CN104779363A - 蓄电材料的制造装置以及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蓄电材料的制造装置以及制造方法,能够简易地测定将粉体的增粘剂溶解于液体的溶剂的溶解液的溶解程度。蓄电材料的制造装置(1)具备:使在溶解时离子化的是粉体的增粘剂溶解于液体的溶剂的溶解装置(2);以及测定在溶解装置(2)被溶解的溶解液的导电率,基于测定的导电率判定增粘剂的溶解程度的溶解程度判定装置(25)。由此,因为在将增粘剂溶解于液体的溶剂的中途即使不停止溶解装置(2),也能够判定增粘剂的溶解程度,所以能够大幅提高生产效率。另外,因为能够防止溶解装置(2)的过度运转,所以能够得到节能效果。
Description
本申请主张于2014年1月14日提出的日本专利申请2014-004406号的优先权,并在此引用其全部内容。
技术领域
本发明涉及制造蓄电材料的制造装置以及制造方法。
背景技术
近年来,在混合动力汽车、电动汽车等应用锂离子二次电池。锂离子二次电池的电极通过下面的工序制造,首先,为了得到活性物质材料(蓄电材料)的悬浮液,在增粘剂的溶解液混合活性物质的粉末等,接下来,将活性物质材料的悬浮液涂覆与铝箔等基材并干燥。在日本特开2011-113821号公报中,在活性物质材料的悬浮液的干燥工序中,记载有测定悬浮液的阻抗随时间的变化,分析悬浮液中的分散粒子的凝集过程,来预测电池性能的方法。电池性能在悬浮液的阻抗单调减少的情况下变好。
对于电池性能而言,粉体的增粘剂有多少溶解于液体的溶剂很重要。以下,将溶解于一定量的溶剂的溶质的质量相对于溶解度的比率定义为“溶解程度”来进行说明。为了得到良好的电池性能,需要使用粉体的增粘剂例如以80%以上的溶解程度溶解于液体的溶剂的溶解液。以往,因为在混合中途停止混合装置取出溶解液,测定该溶解液的粘度来判断溶解程度,所以混合工序变得麻烦、费时。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种能简易地测定将粉体的增粘剂溶解于液体的溶剂的溶解液的溶解程度的蓄电材料的制造装置以及制造方法。
本发明的一方式的蓄电材料的制造装置是制造至少包括增粘剂以及活性物质的蓄电材料的制造装置,具备:使在溶解时离子化的粉体的所述增粘剂溶解于液体的溶剂的溶解装置;以及测定被所述溶解装置溶解的溶解液的导电率,并基于测定出的导电率判定所述增粘剂的溶解程度的溶解程度判定装置。
由此,因为即使在将增粘剂溶解于液体的溶剂的中途不停止溶解装置,也能够判定增粘剂的溶解程度,所以能够大幅提高生产效率。
本发明的其他方式,也可以在上述方式的蓄电材料的制造装置中具备基于所述溶解程度判定装置判定出的所述增粘剂的溶解程度推断所述溶解液粘度的粘度推断装置。由此,能够判断是否是增粘剂良好溶解的溶解液。
本发明其他方式,也可以在上述方式的蓄电材料的制造装置中具备调整所述溶解液粘度的粘度调整装置,混合所述粘度调整后的所述增粘剂的溶解液以及所述活性物质的混合装置。
因为将增粘剂的溶解、活性物质的粉末等的分散以及它们的粘度调整在一个混合装置进行的情况下需要时间,所以有导致活性物质的损伤的可能性。但是,通过在使增粘剂溶解于溶剂的装置、调整增粘剂的溶解液的粘度的装置,以及将活性物质的粉末等向粘度调整过的增粘剂的溶解液分散并混合的装置分开进行,能够在短时间内进行混合,能够抑制活性物质的损伤。
本发明的其他方式,也可以在上述方式的蓄电材料的制造装置中,利用所述溶解程度判定装置,一边利用所述溶解装置将所述增粘剂溶解于所述溶剂一边测定所述溶解液的导电率。
由此,因为能够防止溶解装置的过度运转,所以能够得到节能效果。
本发明其他方式是制造至少包括增粘剂以及活性物质的蓄电材料的制造方法,具备:使在溶解时离子化的粉体的所述增粘剂溶解于液体的溶剂的溶解;以及测定所述被溶解的溶解液的导电率,基于测定的导电率判定所述增粘剂的溶解程度的溶解程度判定。根据加本发明的蓄电材料的制造方法,能够得到与上述蓄电材料的制造装置的效果相同的效果。
附图说明
