JP2018186033A - Manufacturing method of electrode - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電極の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing an electrode.
特開平03−263757号公報(特許文献1)には、電極活物質等を含む湿潤状態の造粒体(湿潤顆粒)の混合物(湿潤顆粒剤)を、導電基材(電極集電体)とともに一対のロール間に通して圧延することで、シート状の電池用極板(電極)を製造する方法(以下、「湿潤顆粒成形法」という。)が開示されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 03-263757 (Patent Document 1) discloses a mixture (wet granule) of a wet granulation (wet granule) containing an electrode active material and the like together with a conductive substrate (electrode current collector). A method of manufacturing a sheet-like battery electrode plate (electrode) by rolling between a pair of rolls (hereinafter referred to as “wet granule forming method”) is disclosed.
しかしながら、一対のロールの回転軸方向(シート状の電極の幅方向)の端部において、所望の電極合材層の端部形状より外側に湿潤顆粒剤がはみ出してしまい、このような端部ハミダシによって電極合材層の端部精度(端部形状の直線性)が低下してしまう場合があった。 However, the wet granule protrudes outside the end shape of the desired electrode mixture layer at the end of the pair of rolls in the direction of the rotation axis (the width direction of the sheet-like electrode). As a result, the edge accuracy (the linearity of the edge shape) of the electrode mixture layer may be deteriorated.
なお、湿潤顆粒剤の展性を低くすることで、湿潤顆粒剤を圧延する際の余分な広がりが抑制され、端部ハミダシが低減されると考えられる。しかし、この場合、湿潤顆粒剤の展性が低くなることで、湿潤顆粒の割れ、変形等によって電極合材層の表面の孔の潰れ(表面潰れ)が生じたり、湿潤顆粒剤の伸びが悪くなって電極合材層が所望の範囲に形成されなかったりする可能性が高まり、電池性能が低下する虞がある。 In addition, it is considered that by reducing the malleability of the wet granule, an excessive spread when the wet granule is rolled is suppressed, and end creaking is reduced. However, in this case, due to the low malleability of the wet granule, the surface of the electrode composite layer may be crushed (surface collapse) due to cracking or deformation of the wet granule, or the wet granule may have poor elongation. Therefore, there is a possibility that the electrode mixture layer is not formed in a desired range, and the battery performance may be deteriorated.
したがって、本開示は、電池性能を低下させる電極合材層の表面潰れなどの発生を抑制しつつ、電極合材層の端部精度を高めることのできる、湿潤顆粒成形法を用いた電極の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present disclosure is directed to manufacturing an electrode using a wet granule molding method that can increase the edge accuracy of the electrode mixture layer while suppressing the occurrence of surface crushing of the electrode mixture layer that degrades battery performance. It aims to provide a method.
〔1〕 本開示の電極の製造方法は、
電極活物質、バインダおよび溶媒を含む湿潤顆粒剤を調製する工程と、
一対のロールの間の隙間に、湿潤顆粒剤を供給し、湿潤顆粒剤を圧縮成形することにより、電極合材層を形成する成形工程と、
電極合材層を電極集電体上に配置する工程と、を備える。
湿潤顆粒剤は、第1湿潤顆粒剤と、第1湿潤顆粒剤よりも展性が低い第2湿潤顆粒剤と、を含み、
一対のロールは、互いに平行な回転軸を有し、互いに反対方向に回転駆動され、
一対のロールの隙間において、回転軸の方向の端部に第2湿潤顆粒剤が供給され、回転軸の方向の中央部に第1湿潤顆粒剤が供給される。
[1] A method of manufacturing an electrode according to the present disclosure includes:
Preparing a wet granule comprising an electrode active material, a binder and a solvent;
A forming step of forming an electrode mixture layer by supplying wet granules to a gap between a pair of rolls and compressing the wet granules,
Arranging an electrode mixture layer on the electrode current collector.
The wet granule includes a first wet granule and a second wet granule that is less malleable than the first wet granule,
The pair of rolls have rotation axes parallel to each other and are driven to rotate in directions opposite to each other,
In the gap between the pair of rolls, the second wet granule is supplied to the end in the direction of the rotation axis, and the first wet granule is supplied to the center in the direction of the rotation axis.
上記〔1〕の電極の製造方法によれば、成形工程において、一対のロールの隙間において、ロールの回転軸方向の端部に供給される第2湿潤顆粒剤の展性が低いため、端部ハミダシを低減させ、電極合材層の端部精度を高めることができる。また、中央部(端部以外の部分)に供給される第1湿潤顆粒剤の展性は高いため、電池性能を低下させる電極合材層の表面潰れなどの発生を抑制することができる。 According to the method for producing an electrode of [1], in the forming step, the second wet granule supplied to the end in the rotation axis direction of the roll is low in the gap between the pair of rolls. It is possible to reduce squeezing and to increase the end accuracy of the electrode mixture layer. Moreover, since the malleability of the 1st wet granule supplied to a center part (parts other than an edge part) is high, generation | occurrence | production of the surface crushing of the electrode compound-material layer etc. which reduce battery performance can be suppressed.
したがって、電池性能を低下させる電極合材層の表面潰れなどの発生を抑制しつつ、電極合材層の端部精度を高めることのできる、湿潤顆粒成形法を用いた電極の製造方法が提供される。 Therefore, there is provided an electrode manufacturing method using a wet granule molding method that can improve the edge accuracy of the electrode mixture layer while suppressing the occurrence of surface crushing of the electrode mixture layer that degrades battery performance. The
〔2〕 第2湿潤顆粒剤は、第1湿潤顆粒剤よりも平均粒径が小さいことが好ましい。
この場合、第2湿潤顆粒剤の展性が第1湿潤顆粒剤よりも低くなる。このため、電池性能を低下させる電極合材層の表面潰れなどの発生を抑制しつつ、電極合材層の端部精度を高めることができるという、本開示の効果を得ることができる。
〔3〕 前記第2湿潤顆粒剤は、平均粒径が0.3mm以上1.0mm以下であることが好ましい。この場合、本開示の効果をより確実に得ることができる。
[2] The second wet granule preferably has a smaller average particle size than the first wet granule.
In this case, the malleability of the second wet granule is lower than that of the first wet granule. For this reason, the effect of this indication that the edge part precision of an electrode compound-material layer can be improved can be produced | generated, suppressing generation | occurrence | production of the surface crushing etc. of the electrode compound-material layer which reduces battery performance.
[3] The second wet granule preferably has an average particle size of 0.3 mm to 1.0 mm. In this case, the effect of the present disclosure can be obtained more reliably.
〔4〕 第2湿潤顆粒剤は、第1湿潤顆粒剤よりも不揮発分率が大きいことが好ましい。この場合、第2湿潤顆粒剤の展性が第1湿潤顆粒剤よりも低くなる。このため、電池性能を低下させる電極合材層の表面潰れなどの発生を抑制しつつ、電極合材層の端部精度を高めることができるという、本開示の効果を得ることができる。 [4] The second wet granule preferably has a higher nonvolatile content than the first wet granule. In this case, the malleability of the second wet granule is lower than that of the first wet granule. For this reason, the effect of this indication that the edge part precision of an electrode compound-material layer can be improved can be produced | generated, suppressing generation | occurrence | production of the surface crushing etc. of the electrode compound-material layer which reduces battery performance.
〔5〕 前記第2湿潤顆粒剤は、不揮発分率が79質量%以上80質量%以下であることが好ましい。この場合、本開示の効果をより確実に得ることができる。 [5] The second wet granule preferably has a nonvolatile fraction of 79% by mass or more and 80% by mass or less. In this case, the effect of the present disclosure can be obtained more reliably.
以下、本開示の一実施形態について説明する。ただし、本開示はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present disclosure will be described. However, the present disclosure is not limited to these.
なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表す。また、長さ、幅、厚さ、高さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。 In the drawings, the same reference numerals represent the same or corresponding parts. In addition, dimensional relationships such as length, width, thickness, and height are changed as appropriate for clarity and simplification of the drawings, and do not represent actual dimensional relationships.
