JP2008103098A - Manufacturing method of electrode plate for nonaqueous electrolyte secondary battery and its manufacturing equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池用電極板の電極活物質合剤層と集電体との密着性を向上させる非水電解液二次電池用電極板の製造方法およびその製造装置に関するものである。 The present invention relates to an electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery that improves the adhesion between the electrode active material mixture layer of the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery represented by a lithium ion secondary battery and the current collector. The present invention relates to a plate manufacturing method and a manufacturing apparatus therefor.
近年、AV機器あるいはパソコンや携帯型通信機器などのポータブル化やコードレス化が急速に促進されており、これらの電子機器やその他の動力用の駆動機器電源として、高エネルギー密度で負荷特性の優れた二次電池が要望されている。特にリチウム二次電池はエネルギー密度および電圧が高く、貯蔵寿命が長いなどの多くの特長を有する携帯型電子機器等の電源として利用が広がっている。 In recent years, portable devices and cordless devices such as AV devices, personal computers and portable communication devices have been rapidly promoted, and these electronic devices and other power drive devices for power supplies have high energy density and excellent load characteristics. Secondary batteries are desired. In particular, lithium secondary batteries are widely used as power sources for portable electronic devices having many features such as high energy density and voltage and long storage life.
リチウム二次電池は、負極にリチウムの吸蔵及び放出が可能な炭素質材料等を集電体に塗布された負極板を用い、正極にLiCoO2等の遷移金属とリチウムの複合酸化物を活物質として集電体に塗布された正極板を用いており、これによって、高電位で高放電容量のリチウム二次電池を実現しているが、近年の電子機器および通信機器の多機能化に伴って、さらなる高容量化が望まれている。 A lithium secondary battery uses a negative electrode plate in which a carbonaceous material capable of occluding and releasing lithium is applied to a negative electrode on a current collector, and an active material is a composite oxide of a transition metal such as LiCoO 2 and lithium for the positive electrode As a result, a lithium secondary battery with a high potential and a high discharge capacity has been realized by using a positive electrode plate applied to a current collector, but with the recent multifunctionalization of electronic devices and communication devices Further increase in capacity is desired.
非水電解液二次電池用負極板は、炭素質材料を負極活物質として用い、この負極活物質とバインダ(結着剤)とを適切な分散媒に混練分散し負極の合剤塗料とし、この負極の合剤塗料を金属箔からなる集電体上に塗布して、負極活物質の塗工膜を形成後、プレスして負極活物質合剤層を成形することで作製される。 A negative electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery uses a carbonaceous material as a negative electrode active material, and the negative electrode active material and a binder (binder) are kneaded and dispersed in an appropriate dispersion medium to form a negative electrode mixture paint, The negative electrode mixture paint is applied onto a current collector made of a metal foil to form a negative electrode active material coating film, and then pressed to form a negative electrode active material mixture layer.
一方、非水電解液二次電池用正極板は、リチウム複合酸化物を正極活物質として用い、この正極活物質と導電剤およびバインダとを適切な分散媒に混練分散し正極の合剤塗料とし、この正極の合剤塗料を金属箔からなる集電体上に塗布して、正極活物質の塗工膜を形成後、プレスして正極活物質合剤層を成形することで作製される。 On the other hand, a positive electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery uses a lithium composite oxide as a positive electrode active material, and the positive electrode active material, a conductive agent and a binder are kneaded and dispersed in an appropriate dispersion medium to form a positive electrode mixture paint. The positive electrode mixture paint is applied onto a current collector made of metal foil to form a positive electrode active material coating film, and then pressed to form a positive electrode active material mixture layer.
ここで、金属箔からなる集電体上に塗布、乾燥されプレスされた負極活物質合剤層および正極活物質合剤層は電極板の製造工程やリチウム二次電池の組立工程において、活物質合剤層の剥離、脱落、ひび割れ等が発生しないように、集電体との密着性に優れていることが要求される。 Here, the negative electrode active material mixture layer and the positive electrode active material mixture layer coated on a current collector made of metal foil, dried and pressed are used as active materials in the electrode plate manufacturing process and the lithium secondary battery assembly process. It is required to have excellent adhesion to the current collector so that the mixture layer does not peel, fall off or crack.
