DE102015109421A1

DE102015109421A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials

Info

Publication number: DE102015109421A1
Application number: DE102015109421.5A
Authority: DE
Inventors: Takumi Mio; Takafumi Fujii; Yoshifumi Fukaya
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2015-12-17
Also published as: JP6375711B2; JP2016004625A; US20150360392A1; US10076855B2; CN105280876A; CN105280876B

Abstract

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials sind vorgesehen, welche eine schadhafte Beschichtung des Elektrizitätsspeichermaterials vermeiden können. Eine Vorrichtung (1) zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials weist folgendes auf: eine Lösevorrichtung (2), die ein Verdickungsmittel in einem Lösemittel löst; eine Viskositätseinstellvorrichtung (3), die eine Viskosität einer Lösung einstellt, die durch die Lösevorrichtung (2) hergestellt wird; eine erste Filtervorrichtung (6), die die Lösung mit der Viskosität filtert, die durch die Viskositätseinstellvorrichtung (3) eingestellt ist; und eine Knetvorrichtung (4), die die Lösung, die durch die erste Filtervorrichtung (6) gefiltert ist, und ein Aktivmaterial knetet. Da die Vorrichtung (1) fast alle Mikrogele des Verdickungsmittels durch die erste Filtervorrichtung (6) entfernen kann, kann eine schadhafte Beschichtung in dem Beschichten des Elektrizitätsspeichermaterials verhindert werden und zufriedenstellende Elektroden können hergestellt werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials.
2. Beschreibung des Stands der Technik
In vergangenen Jahren wurden Lithiumionenakkumulatoren für Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge etc. verwendet. Elektroden der Lithiumionenakkumulatoren werden hergestellt durch zuerst ein Kneten eines Pulvers eines Aktivmaterials etc. und einer Lösung eines Verdickungsmittels, um eine Schlämme bzw. Slurry eines Aktivmaterials (Elektrizitätsspeichermaterial) herzustellen, und dann ein Aufbringen der Schlämme auf ein Basismaterial, wie zum Beispiel eine Aluminiumfolie, und ein Trocknen der Schlämme (Slurry, Suspension). Diese Schlämme kann Zuschläge bzw. Ansammlungen aufgrund einer mangelhaften Dispersion des Pulvers des Aktivmaterials, etc., Metallfremdstoffe, Staub, etc. enthalten. In diesem Fall neigt eine Beschichtungsvorrichtung (Schlitzdüse) dazu, mit den Zuschlägen bzw. Aggregationen / Klumpungen des Pulvers des Aktivmaterials etc. während eines Beschichtens (Aufbringen) der Schlämme zugesetzt bzw. verstopft zu werden. Dies kann Streifen oder kraterartige Stellen in der Beschichtung verursachen, was in mangelhaften Elektroden resultiert.
Um ein Herstellen von solch mangelhaften Elektroden zu verhindern, ist es notwendig, die Aggregationen des Pulvers des Aktivmaterials, etc., aus der Schlämme des Aktivmaterials zu entfernen. Zum Beispiel beschreibt die japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2013-146644 ( JP 2013-146644 A ) eine Filtration der Schlämme eines Aktivmaterials mit einem Filter. Die japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2012-87039 ( JP 2012-87039 A ) beschreibt eine Filtration einer Schlämme eines Aktivmaterials mit einer Filtervorrichtung. Die japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2003-77466 ( JP 2003-77466 A ) beschreibt eine Filtration der Schlämme eines Aktivmaterials mit einer Zugabe von Alkohol.
In vergangenen Jahren wurde eine weitere Verbesserung einer Batterieleistung gewünscht. Für eine verbesserte Batterieleistung haben die Erfinder vorgeschlagen, der Reihe nach den Schritt eines Lösens bzw. eines Auflösens eines Verdickungsmittels, den Schritt eines Einstellens einer Viskosität der Lösung des Verdickungsmittels und den Schritt eines Knetens der Lösung des Verdickungsmittels mit der eingestellten Viskosität und des Pulvers eines Aktivmaterials etc. durchzuführen. Jedoch kann ein ungelöstes Material (Mikrogele) des Verdickungsmittels als grobe bzw. grobkörnige Partikel in der Lösung des Verdickungsmittels verbleiben. In diesem Fall neigt eine Beschichtungsvorrichung (Schlitzdüse) dazu, mit den Mikrogelen als grobe Partikel des Verdickungsmittels während eines Beschichtens (Auftragung) der Schlämme zugesetzt zu werden. Dies kann Streifen oder kraterartigen Stellen in der Beschichtung verursachen, was in mangelhaften Elektroden resultiert.
Wie in JP 2013-146644 A , JP 2012-87039 A und JP 2003-77466 A beschrieben ist, ist ein Verfahren zum Verhindern eines Herstellens von solch mangelhaften Elektroden, die Mikrogele als grobe Partikel des Verdickungsmittels zusammen mit den Zuschlagstoffen / Klumpungen des Pulvers des Aktivmaterials etc. zu entfernen, wenn die Schlämme des Aktivmaterials gefiltert wird. Jedoch, da die Partikelgröße der Mikrogele als grobe Partikel des Verdickungsmittels typischerweise kleiner als jene der Klumpungen des Pulvers des Aktivmaterials etc. ist, wird auch das nicht aggregierte bzw. nicht geklumpte Pulver des Aktivmaterials etc. entfernt, wenn die Mikrogele als grobe Partikel des Verdickungsmittels entfernt werden. Dies verringert die Ausbeute bzw. das Ergebnis der Schlämme des Aktivmaterials.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wurde in Anbetracht der vorangehenden Umstände entwickelt, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials zu bieten, welche eine Herstellung von mangelhaften Elektroden aufgrund einer mangelhaften Beschichtung (Aufbringung) des Elektrizitätsspeichermaterials vermeiden können.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials folgendes auf: eine Lösevorrichtung, die ein Verdickungsmittel in einem Lösemittel löst bzw. auflöst; eine Viskositätseinstellvorrichtung, die eine Viskosität einer Lösung einstellt, die durch ein Auflösen des Verdickungsmittels in dem Lösungsmittel durch die Lösevorrichtung hergestellt ist; eine erste Filtervorrichtung, die die Lösung mit der Viskosität filtert, die durch die Viskositätseinstellvorrichtung eingestellt ist; und eine Knetvorrichtung, die die Lösung, die durch die erste Filtervorrichtung gefiltert ist, und ein Aktivmaterial knetet. Die Vorrichtung stellt ein Elektrizitätsspeichermaterial her, das zumindest das Verdickungsmittel und das Aktivmaterial enthält. Da fast alle Mikrogele als grobe bzw. grobkörnige Partikel des Verdickungsmittels dementsprechend durch die erste Filtervorrichtung entfernt werden können, kann eine mangelhafte Beschichtung in einem Beschichten des Elektrizitätsspeichermaterials verhindert werden und zufriedenstellende Elektroden können hergestellt werden.