通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述,本发明的其它特征、构件、过程、步骤、特性及优点会变得更加清楚,其中,附图标记表示本发明的要素,其中,
图1是本发明的实施方式的蓄电材料的制造装置的概略结构图。
图2表示本发明的实施方式的蓄电材料的制造装置的制造控制装置进行的处理的流程图。
图3是表示增粘剂的溶解液的导电率与增粘剂的溶解液的溶解程度的关系的图。
图4是表示增粘剂的溶解液的粘度与增粘剂的溶解液的溶解程度的关系的图。
图5是表示微波引起的增粘剂的溶解液的粘度相对于时间的变化,搅拌力引起的增粘剂的溶解液的粘度的相对于时间的变化,以及加热引起的增粘剂的溶解液的粘度的相对于时间的变化的图。
图6是表示最终的活性物质的悬浮液的粘度与增粘剂的溶解液的粘度的关系的图。
图7是表示超声波带来的增粘剂的溶解液的粘度调整以及搅拌力带来的增粘剂的溶解液的粘度调整相对于时间的变化的图。
图8是表示电池的容量维持率,即电池的耐老化性(反复充放电特性)与活性物质的悬浮液的粘度的关系的图。
图9是表示电池的容量维持率与活性物质材料的累积碰撞能的关系的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的各实施方式进行说明。以下,将溶解于一定量的溶剂的溶质的质量相对于溶解度的比率定义为“溶解程度”,用于说明。
首先,对由制造装置制造的蓄电材料进行说明。本实施方式的蓄电材料的制造装置例如构成用于制造锂离子二次电池的电极(正极以及负极)的装置。锂离子二次电池的电极通过在铝箔、铜箔等基材上,作为蓄电材料涂覆活性物质材料的悬浮液并干燥来制造。本实施方式的蓄电材料的制造装置是制造活性物质材料的悬浮液的装置。
作为活性物质材料的具体例子,在正极的电极的情况下,作为活性物质有镍锂氧化物等(固体成分),作为溶剂有N-甲基吡咯烷酮等(液体成分),作为导电辅助剂有乙炔黑等,以及作为粘合剂有聚偏氟乙烯等。在负极的电极的情况下,作为活性物质有石墨等(固体成分),作为溶剂作为有水(液体成分),作为增粘材有羧甲基纤维素等,以及作为粘合剂有SBR橡胶、聚丙烯酸等。
接下来参照图1对本实施方式的蓄电材料的制造装置的构成进行说明。蓄电材料的制造装置1构成为具备溶解装置2、粘度调整装置3、混合装置4以及制造控制装置5等。
溶解装置2是使增粘剂溶解于溶剂而制造溶解液的装置,具备:壳体21、微波装置22、料斗23、供给管路24以及溶解程度判定装置25等。壳体21形成为中空圆筒形状。微波装置22具备磁控管,配置于壳体21的上面上部。料斗23以能够收容增粘剂并能向壳体21内供给的方式突出设置于壳体21的上表面。供给管路24以能向壳体21内供给溶剂的方式在壳体21的下表面配管。溶解程度判定装置25具备电导率仪,从壳体21的上表面插入内部。
粘度调整装置3是调整在溶解装置2制造的上述的溶解液的粘度的装置,具备壳体31、超声波装置32、导入管路33等。壳体31形成为中空圆筒形状。超声波装置32配置于壳体31的外周,压电元件等超声波产生源件紧贴固定于壳体31的外周面。导入管路33以能够将位于溶解装置2的壳体21内的增粘剂的溶解液导入壳体31内的方式在溶解装置2的壳体21的外周壁与壳体31的上表面之间配管。
混合装置4是将粘度被调整后的增粘剂的溶解液以及活性物质混合的装置,具备壳体41、搅拌叶片42、驱动马达43、料斗44、导入管路45以及排液管路46等。壳体41形成为中空圆筒形状。搅拌叶片42的旋转轴以搅拌叶片42在壳体41的内部能够旋转的方式配置于壳体41的上表面的中心部并且被支承。驱动马达43固定于壳体41的上表面上部,驱动马达43的马达轴与搅拌叶片42的旋转轴连结。
料斗44以能够收容活性物质的粉末等并向能够向壳体41内供给的方式突出地设置于壳体41的上表面。导入管路45以能够将粘度调整装置3的壳体31内的增粘剂的溶解液导入壳体41内的方式在粘度调整装置3的壳体31的下表面与壳体41的下表面之间配管。排液管路46以能够将活性物质材料的悬浮液向壳体41外部排出的方式在壳体41的外周面配管。