そこで、従来の電極板の製造方法としては、少なくとも電極活物質およびバインダを溶媒に混合分散した電極活物質の合剤塗料を調製し、電極活物質の合剤塗料を集電体の表面に塗布した後、電極活物質の合剤塗料に含まれる溶媒を除去する工程において、図3に示すように集電体54の電極活物質の塗工膜53を塗布した反対面より加熱部55にて加熱することにより、溶媒の乾燥が電極活物質の塗工膜53の集電体54の表面側から進み、バインダが電極活物質の塗工膜53の表面側へ偏析するのを防止し、電極活物質の塗工膜53と集電体54との密着性を向上させる方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。
しかしながら上述した従来技術である特許文献では、図3に示すように集電体34の電極活物質の塗工膜53を塗布した反対面からの加熱をすることで、バインダが電極活物質
の塗工膜53の表面側へ偏析するのを防止し高い密着強度が得られるため、集電体54の走行速度を速くし、乾燥工程の高速化を図ることができる。電極板の製作時には集電体54の進行方向62に集電体54を走行させると、集電体54および電極活物質の塗工膜53の表面には走行速度と同じ速度の相対的な風58が発生する。
However, in the above-described prior art patent document, as shown in FIG. 3, the binder is coated with the electrode active material by heating from the opposite surface of the current collector 34 to which the
従来技術である特許文献で乾燥時間を短くするため、電極板61の走行速度を速くし乾燥速度を早くすると相対的な風58の速度も当然早くなる。相対的な風58の速度が早くなると乾燥速度が一層加速され、バインダの偏析を起こすとともに、気化熱が奪われることにより電極活物質の塗工膜53の温度が低くなりバインダの溶融温度に到達しなくなり、電極活物質の塗工膜53と集電体54の高い密着強度が得られないという課題を有していた。
In order to shorten the drying time in the patent document which is the prior art, when the traveling speed of the
本発明は上記従来の課題を鑑みてなされたもので、電極活物質およびバインダを溶媒に混合分散した電極活物質の合剤を調製した電極活物質の合剤塗料を集電体の表面に塗布し電極活物質の塗工膜を形成して、乾燥後にプレスし電極活物質合剤層を形成する非水電解液二次電池用電極板の製造方法であって、電極板を溶媒の高温蒸気を供給、乾燥工程を経て電極板に含有した溶媒を除去しながら乾燥することにより、バインダをバインダの溶融温度に到達し易く促進し高い密着強度と乾燥工程の高速化が可能となる非水電解液二次電池用電極板の製造方法とその製造装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems. An electrode active material mixture paint prepared by preparing an electrode active material mixture in which an electrode active material and a binder are mixed and dispersed in a solvent is applied to the surface of the current collector. A method for producing an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which an electrode active material coating film is formed and pressed after drying to form an electrode active material mixture layer. Non-aqueous electrolysis that facilitates reaching the melting temperature of the binder and promotes high adhesion strength and speeds up the drying process by drying while removing the solvent contained in the electrode plate through a drying process It aims at providing the manufacturing method of the electrode plate for liquid secondary batteries, and its manufacturing apparatus.
上記のような目的を達成するために本発明は、少なくとも電極活物質およびバインダを溶媒に混合分散した電極活物質の合剤を調製した電極活物質の合剤塗料を集電体の表面に塗布し電極活物質の塗工膜を形成して、乾燥後にプレスし電極活物質合剤層を形成する非水電解液二次電池用電極板の製造方法であって、電極板を溶媒の高温蒸気を供給し、乾燥する乾燥工程を経て電極板に含有した溶媒を除去しながら乾燥することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention applies an electrode active material mixture paint prepared on an electrode active material mixture in which at least an electrode active material and a binder are mixed and dispersed in a solvent to the surface of the current collector. A method for producing an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which an electrode active material coating film is formed and pressed after drying to form an electrode active material mixture layer. Is dried while removing the solvent contained in the electrode plate through a drying process.