In der Vorrichtung des vorangehenden Aspekts kann die erste Filtervorrichtung es einem Material mit einer Größe gleich wie oder kleiner als eine erste Partikelgröße ermöglichen, dort hindurchzutreten, und die erste Partikelgröße kann kleiner als eine maximale Partikelgröße des Aktivmaterials sein. Die erste Filtervorrichtung kann dementsprechend einen beliebigen Prozentsatz der Mikrogele in der Lösung des Verdickungsmittels entfernen.
In der Vorrichtung des vorangehenden Aspekts kann die erste Filtervorrichtung es einem Material mit einer Größe gleich wie oder kleiner als der ersten Partikelgröße ermöglichen, dort hindurchzutreten, und die erste Partikelgröße kann gleich wie oder kleiner als eine minimale Partikelgröße des Aktivmaterials sein. Die erste Filtervorrichtung kann dementsprechend diese Mikrogele in der Lösung des Verdickungsmittels entfernen, welche größer als die minimale Partikelgröße des Aktivmaterials sind.
Die Vorrichtung des vorangehenden Aspekts kann ferner eine zweite Filtervorrichtung aufweisen. In der Vorrichtung kann die zweite Filtervorrichtung eine geknetete Mischung bzw. ein geknetetes Gemisch, das durch die Knetvorrichtung hergestellt ist, filtern und kann es einem Material mit einer Größe gleich wie oder kleiner als eine zweite Partikelgröße ermöglichen, dort hindurchzutreten, und die zweite Partikelgröße kann größer als ein Maximalwert der Partikelgröße sein, die durch die erste Filtervorrichtung hindurchtritt. Entsprechend, da das nicht verklumpte Elektrizitätsspeichermaterial nicht durch die zweite Filtervorrichtung entfernt wird, kann der Ertrag bzw. die Ausbeute des Elektrizitätsspeichermaterials verbessert werden. In der Vorrichtung des vorangehenden Aspekts kann die zweite Partikelgröße gleich wie oder größer als die maximale Partikelgröße des Aktivmaterials sein. Im Wesentlichen alle von den Verklumpungen bzw. Anhäufungen des Pulvers des Aktivmaterials, Metallfremdstoffe, Staub, etc. können dementsprechend durch die zweite Filtervorrichtung entfernt werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials folgendes auf: ein Auflösen bzw. Lösen eines Verdickungsmittels in einem Lösemittel; ein Einstellen einer Viskosität einer Lösung, die durch ein Auflösen des Verdickungsmittels in dem Lösungsmittel bzw. Lösemittel durch das Auflösen hergestellt ist; ein Durchführen einer ersten Filterung der Lösung mit der Viskosität, die durch die Viskositätseinstellung eingestellt ist; und ein Kneten der Lösung, die durch das erste Filtern gefiltert ist, und eines Aktivmaterials. Das Verfahren wird zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials angewendet, das zumindest das Verdickungsmittel und das Aktivmaterial enthält. Das Verfahren der Erfindung hat vorteilhafte Effekte ähnlich zu jenen der Vorrichtung der Erfindung, welche vorangehend beschrieben ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorangehenden und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Beispielsausführungsformen mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente zu repräsentieren.
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Vorrichtung zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2A ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung darstellt, die durch eine Herstellungssteuervorrichtung der Vorrichtung zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials gemäß der Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird;
2B ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung darstellt, die durch eine Herstellungssteuervorrichtung der Vorrichtung zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials gemäß der Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird;
3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Viskosität einer Lösung eines Verdickungsmittels und der AufLöserate zu einer Lösungsfähigkeit der Lösung des Verdickungsmittels zeigt;
4 ist ein Diagramm, das entsprechende Änderungen in einer Viskosität der Lösung des Verdickungsmittels über die Zeit in dem Fall eines Auflösens des Verdickungsmittels unter Verwendung von Mikrowellen, einem Rührgerät und einem Erwärmen zeigt;
5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der finalen Viskosität einer Schlämme eines Aktivmaterials und der Viskosität der Lösung des Verdickungsmittels zeigt;
6 ist ein Diagramm, das entsprechende Änderungen in einer Viskosität der Lösung des Verdickungsmittels über die Zeit in einem Fall eines Durchführens einer Viskositätseinstellung unter Verwendung von Ultraschallwellen und einer Rührkraft zeigt;
7A ist ein Diagramm, das die Häufigkeit der Partikelgrößen von Mikrogelen in der Lösung des Verdickungsmittels zeigt;
7B ist ein Diagramm, das die Häufigkeit der Partikelgrößen eines Pulvers eines Aktivmaterials zeigt;
8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Kapazitätsretentionsrate einer Batterie, d. h. eine Lebensdauer (Lade-Entlade-Wiederholeigenschaften) der Batterie und der Viskosität der Schlämme des Aktivmaterials zeigt; und
9 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Kapazitätsretentionsrate der Batterie und der kumulativen Kollisionsenergie des Aktivmaterials zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Vorrichtung zur Herstellung eines Elektrizitätsspeichermaterials gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bildet zum Beispiel eine Vorrichtung zur Herstellung von Elektroden (positive und negative Elektroden) von Lithiumionenakkumulatoren. Elektroden von Lithiumionenakkumulatoren werden durch ein Aufbringen einer Schlämme eines Aktivmaterials als ein Elektrizitätsspeichermaterial auf ein Basismaterial, wie zum Beispiel eine Aluminiumfolie oder eine Kupferfolie, und durch ein Trocknen der Schlämme hergestellt. Die Vorrichtung zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Vorrichtung zum Herstellen einer Schlämme (Slurry, Suspension) eines Aktivmaterials.
Für positive Elektroden weisen spezifische Beispiele des Aktivmaterials Lithiumnickeloxide etc. als ein Aktivmaterial (Feststoffkomponente), N-Methylpyrrolidon etc. als ein Lösungsmittel (flüssige Komponente), Acetylenruß etc. als ein leitfähiges Mittel und Polyvinylidenfluorid etc. als ein Bindemittel auf. Für negative Elektroden weisen spezifische Beispiele des Aktivmaterials Graphit etc. als ein Aktivmaterial (Feststoffkomponente), Wasser als ein Lösungsmittel (flüssige Komponente), Carboxymethylcellulose etc. als ein Verdickungsmittel und SRB-Gummi (Styrol-Butadien-Rubber), Polyacrylsäure etc. als ein Bindemittel auf.
Die Vorrichtung zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird mit Bezug auf 1 beschrieben werden. Eine Vorrichtung 1 zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials weist eine Lösevorrichtung 2, eine Viskositätseinstellvorrichtung 3, eine Knetvorrichtung 4, eine Herstellungssteuervorrichtung 5, eine erste Filtervorrichtung 6, eine zweite Filtervorrichtung 7 etc. auf.