制造控制装置5具备存储部51、溶解控制部52、粘度调整部53、混合控制部54、溶解程度判定部55(相当于本发明的溶解程度判定装置)以及粘度推断部56(相当于本发明的粘度推断装置)等。
在存储部51存储有表示增粘剂的溶解液的导电率与溶解程度的关系的数据(参照图3),表示同一溶解液的溶解程度与粘度的关系的数据(参照图4),表示活性物质材料的悬浮液的粘度与增粘剂的溶解液的粘度的关系的数据(参照图6),表示超声波的施加时间与增粘剂的溶解液的粘度的关系的数据(参照图7),以及其他与溶解控制、粘度调整、混合控制等相关的数据。
溶解控制部52是控制溶解装置2的动作的控制部,驱动微波装置22产生微波,向供给到壳体21内的溶剂施加微波,使增粘剂溶解至溶剂而制造增粘剂的溶解液。溶解程度判定部55测定将增粘剂溶解至溶剂过程中的增粘剂的溶解液的导电率来判定溶解程度。即,溶解控制部52在溶解程度判定部55判定增粘剂例如以80%以上的溶解程度溶解于溶剂之前,进行向溶剂施加规定时间微波来使增粘剂溶解的控制。而且,粘度推断部56基于溶解程度判定部55判定的增粘剂的溶解液的溶解程度,来推断增粘剂的溶解液的粘度。
粘度调整部53是控制粘度调整装置3的动作的控制部,驱动超声波装置32产生超声波,向供给至壳体31内的增粘剂的溶解液施加超声波,调整增粘剂的溶解液的粘度。即,基于最终的活性物质材料的悬浮液的粘度,来决定增粘剂的溶解液的粘度,以成为决定的增粘剂的溶解液的粘度的方式控制施加规定时间超声波的粘度调整。
混合控制部54是控制混合装置4的动作的控制部,驱动驱动马达43使搅拌叶片42旋转,搅拌供给至壳体41内的增粘剂的溶解液以及活性物质等来制造活性物质材料的悬浮液。后面会详细叙述基于活性物质材料的粒子的动能、活性物质材料的粒子的平均自由行程以及活性物质材料的混合时间设定混合的指标。而且,以设定的混合的指标为目标值以下的方式设定混合的条件,根据设定的混合的条件控制活性物质材料的混合。
接下来,参照图2对制造控制装置5的处理进行说明。如图2所示,读取与增粘剂的溶解有关的数据(步骤S1),将增粘剂以及溶剂投入溶解装置2(步骤S2)。然后,驱动溶解装置2(步骤S3),通过判断增粘剂的溶解液的导电率是否达到规定值来判断增粘剂的溶解液的溶解程度例如是否为80%以上(步骤S4)。然后,如果增粘剂的溶解液的导电率达到规定值的话,停止溶解装置2的驱动(步骤S5)。
具体而言,溶解控制部52从存储部51读出增粘剂和溶剂的各自质量数据,以及表示与增粘剂的溶解液相关的导电率与溶解程度的关系的数据。而且,经由料斗23将规定量的增粘剂投入壳体21内,经由供给管路24将规定量的溶剂投入壳体21内,驱动微波装置22向壳体21内的溶剂施加微波而使增粘剂溶解。溶解程度判定部55用溶解程度判定装置25测定增粘剂的溶解液的导电率,来判定增粘剂的溶解液的溶解程度。而且,如图3所示,溶解控制部52用溶解程度判定部55判定增粘剂的溶解液的导电率超过导电率判定值ηg而增粘剂的溶解液的溶解程度例如为80%以上的话,停止驱动微波装置22。
这里,说明增粘剂向溶剂的溶解。如图3所示,刚刚将增粘剂投入溶剂之后增粘剂未溶解于溶剂时,即溶解程度0%时的增粘剂的溶解液的导电率设为ηo,则溶解程度为80%而增粘剂的溶解液的导电率上升至导电率判定值ηg(>ηo),增粘剂完全溶解于溶剂时,即溶解程度100%时的增粘剂的溶解液的导电率上升至ηs(>ηg)。因此,增粘剂相对于溶剂的溶解程度能够通过检测增粘剂的溶解液的导电率来判定。由此,因为即使在将增粘剂溶解于液体的溶剂的中途不停止溶解装置2,也能够一边运转溶解装置2一边判定增粘剂的溶解程度,所以能够大幅提高生产效率。另外,因为能够防止溶解装置2的过度运转,所以能够得到节能效果。
增粘剂相对于溶剂的溶解程度的判定能够应用于使在溶解时离子化的是粉体的增粘剂溶解于液体的溶剂的情况。例如,在作为溶剂使用水的情况下,因为仅有水的话不具备离子成分所以没有电流,若作为增粘剂使用羧甲基纤维素,由于羧甲基纤维素会离子化而溶于水,所以该溶解液有电流。因此,导电率会根据溶解于水的羧甲基纤维素的溶解程度不同而变化。因此,通过监测增粘剂的溶解液的导电率,能够判定增粘剂相对于溶剂的溶解程度。
