mixed powder is placed between the pair of hot rolls rotating opposite to each other. While softening or melting the binder contained in the powder, the mixed powder and the current collector foil are pressure-welded. As a result, the mixed powder arranged on the surface of the current collector foil becomes an electrode mixture layer and adheres to the surface of the current collector foil via the binder. As a result, an electrode sheet in which the electrode mixture layer having the electrode active material and the binder is adhered to the surface of the current collector foil without having a solvent is manufactured.
以上説明したように、上述の製造方法によれば、溶媒を使用することなく、適切に、集電箔の表面上に電極合材層を形成することができる。従って、上述の製造方法法では、溶媒を除去するための乾燥工程を省くことができる。 As described above, according to the above-mentioned production method, the electrode mixture layer can be appropriately formed on the surface of the current collector foil without using a solvent. Therefore, in the above-mentioned production method, the drying step for removing the solvent can be omitted.
さらに、上述の製造方法では、混合粉体配置工程において、第1ロールとして、外周面が凹凸形状であるグラビアロールを用い、グラビアロールの外周面の凹部内に混合粉体を充填するようにして、グラビアロールの外周面の凹部内に連続的に混合粉体を供給して、グラビアロールの外周面の凹部内の混合粉体を集電箔の表面に連続的に移動させる。すなわち、第1ロールの外周面に混合粉体を連続的に供給する態様として、グラビアロールの外周面の凹部内に混合粉体を充填するようにして、グラビアロールの外周面の凹部内に連続的に混合粉体を供給する。 Further, in the above-mentioned manufacturing method, in the mixed powder arranging step, a gravure roll having an uneven outer peripheral surface is used as the first roll, and the mixed powder is filled in the concave portion of the outer peripheral surface of the gravure roll. , The mixed powder is continuously supplied into the recesses on the outer peripheral surface of the gravure roll, and the mixed powder in the recesses on the outer peripheral surface of the gravure roll is continuously moved to the surface of the current collector foil. That is, as an embodiment in which the mixed powder is continuously supplied to the outer peripheral surface of the first roll, the mixed powder is filled in the recesses on the outer peripheral surface of the gravure roll so as to be continuously filled in the recesses on the outer peripheral surface of the gravure roll. Supply mixed powder.
このように、第1ロールの外周面に混合粉体を連続的に供給する態様として、グラビアロールの外周面の凹部内に混合粉体を充填するようにして、グラビアロールの外周面の凹部内に連続的に混合粉体を供給することで、第1ロールであるグラビアロールの外周面への混合粉体の供給量を、グラビアロールの外周面の凹部の容積によって決めることができる。従って、決められた量(予め設定した体積)の混合粉体を、集電箔の表面に配置することができる。 In this way, as an embodiment in which the mixed powder is continuously supplied to the outer peripheral surface of the first roll, the mixed powder is filled in the recesses on the outer peripheral surface of the gravure roll so as to be inside the recesses on the outer peripheral surface of the gravure roll. By continuously supplying the mixed powder to the gravure roll, the amount of the mixed powder supplied to the outer peripheral surface of the gravure roll, which is the first roll, can be determined by the volume of the recess on the outer peripheral surface of the gravure roll. Therefore, a predetermined amount (preset volume) of the mixed powder can be placed on the surface of the current collector foil.
より具体的には、グラビアロールの外周面の凹部の容積は、グラビアロールの周方向の単位長さ当たりについて一定(略一定)とされているので、集電箔の単位長さ当たりについて一定量(略一定量)の混合粉体を、集電箔の表面に配置することが可能となる。従って、上述の製造方法によれば、集電箔の表面上に、厚みのバラツキが小さい(厚みが均一な)電極合材層を形成することが可能となる。 More specifically, since the volume of the concave portion on the outer peripheral surface of the gravure roll is constant (substantially constant) per unit length in the circumferential direction of the gravure roll, it is a constant amount per unit length of the current collector foil. (Approximately a certain amount) of mixed powder can be placed on the surface of the current collector foil. Therefore, according to the above-mentioned manufacturing method, it is possible to form an electrode mixture layer having a small thickness variation (uniform thickness) on the surface of the current collector foil.
