JPH113701A - 電池電極の製造方法及びその装置 - Google Patents

電池電極の製造方法及びその装置

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JPH113701A
JPH113701A JP9151097A JP15109797A JPH113701A JP H113701 A JPH113701 A JP H113701A JP 9151097 A JP9151097 A JP 9151097A JP 15109797 A JP15109797 A JP 15109797A JP H113701 A JPH113701 A JP H113701A
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roll
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battery electrode
heated
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Kimihiro Morita
公裕 守田
Takahiro Yamamoto
高弘 山本
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極合剤を塗布した積層体の密度を容易に向
上させる電池電極の製造方法及びその装置を提供するも
のである。 【解決手段】 電極合剤を塗布した積層体を予備加熱し
た後、加熱ロールプレスすることを特徴とする電池電極
の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池用の電極作製
技術に関し、詳しくは積層捲回されてなる金属箔集電体
上に、電極合剤を塗布した積層体の密度を容易に向上さ
せる電池電極の製造方法及びその製造装置に関する。特
にリチウム電池、リチウムイオン二次電池に用いるもの
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電池電極は金属箔集電体上に電極
合剤を塗布した後、室温で加圧プレスを行うことで嵩密
度を高めていた。この方法では、より高い嵩密度を得る
ためには、圧力を高め、さらにプレス回数を増やすため
に結果として無理なプレスが行われるため活物質の破壊
や集電体箔の破壊、また粒子の脱落等の問題が生じてい
た。そこで活物質間どうし、活物質と集電体間を結合さ
せる目的で添加したバインダーを加熱し流動化させた状
態で加圧することで嵩密度を高めること、すなわち加熱
ロールを用いた加熱ロールプレスが提案されている。
(特開平5ー129020号公報) しかしながら、加熱ロールプレスだけでは伝熱が不十分
であり、目的とする嵩密度を容易に得られていない。一
方、伝熱を充分にとるためにプレス速度を遅くするの
は、生産性が悪くなるという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、この様な
問題点を解消するためになされたものであって、金属箔
集電体上に電極合剤を塗布した積層体を予備加熱した
後、加圧プレスを行うことであり、より好ましくはこの
加圧プレスが加熱ロールプレスであり、これを併用する
ことにより、少ないプレス回数、軽いプレス圧で嵩密度
の高い平滑な表面を有する電池電極を提供することを目
的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の電池電極の製造
方法は、帯状の金属箔集電体に電極合剤を片面または両
面に塗布してなる、一般的な積層捲回されてなる電池に
おける、電池電極の製造方法であって、金属箔集電体お
よびその片面または両面に電極合剤を塗布した積層体を
プレスまたは加熱ロールプレスする前に予備加熱する事
を特徴とするものである。
【0005】本発明の予備加熱装置としては、一般的な
加熱装置で良いが短時間で塗膜温度の昇温が可能で、さ
らにロールプレスの瞬間まで電極合剤の流動性を失わな
い程度に塗膜の温度を維持できる点から、予備加熱用恒
温層中に一つの大きなドラムか或いは小さいドラムを数
個配置する事が好ましい。予備加熱温度としては、電極
合剤の融点温度より50℃程度低くすることが好まし
い。
【0006】このような構成により、少ないプレス回
数、軽いプレス圧で嵩密度の高い平滑な表面を有する電
池電極が得られる。本発明で用いる電極は、正極活物質
として下記の化学組成式(I)で示される酸化物が挙げ
られる。 化学組成式(I):Lixyz2 (Mは遷移金属の