また、本明細書では、「正極」および「負極」を総称して「電極」と記す。なお、「電極合材層」は、「正極合材層」および「負極合材層」の少なくともいずれかを示し、「電極活物質」は、「正極活物質」および「負極活物質」の少なくともいずれかを示し、「電極集電体」は、「正極集電体」および「負極集電体」の少なくともいずれかを示す。 In this specification, “positive electrode” and “negative electrode” are collectively referred to as “electrode”. The “electrode mixture layer” indicates at least one of the “positive electrode mixture layer” and the “negative electrode mixture layer”, and the “electrode active material” indicates at least one of the “positive electrode active material” and the “negative electrode active material”. “Electrode current collector” indicates at least one of “positive electrode current collector” and “negative electrode current collector”.
<湿潤顆粒剤>
本明細書において、「湿潤顆粒」は、造粒操作等によって得られる湿潤状態の顆粒(すなわち、溶媒を含む顆粒)を意味する。また、「湿潤顆粒剤」は、複数の湿潤顆粒の混合物(集合物)を意味する。湿潤顆粒剤は、電極活物質、バインダ等の電極合材層の構成成分と、溶媒と、を含む。なお、湿潤顆粒剤を構成する湿潤顆粒の各々も、通常は、電極活物質、バインダ等の電極合材層の構成成分と溶媒とを含むが、必ずしも全ての湿潤顆粒の各々が、電極活物質、バインダ等の電極合材層の構成成分と溶媒との全ての成分を含んでいる必要はない。
<Wet granule>
In the present specification, the “wet granule” means a wet granule (that is, a granule containing a solvent) obtained by a granulation operation or the like. The “wet granule” means a mixture (aggregate) of a plurality of wet granules. A wet granule contains the structural component of electrode compound-material layers, such as an electrode active material and a binder, and a solvent. In addition, each of the wet granules constituting the wet granule usually contains an electrode active material, a component of the electrode mixture layer such as a binder, and a solvent, but each of the wet granules does not necessarily have to be an electrode active material. It is not necessary to include all the components of the electrode mixture layer such as the binder and the solvent.
(電極活物質)
電極活物質は、正極活物質でもよく、負極活物質でもよい。
(Electrode active material)
The electrode active material may be a positive electrode active material or a negative electrode active material.
正極活物質としては、例えば、リチウム含有金属酸化物、リチウム含有リン酸塩等が挙げられる。リチウム含有金属酸化物としては、例えば、LiCoO2、LiNiO2、一般式LiNiaCobO2(ただし式中、a+b=1、0<a<1、0<b<1である。)で表される化合物、LiMnO2、LiMn2O4、一般式LiNiaCobMncO2(ただし式中、a+b+c=1、0<a<1、0<b<1、0<c<1である。)で表される化合物、LiFePO4などが挙げられる。ここで、一般式LiNiaCobMncO2で表される化合物としては、例えばLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2などが挙げられる。リチウム含有リン酸塩としては、例えば、LiFePO4等が挙げられる。リチウム含有金属酸化物の結晶構造は特に限定されるべきではない。リチウム含有金属酸化物は、たとえば、層状岩塩型酸化物、スピネル型酸化物、オリビン型酸化物等であり得る。正極活物質の平均粒径は、例えば1〜25μm程度でよい。 Examples of the positive electrode active material include lithium-containing metal oxides and lithium-containing phosphates. Examples of the lithium-containing metal oxide are LiCoO 2 , LiNiO 2 , and general formula LiNi a Co b O 2 (where a + b = 1, 0 <a <1, 0 <b <1). Compound, LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , general formula LiNi a Co b Mn c O 2 (where a + b + c = 1, 0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1 .)), LiFePO 4 and the like. Here, examples of the compound represented by the general formula LiNi a Co b Mn c O 2 include LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 . Examples of the lithium-containing phosphate include LiFePO 4 and the like. The crystal structure of the lithium-containing metal oxide should not be particularly limited. The lithium-containing metal oxide can be, for example, a layered rock salt type oxide, a spinel type oxide, an olivine type oxide, or the like. The average particle diameter of the positive electrode active material may be about 1 to 25 μm, for example.
なお、本明細書において、「平均粒径」は、レーザ回折散乱法によって測定される体積基準の粒度分布において、微粒側から累積50%の粒径(「D50」、「メジアン径」とも称される。)を意味する。 In the present specification, the “average particle diameter” is also referred to as a 50% cumulative particle diameter (“D50” or “median diameter”) from the fine particle side in the volume-based particle size distribution measured by the laser diffraction scattering method. Means).
負極活物質としては、例えば、黒鉛、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素等の炭素系負極活物質、および、珪素(Si)、錫(Sn)等を含有する合金系負極活物質が挙げられる。負極活物質の平均粒径は、例えば1〜25μm程度でよい。 Examples of the negative electrode active material include carbon-based negative electrode active materials such as graphite, graphitizable carbon, and non-graphitizable carbon, and alloy-based negative electrode active materials containing silicon (Si), tin (Sn), and the like. Can be mentioned. The average particle diameter of the negative electrode active material may be, for example, about 1 to 25 μm.
湿潤顆粒剤中の不揮発成分(溶媒以外の成分)の総量に対する電極活物質の配合比率(すなわち、電極合材層中の電極活物質の含有率)は、例えば、90〜99質量%程度である。 The mixing ratio of the electrode active material to the total amount of nonvolatile components (components other than the solvent) in the wet granule (that is, the content of the electrode active material in the electrode mixture layer) is, for example, about 90 to 99% by mass. .
(バインダ)
バインダとしては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、スチレンブタジエンラバー(SBR)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリル酸(PAA)等が挙げられる。バインダは1種単独で使用されてもよいし、2種以上が組み合わされて使用されてもよい。
(Binder)
Examples of the binder include carboxymethyl cellulose (CMC), styrene butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylic acid (PAA), and the like. A binder may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
湿潤顆粒剤中の不揮発成分の総量に対するバインダの配合比率(すなわち、電極合材層中のバインダの含有率)は、例えば、1〜10質量%程度である。 The blending ratio of the binder to the total amount of nonvolatile components in the wet granule (that is, the binder content in the electrode mixture layer) is, for example, about 1 to 10% by mass.
(他の成分)
電極合材層の構成成分としては、上記以外の成分を含んでいてもよく、例えば導電材を含んでいてもよい。導電材としては、例えば、アセチレンブラック(AB)、サーマルブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラックが挙げられる。導電材により、電子伝導性の向上が期待される。
(Other ingredients)
As a constituent component of the electrode mixture layer, components other than those described above may be included. For example, a conductive material may be included. Examples of the conductive material include carbon black such as acetylene black (AB), thermal black, and furnace black. The conductive material is expected to improve electronic conductivity.
(溶媒)
溶媒としては、例えば、有機溶媒、水系溶媒などが挙げられる。水系溶媒とは、水、または、水と極性有機溶媒とを含む混合溶媒を意味する。
(solvent)
Examples of the solvent include an organic solvent and an aqueous solvent. The aqueous solvent means water or a mixed solvent containing water and a polar organic solvent.
有機溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などが挙げられる。なお、有機溶媒は、正極製造用の溶媒として好適に用いることができる。 Examples of the organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). In addition, an organic solvent can be used suitably as a solvent for positive electrode manufacture.
水系溶媒としては、取扱いの容易さからは、水を好適に用いることができる。混合溶媒に使用可能な極性有機溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、アセトン等のケトン類、テトラヒドロフラン等のエーテル類等が挙げられる。なお、水系溶媒は、負極製造用の溶媒として好適に用いることができる。 As the aqueous solvent, water can be preferably used from the viewpoint of easy handling. Examples of the polar organic solvent that can be used for the mixed solvent include alcohols such as methanol, ethanol, and isopropyl alcohol, ketones such as acetone, and ethers such as tetrahydrofuran. In addition, an aqueous solvent can be used suitably as a solvent for negative electrode manufacture.
溶媒の使用量は、湿潤顆粒剤(第1湿潤顆粒剤および第2湿潤顆粒剤)の不揮発分率が70質量%以上100質量%未満となるように調整されることが好ましい。なお、「不揮発分率」とは、溶媒を含む全ての原材料の質量合計に対する、溶媒以外の成分(不揮発成分)の質量比率を意味する。 The amount of the solvent used is preferably adjusted so that the non-volatile fraction of the wet granules (first wet granule and second wet granule) is 70% by mass or more and less than 100% by mass. The “nonvolatile fraction” means the mass ratio of components (nonvolatile components) other than the solvent to the total mass of all raw materials including the solvent.