本発明によると、電極活物質およびバインダを溶媒に混合分散した電極活物質の合剤を調製した電極活物質の合剤塗料を集電体の表面に塗布し電極活物質の塗工膜を形成して、乾燥後にプレスし電極活物質合剤層を形成する非水電解液二次電池用電極板の製造方法であって、電極板を溶媒の高温蒸気を供給し、乾燥する乾燥工程を経て電極板に含有した溶媒を除去しながら乾燥することにより、溶媒の高温蒸気を存在させた相対風にて電極活物質の合剤塗料が乾燥する速度を抑制し、且つ高温蒸気であるためバインダを溶融させる温度を確保することが可能となり、電極活物質の塗工膜と集電体の高い密着強度と乾燥工程の高速化を得ることができる。 According to the present invention, an electrode active material mixture prepared by mixing and dispersing an electrode active material and a binder in a solvent is applied to the surface of the current collector to form a coating film of the electrode active material A method of manufacturing an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery that is pressed after drying to form an electrode active material mixture layer, and the electrode plate is supplied with a high-temperature vapor of a solvent and dried. By drying while removing the solvent contained in the electrode plate, the rate at which the electrode active material mixture paint dries with the relative air in the presence of the high-temperature vapor of the solvent is suppressed, and the binder is removed because it is high-temperature vapor. It is possible to ensure the melting temperature, and it is possible to obtain a high adhesion strength between the coating film of the electrode active material and the current collector and a high speed drying process.
本発明の第1の発明では、少なくとも電極活物質およびバインダを溶媒に混合分散した電極活物質の合剤を調製した電極活物質の合剤塗料を集電体の表面に塗布し電極活物質の塗工膜を形成して、乾燥後にプレスし電極活物質合剤層を形成する非水電解液二次電池用電極板の製造方法であって、電極板を溶媒の高温蒸気を供給し、乾燥する乾燥工程を経て電極板に含有した溶媒を除去しながら乾燥することにより、溶媒の高温蒸気を存在させた相対風にて電極活物質の合剤塗料が乾燥する速度を抑制し、且つ高温蒸気であるためバインダを溶融させる温度を確保することが可能となり、電極活物質の塗工膜と集電体の高い密着強度と乾燥工程の高速化が可能となる。 In the first invention of the present invention, an electrode active material mixture prepared by preparing an electrode active material mixture in which at least an electrode active material and a binder are mixed and dispersed in a solvent is applied to the surface of the current collector, and the electrode active material A method for producing an electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a coating film is formed and pressed after drying to form an electrode active material mixture layer. The electrode plate is dried by supplying high-temperature vapor of a solvent. By drying while removing the solvent contained in the electrode plate through a drying step, the rate at which the electrode active material mixture paint dries with the relative air in the presence of the high-temperature vapor of the solvent is suppressed, and the high-temperature vapor Therefore, it is possible to secure a temperature at which the binder is melted, high adhesion strength between the coating film of the electrode active material and the current collector, and a high speed drying process.
本発明の第2の発明では、少なくとも温度または湿度ならびに供給流量がコントロールされた溶媒の高温蒸気を供給することにより、電極活物質の合剤塗料が乾燥する速度を抑
制し、電極活物質の塗工膜と集電体の高い密着強度を得ることが可能となる。
In the second invention of the present invention, by supplying a high-temperature vapor of a solvent whose temperature or humidity and supply flow rate are controlled at least, the rate at which the electrode active material mixture paint dries is suppressed, and the electrode active material is applied. It is possible to obtain high adhesion strength between the film and the current collector.
本発明の第3の発明では、乾燥工程において、電極板を溶媒の蒸発温度に到達させる予熱工程と電極板を恒率乾燥させる恒率乾燥工程と、電極板を減率乾燥させる減率乾燥工程からなることにより、高温蒸気であるためバインダを溶融させる温度を確保でき、バインダの偏析を抑制することが可能となる。 In the third invention of the present invention, in the drying step, a preheating step for bringing the electrode plate to the evaporation temperature of the solvent, a constant rate drying step for drying the electrode plate at a constant rate, and a reduction rate drying step for drying the electrode plate at a reduced rate. By being comprised, since it is high temperature steam, the temperature which fuse | melts a binder can be ensured and it becomes possible to suppress the segregation of a binder.
