CN105428608B - 蓄电材料的制造装置以及制造方法 - Google Patents

Abstract

一种蓄电材料的制造装置(1)，具备：将增稠剂溶解于溶剂的溶解装置(2)；调整增稠剂的溶解液的粘度的粘度调整装置(3)；将进行了粘度调整的增稠剂的溶解液以及活性物质的粉体混合而生成第一混合物、并搅拌第一混合物而生成第二混合物的搅拌装置(5)；在从生成了增稠剂的溶解液时起至开始搅拌第一混合物为止的期间、对增稠剂的溶解液或者第一混合物进行加热来使第一混合物所含有的增稠剂的溶解液为被加热后的状态的加热装置(4)；以及对第二混合物所含有的增稠剂的溶解液以及活性物质的粉体进行混合而生成第三混合物的混合装置(7)。

Description

蓄电材料的制造装置以及制造方法

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，锂离子二次电池被用于混合动力汽车、电动汽车等。为了制造锂离子二次电池的电极，首先，为了得到活性物质材料(蓄电材料)的浆料而将活性物质的粉体等与增稠剂的溶解液混合，接下来将活性物质材料的浆料涂覆于铝箔等基材并使其干燥。将电极切断为规定的大小并隔着隔离物而层叠，将该层叠体与非水电解液一起封入外部封装，由此来制造锂离子二次电池。在日本特公平8-24043号公报、日本专利第2979641号公报中记载有通过将锂化合物与二氧化锰混合并加热至400℃～500℃左右来得到正极的活性物质的粉体的制法。

由于活性物质的粉体难以被增稠剂的溶解液润湿，所以活性物质的粉体以及增稠剂的溶解液的混合物容易在制造装置内堆积，变得难以搬运而成为浆料制造连续处理化的障碍。

发明内容

本发明的目的之一是提供能够提高活性物质的粉体相对于增稠剂的溶解液的润湿性的蓄电材料的制造装置以及制造方法。

本发明的一个方式的蓄电材料的制造装置具备：溶解装置，其将增稠剂溶解于溶剂；粘度调整装置，其调整由上述溶解装置溶解了的上述增稠剂的溶解液的粘度；搅拌装置，其将由上述粘度调整装置进行了粘度调整的上述增稠剂的溶解液以及活性物质的粉体混合而生成第一混合物，并搅拌上述第一混合物而生成第二混合物；加热装置，其在从由上述溶解装置生成了上述增稠剂的溶解液时起至上述搅拌装置开始搅拌上述第一混合物为止的期间，对上述增稠剂的溶解液或者上述第一混合物进行加热，来使上述搅拌装置搅拌上述第一混合物时，上述第一混合物所含有的上述增稠剂的溶解液为被加热后的状态；以及混合装置，其对由上述搅拌装置生成的上述第二混合物所含有的上述增稠剂的溶解液以及上述活性物质的粉体进行混合而生成第三混合物。

由此，因为增稠剂的溶解液在与活性物质的粉体一起被搅拌时被加热，所以增稠剂的溶解液的粘度降低，从而活性物质的粉体相对于增稠剂的溶解液的润湿速度上升。因为活性物质的粉体变得容易溶合在增稠剂的溶解液中，所以增稠剂的溶解液以及活性物质的粉体的混合物不会在制造装置内堆积而能够顺畅地进行搬运。因为活性物质的粉体相对于增稠剂的溶解液的润湿性提高，所以能够在短时间内分解于增稠剂的溶解液而抑制损伤。并且因为活性物质的粉体均匀地分散于增稠剂的溶解液，所以能够提高电极的品质，从而能够提高电池性能。

在上述方式的蓄电材料的制造装置中，也可以构成为：在从由上述溶解装置生成了上述增稠剂的溶解液时起至上述搅拌装置开始上述增稠剂的溶解液以及上述活性物质的粉体的混合为止的期间，上述加热装置对上述增稠剂的溶解液进行加热。

由此，因为增稠剂的溶解液在与活性物质的粉体混合时被加热而增稠剂的溶解液的粘度降低，所以能够得到优良的混合物。

在上述方式的蓄电材料的制造装置中，也可以构成为：在从由上述溶解装置生成了上述增稠剂的溶解液时起至上述粘度调整装置结束上述增稠剂的溶解液的粘度调整为止的期间，上述加热装置对上述增稠剂的溶解液进行加热。