少なくとも一種を表し、Nは非遷移金属の少なくとも一
種を表し、XYZ は各々0.05<X<1.10,0.8
5<Y≦1.00,0≦Z<0.10の数である。) 本発明の正極の活物質に好ましく用いられる酸化物とし
ては、化学組成式Li xyz2 (Mはコバルト、ニ
ッケル、マンガン及びその他の遷移金属の一種、または
それらの混合物を表し、NはAl、In、Snの少なく
とも一種を表し、XYZ は各々0.05<X<1.10,
0.85<Y≦1.00,0≦Z<0.10)である。
もっと好ましくはLiCoSnO2,LiNiSnz
2、LiNiSnzO2、LiMnSnz2及びこれら
の混合物である。(ただし、0≦Z<0.10であ
る。) 尚、上記の化学組成式で定義した無機化合物には、Li
0.5MnO2、すなわち一般にLiMn24と記述される
組成の化合物も含む。また、Z=0、すなわちAl,I
n、Snを含まない場合も本発明の範囲である。
【0007】本発明の正極と組み合わされる負極の活物
質としては充放電が可能なものであれば特に制限される
ものではない。たとえば、特開昭62ー90863号公
報に記載の種々の炭素材料、真比重が1.3〜1.8g
/cm3の範囲にある各種の炭素材料、及び高結晶性の
炭素材料である天然及び人造の各種グラファイト等があ
げられる。例えばこのような炭素材料としてコークス、
アセチレンブラック、活性炭、ニードルコークス、メソ
フェーズマイクロビーズ、各種の炭素繊維、熱分解炭
素、フリュードコークスがあげられる。
【0008】本発明に関わる導電助剤の材質としては、
導電性が高ければ特に制限されるものではない。たとえ
ば炭素などは導電助剤としてよく添加される材料である
が、炭素の種類には特に制限はなく、活性炭、各種のコ
ークス、天然及び人造の黒鉛等を用いることができる。
これらの炭素のうち、その電気伝導性が良好であること
から天然及び人造の各種黒鉛類が好ましい。
【0009】本発明の導電助剤の形状には特に制限はな
いが、球形、破砕状のものが好ましい。本発明の電池電
極に用いる電極合剤は、特に制限はないが、正極・負極
に関わらず種々の方法により活物質と導電助剤を気体中
で混合した後に、結着剤を含む液体に分散することでス
ラリーを調製して作成される。その後、金属箔集電体上
に塗布・乾燥して積層体とする。ただし、負極について
は導電助剤を用いない場合もある。
【0010】スラリーを塗布する集電体にはアルミニウ
ムを正極に、銅を負極に用いるのが好ましい。結着剤と
してはテフロン、ポリエチレン、ニトリルゴム、ポリブ
タジエン、ブチルゴム、ポリスチレン、スチレン/ブタ
ジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエ
チルセルロース、各種のラテックス及びアクリロニトリ
ル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレ
ン、フッ化クロロプレン等の重合体及びれらの混合体な
どが用いられる。中でもフッ化ビニリデン、フッ化プロ
ピレン、フッ化クロロプレン等の重合体が好ましい。加
圧プレスの温度は特に制限はないが、嵩密度を効率よく
あげるためには、使用しているバインダーの融点付近、
好ましくは融点+20℃〜融点−20℃の範囲、より好
ましくは融点−20℃の温度条件が好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、実施例、比較例により本発
明をさらに詳しく説明する。図1は加圧プレス機の一例
であり、図2は図1中の予備加熱部分の一例を示したも
のである。図2は、図1中の3、予備加熱部の内部の例
である。小径加熱ドラム8ならば複数個、大径加熱ドラ
ム9であれば予備加熱部に入る限りの大きさの径である
事が重要で、積層体が直接この加熱ドラムに接しながら
移動することより積層体の温度を短時間で目標温度まで
上昇させ、更に前記ドラム径及び個数とすることで、積
層体が加熱ドラムに接する時間を長くとれるため加熱プ
レスロール4に達するまでの温度低下を最小限に抑える
ことが可能である。
【0012】図1に示すように、積層体7が捲回積層さ
れた巻出しロール1から積層体7が順次送り出され、ガ
イド2を介して予備加熱部3に送られる。予備加熱部3
内ではドラム8上を積層体7が通るようになされてお
り、積層体7は一端昇温され、その後温度低下の少ない
まま加熱プレスロール4に送られる。加熱プレスロール
4は二つの加熱ロールと、油圧シリンダ6からなり、送
られた積層体7は加熱ロール4に挟まれ、加熱されなが
ら油圧シリンダ6により加圧される。加熱加圧された積