この場合、湿潤顆粒調製工程における造粒操作等により、湿潤顆粒(湿潤顆粒剤)を調製することが容易である。なお、造粒操作等により混合される材料中の不揮発分率が70質量%未満である場合、得られる混合物がペースト状または粘土状となり、湿潤顆粒(造粒体)が得られ難くなる傾向がある。また、不揮発分率が100質量%である場合は、溶媒を用いない場合であり、湿潤顆粒を得ることができない。 In this case, it is easy to prepare wet granules (wet granules) by a granulating operation or the like in the wet granule preparation process. In addition, when the non-volatile fraction in the material mixed by granulation operation etc. is less than 70 mass%, the mixture obtained becomes paste-like or clay-like, and there is a tendency that it becomes difficult to obtain wet granules (granulated body). is there. Moreover, when a non-volatile fraction is 100 mass%, it is a case where a solvent is not used and a wet granule cannot be obtained.
<電極の製造方法>
〔実施形態1〕
図1は、本実施形態の電極の製造方法の概略を示すフローチャートである。図1に示すように、本実施形態の電極の製造方法は、少なくとも以下の湿潤顆粒調製工程(S10)と、成形工程(S20)と、配置工程(S30)と、をこの順で備える。
<Method for producing electrode>
Embodiment 1
FIG. 1 is a flowchart showing an outline of a method for manufacturing an electrode according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the electrode manufacturing method of this embodiment includes at least the following wet granule preparation step (S10), a molding step (S20), and an arrangement step (S30) in this order.
《湿潤顆粒調製工程(S10)》
湿潤顆粒調製工程では、電極活物質、バインダおよび溶媒を含む上記の湿潤顆粒剤が調製される。湿潤顆粒剤は、第1湿潤顆粒剤と、第2湿潤顆粒剤と、を含む。第2湿潤顆粒剤は、第1湿潤顆粒剤よりもの平均粒径が小さい。これにより、第2湿潤顆粒剤は、第1湿潤顆粒剤よりも展性が低くなる。
<< wet granule preparation process (S10) >>
In the wet granule preparation step, the above wet granule containing an electrode active material, a binder and a solvent is prepared. The wet granule includes a first wet granule and a second wet granule. The second wet granule has a smaller average particle size than the first wet granule. Thereby, the second wet granule is less malleable than the first wet granule.
なお、展性(malleability)とは、圧縮力に対する延びやすさを意味する。ただし、本明細書において、「展性」の用語は、引っ張力に対する延びやすさである延性(ductility)の意味を含んでいてもよい。 In addition, malleability means the easiness to extend with respect to a compressive force. However, in this specification, the term “extensibility” may include the meaning of ductility, which is the ease of extension against tensile force.
(第1湿潤顆粒剤)
第1湿潤顆粒剤は、例えば、電極活物質、バインダ、溶媒等を混合(造粒)することにより、調製することができる。第1湿潤顆粒剤の調製に用いられる各種造粒操作としては、例えば、攪拌造粒、流動層造粒、転動造粒等が挙げられる。これらの造粒操作には、攪拌混合装置などの種々の造粒装置を使用できる。攪拌混合装置が撹拌ブレード(ローターブレード)を有している場合、攪拌ブレードの回転数は、例えば、200〜5000rpm程度である。
(First wet granule)
The first wet granule can be prepared, for example, by mixing (granulating) an electrode active material, a binder, a solvent, and the like. Examples of various granulation operations used for preparing the first wet granule include stirring granulation, fluidized bed granulation, rolling granulation and the like. For these granulating operations, various granulating apparatuses such as a stirring and mixing apparatus can be used. When the stirring and mixing device has a stirring blade (rotor blade), the rotation speed of the stirring blade is, for example, about 200 to 5000 rpm.
第1湿潤顆粒剤の平均粒径は、好ましくは0.3mm以上4mm以下であり、より好ましくは0.3mm以上1.0mm以下である。この場合、本開示の効果をより確実に得ることができる。 The average particle diameter of the first wet granule is preferably 0.3 mm or more and 4 mm or less, and more preferably 0.3 mm or more and 1.0 mm or less. In this case, the effect of the present disclosure can be obtained more reliably.
なお、第1湿潤顆粒剤の平均粒径は、造粒操作における種々公知の条件変更等により、調整することができる。例えば、電極活物質の平均粒径、バインダの種類、電極活物質およびバインダの配合量、溶媒の使用量などを変更することで、得られる湿潤顆粒剤の平均粒径を調整することができる。また、造粒操作に用いられる造粒装置の種類、攪拌ブレードの回転数、造粒操作の時間(混合時間)などを変更することで、得られる湿潤顆粒剤の平均粒径を調整することができる。 The average particle size of the first wet granule can be adjusted by changing various known conditions in the granulation operation. For example, the average particle diameter of the obtained wet granule can be adjusted by changing the average particle diameter of the electrode active material, the type of binder, the blending amount of the electrode active material and the binder, the amount of solvent used, and the like. In addition, the average particle size of the resulting wet granule can be adjusted by changing the type of granulator used in the granulation operation, the rotational speed of the stirring blade, the time of the granulation operation (mixing time), etc. it can.
(第2湿潤顆粒剤)
第2湿潤顆粒剤は、第1湿潤顆粒剤と同様に、例えば、電極活物質、バインダ、溶媒等を混合(造粒)することにより、調製することができる。
第2湿潤顆粒剤の平均粒径は、第1湿潤顆粒剤と同様にして調製することができる。ただし、本実施形態において、第2湿潤顆粒剤は、第1湿潤顆粒剤よりも平均粒径が小さい。すなわち、本実施形態においては、第2湿潤顆粒剤の展性を第1湿潤顆粒剤よりも低くするために、第2湿潤顆粒剤の平均粒径を第1湿潤顆粒剤よりも小さくしている。
(Second wet granule)
Similar to the first wet granule, the second wet granule can be prepared, for example, by mixing (granulating) an electrode active material, a binder, a solvent, and the like.
The average particle size of the second wet granule can be prepared in the same manner as the first wet granule. However, in this embodiment, the second wet granule has an average particle size smaller than that of the first wet granule. That is, in this embodiment, in order to make the malleability of the second wet granule lower than that of the first wet granule, the average particle diameter of the second wet granule is made smaller than that of the first wet granule. .
第2湿潤顆粒剤の平均粒径は、好ましくは0.3mm以上1.0mm以下であり、より好ましくは0.3mm以上0.5mm以下である。この場合、本開示の効果をより確実に得ることができる。 The average particle size of the second wet granule is preferably 0.3 mm or greater and 1.0 mm or less, and more preferably 0.3 mm or greater and 0.5 mm or less. In this case, the effect of the present disclosure can be obtained more reliably.
第2湿潤顆粒剤は、例えば、第1湿潤顆粒剤から所定の目開きを有する篩を用いて粒径の小さい粒子を分級することにより、調製され得る。ただし、必ずしも篩を用いる必要はなく、造粒操作などにおいて、第1湿潤顆粒剤の平均粒径の調整と同様にして、第1湿潤顆粒剤よりも平均粒径の小さい第2湿潤顆粒剤を調製してもよい。 The second wet granule can be prepared, for example, by classifying particles having a small particle size from the first wet granule using a sieve having a predetermined opening. However, it is not always necessary to use a sieve. In the granulation operation, the second wet granule having an average particle size smaller than that of the first wet granule is used in the same manner as the adjustment of the average particle size of the first wet granule. It may be prepared.
《成形工程(S20)》
成形工程では、一対のロールの間の隙間に、湿潤顆粒剤(湿潤顆粒調製工程(S10)で調製された第1湿潤顆粒剤および第2湿潤顆粒剤)を供給し、湿潤顆粒剤を圧縮成形することにより、シート状の電極合材層が形成される。
<< Molding process (S20) >>
In the molding step, wet granules (first wet granule and second wet granule prepared in the wet granule preparation step (S10)) are supplied to the gap between the pair of rolls, and the wet granule is compression-molded. By doing so, a sheet-like electrode mixture layer is formed.