并且,如图4所示,若刚将增粘剂投入溶剂增粘剂之后亦即增粘剂未溶解的溶解程度0%时增粘剂的溶解液的粘度设为μo,若溶解程度变为80%则增粘剂的溶解液的粘度上升至μg(>μo),增粘剂在溶剂中溶解至饱和状态的溶解程度100%时的溶解液的粘度上升至μs(>μg)。因此,增粘剂的溶解液的粘度能够基于增粘剂的溶解液的溶解程度来推断。由此,能够判断是否是增粘剂良好地溶解并具有适当粘度的溶解液。
增粘剂相对于溶剂的溶解,也可以如以往那样通过搅拌来进行,在本实施方式中通过微波使溶剂分子振动来使增粘剂溶解于溶剂。这是由于,如图5所示,通过微波的振动使增粘剂溶解的方法,与通过搅拌力使增粘剂溶解的方法以及通过加热溶剂使增粘剂溶解的方法相比较,是能够高效地溶解的方法。即,调整至增粘剂溶解至限度时的溶解液的粘度μs所需要时间(增粘剂溶解时间)相对于在利用搅拌力的情况下需要T12,利用加热的情况下需要T13(>T12),利用微波的情况下能够缩短至T11(<T12<T13)。也有缩短时间的效果,利用微波进行溶解所需要的电力也更低于利用搅拌力进行溶解所需要的电力。
利用微波进行的溶解通过向溶剂分子照射微波而使其振动,使溶剂渗入增粘剂来进行。作为该微波的频带,优选溶剂容易吸收微波能量的频域,例如作为溶剂使用水的情况下,使用0.9GHz~400GHz的频带。
接下来,读取与粘度调整相关的数据(步骤S6),将增粘剂的溶解液导入粘度调整装置3(步骤S7)。而且,驱动粘度调整装置3(步骤S8),判断是否经过规定的粘度调整时间(步骤S9)。如果经过规定的粘度调整时间的话,停止驱动粘度调整装置3(步骤S10)。具体而言,粘度调整部53经由导入管路33将溶解装置2的壳体21内的增粘剂的溶解液导入壳体31内。而且,驱动超声波装置32将超声波向壳体31内的增粘剂的溶解液施加规定的粘度调整时间。
这里,对增粘剂的溶解液的粘度调整进行说明。如图6所示,最终的活性物质材料的悬浮液的粘度ν与增粘剂的溶解液的粘度μ成比例关系。因此,通过将增粘剂的溶解液的粘度μ调整至规定值,能够将活性物质材料的悬浮液的粘度ν调整为根据电池的初始性能以及悬浮液的涂覆工序和干燥工序的所用时间的平衡而确定的规定范围内νa~νb。
增粘剂的溶解液的粘度μ调整至图6所示的规定的粘度范围μa~μb内,或者调整为比该规定的粘度范围的上限值μb高规定值的值μc。通过将增粘剂的溶解液的粘度调整为接近最终的活性物质材料的悬浮液粘度的规定的粘度范围内μa~μb,能够缩短进行与活性物质的粉末等的混合得到最终的活性物质材料的悬浮液粘度的粘度调整时间。因此,因为活性物质受到剪切力的时间被缩短,所以能够降低活性物质的损伤。另外,是因为即使增粘剂的溶解液的粘度μ成为比上限值μb高规定值的值μc,也能够通过在后面添加溶剂调整至规定的粘度范围内μa~μb。
增粘剂的溶解液的粘度调整也可以如以往那样通过用搅拌力的剪切能切断增粘剂的分子链来进行,在本实施方式中通过用超声波的碰撞能和剪切能切断增粘剂的分子链,来进行粘度调整。如图7所示,这是由于通过超声波进行增粘剂的溶解液的粘度调整的方法,与通过搅拌力进行增粘剂的溶解液的粘度调整相比,能够在短时间内高效地调整。
即,对于调整至作为增粘剂的溶解液的目标值的粘度μp的时间(粘度调整时间)而言,相对于利用搅拌力的情况下需要花费时间T2,利用超声波的情况下能够缩短至T1(<T2)。也有缩短时间的效果,利用超声波进行粘度调整所需要的电力也比利用搅拌力进行粘度调整所需的电力少。此外,增粘剂的溶解液的粘度μ随着粘度调整时间T的经过而降低,最终接近水的粘度。
接下来,如图2所示,读取与增粘剂的溶解液以及活性物质的粉末等的混合有关的数据(步骤S11),将增粘剂的溶解液以及活性物质的粉末等导入混合装置4(步骤S12)。然后,驱动混合装置4(步骤S13),判断是否经过了规定的混合时间(步骤S14)。若经过了规定的混合时间,则停止驱动混合装置4(步骤S15),制造最终的活性物质材料的悬浮液。