Die Lösevorrichtung 2 ist eine Vorrichtung, die ein Verdickungsmittel in einem Lösemittel auflöst, um eine Lösung herzustellen. Die Lösevorrichtung 2 weist ein Gehäuse 21, eine Mikrowellenvorrichtung 22, einen Trichter 23, eine Zufuhrleitung 24, etc. auf. Das Gehäuse 21 ist in einer hohlen zylindrischen Form ausgebildet. Die Mikrowellenvorrichtung 22 weist ein Magnetron bzw. eine Magnetfeldröhre auf und ist an der oberen Fläche des Gehäuses 21 platziert. Der Trichter 23 enthält das Verdickungsmittel und ist vorgesehen, um von der oberen Fläche des Gehäuses 21 derart vorzuragen, dass das Verdickungsmittel in das Gehäuse 21 zugeführt werden kann. Die Zuführleitung 24 ist mit der unteren Fläche des Gehäuses 21 derart verbunden, dass das Lösungsmittel in das Gehäuse 21 zugeführt werden kann.
Die Viskositätseinstellvorrichtung 3 ist eine Vorrichtung, die eine Viskosität der Lösung einstellt, die durch die Lösevorrichtung 2 hergestellt ist. Die Viskositätseinstellvorrichtung 3 weist ein Gehäuse 31, eine Ultraschallvorrichtung 32, eine Einlassleitung 33, etc. auf. Das Gehäuse 31 ist in einer hohlen zylindrischen Form ausgebildet. Die Ultraschallvorrichtung 32 ist an dem Außenumfang des Gehäuses 31 derart platziert, dass ein Ultraschallwellenerzeugungselement, wie zum Beispiel ein piezoelektrisches Element, in engem Kontakt mit der Außenumfangsfläche des Gehäuses 31 ist und daran fixiert ist. Die Einlassleitung 33 ist zwischen der Außenumfangswand des Gehäuses 21 der Lösevorrichtung 2 und der oberen Fläche des Gehäuses 31 derart platziert, dass die Lösung des Verdickungsmittels, die in dem Gehäuse 21 der Lösevorrichtung 2 enthalten ist, in das Gehäuse 31 eingeleitet werden kann.
Die erste Filtervorrichtung 6 ist eine Vorrichtung, die die Lösung des Verdickungsmittels mit der eingestellten Viskosität filtert. Die erste Filtervorrichtung 6 ist an einer Zwischenposition in einer Einlassleitung 45 vorgesehen, die die Viskositätseinstellvorrichtung 3 und die Knetvorrichtung 4 verbindet. Die Einlassleitung 45 wird später im Detail beschrieben werden. Die erste Filtervorrichtung 6 weist einen Filter 61 auf. Die Öffnung des Filters 61, nämlich die Größe von Maschenöffnungen des Filters 61, ist gleich einer bekannten Minimumpartikelgröße eines Pulvers eines Aktivmaterials. Falls die Partikelgröße eines Materials A gleich wie oder kleiner als der Wert der Öffnung des Filters 61 ist, tritt das Material A durch den Filter 61. Falls die Partikelgröße eines Materials B größer als der Wert der Öffnung des Filters 61 ist, tritt das Material B nicht durch den Filter 61. Wie in 7A gezeigt ist, hat die Frequenz bzw. Häufigkeit der Partikelgrößen von Mikrogelen in der Lösung des Verdickungsmittels typischerweise eine Verteilung ähnlich einer Normalverteilung in dem Bereich von einem Durchmesser D1, der geringfügig kleiner als die minimale Partikelgröße Dmin des Pulvers des Aktivmaterials ist, zu einem Durchmesser D2, der größer als die bekannte maximale Partikelgröße Dmax des Pulvers des Aktivmaterials ist.
Die erste Filtervorrichtung 6 kann deshalb diese Mikrogele in der Lösung des Verdickungsmittels entfernen, welche größer als die minimale Partikelgröße Dmin des Pulvers des Aktivmaterials sind. Das heißt, die erste Filtervorrichtung 6 kann fast alle Mikrogele in der Lösung des Verdickungsmittels entfernen. Der Filter 61, der in der ersten Filtervorrichtung 6 verwendet werden kann, ist wünschenswerter Weise ein Tiefenfilter. Der Tiefenfilter ist aus einem Vliesstoff von feinen Fasern gebildet, die mit einem Harz oder durch eine thermische Fusion verbunden sind und in eine flache Bahn komprimiert sind.
Die Knetvorrichtung 4 ist eine Vorrichtung, die die Lösung des Verdickungsmittels mit der eingestellten Viskosität und das Pulver des Aktivmaterials knetet. Die Knetvorrichtung 4 weist ein Gehäuse 41, Rührblätter 42, einen Antriebsmotor 43, einen Trichter 44, die Einlassleitung 45, eine Auslassleitung 46, etc. auf. Das Gehäuse 41 ist in einer hohlen zylindrischen Form ausgebildet. Eine Drehwelle für die Rührblätter 42 ist an dem zentralen Abschnitt der oberen Fläche des Gehäuses 41 platziert und daran gestützt, so dass sich die Rührblätter 42 in dem Gehäuse 41 drehen können. Der Antriebsmotor 43 ist an der oberen Fläche des Gehäuses 41 fixiert und eine Motorwelle des Antriebsmotors 43 ist an die Drehwelle für die Rührblätter 42 gekoppelt.
Der Trichter 44 enthält das Pulver des Aktivmaterials etc. und ist vorgesehen, um von der oberen Fläche des Gehäuses 41 derart vorzuragen, dass das Pulver des Aktivmaterials etc. in das Gehäuse 41 zugeführt werden kann. Die Einlassleitung 45 ist zwischen der unteren Fläche des Gehäuses 31 der Viskositätseinstellvorrichtung 3 und der unteren Fläche des Gehäuses 41 derart platziert, dass die Lösung des Verdickungsmittels, die in dem Gehäuse 31 der Viskositätseinstellvorrichtung 3 enthalten ist, in das Gehäuse 41 eingeleitet werden kann. Die Ablaufleitung 46 ist mit der Außenumfangsfläche des Gehäuses 41 derart verbunden, dass die Schlämme (Slurry, Suspension) des Aktivmaterials von dem Gehäuse 41 aus abgelassen werden kann.