本工程では、図2および図5に示されるような電極製造装置3が用いられる。電極製造装置3は、4本のロール(Aロール31、Bロール32、Cロール33およびDロール34)を備える。 In this step, an electrode manufacturing apparatus 3 as shown in FIGS. 2 and 5 is used. The electrode manufacturing apparatus 3 includes four rolls (A roll 31, B roll 32, C roll 33, and D roll 34).
図2および図5では、一対のロール(Aロール31およびBロール32)の間の隙間に湿潤顆粒剤10(第1湿潤顆粒剤101および第2湿潤顆粒剤102)が供給され、圧縮成形される(電極合材層12が形成される)様子が示されている。 2 and 5, the wet granule 10 (the first wet granule 101 and the second wet granule 102) is supplied to the gap between the pair of rolls (A roll 31 and B roll 32) and compression-molded. (The electrode mixture layer 12 is formed).
図5を参照して、一対のロール(Aロール31およびBロール32)の間の上方の近傍には、電極合材層12の端面(幅寸法)を規制する一対の側板21と、それらの間に2枚の隔壁22が設けられている。そして、一対のロール(Aロール31およびBロール32)間の隙間の直上に配置されたフィーダ(図示せず)等によって、上方から、第1湿潤顆粒剤101が2枚の隔壁22の間に供給され、第2湿潤顆粒剤102が側板21と隔壁22との間に供給される。これにより、一対のロールの隙間において、ロールの回転軸の方向の端部に第2湿潤顆粒剤102が供給され、ロールの回転軸の方向の中央部に第1湿潤顆粒剤101が供給される。 Referring to FIG. 5, in the upper vicinity between the pair of rolls (A roll 31 and B roll 32), a pair of side plates 21 that regulate the end face (width dimension) of the electrode mixture layer 12, and those Two partition walls 22 are provided between them. Then, the first wet granule 101 is placed between the two partition walls 22 from above by a feeder (not shown) or the like disposed immediately above the gap between the pair of rolls (A roll 31 and B roll 32). The second wet granule 102 is supplied between the side plate 21 and the partition wall 22. Accordingly, in the gap between the pair of rolls, the second wet granule 102 is supplied to the end portion in the direction of the rotation axis of the roll, and the first wet granule 101 is supplied to the center portion in the direction of the rotation axis of the roll. .
なお、図5においては、簡略化のために、湿潤顆粒剤の粒径は同じように描いているが、実際には、中央部の第1湿潤顆粒剤101と端部の第2湿潤顆粒剤102との間で、粒径は異なっている。 In FIG. 5, for simplification, the particle diameter of the wet granule is drawn in the same way, but in practice, the first wet granule 101 at the center and the second wet granule at the end are used. The particle size is different from that of 102.
一方、従来は、図2および図3に示されるような装置を用いて、電極の製造が行われていた。図4は、従来の電極の製造方法(湿潤顆粒成形法)を説明するための概念図である。従来は、一対のロールの間の隙間に供給される湿潤顆粒剤は、ロールの回転軸方向の中央部と端部とで、湿潤顆粒剤10の展性(平均粒径または不揮発分率)に差は設けられていなかった(図4の展延前23a参照)。このため、ロールの回転軸方向の端部において、湿潤顆粒剤の塗工ハミダシが発生する場合があった(図4の展延後23b参照)。 On the other hand, conventionally, an electrode has been manufactured using an apparatus as shown in FIGS. FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining a conventional electrode manufacturing method (wet granule forming method). Conventionally, the wet granule supplied to the gap between the pair of rolls has the malleability (average particle size or non-volatile fraction) of the wet granule 10 at the center and the end in the rotation axis direction of the roll. There was no difference (see 23a before spreading in FIG. 4). For this reason, application of wet granules may occur at the end in the rotational axis direction of the roll (see 23b after spreading in FIG. 4).
これに対して、本実施形態の電極の製造方法では、上述のように、図2および図5に示されるような装置を用いており、ロールの回転軸方向の中央部と端部とで、湿潤顆粒剤の平均粒径(展性)に差が設けられている(図6の展延前23a参照)。これにより、電池性能を低下させる電極合材層の表面潰れなどの発生を抑制しつつ、電極合材層の端部精度を高めることができる(図6の展延後23b参照)。 On the other hand, in the manufacturing method of the electrode of this embodiment, as described above, an apparatus as shown in FIG. 2 and FIG. 5 is used, and at the central part and the end part in the rotation axis direction of the roll, There is a difference in the average particle size (extensibility) of the wet granules (see 23a before spreading in FIG. 6). Thereby, the edge part precision of an electrode compound-material layer can be improved, suppressing generation | occurrence | production of the surface crushing etc. of the electrode compound-material layer which reduces battery performance (refer 23b after extending of FIG. 6).
一対の側板21の間の距離(電極合材層の幅)に対する側板21と隔壁22との間の距離の比率、すなわち、ロールの回転軸方向の中央部と端部との合計の長さ(電極合材層の幅)に対する各々の端部の長さの比率は、例えば、5〜40%程度である。このような比率である場合において、電極合材層の表面潰れなどの発生を抑制する効果と、電極合材層の端部精度を高める効果とを両立させる本開示の効果をより確実に得ることができる。すなわち、この比率が小さ過ぎると、第2湿潤顆粒剤の供給量が不足して、電極合材層の端部精度を向上する効果が得られ難くなる。また、第2湿潤顆粒剤をスムーズに供給できなくなる可能性がある。一方、この比率が大き過ぎると、展性の低い第2湿潤顆粒剤の使用量が増えて、電極合材層の表面潰れが発生し易くなってしまう。 The ratio of the distance between the side plate 21 and the partition wall 22 to the distance between the pair of side plates 21 (the width of the electrode mixture layer), that is, the total length of the central portion and the end portion in the rotation axis direction of the roll ( The ratio of the length of each end to the width of the electrode mixture layer is, for example, about 5 to 40%. In the case of such a ratio, the effect of the present disclosure that achieves both the effect of suppressing the occurrence of surface crushing of the electrode mixture layer and the effect of increasing the edge accuracy of the electrode mixture layer can be more reliably obtained. Can do. That is, when this ratio is too small, the supply amount of the second wet granule is insufficient, and it is difficult to obtain the effect of improving the edge accuracy of the electrode mixture layer. Moreover, there is a possibility that the second wet granule cannot be supplied smoothly. On the other hand, when this ratio is too large, the amount of the second wet granule having low malleability is increased, and the surface of the electrode mixture layer is likely to be crushed.
湿潤顆粒剤(第1湿潤顆粒剤および第2湿潤顆粒剤)の単位時間当りの供給量(供給速度)の合計に対する第2湿潤顆粒剤の単位時間当りの供給量の比率は、例えば、5〜40質量%程度である。上記の距離の比率と同様の理由から、このような比率である場合において、電極合材層の表面潰れなどの発生を抑制する効果と、電極合材層の端部精度を高める効果とを両立させる本開示の効果をより確実に得ることができる。 The ratio of the supply amount per unit time of the second wet granule to the total supply amount (supply rate) of the wet granule (first wet granule and second wet granule) per unit time is, for example, 5 to It is about 40% by mass. For the same reason as the above-mentioned distance ratio, in such a ratio, both the effect of suppressing the occurrence of surface crushing of the electrode mixture layer and the effect of increasing the edge accuracy of the electrode mixture layer are compatible. The effect of the present disclosure can be obtained more reliably.
なお、Aロール31およびBロール32は、その間の距離が一定に維持されるように、それらの回転軸が保持されている。また、Bロール32およびCロール33も、その間の距離が一定に維持されるように、それらの回転軸が保持されている。Aロール31とBロール32との間隔(一対のロールの表面を結ぶ最短の直線距離)、および、Bロール32とCロール33との間隔は、例えば、50μm〜10mm程度であり、好ましくは100μm〜1mm程度である。従来の電極の製造方法では、このような場合に、電極合材層の端部ハミダシが発生しやすいため、本開示の効果が特に有用である。電極合材層12の目付量(単位面積当たりの質量)は、一対のロールの間隔によって調整可能である。 In addition, as for the A roll 31 and the B roll 32, those rotating shafts are hold | maintained so that the distance between them may be maintained constant. The B roll 32 and the C roll 33 also hold their rotation axes so that the distance between them is maintained constant. The distance between the A roll 31 and the B roll 32 (the shortest linear distance connecting the surfaces of the pair of rolls) and the distance between the B roll 32 and the C roll 33 are, for example, about 50 μm to 10 mm, preferably 100 μm. About 1 mm. In the conventional method for manufacturing an electrode, the edge portion of the electrode mixture layer is likely to occur in such a case, and thus the effect of the present disclosure is particularly useful. The basis weight (mass per unit area) of the electrode mixture layer 12 can be adjusted by the distance between the pair of rolls.
