JP2014071977A - Method and device for manufacturing lithium ion battery - Google Patents
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Abstract
【課題】経済的負担を軽減しつつ電極品質を維持することのできるリチウムイオン電池の製造方法およびリチウムイオン電池の製造装置を提供する。
【解決手段】電極箔1の表面にペースト状の電極材18を塗布した後、電極材18に含まれる液体成分とは異なる液体成分を含む固化液を、高圧加熱蒸気として電極箔1の上方から電極材18の表面に供給するとともに、電極箔1の下方から高圧低温空気を供給して電極材18を冷却する固化工程を行う。これにより電極材18を固化させた後、電極材18から液体成分を除去して乾燥させる。
【選択図】図6A lithium ion battery manufacturing method and a lithium ion battery manufacturing apparatus capable of maintaining electrode quality while reducing an economic burden.
After applying a paste-like electrode material 18 to the surface of an electrode foil 1, a solidified liquid containing a liquid component different from the liquid component contained in the electrode material 18 is used as a high-pressure heating vapor from above the electrode foil 1. While being supplied to the surface of the electrode material 18, a solidification process is performed in which high-pressure and low-temperature air is supplied from below the electrode foil 1 to cool the electrode material 18. Thus, after the electrode material 18 is solidified, the liquid component is removed from the electrode material 18 and dried.
[Selection] Figure 6
Description
本発明は、リチウムイオン電池の製造方法およびリチウムイオン電池の製造装置に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a lithium ion battery and an apparatus for manufacturing a lithium ion battery.
リチウムイオン電池は、正極シート、負極シート、およびそれらのシートの間に設けられたセパレータを、円筒型もしくは角型の缶構造、またはAl(アルミニウム)などを基体としたフイルム状の電池置体に組み込み、電解液を注液した後、封止することによって製造された二次電池である。缶構造、またはフイルム状構造によって製造方法および外観は大きく異なるが、いずれの構造体を用いる場合でも、電池を動作させるための基本的な構成要素は共通である。 Lithium ion batteries use a positive electrode sheet, a negative electrode sheet, and a separator provided between the sheets as a cylindrical or square can structure, or as a film-like battery assembly based on Al (aluminum) or the like. It is a secondary battery manufactured by incorporating and injecting an electrolytic solution and then sealing. Although the manufacturing method and appearance vary greatly depending on the can structure or the film-like structure, the basic components for operating the battery are the same regardless of which structure is used.
すなわち、正極シートは電極箔の両面に正極活物質が塗布された構造を有し、負極シートは電極箔の両面に負極活物質が塗布された構造を有し、正極シートおよび負極シート間には、正極活物質と負極活物質が短絡することを防ぐためにセパレータが挿入されている。活物質は合剤とも呼ばれる。こうした正極シート、セパレータ、負極シートの積層構造体を形成し、該構造体を、リチウムイオンを含む電解液で湿潤させ、かかる積層体を各種の箆体に封止することで、リチウムイオン電池を形成する。 That is, the positive electrode sheet has a structure in which a positive electrode active material is applied on both sides of the electrode foil, and the negative electrode sheet has a structure in which a negative electrode active material is applied on both sides of the electrode foil. In order to prevent a short circuit between the positive electrode active material and the negative electrode active material, a separator is inserted. The active material is also called a mixture. A laminated structure of such a positive electrode sheet, a separator, and a negative electrode sheet is formed, the structure is wetted with an electrolytic solution containing lithium ions, and the laminated body is sealed in various casings. Form.
このようなリチウムイオン電池の製造方法に関しては、その一例が特許文献1(特開平11−288741号公報)に記載されている。特許文献1には、リチウムイオン電池の製造工程であって、電極体の表面に塗布した電極材から高分子材料を析出させるために、該電極材を、該高分子材料に難溶性を示す液体に浸漬させる工程が記載されている。以下では、正極の電極製造工程の概要について、一例を示す。
An example of a method for manufacturing such a lithium ion battery is described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-288741).
正極の製造工程では、まず、正極活物質の粉末原料、導電材粉末、バインダー溶液および有機溶剤などを混練してスラリー状のペースト(電極材)を製造し、このペーストをダイコーターなどの塗工手段を用いて集電用アルミ電極箔上に薄く、均一に塗布する。その後、塗布したペーストを乾燥させることで、電極膜を形成する。次に、電極膜厚を所定の厚さに調整するためのカレンダ−処理(ロールで潰して延伸させる処理)または電極膜を所定の形状に加工するためのスリット加工などを経て、リチウムイオン電池用の電極を形成する。このように、集電用の電極箔の表面上に形成した電極膜は、例えば電極箔の両面に同一の厚さで形成し、その後、電池のエネルギー密度を大きくするために、正極、セパレータおよび負極を隙間なく積層した構造体を形成する。 In the manufacturing process of the positive electrode, first, a slurry material (electrode material) is manufactured by kneading the powder raw material of the positive electrode active material, the conductive material powder, the binder solution and the organic solvent, and this paste is applied to a die coater or the like. Apply thinly and uniformly onto the current collecting aluminum electrode foil. Thereafter, the applied paste is dried to form an electrode film. Next, through a calendar process (a process of crushing and stretching with a roll) for adjusting the electrode film thickness to a predetermined thickness, or a slit process for processing the electrode film into a predetermined shape, etc., for a lithium ion battery The electrode is formed. Thus, the electrode film formed on the surface of the electrode foil for current collection is formed with the same thickness on both surfaces of the electrode foil, for example, and then, in order to increase the energy density of the battery, the positive electrode, the separator and A structure in which negative electrodes are laminated without gaps is formed.
上記したように、リチウムイオン電池の製造工程では、電極用ペーストの製造、電極箔へのペースト塗布および乾燥の一連の工程を経て、またはこれらの工程を組み合わせて電極箔の両面に電極膜を形成したシートを作成する必要がある。しかし、このような電極シートの製造には大きなコストが必要であり、かつ、電極品質の維持についても改善が望まれている。 As described above, in the lithium ion battery manufacturing process, an electrode film is formed on both sides of the electrode foil through a series of processes of manufacturing an electrode paste, applying paste to the electrode foil, and drying, or combining these processes. It is necessary to create a sheet. However, the production of such an electrode sheet requires a large cost, and improvement in electrode quality maintenance is also desired.
本発明の目的は、製造コストを低減しつつ電極品質の維持することのできるリチウムイオン電池の製造方法、およびリチウムイオン電池の製造装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of a lithium ion battery which can maintain electrode quality, reducing a manufacturing cost, and the manufacturing apparatus of a lithium ion battery.
本発明の前記の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above object and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the embodiments disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
一実施の形態であるリチウムイオン電池の製造方法は、電極箔の表面にペースト状の電極材を塗布した後、電極材に含まれる液体成分とは異なる液体成分を含む固化液を、高圧加熱蒸気として電極箔の上方から電極材の表面に供給することで固化工程を行った後、電極材から液体成分を除去して乾燥させるものである。 In one embodiment, a method for manufacturing a lithium ion battery includes applying a paste-like electrode material to the surface of an electrode foil, and then applying a solidified liquid containing a liquid component different from the liquid component contained in the electrode material to high-pressure heating steam. After performing a solidification process by supplying to the surface of an electrode material from above the electrode foil, the liquid component is removed from the electrode material and dried.
また、一実施の形態であるリチウムイオン電池の製造装置は、蒸気生成機構を有し、前記蒸気生成機構から電極箔の表面に蒸気を供給することで、前記電極箔の表面に形成されたペーストを固化するものである。 Moreover, the manufacturing apparatus of the lithium ion battery which is one embodiment has a vapor generation mechanism, and the paste formed on the surface of the electrode foil by supplying the vapor from the vapor generation mechanism to the surface of the electrode foil Is to solidify.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
本発明によれば、製造コストを低減しつつ、電極またはセパレータの品質を維持することができるリチウムイオン電池の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the lithium ion battery which can maintain the quality of an electrode or a separator can be provided, reducing manufacturing cost.
また、本発明によれば、製造コストを低減しつつ、電極またはセパレータの品質を維持することができるリチウムイオン電池の製造装置を提供することができる。 Moreover, according to this invention, the manufacturing apparatus of the lithium ion battery which can maintain the quality of an electrode or a separator can be provided, reducing manufacturing cost.
以下、本発明の実施の形態を、比較例と比較し、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings in comparison with a comparative example. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. Also, in the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.
リチウムイオン電池は、電極である正極シートおよび負極シート、ならびにそれらのシートの間に設けられたセパレータを、円筒型などの容器内に組み込み、当該容器内に電解液を注液した後、封止することによって製造される二次電池である。 Lithium-ion batteries include a positive electrode sheet and a negative electrode sheet, which are electrodes, and a separator provided between the sheets, which are assembled into a cylindrical container, and an electrolyte is injected into the container, followed by sealing. It is a secondary battery manufactured by doing.
本願では、正極シートまたは負極シートを構成し、集電用の電極箔の表面上に形成された膜を電極膜と呼び、電極膜を形成する際に、電極箔に塗布され、乾燥されていない膜を電極材または電極材ペーストと呼ぶ。つまり、電極材を乾燥することで電極膜が形成される。ただし、後述する本実親形態1〜3では、固化され、流動性を失った膜であってもペーストと呼ぶ場合がある。また、電極膜が表面上に形成された電極箔を、正極シート、負極シートまたはそれらを総括して電極シートと呼ぶ。また、本願でいうペーストとは、バインダー溶液または有機溶剤などの液体を含み、流動性を有する液状の物質である。また、本願で単に「電極箔の表面」という場合は、電極箔の上面および底面を含めた全面ではなく、ローラー搬送系で搬送される電極箔の、裏面を含めない上面のみを指すものとする。
In this application, the positive electrode sheet or the negative electrode sheet is constituted, and the film formed on the surface of the current collecting electrode foil is referred to as an electrode film. When the electrode film is formed, it is applied to the electrode foil and not dried. The film is called an electrode material or an electrode material paste. That is, the electrode film is formed by drying the electrode material. However, in the
以下では、第1〜第3の比較例として、図10〜図12を用いてリチウムイオン電池の電極の製造方法について説明する。図10〜図12は、比較例として示す、リチウムイオン電池の製造装置の概略図である。 Below, the manufacturing method of the electrode of a lithium ion battery is demonstrated using FIGS. 10-12 as a 1st-3rd comparative example. 10 to 12 are schematic views of a lithium ion battery manufacturing apparatus shown as a comparative example.
図10に、第1の比較例として、片面塗布型の電極製造装置の構成を示す。リチウムイオン電池用の正極または負極の電極膜を形成するために用いるペースト(電極材)は、例えば、活物質粉末、導電材粉末、およびこれらの粉末を結着するためのバインダー材等を、N−メチルピロリドン(NMP)などの有機溶剤に分散した高粘度スラリー状の液体である。第1の比較例において電極箔1の表面上に電極膜を形成する際は、まず、上記ペーストを塗工部2に設置したダイコーターなどの塗工手段3を用いて、集電用電極箔ロール4から供給される電極箔1上に、薄く均一に塗布する。
FIG. 10 shows a configuration of a single-side coating type electrode manufacturing apparatus as a first comparative example. The paste (electrode material) used to form a positive electrode or negative electrode film for a lithium ion battery includes, for example, an active material powder, a conductive material powder, a binder material for binding these powders, and the like. -A highly viscous slurry liquid dispersed in an organic solvent such as methylpyrrolidone (NMP). In forming the electrode film on the surface of the
続いて、電極箔1の裏面に接しながら電極箔1を一定速度で搬送するためのローラー搬送系5を用いて、ペーストを塗布した電極箔1を乾燥室6として示す熱風乾燥炉内に搬送する。その後、乾燥室6内でペースト中の溶剤成分を加熱蒸発させてペーストを乾燥させることで電極膜を形成する。乾燥工程を経た電極箔1を巻き取った電極箔ロール7は、次工程に供給される。第1の比較例の電極膜の製造工程では、このような工程を電極箔の表面と裏面とに対して行い、両面塗布した電極箔からなる電極シートを製造する。ここで乾燥させた電極膜は、膜内の水分が無くなり、流動性を失って完全な固体となっている。
Subsequently, the
上記の製造法では、品質がよく、信頼性が高い電極シートを製造するため、または製造時の安全性を確保するため、乾燥に長い時間および大きなコストをかけることが考えられる。すなわち、ペーストの乾燥工程では、ペーストへの熱の供給に伴うペースト表面からの溶剤蒸発で乾燥が進行する。この蒸発速度が大き過ぎると、電極箔の表面上の全体において均一な乾燥ができなくなる点、または形成した電極膜の厚さ方向の組成が不均一、不安定になる点などにより、乾燥工程の制約から、製造設備に大きな負担が必要となる。このような問題に対しては、電極材を複数回に分けて塗布、乾燥する、または複数回に分けて塗布するペーストの組成を異なるものとして調整するなどの対策が考えられる。 In the above manufacturing method, in order to manufacture an electrode sheet with good quality and high reliability, or in order to ensure safety during manufacturing, it is considered that drying takes a long time and a large cost. That is, in the paste drying process, the drying proceeds by evaporation of the solvent from the paste surface accompanying the supply of heat to the paste. If the evaporation rate is too high, the drying process cannot be performed uniformly on the entire surface of the electrode foil, or the composition in the thickness direction of the formed electrode film is uneven or unstable. Due to restrictions, a large burden is required on the manufacturing equipment. For such a problem, it is possible to take measures such as applying and drying the electrode material in a plurality of times or adjusting the composition of the paste applied in a plurality of times to be different.