Die zweite Filtervorrichtung 7 ist eine Vorrichtung, die die Schlämme (die der „gekneteten Mischung“ bzw. dem „gekneteten Gemisch“ der Erfindung entspricht) filtert, die durch ein Kneten der Lösung des Verdickungsmittels und des Pulvers des Aktivmaterials etc. hergestellt ist. Die zweite Filtervorrichtung 7 ist an einer Zwischenposition in der Ablaufleitung 46 vorgesehen. Die zweite Filtervorrichtung 7 weist einen Filter 71 auf. Die Öffnung des Filters 71 ist gleich der maximalen Partikelgröße des Pulvers des Aktivmaterials. Wie in 7B gezeigt ist, hat die Häufigkeit der Partikelgrößen des nicht verklumpten Pulvers des Aktivmaterials typischer Weise eine Normalverteilung in dem Bereich von der minimalen Partikelgröße Dmin des Pulvers des Aktivmaterials zu der maximalen Partikelgröße Dmax des Pulvers des Aktivmaterials. Zuschlagstoffe bzw. Verklumpungen des Pulvers des Aktivmaterials, metallische Fremdstoffe, Staub, etc. haben Außendurchmesser, die größer als Dmax sind. Die zweite Filtervorrichtung 7 kann deshalb im Wesentlichen alle von den Ansammlungen bzw. Agglomerationen des Pulvers des Aktivmaterials, die metallischen Fremdstoffe, Staub, etc. entfernen. Der Filter 71, der in der zweiten Filtervorrichtung 7 verwendet werden kann, ist wünschenswerter Weise ein Tiefenfilter, wie in dem Fall des Filters 61 der ersten Filtervorrichtung 6.
Die Herstellungssteuervorrichtung 5 weist eine Speichervorrichtung 51, eine Lösungssteuervorrichtung 52, eine Viskositätseinstellsteuervorrichtung 53, eine Knetsteuervorrichtung 54, etc. auf. Die Speichervorrichtung 51 speichert Daten, die eine Beziehung zwischen der Viskosität der Lösung des Verdickungsmittels und der Löserate zu einer Lösungsfähigkeit der Lösung des Verdickungsmittels (siehe 3) zeigen, Daten, die die Beziehung zwischen der Viskosität der Schlämme des Aktivmaterials und der Viskosität der Lösung des Verdickungsmittels (siehe 5) zeigen, Daten, die die Beziehung zwischen der Viskosität der Lösung des Verdickungsmittels und der Lösungsviskositätseinstellzeit (siehe 6) zeigen, und andere Daten, die eine Lösungs- bzw. Lösesteuerung, Viskositätseinstellung, Knetsteuerung, etc. betreffen. Wie hierin verwendet, bezieht sich die „Löserate zur Lösbarkeit“ auf die Rate der Masse der gelösten Substanz, die in einer bestimmten Menge von Lösungsmittel zu einer Lösbarkeit aufgelöst ist (die maximale Masse einer gelösten Substanz, die in dem Lösungsmittel aufgelöst werden kann).
Die Lösungssteuervorrichtung 52 ist eine Steuervorrichtung, die einen Betrieb der Lösungsvorrichtung 2 steuert. Die Lösungssteuervorrichtung 52 produziert die Lösung des Verdickungsmittels durch ein Antreiben der Mikrowellenvorrichtung 22, um Mikrowellen zu erzeugen, und ein Aufbringen der Mikrowellen auf das Lösungsmittel, das in das Gehäuse 21 zugeführt wird, um das Verdickungsmittel in dem Lösungsmittel aufzulösen. Die Viskositätseinstellsteuervorrichtung 53 ist eine Steuervorrichtung, die einen Betrieb der Viskositätseinstellvorrichtung 3 steuert. Die Viskositätseinstellsteuervorrichtung 53 stellt die Viskosität der Lösung des Verdickungsmittels durch ein Antreiben der Ultraschallvorrichtung 32 ein, um Ultraschallwellen zu erzeugen, und ein Aufbringen der Ultraschallwellen auf die Lösung des Verdickungsmittels, die in das Gehäuse 31 zugeführt ist. Das heißt die Viskositätseinstellsteuervorrichtung 53 bestimmt bzw. entscheidet die Viskosität der Lösung des Verdickungsmittels basierend auf der finalen Viskosität der Schlämme des Aktivmaterials, und steuert eine Viskositätseinstellung durch ein Aufbringen der Ultraschallwellen für eine vorbestimmte Zeit, so dass die Lösung des Verdickungsmittels die bestimmte bzw. entschiedene Viskosität hat.
Die Knetsteuervorrichtung 54 ist eine Steuervorrichtung, die einen Betrieb der Knetvorrichtung 4 steuert. Die Knetsteuervorrichtung 54 produziert die Schlämme des Aktivmaterials durch ein Antreiben des Antriebsmotors 53, um die Rührblätter 52 zu drehen, und ein entsprechendes Rühren der Lösung des Verdickungsmittels und des Aktivmaterials, etc., welche in das Gehäuse 41 zugeführt wurden. Wie nachfolgend im Detail beschrieben wird, stellt die Knetsteuervorrichtung 54 einen Knetindex basierend auf einer kinetischen Energie von Partikeln des Aktivmaterials, der mittleren freien Weglänge der Partikel des Aktivmaterials und einer Knetzeit für das Aktivmaterial ein. Die Knetsteuervorrichtung 54 stellt Knetbedingungen derart ein, dass der eingestellte Knetindex gleich wie oder geringer als ein Sollwert ist, und steuert ein Kneten des Aktivmaterials gemäß den eingestellten Knetbedingungen.
Eine Verarbeitung, die durch die Herstellungssteuervorrichtung 5 durchgeführt wird, wird nachfolgend mit Bezug auf 2A und 2B beschrieben werden. Die Herstellungssteuervorrichtung 5 liest Daten aus, die eine Auflösung des Verdickungsmittels betreffen (Schritt S1 in 2A), und leitet das Verdickungsmittel und das Lösungsmittel in die Lösevorrichtung 2 ein (Schritt S2 in 2A). Die Herstellungssteuervorrichtung 5 treibt die Lösevorrichtung 2 an (Schritt S3 in 2A) und bestimmt, ob die vorbestimmte Lösezeit bzw. Auflösungszeit verstrichen ist (Schritt S4 in 2A). Die Herstellungssteuervorrichtung 5 stoppt ein Antreiben der Lösevorrichtung 2, falls die vorbestimmte Lösezeit verstrichen ist (Schritt S5 in 2A).
Insbesondere liest die Lösesteuervorrichtung 52 aus der Speichervorrichtung 51 Daten bezüglich der Masse des Verdickungsmittels und der Masse des Lösungsmittels und Daten bezüglich der Lösezeit aus. Die Lösesteuervorrichtung 52 leitet eine vorbestimmte Menge von Verdickungsmittel in das Gehäuse 21 durch den Trichter 23 ein und leitet eine vorbestimmte Menge des Lösungsmittels in das Gehäuse 21 durch die Zuführleitung 24 ein. Die Lösesteuervorrichtung 52 treibt die Mikrowellenvorrichtung 22 an, um Mikrowellen auf das Lösungsmittel in dem Gehäuse 21 aufzubringen bzw. anzuwenden, um das Verdickungsmittel darin aufzulösen. Die Lösesteuervorrichtung 52 stoppt ein Antreiben der Mikrowellenvorrichtung 22, falls eine vorbestimmte Lösezeit verstrichen ist.