層体7は、その後巻取り手段5(ロール)により巻き取
られる。
【0013】このようにして形成された積層体7は、少
ないプレス回数、軽いプレス圧で嵩密度の高い平滑な表
面を有する電池電極となる。本発明はこれらの装置に制
限されるものではなく、予備加熱部分から加熱プレスロ
ールにいたるまでの温度低下が小さければ小さいほど良
い。
【0014】
【実施例1】カーボン負極活物質をポリフッ化ビニリデ
ンが活物質に対し10重量部になるようにN−メチル−
2−ピロリドンに溶解した溶液に添加しスラリ−を得
た。このスラリ−を15μmの銅箔上の片面に塗布し乾
燥固化して130μmの塗膜を得た。
【0015】この塗膜を図1に示した加圧プレス機で予
備加熱、加熱プレスロールの温度を120℃に設定して
計7回プレスを行った。各プレス毎の活物質嵩密度の変
化を図3に示す。
【0016】
【実施例2】実施例1において図1に示す加圧プレス機
の加熱プレスロールを室温で使用した以外は同じ方法で
プレスした結果の活物質嵩密度の変化を図3に示す。
【0017】
【実施例3】正極活物質としてのリチウムのコバルト酸
複合酸化物に導電剤として鱗片状グラファイトとアセチ
レンブラックを2.5重量部ずつ添加してコンパウンド
とした。次にこのコンパウンドに対し3重量部となるよ
うにフッ化ビニリデンのN−メチル−2−ピロリドン溶
液を添加してスラリーを得た。このスラリ−を15μm
のアルミ箔上の両面に塗布し乾燥固化して240μmの
塗膜を得た。得られた塗膜を図1に示した加圧プレス機
で予備加熱、加熱プレスロールの温度を120℃に設定
して線圧100kg/cm、200kg/cm、300
kg/cm、400kg/cmの4水準のプレス圧力条
件でそれぞれ3回プレスした。その時の正極活物質嵩密
度の変化を図4に示す。
【0018】
【実施例4】実施例3において図1に示す加圧プレス機
の加熱プレスロールを室温で使用した以外は同じ方法で
プレスした結果の正極活物質嵩密度の変化を図3に示
す。
【0019】
【比較例1】実施例1において図1に示す加圧プレス機
の予備加熱部を使用しない以外は同じ方法でプレスした
結果の活物質嵩密度の変化を図3に示す。
【0020】
【比較例2】実施例1において図1に示す加圧プレス機
の予備加熱部を使用せず、しかもロールプレスを加熱し
ないで使用した以外は同じ方法でプレスした結果の活物
質嵩密度の変化を図3に示す。
【0021】
【比較例3】実施例3において図1に示す加圧プレス機
の予備加熱部を使用せず、しかもロールプレスを加熱し
ないで使用した以外は同じ方法でプレスした結果の正極
活物質嵩密度の変化を図4に示す。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、少ないプレス回数、軽
いプレス圧で嵩密度が高く、平滑な表面を有する電池電
極が容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電池電極作成装置の概略断面図であ
る。
【図2】電池電極作成装置を構成する予備加熱部の概略
断面図である。
【図3】本発明の電池電極作成装置を用いた時の嵩密度
のプレス回数にともなう変化を示す図である。
【図4】本発明の電池電極作成装置を用いた時の嵩密度
のプレス条件に伴う変化を示す図である。
【符号の説明】
1 巻だしロール 2 ガイド 3 予備加熱部 4 加熱プレスロール 5 巻取りロール 6 油圧シリンダー 7 積層体 8 加熱ドラム(小径) 9 加熱ドラム(大径)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 集電体上に活物質とバインダーを含む電
    極合剤を形成してなる電池電極の製造方法において、前
    記集電体上に電極合剤を塗布した積層体を予備加熱し、
    次いで積層体を加圧プレスすることを特徴とする電池電
    極の製造方法。
  2. 【請求項2】 加圧プレスは加熱ロールプレスであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の電池電極の製造方法。
  3. 【請求項3】 集電体上に活物質、バインダを有する電
    極合剤が形成された電池電極を製造する装置であって、
    集電体上に電極合剤が塗布された積層体を送り出す巻出
    し手段と、前記積層体を予備加熱する予備加熱手段と、
    予備加熱された積層体を加熱、加圧する加熱加圧手段と
    を備えたことを特徴とする電池電極の製造装置。
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