なお、グラビアロールの凹部の形態は、いずれの形態であっても良いが、例えば、ディンプル形状の凹部が規則正しくグラビアロールの外周面に配置された形態を挙げることができる。あるいは、直線状の凹部が規則正しく等間隔でグラビアロールの外周面に形成された形態としても良い。 The shape of the concave portion of the gravure roll may be any shape, and for example, a form in which dimple-shaped concave portions are regularly arranged on the outer peripheral surface of the gravure roll can be mentioned. Alternatively, linear recesses may be formed on the outer peripheral surface of the gravure roll at regular intervals.
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の製造に、本発明を適用したものである。すなわち、本実施形態では、電極シートの製造方法として、負極シートの製造方法を例示する。本実施形態では、集電箔110と、この集電箔110の表面(第1表面110b)上に形成された負極合材層120(電極合材層)と、を有する負極シート100(電極シート)を製造する(図8参照)。
Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to the manufacture of a negative electrode sheet of a lithium ion secondary battery. That is, in this embodiment, a method for manufacturing a negative electrode sheet is exemplified as a method for manufacturing an electrode sheet. In the present embodiment, the negative electrode sheet 100 (electrode sheet) having the
まず、実施形態にかかる電極シート製造装置1について説明する。本実施形態では、電極シート製造装置1を用いて、負極シート100(電極シート)を製造する。図1は、実施形態にかかる電極シート製造装置1の側面視概略図である。電極シート製造装置1は、図1に示すように、対向して回転する第1ロール10及び第2ロール20と、混合粉体供給装置30と、対向して回転する第1ホットロール40及び第2ホットロール50(一対のホットロール)と、ニップロール70とを有する。
First, the electrode
このうち、第1ロール10と第2ロール20とは水平方向(図1において左右方向)に対向して配置されている。なお、第1ロール10と第2ロール20とは、わずかに間隔を置いて対面している。また、第1ロール10と第2ロール20とは、図1に矢印で示すように、2つのロールの回転方向が同一方向(図1において時計回り)となるようにして、中心軸(図示省略)の周りに回転する。本実施形態の電極シート製造装置1では、集電箔110を、第1ロール10と第2ロール20との間隙に通すようにして、第2ロール20等によって、集電箔110を搬送方向DMに搬送する(図1参照)。なお、搬送方向DMは、集電箔110の長さ方向DL(図8参照)に一致する。
Of these, the
具体的には、第2ロール20の外周面20bには、集電箔110が掛け渡されている。集電箔110は、金属箔(銅箔)であり、第2ロール20の回転と共に、第1ロール10と第2ロール20との対面箇所の間隙を通って、第2ロール20の右下から右上へと搬送される。なお、第1ロール10と第2ロール20との対面箇所には、集電箔110が通されている状態で、さらに第1ロール10と集電箔110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1ロール10と第2ロール20との間の隙間(集電箔110が存在していない状態での隙間)は、集電箔110の厚さより少し広い。
Specifically, the
また、本実施形態では、図2及び図3に示すように、第1ロール10として、外周面10bが凹凸形状であるグラビアロールを用いている。具体的には、第1ロール10の外周面10bには、ディンプル形状の凹部11が多数形成されている。より具体的には、第1ロール10は、一定の容積を有するディンプル形状の凹部11が、規則正しく外周面10bに配置された形態(模様)を有するグラビアロールである。なお、図2は、第1ロール10の外周面10bの部分拡大図である。図2におけるAX1は、第1ロール10の中心軸線である。また、図3は、図2のB-B断面図であり、第1ロール10の拡大断面図(中心軸線AX1を通る位置で第1ロール10を径方向に切断した断面図)である。
Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, a gravure roll having an uneven outer
また、混合粉体供給装置30は、第1ロール10の外周面10bに混合粉体123を連続的に供給する装置である。具体的には、混合粉体供給装置30は、グラビアロールである第1ロール10の外周面10bの凹部11内に混合粉体123を充填するようにして、第1ロール10の外周面10bの凹部11内に連続的に混合粉体123を供給する。