また、電極材の乾燥工程における電極箔1の搬送速度は、1〜100m/分の程度が用いられる。このとき乾燥時間としては、1〜100分程度の時間を用いて電極材を乾燥させる。かかる搬送速度の下限に近い領域、つまり、例えば搬送速度を1m/分などとする場合では、乾燥室6内の搬送速度が遅いため、比較的低い温度で、ゆっくりした乾燥が可能となり、乾燥室6も小さなもので済ますことが可能で、かつ製造する電極膜の品質(例えば電極膜内の組成分布の均一性)も安定しやすい。しかし、かかる搬送速度の下限に近い領域では電極シート製造の生産性が小さいため、相対的に製造コストが増大し、安価なリチウムイオン電池を供給することが困難となる問題がある。
Moreover, the conveyance speed of the
一方、搬送速度の上限に近い領域、つまり、例えば搬送速度を100m/分などとする場合では、電極シート製造の生産性を高めることが可能であるが、電極品質を確保するために必要な乾燥時間を確保するために、乾燥室は非常に長大となってしまう。この場合には乾燥室6自体の設備コスト、および大きな乾燥室6を操作するための大量の熱エネルギーなどのランニングコストが増加してしまう問題が生じる。このときの乾燥室6は、比較的低い温度で長い時間をかけて乾燥を行うために、例えば内部に100m程度の長い搬送路を有する必要がある。
On the other hand, in the region close to the upper limit of the conveyance speed, that is, for example, when the conveyance speed is set to 100 m / min or the like, it is possible to increase the productivity of electrode sheet manufacturing, but drying necessary to ensure electrode quality is possible. In order to secure time, the drying chamber becomes very long. In this case, there arises a problem that the equipment cost of the drying
このように相反する課題に対しては、両極端の中間領域で両者を調整し、経験的に最適値を求める方法で電極製造工程、設備を構築することが考えられるが、この場合、両者の利点を最大限に活かすことができない。このような課題から、高速な乾燥を可能とし、かつ、高い電極品質を保つことができるような、電極の製造方法を実現することが求められる。 In order to deal with such conflicting issues, it is conceivable to construct the electrode manufacturing process and equipment by adjusting both in the extreme intermediate region and empirically obtaining the optimum value, but in this case, the advantages of both Can't make the most of it. From such a problem, it is required to realize an electrode manufacturing method that enables high-speed drying and maintains high electrode quality.
また、電極シートの生産性を高めるために、高温で急激に電極材を乾燥させることも考えられる。しかし、このような方法では電極材の表面だけが先に乾燥し、電極材の内部と表面とで濃度差が生じる問題があるため、上記した比較例の方法では、電極材は時間をかけて乾燥させる必要がある。 Moreover, in order to improve the productivity of an electrode sheet, it is also conceivable to dry the electrode material rapidly at a high temperature. However, in such a method, only the surface of the electrode material is dried first, and there is a problem that a difference in concentration occurs between the inside and the surface of the electrode material. Therefore, in the method of the comparative example described above, the electrode material takes time. It needs to be dried.
図11に第2の比較例として、逐次両面塗布型の電極製造装置の構成を示す。第2の比較例における電極膜の製造工程では、まず、電極材ペースト(電極材)を塗工部2に設置したダイコーターなどの塗工手段3を用いて、集電用電極箔ロール4から供給される電極箔1の表面上に薄く均一に塗布する。その後、電極箔1の裏面に接しながら電極箔1を一定速度で搬送するためのローラー搬送系5を用いて、ペーストを塗布した電極箔1を乾燥室6として示す熱風乾燥炉に搬送する。続いて、乾燥室6内で、ペースト中の溶剤成分を加熱蒸発させてペーストを乾燥させることで、電極膜を形成する。この一連の工程は、図10を用いて示した第1の比較例と同様である。
FIG. 11 shows a configuration of a sequential double-sided coating type electrode manufacturing apparatus as a second comparative example. In the manufacturing process of the electrode film in the second comparative example, first, from the collecting
第1の比較例では、上記工程を経て片面に電極膜を形成した電極箔1を巻き取った後、再度電極箔1の裏面に電極膜を形成する工程を行った。これに対し、第2の比較例では、両面塗布の場合に、乾燥工程を経た電極箔1を巻き取らず、次の塗工部2aで塗工手段3aを用いて電極箔1の裏面にペーストを塗布し、ローラー搬送系5aを用いて電極箔1を搬送し、裏面のペーストを乾燥室6aで乾燥する。これにより、電極箔1の両面に、上記ペーストを乾燥させた電極膜を形成することで、電極膜および電極箔1を含む電極シートを形成する。その後、電極シートを電極箔ロール7に巻き取った後、電極箔ロール7は次工程に供給される。
In the first comparative example, after winding the
このような連続塗工の場合には、表面と裏面の両面に電極膜を形成した電極箔を製造できるものの、乾燥室はそれぞれの塗工に対し、別々に必要となる。この場合も、図10を用いて説明したように、電極膜の品質を保つために、製造コストが増大するなどの問題がある。 In the case of such continuous coating, an electrode foil having electrode films formed on both the front surface and the back surface can be manufactured, but a drying chamber is separately required for each coating. Also in this case, as described with reference to FIG. 10, there is a problem that the manufacturing cost increases in order to maintain the quality of the electrode film.
図12に第3の比較例として、上記の課題を解決するために考えられる両面塗工一括乾燥型の製造装置の構成を示す。第3の比較例における電極膜の製造工程では、まず、電極材ペースト(電極材)を、塗工部2bに設置した表面用ダイコーターなどの塗工手段3b、および裏面用ダイコーターなどの塗工手段3cを用いて、集電用電極箔ロール4から供給される電極箔1の表面上および裏面上に薄く均一に塗布する。塗工手段3bは、電極箔1の表面上にペーストを塗布するための装置であり、塗工手段3cは、電極箔1の前記表面の反対側の裏面上にペーストを塗布するための装置である。
FIG. 12 shows the configuration of a double-sided coating batch drying type manufacturing apparatus that can be considered as a third comparative example in order to solve the above problems. In the manufacturing process of the electrode film in the third comparative example, first, an electrode material paste (electrode material) is applied to a coating means 3b such as a surface die coater installed in the
その後、乾燥室6bとして示す熱風乾燥炉内において、ペースト中の溶剤成分を加熱蒸発させてペーストを乾燥することで、電極箔1の両面に電極膜を形成し、これを巻き取って電極箔ロール7を形成する。この場合、表面および裏面に塗布したペーストを乾燥室6b内で同時に乾燥することが可能となるので、上記第2の比較例に比べ、乾燥設備は原理的に半減させることができ、設備コストおよびランニングコストの削減が期待できる。
Thereafter, in a hot-air drying furnace shown as a drying
しかし、この方式では、電極箔1の表面および裏面にペーストを塗布した状態で電極箔1をどのように搬送するのかが大きな課題となる。裏面にペーストを塗布した電極箔に対しては、図10および図11に示す、接触式で安価なローラー搬送系の利用は原理的に困難となり、エアー浮上搬送系などの非接触式搬送系8の採用が不可避である。このような非接触式搬送系8はローラー搬送系5などに比べて相対的に高価であり、かつ搬送の制御が困難であるなどの課題を持つため、図12の方式により、図10および図11を用いて説明した課題を解決するには十分とはいえない。また、第3の比較例のように電極箔1の両面を一括乾燥させた場合であっても、第1の比較例において説明したように、急激な乾燥は行えず、長時間をかけてペーストの乾燥を行う必要があるため、電極膜の品質を保つために、製造コストが増大する問題がある。
However, in this method, how to convey the
また、熱風乾燥のみを用いて電極材を乾燥させると、電極材の流動性により、乾燥工程中に電極材内のバインダーが電極材の表面に偏析してしまい、電極材と電極箔との結合性が低下する問題がある。 Also, when the electrode material is dried using only hot air drying, the binder in the electrode material segregates on the surface of the electrode material during the drying process due to the fluidity of the electrode material, and the bonding between the electrode material and the electrode foil There is a problem that the performance decreases.
また、第1〜第3の比較例において説明した課題とは別に、以下の課題もある。すなわち、有機溶剤を用いたペーストを利用する場合、乾燥室内では可燃性の有機溶剤蒸気が発生するために、蒸気自体の漏洩防止および引火、爆発の危険への対処が必要となる。このため、乾燥室から吸引した蒸気をスクラバーなどで回収する必要が生じるほか、防爆化設備の設置など、乾燥に関わる各種のコスト増加が、リチウムイオン電池の製造コストを増大させる問題がある。このような課題も含めて、乾燥に伴う各種課題を同時に解決することが求められる。 In addition to the problems described in the first to third comparative examples, there are the following problems. That is, when a paste using an organic solvent is used, flammable organic solvent vapor is generated in the drying chamber, so that it is necessary to prevent leakage of the vapor itself and deal with the danger of ignition and explosion. For this reason, it is necessary to collect the steam sucked from the drying chamber with a scrubber or the like, and various costs related to drying such as installation of explosion-proof equipment increase the manufacturing cost of the lithium ion battery. It is required to simultaneously solve various problems associated with drying, including such problems.
上記問題点に鑑みて、本願の実施の形態におけるリチウムイオン電池の製造方法およびリチウムイオン電池の製造装置について、以下に説明する。 In view of the above problems, a method for manufacturing a lithium ion battery and a device for manufacturing a lithium ion battery according to embodiments of the present application will be described below.
(実施の形態1)
上記第1〜第3の比較例の製造方法および製造装置は、集電用の電極箔の表面に塗工した液状の電極材ペーストをそのまま乾燥室に導入して乾燥するものである。これに対し、本実施の形態の製造方法は、乾燥工程の前に、液状の電極材ペーストを固化する工程を追加し、固化した電極材を乾燥するものである。かかる方法を用いることで、液状の電極材ペーストをそのまま乾燥することに起因する種々の問題を同時に回避することができる。
(Embodiment 1)
In the manufacturing methods and manufacturing apparatuses of the first to third comparative examples, the liquid electrode material paste coated on the surface of the current collecting electrode foil is directly introduced into a drying chamber and dried. On the other hand, the manufacturing method of this Embodiment adds the process of solidifying a liquid electrode material paste before a drying process, and dries the solidified electrode material. By using such a method, it is possible to simultaneously avoid various problems caused by drying the liquid electrode material paste as it is.
本実施の形態におけるリチウムイオン電池の製造装置の構成、およびリチウムイオン電池の製造工程について、図1を用いて説明する。図1は、本実施の形態における片面塗布型の電極製造装置の構成を示す概略図である。 A configuration of a lithium ion battery manufacturing apparatus and a lithium ion battery manufacturing process in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a single-sided application type electrode manufacturing apparatus according to the present embodiment.
本実施の形態におけるリチウムイオン電池の製造工程では、まず、リチウムイオン電池用の正極または負極に塗布するペーストを高粘度のスラリー状の液体として調整し、かかるペーストを塗工部2に設置したダイコーターなどの塗工手段3を用いて、集電用電極箔ロール4から供給される電極箔1の表面上に薄く、均一に塗布する。
In the manufacturing process of the lithium ion battery in the present embodiment, first, a paste applied to a positive electrode or a negative electrode for a lithium ion battery is prepared as a high-viscosity slurry liquid, and this paste is installed in the
本実施の形態の液状の電極材ペーストは、少なくとも、正または負極活物質粉末を含み、場合によっては導電材粉末の固形成分を含む。また、該電極材ペーストは、乾燥後において粉末成分間もしくは粉末成分と電極箔間を結着するためのバインダー成分を含み、さらに、本実施の形態に関わる固化材を含み、これらの成分をスラリー状の高粘度液体ペーストとして調整するための、本実施の形態に関わる第1の溶剤を含むものである。 The liquid electrode material paste of the present embodiment includes at least a positive or negative electrode active material powder, and in some cases includes a solid component of a conductive material powder. Further, the electrode material paste includes a binder component for binding between powder components or between the powder component and the electrode foil after drying, and further includes a solidifying material according to the present embodiment, and these components are slurried. 1st solvent in connection with this Embodiment for adjusting as a high-viscosity liquid paste of a shape.