本発明の第4の発明では、集電体および電極板を連続的に搬送する搬送部と、電極活物質の合剤塗料を集電体の表面に塗布する活物質供給部と、電極板を乾燥させる乾燥部と、乾燥部に熱源を供給する加熱部と、乾燥部の熱源を発生する熱源部と、乾燥部の内部に溶媒の高温蒸気を吹き付ける溶媒蒸気供給ノズル部と、溶媒の高温蒸気を供給する溶媒供給部と、乾燥部の内部の温度を計測する検知部と、乾燥部の内部の温度を計測する湿度検知部と、溶媒の高温蒸気の供給量を制御する流量制御部と、溶媒の高温蒸気の温度と湿度を制御する温度湿度制御部と、加熱部の温度を制御する温度制御部とで構成されることにより、溶媒の高温蒸気を存在させた相対風にて電極活物質の合剤塗料が乾燥する速度を抑制し、且つ高温蒸気であるためバインダを溶融させる温度を確保することが可能となり、電極活物質合剤層と集電体の高い密着強度と乾燥工程の高速化が可能となる。 According to a fourth aspect of the present invention, a transport unit that continuously transports a current collector and an electrode plate, an active material supply unit that applies a mixture paint of an electrode active material to the surface of the current collector, and an electrode plate A drying section for drying, a heating section for supplying a heat source to the drying section, a heat source section for generating a heat source for the drying section, a solvent vapor supply nozzle section for blowing a high-temperature vapor of the solvent inside the drying section, and a high-temperature vapor of the solvent A solvent supply unit for supplying the water, a detection unit for measuring the temperature inside the drying unit, a humidity detection unit for measuring the temperature inside the drying unit, a flow rate control unit for controlling the supply amount of high-temperature vapor of the solvent, It is composed of a temperature / humidity control unit that controls the temperature and humidity of the high-temperature vapor of the solvent, and a temperature control unit that controls the temperature of the heating unit. Suppresses the drying speed of the mixture paint and is a high-temperature steam. Sunda the it is possible to ensure the temperature for melting, speed of the electrode active material mixture layer and the current collector with high adhesion strength and drying process can be realized.
本発明の第5の発明では、加熱部が赤外線加熱部、熱風加熱部、電磁誘導加熱部、マイクロ波加熱部、高周波加熱部のいずれかの一つおよびその組み合わせからなる構成にしたことにより、電極板の全体を効率よく急速加熱が可能となり、短時間にバインダの溶融温度に到達することで乾燥工程の高速化が可能となる。 In the fifth invention of the present invention, the heating part is composed of any one of an infrared heating part, a hot air heating part, an electromagnetic induction heating part, a microwave heating part, a high-frequency heating part and a combination thereof, The entire electrode plate can be rapidly heated efficiently, and the drying process can be speeded up by reaching the melting temperature of the binder in a short time.
本発明の第6の発明では、乾燥部の内部の検知された温度と湿度に伴って、溶媒の高温蒸気の温度または湿度あるいは流量を調整する構成にしたことにより、電極板の急速加熱後に溶媒の高温蒸気を一定の温度および湿度にて供給することが可能となり、電極板に含まれるバインダの気化熱となる蒸発温度を一定に供給して偏析を緩和することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the temperature, humidity or flow rate of the high-temperature vapor of the solvent is adjusted in accordance with the detected temperature and humidity inside the drying section, so that the solvent after the rapid heating of the electrode plate It is possible to supply the high-temperature steam at a constant temperature and humidity, and it is possible to alleviate segregation by supplying a constant evaporation temperature as the heat of vaporization of the binder contained in the electrode plate.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態における電極活物質の合剤塗料を集電体の表面に塗布し電極活物質の塗工膜を形成後に乾燥する製造装置の構成図である。このあと、プレスして電極活物質合剤層を形成した非水電解液二次電池用電極板となる。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a manufacturing apparatus for drying after forming a coating film of an electrode active material by applying a mixture paint of an electrode active material on the surface of a current collector in an embodiment of the present invention. Thereafter, the electrode plate for a non-aqueous electrolyte secondary battery is formed by pressing to form an electrode active material mixture layer.