由此，因为增稠剂的溶解液在进行该溶解液的粘度调整时粘度降低，所以能够提高该粘度调整精度。

在上述方式的蓄电材料的制造装置中，也可以构成为：上述加热装置兼作上述溶解装置，上述溶解装置通过施加微波来使上述增稠剂溶解于上述溶剂、并对上述增稠剂的溶解液进行加热。

由此，因为增稠剂被溶解并且该溶解液被加热，所以能够提高制造效率，另外作为加热装置，可以不设置新的装置，所以能够抑制装置成本的上升。

在上述方式的蓄电材料的制造装置中，也可以构成为：上述加热装置兼作上述粘度调整装置，上述粘度调整装置通过施加超声波来调整上述增稠剂的溶解液的粘度、并对上述增稠剂的溶解液进行加热。

由此，因为增稠剂的溶解液被粘度调整并且被加热，所以能够提高制造效率，另外作为加热装置，因为可以不设置新的装置，所以能够抑制装置成本的上升。

上述方式的蓄电材料的制造装置还包括冷却装置，该冷却装置在由上述搅拌装置搅拌上述第一混合物后，对上述第二混合物或者上述第三混合物进行冷却。

由此，因为增稠剂的溶解液能够返回对粘度进行了粘度调整后的状态，所以能够提高活性物质的粉体相对于增稠剂的溶解液的分散性。

在上述方式的蓄电材料的制造装置中，也可以构成为：在从上述搅拌装置结束上述第一混合物的搅拌后至上述混合装置开始上述第二混合物的混合为止的期间，上述冷却装置对上述第二混合物进行冷却。

由此，因为增稠剂的溶解液能够返回对粘度进行了粘度调整后的状态，所以能够提高活性物质的粉体相对于增稠剂的溶解液的分散性。因而，活性物质的粉体通过由混合装置实施的混合而均匀地分散于增稠剂的溶解液，从而能够提高电极的品质，进而能够提高电池性能。

作为本发明的其它方式的蓄电材料的制造方法，包括：溶解工序，在该工序中，将增稠剂溶解于溶剂；粘度调整工序，在该工序中，调整在上述溶解工序中溶解了的上述增稠剂的溶解液的粘度；搅拌工序，在该工序中，将在上述粘度调整工序中进行了粘度调整的上述增稠剂的溶解液以及活性物质的粉体混合而生成第一混合物，并搅拌上述第一混合物而生成第二混合物；加热工序，在该工序中，通过在从上述溶解工序中生成了上述增稠剂的溶解液时起至上述搅拌工序开始上述第一混合物的搅拌为止的期间，对上述增稠剂的溶解液或者上述第一混合物进行加热，来使在上述搅拌工序进行上述第一混合物的搅拌时，上述第一混合物所含有的上述增稠剂的溶解液为被加热后的状态；以及混合工序，在该工序中，对在上述搅拌工序中生成的上述第二混合物所含有的上述增稠剂的溶解液以及上述活性物质的粉体进行混合而生成第三混合物。

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，本发明的上述以及其它的特征和优点会变得更加清楚，其中，相同的附图标记表示相同的要素，其中，