Further, the mixed
なお、混合粉体供給装置30の先端側には、ドクターブレード31が設けられている。混合粉体供給装置30は、このドクターブレード31によって、第1ロール10の外周面10bに過剰に供給(配置)された混合粉体123を掻き取りつつ、適切に、第1ロール10の外周面10bの凹部11内に、混合粉体123を充填してゆく(図4参照)。すなわち、本実施形態では、第1ロール10の外周面10bの凹部11内のみに混合粉体123が配置されるようにしている(図4参照)。なお、図4は、図1のF視部分拡大図である。
A
本実施形態では、混合粉体123として、溶媒を含むことなく、負極活物質121(電極活物質)の粉体とバインダ122の粉体とが混合された混合粉体123を用いている。なお、本実施形態では、負極活物質121の粉体として、黒鉛の粉体を用いている。また、バインダ122の粉体として、PVdFの粉体を用いている。また、本実施形態では、負極活物質121の粉体とバインダ122の粉体とを、重量比で95:5の割合で混合して、混合粉体123としている。
In the present embodiment, as the
本実施形態では、ハイスピードミキサ(アーステクニカ製)を用いて、負極活物質121の粉体とバインダ122の粉体とを混合して、負極活物質121の粒子とバインダ122の粒子とが複合化された複合粒子(負極活物質121の粒子の表面にバインダ122の粒子が結合した態様の複合粒子)からなる混合粉体123を作製している。すなわち、本実施形態では、混合粉体123として、多数の複合粒子を有する混合粉体123を用いている。なお、本実施形態では、ハイスピードミキサの回転数を4000rpmに設定し、混合時間を1分間として、混合粉体123を作製している。
In the present embodiment, a high-speed mixer (manufactured by Arstecnica) is used to mix the powder of the negative electrode active material 121 and the powder of the binder 122, and the particles of the negative electrode active material 121 and the particles of the binder 122 are combined. A
さらに、本実施形態の電極シート製造装置1では、電源65を有する電気回路60(図1参照)によって、第1ロール10と第2ロール20との間に電位差を生じさせる。これにより、第1ロール10の外周面10bの凹部11内に配置されている混合粉体123と、第2ロール20の外周面20bに接触して搬送される集電箔110との間に、電位差が生じるため、混合粉体123と集電箔110との間に静電気力が働くことになる。
Further, in the electrode
ところで、集電箔110は、第2ロール20、ニップロール70、第1ホットロール40,及び、第2ホットロール50等によって、集電箔110の長さ方向DL(搬送方向DMに一致する方向)に張力が付与された状態で保持されている。一方、混合粉体123は、第1ロール10の外周面10bの凹部11内に配置されているだけである。このため、混合粉体123と集電箔110との間に働く静電気力によって、混合粉体123が、第1ロール10の外周面10bから集電箔110の表面(第1表面110b)に向かって移動(飛翔)する。
By the way, the
従って、本実施形態では、第1ロール10と、第2ロール20によって搬送される集電箔110との間に、電位差を生じさせた状態で、第1ロール10の外周面10bの凹部11内に混合粉体123を連続的に供給して、第1ロール10の凹部11内に供給された混合粉体123と、集電箔110との間に電位差を生じさせることで、混合粉体123と集電箔110との間に働く静電気力によって、混合粉体123を、第1ロール10の外周面10bから集電箔110の表面(第1表面110b)へ移動(飛翔)させて、第2ロール20によって搬送される集電箔110の表面(第1表面110b)に混合粉体123を連続的に配置することができる。
Therefore, in the present embodiment, in the
なお、本実施形態では、前述したように、第1ロール10として、ディンプル形状の凹部11が規則正しく外周面10bに配置された形態(模様)を有するグラビアロールを用いており、混合粉体123を、第1ロール10の外周面10bの凹部11内に充填している。このため、図5及び図6に示すように、第2ロール20によって搬送される集電箔110の表面(第1表面110b)には、球面状(ドーム状)の外表面を有する形状(凹部11の形状と反対の形状)とされた混合粉体123の集合体125が、規則正しく等間隔で配置されてゆく。
In this embodiment, as described above, as the
なお、図5は、図1のC部拡大図であり、集電箔110の表面(第1表面110b)に配置された混合粉体123の集合体125の側面視拡大図である。また、図6は、図1のD視拡大図であり、集電箔110の表面(第1表面110b)に配置された混合粉体123の集合体125の上面図である。