集電体4や電極活物質の合剤塗料を集電体4の表面に塗布した電極板25を連続的に搬送する搬送部26には巻出し部1および巻取り部21を備え、その巻出し部1および巻取り部21の間に電極活物質の合剤塗料を集電体4の表面に塗布する活物質供給部2と、電極活物質の合剤塗料を集電体4の表面に塗布した電極板25を乾燥させる乾燥部5が配置している。
The transport unit 26 that continuously transports the
乾燥部5の内部は3室に分けられ、電極板25を溶媒の蒸発温度に到達させるための予熱工程を処理する予熱乾燥部18と電極板25を恒率乾燥させる恒率乾燥工程を処理するための恒率乾燥部19、さらに電極板25を減率乾燥させる減率乾燥工程を処理する減率乾燥部20から構成している。各乾燥部18,19,20には、乾燥部5の内部の温度または湿度を検出するための各温度センサ8a,8b,8c,13,22または湿度検知部14を備え、赤外線ヒータ10の温度や溶媒の高温蒸気の温度および湿度を制御し、加熱部6である各熱風ノズル部6a,6b,6c,6dおよび溶媒供給部17に接続されている溶媒蒸気供給ノズル部12より電極板25を加熱している。
The interior of the
まず、活物質とバインダまたは活物質とバインダおよび導電材を適切な分散媒中に入れ、分散機により混合分散して、集電体4への塗布に最適な粘度に調整して混練を行い、電
極活物質の合剤塗料を作製し活物質供給部2に投入する。次にコイル状に巻かれた集電体4が巻出し部1より繰り出され、活物質供給部2より電極活物質の合剤塗料が供給され集電体4に塗布される。
First, an active material and a binder or an active material and a binder and a conductive material are put in an appropriate dispersion medium, mixed and dispersed by a disperser, adjusted to an optimum viscosity for application to the current collector 4, and kneaded. An electrode active material mixture paint is prepared and charged into the active material supply unit 2. Next, the current collector 4 wound in a coil shape is fed out from the unwinding unit 1, and a mixture paint of an electrode active material is supplied from the active material supply unit 2 and applied to the current collector 4.
電極活物質の合剤塗料が塗布され電極活物質の塗工膜3を成形した集電体4は、乾燥部5の内部に搬送部26により搬送され乾燥後、巻取り部21にコイル状に巻き取られる。その後、巻取り部21に巻き取られた電極板25である電極活物質の塗工膜3が形成された集電体4をプレスして、集電体4の表面に電極活物質合材層を形成する非水電解液二次電池用電極板が作製される。
The current collector 4 coated with the electrode active material mixture paint and formed with the electrode active material coating film 3 is conveyed inside the
また、乾燥部5の内部では、第一の工程として塗布された電極活物質の塗工膜3の温度を溶媒の蒸発温度まで高める予熱乾燥工程を処理する予熱乾燥部18と、第二の工程として溶媒が一定速度で蒸発するため蒸発時に気化熱として熱が奪われ、電極活物質の塗工膜3の表面温度が低下する現象を防ぐための電極活物質の塗工膜3から溶媒が蒸発する速度と加熱する速度を同等にしながら乾燥させる恒率乾燥工程を処理する恒率乾燥部19と、第三の工程として溶媒の蒸発する量が少なくなるため、電極活物質の塗工膜3の温度が上昇し電極活物質の塗工膜3の表面だけを急激に硬化する現象を防ぐための電極活物質の塗工膜3を加熱する温度を制御しながら乾燥させる減率乾燥工程を処理する減率乾燥部20の三つの構成に分けられる。
Further, inside the
第一の工程である予熱工程を処理する予熱乾燥部18では、できる限り早く溶媒の蒸発温度に到達させるために、搬送部26により連続走行している集電体4側より熱風ノズル部6aから熱風を吹き付けて集電体4を加熱する。さらに、電極活物質の塗工膜3側より赤外線ヒータ10にて加熱し、電極活物質の塗工膜3を溶媒の蒸発温度に急速に到達するよう促進している。
In the
また、予熱乾燥部18内には温度検知部8として温度センサ8aが設置され、予熱乾燥部18内の温度が検知される。その計測した温度を温度制御部9にて熱源部7である熱風発生器7aへの指令信号として発信し、熱風ノズル部6aより放出される熱風の温度を制御している。さらに、予熱乾燥部18内には温度センサ22が設置され、計測された温度を赤外線ヒータ制御部11で処理し赤外線ヒータ10の温度を制御している。