つまり、上記電極材ペーストは、正または負極活物質粉末、バインダー、固化材および第1の溶剤を含み、場合によっては導電材粉末の固形成分を含んでいる。ただし、本実施の形態のより好ましい手段としては、バインダー成分を本実施の形態の固化材として用いることもできる。したがって、電極材ペーストは、正または負極活物質粉末、固化材として使用可能なバインダー、および第1の溶剤を少なくとも含んでいる。この場合について、本実施の形態の具体的手段を以下で説明する。 That is, the electrode material paste includes positive or negative electrode active material powder, a binder, a solidifying material, and a first solvent, and in some cases includes a solid component of a conductive material powder. However, as a more preferable means of the present embodiment, a binder component can also be used as the solidifying material of the present embodiment. Therefore, the electrode material paste includes at least a positive or negative electrode active material powder, a binder that can be used as a solidifying material, and a first solvent. In this case, specific means of the present embodiment will be described below.
次に、上記のようにしてペーストを塗布した電極箔1の裏面に接しながら、電極箔1を一定速度で搬送するためのローラー搬送系5を用いて、電極箔1を固化室9に搬入する。続いて、ペーストに本実施の形態に関わる第2の溶剤である固化液(図示せず)を接触させることで、ペーストを固化する。
Next, the
なお、ここでいう固化とは、物質を液状の状態から固体の状態に変化させ、その物質の流動性を低下させることをいう。固化させた物質の状態としては、完全に固体となっている場合も含むが、非常に低い流動性を有する場合、または内部に水分などを含み、多少の柔軟性を有する場合を含むものとする。固化工程を経ても、このように低い流動性を有する場合などは、その後に乾燥工程を要する。このため本実施の形態では、固化工程の後に乾燥工程を設けることで、固化した電極材中の水分を蒸発させている。 Note that solidification as used herein refers to changing a substance from a liquid state to a solid state and reducing the fluidity of the substance. The state of the solidified substance includes a case where it is completely solid, but includes a case where it has a very low fluidity or a case where it contains moisture or the like and has some flexibility. Even if it passes through the solidification step, if it has such low fluidity, a drying step is required thereafter. For this reason, in this Embodiment, the water | moisture content in the solidified electrode material is evaporated by providing a drying process after a solidification process.
第2の溶剤である固化液は、第1の溶剤とは異なり、固化材を溶解しない性質を有するとともに、第1の溶剤と相互に溶解する性質を有することが必要である。第2の溶剤を電極箔1上の塗布膜(ペースト)に接触させると、第2の溶剤は塗布膜内の第1の溶剤を置換しながら塗布膜内に浸入する。塗布膜内で第2の溶剤の濃度が増加すると固化材の溶解度が不足するようになるため固化材は析出し、このとき、ペースト内に含まれる活物質粒子間を活着することで塗布膜全体が固化する。このような固化の過程は乾燥などに要する時間より遥かに短い時間で生じるため、塗布膜の内部は流動性が低くなり、塗布膜内の各種成分の分布等はほぼ瞬間的に固定される。
Unlike the first solvent, the solidified liquid that is the second solvent needs to have a property of not dissolving the solidified material and a property of being mutually soluble with the first solvent. When the second solvent is brought into contact with the coating film (paste) on the
固化した塗布膜を保持した電極箔の搬送する場合には、固化した塗布膜と接触する接触式のローラー搬送系の使用も可能となる。すなわち、本実施の形態では固化した塗布膜と接触する接触式のローラー搬送系の使用も可能となるため、複雑で、かつ高価なエアー浮上式の搬送系を用いる必要がなく、ローラー搬送系を使用した安価な乾燥室を利用することができる。この利点は、実施の形態3において後述するように、電極膜を両面に塗布した後、両面の電極膜を一括して乾燥する場合に、特に高い効果を発揮する。
When the electrode foil holding the solidified coating film is transported, it is possible to use a contact-type roller transport system that comes into contact with the solidified coating film. That is, in this embodiment, since it is possible to use a contact type roller conveyance system that comes into contact with the solidified coating film, it is not necessary to use a complicated and expensive air floating conveyance system. The cheap drying room used can be used. As will be described later in
次に、上記のように固化室9内で固化したペーストを保持した電極箔1を乾燥室6cに搬入し、熱風乾燥などの周知の手法でペースト中の溶剤成分を加熱蒸発させてペーストを乾燥させることで、電極膜を形成する。乾燥工程を経た電極箔1を巻き取った電極箔ロール7は、次工程に供給される。ただし、電極箔1の裏面にも電極膜を形成する場合には、上記のような工程を電極箔の表面の反対側の裏面に対しても行い、両面に電極膜を形成した電極箔からなる電極シートを製造してから、次の工程に進む。
Next, the
乾燥室6cは、第1〜第2の比較例に示した乾燥室と同様の構造を有する装置であるが、それらの比較例の乾燥室に比べて、乾燥室6cは搬送路が短く、装置自体の大きさが小さい。例えば、図1を用いて説明した本実施の形態の製造方法を用いれば、図10を用いて説明した比較例の製造方法に比べて、乾燥室の長さは10分の1程度の長さ(例えば10m)で済む。
The drying
上述した工程により、正極用の電極箔(例えばAl(アルミニウム))の表面に正極用の電極膜を形成することで正極シートを形成する。また、上述した工程により、負極用の電極箔(例えばCu(銅))の表面に負極用の電極膜を形成することで負極シートを形成する。また、正極シートおよび負極シートの間にセパレータを介在させた積層構造を形成する。セパレータの製造方法の詳細は、後に説明する。 The positive electrode sheet is formed by forming the positive electrode film on the surface of the positive electrode foil (for example, Al (aluminum)) by the above-described steps. Moreover, a negative electrode sheet is formed by forming the electrode film for negative electrodes on the surface of the electrode foil for negative electrodes (for example, Cu (copper)) by the process mentioned above. Further, a laminated structure in which a separator is interposed between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet is formed. Details of the separator manufacturing method will be described later.
上述した乾燥室6cでの乾燥工程では、流動性のある液状のペーストの乾燥ではなく、固化したペーストを乾燥すればよい。このため、固化室9を用いた固化工程の導入により、前記第1〜第3の比較例の製造工程におけるペーストの乾燥の際に問題となる、ペースト内の組成の変動、および膜厚変動の発生を防止しつつ、ペーストを乾燥させることができ、短時間での急速乾燥が可能となる。
In the drying process in the drying
このため、本実施の形態のリチウムイオン電池の製造工程では、上記のように搬送経路が短い乾燥室6cを用いた場合、または搬送速度が速い製造装置を用いても、電極膜の信頼性が低下することを防ぐことができる。また、より高温で急速に乾燥工程を行ったとしても、電極材は流動性を失っているため、電極材内で濃度分布が偏ることを防ぐことができる。したがって、乾燥設備を小型化することができ、さらに、リチウムイオン電池の製造工程におけるスループットを向上させ、製造コストを低減することができる。このように、本実施の形態の主な特徴は、乾燥工程の前に、液状の電極材ペーストを、溶剤の置換により固化する工程を追加していることにある。
For this reason, in the manufacturing process of the lithium ion battery according to the present embodiment, the reliability of the electrode film is high even when the drying
次に、図2に示すように、図1を用いて説明した工程により形成した正極シート10および負極シート11、ならびにそれらの電極シートの間に設けられたセパレータ12を積層して切断したものを、例えば円筒型の容器13内に組み込み、当該容器内に電解液を注液した後、封止することによって、リチウムイオン電池が完成する。図2は、リチウムイオン電池の断面図である。図2に示すように、容器13、正極端子15、負極端子16などにより、正極シート10、負極シート11およびセパレータ12は封止されている。正極シート10は、金属膜からなる正極リード14を介してガス排出構造を有する正極端子15に電気的に接続されており、負極シート11は、金属膜からなる負極リード(図示せず)を介して負極端子16に電気的に接続されている。
Next, as shown in FIG. 2, the
容器13内において、正極シート10、セパレータ12、負極シート11およびセパレータ12の順に積層された積層膜は、正極シート10および負極シート11が繰り返し交互に積層され、隣り合う正極シート10および負極シート11間にセパレータ12が介在する構造を有しており、この積層膜が円筒状の容器13内に巻かれた状態で封入されている。
In the
本実施の形態の特徴の一つは、図1を用いて説明したように、乾燥工程前に固化工程を行うことで溶剤の置換が起こり、乾燥室内で除去するペースト中の溶剤成分は、その殆どがペースト調整に使用する第1の溶剤ではなく、本実施の形態の第2の溶剤となることにある。これにより、かかる乾燥時に除去する溶剤を、ペースト塗布時のペースト中の溶剤と異なる溶剤にすることで、乾燥に伴う製造上の問題を回避することができる。 One of the features of the present embodiment is that, as described with reference to FIG. 1, solvent replacement occurs by performing a solidification step before the drying step, and the solvent component in the paste to be removed in the drying chamber is Most of them are not the first solvent used for paste adjustment, but the second solvent of the present embodiment. Thereby, the solvent removed at the time of this drying is made into the solvent different from the solvent in the paste at the time of paste application | coating, and the problem on the manufacture accompanying drying can be avoided.
具体的には、ペーストの塗布時のペースト中に含まれる溶剤成分としての第1の溶剤が可燃性溶剤であっても、固化工程でペースト中の第1の溶剤が第2の溶剤に置換されるので、第2の溶剤として不燃性溶剤を用いれば、乾燥室での可燃性溶剤蒸気の発生を防ぐことが可能である。このため、可燃性蒸気の扱いに伴う各種安全対策を行う必要がなく、また、蒸気の回収設備を設ける必要性がなくなるため、設備上のコスト増加を防ぐことが可能となる。 Specifically, even if the first solvent as the solvent component contained in the paste at the time of applying the paste is a flammable solvent, the first solvent in the paste is replaced with the second solvent in the solidification step. Therefore, if a nonflammable solvent is used as the second solvent, it is possible to prevent the generation of flammable solvent vapor in the drying chamber. For this reason, it is not necessary to take various safety measures associated with the handling of combustible steam, and it is not necessary to provide a steam recovery facility, so it is possible to prevent an increase in cost on the facility.
以下では、本実施の形態におけるリチウムイオン電池を構成する各材料、およびリチウムイオン電池を製造する際に用いる各材料について詳しく説明する。 Below, each material which comprises the lithium ion battery in this Embodiment, and each material used when manufacturing a lithium ion battery is demonstrated in detail.
本実施の形態で用いるリチウムイオン電池の正極活物質には、コバルト酸リチウムまたはマンガン(Mn)を含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物を用いることが考えられる。また、該正極活物質には、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)を含む複合酸化物、またはオリビン型リン酸鉄に代表されるオリビン型化合物などを使用するがことが考えられる。ただし、正極活物質に用いる材料は、これらに限定されるわけではない。 It is conceivable to use a lithium-containing composite oxide having a spinel structure containing lithium cobaltate or manganese (Mn) as the positive electrode active material of the lithium ion battery used in this embodiment. In addition, it is considered that the positive electrode active material may be a composite oxide containing nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), or an olivine type compound represented by olivine type iron phosphate. It is done. However, the material used for the positive electrode active material is not limited to these.
マンガン(Mn)を含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物は熟的安定性に優れているため、これを含む電極シートを形成することで、安全性の高い電池を構成することができる。また正極活物質には、マンガン(Mn)を含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物のみを用いてもよいが、他の正極活物質を併用してもよい。このような他の正極活物質としては、例えば、Li1+xMO2(−0.1<x<0.1、M:Co、Ni、Mn、Al、Mg、Zr、Tiなど)で表わされるオリビン型化合物などが挙げられる。また、層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、LiCoO2またはLiNi1−xCox−yAlyO2(0.1≦x≦0.3、0.01≦y≦0.2)などを用いる事ができる。また、層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物には、少なくともCo、NiおよびMnを含む酸化物(LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2、LiMn5/12Ni5/12Co1/6O2、LiNi3/5Mn1/5Co1/5O2など)などを用いることができる。 Since a lithium-containing composite oxide having a spinel structure containing manganese (Mn) is excellent in maturity stability, a battery with high safety can be formed by forming an electrode sheet containing the lithium-containing composite oxide. Further, as the positive electrode active material, only a lithium-containing composite oxide having a spinel structure containing manganese (Mn) may be used, but another positive electrode active material may be used in combination. Examples of such other positive electrode active materials include olivine represented by Li 1 + x MO 2 (−0.1 <x <0.1, M: Co, Ni, Mn, Al, Mg, Zr, Ti, etc.). Type compounds. As a specific example of the lithium-containing transition metal oxide having a layered structure, LiCoO 2 or LiNi 1-x Co xy Al y O 2 (0.1 ≦ x ≦ 0.3, 0.01 ≦ y ≦ 0. 2) etc. can be used. The lithium-containing transition metal oxide having a layered structure includes an oxide containing at least Co, Ni, and Mn (LiMn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2 , LiMn 5/12 Ni 5/12 Co 1 / 6 O 2 , LiNi 3/5 Mn 1/5 Co 1/5 O 2, etc.) can be used.