Note that FIG. 5 is an enlarged view of part C of FIG. 1, and is a side view enlarged view of the
また、ニップロール70は、耐熱性を有するニップロール70であり、集電箔110の搬送方向DMについて第2ロール20よりも下流側の位置で、第1ホットロール40と対向して配置されている(図1参照)。なお、ニップロール70と第1ホットロール40とは、わずかに間隔を置いて対面している。ニップロール70と第1ホットロール40との対面箇所の間隙には、混合粉体123の集合体125が配置された集電箔110が通されている。
Further, the
なお、ニップロール70と第1ホットロール40との対面箇所の間隙寸法は、集電箔110の厚みT1よりも大きく、且つ、集電箔110の厚みT1と集電箔110の第1表面110bに配置された混合粉体123の集合体125の高さHとの和(T1+H、図5参照)よりも小さくされている。これにより、混合粉体123の集合体125が配置された集電箔110が、ニップロール70と第1ホットロール40との対面箇所の間隙を通過することで、混合粉体123の集合体125が、集電箔110の第1表面110b上において均されて、略一定の厚みを有する層(混合粉体層127とする)になる。
The gap size between the
従って、混合粉体123の集合体125が配置された集電箔110が、ニップロール70と第1ホットロール40との対面箇所の間隙を通過することで、図7に示すように、集電箔110の第1表面110bに、混合粉体123からなる混合粉体層127(略一定の厚みを有する混合粉体層127)が形成される。なお、図7は、図1のE部拡大図である。
Therefore, as shown in FIG. 7, the
第1ホットロール40と第2ホットロール50とは、集電箔110の搬送方向DMについてニップロール70よりも下流側の位置で、垂直方向(図1において上下方向)に対向して配置されている。なお、第1ホットロール40と第2ホットロール50とは、間隔を空けて対面している。また、第1ロール10と第2ロール20とは、図1に矢印で示すように、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。
The first
第1ホットロール40と第2ホットロール50との対面箇所の間隙には、混合粉体123からなる混合粉体層127が第1表面110bに配置された集電箔110が通されている。なお、第1ホットロール40と第2ホットロール50との対面箇所の間隙寸法は、集電箔110の厚みT1と混合粉体層127の厚みT2との和(T1+T2、図7参照)よりも小さくされている。また、第1ホットロール40及び第2ホットロール50の外周面の温度は、混合粉体層127に含まれるバインダ122が軟化または溶融する温度に設定されている。
A
従って、混合粉体層127が配置された集電箔110は、第1ホットロール40と第2ホットロール50との対面箇所の間隙を通過することで、その厚み方向にホットプレスされる。より具体的には、混合粉体層127が配置された集電箔110が、第1ホットロール40と第2ホットロール50との対面箇所の間隙を通過することで、混合粉体層127と集電箔110が厚み方向に圧接される(混合粉体層127が集電箔110の第1表面110bに向けて加圧されて、混合粉体層127が集電箔110の第1表面110bに圧接する)と共に、混合粉体層127に含まれるバインダ122が加熱されて軟化または溶融する(これにより、混合粉体層127が負極合材層120となる)。
Therefore, the
これにより、混合粉体層127に含まれる負極活物質121同士がバインダ122を介して接合すると共に、負極活物質121とバインダ122とからなる負極合材層120が、バインダ122を介して集電箔110の表面(第1表面110b)に接着される。これにより、溶媒を有することなく負極活物質121(電極活物質)とバインダ122とからなる負極合材層120(電極合材層)が集電箔110の表面(第1表面110b)に接着された負極シート100(電極シート)が製造される。
As a result, the negative electrode active materials 121 contained in the
次に、本実施形態にかかる負極シート100の製造方法について説明する。
まず、混合粉体配置工程において、前述した電極シート製造装置1(図1参照)を用いて、溶媒を含むことなく負極活物質121(電極活物質)の粉体とバインダ122の粉体とが混合された混合粉体123を、集電箔110の表面(第1表面110b)に配置する。
Next, a method for manufacturing the
First, in the mixed powder placement step, the powder of the negative electrode active material 121 (electrode active material) and the powder of the binder 122 are separated from each other by using the electrode sheet manufacturing apparatus 1 (see FIG. 1) described above without containing a solvent. The mixed