具体而言,混合控制部54从存储部51读出增粘剂的溶解液以及活性物质的粉末等的各质量的数据,以及混合时间的数据,经由料斗44将规定量的活性物质的粉末等投入壳体41内,并且经由导入管路45将规定量的增粘剂的溶解液导入壳体41内。而且,驱动驱动马达43并使搅拌叶片42旋转规定的混合时间。
这里,对混合的指标以及条件的设定进行说明。如图8的实验结果所示,伴随着活性物质材料的悬浮液的粘度ν的上升电池的容量维持率P,即电池的耐老化性(反复充放电特性)提高。但是,若提高混合装置的搅拌叶片的混合周速v(va<vb),则即使混合以使得活性物质材料的悬浮液的粘度ν相同,电池的容量维持率P也降低。对于活性物质材料的粒子而言,若搅拌叶片的混合周速v变得越快则在混合中与搅拌叶片的碰撞次数越多,从而损伤的概率变高。而且,若活性物质材料的粒子受损伤而变小分裂,则表面积增大而电解液的分解被促进。根据以上情况,认为电池的容量维持率P与活性物质材料的粒子的损伤有较大关系。
作为活性物质材料的粒子的损伤的重要因素,除了搅拌叶片的混合周速v之外,认为还有活性物质材料的混合时间t、活性物质材料的固体成分比率(=固体量/(固体量+液体量))η。因此,基于已知的平均自由行程,使用活性物质材料的粒子在规定空间内自由运动的模型来求出活性物质材料的粒子的碰撞次数。而且,如下式(1)所示,通过活性物质材料的粒子的动能mv2/2和活性物质材料的粒子的碰撞次数√2·η·σ·v以及活性物质材料的混合时间t相乘,能够求出成为混合的指标的活性物质材料的累积碰撞能D。由此,能够预测在混合之前的阶段由于混合导致活性物质材料的粒子的损伤状态。
这里,D:活性物质材料的粒子的累积碰撞能,m:活性物质材料的单粒子重量,v:搅拌叶片的混合周速,η:活性物质材料的固体成分比率,σ:活性物质材料的粒子的平均颗粒直径,t:活性物质材料的混合时间
而且,如图9所示,求出电池的容量维持率P与活性物质材料的累积碰撞能D的关系。该关系通过调整成为活性物质材料的粒子的损伤的重要因素的搅拌叶片的混合周速v、活性物质材料的固体成分比率η以及活性物质材料的混合时间t来求出。而且,求出此时的关系式P=f(D),求出成为必要最低限度的电池的容量维持率Pp的活性物质材料的累积碰撞能Dp,设定活性物质材料的累积碰撞能成为Dp以下的混合的条件,即设定搅拌叶片的混合周速v、活性物质材料的固体成分比率η以及活性物质材料的混合时间t。固体成分比率通过使固体成分与液体成分的比率变化来调整。
如所述那样,基于活性物质材料的粒子的平均自由行程,用活性物质材料的粒子在规定空间内自由运动模型求出活性物质材料的粒子的碰撞次数。因此,通过将该活性物质材料的粒子的碰撞次数与活性物质材料的动能以及活性物质材料的混合时间相乘,能够求出活性物质材料的累积碰撞能,并能够将累积碰撞能作为电池的耐老化性的指标来使用。而且,因为在实际进行混合之前能够预测因混合导致活性物质材料的粒子的损伤状态,所以能够进行不易损伤活性物质材料的粒子的混合。因此,能够制造耐老化性高的电池。
根据所述的蓄电材料的制造装置1能够得到以下的效果。即,以往通过将增粘剂、溶剂以及活性物质的粉末等一并投入混合装置搅拌,在1台混合装置进行增粘剂的溶解、活性物质的粉末等的分散以及它们的粘度调整,因为活性物质长时间受到剪切力,所以有导致活性物质的损伤的可能性。但是,在本实施方式中,在使增粘剂溶解于溶剂的溶解装置2、调整增粘剂的溶解液粘度的粘度调整装置3、以及将活性物质的粉末等向粘度调整后的增粘剂的溶解液分散并且混合的混合装置4分别进行。因此,因为活性物质受到剪切力的时间被缩短,所以能够抑制活性物质的损伤。因此,能够制造耐久性高的电池。另外,因为能够同时并行进行特别需要时间的增粘剂的溶解、增粘剂的溶解液的粘度调整以及活性物质的粉末等的分散和混合,所以与以往相比能够提高生产效率。