Further, a
第二の工程である恒率乾燥工程を処理する恒率乾燥部19では、連続走行している集電体4側より熱風ノズル部6bから熱風を吹き付けて集電体4を加熱する。さらに、電極活物質の塗工膜3側より溶媒蒸気供給ノズル部12から溶媒の高温蒸気を吹き付けて電極活物質の塗工膜3を加熱する。
In the constant
また、恒率乾燥部19内には温度センサ8bが設置され、恒率乾燥部19内の温度が検知される。その計測した温度を温度制御部9にて処理し熱風発生器7bへの指令信号として発信し、熱風ノズル部6bより放出される熱風の温度を制御している。
Further, a
さらに、溶媒蒸気供給ノズル部12より放出される溶媒の高温蒸気は、恒率乾燥部19内の温度センサ13と湿度検知部14で温度と湿度を検知し、その温度と湿度の情報を温度湿度制御部15にて演算処理して流量制御部16へ指令信号を発信し制御している。溶媒蒸気供給ノズル部12は、流量制御部16を間に配置した溶媒蒸気供給部17と接続されている。この溶媒蒸気供給部17は、溶媒にあわせて最良のものを選択し、本発明では溶媒が水であるためボイラーを使用したが、有機系の溶媒であるならばシールポットなどがあげられる。
Further, the high temperature vapor of the solvent released from the solvent vapor
第三の工程である減率乾燥工程を処理する減率乾燥部20では、強乾燥するため連続走
行している集電体4側および電極活物質の塗工膜3側より熱風ノズル部6c,6dから熱風を吹き付けて電極板25を加熱する。
In the reduction
また、減率乾燥部20内には温度センサ8cが設置され、減率乾燥部20内の温度が検知される。その計測した温度の情報を温度制御部9にて処理し、熱風発生器7cへ指令信号を発信して熱風ノズル部6c,6dより放出される熱風の温度を制御している。
Further, a
乾燥部5内の熱源7としては、赤外線加熱、熱風加熱、電磁誘導加熱、マイクロ波加熱、高周波加熱のいずれかの一つおよびその組み合わせでもよい。なお、本実施の形態では、二次電池の電極板のひとつである負極板を例として引用し説明するが、正極板においても同様に電極活物質の塗工膜の溶媒と同成分の高温蒸気を供給する。
The
負極活物質として人造黒鉛100重量部に対して、バインダとしてスチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子分散体(固形分40重量%)を2.5重量部(結着材の固形分換算で1重量部)、増粘材として1質量%水溶液のカルボキシメチルセルロース1重量部を混合したものに、分散媒として水を分割添加して、双腕式練合機にて攪拌し、負極活物質の合剤塗料を作製した。
2.5 parts by weight of styrene-butadiene copolymer rubber particle dispersion (
図1に示すように、負極活物質の合剤塗料を活物質供給部2に投入し、巻出し部1より巻き出される厚み10μmの銅箔を材料とした集電体4の表面に活物質供給部2より負極活物質の合剤塗料を塗布した。次に負極活物質の塗工膜3を形成した集電体4が搬送部26にて、乾燥部5の予熱乾燥部18に搬送され、赤外線ヒータ制御部11にて制御された赤外線ヒータ10で負極活物質の塗工膜3側より加熱し、また集電体4側より加熱部6である熱風ノズル部6aから熱風を吹き付け加熱して電極板25の急速加熱を行った。
As shown in FIG. 1, a negative electrode active material mixture paint is put into the active material supply unit 2, and the active material is formed on the surface of the current collector 4 made of a 10 μm-thick copper foil that is unwound from the unwinding unit 1. A negative electrode active material mixture paint was applied from the supply unit 2. Next, the current collector 4 on which the coating film 3 of the negative electrode active material is formed is transported by the transport unit 26 to the
さらに、恒率乾燥部19では連続走行している集電体4側より、温度制御部9からの指令信号を受けて熱風発生器7bにて制御された熱風を熱風ノズル部6bから吹き付けて集電体4を加熱し、負極活物質の塗工膜3に含まれるバインダの偏析を緩和するため負極活物質の塗工膜3側より、温度湿度制御部15からの指令信号を受けて流量制御部16にて制御された水の高温蒸気を溶媒蒸気供給ノズル部12から吹き付けて加熱した。