Eine Lösung bzw. ein Auflösen des Verdickungsmittels in dem Lösemittel wird beschrieben. Wie in 3 gezeigt ist, repräsentiert „µo“ die Viskosität der Lösung des Verdickungsmittels, unmittelbar nachdem das Verdickungsmittel zu dem Lösungsmittel hinzugefügt ist, d. h. zu dem Zeitpunkt, wenn das Verdickungsmittel in dem Lösungsmittel nicht aufgelöst wurde. Und zwar repräsentiert „µo“ die Viskosität der Lösung des Verdickungsmittels zu dem Zeitpunkt, wenn die Löserate zur Lösbarkeit 0% ist. Falls eine Lösung des Verdickungsmittels voranschreitet und die Löserate zur Lösbarkeit auf 80% steigt, steigt die Viskosität µ der Lösung des Verdickungsmittels auf µg (< µo). Falls das Verdickungsmittel in dem Lösungsmittel zur Sättigung aufgelöst wurde, d. h. falls die Löserate zur Lösbarkeit auf 100% steigt, steigt die Viskosität µ der Lösung des Verdickungsmittels auf µs (> µg). Die Viskosität der Lösung des Verdickungsmittels kann deshalb basierend auf der Löserate zur Lösbarkeit der Lösung des Verdickungsmittels geschätzt werden. Entsprechend kann es bestimmt werden, falls das Verdickungsmittel zufriedenstellend in der Lösung aufgelöst wurde.
Das Verdickungsmittel kann in dem Lösungsmittel durch ein Rühren wie in konventionellen Beispielen aufgelöst werden. In der vorliegenden Ausführungsform jedoch wird das Verdickungsmittel in dem Lösungsmittel durch ein Vibrieren von Lösungs- bzw. Lösemittelmolekülen durch Mikrowellen aufgelöst. Dem ist so, da das Verdickungsmittel noch effizienter in dem Lösungsmittel aufgelöst werden kann durch das Löseverfahren bzw. Lösungsverfahren, das Mikrowellenvibrationen verwendet, als durch ein Löseverfahren bzw. Auflösungsverfahren, das eine Rührkraft verwendet, oder ein Löseverfahren, das ein Aufwärmen des Lösungsmittels verwendet, wie in 4 gezeigt ist. Das heißt, die Zeit, die erforderlich ist, um die Viskosität µ der Lösung des Verdickungsmittels auf die Viskosität µs einzustellen, nämlich die Viskosität zu der Zeit, zu der das Verdickungsmittel in dem Lösungsmittel zur Sättigung aufgelöst wurde (die Verdickungsmittellösungszeit T), ist T12 in dem Fall eines Verwendens einer Rührkraft, und T13 (> T12) in dem Fall eines Erwärmens des Lösungsmittels. Jedoch kann die Verwendung von Mikrowellen die Verdickungsauflösungszeit T auf T11 reduziert (< T12 < T13). Die Auflösung unter Verwendung von Mikrowellen erfordert daher weniger elektrische Leistung als die Auflösung unter Verwendung einer Rührkraft.
Basierend auf dem Vorangehenden kann die Verdickungsmittelauflösezeit T auf wenigstens T11 in dem Fall eines Verwendens von Mikrowellen eingestellt werden. Ein Auflösen unter Verwendung von Mikrowellen wird durch ein Vibrieren von Lösungsmittelmolekülen durch eine Mikrowellenstrahlung und ein entsprechendes Veranlassen des Lösungsmittels, das Verdickungsmittel zu durchdringen, durchgeführt. Ein wünschenswertes Frequenzband der Mikrowellen ist ein Frequenzband, in dem das Lösungsmittel dazu tendiert, Energie von den Mikrowellen zu absorbieren. Zum Beispiel wird ein Frequenzband von 0,9 GHz bis 400 GHz in dem Fall eines Verwendens von Wasser als das Lösungsmittel verwendet.
Die Herstellungssteuervorrichtung 5 liest dann Daten aus, die die Viskositätseinstellung betreffen (Schritt S6 in 2A), und leitet die Lösung des Verdickungsmittels in die Viskositätseinstellvorrichtung 3 ein (Schritt S7 in 2A). Die Herstellungssteuervorrichtung 5 treibt die Viskositätseinstellvorrichtung 3 an (Schritt S8 in 2A) und bestimmt, wenn eine vorbestimmte Lösungsviskositätseinstellzeit verstrichen ist (Schritt S9 in 2A). Falls die vorbestimmte Lösungsviskositätseinstellzeit verstrichen ist, stoppt die Herstellungssteuervorrichtung 5 ein Antreiben der Viskositätseinstellvorrichtung 3 (Schritt S10 in 2A).
Insbesondere liest die Viskositätseinstellsteuervorrichtung 53 aus der Speichervorrichtung 51 Daten aus, die die Beziehung zwischen der Viskosität der Schlämme des Aktivmaterials und der Viskosität der Lösung des Verdickungsmittels zeigen, und Daten, die die Beziehung zwischen der Viskosität der Lösung des Verdickungsmittels und der Lösungsviskositätseinstellzeit zeigen. Die Viskositätseinstellsteuervorrichtung 53 leitet die Lösung des Verdickungsmittels, die in dem Gehäuse 21 der Lösevorrichtung 2 enthalten ist, durch die Einlassleitung 33 in das Gehäuse 30 ein. Die Viskositätseinstellsteuervorrichtung 53 treibt die Ultraschallvorrichtung 32 an, um Ultraschallwellen auf die Lösung des Verdickungsmittels in dem Gehäuse 31 aufzubringen. Die Viskositätseinstellsteuervorrichtung 53 stoppt ein Antreiben der Ultraschallvorrichtung 32, wenn die vorbestimmte Lösungsviskositätseinstellzeit verstrichen ist.
Eine Viskositätseinstellung der Lösung des Verdickungsmittels wird beschrieben. Wie in 5 gezeigt ist, ist die finale Viskosität ν der Schlämme des Aktivmaterials proportional zu der Viskosität µ der Lösung des Verdickungsmittels. Die Viskosität ν der Schlämme des Aktivmaterials kann deshalb auf einen vorbestimmten Bereich von νa zu νb durch ein Einstellen der Viskosität µ der Lösung des Verdickungsmittels auf einen vorbestimmten Wert eingestellt werden. Der vorbestimmte Bereich von νa zu νb kann basierend auf dem Gleichgewicht zwischen der anfänglichen Batterieleistung und der Zeit entschieden werden, die erforderlich ist, um die Schritte eines Aufbringens und eines Trocknens der Schlämme durchzuführen.