本実施の形態で用いる負極活物質は、例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛)、人造黒鉛または膨張黒鉛などの黒鉛材料を用いることができる。また、負極活物質には、ピッチを焼成して得られるコークスなどの易黒鉛化性炭素質材料を用いることもできる。また、負極活物質には、フルフリルアルコール樹脂(PFA)、ポリパラフェニレン(PPP)またはフェノール樹脂などを低温焼成して得られる非晶質炭素などの難黒鉛化性炭素質材料を用いてもよい。また、炭素材料の他に、リチウム(Li)またはリチウム含有化合物なども負極活物質として用いることができる。 As the negative electrode active material used in the present embodiment, for example, a graphite material such as natural graphite (flaky graphite), artificial graphite, or expanded graphite can be used. Further, as the negative electrode active material, an easily graphitizable carbonaceous material such as coke obtained by firing pitch can be used. Further, a non-graphitizable carbonaceous material such as amorphous carbon obtained by low-temperature firing of furfuryl alcohol resin (PFA), polyparaphenylene (PPP), phenol resin, or the like may be used as the negative electrode active material. Good. In addition to the carbon material, lithium (Li) or a lithium-containing compound can also be used as the negative electrode active material.
リチウム含有化合物としては、Li−Alなどのリチウム合金、Si(ケイ素)、または、Sn(スズ)などとリチウム(Li)との合金化が可能な元素を含む合金が挙げられる。さらにSn酸化物またはSi酸化物などの醗化物系材料も用いることも可能である。 Examples of the lithium-containing compound include lithium alloys such as Li—Al, Si (silicon), and alloys containing elements that can be alloyed with Sn (tin) and lithium (Li). Furthermore, it is also possible to use an nitride-based material such as Sn oxide or Si oxide.
本実施の形態で用いる導電材は、正極合剤層に含有させる電子伝導助剤として用いるもので、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、グラファイト、カーボンファイバー、またはカーボンナノチューブなどの炭素材料が好ましい。上記の炭素材料の中でも、添加量と導電性の効果、および正極合剤層含有組成物(後述する)の製造性の点から、アセチレンブラックなどを用いることが特に好ましい。かかる導電材は負極合剤層の材料として用いることも可能であり、好ましい場合もある。なお、ここでいう正極または負極の合剤層とは、上記した電極材ペースト、またはこれを固化、乾燥させた導電膜のことである。 The conductive material used in the present embodiment is used as an electron conduction assistant to be contained in the positive electrode mixture layer, and for example, a carbon material such as carbon black, acetylene black, graphite, carbon fiber, or carbon nanotube is preferable. Among the above carbon materials, it is particularly preferable to use acetylene black or the like from the viewpoints of the amount of addition and conductivity, and the productivity of the positive electrode mixture layer-containing composition (described later). Such a conductive material can be used as a material for the negative electrode mixture layer and may be preferable. Here, the positive electrode or negative electrode material mixture layer is the electrode material paste described above or a conductive film obtained by solidifying and drying the electrode material paste.
本実施の形態では、バインダー成分を本実施の形態の固化材として用いることもできるため、以下に示すようなバインダーを用いることができる。 In the present embodiment, since the binder component can be used as the solidifying material of the present embodiment, the following binders can be used.
本実施の形態のバインダーは、上記の活物質および電子伝導助剤を結着するためのバインダーも含有していることが好ましい。バインダーとしては、例えば、ポリビニリデンフルオライド系ポリマー(主成分モノマーであるビニリデンフルオライドを80質量%以上含有する含フッ素モノマー群の重合体)、またはゴム系ポリマーなどが好適に用いられる。上記ポリマーは、2種以上を併用してもよい。また、本実施の形態のバインダーは、溶媒に溶解した溶液の形態で供されるものが好ましい。 The binder of the present embodiment preferably also contains a binder for binding the active material and the electron conduction aid. As the binder, for example, a polyvinylidene fluoride polymer (a polymer of a fluorine-containing monomer group containing 80% by mass or more of vinylidene fluoride as a main component monomer) or a rubber polymer is preferably used. Two or more of the above polymers may be used in combination. Moreover, what is provided with the form of the solution melt | dissolved in the solvent for the binder of this Embodiment is preferable.
上記ポリビニリデンフルオライド系ポリマーを合成するための含フッ素モノマー群としては、ビニリデンフルオライド、または、ビニリデンフルオライドと他のモノマーとの混合物で、ビニリデンフルオライドを80質量%以上含有するモノマー混合物などが挙げられる。他のモノマーとしては、例えば、ビニルフルオライド、トリフルオロエチレン、トリフルオロクロロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、およびフルオロアルキルビニルエーテルなどが挙げられる。 The fluorine-containing monomer group for synthesizing the polyvinylidene fluoride-based polymer includes vinylidene fluoride or a mixture of vinylidene fluoride and another monomer, and a monomer mixture containing 80% by mass or more of vinylidene fluoride. Is mentioned. Examples of the other monomer include vinyl fluoride, trifluoroethylene, trifluorochloroethylene, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and fluoroalkyl vinyl ether.
上記のゴム系ポリマーとしては、例えば、スチレンブタジエンゴム(SBR)、エチレンプロピレンジエンゴム、およびフッ素ゴムなどが挙げられる。 Examples of the rubber-based polymer include styrene butadiene rubber (SBR), ethylene propylene diene rubber, and fluorine rubber.
正極および負極の各合剤層中におけるバインダーの含有量は、乾燥後の電極剤を基準として0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上であって、10質量%以下、さらに、5質量%以下であることがより望ましい。バインダーの含有量が少な過ぎると、本実施の形態の固化工程における固化が不十分となるばかりでなく、乾燥後の合剤層の機械的強度が不足し、合剤層が電極箔から剥離する問題がある。また、バインダーの含有量が多過ぎると、合剤層中の導電材の量が減少して、電池容量が低くなる虞がある。 The content of the binder in each mixture layer of the positive electrode and the negative electrode is 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and 10% by mass or less, based on the electrode agent after drying. More preferably, it is 5 mass% or less. If the binder content is too small, not only is the solidification in the solidification step of the present embodiment insufficient, but the mechanical strength of the mixture layer after drying is insufficient, and the mixture layer peels off from the electrode foil. There's a problem. Moreover, when there is too much content of a binder, there exists a possibility that the quantity of the electrically conductive material in a mixture layer may reduce and battery capacity may become low.
本実施の形態の固化材は、上記のバインダーと同じもの、または上記したバインダーとして用いることができる複数の材料の混合物が用いられる。バインダーとしての性能を持たず、固化材としての性能を有する成分をバインダーに加えて使用することも可能である。 As the solidifying material of the present embodiment, the same one as the above binder or a mixture of a plurality of materials that can be used as the above binder is used. It is also possible to use a component having no performance as a binder and having a performance as a solidifying material in addition to the binder.
次に、本実施の形態におけるリチウムイオン電池の各材料について説明する。 Next, each material of the lithium ion battery in the present embodiment will be described.
本実施の形態において、電極箔に電極材を塗布する方法として、例えば、押出しコーター、リバースローラー、ドクターブレード、アプリケーターなどを用いた塗布方法を用いることができる。 In the present embodiment, as a method for applying the electrode material to the electrode foil, for example, an application method using an extrusion coater, a reverse roller, a doctor blade, an applicator, or the like can be used.
本実施の形態で用いる電極箔は代表的に示したものであり、シート状の箔に限定されることはなく、その基体としては、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ステンレス鋼、もしくはチタン(Ti)などの純金属または合金性導電材料を用いて、その形状として、網、パンチドメタル、フォームメタル、または板状に加工した箔などが用いられる。導電性基体の厚みとしては、例えば、5〜30μm、より好ましくは8〜16μmが選択される。また、電極箔の一方の表面に形成される電極膜の厚みは、乾燥後の厚みで、例えば、10〜300μm、より好ましくは30〜150μmを選択できる。 The electrode foil used in the present embodiment is representatively shown, and is not limited to a sheet-like foil. Examples of the substrate include aluminum (Al), copper (Cu), stainless steel, Alternatively, a pure metal such as titanium (Ti) or an alloy conductive material is used, and a net, a punched metal, a foam metal, a foil processed into a plate shape, or the like is used. As the thickness of the conductive substrate, for example, 5 to 30 μm, more preferably 8 to 16 μm is selected. Moreover, the thickness of the electrode film formed on one surface of the electrode foil is a thickness after drying, and can be selected, for example, from 10 to 300 μm, more preferably from 30 to 150 μm.
本実施の形態の溶剤は、電極材ペーストに含まれる第1の溶剤と固化材に含まれる第2の溶剤を適切に選択して使うことが重要である。これらの溶剤は本実施の形態の固化材もしくは固化材を兼用するバインダー成分の溶解性、および溶剤相互の溶解性を考慮して選択する。第1の溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド、プロピレンカーボネート、ジメチルホルムアミド、もしくはγ−ブチロラクトンなどに代表される非プロトン性極性溶剤、またはこれらの混合液を選択できる。 As the solvent of the present embodiment, it is important to appropriately select and use the first solvent contained in the electrode material paste and the second solvent contained in the solidifying material. These solvents are selected in consideration of the solubility of the solidified material of the present embodiment or the binder component that also serves as the solidified material, and the mutual solubility of the solvent. As the first solvent, an aprotic polar solvent represented by N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethyl sulfoxide, propylene carbonate, dimethylformamide, γ-butyrolactone, or a mixture thereof can be selected. .
また、第2の溶剤としては、水、エタノール、イソプロピルアルコール、もしくは酢酸などに代表されるプロトン性溶剤またはこれらの混合液を選択できるが、ここに挙げた例に限定されるわけではない。場合によっては第2の溶剤として、脂肪族飽和炭化水素、脂肪族アミン類、エステル類、エーテル類、ハロゲン系各種溶剤などを選択することも可能である。さらに、場合によっては第1の溶剤と第2の溶剤とを交換する選択も可能である。 Further, as the second solvent, a protic solvent represented by water, ethanol, isopropyl alcohol, acetic acid, or the like, or a mixed solution thereof can be selected, but is not limited to the examples given here. In some cases, aliphatic saturated hydrocarbons, aliphatic amines, esters, ethers, various halogen-based solvents, and the like can be selected as the second solvent. Further, in some cases, it is possible to select to exchange the first solvent and the second solvent.
本実施の形態の溶剤の選択は電極材料に用いる固化成分の選択とそれに合致した2種の溶剤の組み合わせに依存する。電極材ペーストに含まれる第1の溶剤を非プロトン性極性溶剤またはこれらの混合液とし、固化材に含まれる第2の溶剤を非プロトン性極性溶剤またはこれらの混合液とすることで、電極材ペースト中ではバインダー成分が同化せず、固化材中でバインダー成分を容易に固化することができる。これにより、固化材を電極材ペーストに接触させるまでは、電極材ペーストとバインダーとを電極箔の表面に広く塗布することができる一方で、固化材を電極材ペーストに接触させれば、電極材ペーストとバインダーを容易に固化させることができる。 The selection of the solvent in the present embodiment depends on the selection of the solidifying component used for the electrode material and the combination of two types of solvents that match the selection. By using the first solvent contained in the electrode material paste as an aprotic polar solvent or a mixture thereof and the second solvent contained in the solidified material as an aprotic polar solvent or a mixture thereof, the electrode material The binder component is not assimilated in the paste, and the binder component can be easily solidified in the solidifying material. Thus, the electrode material paste and the binder can be widely applied to the surface of the electrode foil until the solidifying material is brought into contact with the electrode material paste. On the other hand, if the solidifying material is brought into contact with the electrode material paste, the electrode material The paste and binder can be easily solidified.
以下では、本実施の形態における固化手段、つまり固化材を用いた固化の方法および該固化工程に用いる製造装置について説明する。 Below, the solidification means in this Embodiment, ie, the solidification method using a solidification material, and the manufacturing apparatus used for this solidification process are demonstrated.