Further, the constant
最後に減率乾燥部20では集電体4側および負極活物質の塗工膜3側より、温度制御部9からの指令信号を受取った熱風発生器7cで熱風を制御し、熱風ノズル部6c,6dから制御された熱風を吹き付けて電極板25を加熱した。この際、厚み10μmの銅箔の集電体4および負極活物質の塗工膜3の表面には走行時に発生する相対的な風24が側面より風速2m/秒で当りながらの乾燥となり、乾燥した電極板25を巻取り部21にて巻き取った。さらに、巻き取られた電極板25をプレスして負極活物質合剤層を形成した非水電解液二次電池用電極板を実施例1とした。
Finally, in the reduction
(比較例1)
実施例と同じ負極活物質の合剤塗料および厚み10μmの銅箔を材料とした集電体を用い、図3に示すような製造装置の巻出し部51より集電体54を送り出す。次に負極活物質の合剤塗料が供給されている活物質供給部50にて負極活物質の合剤塗料を集電体54の表面に塗布し、負極活物質の塗工膜53を形成し、乾燥部60に搬送する。
(Comparative Example 1)
The
乾燥部60内に設置した温度センサ56で温度を測定し、温度制御部57より指令命令を送信して熱発生部59で熱風の温度を制御した。さらに、熱発生部59に接続した加熱部55より熱風を厚み10μmの銅箔の集電体54側より吹き付けて乾燥を行なった。集電体54および負極活物質の塗工膜53の表面には走行時に発生する相対的な風58が側
面より風速2m/秒で当りながら乾燥した電極板61を巻取り部52にて巻き取った。その後、巻き取った電極板61をプレスして負極活物質合剤層を形成した非水電解液二次電池用電極板を比較例1とした。
The temperature was measured by the
上記のように作製された非水電解液二次電池用電極板での電極板の集電体と電極活物質合剤層の密着強度について評価を行った結果を(表1)に示す
密着強度の評価として、剥離試験を行う。実施例1と比較例1で作製した負極の電極板にテープを貼り付け10mm幅に切り出した後、テープを引っ張って引張り荷重を測定する剥離試験機にて集電体と電極活物質合剤層との剥離応力を測定したものを密着強度として比較値を表1に示す。(表1)の数値は10mm幅を1m幅に換算したものである。
(Table 1) shows the results of evaluating the adhesion strength between the electrode plate current collector and the electrode active material mixture layer in the non-aqueous electrolyte secondary battery electrode plate produced as described above. As an evaluation, a peel test is performed. A tape is applied to the negative electrode plate produced in Example 1 and Comparative Example 1 and cut out to a width of 10 mm, and then the current collector and the electrode active material mixture layer are measured with a peeling tester that measures the tensile load by pulling the tape. Table 1 shows the comparative values with the adhesion strength measured as the peel stress. The numerical values in (Table 1) are obtained by converting a 10 mm width into a 1 m width.
(表1)に示すように水の高温蒸気を溶媒蒸気供給ノズル部から吹き付けて加熱して乾燥を行っていない比較例1の電極板に比べ、水の高温蒸気を溶媒蒸気供給ノズル部から吹き付けて加熱して乾燥を行った実施例1の電極板の方が、密着強度が高いことが判る。 As shown in (Table 1), high-temperature water vapor is sprayed from the solvent vapor supply nozzle part as compared with the electrode plate of Comparative Example 1 in which high-temperature water vapor is blown from the solvent vapor supply nozzle part and heated and dried. It can be seen that the electrode plate of Example 1, which was heated and dried, had higher adhesion strength.