具体的には、対向して回転する第1ロール10と第2ロール20とを有し、集電箔110を第1ロール10と第2ロール20との間隙に通すようにして第2ロール20によって集電箔110を搬送する電極シート製造装置1を用いて、溶媒を含むことなく負極活物質121(電極活物質)の粉体とバインダ122の粉体とが混合された混合粉体123を、第2ロール20によって搬送される集電箔110の表面(第1表面110b)に配置する。
Specifically, the
より具体的には、混合粉体配置工程では、グラビアロールである第1ロール10と、第2ロール20によって搬送される集電箔110との間に、電位差を生じさせた状態で、混合粉体供給装置30によって、第1ロール10の外周面10bの凹部11内に混合粉体123を連続的に供給することで、第1ロール10の凹部11内に供給された混合粉体123と、第2ロール20によって搬送される集電箔110との間に電位差を生じさせると共に、この電位差によって混合粉体123と集電箔110との間に静電気力を働かせる。
More specifically, in the mixed powder arranging step, the mixed powder is in a state where a potential difference is generated between the
これにより、第1ロール10と第2ロール20との対面箇所の間隙において、混合粉体123と集電箔110との間に働く静電気力によって、混合粉体123が、第1ロール10の外周面10bから集電箔110の表面(第1表面110b)へ移動(飛翔)して、第2ロール20によって搬送される集電箔110の表面(第1表面110b)に混合粉体123が連続的に配置されてゆく。
As a result, the
なお、本実施形態では、前述したように、第1ロール10として、ディンプル形状の凹部11が規則正しく外周面10bに配置された形態(模様)を有するグラビアロールを用いており、混合粉体配置工程において、混合粉体123を、第1ロール10の外周面10bの凹部11内に充填する。このため、図5及び図6に示すように、第2ロール20によって搬送される集電箔110の表面(第1表面110b)には、球面状(ドーム状)の外表面を有する形状(凹部11の形状と反対の形状)とされた混合粉体123の集合体125が、規則正しく等間隔で配置されてゆく。
In the present embodiment, as described above, as the
また、本実施形態では、混合粉体配置工程に先立って、混合粉体作製工程において、負極活物質121の粉体とバインダ122の粉体とを、重量比で95:5の割合で混合して、混合粉体123を作製している。具体的には、ハイスピードミキサ(アーステクニカ製)を用いて、負極活物質121の粉体とバインダ122の粉体とを混合して、負極活物質121の粒子とバインダ122の粒子とが複合化された複合粒子(負極活物質121の粒子の表面にバインダ122の粒子が結合した態様の複合粒子)からなる混合粉体123を作製している。
Further, in the present embodiment, prior to the mixed powder placement step, the powder of the negative electrode active material 121 and the powder of the binder 122 are mixed at a weight ratio of 95: 5 in the mixed powder preparation step. The
なお、本実施形態では、ハイスピードミキサの回転数を4000rpmに設定し、混合時間を1分間として、混合粉体123を作製している。また、本実施形態では、負極活物質121の粉体として、黒鉛の粉体を用いている。また、バインダ122の粉体として、PVdFの粉体を用いている。このようにして作製した混合粉体123を、混合粉体配置工程において、集電箔110の表面(第1表面110b)に配置している。
In this embodiment, the
次いで、混合粉体均し工程において、集電箔110の表面(第1表面110b)に配置されている混合粉体123の集合体125を、集電箔110の第1表面110b上で均して、略一定の厚みを有する混合粉体層127にする。具体的には、混合粉体123の集合体125が配置された集電箔110が、搬送方向DMに搬送されてゆき、ニップロール70と第1ホットロール40との対面箇所の間隙を通過することで、混合粉体123の集合体125が、集電箔110の第1表面110b上において均されて、略一定の厚みを有する混合粉体層127になる(図1及び図7参照)。
Next, in the mixed powder leveling step, the
その後、ホットプレス工程において、対向して回転する一対のホットロール(第1ホットロール40と第2ホットロール50)の間に、混合粉体123からなる混合粉体層127が配置された集電箔110を通すことによって、混合粉体123に含まれるバインダ122を軟化または溶融させつつ、混合粉体123と集電箔110とを圧接する。
After that, in the hot pressing step, a
具体的には、混合粉体層127を有する集電箔110が、搬送方向DMに搬送されてゆき、第1ホットロール40と第2ホットロール50との対面箇所の間隙を通過することで、混合粉体層127と集電箔110が厚み方向に圧接される(混合粉体層127が集電箔110の第1表面110bに向けて加圧されて、混合粉体層127が集電箔110の第1表面110bに圧接する)と共に、混合粉体層127に含まれるバインダ122が加熱されて軟化または溶融する。