本実施の形態の固化手段は、電極箔上に保持(塗布)した第1の溶剤を含む塗布膜(電極材)に第2の溶剤を接触させ、塗布膜中の第1の溶剤を第2の溶剤で置換する機能を有するものであればよい。この置換による固化を実行する手段としては、第2の溶剤を溜めた液槽内に、電極箔上に保持した塗布膜を通過させる方式、電極箔上に保持した塗布膜に第2の溶剤をスプレーで吹きかける方式、および第2の溶剤を流下しながら供給する方式などが考えられる。しかし、これらの方式では、例えば図13に示すように、電極箔1の溶剤を接触させる面の反対面に、ローラー搬送系等の手段を接触させて電極箔1を搬送させる必要がある。図13は、比較例として示す、電極箔の表面にスプレーで第2の溶剤を吹きかける固化装置を示す概略図である。図13では、図の左側から右側に向かって電極箔1が搬送されている。
The solidifying means of the present embodiment brings the second solvent into contact with the coating film (electrode material) containing the first solvent held (coated) on the electrode foil, and the first solvent in the coating film is second What is necessary is just to have a function to substitute with the solvent. As a means for performing solidification by this substitution, a system in which the coating film held on the electrode foil is passed through the liquid tank in which the second solvent is stored, and the second solvent is applied to the coating film held on the electrode foil. A method of spraying with a spray and a method of supplying the second solvent while flowing down can be considered. However, in these systems, for example, as shown in FIG. 13, it is necessary to transport the
図13に示すように、スプレーを用いて溶剤を供給する装置は、固化室9aを有しており、固化室9aの底部の液槽には第2の溶剤17が溜められている。固化室9aの内部には、ローラー搬送系5により搬送される電極箔1が通過する経路があり、電極箔1は、ローラー搬送系5により、固化室9aの外部から内部へ入り、その後固化室9aの外部へ搬送される。電極箔1の表面上には第1の溶剤を含む電極材18が塗布されており、上記液槽内の第2の溶剤17は、ポンプ20により固化室9a内の上部に送られ、電極材18の上方の噴射器19から電極材18に向かって吹きかけられる。これにより、上述した2種類の溶剤の置換により電極材が固化する。ただし、スプレーで第2の溶剤を吹きかける上記比較例の方法では、電極材18に第2の溶剤(例えば水)の液体が衝突して電極材18の厚さが変動する問題がある。
As shown in FIG. 13, an apparatus for supplying a solvent using a spray has a
また、第2の溶剤を電極材に供給する方法としては、電極材を表面に塗布した電極箔を、第2の溶剤を溜められた液槽に浸漬させることで、第2の溶剤を電極材に接触させて固化工程を行うことが考えられる。しかし、この方法では電極材内のバインダーが第2の溶剤に過度に晒されて流れ落ち、電極材内の結合力および電極材とその下地の電極箔との結合力が低下する問題が生じる。 Moreover, as a method of supplying the second solvent to the electrode material, the electrode solvent with the electrode material applied on the surface is immersed in a liquid tank in which the second solvent is stored, so that the second solvent is supplied to the electrode material. It is conceivable to carry out the solidification step by contacting the substrate. However, in this method, the binder in the electrode material is excessively exposed to the second solvent and flows down, resulting in a problem that the bonding force in the electrode material and the bonding force between the electrode material and the underlying electrode foil are lowered.
また、上記したように、図11に示すようにローラー搬送系5を用いて電極箔1を搬送する方法に対し、電極箔のように薄く変形しやすいものを、非接触で安定に搬送する方法の一つとして、空気浮上搬送技術がある。これは、電極箔の下側から、大気圧より高い圧力で空気を噴出させることで、電極箔と搬送装置の間に薄い空気膜を形成し、電極箔をわずかに搬送面から浮上させて搬送する技術である。この場合、電極箔と搬送装置が直接接触しないため、接触式のローラコンベアとは異なり、低振動で高速に搬送でき、電極箔のシート面に微小な擦り傷がつくことを防ぐことができる。
Further, as described above, as compared with the method of transporting the
本実施の形態の空気浮上搬送装置の俯瞰図を図3に示す。電極箔を搬送する面、すなわち空気浮上搬送装置21の上面には、複数のピンホール24が均一に分布して設けられており、ピンホール24から空気を噴出して電極箔との隙間に薄い空気膜を形成する。空気の噴出にはピンホール24の代わりに溝を用いてもよく、または多孔質材料を用いてもよい。この空気膜により、薄くて変形しやすい特性を有する金属箔に、均一な圧力を付与し、変形を防いで金属箔を搬送することができる。
FIG. 3 shows an overhead view of the air levitation transport apparatus of the present embodiment. A plurality of
この空気浮上搬送装置を用いた電極箔搬送装置を図4に示す。図4は、本実施の形態の固化工程に用いる電極箔搬送装置22の断面図であり、電極箔搬送装置22は、図1に示す固化室9内に配置され、電極箔1を搬送する役割と、電極箔上の電極材18に対して第2の溶剤を供給する役割とを有している。電極箔搬送装置22は対向して設けられた二つの空気浮上搬送装置21a、21bを有しており、電極箔1は、空気浮上搬送装置21a、21b間を浮上し搬送される。電極箔1の表面には、空気浮上搬送装置(第1空気浮上搬送装置)21bから、空気膜を形成する空気流が常に供給されている。同様に、電極箔1の裏面には、空気浮上搬送装置(第2空気浮上搬送装置)21aから、空気膜を形成する空気流が常に供給されている。なお、図4では、電極箔1上に断続的に複数の電極材18を形成しているが、電極箔1上の電極材18は分離させずに、一括で長く延在するように塗布されていても構わない。
FIG. 4 shows an electrode foil transfer device using this air levitation transfer device. FIG. 4 is a cross-sectional view of the electrode
空気浮上搬送装置21a、21bは、図3にも示したように、電極箔と対向する方の面に、大気圧より高い力で空気を排気するピンホール24を複数有している。空気浮上搬送装置21a、21bのうち、例えば空気浮上搬送装置21aの上面には、ピンホール24(図3参照)が規則正しく並んで形成されており、浮上させる対象の電極箔1の裏面に均一に空気を供給することを可能としている。なお、図4では空気浮上搬送装置21aの下方の一箇所から高圧空気が供給されているが、より均一に電極箔1の裏面に空気を供給するため、高圧空気を空気浮上搬送装置21aに送り込む箇所を複数に分けてもよい。これは、空気浮上搬送装置21bも同様である。なお、本願でいう高圧とは、特に規定しない限り、大気圧よりも高い圧力という意味である。
As shown in FIG. 3, the air
次に、空気浮上して搬送される電極箔1の上面に塗布された電極材18に、第2の溶剤を接触させる手段として、上記空気膜を形成する空気を経由して第2の溶剤の蒸気を供給する方法について説明する。なお、ここでは第2の溶剤を水とする場合について説明するが、第2の溶剤は、水に限らず上述した他の液体を用いたものであっても構わない。
Next, as a means for bringing the second solvent into contact with the
また、水の各種蒸気の分布を図5に示す。図5は、横軸を圧力とし、縦軸を温度とするグラフであり、円弧は飽和点を示す。この飽和点の上側は、第2の溶剤である水が気体の水蒸気である領域であり、円弧の下側は、第2の溶剤である水が液体として存在する領域である。円弧の上側、すなわち加熱蒸気領域にある水蒸気を冷却すると、水蒸気の温度が飽和点を下回った時点から凝縮が起こり、液体の水が生じる。つまり図5は、圧力条件によって異なる水の飽和点を示すグラフである。 In addition, the distribution of various vapors of water is shown in FIG. FIG. 5 is a graph in which the horizontal axis represents pressure and the vertical axis represents temperature, and the arc indicates a saturation point. The upper side of the saturation point is a region where water as the second solvent is gaseous water vapor, and the lower side of the arc is a region where water as the second solvent exists as a liquid. When the water vapor on the upper side of the arc, that is, in the heating vapor region is cooled, condensation occurs from the time when the temperature of the water vapor falls below the saturation point, and liquid water is produced. That is, FIG. 5 is a graph showing the saturation point of water that varies depending on the pressure condition.
上記の水蒸気凝縮の原理を応用した本実施の形態のリチウムイオン電池の製造装置を構成する固化装置25を図6に示す。固化装置25は、対向して設けられた二つの空気浮上搬送装置21aおよび21bを含む電極箔搬送装置22を有している。さらに、固化装置25は、電極箔搬送装置22の下部の空気浮上搬送装置21aを介して電極箔1の下面に高圧低温空気を供給する高圧低温空気供給部(低温空気生成機構)26と、電極箔搬送装置22の上部の空気浮上搬送装置21bを介して電極箔1の上面に高圧加熱蒸気を供給する高圧加熱蒸気供給部(蒸気生成機構)27とを有している。つまり、電極箔1には、空気浮上搬送装置(第2空気浮上搬送装置)21aを通って低温空気が吹きつけられ、空気浮上搬送装置(第1空気浮上搬送装置)21bを通って蒸気が吹きつけられる。
FIG. 6 shows a solidifying
電極箔1は、二つの空気浮上搬送装置21aおよび21bの間を、その上面に電極材18を保持した状態で浮上して搬送される。つまり、空気浮上搬送装置21aおよび21bは、電極箔1を挟んで互いに対向している。高圧低温空気供給部26は、ペルチェ素子28を用いた熱交換器30、31、温度センサ29、温度コントローラ32、電流制御DC電源33から構成され、温度コントローラ32で上記高圧低温空気の温度管理がなされる。温度センサ29は温度コントローラ32に接続され、電流制御DC電源33は、温度コントローラ32およびペルチェ素子28に接続されている。
The
ペルチェ素子28は上下に配置された二つの熱交換器30、31の間に配置され、ペルチェ素子28の下部の熱交換器30を冷却する機能を有している。ペルチェ素子28の上の熱交換器31は、容器と、容器内の底部の複数の放熱フィンと、放熱フィンの上部に配置され、放熱フィンに空気を送るファンとを含み、放熱機能を有しており、熱交換器30は、その内部を通る管内の空気を冷却する機能を有している。高圧低温空気供給部26から供給される低温の空気の温度は、図5に示す飽和点未満の温度とする。この高圧低温空気により電極箔1および電極材18を冷却し、電極材18の表面に第2の溶剤を結露させるためである。
The
高圧加熱蒸気供給部27は、水35をポンプ20aによりステンレス製缶体34内に注入し、その水35をヒーター36で加熱することで発生した飽和蒸気を、さらに加熱コイル37で加熱し、高圧加熱蒸気を発生させる装置である。なお、高圧低温空気供給部26および高圧加熱蒸気供給部27は、上記の構成に限られず、他の手法を用いて高圧低温空気および高圧加熱蒸気を供給する装置であってもよい。供給される蒸気の温度は、図5に示す飽和点以上の温度とする。つまり、第2の溶剤が水の場合、大気圧以上の圧力下においては、蒸気の温度は必ず100℃以上とする。
The high-pressure heating
電極箔1の下面には、高圧低温空気供給部26により、上記高圧加熱蒸気よりも低い温度に冷却された空気が、空気浮上搬送装置21aを通じて供給され、電極箔1は上記高圧加熱蒸気よりも低温に保持される。一方、電極箔1の上面には、高圧加熱蒸気供給部27により生成された、第2の溶剤(例えば水)を含む加熱蒸気が、空気浮上搬送装置21bを通じて供給される。加熱蒸気は低温に保持された電極箔1に接触すると熱を奪われて飽和点を下回り、電極箔1上に保持した塗布膜である電極材18の表面に、凝縮した微細な水粒子が均一に生成される。この水粒子は速やかに電極材18に浸透し、電極材18中の第1の溶剤が第2の溶剤である水に置換することで、電極材18が固化する。
On the lower surface of the
置換する第2の溶剤である水の量は、高圧加熱蒸気の水蒸気量、高圧低温空気の温度または電極箔の搬送速度で主に決定され、これらの値を適宜選択することにより容易に最適な水量を得ることができる。また、図13を用いて説明したようなスプレーで溶剤を吹きかける方式、または第2の溶剤を流下しながら供給する方式では、塗布膜に第2の溶剤(例えば水)の液体が衝突して塗布膜の厚さが変動するが、本実施の形態では液体の水は塗布膜上に結露させて生成するので、塗布膜厚さに影響を与えることがなく、均一な厚さが保たれる。 The amount of water that is the second solvent to be replaced is mainly determined by the amount of water vapor of the high-pressure heating steam, the temperature of the high-pressure and low-temperature air, or the conveyance speed of the electrode foil, and can be easily optimized by appropriately selecting these values. The amount of water can be obtained. Further, in the method of spraying the solvent by the spray as described with reference to FIG. 13 or the method of supplying the second solvent while flowing down, the liquid of the second solvent (for example, water) collides with the coating film and is applied. Although the film thickness varies, in the present embodiment, liquid water is generated by condensation on the coating film, so that the coating film thickness is not affected and a uniform thickness is maintained.