图1是作为本发明的实施方式的蓄电材料的制造装置的简要结构图。

图2A是表示作为本发明的实施方式的蓄电材料的制造装置的控制装置所进行的处理的第一流程图。

图2B是表示作为本发明的实施方式的蓄电材料的制造装置的控制装置所进行的处理的第二流程图。

图3是表示增稠剂的溶解液的粘度与增稠剂的溶解液的温度的关系、以及水的表面张力与水的温度的关系的图。

图4是表示活性物质的沉降时间与增稠剂的溶解液的温度的关系的图。

图5是表示增稠剂的溶解液的粘度与增稠剂相对于溶剂的溶解度的关系的图。

图6是表示微波所引起的增稠剂的溶解液的粘度的历时变化、搅拌力所引起的增稠剂的溶解液的粘度的历时变化以及加热所引起的增稠剂的溶解液的粘度的历时变化的图。

图7是表示最终的活性物质的浆料的粘度与增稠剂的溶解液的粘度的关系的图。

图8是表示超声波所引起的增稠剂的溶解液的粘度调整的历时变化以及搅拌力所引起的增稠剂的溶解液的粘度调整的历时变化的图。

图9是表示电池的容量维持率、即电池的耐久性(反复充放电特性)与活性物质的浆料的粘度的关系的图。

图10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。

本实施方式的蓄电材料的制造装置以及制造方法例如构成用于制造锂离子二次电池的电极(正极以及负极)的装置以及方法。通过将作为蓄电材料的活性物质材料的浆料涂覆于铝箔、铜箔等基材并使其干燥，来制造锂离子二次电池的电极。本实施方式的蓄电材料的制造装置以及制造方法是制造活性物质材料的浆料的装置以及制造方法。

作为活性物质材料的具体例子，在正极电极的情况下，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，并且作为粘合剂有聚偏氟乙烯等。在负极电极的情况下，作为活性物质有石墨等(固体成分)，作为溶剂有水(液体成分)，作为增稠剂有羧甲基纤维素等，并且作为粘合剂有SBR橡胶、聚丙烯酸等。以下，对负极电极的活性物质材料进行说明。

因为活性物质的粉体难以被增稠剂的溶解液润湿，而成为混合的连续处理化的障碍，所以需要改善活性物质的粉体以及增稠剂的溶解液的润湿性，即需要提高润湿速度。润湿速度能够用润湿角和增稠剂的溶解液的粘度来表示，其中，润湿角用活性物质的粉体的表面张力以及增稠剂的溶解液的表面张力来表示。

作为提高润湿速度的对策，使活性物质的粉体的表面张力变大而使润湿角变大，或者使增稠剂的溶解液的表面张力变小而使润湿角变大，或者使增稠剂的溶解液的粘度变小即可。对于使活性物质的粉体的表面张力变大，通过紫外线照射来实施表面改性即可。对于使增稠剂的溶解液的表面张力变小，使增稠剂的溶解液的温度上升、或者添加表面活性剂即可。对于使增稠剂的溶解液的粘度变小，使增稠剂的溶解液的温度上升、或者变更分子量即可。在上述实施事项中，通过使增稠剂的溶解液的温度上升，能够使增稠剂的溶解液的表面张力以及粘度均变小，能够有效地提高润湿速度。

为了掌握增稠剂的溶解液的粘度随着该溶解液的温度上升产生怎样的变化而进行了实验。实验的结果如图3的实线所示那样，增稠剂的溶解液的粘度随着增稠剂的溶解液的温度上升而变小。此外，在图3中，作为参考如点划线所示那样，表示水的表面张力随着温度上升的变化。水的表面张力随着该水的温度上升而变小。因为溶解增稠剂的溶剂是水，所以认为增稠剂的溶解液的表面张力同样地随着该溶解液的温度上升而变小。

为了掌握活性物质的粉体以及增稠剂的溶解液的润湿速度随着增稠剂的溶解液的温度上升产生怎样的变化而进行了实验。通过分别将活性物质的粉体投入增稠剂的溶解液的液面，并测定活性物质的粉体到达增稠剂的溶解液的液底的沉降时间，来对润湿速度进行了评价。实验的结果如图4所示，活性物质的粉体相对于增稠剂的溶解液的沉降时间随着增稠剂的溶解液的温度上升而变短。由此，能够大幅度改善活性物质的粉体以及增稠剂的溶解液的润湿性，从而能够进一步提高电池性能。

参照图1对本实施方式的蓄电材料的制造装置进行说明。蓄电材料的制造装置1具备溶解装置2、粘度调整装置3、加热装置4、搅拌装置5、冷却装置6、混合装置7以及控制装置8等。

控制装置8是对溶解装置2、粘度调整装置3、加热装置4、搅拌装置5、冷却装置6以及混合装置7的驱动等进行控制的装置。在控制装置8的存储部81存储有下述数据：表示增稠剂的溶解液的粘度与增稠剂的溶解液的温度的关系的数据(参照图3)；表示增稠剂的溶解液的粘度与增稠剂相对于溶剂的溶解度的关系的数据(参照图5)；表示增稠剂的溶解液的粘度与增稠剂的溶解时间的关系的数据(参照图6)；表示活性物质材料的浆料的粘度与增稠剂的溶解液的粘度的关系的数据(参照图7)；表示增稠剂的溶解液的粘度与增稠剂的溶解液的粘度调整时间的关系的数据(参照图8)；以及其他与混合控制等相关的数据。