また、Aロール31、Bロール32およびCロール33の各々の直径は、例えば、20〜25cm程度である。Aロール31、Bロール32およびCロール33の各々の直径は、同じであってもよく、異なっていてもよい。直径が異なる場合、一対のロール(例えば、Aロール31およびBロール32)の直径の比は、1:2〜2:1程度である。各ロールの材質は、特に限定されず、種々公知の材料を用いることができ、例えば、ステンレス鋼(SUS)などを用い得る。 Moreover, the diameter of each of A roll 31, B roll 32, and C roll 33 is about 20-25 cm, for example. The diameters of the A roll 31, the B roll 32, and the C roll 33 may be the same or different. When the diameters are different, the ratio of the diameters of the pair of rolls (for example, A roll 31 and B roll 32) is about 1: 2 to 2: 1. The material of each roll is not particularly limited, and various known materials can be used. For example, stainless steel (SUS) can be used.
Aロール31およびBロール32(一対のロール)は、互いに平行な回転軸(中心軸)を有し、互いに反対方向に回転駆動される。また、Bロール32およびCロール33も、互いに平行な回転軸を有し、互いに反対方向に回転駆動される。Cロール33およびDロール34も、互いに平行な回転軸を有し、互いに反対方向に回転駆動される。なお、図2、図3および図5において、各ロールに描かれた円弧状の矢印は、各ロールの回転方向を示している。 The A roll 31 and the B roll 32 (a pair of rolls) have rotation axes (center axes) parallel to each other, and are driven to rotate in directions opposite to each other. The B roll 32 and the C roll 33 also have rotational axes parallel to each other and are driven to rotate in opposite directions. The C roll 33 and the D roll 34 also have rotation axes parallel to each other and are driven to rotate in opposite directions. 2, 3, and 5, arc-shaped arrows drawn on each roll indicate the rotation direction of each roll.
なお、Bロール32の周速度は、Aロール31の周速度より速いことが好ましい。Bロール32の周速度は、Aロール31の周速度の3倍〜5倍程度である。Bロール32の周速度をAロール31の周速度より速くすることで、湿潤顆粒剤は、Bロール32の表面でAロール31の表面より多く引き伸ばされる。このため、湿潤顆粒剤の液架橋(溶媒)の部分がBロール32の表面に接する面積は、Aロール31の表面に接する面積よりも大きくなる。これにより、圧延後の湿潤顆粒剤(電極合材層12)は、Bロール32側に貼り付き、Bロール32によって搬送される。ここで、ロールの周速度とは、ロール表面の移動速度である。 The peripheral speed of the B roll 32 is preferably faster than the peripheral speed of the A roll 31. The peripheral speed of the B roll 32 is about 3 to 5 times the peripheral speed of the A roll 31. By making the peripheral speed of the B roll 32 faster than the peripheral speed of the A roll 31, the wet granule is stretched more on the surface of the B roll 32 than on the surface of the A roll 31. For this reason, the area where the liquid crosslinking (solvent) portion of the wet granule is in contact with the surface of the B roll 32 is larger than the area of contact with the surface of the A roll 31. Thereby, the wet granule (electrode mixture layer 12) after rolling sticks to the B roll 32 side and is conveyed by the B roll 32. Here, the peripheral speed of the roll is the moving speed of the roll surface.
同様に、Cロール33の周速度は、Bロール32の周速度より速いことが好ましい。例えば、Cロール33の周速度は、Bロール32の周速度の3倍〜5倍程度である。 Similarly, the peripheral speed of the C roll 33 is preferably faster than the peripheral speed of the B roll 32. For example, the peripheral speed of the C roll 33 is about 3 to 5 times the peripheral speed of the B roll 32.
なお、本実施形態では、一対のロールの回転軸方向の両端部に第2湿潤顆粒剤を供給して、電極合材層の両端における形状の直線性(端部精度)を向上させることが望ましい。ただし、少なくとも一方の端部に第2湿潤顆粒剤が供給されれば、湿潤顆粒成形法により電極を製造する場合において電極合材層の端部精度を向上させる、本開示の効果を得ることは可能である。 In the present embodiment, it is desirable to improve the linearity (end portion accuracy) of the shape at both ends of the electrode mixture layer by supplying the second wet granule to both ends in the rotation axis direction of the pair of rolls. . However, if the second wet granule is supplied to at least one end, it is possible to obtain the effect of the present disclosure, which improves the end accuracy of the electrode mixture layer when an electrode is produced by the wet granulation method. Is possible.
《配置工程(S30)》
配置工程では、電極合材層12を電極集電体13上に配置する。なお、電極集電体13としては、特に限定されないが、例えば、種々公知の電極用の金属箔などを用いることができる。正極集電体としては、例えば、アルミニウム箔を使用することができる。負極集電体としては、例えば、銅箔(圧延銅箔、電解銅箔など)を使用できる。電極集電体の厚みは、特に限定されないが、例えば、5〜20μm程度である。
<< Arrangement Step (S30) >>
In the arranging step, the electrode mixture layer 12 is arranged on the electrode current collector 13. The electrode current collector 13 is not particularly limited. For example, various known metal foils for electrodes can be used. As the positive electrode current collector, for example, an aluminum foil can be used. As the negative electrode current collector, for example, a copper foil (rolled copper foil, electrolytic copper foil, etc.) can be used. Although the thickness of an electrode electrical power collector is not specifically limited, For example, it is about 5-20 micrometers.
具体的には、成形工程(S20)で作製されたシート状の電極合材層12を電極集電体13に転写することで、電極合材層12を電極集電体13上に配置する。 Specifically, the electrode mixture layer 12 is disposed on the electrode current collector 13 by transferring the sheet-like electrode mixture layer 12 produced in the forming step (S <b> 20) to the electrode current collector 13.
具体的には、図2および図5を参照して、電極集電体13はCロール33上を搬送され、Bロール32とCロール33との間の隙間に供給される。電極合材層12は、Aロール31とBロール32との間の隙間を出た後、Bロール32上を搬送され、Bロール32とCロール33との間の隙間に供給される。 Specifically, with reference to FIGS. 2 and 5, the electrode current collector 13 is conveyed on the C roll 33 and supplied to the gap between the B roll 32 and the C roll 33. After leaving the gap between the A roll 31 and the B roll 32, the electrode mixture layer 12 is conveyed on the B roll 32 and supplied to the gap between the B roll 32 and the C roll 33.
Bロール32とCロール33との間の隙間では、電極合材層12が電極集電体13に押しつけられ、電極合材層12はBロール32から離れて、電極集電体13に圧着される。すなわち、電極合材層12がBロール32から電極集電体13に転写される。こうしてシート状の電極合材層12が、電極集電体上の所定位置に配置される。 In the gap between the B roll 32 and the C roll 33, the electrode mixture layer 12 is pressed against the electrode current collector 13, and the electrode mixture layer 12 is separated from the B roll 32 and is crimped to the electrode current collector 13. The That is, the electrode mixture layer 12 is transferred from the B roll 32 to the electrode current collector 13. In this way, the sheet-like electrode mixture layer 12 is disposed at a predetermined position on the electrode current collector.
なお、電極集電体13の幅方向の両端には、電極合材層12が配置されない露出部を設けることができる。この露出部は、電池の集電端子等に接続され得る。 An exposed portion where the electrode mixture layer 12 is not disposed can be provided at both ends of the electrode current collector 13 in the width direction. The exposed portion can be connected to a current collecting terminal of the battery.
電極合材層12を乾燥させた後に、電極集電体13および電極合材層12(図2および図5の電極11)を、例えばスリッタ等を用いて所定のサイズ(長さ)に切断加工することにより、シート状の電極(電極シート)を製造することができる。 After the electrode mixture layer 12 is dried, the electrode current collector 13 and the electrode mixture layer 12 (electrode 11 in FIGS. 2 and 5) are cut into a predetermined size (length) using, for example, a slitter or the like. By doing so, a sheet-like electrode (electrode sheet) can be manufactured.