此外,在所述的实施方式中,说明了具备具有微波装置22的溶解装置2以及具有超声波装置32的粘度调整装置3的结构的蓄电材料的制造装置1,但也可以是将溶解装置2置换为具有搅拌叶片的溶解装置的结构的蓄电材料的制造装置,或者是将粘度调整装置3置换为具有搅拌叶片的粘度调整装置的结构的蓄电材料的制造装置。另外,也可以为在1台装置进行溶解以及粘度调整的结构的蓄电材料的制造装置。另外,虽然说明了具备搅拌叶片42的结构的混合装置4,也可以为替代搅拌叶片42而具备螺杆的结构的混合装置。
另外,在所述的实施方式中,以制造锂离子二次电池的负极用的活性物质材料的情况进行了说明,但也能够用于制造锂离子二次电池的正极用的活性物质材料的情况。在该情况下,在使聚偏氟乙烯等粘合剂溶解于N-甲基吡咯烷酮等溶剂时照射微波,在通过该溶解工序将乙炔黑等导电辅助剂混入溶解液时,不照射超声波。是因为通过乙炔黑等导电辅助剂混入的量能够调整溶解液的粘度。另外,作为应用本发明的蓄电材料,并不限定于锂离子二次电池的电极用的活性物质材料,如果蓄电材料的话例如也可以应用于电容器的材料等。
Claims (6)
1.一种蓄电材料的制造装置,所述制造装置制造至少包括增粘剂以及活性物质的蓄电材料,其特征在于,包括:
溶解装置,其使在溶解时离子化的所述增粘剂溶解于液体的溶剂,其中所述增粘剂是粉体;以及
溶解程度判定装置,其测定在所述溶解装置中溶解的溶解液的导电率,并基于测定的导电率判定所述增粘剂的溶解程度。
2.根据权利要求1所述的蓄电材料的制造装置,其特征在于,
还包括基于所述溶解程度判定装置判定出的所述增粘剂的溶解程度推测所述溶解液粘度的粘度推断装置。
3.根据权利要求1所述的蓄电材料的制造装置,其特征在于,还包括:
粘度调整装置,其调整所述溶解液的粘度;以及
混合装置,其将所述粘度被调整后的所述增粘剂的溶解液以及所述活性物质混合。
4.根据权利要求2所述的蓄电材料的制造装置,其特征在于,还包括:
粘度调整装置,其调整所述溶解液的粘度;以及
混合装置,其将所述粘度被调整后的所述增粘剂的溶解液以及所述活性物质混合。
5.根据权利要求1~4任一项所述的蓄电材料的制造装置,其特征在于,
所述溶解程度判定装置测定所述溶解装置将所述增粘剂溶解于所述溶剂的过程中的所述溶解液的导电率。
6.一种蓄电材料的制造方法,所述制造方法制造至少包括增粘剂以及活性物质的蓄电材料,其特征在于,包括:
使在溶解时离子化的所述增粘剂溶解于液体的溶剂的溶解,其中所述增粘剂是粉体;以及
测定所述溶解的溶解液的导电率,并基于测定出的导电率判定所述增粘剂的溶解程度的溶解程度判定。
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6375711B2 (ja) * | 2014-06-13 | 2018-08-22 | 株式会社ジェイテクト | 蓄電材料の製造装置及び製造方法 |
KR101619629B1 (ko) * | 2014-10-29 | 2016-05-11 | 오씨아이 주식회사 | 코어 쉘 구조 나노실리콘의 고분자 분산용액 제조장치 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001264277A (ja) * | 2000-03-15 | 2001-09-26 | Kanto Chem Co Inc | 濃度検知方法及び濃度検知装置並びに薬剤の希釈調合装置 |
JP2009239271A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-15 | Avx Corp | リセッタブル・ヒューズを含む電解キャパシタ組立体 |
WO2012046305A1 (ja) * | 2010-10-05 | 2012-04-12 | トヨタ自動車株式会社 | 電池の製造方法 |
CN102768180A (zh) * | 2012-07-29 | 2012-11-07 | 浙江大学 | 溶解度测定装置 |