溶解装置2是在壳体内将增稠剂溶解于溶剂的装置，具有有磁控管的微波装置。控制装置8驱动微波装置使之产生微波，对供给至壳体内的溶剂施加微波而使增稠剂溶解于溶剂。

粘度调整装置3是在壳体内调整由溶解装置2溶解了的增稠剂的溶解液的粘度的装置，具有有压电元件等超声波产生元件的超声波装置。控制装置8驱动超声波装置使之产生超声波，对供给至壳体内的增稠剂的溶解液施加超声波来调整该溶解液的粘度。即，控制装置8控制粘度调整，基于最终的活性物质材料的浆料的粘度，来确定增稠剂的溶解液的粘度，并为了获得确定好的粘度而施加规定时间超声波。

加热装置4是在壳体内对由粘度调整装置3进行了粘度调整的增稠剂的溶解液进行加热的装置，具备由镍铬合金等构成的电热线以及热电偶等测温计。控制装置8使电热线通电而使电热线发热，对该溶解液进行加热以使得供给至壳体内的增稠剂的溶解液的粘度暂时变小。此外，若具有加热功能，则加热装置4也可以是具备电热线以外的、例如热泵等的结构。

搅拌装置5是在壳体内将由加热装置4加热了的增稠剂的溶解液与活性物质的粉体混合并进行搅拌的装置，具备通过马达而旋转的搅拌叶片。控制装置8驱动马达使搅拌叶片旋转，将投入壳体内的活性物质的粉体与增稠剂的溶解液混合而生成第一混合物，并进一步搅拌第一混合物而生成第二混合物。

冷却装置6是在壳体内对由搅拌装置5生成了的第二混合物进行冷却的装置，具备热泵以及热电偶等测温计。控制装置8使热泵工作，对该溶解液进行冷却，以使得供给至壳体内的第二混合物所含有的增稠剂的溶解液的粘度变大、即返回由粘度调整装置3进行了粘度调整的状态。若具有冷却功能，则冷却装置6也可以是具备热泵以外的、例如帕尔帖元件等的结构。

混合装置7是在壳体内对由冷却装置6冷却了的第二混合物所含有的增稠剂的溶解液以及活性物质的粉体进行混合而生成第三混合物的装置，具备通过马达而旋转的搅拌叶片。控制装置8驱动马达使搅拌叶片旋转，对供给至壳体内的混合物进行搅拌并混合，从而制造活性物质材料的浆料。混合的指标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来设定，但详细的内容后面进行叙述。控制装置8以使设定了的混合的指标成为目标值以下的方式设定混合的条件，并根据设定了的混合的条件来控制活性物质材料的混合。

这里，搅拌装置5中的混合是指将活性物质的粉体投入增稠剂的溶解液的状态。搅拌装置5中的搅拌是指将第一混合物搅合后的状态(准备混合状态)，是指增稠剂的溶解液冷却前的状态。混合装置7中的混合是指将第二混合物混匀后的状态(正式混合状态)，是指增稠剂的溶解液冷却后的状态。

参照图2A以及图2B对控制装置8所进行的处理进行说明。控制装置8读取与增稠剂的溶解相关的数据(图2A的步骤S1)，将增稠剂以及溶剂等向溶解装置2供给(图2A的步骤S2)。控制装置8驱动溶解装置2(图2A的步骤S3)，当增稠剂的溶解液的溶解度到达规定值后(图2A的步骤S4)，则停止溶解装置2的驱动(图2A的步骤S5)。

具体而言，控制装置8从存储部81读取示出增稠剂的溶解液的粘度与增稠剂相对于溶剂的溶解度的关系的数据、以及示出增稠剂的溶解液的粘度与增稠剂的溶解时间的关系的数据，并将规定量的增稠剂以及溶剂向溶解装置2的壳体内供给。控制装置8驱动溶解装置2的微波装置向壳体内的溶剂施加微波而将增稠剂溶解，如果以增稠剂的溶解液的溶解度达到规定值的时间驱动了微波装置后，则停止微波装置的驱动。