図4を用いて説明したように、空気浮上搬送装置21bの下面には、ピンホール24(図3参照)が規則正しく並んで形成されており、電極箔1上の電極材18の上面に均一に蒸気を供給することを可能としている。このため、電極材18の表面には均一な量で第2の溶剤が結露するため、電極材18は一様に同じ品質で固化する。したがって、電極材18の部分によって固化の状態にばらつきが生じることを防ぐことができるため、リチウムイオン電池の品質を向上させることができる。また、第2の溶剤に電極箔を浸漬させて固化を行う場合に比べて、バインダーが過度に流れ落ちることを防ぐことができる。したがって、電極材内の結合力および電極材と電極箔との結合力が低下することを防ぐことができ、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
As described with reference to FIG. 4, pinholes 24 (see FIG. 3) are regularly arranged on the lower surface of the air
なお、図6に示す電極箔搬送装置22は逆に、下方から高圧加熱蒸気が供給され、上方から高圧低温蒸気が供給される構造を有していてもよい。 6 may have a structure in which the high-pressure heating steam is supplied from below and the high-pressure and low-temperature steam is supplied from above.
図3、図4および図6では、空気浮上搬送装置の一つの面に規則正しくピンホール24(図3参照)を配置する場合について説明した。ピンホール24の配置方法は、例えば、上記面に沿い、互いに直交する二つの方向にピンホール24を複数並べることで、マトリクス状にピンホール24を並べてもよい。また、例えば上記面の中心から同心円状に描かれた複数の円を想定し、それらの円に沿って複数のピンホール24を並べてもよい。
3, 4, and 6, the case where the pinholes 24 (see FIG. 3) are regularly arranged on one surface of the air levitation transport apparatus has been described. For example, the
また、ピンホール24の配置は規則正しい配置ではなくてもよく、電極箔に対して均一に空気または蒸気を供給することができる配置であれば、適宜変更することが可能である。また、ピンホールに限らず、例えば図6に示す空気浮上搬送装置21bの下面であって、電極箔1と対向する面に溝を複数形成し、当該溝に蒸気を通すことで、電極箔1上の電極材18の上面に均一に蒸気を供給してもよい。この場合の溝の形状としては、例えば上記下面の中心から放射線状に複数の溝を形成する場合が考えられる。また、複数の溝と、複数のピンホールを組み合わせて、例えば上記下面に格子状の溝を形成し、当該格子状の溝の交点にピンホールを形成してもよい。
Further, the arrangement of the
また、図3、図4および図6に示す空気浮上搬送装置はピンホールまたは溝を用いたものではなく、多孔質の板を介して電極箔の面に空気を供給するものであってもよい。多孔質の板を用いることで、電極箔の面全体に均一に空気を吹き付け、電極箔を浮上させることが可能である。また、多孔質の板を用いることで、電極箔の面全体に均一に第2の溶剤からなる蒸気を吹き付けることが可能である。 In addition, the air levitation transfer device shown in FIGS. 3, 4 and 6 does not use pinholes or grooves, and may supply air to the surface of the electrode foil through a porous plate. . By using a porous plate, it is possible to blow air uniformly over the entire surface of the electrode foil and to float the electrode foil. Further, by using a porous plate, it is possible to spray the vapor made of the second solvent uniformly over the entire surface of the electrode foil.
図1の乾燥室6cで行う電極材の乾燥手段は、温風乾燥を用いることが考えられるが、これに限定されるものではない。乾燥手段としては、赤外線、遠赤外線または可視光などの電磁波を照射する加熱方式であってもよい。また、高周波電場による誘電加熱方式、または磁束の変化を利用する誘導加熱方式を用いることも可能である。さらにはヒーターを組み込んだ加熱ロールまたはホットプレートなどを利用する接触加熱方式を用いてもよく、上記した乾燥手段のいくつかを組み合わせた加熱方式も用いることもできる。
The electrode material drying means performed in the drying
以下に、本実施の形態のリチウムイオン電池の製造工程において行う各工程について説明し、比較例を用いて、本実施の形態において乾燥工程の前に固化工程を行うことによる効果を説明する。 Below, each process performed in the manufacturing process of the lithium ion battery of this Embodiment is demonstrated, and the effect by performing a solidification process before a drying process in this Embodiment is demonstrated using a comparative example.
正極活物質には、リチウム遷移金属複合酸化物としてのニッケルコバルトマンガン酸リチウムを選択することができる。上記リチウム遷移金属複合酸化物と、導電材の黒鉛粉末と、導電材のアセチレンブラックと、本実施の形態の固化材としてのバインダーとなるポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、重量比で85:8:2:5となる割合で混合し、さらに本実施の形態の第1の溶剤であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を逐次添加する。これらの混合成分を、プラネタリーミキサーで混練して正極ペーストを調整する。ペーストはスラリー状の液体であり、ペースト中には本実施の形態の固化材としてのバインダー成分がNMP中に溶解している。回転粘度計で測定したペーストの粘度は約10Pa・Sとなる。 As the positive electrode active material, lithium nickel cobalt manganate as a lithium transition metal composite oxide can be selected. 85: 8 by weight ratio of the lithium transition metal composite oxide, graphite powder of the conductive material, acetylene black of the conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVDF) serving as a binder as the solidifying material of the present embodiment. : 2: 5, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), which is the first solvent of the present embodiment, is sequentially added. These mixed components are kneaded with a planetary mixer to prepare a positive electrode paste. The paste is a slurry-like liquid, and the binder component as the solidifying material of the present embodiment is dissolved in NMP in the paste. The viscosity of the paste measured with a rotational viscometer is about 10 Pa · S.
このようにして混練したペースト(電極材)を厚さ20μmのアルミニウム箔(正極集電体)上に厚さ100μmとなるようアプリケーターで塗布する。以上の工程が、電極箔の表面に塗工手段を用いて液状の電極材ペーストを塗布する本実施の形態の第1の工程である。 The paste (electrode material) thus kneaded is applied onto an aluminum foil (positive electrode current collector) having a thickness of 20 μm with an applicator so as to have a thickness of 100 μm. The above process is the first process of the present embodiment in which the liquid electrode material paste is applied to the surface of the electrode foil using a coating means.
次に、上記正極ペーストを塗布したアルミニウム箔に、第2の溶剤である純水を、図6を用いて説明した固化装置25を用いて供給することで、正極ペーストを固化する。固化現象は、ペースト中の第1の溶剤であるNMPが第2の溶剤である純水により置換されることで、ペースト中のバインダーが不溶化して析出し、正極剤粒子間を結着する現象である。このようにして固化したペーストは流動性および粘着性がなくなり、アルミニウム箔に保持されているため、ペーストの表面にローラーを接触させるローラー搬送にも十分に耐えることができる。
Next, the positive electrode paste is solidified by supplying pure water as the second solvent to the aluminum foil coated with the positive electrode paste using the
上記の固化工程が、電極材ペーストに含まれる第1の溶剤である液体成分とは異なる第2の溶剤である液体成分を含む固化液を電極材ペーストと接触させて、電極材ペーストを固化する本実施の形態の第2の工程である。 Said solidification process makes the electrode material paste solidify by making the electrode material paste contact the solidification liquid containing the liquid component which is the 2nd solvent different from the liquid component which is the 1st solvent contained in an electrode material paste. It is the 2nd process of this Embodiment.
次に、上記第2の工程により固化したペースト(電極材)を、温風乾燥炉内で120℃の温度で10分間乾燥し、ペースト中に置換した純水および微量に残留したNMPを蒸発除去することで、アルミニウム箔上に電極膜を形成したリチウムイオン電池用の正極シートを形成する。上記の乾燥工程が、電極材ペーストから液体成分を除去して乾燥する本実施の形態の第3の工程となる。 Next, the paste (electrode material) solidified in the second step is dried at a temperature of 120 ° C. for 10 minutes in a warm air drying furnace, and pure water substituted in the paste and NMP remaining in a trace amount are removed by evaporation. Thus, a positive electrode sheet for a lithium ion battery in which an electrode film is formed on an aluminum foil is formed. The drying step is the third step of the present embodiment in which the liquid component is removed from the electrode material paste and dried.
一方、比較例として、本実施の形態のように、乾燥工程前の固化工程を行わない場合のリチウムイオン電池の製造工程を以下に説明する。比較例のリチウムイオン電池の製造工程では、本実施の形態と同じ成分のペーストをアルミニウム箔上に塗布し、そのまま、温風乾燥炉内でアルミニウム箔上のペーストを120℃の温度で10分間乾燥し、ペースト中のNMPを蒸発除去することで、アルミニウム箔上に電極膜が形成されたリチウムイオン電池用電極を形成する。このように、比較例では、本実施の形態の固化工程を省略した製造方法で、本実施の形態と同じ組成のリチウムイオン電池用電極を製造する。 On the other hand, as a comparative example, a manufacturing process of a lithium ion battery when the solidification process before the drying process is not performed as in the present embodiment will be described below. In the manufacturing process of the lithium ion battery of the comparative example, the paste having the same components as in the present embodiment is applied on the aluminum foil, and the paste on the aluminum foil is dried at a temperature of 120 ° C. for 10 minutes in a warm air drying furnace. Then, the NMP in the paste is removed by evaporation to form a lithium ion battery electrode in which an electrode film is formed on the aluminum foil. Thus, in the comparative example, a lithium ion battery electrode having the same composition as that of the present embodiment is manufactured by a manufacturing method in which the solidification step of the present embodiment is omitted.
ここで、本実施の形態の製造方法と比較例の製造方法で得られた電極膜の種々の特性を比較した表を、図7に示す。上記したように、固化工程を持つ本実施の形態では、乾燥工程を行う前の状態で電極材が固化しているのに対し、比較例の製造方法の乾燥工程では、液体の電極材を例えば温風乾燥炉で乾燥する。したがって本実施の形態では、乾燥工程においてローラーなどを電極材塗布面に接触させて搬送することが可能となるのに対し、比較例の方法では、そのような搬送方法を用いることは原理的に不可能である。 Here, FIG. 7 shows a table comparing various characteristics of the electrode films obtained by the manufacturing method of the present embodiment and the manufacturing method of the comparative example. As described above, in the present embodiment having a solidification step, the electrode material is solidified in a state before the drying step, whereas in the drying step of the manufacturing method of the comparative example, a liquid electrode material is used, for example. Dry in a warm air drying oven. Therefore, in the present embodiment, it is possible to convey a roller or the like in contact with the electrode material application surface in the drying step, whereas in the method of the comparative example, it is in principle to use such a conveyance method. Impossible.
また、本実施の形態の効果は、電極膜の組成分布などに顕著に現れる。乾燥後の電極膜に対しては、分析手法として走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)およびエネルギー分散X線分析装置(EDX:Energy Dispersive X-ray spectroscopy)を利用することで、電極膜の断面の厚さ方向の組成分布を測定することが可能である。かかる手法で測定したバインダー成分の膜厚方向の濃度が、電極表面とアルミニウム箔に接する底面とでその比が2倍以上となる場合を分布大、2倍より小さな場合を分布小として定義する。分布の比較では、本実施の形態の電極膜は分布小であり、比較例の電極膜は分布大となり、顕著な違いが認められる。 Further, the effect of the present embodiment appears remarkably in the composition distribution of the electrode film. For the dried electrode film, a scanning electron microscope (SEM) and an energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) are used as analysis techniques, so that the cross section of the electrode film It is possible to measure the composition distribution in the thickness direction. When the concentration of the binder component measured by such a method in the film thickness direction is more than twice the ratio between the electrode surface and the bottom surface in contact with the aluminum foil, the distribution is defined as large, and the case where the ratio is smaller than twice is defined as small distribution. In comparison of distribution, the electrode film of the present embodiment has a small distribution, and the electrode film of the comparative example has a large distribution, and a remarkable difference is recognized.
バインダー成分の分布は、比較例の方法では電極材の乾燥時にペーストが液状であるため、膜内にバインダー等の成分の物質移動、すなわち対流または拡散が生じるために発生するものと推定される。これに対し本実施の形態では、固化工程で電極材が固化すると同時に電極材の成分は固定化され、乾燥時に移動しなくなるために分布が小さくなる。 In the method of the comparative example, the distribution of the binder component is estimated to occur because the paste is in a liquid state when the electrode material is dried, and thus mass transfer, that is, convection or diffusion of components such as the binder occurs in the film. On the other hand, in the present embodiment, the electrode material is solidified in the solidification step, and at the same time, the components of the electrode material are fixed, and the distribution becomes small because they do not move during drying.