CN202710456U (zh) * | 2012-07-29 | 2013-01-30 | 浙江大学 | 一种溶解度测定装置 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060153972A1 (en) * | 2003-02-25 | 2006-07-13 | Yoshitsugu Hirokawa | Method of manufacturing electrode for electrochemical device |
CN1934212B (zh) * | 2004-04-19 | 2010-12-22 | Lg化学株式会社 | 包括离子液体的胶凝聚合物电解质以及使用该电解质的电致变色器件 |
JP2010211975A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-24 | Toyota Motor Corp | 二次電池用の電極の製造方法 |
JP5484016B2 (ja) | 2009-11-27 | 2014-05-07 | 御国色素株式会社 | 電極合材スラリーの乾燥方法 |
US20120295159A1 (en) | 2010-02-03 | 2012-11-22 | Kei Kobayashi | Lithium ion secondary battery negative electrode slurry composition, a lithium ion secondary battery negative electrode, and lithium ion secondary battery |
MX2012014092A (es) * | 2010-06-09 | 2013-01-29 | Procter & Gamble | Metodos para preparar composiciones para el cuidado personal. |
JP2012009269A (ja) * | 2010-06-24 | 2012-01-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池用負極極板の製造方法 |
DE202010011902U1 (de) | 2010-08-27 | 2010-10-28 | Technische Universität München | Rührorgan für Flüssigkeiten |
KR20140008513A (ko) * | 2011-02-17 | 2014-01-21 | 신토고교 가부시키가이샤 | 탱크 장치, 순환식 분산 시스템, 및 분산 방법 |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001264277A (ja) * | 2000-03-15 | 2001-09-26 | Kanto Chem Co Inc | 濃度検知方法及び濃度検知装置並びに薬剤の希釈調合装置 |
JP2009239271A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-15 | Avx Corp | リセッタブル・ヒューズを含む電解キャパシタ組立体 |
WO2012046305A1 (ja) * | 2010-10-05 | 2012-04-12 | トヨタ自動車株式会社 | 電池の製造方法 |
CN102768180A (zh) * | 2012-07-29 | 2012-11-07 | 浙江大学 | 溶解度测定装置 |
CN202710456U (zh) * | 2012-07-29 | 2013-01-30 | 浙江大学 | 一种溶解度测定装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107413216A (zh) * | 2017-08-31 | 2017-12-01 | 珠海格力电器股份有限公司 | 锂电池合浆系统 |
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