即，如图5所示，对于增稠剂的溶解液的粘度μ而言，将向溶剂投入增稠剂之后不久、增稠剂未溶解于溶剂的溶解度0％时设为μo，此时若溶解度成为80％则上升至μg(＞μo)，并且在增稠剂完全溶解于溶剂的溶解度100％时上升至μs(＞μg)。在驱动微波装置直至增稠剂的溶解液的溶解度达到80％的情况下，如图6所示，微波装置的驱动时间、即增稠剂溶解时间T成为增稠剂的溶解液的粘度μ从μo达到μg的Tg。

这里，微波所引起的溶解是通过向溶剂照射微波并使其振动、而使溶剂浸透增稠剂来进行的。作为该微波的频带，优选溶剂容易吸收微波的能量的区域，在例如使用水作为溶剂的情况下，使用0.9GHz～400GHz的频带。

增稠剂相对于溶剂的溶解也可以如以往那样通过搅拌来进行，但在本实施方式中，利用微波使溶剂振动来使增稠剂溶解于溶剂。如图6所示，这是因为，与利用搅拌力使增稠剂相对于溶剂的溶解或者加热增稠剂相对于例如变成高温的溶剂的溶解相比，利用微波的振动使增稠剂相对于溶剂溶解的时候能够更加高效地进行溶解。

即，对于调整至作为增稠剂的溶解液的目标值的粘度μs的时间T而言，相对于利用搅拌力的情况下需要的时间T12、利用加热的情况下需要的T13(＞T12)，利用微波的情况下能够缩短至T11(＜T12＜T13)。由此，利用微波进行的溶解所需要的电力比利用搅拌力进行的溶解所需要的电力相比低。

接下来，控制装置8读取与粘度调整相关的数据(图2A的步骤S6)，驱动粘度调整装置3(图2A的步骤S7)，判断是否经过了规定的粘度调整时间(图2A的步骤S8)，如果经过了规定的粘度调整时间后，则停止粘度调整装置3的驱动(图2A的步骤S9)。

具体而言，控制装置8驱动粘度调整装置3的超声波装置而向壳体内的增稠剂的溶解液施加规定的粘度调整时间的超声波，来调整增稠剂的溶解液的粘度，并且如果以增稠剂的溶解液的粘度达到规定值的时间驱动了超声波装置后，则停止超声波装置的驱动。

对增稠剂的溶解液的粘度调整进行说明。如图7所示，最终的活性物质材料的浆料的粘度ν与增稠剂的溶解液的粘度μ存在比例关系。由此，活性物质材料的浆料的粘度ν通过将增稠剂的溶解液的粘度μ调整为规定值，而能够调整为规定范围内νa～νb，该规定范围内νa～νb是根据电池的初始性能以及涂覆·干燥工序的执行性的兼顾而确定的。

增稠剂的溶解液的粘度μ调整为图7所示的规定的粘度范围内μa～μb或者比该规定的粘度范围的上限值μb高出规定值的值μc。对于用于进行与活性物质的粉体等的混合而得到最终的活性物质材料的浆料粘度的粘度调整时间而言，通过将增稠剂的溶解液的粘度调整为接近最终的活性物质材料的浆料粘度的规定的粘度范围内μa～μb而缩短。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。这是因为，即使增稠剂的溶解液的粘度μ成为比上限值μb高出规定值的值μc，也能够通过在之后添加溶剂来调整为规定的粘度范围内μa～μb。

增稠剂的溶解液的粘度调整也可以通过如以往那样利用搅拌力所产生的剪切能将增稠剂的分子链切断来进行，但在本实施方式中，通过利用超声波所产生的碰撞能和剪切能将增稠剂的分子链切断来进行。这是因为，如图8所示，与利用搅拌力进行的增稠剂的溶解液的粘度调整相比，利用超声波进行的增稠剂的溶解液的粘度调整的时候能够更加高效地进行调整。