Specifically, the current collecting
これにより、混合粉体層127に含まれる負極活物質121同士がバインダ122を介して結合すると共に、負極活物質121とバインダ122とからなる負極合材層120が、バインダ122を介して集電箔110の表面(第1表面110b)に接着される。これにより、溶媒を有することなく負極活物質121(電極活物質)とバインダ122とからなる負極合材層120(電極合材層)が集電箔110の表面(第1表面110b)に接着された負極シート100(電極シート)が製造される(図8参照)。
As a result, the negative electrode active materials 121 contained in the
以上説明したように、本実施形態の製造方法によれば、溶媒を使用することなく、適切に、集電箔110の表面(第1表面110b)上に負極合材層120(電極合材層)を形成することができる。従って、本実施形態の製造方法によれば、溶媒を除去するための乾燥工程を省くことができるので、製造時間を短縮することができ、且つ、低コストとなる。
As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, the negative electrode mixture layer 120 (electrode mixture layer) is appropriately placed on the surface (
さらに、本実施形態の製造方法では、前述したように、混合粉体配置工程において、第1ロール10として、外周面10bが凹凸形状であるグラビアロールを用い(図2及び図3参照)、グラビアロールである第1ロール10の外周面10bの凹部11内に混合粉体123を充填するようにして、グラビアロールである第1ロール10の外周面10bの凹部11内に連続的に混合粉体123を供給する(図4参照)。そして、第1ロール10の外周面10bの凹部11内に充填された混合粉体123を、集電箔110の表面(第1表面110b)に連続的に移動(飛翔)させるようにしている(図5及び図6参照)。
Further, in the manufacturing method of the present embodiment, as described above, in the mixed powder placement step, a gravure roll having an uneven outer
すなわち、本実施形態の製造方法では、第1ロール10の外周面10bに混合粉体123を連続的に供給する態様として、グラビアロールである第1ロール10の外周面10bの凹部11内に混合粉体123を充填するようにして、グラビアロールである第1ロール10の外周面10bの凹部11内に連続的に混合粉体123を供給する。なお、各々の凹部11の容積は、一定値とされている。
That is, in the manufacturing method of the present embodiment, as an embodiment in which the
このようにすることで、グラビアロールである第1ロール10の外周面10bへの混合粉体123の供給量(配置量)を、グラビアロールである第1ロール10の外周面10bの凹部11の容積によって決めることができる。従って、本実施形態の製造方法によれば、決められた量(予め設定した体積)の混合粉体123を、集電箔110の表面(第1表面110b)に配置することができる。
By doing so, the supply amount (arrangement amount) of the
より具体的には、グラビアロールである第1ロール10の外周面10bに形成されている凹部11の容積は、第1ロール10の周方向の単位長さ当たりについて一定(略一定)とされているので、本実施形態の混合粉体配置工程では、集電箔110の単位長さ当たりについて一定量(略一定量)の混合粉体123(集合体125)を、集電箔110の表面(第1表面110b)に配置することが可能となる。
More specifically, the volume of the
これにより、混合粉体均し工程において、集電箔110の第1表面110b上に、厚みのバラツキが小さい(厚みが均一な)混合粉体層127を形成することができる。さらには、ホットプレス工程において、集電箔110の表面(第1表面110b)上に、厚みのバラツキが小さい(厚みが均一な)負極合材層120を形成することができる。従って、本実施形態の製造方法によれば、厚みのバラツキが小さい(厚みが均一な)負極合材層120(電極合材層)を有する負極シート100(電極シート)を製造することができる。
As a result, in the mixed powder leveling step, the
上述のようにして作製した負極シート100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
以上において、本発明を実施形態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。 Although the present invention has been described above in accordance with the embodiment, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof.