Die Viskosität µ der Lösung des Verdickungsmittels wird auf einen vorbestimmten Viskositätsbereich von νa bis νb eingestellt, der in 5 gezeigt ist, oder wird auf einen Wert µc eingestellt, der höher als der obere Grenzwert µb des vorbestimmten Viskositätsbereichs um einen vorbestimmten Wert ist. Die Viskositätseinstellzeit, die erforderlich ist, um die Lösung des Verdickungsmittels und des Pulvers des Aktivmaterials etc. zu kneten, um die finale Viskosität der Schlämme des Aktivmaterials zu erlangen, kann durch ein Einstellen der Viskosität µ der Lösung des Verdickungsmittels auf den vorbestimmten Viskositätsbereich von νa bis νb reduziert werden, welcher nahe an der finalen Viskosität der Schlämme des Aktivmaterials ist. Die Zeit, während welcher das Aktivmaterial einer Scherkraft unterworfen ist, kann deshalb reduziert werden, was einen Schaden an dem Aktivmaterial reduzieren kann. Selbst wenn die Viskosität µ der Lösung des Verdickungsmittels der Wert µc ist, der um den vorbestimmten Wert höher als der obere Grenzwert µb ist, kann die Viskosität µ der Lösung des Verdickungsmittels auf den vorbestimmten Viskositätsbereich von νa bis νb durch ein Hinzufügen des Lösungsmittels im Nachhinein eingestellt werden.
Die Viskositätseinstellung der Lösung des Verdickungsmittels kann durch ein Durchtrennen der Molekülketten des Verdickungsmittels mit einer Scherenergie durchgeführt werden, die durch eine Rührkraft wie in konventionellen Beispielen erzeugt wird. In der vorliegenden Ausführungsform jedoch wird die Viskositätseinstellung durch ein Durchtrennen von Molekülketten des Verdickungsmittels mit einer Kollisionsenergie und einer Scherenergie durchgeführt, welche durch Ultraschallwellen erzeugt werden. Dem ist so, da die Viskosität der Lösung des Verdickungsmittels noch schneller und noch effizienter unter Verwendung von Ultraschallwellen als durch ein Verwenden einer Rührkraft eingestellt werden kann, wie in 6 gezeigt ist.
Das heißt, die Zeit, die erforderlich ist, um die Viskosität µ der Lösung des Verdickungsmittels auf eine Sollviskosität µp einzustellen (die Lösungsviskositätseinstellzeit) ist in dem Fall eines Verwendens einer Rührkraft T2. Jedoch kann die Verwendung von Ultraschallwellen die Lösungsviskositätseinstellzeit auf T1 (< T2) reduzieren. Die Viskositätseinstellung unter Verwendung von Ultraschallwellen erfordert deshalb weniger elektrische Leistung als die Viskositätseinstellung unter Verwendung einer Rührkraft. Die Viskosität µ der Lösung des Verdickungsmittels sinkt mit einem Anstieg in einer Lösungsviskositätseinstellzeit und wird schlussendlich die Viskosität von Wasser.
Die Herstellungssteuervorrichtung 5 leitet dann die Lösung des Verdickungsmittels mit der eingestellten Viskosität in die erste Filtervorrichtung 6 durch die Einlassleitung 45 ein (Schritt S11 in 2B). Die Lösung des Verdickungsmittels mit der eingestellten Viskosität wird dementsprechend durch den Filter 61 mit der Öffnung gleich der minimalen Partikelgröße Dmin des Pulvers des Aktivmaterials gefiltert, wodurch Mikrogele als grobe Partikel bzw. grobkörnige Partikel des Verdickungsmittels in der Lösung des Verdickungsmittels entfernt werden.
Anschließend liest die Herstellungssteuervorrichtung 5 Daten aus, die ein Kneten der Lösung des Verdickungsmittels und des Pulvers des Aktivmaterials etc. betreffen (Schritt S12 in 2B), und leitet die Lösung des Verdickungsmittels und des Pulvers des Aktivmaterials etc. in die Knetvorrichtung 4 ein (Schritt S13 in 2B). Die Herstellungssteuervorrichtung 5 treibt die Knetvorrichtung 4 an (Schritt S14 in 2B) und bestimmt, wenn eine vorbestimmte Knetzeit verstrichen ist (S15 in 2B). Falls die vorbestimmte Knetzeit verstrichen ist, stoppt die Herstellungssteuervorrichtung 5 ein Antreiben der Knetvorrichtung 4 (Schritt S16 in 2B) und produziert eine finale Schlämme des Aktivmaterials.
Insbesondere liest die Knetsteuervorrichtung 54 aus der Speichervorrichtung 51 Daten bezüglich der Masse der Lösung des Verdickungsmittels und der Masse des Pulvers des Aktivmaterials etc. und Daten bezüglich der Knetzeit aus. Die Knetsteuervorrichtung 54 leitet eine vorbestimmte Menge des Pulvers des Aktivmaterials etc. in das Gehäuse 41 durch den Trichter 44 ein und leitet außerdem eine vorbestimmte Menge der Lösung des Verdickungsmittels durch die Einlassleitung 45 in das Gehäuse 41 ein. Die Knetsteuervorrichtung 54 treibt den Antriebsmotor 43 an, um die Rührblätter 42 für die vorbestimmte Knetzeit zu drehen.
Ein Einstellen des Knetindex und der Knetbedingungen wird beschrieben werden. Wie durch das experimentelle Ergebnis von 8 gezeigt ist, steigt die Kapazitätsretentionsrate P der Batterie, d. h. eine Lebensdauer (Lade-Entlade-Wiederholcharakteristik) der Batterie, wenn die Viskosität ν der Schlämme des Aktivmaterials steigt. Jedoch verringert ein Erhöhen der Knetumfangsgeschwindigkeit v der Rührblätter 42 der Knetvorrichtung 4 (va < vb) die Kapazitätsretentionsrate P der Batterie selbst dann, wenn das Kneten durchgeführt wird, um die gleiche Viskosität ν der Schlämme des Aktivmaterials zu erlangen. Wenn sich die Knetumfangsgeschwindigkeit v der Rührblätter 42 erhöht, kollidieren die Partikel des Aktivmaterials mit den Rührblättern 42 häufiger während eines Knetens und deshalb haben sie eine höhere Wahrscheinlichkeit beschädigt zu werden. Falls die Partikel des Aktivmaterials beschädigt und in kleinere Partikel zerbrochen werden, wird der gesamte Oberflächenbereich der Partikel erhöht und eine Dekomposition bzw. Zersetzung des Elektrolyts wird vereinfacht. Die Kapazitätsretentionsrate P der Batterie ist demnach signifikant mit einem Schaden an den Partikeln des Aktivmaterials assoziiert.