即，对于调整为作为增稠剂的溶解液的目标值的粘度μp的时间T而言，相对于利用搅拌力的情况下需要的时间T2，利用超声波的情况下能够缩短为T1(＜T2)。因此，利用超声波进行粘度调整所需要的电力与利用搅拌力进行粘度调整所需要的电力相比低。此外，增稠剂的溶解液的粘度μ随着粘度调整时间T的经过而降低，最终收敛为水的粘度。

接下来，控制装置8读取与增稠剂的溶解液的温度相关的数据(图2A的步骤S10)，使加热装置4工作(图2A的步骤S11)，判断增稠剂的溶解液的温度是否达到规定的温度(图2A的步骤S12)，如果达到规定的温度后，则停止加热装置4的工作(图2B的步骤S13)。

具体而言，控制装置8从存储部81读取示出增稠剂的溶解液的粘度与增稠剂的溶解液温度的关系的数据，使加热装置4的电热线通电而使电热线发热，如果壳体内的增稠剂的溶解液的温度达到规定值而该溶解液的粘度暂时变小后，则停止加热装置4的电热线的通电。

接下来，控制装置8驱动搅拌装置5(图2B的步骤S14)，判断是否经过了规定的搅拌时间(图2B的步骤S15)，如果经过了规定的搅拌时间后，则停止搅拌装置5的驱动(图2B的步骤S16)。

具体而言，控制装置8驱动搅拌装置5的马达使搅拌叶片旋转规定的搅拌时间，将投入壳体内的活性物质的粉体与增稠剂的溶解液混合而生成第一混合物，并进一步对第一混合物进行搅拌而生成第二混合物，如果使搅拌叶片旋转了规定的搅拌时间后，则停止马达的驱动。

接下来，控制装置8基于之前读取的、与增稠剂的溶解液的温度相关的数据而使冷却装置6工作(图2B的步骤S17)，判断增稠剂的溶解液的温度是否达到了规定的温度(图2B的步骤S18)，如果达到规定的温度后，则停止冷却装置6的工作(图2B的步骤S19)。

具体而言，控制装置8基于示出增稠剂的溶解液的粘度与增稠剂的溶解液温度的关系的数据，使冷却装置6的热泵动作，如果壳体内的增稠剂的溶解液的温度达到规定值而该溶解液的粘度返回由粘度调整装置3进行了粘度调整的状态后，则停止冷却装置6的热泵的动作。

接下来，控制装置8读取与增稠剂的溶解液以及活性物质的粉体等的混合物的混合相关的数据(图2B的步骤S20)，驱动混合装置7(图2B的步骤S21)，判断是否经过了规定的混合时间(图2B的步骤S22)。如果经过了规定的混合时间后，则控制装置8停止混合装置7的驱动(图2B的步骤S23)，制造最终的活性物质材料的浆料。

具体而言，控制装置8从存储部81读取混合时间的数据，驱动马达使搅拌叶片旋转规定的混合时间，对供给至壳体内的第二混合物进行混合，如果使搅拌叶片旋转了规定的混合时间后，则停止马达的驱动。

这里，对混合的指标以及条件的设定进行说明。如图9的实验结果所示，电池的容量维持率P、即电池的耐久性(反复充放电特性)随着活性物质材料的浆料的粘度ν的上升而上升。但是，对于电池的容量维持率P而言，若提高混合装置的搅拌叶片的混合圆周速度v(va＜vb)，则即使以活性物质材料的浆料的粘度ν相同的方式进行混合，该容量维持率P也降低。

对于活性物质材料的粒子而言，若搅拌叶片的混合圆周速度v变快，则混合中的碰撞次数变多而损伤的概率变高。而且，若活性物质材料的粒子损伤而较小地分裂，则表面积增大从而促进电解液的分解。从上可知，电池的容量维持率P与活性物质材料的粒子的损伤相关性较大。

作为活性物质材料的粒子的损伤的要因，认为除了搅拌叶片的混合圆周速度v之外，还有活性物质材料的混合时间t、活性物质材料的固体含量比率η(固体成分/(固体成分+液体成分))。因此，基于已知的平均自由行程，能够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解活性物质材料的粒子的碰撞次数。而且，成为混合的指标的活性物质材料的累积碰撞能D如下式(1)所示，能够通过将活性物质材料的粒子的动能mv²/2、活性物质材料的粒子的碰撞次数