この密着強度の違いを検証するため、図2に示すように実施例1および比較例1を製作したときにおける電極活物質の塗工膜の表面温度を測定した。実施例1での電極活物質の塗工膜の表面温度27と比較例1での電極活物質の塗工膜の表面温度28では、違いが明確に表れた結果となった。
In order to verify this difference in adhesion strength, the surface temperature of the coating film of the electrode active material when Example 1 and Comparative Example 1 were produced as shown in FIG. 2 was measured. The difference between the
実施例1では乾燥の第二の工程である恒率乾燥工程を処理する恒率乾燥部部で溶媒と同成分の高温蒸気を供給したことにより、電極活物質の塗工膜の表面温度27がバインダの溶融温度29を超えていることが確認されており、バインダが溶融して電極活物質と集電体が強固に結着したと考える。
In Example 1, the
一方、比較例1では電極活物質の塗工膜の表面温度28がバインダの溶融温度29に達しておらずバインダの溶融が十分にされていないため、電極活物質と集電体が強固に結着されていないと考えられる。また、実施例1での恒率乾燥時間30と比較例1の恒率乾燥時間31も時間的には変わらないため、実施例1の方が高い温度でありながら過乾燥によるバインダの偏析も抑制されているといえる。
On the other hand, in Comparative Example 1, since the
以上の結果から本発明を用いることで、バインダの溶融温度に到達し易く促進し、電極板の温度を急速に加熱するにも関わらず、電極活物質と集電体との密着強度をあげることが可能となる。さらに、走行速度を速くし乾燥速度を早くすると相対的な風も当然早くなって乾燥速度が一層加速されて、バインダの偏析を起こすとともに気化熱を奪われることにより、電極活物質の塗工膜の温度が低くなりバインダの溶融温度に到達しなくなるのを抑制でき、より強い密着強度の極板製造と乾燥工程の高速化を可能とする。 From the above results, by using the present invention, it is easy to reach the melting temperature of the binder, and the adhesion strength between the electrode active material and the current collector is increased despite the rapid heating of the electrode plate temperature. Is possible. Furthermore, when the traveling speed is increased and the drying speed is increased, the relative wind is naturally increased, and the drying speed is further accelerated, causing segregation of the binder and removing the heat of vaporization. Therefore, it is possible to prevent the temperature of the resin from becoming low and not to reach the melting temperature of the binder, and it is possible to manufacture an electrode plate with stronger adhesion strength and speed up the drying process.
本発明によれば、第二の工程の乾燥において電極活物質の塗工膜と同じ成分の高温蒸気を供給することで、集電体と電極活物質の塗工膜との密着性が優れている電極板の製作が
可能となり、電池の組立工程および充放電時の剥離、ひび割れ、脱落等が抑制でき、高エネルギー密度で負荷特性が優れ、貯蔵寿命が長いなどの効果をもたらす二次電池の製作が可能となる。
According to the present invention, by supplying a high-temperature vapor having the same component as the electrode active material coating film in the drying in the second step, the adhesion between the current collector and the electrode active material coating film is excellent. It is possible to manufacture the electrode plate, which can suppress the peeling, cracking, dropping, etc. during the battery assembly process and charging / discharging, and has the effect of high energy density, excellent load characteristics, long shelf life, etc. Production is possible.
また、集電体と電極活物質の塗工膜との密着性が優れているにも関わらず、乾燥工程の高速化が可能となるため生産性の高い高速乾燥ができる非水電解液二次電池用電極板の製造方法およびその製造装置となる。 In addition, despite the excellent adhesion between the current collector and the coating film of the electrode active material, the drying process can be speeded up, so the non-aqueous electrolyte secondary solution that enables high-speed drying with high productivity A battery electrode plate manufacturing method and manufacturing apparatus thereof are provided.
1 巻出し部
2 活物質供給部
3 電極活物質の塗工膜
4 集電体
5 乾燥部
6 加熱部
6a 熱風供給ノズル部
6b 熱風供給ノズル部
6c 熱風供給ノズル部
7 熱源部
7a 熱風発生器
7b 熱風発生器
7c 熱風発生器
8 温度検知部
8a 温度センサ
8b 温度センサ
8c 温度センサ
9 温度制御部
10 赤外線ヒータ
11 赤外線ヒータ制御部
12 溶媒蒸気供給ノズル部
13 温度センサ
14 湿度検知部
15 温度湿度制御部
16 流量制御部
17 溶媒供給部
18 予熱乾燥部
19 恒率乾燥部
20 減率乾燥部
21 巻取り部
22 温度センサ
23 集電体の進行方向
24 集電体の走行時に発生する相対的な風
25 電極板
26 搬送部27 実施例1での電極活物質の塗工膜の表面温度
28 比較例1での電極活物質の塗工膜の表面温度
29 バインダの溶融温度
30 実施例1での恒率乾燥時間
31 比較例1での恒率乾燥時間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Unwinding part 2 Active material supply part 3 Electrode active material coating film 4
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