Faktoren in dem Schaden an den Partikeln des Aktivmaterials umfassen die Knetzeit t für das Aktivmaterial und die Feststoffinhaltsrate (Feststoffinhalt/(Feststoffinhalt + flüssiger Inhalt)) η des Aktivmaterials zusätzlich zu der Knetumfangsgeschwindigkeit v der Rührblätter 42. Entsprechend wird die Anzahl von Kollisionen der Partikel des Aktivmaterials basierend auf einer bekannten mittleren freien Weglänge unter Verwendung eines Modells der Partikel des Aktivmaterials erlangt, welche sich frei in einem vorbestimmten Raum bewegen. Wie durch die folgende Formel (1) gegeben ist, kann eine kumulative Kollisionsenergie D der Partikel des Aktivmaterials als der Knetindex durch ein Multiplizieren der kinetischen Energie mv²/2 der Partikel des Aktivmaterials, der Anzahl von Kollisionen √(2)·η·σ·v der Partikel des Aktivmaterials und der Knetzeit t für das Aktivmaterial erlangt werden. Der Schadenszustand der Partikel des Aktivmaterials aufgrund eines Knetens kann dementsprechend vor dem Knetprozess vorhergesagt werden.
wobei „D“ die kumulative Kollisionsenergie der Partikel des Aktivmaterials repräsentiert, „m“ das Gewicht eines einzelnen Partikels des Aktivmaterials repräsentiert, „v“ die Knetumfangsgeschwindigkeit der Rührblätter repräsentiert, „η“ die Feststoffinhaltsrate des Aktivmaterials repräsentiert, „σ“ die mittlere Partikelgröße der Partikel des Aktivmaterials repräsentiert, und „t“ die Knetzeit für das Aktivmaterial repräsentiert.
Die Beziehung zwischen der Kapazitätsretentionsrate P der Batterie und der kumulativen Kollisionsenergie D des Aktivmaterials wird erlangt wie in 9 gezeigt ist. Diese Beziehung wird erlangt durch ein Einstellen der Knetumfangsgeschwindigkeit v der Rührblätter, der Feststoffinhaltsrate η des Aktivmaterials und der Knetzeit t für das Aktivmaterial, welche die Faktoren in dem Schaden an den Partikeln des Aktivmaterials sind. Der relationale Ausdruck P = f(D) wird erlangt und eine kumulative Kollisionsenergie Dp des Aktivmaterials, die einer minimal erforderlichen Kapazitätsretentionsrate Pp der Batterie entspricht, wird erlangt. Knetbedingungen werden derart eingestellt, dass die kumulative Kollisionsenergie des Aktivmaterials gleich wie oder geringer als Dp wird. Das heißt, die Knetumfangsgeschwindigkeit v der Rührblätter, die Feststoffinhaltsrate η des Aktivmaterials und die Knetzeit t für das Aktivmaterial werden derart eingestellt, dass die kumulative Kollisionsenergie des Aktivmaterials gleich wie oder geringer als Dp ist. Die Feststoffinhaltsrate wird durch ein Ändern der Rate des Feststoffgehalts zu dem Flüssigkeitsgehalt eingestellt.
Die Anzahl der Kollisionen der Partikel des Aktivmaterials wurde basierend auf der mittleren freien Wegstrecke der Partikel des Aktivmaterials unter Verwendung des Modells der Partikel des Aktivmaterials erlangt, welche sich in einem vorbestimmten Raum frei bewegen, wie vorangehend beschrieben ist. Die kumulative Kollisionsenergie des Aktivmaterials kann durch ein Multiplizieren der Anzahl von Kollisionen der Partikel des Aktivmaterials, der kinetischen Energie des Aktivmaterials und der Knetzeit des Aktivmaterials erlangt werden, und die dementsprechend erlangte kumulative Kollisionsenergie kann als ein Index einer Lebensdauer der Batterie verwendet werden. Da der Schadenszustand der Partikel des Aktivmaterials aufgrund eines Knetens vor einem tatsächlichen Kneten vorhergesagt werden kann, kann ein Kneten derart durchgeführt werden, dass die Partikel des Aktivmaterials weniger wahrscheinlich beschädigt werden. Eine dauerhafte bzw. langlebige Batterie kann deshalb hergestellt werden.
Anschließend leitet die Herstellungssteuervorrichtung 5 die Schlämme (Slurry, Suspension), die durch ein Kneten der Lösung des Verdickungsmittels und des Pulvers des Aktivmaterials etc. hergestellt ist, durch die Ablaufleitung 46 in die zweite Filtervorrichtung 7 ein (Schritt S17 in 2B). Die Schlämme, die durch ein Kneten der Lösung des Verdickungsmittels und des Pulvers des Aktivmaterials etc. hergestellt ist, wird dementsprechend durch den Filter 71 mit der Öffnung gleich der maximalen Partikelgröße Dmax des Pulvers des Aktivmaterials gefiltert, wodurch Ansammlungen des Pulvers des Aktivmaterials, Metallfremdstoffe, Staub, etc. entfernt werden. Die Verarbeitung durch die Herstellungssteuervorrichtung 5 ist dementsprechend vervollständigt.
Gemäß der Vorrichtung 1 zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials können fast alle Mikrogele als grobe Partikel des Verdickungsmittels in der Lösung des Verdickungsmittels durch die erste Filtervorrichtung 6 entfernt werden. Dies kann eine schadhafte Beschichtung in dem Beschichten (Auftragung) der Schlämme des Aktivmaterials verhindern, wodurch zufriedenstellende Elektroden hergestellt werden können. Agglomerationen bzw. Ansammlungen des Pulvers des Aktivmaterials etc. können nachfolgend durch die zweite Filtervorrichtung 7 entfernt werden und das nicht aggregierte bzw. nicht verklumpte Pulver des Aktivmaterials etc. wird durch die zweite Filtervorrichtung 7 nicht entfernt. Dies kann eine Ausbeute bzw. einen Ertrag der Schlämme des Aktivmaterials verbessern.
In der vorangehenden Ausführungsform verwendet die erste Filtervorrichtung 6 den Filter 61 mit der Öffnung gleich der minimalen Partikelgröße Dmin des Pulvers des Aktivmaterials, und die zweite Filtervorrichtung 7 verwendet den Filter 71 mit der Öffnung gleich der maximalen Partikelgröße Dmax des Pulvers des Aktivmaterials. Jedoch können die folgenden Filter 61, 71 verwendet werden.
Wie vorangehend beschrieben ist, hat die Frequenz bzw. Häufigkeit der Partikelgrößen von Mikrogelen in der Lösung des Verdickungsmittels eine Normalverteilung in dem Bereich von dem Durchmesser D1, der geringfügig kleiner als die minimale Partikelgröße Dmin des Pulvers des Aktivmaterials ist, zu dem Durchmesser D2, der größer als die bekannte maximale Partikelgröße Dmax des Pulvers des Aktivmaterials ist. Entsprechend ermöglicht es ein Verringern des Entfernungsprozentsatzes von Mikrogelen in der Lösung des Verdickungsmittels dem Filter 61 mit der Öffnung größer als die minimale Partikelgröße Dmin des Pulvers des Aktivmaterials und kleiner als die maximale Partikelgröße Dmax des Pulvers des Aktivmaterials, in der ersten Filtervorrichtung 6 verwendet zu werden. In dem Fall eines Verwendens dieses Filters 61 wird der Filter 71 mit der Öffnung größer als jene des Filters 61 der ersten Filtervorrichtung 6 in der zweiten Filtervorrichtung 7 verwendet, wodurch der Ertrag der Schlämme des Aktivmaterials verbessert wird. Ein Verringern des Entfernungsprozentsatzes der Mikrogele kann außerdem die Produktionsrate der Schlämme des Aktivmaterials erhöhen und kann die Lebensdauer der Filter 61, 71 verlängern.