以及活性物质材料的混合时间t相乘来求解。由此，能够在混合之前的阶段中预测混合的活性物质材料的粒子的损伤状态。

此处，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：搅拌叶片的混合圆周速度；η：活性物质材料的固体含量比率；σ：活性物质材料的粒子的平均粒径；t：活性物质材料的混合时间。

如图10所示，求解电池的容量维持率P与活性物质材料的累积碰撞能D的关系。该关系通过调整作为活性物质材料的粒子的损伤的要因的、搅拌叶片的混合圆周速度v、活性物质材料的固体含量比率η(固体含量比率使固体成分与液体成分的比率变化)以及活性物质材料的混合时间t来求解。求出此时的关系式P＝f(D)，求出作为维持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，来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、即搅拌叶片的混合圆周速度v、活性物质材料的固体含量比率η以及活性物质材料的混合时间t。

如上述那样，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的模型来求解活性物质材料的粒子的碰撞次数。活性物质材料的累积碰撞能能够通过将该活性物质材料的粒子的碰撞次数、活性物质材料的动能以及活性物质材料的混合时间相乘来求解，并能够作为电池的耐久性的指标来使用。难以损伤活性物质材料的粒子的混合能够在混合之前的阶段中预测混合的活性物质材料的粒子的损伤状态。因此，能够制造耐久性高的电池。

根据上述的蓄电材料的制造装置1，因为增稠剂的溶解液在与活性物质的粉体一起被搅拌时被加热，所以增稠剂的溶解液的粘度降低，活性物质的粉体相对于增稠剂的溶解液的润湿速度上升。因为活性物质的粉体变得容易溶合在增稠剂的溶解液中，所以增稠剂的溶解液以及活性物质的粉体的混合物不会在制造装置1内堆积而能够顺畅地进行搬运。因为活性物质的粉体相对于增稠剂的溶解液的润湿性提高，所以能够在短时间内分散于增稠剂的溶解液而抑制损伤。并且因为活性物质的粉体均匀地分散于增稠剂的溶解液，所以能够提高电极的品质，从而能够提高电池性能。

此外，在上述的实施方式中，加热装置4是配置于粘度调整装置3与搅拌装置5之间的结构，但也可以是配置于溶解装置2与粘度调整装置3之间的结构。由此，对于增稠剂的溶解液而言，因为在进行该溶解液的粘度调整时粘度降低，所以能够提高由粘度调整装置3进行的粘度调整精度。

加热装置4也可以是如下的结构。搅拌装置5也可以是具备电热线等、具有加热功能的结构。因为增稠剂的溶解液与活性物质的粉体一同被搅拌并且被加热，所以能够提高制造效率，并且作为加热装置，因为可以不设置新的装置，所以能够抑制装置成本的上升。

粘度调整装置3也可以是具备高输出的超声波装置、且具有加热功能的结构。由于增稠剂的溶解液被粘度调整并且被加热，所以能够提高制造效率，并且作为加热装置，因为可以不设置新的装置，所以能够抑制装置成本的上升。作为粘度调整装置3，也可以是将超声波装置置换为搅拌叶片的结构。在该情况下，作为具有加热功能的粘度调整装置3，构成为具备电热线等。

溶解装置2也可以是具有利用微波装置的加热功能的结构。增稠剂溶解于溶剂，并且该溶解液被加热，从而能够提高制造效率，并且作为加热装置，因为可以不设置新的装置，所以能够抑制装置成本的上升。作为溶解装置2，也可以是将微波装置置换为搅拌叶片的结构。在该情况下，作为具有加热功能的溶解装置2，构成为具备电热线等。

在上述的实施方式中，冷却装置6构成为配置于搅拌装置5与混合装置7之间，但混合装置7也可以是具备热泵、具有冷却功能的结构。因为增稠剂的溶解液返回粘度进行了粘度调整后的状态，所以能够提高活性物质的粉体相对于增稠剂的溶解液的分散性。由于活性物质的粉体因混合装置7所进行的混合而均匀地分散于增稠剂的溶解液，所以能够提高电极的品质，从而能够提高电池性能。冷却装置6也可以是配置于混合装置7的后部的结构。也可以是不在蓄电材料的制造装置1设置冷却装置6、而自然冷却增稠剂的溶解液的结构。