上記においては、成形工程(S20)の後に配置工程(S30)が実施される場合について説明したが、本開示の電極の製造方法においては、成形工程(S20)と配置工程(S30)とを同時に実施することも可能である。 In the above description, the arrangement step (S30) is performed after the molding step (S20). However, in the electrode manufacturing method of the present disclosure, the molding step (S20) and the arrangement step (S30) are performed simultaneously. It is also possible to implement.
具体的には、例えば、図2および図5に示されるような、Aロール31およびBロール32のみを用いて、電極集電体13をBロール32の表面上に搬送させながら、Aロール31およびBロール32との間の隙間に、上記の成形工程(S20)と同様にして湿潤顆粒剤(第1湿潤顆粒剤および第2湿潤顆粒剤)を供給する。これにより、該隙間では、湿潤顆粒剤が圧縮成形されて電極合材層12が形成されると同時に、電極合材層12が電極集電体13に圧着される。このようにして、成形工程(S20)と配置工程(S30)とが同時に実施され、シート状の電極合材層12が、電極集電体13上に配置され得る。 Specifically, for example, as shown in FIGS. 2 and 5, using only the A roll 31 and the B roll 32, the electrode current collector 13 is conveyed onto the surface of the B roll 32, and the A roll 31. In the same manner as in the molding step (S20), wet granules (first wet granules and second wet granules) are supplied to the gap between the B roll 32 and the B roll 32. Thereby, in the gap, the wet granule is compression-molded to form the electrode mixture layer 12, and at the same time, the electrode mixture layer 12 is pressed against the electrode current collector 13. In this manner, the forming step (S20) and the arranging step (S30) are performed at the same time, and the sheet-like electrode mixture layer 12 can be arranged on the electrode current collector 13.
〔実施形態2〕
本実施形態は、第2湿潤顆粒剤の展性を第1湿潤顆粒剤よりも低くするために、第2湿潤顆粒剤の不揮発分率(NV率)を第1湿潤顆粒剤よりも大きくしている点で、実施形態1とは異なる。本実施形態のそれ以外の点は、実施形態1と基本的に同じである。
[Embodiment 2]
In this embodiment, in order to make the malleability of the second wet granule lower than that of the first wet granule, the non-volatile fraction (NV ratio) of the second wet granule is made larger than that of the first wet granule. This is different from the first embodiment. The other points of this embodiment are basically the same as those of the first embodiment.
本実施形態の電極の製造方法では、図2および図5に示されるような装置を用いており、ロールの回転軸方向の中央部と端部とで、湿潤顆粒剤のNV率に差が設けられている(図9の展延前23a参照)。すなわち、本実施形態においては、第2湿潤顆粒剤の不揮発分率が第1湿潤顆粒剤よりも大きいことにより、第2湿潤顆粒剤の展性は、第1湿潤顆粒剤の展性よりも低くなる。これにより、電池性能を低下させる電極合材層の表面潰れなどの発生を抑制しつつ、電極合材層の端部精度を高めることができる(図9の展延後23b参照)。 In the electrode manufacturing method of the present embodiment, an apparatus as shown in FIGS. 2 and 5 is used, and there is a difference in the NV ratio of the wet granule between the center portion and the end portion in the rotation axis direction of the roll. (See 23a before spreading in FIG. 9). That is, in this embodiment, the non-volatile fraction of the second wet granule is larger than that of the first wet granule, so that the malleability of the second wet granule is lower than the malleability of the first wet granule. Become. Thereby, the edge part precision of an electrode compound material layer can be improved, suppressing generation | occurrence | production of the surface crushing etc. of the electrode compound material layer which reduces battery performance (refer 23b after extending of FIG. 9).
第2湿潤顆粒剤は、不揮発分率が79質量%以上80質量%以下であることが好ましい。この場合、本開示の効果をより確実に得ることができる。また、第1湿潤顆粒剤の不揮発分率は、好ましくは78質量%以下であり、より好ましくは75〜78質量%である。 The second wet granule preferably has a nonvolatile fraction of 79% by mass to 80% by mass. In this case, the effect of the present disclosure can be obtained more reliably. Moreover, the non-volatile fraction of the first wet granule is preferably 78% by mass or less, and more preferably 75 to 78% by mass.
なお、本開示の電極の製造方法においては、第2湿潤顆粒剤の展性が第1湿潤顆粒剤よりも低ければよく、実施形態1および実施形態2のような態様に限られない。 In addition, in the manufacturing method of the electrode of this indication, the malleability of the 2nd wet granule should just be lower than the 1st wet granule, and is not restricted to an aspect like Embodiment 1 and Embodiment 2.
上述の本実施形態の製造方法によって得られる電極は、例えば、リチウムイオン二次電池(非水電解質二次電池)の電極として用いることができる。そのリチウムイオン二次電池は、例えば、ハイブリッド自動車(HV)、電気自動車(EV)、プラグインハイブリッド車(PHV)等の電源として用いることができる。ただし、本開示の製造方法によって得られる電極は、このような用途に限られず、あらゆる用途に適用可能である。 The electrode obtained by the manufacturing method of the above-described embodiment can be used, for example, as an electrode of a lithium ion secondary battery (nonaqueous electrolyte secondary battery). The lithium ion secondary battery can be used, for example, as a power source for a hybrid vehicle (HV), an electric vehicle (EV), a plug-in hybrid vehicle (PHV), or the like. However, the electrode obtained by the manufacturing method of the present disclosure is not limited to such a use, and can be applied to any use.
以下、実施例を用いて本実施形態を説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, although this embodiment is described using an example, this embodiment is not limited to these.
<電極の製造>
〔実施例1〜3〕
以下のようにして、実施例1〜3の電極(リチウムイオン二次電池用の正極シート)を製造した。
<Manufacture of electrodes>
[Examples 1-3]
The electrodes (positive electrode sheets for lithium ion secondary batteries) of Examples 1 to 3 were manufactured as follows.
《湿潤顆粒調製工程》
まず、以下の正極材料を準備した。
正極活物質: LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(平均粒径:5μm)
バインダ: PVDF
導電材: AB
溶媒: NMP
<< wet granule preparation process >>
First, the following positive electrode materials were prepared.
Positive electrode active material: LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (average particle size: 5 μm)
Binder: PVDF
Conductive material: AB
Solvent: NMP
(第1湿潤顆粒剤の調製)
卓上造粒機(攪拌造粒装置)の攪拌槽に、正極活物質(94.5質量部)および導電材(4質量部)を投入し、攪拌ブレードの回転数を4500rpmとして、20秒間混合した。その後、同様の混合を続けながら、混合物に5.0質量%のバインダ溶液(1.5質量部のバインダを含有する。溶媒はNMPである。)を噴霧(20秒間)することにより、湿潤体を得た。得られた湿潤体を撹拌ブレードにより、さらに微細化することで、第1湿潤顆粒剤を調製した。溶媒の使用量は、第1湿潤顆粒剤の不揮発分率(NV率)が70質量%となるように調整した。第1湿潤顆粒剤の平均粒径を測定したところ、2.0mmであった。なお、実施形態1で記載したとおり、平均粒径として、レーザ回折散乱法によって測定される体積基準の粒度分布において、微粒側から累積50%の粒径(D50)が測定された。
(Preparation of first wet granule)
A positive electrode active material (94.5 parts by mass) and a conductive material (4 parts by mass) were charged into a stirring tank of a tabletop granulator (stirring granulator), and the stirring blade was rotated at 4500 rpm and mixed for 20 seconds. . Thereafter, while continuing the same mixing, the mixture was sprayed (20 seconds) with a 5.0% by weight binder solution (containing 1.5 parts by weight of the binder, the solvent being NMP) to obtain a wet body. It was. The obtained wet body was further refined with a stirring blade to prepare a first wet granule. The amount of the solvent used was adjusted so that the non-volatile fraction (NV ratio) of the first wet granule was 70% by mass. It was 2.0 mm when the average particle diameter of the 1st wet granule was measured. In addition, as described in the first embodiment, as the average particle size, in the volume-based particle size distribution measured by the laser diffraction scattering method, a particle size (D50) of 50% cumulative from the fine particle side was measured.