例えば、実施形態では、負極合材層120を、集電箔110の片面(第1表面110b)のみに形成する例を示したが、集電箔110の両面(第1表面110bと第2表面110c)に形成するようにしても良い。集電箔110の両面(第1表面110bと第2表面110c)に負極合材層120を形成する場合は、前述のようにして集電箔110の片面(第1表面110b)に負極合材層120を形成した後、集電箔110のうち負極合材層120を形成していない第2表面110cに対し、同様の工程(混合粉体配置工程、混合粉体均し工程、及びホットプレス工程)を行うようにすれば良い。
For example, in the embodiment, the negative
また、実施形態では、電極シートの製造方法として、負極シート100の製造方法を例示した。しかしながら、本発明は、負極シートのみならず、正極シートの製造方法にも適用することができる。
Further, in the embodiment, a method for manufacturing the
また、実施形態では、グラビアロールである第1ロールの凹部の形態(模様)を、第1ロール10の外周面10bにディンプル形状の凹部11が規則正しく配置された形態としたが、グラビアロールである第1ロールの凹部の形態(模様)は、いずれの形態(模様)であっても良い。例えば、グラビアロールである第1ロールの外周面に、直線状の凹部が規則正しく等間隔で形成された形態としても良い。
Further, in the embodiment, the form (pattern) of the concave portion of the first roll, which is a gravure roll, is a form in which the dimple-shaped
1 電極シート製造装置
10 第1ロール(グラビアロール)
10b 外周面
11 凹部
20 第2ロール
30 混合粉体供給装置
31 ドクターブレード
40 第1ホットロール
50 第2ホットロール
60 電気回路
65 電源
70 ニップロール
100 負極シート(電極シート)
110 集電箔
110b 第1表面
120 負極合材層(電極合材層)
121 負極活物質(電極活物質)
122 バインダ
123 混合粉体
125 混合粉体の集合体
127 混合粉体層
DL 集電箔の長さ方向
DM 搬送方向
1 Electrode
10b Outer
110
121 Negative electrode active material (electrode active material)
Claims (1)
対向して回転する第1ロールと第2ロールとを有し、前記集電箔を前記第1ロールと前記第2ロールとの間隙に通すようにして前記第2ロールによって前記集電箔を搬送する装置を用いて、溶媒を含むことなく電極活物質の粉体とバインダの粉体とが混合された混合粉体を、前記集電箔の表面に配置する混合粉体配置工程であって、前記第1ロールと、前記第2ロールによって搬送される前記集電箔との間に、電位差を生じさせた状態で、前記第1ロールの外周面に前記混合粉体を連続的に供給して、前記第1ロールの前記外周面に供給された前記混合粉体と、前記集電箔との間に電位差を生じさせ、前記混合粉体と前記集電箔との間に働く静電気力によって、前記混合粉体を、前記第1ロールの前記外周面から前記集電箔の表面へ移動させて、前記第2ロールによって搬送される前記集電箔の表面に前記混合粉体を連続的に配置する混合粉体配置工程と、
対向して回転する一対のホットロールの間に、前記混合粉体が配置された前記集電箔を通すことによって、前記混合粉体に含まれる前記バインダを軟化または溶融させつつ、前記混合粉体と前記集電箔とを圧接することで、前記電極活物質と前記バインダとを有する前記電極合材層が前記集電箔の前記表面に接着された前記電極シートを製造するホットプレス工程と、を備え、
前記混合粉体配置工程では、
前記第1ロールとして、前記外周面が凹凸形状であるグラビアロールを用い、
前記グラビアロールの前記外周面の凹部内に前記混合粉体を充填するようにして、前記グラビアロールの前記外周面の前記凹部内に連続的に前記混合粉体を供給して、前記凹部内の前記混合粉体を前記集電箔の前記表面に連続的に移動させる
電極シートの製造方法。 In a method for manufacturing an electrode sheet for manufacturing an electrode sheet having an electrode mixture layer on the surface of a current collector foil,
It has a first roll and a second roll that rotate facing each other, and the collector foil is conveyed by the second roll so that the collector foil is passed through a gap between the first roll and the second roll. This is a mixed powder arranging step of arranging a mixed powder in which a powder of an electrode active material and a powder of a binder are mixed on the surface of the current collector foil without containing a solvent. The mixed powder is continuously supplied to the outer peripheral surface of the first roll in a state where a potential difference is generated between the first roll and the current collector foil conveyed by the second roll. , A potential difference is generated between the mixed powder supplied to the outer peripheral surface of the first roll and the current collector foil, and the electrostatic force acting between the mixed powder and the current collector foil causes. The mixed powder is moved from the outer peripheral surface of the first roll to the surface of the current collector foil, and the mixed powder is continuously arranged on the surface of the current collector foil conveyed by the second roll. And the mixed powder placement process
By passing the current collecting foil on which the mixed powder is arranged between a pair of hot rolls that rotate facing each other, the binder contained in the mixed powder is softened or melted, and the mixed powder is softened or melted. And the hot press step of producing the electrode sheet in which the electrode mixture layer having the electrode active material and the binder is adhered to the surface of the current collector foil by pressure contacting the current collector foil. Equipped with
In the mixed powder placement step,
As the first roll, a gravure roll having an uneven outer peripheral surface is used.
The mixed powder is filled in the recesses on the outer peripheral surface of the gravure roll, and the mixed powder is continuously supplied into the recesses on the outer peripheral surface of the gravure roll so as to be in the recesses. A method for manufacturing an electrode sheet in which the mixed powder is continuously moved to the surface of the current collector foil.
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