また、電極膜の観察から得られる膜中の固体粒子である正極活物質および導電材の分布についても、比較例の方法では分布が大であるのに対し、本実施の形態の電極膜は分布が小となり、均一な膜であると認められる。 Also, the distribution of the positive electrode active material and the conductive material, which are solid particles in the film obtained from the observation of the electrode film, is large in the method of the comparative example, whereas the electrode film of the present embodiment is distributed. Is small and is recognized as a uniform film.
以上に説明したように、本実施の形態の固化工程の採用は、製造装置、プロセス条件を改善させることができ、また、電極膜の組成の均一性の向上といった品質面の向上させることができる。なお、本実施の形態の効果は、上述した正極材料を含む正極電極膜でのみ得られるのではなく、負極電極膜でも同様に得られるものである。 As described above, the use of the solidification step of the present embodiment can improve the manufacturing apparatus and process conditions, and can improve quality such as improvement in the uniformity of the composition of the electrode film. . The effect of the present embodiment is obtained not only with the positive electrode film containing the positive electrode material described above but also with the negative electrode film.
また、比較例の製造方法は、乾燥時に電極材の組成および膜厚が変動する問題を有しているが、本実施の形態によれば、乾燥工程前に固化工程を導入することにより、電極材の組成および膜厚を安定して維持することができる。また、本実施の形態では固化工程を行うことで、前述した各種の変動が起こる虞を排除した後に乾燥を行うことができるため、短時間での急速乾燥が可能となる。したがって、本実施の形態の製造装置を用いたリチウムイオン電池の製造方法を用いることで、電極膜の品質を安定させ、かつ、乾燥設備を小型化できるため、リチウムイオン電池の製造コストを低減することができる。 Further, the manufacturing method of the comparative example has a problem that the composition and film thickness of the electrode material fluctuate at the time of drying, but according to the present embodiment, by introducing a solidification step before the drying step, The composition and film thickness of the material can be stably maintained. Further, in the present embodiment, by performing the solidification step, it is possible to perform drying after eliminating the possibility that the above-described various fluctuations occur, so that rapid drying in a short time is possible. Therefore, by using the manufacturing method of the lithium ion battery using the manufacturing apparatus of the present embodiment, the quality of the electrode film can be stabilized and the drying equipment can be downsized, so the manufacturing cost of the lithium ion battery is reduced. be able to.
また、乾燥工程前、または乾燥工程中において、固化した塗布膜(電極材)を保持した電極箔の搬送に、固化した塗布膜と接触する接触式のローラー搬送系を使用することが可能となり、製造方法の選択の自由度、すなわち製造装置の構成の選択の自由度が向上する効果を得ることができる。 In addition, before or during the drying process, it becomes possible to use a contact-type roller conveyance system in contact with the solidified coating film for conveying the electrode foil holding the solidified coating film (electrode material), The effect of improving the degree of freedom in selecting the manufacturing method, that is, the degree of freedom in selecting the configuration of the manufacturing apparatus can be obtained.
また、本実施の形態では、乾燥室内で除去するペースト中の溶剤成分の殆どが、ペースト調整に使用する第1の溶剤ではなく、第2の溶剤となることが特徴となっている。かかる乾燥時の溶剤をペースト塗布時の溶剤と異なる溶剤にすることで、乾燥に伴う製造上の各種の問題を回避することができる。 Further, the present embodiment is characterized in that most of the solvent component in the paste to be removed in the drying chamber is not the first solvent used for paste adjustment, but the second solvent. By making the solvent at the time of drying different from the solvent at the time of applying the paste, various manufacturing problems associated with drying can be avoided.
具体的には、ペーストの生成時およびペーストの塗布時において、ペースト中の溶剤成分として使用する第1の溶剤が可燃性溶剤であっても、本実施の形態の固化工程で、ペースト中の溶剤は第2の溶剤に置換されるので、第2の溶剤として不燃性溶剤を選択することにより、乾燥室での可燃性溶剤蒸気が発生することを防ぐことができる。このため、安全上および設備上の問題を解消することが可能となる。このようにして、製造工程上の問題および制約を回避するプロセス設計が可能となる。 Specifically, even when the first solvent used as the solvent component in the paste is a combustible solvent at the time of producing the paste and applying the paste, the solvent in the paste is used in the solidification step of the present embodiment. Is replaced with the second solvent, and by selecting an incombustible solvent as the second solvent, it is possible to prevent the generation of combustible solvent vapor in the drying chamber. For this reason, it becomes possible to eliminate the problem on safety and facilities. In this way, it is possible to design a process that avoids manufacturing process problems and limitations.
また、本実施の形態では、電極材の固化工程を行ってから乾燥工程を行うことで、電極材は流動性を失うため、乾燥工程において電極材の表面にバインダーが偏析することがない。これにより、電極膜と電極箔との結合性が低下することを防ぐことができる。 Moreover, in this Embodiment, since a drying process is performed after performing the solidification process of an electrode material, since an electrode material loses fluidity | liquidity, a binder does not segregate on the surface of an electrode material in a drying process. Thereby, it can prevent that the adhesiveness of an electrode film and electrode foil falls.
なお、上記した本実施の形態の製造工程における、固化室内での溶剤の置換による固化工程は、正極シートおよび負極シートの製造にかぎらず、正負の電極シート間に介在させるセパレータ12(図2参照)の形成工程においても用いることができる。
In addition, the solidification process by the substitution of the solvent in the solidification chamber in the production process of the present embodiment described above is not limited to the production of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, but the
セパレータの製造方法としては、正極シートおよび負極シートを形成する工程と同様に、基板(箔)上にペースト状のセパレータ材料(以下単にセパレータ材という)を塗布した後、乾燥させることで、固体のセパレータを形成する方法が考えられる。具体的なセパレータ製造工程では、例えば、まず図4を用いて説明した電極膜の形成工程を経て、電極箔1上に電極膜が形成された電極シートを電極箔ロール7に巻き取る。その後、電極箔ロール7を図4に示す装置と同様のセパレータ形成装置に設置し、電極膜の形成工程と同様にして、塗工部において電極箔上に正極用または負極用の電極膜を介してペースト状のセパレータ材を塗布した後、乾燥室において乾燥させることで、電極膜上にセパレータを積層させて形成する。
As a manufacturing method of a separator, like the process of forming a positive electrode sheet and a negative electrode sheet, a paste-like separator material (hereinafter simply referred to as a separator material) is applied on a substrate (foil) and then dried, so that a solid A method of forming a separator is conceivable. In a specific separator manufacturing process, for example, the electrode sheet on which the electrode film is formed on the
完成したリチウムイオン電池内において、セパレータは、例えば多孔性ポリプロピレン膜またはポリエチレンなどからなり、正極シートと負極シートとの間に介在し、隣り合う電極の両極活物質同士の接触を防止するとともに、セパレータ内の空孔内に電解液を保持し、電極間のイオン伝導の通路を形成するものである。セパレータを形成するために電極シート上に塗布するセパレータ材の材料には、シリカ(酸化シリコン)またはアルミナ(酸化アルミニウム)などと、上述したバインダーと、第1の溶剤(例えばN−メチル−2−ピロリドン(NMP))とを混ぜた混合ペーストを用いることが考えられる。 In the completed lithium ion battery, the separator is made of, for example, a porous polypropylene film or polyethylene, and is interposed between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet to prevent contact between the bipolar active materials of the adjacent electrodes. The electrolytic solution is held in the inner holes to form a path for ion conduction between the electrodes. The material of the separator material applied on the electrode sheet to form the separator includes silica (silicon oxide) or alumina (aluminum oxide), the binder described above, and the first solvent (for example, N-methyl-2- It is conceivable to use a mixed paste mixed with pyrrolidone (NMP).
このようなペーストを、電極膜上に塗布した後、図4、図6を用いて説明した固化工程により、ペーストに第2の溶剤(例えば水)を供給することでペーストが固化し、その後、温風乾燥などにより乾燥工程を行うことで、電極箔上に電極膜を介してペーストを積層して形成することができる。 After applying such a paste on the electrode film, the paste is solidified by supplying a second solvent (for example, water) to the paste by the solidification step described with reference to FIGS. By performing the drying process by hot air drying or the like, the paste can be laminated on the electrode foil via the electrode film.
図10などを用いて説明した比較例の製造方法のように、溶剤の置換作用を利用した固化工程を導入せず、乾燥工程のみでペーストを固体にしてセパレータを形成する場合、上述したように、形成した膜の品質が低下する問題、および、製造コストが増大する問題などが生じる。これに対し、本実施の形態のように、図6に示す固化装置25を用いて第2の溶剤を供給し、乾燥工程前にセパレータ材のペーストを固化することで、セパレータ材の組成の安定化、乾燥装置の簡略化、スループットの向上などを実現することで、製造コストを低減しつつ、セパレータの品質を維持することができる。
As described above, in the case of forming a separator by solidifying a paste only by a drying process without introducing a solidification process using a solvent replacement action as in the comparative example manufacturing method described with reference to FIG. There arises a problem that the quality of the formed film is lowered and a problem that the manufacturing cost is increased. On the other hand, the composition of the separator material is stabilized by supplying the second solvent using the solidifying
なお、セパレータの形成方法としては、セパレータの下地となる電極膜を形成した後、すなわち、正極または負極を形成する際に用いるペースト状の電極材を、固化工程および乾燥工程を経て電極膜を形成した後に、電極膜状にセパレータ材を塗布して固化工程および乾燥工程を行う方法がある。また、セパレータ材の塗布は、上記電極材の固化工程後であって、乾燥工程前に行い、その後セパレータ材の固化工程を行った後、電極材およびセパレータ材の乾燥工程を一括して行ってもよい。 In addition, as a method for forming the separator, after forming the electrode film as the base of the separator, that is, forming the electrode film through a solidification process and a drying process, using a paste-like electrode material used when forming the positive electrode or the negative electrode Then, there is a method in which a separator material is applied in the form of an electrode film to perform a solidification step and a drying step. In addition, the separator material is applied after the electrode material solidification step and before the drying step, and after the separator material solidification step, the electrode material and the separator material drying step are collectively performed. Also good.
また、ペースト状の電極材を電極箔上に塗布した後、続いてペースト状のセパレータ材を電極材上に塗布し、その後セパレータ材および電極材の固化工程および乾燥工程を一括して行うことも可能である。これにより、固化工程および乾燥工程を行う回数を省略することができ、スループットを向上させ、また、製造装置を縮小させることができるため、リチウムイオン電池の製造工程を簡略化し、製造コストを低減することができる。 In addition, after applying the paste-like electrode material on the electrode foil, the paste-like separator material is subsequently applied on the electrode material, and then the separator material and the electrode material are solidified and dried. Is possible. Accordingly, the number of times of performing the solidification step and the drying step can be omitted, the throughput can be improved, and the manufacturing apparatus can be reduced. Therefore, the manufacturing process of the lithium ion battery is simplified and the manufacturing cost is reduced. be able to.
(実施の形態2)
本実施の形態におけるリチウムイオン電池の製造方法について図8を用いて説明する。図8は、本実施の形態における逐次両面塗布型の電極製造装置の構成を示す概略図である。前記実施の形態1と同じ構成については、その説明を省略する。
(Embodiment 2)
A method for manufacturing a lithium ion battery in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of a sequential double-sided coating type electrode manufacturing apparatus in the present embodiment. The description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted.