(第2湿潤顆粒剤の調製)
調製された第1湿潤顆粒剤の一部に対して、所定の篩を用いた分級を行い、第2湿潤顆粒剤を回収した。
(Preparation of second wet granule)
A part of the prepared first wet granule was classified using a predetermined sieve, and the second wet granule was collected.
ここで、第2湿潤顆粒剤の平均粒径が測定された。粒径分布の測定の結果、実施例1〜3における第2湿潤顆粒剤のそれぞれの平均粒径は、1.0mm、0.5mmおよび0.3mmであった。 Here, the average particle size of the second wet granule was measured. As a result of measuring the particle size distribution, the average particle sizes of the second wet granules in Examples 1 to 3 were 1.0 mm, 0.5 mm, and 0.3 mm.
《成形工程》
上述の実施形態と同様にして、図2および図5に示されるような電極製造装置3を用いて、湿潤顆粒調製工程で得た湿潤顆粒剤(第1湿潤顆粒剤および第2湿潤顆粒剤)から、シート状の電極合材層12(正極合材層)を形成した。
<Molding process>
In the same manner as in the above-described embodiment, the wet granule (first wet granule and second wet granule) obtained in the wet granule preparation step using the electrode manufacturing apparatus 3 as shown in FIGS. 2 and 5 From this, a sheet-like electrode mixture layer 12 (positive electrode mixture layer) was formed.
なお、側板21と隔壁22との間の距離は3mm程度であり、隔壁22と隔壁22との間の距離は114mm程度であった。2湿潤顆粒剤の供給量は、第1湿潤顆粒剤と第2湿潤顆粒剤の総量に対して、5質量%〜10質量%であった。 The distance between the side plate 21 and the partition wall 22 was about 3 mm, and the distance between the partition wall 22 and the partition wall 22 was about 114 mm. The supply amount of the 2 wet granules was 5% by mass to 10% by mass with respect to the total amount of the first wet granules and the second wet granules.
《配置工程》
上記のようにして形成された電極合材層を、上述の実施形態と同様にして、図2および図5に示す電極製造装置3を用いて、電極集電体13(正極集電体)上に配置した。正極集電体としては、アルミニウム箔(厚さ15μm)を用いた。
《Arrangement process》
The electrode mixture layer formed as described above is formed on the electrode current collector 13 (positive electrode current collector) using the electrode manufacturing apparatus 3 shown in FIGS. 2 and 5 in the same manner as in the above embodiment. Arranged. As the positive electrode current collector, an aluminum foil (thickness: 15 μm) was used.
電極合材層を乾燥させた後に、電極集電体および電極合材層をスリッタを用いて所定のサイズに切断加工することにより、シート状の電極11(正極シート)を製造した。このようにして、実施例1〜3の電極を製造した。 After the electrode mixture layer was dried, the electrode current collector and the electrode mixture layer were cut into a predetermined size using a slitter to produce a sheet-like electrode 11 (positive electrode sheet). Thus, the electrodes of Examples 1 to 3 were manufactured.
なお、電極製造装置3において、Cロール33およびDロール34の周速度は、正極シートが30m/分の速度で製造されるように設定した。Bロール32の周速度はCロール33の周速度よりも遅いように設定し、Aロール31の周速度はBロール32の周速度よりも遅いように設定された。なお、Aロール31とBロール32との間隔は50μmであり、Bロール32とCロール33との間隔は65μmであった。Aロール31、Bロール32およびCロール33の各々の直径は、全て25cmであった。 In the electrode manufacturing apparatus 3, the peripheral speeds of the C roll 33 and the D roll 34 were set so that the positive electrode sheet was manufactured at a speed of 30 m / min. The peripheral speed of the B roll 32 was set to be slower than the peripheral speed of the C roll 33, and the peripheral speed of the A roll 31 was set to be slower than the peripheral speed of the B roll 32. In addition, the space | interval of A roll 31 and B roll 32 was 50 micrometers, and the space | interval of B roll 32 and C roll 33 was 65 micrometers. The diameters of the A roll 31, the B roll 32, and the C roll 33 were all 25 cm.
〔比較例1〕
比較例1は、図3に示すような隔壁22のない装置により、1種類の湿潤顆粒剤10(第1湿潤顆粒剤)のみを圧縮成形することで、電極合材層を形成した点で、実施例1とは異なる。それ以外の点は実施例1と同様にして、比較例1の電極(正極シート)を製造した。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, the electrode mixture layer was formed by compression molding only one kind of wet granule 10 (first wet granule) with an apparatus without the partition wall 22 as shown in FIG. This is different from the first embodiment. Otherwise in the same manner as in Example 1, an electrode (positive electrode sheet) of Comparative Example 1 was produced.
(評価1)
実施例1〜3および比較例1について、電極(電極合材層)の端部精度の指標として、電極合材層の幅方向端部の最大凹凸差を測定した。測定結果を表1および図7に示す。また、実施例2および比較例1における電極合材層の端部の写真を図8(a)および(b)に示す。なお、「電極合材層の幅方向端部の凹凸差」とは、シート状の電極合材層をその主面に垂直な方向から見たときの平面視における、電極合材層の幅方向端部の二次元的形状についての凹凸差の最大値である。ここで、「凹凸差」とは、隣り合う凹部と凸部との高低差(シート状の電極合材層の幅方向における位置の差)を意味する。なお、このような凹凸差は、マイクロスコープによって測定することができる。
(Evaluation 1)
About Examples 1-3 and Comparative Example 1, the maximum unevenness | corrugation difference of the width direction edge part of an electrode compound material layer was measured as a parameter | index of the edge part precision of an electrode (electrode compound material layer). The measurement results are shown in Table 1 and FIG. Moreover, the photograph of the edge part of the electrode compound-material layer in Example 2 and Comparative Example 1 is shown to Fig.8 (a) and (b). In addition, “the unevenness difference at the end in the width direction of the electrode mixture layer” means the width direction of the electrode mixture layer in a plan view when the sheet-like electrode mixture layer is viewed from the direction perpendicular to the main surface. It is the maximum value of the unevenness difference for the two-dimensional shape of the end. Here, the “concavo-convex difference” means a difference in height between adjacent concave and convex portions (a difference in position in the width direction of the sheet-shaped electrode composite layer). Note that such unevenness can be measured with a microscope.
また、電極合材層(活物質)の表面潰れ(図13参照)の有無について、電極合材層の表面のSEM写真を目視で観察することにより、判断した。その結果、実施例1〜3および比較例1の全てにおいて、電極合材層の表面潰れは観察されなかった。 Moreover, the presence or absence of surface crushing (see FIG. 13) of the electrode mixture layer (active material) was determined by visually observing a SEM photograph of the surface of the electrode mixture layer. As a result, in all of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, surface crushing of the electrode mixture layer was not observed.
表1、図7および図8に示される結果から、ロールの回転軸方向の端部に供給される第2湿潤顆粒剤の平均粒径を、ロールの回転軸方向の中央部に供給される第1湿潤顆粒剤よりも小さくすることで、電極合材層の端部精度を高めることができることが分かる。また、実施例1〜3および比較例1の全てにおいて、電極合材層の表面潰れは観察されなかった。これは、ロールの回転軸方向の端部に供給される第2湿潤顆粒剤の展性が低く、ロールの回転軸方向の中央部に供給される第1湿潤顆粒剤の展性が高いことによる効果であると考えられる。
なお、このような効果は、第2湿潤顆粒剤の平均粒径が0.3mm以上1.0mm以下である場合に、より確実に得られると考えられる。また、例えば、最大凹凸差の目標値を0.7mm以下に設定したときには、第2湿潤顆粒剤の平均粒径が0.3mm以上0.5mm以下である場合に、かかる目標値を達成できることが分かる(図7参照)。
From the results shown in Table 1, FIG. 7 and FIG. 8, the average particle size of the second wet granule supplied to the end of the roll in the rotation axis direction is the first supplied to the center of the roll in the rotation axis direction. It turns out that the edge part precision of an electrode compound-material layer can be raised by making it smaller than 1 wet granule. Further, in all of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, surface crushing of the electrode mixture layer was not observed. This is because the malleability of the second wet granule supplied to the end of the roll in the rotation axis direction is low, and the malleability of the first wet granule supplied to the center of the roll in the rotation axis direction is high. It is considered to be an effect.