在上述的实施方式中，说明了制造锂离子二次电池的负极用的活性物质材料的情况，但也能够应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下。在该情况下，在将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，但在将乙炔黑等导电辅助剂混合到该溶解液时不照射超声波。这是因为，通过乙炔黑等导电辅助剂的混合量能够调整溶解液的粘度。

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，只要是蓄电材料则例如也可应用于电容器的材料等。

作为进一步提高润湿速度的对策，向增稠剂的溶解液添加表面活性剂，使增稠剂的溶解液的表面张力变小而使润湿角变大即可。作为表面活性剂，因为氟系的化学稳定性高，在充放电时不分解，所以能够作为改善活性物质的粉体以及增稠剂的溶解液的润湿性的材料而使用，从而能够提高电池性能。

本申请主张于2014年9月12日提出的日本专利申请2014-186481号的优先权，并在此引用包括说明书、说明书附图以及说明书摘要的全部内容。

Claims (3)

1.一种蓄电材料的制造装置，其特征在于，包括：

溶解装置，其将增稠剂溶解于溶剂；

粘度调整装置，其调整由所述溶解装置溶解了的所述增稠剂的溶解液的粘度；

加热装置，其控制对由所述粘度调整装置调整过了粘度的所述增稠剂的溶解液进行加热，基于所述增稠剂的溶解液的粘度和所述增稠剂的溶解液的温度的关系，在所述增稠剂的溶解液的温度达到了规定温度时停止进行加热的控制，以使得所述增稠剂的溶解液的粘度成为规定粘度；

搅拌装置，其向由所述粘度调整装置进行了粘度调整且由所述加热装置加热了的所述增稠剂的溶解液混合活性物质的粉体而生成第一混合物，并搅拌所述第一混合物而生成第二混合物；

冷却装置，其控制对由所述搅拌装置搅拌过了的所述第二混合物进行冷却，在所述第二混合物的温度达到了由所述粘度调整装置调整过了粘度的所述增稠剂的溶解液的温度时停止进行冷却的控制；以及

混合装置，其对由所述搅拌装置生成且由所述冷却装置冷却了的所述第二混合物进行混合而生成第三混合物，

使所述溶解装置、所述粘度调整装置、所述加热装置、所述搅拌装置、所述冷却装置以及所述混合装置连续动作，来制造所述蓄电材料。

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，

所述粘度调整装置基于所存储的所述增稠剂的溶解液的粘度与最终的所述活性物质的浆料的粘度的关系，确定所述增稠剂的溶解液的粘度，以成为已确定的所述增稠剂的溶解液的粘度的方式调整由所述溶解装置溶解的溶解液的粘度。

3.一种蓄电材料的制造方法，其特征在于，包括：

溶解工序，在该工序中，将增稠剂溶解于溶剂；

粘度调整工序，在该工序中，调整在所述溶解工序中溶解了的所述增稠剂的溶解液的粘度；

加热工序，其控制对由所述粘度调整工序调整过了粘度的所述增稠剂的溶解液进行加热，基于所述增稠剂的溶解液的粘度和所述增稠剂的溶解液的温度的关系，在所述增稠剂的溶解液的温度达到了规定温度时停止进行加热的控制，以使得所述增稠剂的溶解液的粘度成为规定粘度；

搅拌工序，在该工序中，将在所述粘度调整工序中进行了粘度调整且由所述加热工序加热了的所述增稠剂的溶解液以及活性物质的粉体混合而生成第一混合物，并搅拌所述第一混合物而生成第二混合物；

冷却工序，其控制对由所述搅拌工序搅拌过了的所述第二混合物进行冷却，在所述第二混合物的温度达到了由所述粘度调整工序调整过了粘度的所述增稠剂的溶解液的温度时停止进行冷却的控制；以及

混合工序，在该工序中，对在所述搅拌工序中生成的所述第二混合物所含有的所述增稠剂的溶解液以及所述活性物质的粉体进行混合而生成第三混合物，

使所述溶解工序、所述粘度调整工序、所述加热工序、所述搅拌工序、所述冷却工序以及所述混合工序连续动作，来制造所述蓄电材料。

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