Die vorangehende Ausführungsform ist hinsichtlich der Vorrichtung 1 zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials beschrieben, welche die Lösevorrichtung 2 mit der Mikrowellenvorrichtung 22 und die Viskositätseinstellvorrichtung 3 mit der Ultraschallvorrichtung 32 aufweist. Jedoch kann die Lösevorrichtung 2 mit einer Lösevorrichtung mit Rührblättern ersetzt werden, oder die Viskositätseinstellvorrichtung 3 kann mit einer Viskositätseinstellvorrichtung mit Rührblättern ersetzt werden. Die Vorrichtung zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials gemäß der Erfindung kann sowohl eine Lösung bzw. eine Auflösung als auch eine Viskositätseinstellung durch eine einzelne Vorrichtung bzw. eine einzige Vorrichtung durchführen. Die vorangehende Ausführungsform ist hinsichtlich der Knetvorrichtung 4 mit den Rührblättern 42 beschrieben. Jedoch kann die Knetvorrichtung alternativ eine Schraube haben.
Die vorangehende Ausführungsform ist hinsichtlich des Falls eines Herstellens des Aktivmaterials für negative Elektroden von Lithiumionenakkumulatoren beschrieben. Jedoch kann die Erfindung auch auf den Fall eines Herstellens eines Aktivmaterials für positive Elektroden von Lithiumionenakkumulatoren anwendbar sein. In diesem Fall werden Mikrowellen angewendet, wenn ein Bindemittel, wie zum Beispiel Polyvinylidenfluorid, in einem Lösungsmittel, wie zum Beispiel N-Methylpyrrolidon, gelöst wird. Jedoch werden keine Ultraschallwellen in dem Fall angewendet, in dem ein leitfähiges Mittel, wie zum Beispiel Acetylenruß, mit der Lösung in dem Löseschritt gemischt wird. Dem ist so, da die Viskosität der Lösung entsprechend der Menge von leitfähigem Mittel, wie zum Beispiel zuzumischendem Acetylenruß, eingestellt werden kann. Das Elektrizitätsspeichermaterial, auf das die Erfindung angewendet wird, ist nicht auf das Aktivmaterial für Elektroden von Lithiumionenakkumulatoren begrenzt. Die Erfindung ist auch auf beliebige Elektrizitätsspeichermaterialien, wie zum Beispiel Materialien für Kondensatoren anwendbar.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials sind vorgesehen, welche eine schadhafte Beschichtung des Elektrizitätsspeichermaterials vermeiden können. Eine Vorrichtung (1) zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials weist folgendes auf: eine Lösevorrichtung (2), die ein Verdickungsmittel in einem Lösemittel löst; eine Viskositätseinstellvorrichtung (3), die eine Viskosität einer Lösung einstellt, die durch die Lösevorrichtung (2) hergestellt wird; eine erste Filtervorrichtung (6), die die Lösung mit der Viskosität filtert, die durch die Viskositätseinstellvorrichtung (3) eingestellt ist; und eine Knetvorrichtung (4), die die Lösung, die durch die erste Filtervorrichtung (6) gefiltert ist, und ein Aktivmaterial knetet. Da die Vorrichtung (1) fast alle Mikrogele des Verdickungsmittels durch die erste Filtervorrichtung (6) entfernen kann, kann eine schadhafte Beschichtung in dem Beschichten des Elektrizitätsspeichermaterials verhindert werden und zufriedenstellende Elektroden können hergestellt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2013-146644 A [0003, 0005]
JP 2012-87039 A [0003, 0005]
JP 200377466 A [0003]
JP 2003-77466 A [0005]

Claims

Vorrichtung zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials, die folgendes aufweist: eine Lösevorrichtung, die ein Verdickungsmittel in einem Lösemittel löst; eine Viskositätseinstellvorrichtung, die eine Viskosität einer Lösung einstellt, die durch ein Lösen des Verdickungsmittels in dem Lösemittel durch die Lösevorrichtung hergestellt ist; eine erste Filtervorrichtung, die die Lösung mit der Viskosität, die durch die Viskositätseinstellvorrichtung eingestellt ist, filtert; und eine Knetvorrichtung, die die Lösung, die durch die erste Filtervorrichtung gefiltert ist, und ein Aktivmaterial knetet, wobei die Vorrichtung ein Elektrizitätsspeichermaterial herstellt, das zumindest das Verdickungsmittel und das Aktivmaterial enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Filtervorrichtung es einem Material mit einer Größe gleich wie oder kleiner als eine erste Partikelgröße ermöglicht, dort hindurchzutreten, und die erste Partikelgröße kleiner als eine maximale Partikelgröße des Aktivmaterials ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Filtervorrichtung es einem Material mit einer Größe gleich wie oder kleiner als der ersten Partikelgröße ermöglicht, dort hindurchzutreten, und die erste Partikelgröße gleich wie oder kleiner als eine minimale Partikelgröße des Aktivmaterials ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit: einer zweiten Filtervorrichtung, wobei die zweite Filtervorrichtung eine geknetete Mischung, die durch die Knetvorrichtung hergestellt ist, filtert und es einem Material mit einer Größe gleich wie oder kleiner als eine zweite Partikelgröße ermöglicht, dort hindurchzutreten, und die zweite Partikelgröße größer als ein maximaler Wert der Partikelgröße ist, die durch die erste Filtervorrichtung hindurchtritt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die zweite Partikelgröße gleich wie oder größer als die maximale Partikelgröße des Aktivmaterials ist.
Verfahren zum Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials, das folgendes aufweist: ein Lösen eines Verdickungsmittels in einem Lösemittel; ein Einstellen einer Viskosität einer Lösung, die durch ein Lösen des Verdickungsmittels in dem Lösemittel durch die Auflösung hergestellt ist; ein Durchführen eines ersten Filterns der Lösung mit der Viskosität, die durch die Viskositätseinstellung eingestellt ist; und ein Kneten der Lösung, die durch die erste Filterung gefiltert ist, und eines Aktivmaterials, wobei das Verfahren auf ein Herstellen eines Elektrizitätsspeichermaterials angewendet wird, das zumindest das Verdickungsmittel und das Aktivmaterial enthält.