Such an effect is considered to be obtained more reliably when the average particle size of the second wet granule is 0.3 mm or more and 1.0 mm or less. Further, for example, when the target value of the maximum unevenness difference is set to 0.7 mm or less, the target value can be achieved when the average particle size of the second wet granule is 0.3 mm or more and 0.5 mm or less. You can see (see Figure 7).
〔実施例4〜7〕
実施例4〜7は、第2湿潤顆粒剤の調製の際に噴霧するバインダ溶液の濃度を変更することにより、第1湿潤顆粒剤よりNV率が高い第2湿潤顆粒剤を調製した点で、実施例1とは異なる。それ以外の点は実施例1と同様にして、実施例4〜7の電極(正極シート)を製造した。なお、実施例4〜7において、第2湿潤顆粒剤のNV率は、それぞれ78質量%、79質量%、80質量%および81質量%となるように、噴霧されるバインダ溶液に使用される溶媒の量を調整した。なお、第1湿潤顆粒剤のNV率は、実施例1と同様に70質量%である。第2湿潤顆粒剤の平均粒径は第1湿潤顆粒剤と同じである。
[Examples 4 to 7]
In Examples 4 to 7, the second wet granule having a higher NV ratio than the first wet granule was prepared by changing the concentration of the binder solution sprayed in the preparation of the second wet granule. This is different from the first embodiment. Other than that was carried out similarly to Example 1, and manufactured the electrode (positive electrode sheet) of Examples 4-7. In Examples 4 to 7, the NV ratio of the second wet granule is 78% by mass, 79% by mass, 80% by mass, and 81% by mass of the solvent used for the sprayed binder solution. The amount of was adjusted. The NV ratio of the first wet granule is 70% by mass as in Example 1. The average particle size of the second wet granule is the same as that of the first wet granule.
(評価2)
実施例4〜7について、実施例1〜3および比較例1と同様にして、最大凹凸差を測定した。測定結果を表2に示す。また、図11に、この測定結果について、第2湿潤顆粒剤の不揮発分率と、電極合材層の幅方向端部の最大凹凸差と、の関係をグラフで示す。なお、実施例5および比較例1における電極合材層の端部の写真を図12(a)および(b)に示す。
(Evaluation 2)
About Examples 4-7, it carried out similarly to Examples 1-3 and the comparative example 1, and measured the largest uneven | corrugated difference. The measurement results are shown in Table 2. FIG. 11 is a graph showing the relationship between the non-volatile fraction of the second wet granule and the maximum unevenness of the end portion in the width direction of the electrode mixture layer. In addition, the photograph of the edge part of the electrode compound-material layer in Example 5 and Comparative Example 1 is shown to Fig.12 (a) and (b).
また、電極合材層(活物質)の表面潰れ(図13参照)の有無について、電極合材層の表面のSEM写真を目視で観察することにより、判断した。その結果も、併せて表2に示す。 Moreover, the presence or absence of surface crushing (see FIG. 13) of the electrode mixture layer (active material) was determined by visually observing a SEM photograph of the surface of the electrode mixture layer. The results are also shown in Table 2.
表2の結果から、第2湿潤顆粒剤のNV率を第1湿潤顆粒剤粒子よりも高くすることで、電池性能を低下させる電極合材層の表面潰れなどの発生を抑制しつつ、電極合材層の端部精度を高められることが分かる。 From the results of Table 2, the NV ratio of the second wet granule is made higher than that of the first wet granule particles, thereby suppressing the occurrence of surface crushing of the electrode mixture layer that reduces the battery performance, and the electrode combination. It turns out that the edge part precision of a material layer can be improved.
図10は、湿潤顆粒剤の不揮発分率と展性との関係を示すグラフである。図の縦軸の圧縮力は、単位当たりの試料を所定の面積に展延するために必要な圧縮力(kN)であり、展延性評価装置により測定される。図10に示されるように、湿潤顆粒剤の不揮発分率の上昇に伴って、展性は高くなる。このことから、実施例4〜7では、ロールの回転軸方向の端部に供給される第2湿潤顆粒剤の展性が低く、ロールの回転軸方向の中央部に供給される第2湿潤顆粒剤の展性が高くなっており、このため、電池性能を低下させる電極合材層の表面潰れなどの発生を抑制しつつ、電極合材層の端部精度を高められたと考えられる。 FIG. 10 is a graph showing the relationship between the nonvolatile fraction of wet granules and malleability. The compressive force on the vertical axis in the figure is the compressive force (kN) required to spread the sample per unit to a predetermined area, and is measured by a spreadability evaluation apparatus. As shown in FIG. 10, the malleability increases as the non-volatile fraction of the wet granule increases. From this, in Examples 4-7, the malleability of the 2nd wet granule supplied to the edge part of the rotating shaft direction of a roll is low, and the 2nd wet granule supplied to the center part of the rotating shaft direction of a roll is low. It is considered that the end accuracy of the electrode mixture layer was improved while suppressing the occurrence of surface crushing of the electrode mixture layer which deteriorates the battery performance.
また、第2湿潤顆粒剤の不揮発分率が79質量%以上80質量%以下である場合に、本開示の効果をより確実に得ることができると考えられる。 Moreover, it is thought that the effect of this indication can be acquired more reliably when the non-volatile fraction of a 2nd wet granule is 79 to 80 mass%.
なお、表2に示されるNV率は、噴霧されるバインダ溶液に使用される溶媒の量に基づいて算出される比率(溶媒を含む全ての原材料の質量合計に対する、溶媒以外の成分の質量比率)であり、実際に一対のロール間に供給される湿潤顆粒剤においては、溶媒の揮発等により若干この値よりも不揮発成分の比率が高くなる場合がある。 The NV rate shown in Table 2 is a ratio calculated based on the amount of solvent used in the sprayed binder solution (mass ratio of components other than the solvent to the total mass of all raw materials including the solvent). In the wet granule actually supplied between a pair of rolls, the ratio of the non-volatile component may be slightly higher than this value due to volatilization of the solvent and the like.
今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present disclosure is defined by the scope of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.
10 湿潤顆粒剤、101 第1湿潤顆粒剤、102 第2湿潤顆粒剤、11 電極、12 電極合材層、13 電極集電体、21 側板、22 隔壁、23a 展延前、23b 展延後、3 電極製造装置、31 Aロール、32 Bロール、33 Cロール、34 Dロール。 10 wet granules, 101 first wet granules, 102 second wet granules, 11 electrodes, 12 electrode composite layers, 13 electrode current collectors, 21 side plates, 22 partition walls, 23a before spreading, 23b after spreading, 3 Electrode manufacturing apparatus, 31 A roll, 32 B roll, 33 C roll, 34 D roll.
Claims (5)
一対のロールの間の隙間に、前記湿潤顆粒剤を供給し、前記湿潤顆粒剤を圧縮成形することにより、電極合材層を形成する成形工程と、
前記電極合材層を電極集電体上に配置する工程と、を備える、電極の製造方法であって、
前記湿潤顆粒剤は、第1湿潤顆粒剤と、前記第1湿潤顆粒剤よりも展性が低い第2湿潤顆粒剤と、を含み、
前記一対のロールは、互いに平行な回転軸を有し、互いに反対方向に回転駆動され、
前記一対のロールの隙間において、前記回転軸の方向の端部に前記第2湿潤顆粒剤が供給され、前記回転軸の方向の中央部に前記第1湿潤顆粒剤が供給される、電極の製造方法。 Preparing a wet granule comprising an electrode active material, a binder and a solvent;
A forming step of forming an electrode mixture layer by supplying the wet granule to a gap between a pair of rolls and compressing the wet granule,
Arranging the electrode mixture layer on an electrode current collector, and a method for producing an electrode,
The wet granule includes a first wet granule and a second wet granule that is less malleable than the first wet granule,
The pair of rolls have rotation axes parallel to each other and are driven to rotate in directions opposite to each other,
In the gap between the pair of rolls, the second wet granule is supplied to an end portion in the direction of the rotary shaft, and the first wet granule is supplied to a central portion in the direction of the rotary shaft. Method.
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