本実施の形態では、電極箔1の表面に対して、電極材ペーストを塗布する工程、電極材ペーストを固化する工程、電極箔を乾燥する工程を行った後、電極箔1の裏面に対して、電極材ペーストを塗布する工程、電極材ペーストを固化する工程、電極箔1を乾燥する工程を行うことを特徴としている。
In this Embodiment, after performing the process of apply | coating electrode material paste to the surface of
本実施の形態のリチウムイオン電池用の製造工程では、まず、正、負極材のペーストを高粘度スラリー状の液体として調整し、このペーストを表面用の塗工部2に設置したダイコーターなどの塗工手段3を用いて、集電用電極箔ロール4から供給される電極箔1上に薄く、均一に塗布する。
In the manufacturing process for a lithium ion battery according to the present embodiment, first, a positive and negative electrode material paste is prepared as a high-viscosity slurry-like liquid, and this paste is installed in the
このようにしてペーストを塗布した電極箔1の裏面に接しながら電極箔1を一定速度で搬送するためのローラー搬送系5を用いて、電極箔1を固化室9に搬入し、電極材ペーストに本実施の形態の第2の溶剤である固化液(図示せず)を接触させ、ペーストを固化する。
Using the
次に、固化したペーストを保持した電極箔1を乾燥室6cに搬入し、熱風乾燥などの手法でペースト中の溶剤成分を加熱蒸発してペーストを乾燥させる。
Next, the
次に、乾燥した電極箔1を裏面用の塗工部2aに設置したダイコーターなどの塗工手段3aを用いて、電極箔1の裏面上に薄く、均一に電極材ペーストを塗布する。
Next, the dried
かかるペーストを塗布した電極箔1を裏面用の固化室9bに搬入し、ペーストに本実施の形態の第2の溶剤である固化液(図示せず)を接触させて固化する。
The
次に、本実施の形態の手段で固化したペーストを保持した電極箔1を乾燥室6cに搬入し、熱風乾燥などの手法でペースト中の溶剤成分を加熱蒸発してペーストを乾燥させる。乾燥した電極箔1を巻き取った電極箔ロール7は、次工程に供給される。
Next, the
本実施の形態では電極箔の表面および裏面への電極形成を、表面および裏面それぞれの塗布、固化、乾燥の工程を分けて行うものであり、図11に示す比較例の方法に比べて、電極膜の品質の向上と、乾燥設備の小型化との両立を容易に実現することができる。また、同様の工程をセパレータの製造工程に適用することで、セパレータの膜の品質の向上および乾燥設備の小型化も可能となる。 In the present embodiment, the electrode formation on the front and back surfaces of the electrode foil is performed by dividing the front surface and back surface coating, solidification, and drying steps. Compared to the method of the comparative example shown in FIG. It is possible to easily realize both the improvement of the quality of the membrane and the downsizing of the drying equipment. In addition, by applying the same process to the manufacturing process of the separator, it is possible to improve the quality of the separator film and to reduce the size of the drying equipment.
なお、本実施の形態では、表面側の電極材の乾燥を行わないまま、裏面側の電極材の塗布工程および固化工程を行った後、電極箔の両面のそれぞれの電極材を一括して乾燥する方法を用いてもよい。これにより、乾燥室を一つ省略することができ、製造装置を縮小し、また、スループットを向上してリチウムイオン電池の製造コストを低減することができる。 In the present embodiment, the electrode material on the back side is subjected to the application process and the solidification process without drying the electrode material on the front side, and then the electrode materials on both sides of the electrode foil are collectively dried. You may use the method to do. Accordingly, one drying chamber can be omitted, the manufacturing apparatus can be reduced, the throughput can be improved, and the manufacturing cost of the lithium ion battery can be reduced.
(実施の形態3)
本実施の形態におけるリチウムイオン電池の製造方法について図9を用いて説明する。図9は、本実施の形態における両面塗工一括乾燥型の電極製造装置の構成を示す概略図である。前記実施の形態1と同じ構成については、その説明を省略する。
(Embodiment 3)
The manufacturing method of the lithium ion battery in this Embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of a double-sided coating batch drying type electrode manufacturing apparatus in the present embodiment. The description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted.
本実施の形態に関わるリチウムイオン電池用の正、負極材のペーストを高粘度スラリー状の液体として調整し、かかるペーストを塗工部2bに設置したダイコーターなどの表面用の塗工手段3bおよび裏面用の塗工手段3c用いて、集電用電極箔ロール4から供給される電極箔1の両面に薄く、均一に塗布する。
A positive and negative electrode material paste for a lithium ion battery according to the present embodiment is prepared as a high-viscosity slurry liquid, and the surface coating means 3b such as a die coater in which the paste is installed in the
次に、両面にペーストを塗布した電極箔1を固化室9に搬入し、電極材ペーストに第2の溶剤である固化液(図示せず)を電極箔1の両面に一括して接触させ、ペーストを固化する。固化したペーストであれば、電極箔1の裏面に接しながら電極箔1を一定速度で搬送するためのローラー搬送系5を用いての搬送が可能である。
Next, the
このとき、固化室9は、図1および図8の固化室とは異なり、電極箔1の表面の電極材を固化する装置と、前記表面の反対側の裏面の電極材を固化する装置との二つを含んでいる。例えば、固化室9に搬送された電極箔1は、上方から第2の溶剤を供給されることで表面側の電極材が固化し、その後、電極箔1は下方から第2の溶剤を供給されることで裏面側の電極材が固化する。
At this time, unlike the solidification chambers of FIGS. 1 and 8, the
つまり、例えば固化室9には、図6に示す電極箔搬送装置22が二つ並んで配置されており、そのうちの一方は上方から高圧加熱蒸気が供給され、下方から高圧低温蒸気が供給される構造を有し、もう一方は下方から高圧加熱蒸気が供給され、上方から高圧低温蒸気が供給される構造を有している。これは、一つの電極箔搬送装置22により両面に同時に第2の溶剤を供給しようとすると、電極箔を冷却することができず、精度よく第2の溶剤を電極材の表面に結露させることができないためである。
That is, for example, in the
次に、本実施の形態の手段で固化したペーストを両面に保持した電極箔1を乾燥室6cに搬入し、熱風乾燥などの手法でペースト中の溶剤成分を両面を一括して加熱蒸発させ、ペーストを乾燥する。乾燥した電極箔1を巻き取った電極箔ロール7は、次工程に供給される。ここでも、乾燥室6c内に搬入される電極材は既に固化されているため、図13を用いて説明した比較例のように、内部にエアー浮上式の搬送系を備えた乾燥室を用いる必要はなく、乾燥室6c内の搬送では、固化した裏面のペーストに直接接触するローラー搬送系5を用いることができる。
Next, the
本実施の形態では電極箔の表面および裏面への電極形成を一括して行う場合は、乾燥工程前に固化を行う本実施の形態の利点をより生かした製造法を実現することができる。つまり、図13に示す比較例の方法に比べて電極品質を向上と乾燥設備の小型化とが実現可能であることに加え、固化した塗布膜を保持した電極箔の搬送に、固化した塗布膜と接触する安価な接触式のローラー搬送系の使用も可能となる。 In the present embodiment, when the electrodes are formed on the front and back surfaces of the electrode foil at the same time, it is possible to realize a manufacturing method that takes full advantage of the present embodiment in which solidification is performed before the drying step. That is, in addition to the improvement of the electrode quality and the reduction in the size of the drying equipment as compared with the method of the comparative example shown in FIG. 13, the solidified coating film is used for transporting the electrode foil holding the solidified coating film. It is also possible to use an inexpensive contact-type roller conveyance system that comes into contact with the roller.
すなわち、本実施の形態では、固化した電極材ペーストと接触する接触式のローラー搬送系の使用が可能となるため、両面一括乾燥する場合にも複雑かつ高価なエアー浮上式の搬送系を用いる必要がなく、ローラー搬送系を使用した安価な乾燥室を利用することができる。 That is, in this embodiment, since it is possible to use a contact type roller conveyance system that comes into contact with the solidified electrode material paste, it is necessary to use a complicated and expensive air floating conveyance system even when performing double-sided batch drying Therefore, an inexpensive drying chamber using a roller conveyance system can be used.
また、同様の工程をセパレータの製造工程に適用することで、セパレータの膜の品質の向上および乾燥設備の小型化も可能となり、固化したセパレータ材を保持する電極箔の搬送にもローラー搬送系を用いることができるため、リチウムイオン電池の製造コストを低減することができる。 In addition, by applying the same process to the separator manufacturing process, it is possible to improve the quality of the separator film and reduce the size of the drying equipment, and a roller transport system can be used for transporting the electrode foil that holds the solidified separator material. Since it can be used, the manufacturing cost of a lithium ion battery can be reduced.
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の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種々変更可能であることはいうまでもない。 Although the invention made by the present inventors has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明は、電極材またはセパレータ材の乾燥工程を有するリチウムイオン電池の製造技術に適用して有効である。 The present invention is effective when applied to a manufacturing technique of a lithium ion battery having a drying step of an electrode material or a separator material.
1 電極箔
2、2a、2b 塗工部
3、3a〜3c 塗工手段
4 集電用電極箔ロール
5、5a ローラー搬送系
6、6a〜6c 乾燥室
7 電極箔ロール
8 非接触式搬送系
9、9a、9b 固化室
10 正極シート
11 負極シート
12 セパレータ
13 容器
14 正極リード
15 正極端子
16 負極端子
17 第2の溶剤
18 電極材
19 噴射器
20、20a ポンプ
21、21a、21b 空気浮上搬送装置
22 電極箔搬送装置
24 ピンホール
25 固化装置
26 高圧低温空気供給部
27 高圧加熱蒸気供給部
28 ペルチェ素子
29 温度センサ
30、31 熱交換器
32 温度コントローラ
33 電流制御DC電源
34 ステンレス製缶体
35 水
36 ヒーター
37 加熱コイル
DESCRIPTION OF
Claims (15)
(b)前記ペーストに含まれる液体成分とは異なる液体成分を含む固化液を、蒸気として前記電極箔の前記一方の面に形成された前記ペーストに供給する工程と、
(c)前記ペーストから液体成分を除去して乾燥させる工程と、
(d)前記電極箔を含むリチウムイオン電池を形成する工程と、
を有することを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。 (A) applying a paste to one surface of the electrode foil;
(B) supplying a solidified liquid containing a liquid component different from the liquid component contained in the paste to the paste formed on the one surface of the electrode foil as a vapor;
(C) removing and drying the liquid component from the paste;
(D) forming a lithium ion battery including the electrode foil;
A method for producing a lithium ion battery, comprising:
前記第1空気浮上搬送装置により、前記蒸気を供給することを特徴とする請求項1記載のリチウムイオン電池の製造方法。 In the step (b), a first air levitation transport device is used for transporting the electrode foil,
The method of manufacturing a lithium ion battery according to claim 1, wherein the steam is supplied by the first air levitation transfer device.
前記第2空気浮上搬送装置により、前記低温空気を供給することを特徴とする請求項2記載のリチウムイオン電池の製造方法。 In the step (b), a second air levitation transport device is used to transport the electrode foil,
3. The method of manufacturing a lithium ion battery according to claim 2, wherein the low-temperature air is supplied by the second air levitation transfer device.
前記電極箔が前記第1空気浮上搬送装置および前記第2空気浮上搬送装置の間を搬送される際、前記低温空気により前記電極箔を介して冷却した前記ペーストに対し、前記第1空気浮上搬送装置により、前記蒸気を供給することを特徴とする請求項6記載のリチウムイオン電池の製造方法。 In the step (b), a solidifying device having a first air levitation transport device and the second air levitation transport device facing each other is used.
When the electrode foil is transported between the first air levitation transport device and the second air levitation transport device, the first air levitation transport is performed on the paste cooled through the electrode foil by the low-temperature air. The method of manufacturing a lithium ion battery according to claim 6, wherein the vapor is supplied by an apparatus.
前記複数のピンホールまたは前記複数の溝を介して前記蒸気を供給することを特徴とする請求項5記載のリチウムイオン電池の製造方法。 The first air levitation transport device has a plurality of pinholes or a plurality of grooves on a surface facing the electrode foil,
6. The method of manufacturing a lithium ion battery according to claim 5, wherein the vapor is supplied through the plurality of pinholes or the plurality of grooves.
前記蒸気生成機構から、前記第1空気浮上搬送装置を介して、前記第1空気浮上搬送装置および前記第2空気浮上搬送装置の間の前記電極箔の前記一方の面に形成された前記ペーストに前記蒸気を供給し、
前記低温空気生成機構から、前記第2空気浮上搬送装置を介して、前記低温空気を供給することを特徴とする請求項12記載のリチウムイオン電池の製造装置。 A solidifying device having a first air levitation transport device and a second air levitation transport device facing each other;
From the steam generation mechanism, the paste formed on the one surface of the electrode foil between the first air levitation transport device and the second air levitation transport device via the first air levitation transport device. Supplying the steam,
The lithium ion battery manufacturing apparatus according to claim 12, wherein the low temperature air is supplied from the low temperature air generation mechanism via the second air levitation transfer device.
前記複数のピンホールまたは前記複数の溝を介して前記蒸気を供給することを特徴とする請求項13記載のリチウムイオン電池の製造装置。 The first air levitation transport device has a plurality of pinholes or a plurality of grooves on a surface facing the electrode foil,
The lithium ion battery manufacturing apparatus according to claim 13, wherein the vapor is supplied through the plurality of pinholes or the plurality of grooves.
前記多孔質板を介して前記蒸気を供給することを特徴とする請求項13記載のリチウムイオン電池の製造装置。 The first air levitation transport device has a porous plate on a surface facing the electrode foil,
The apparatus for manufacturing a lithium ion battery according to claim 13, wherein the vapor is supplied through the porous plate.
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