JP2013134913A - 電極製造方法、電極製造装置及び電極 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導電性金属で構成される集電体であって帯状に形成されている集電体(15)を搬送する集電体搬送手段(10)を備え、活物質と結着剤を含む活物質スラリーを集電体(15)の一方の面(15a)に塗布する第1塗工工程と、この第1塗工工程で塗布された活物質スラリー(16)に熱を加えて乾燥させる第1乾燥工程とを備える電極製造方法において、前記第1乾燥工程で一方の面に塗布された活物質スラリー(16)に熱を加えて乾燥させる際に、集電体(15)の他方の面(15b)を冷却する。
【選択図】図1
Description
そして、前記第1乾燥工程で一方の面に塗布された活物質スラリーに熱を加えて乾燥させる際に、前記集電体の他方の面15bを冷却する。
図1、図4は本発明の第1実施形態の電極製造装置1の概略構成図である。
<1>負極活物質スラリーの作製、塗工
負極活物質として人造黒鉛(平均粒子径:20μm)95質量%、導電助剤としてアセチレンブラック2質量%およびバインダとしてSBR 2質量%、CMC1%からなる固形分を用意した。この固形分に対し、スラリー粘度調整溶媒であるイオン交換水を適量添加して、負極活物質スラリーを作製した。次に、負極活物質スラリーを、ダイコータにより厚さ10μmの銅箔15の一方の面に前記負極活物質スラリーを厚さ150μm均一に間欠塗布した。
ついで、負極活物質スラリーが塗布された銅箔15を赤外線炉21、熱風乾燥炉23に通し、負極活物質スラリーを塗布している面15aの側から赤外線250℃、熱風150℃で負極活物質スラリー16の乾燥を行った。この際、負極活物質スラリー16の塗布されている面15aと反対側の銅箔15の面25bには送風炉31から50℃の冷風32を送って冷却した。この送風炉31から送る冷風32の温度を以下「送風温度」という。
正極活物質としてLiMn2O4(平均粒子径:15μm)85質量%、導電助剤としてアセチレンブラック 5質量%、およびバインダとしてPVdF 10質量%からなる固形分を用意した。この固形分に対し、スラリー粘度調整溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を適量添加して、正極活物質スラリーを作製した。次に、正極活物質スラリーを、集電体であるアルミニウム箔(20μm)の両面に塗布し乾燥・プレスを行い、片面塗工量18mg/cm2、厚み158μm(箔込み)の正極を作成した。
エチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)の混合溶媒(30:30:40(体積比))を溶媒とした。また1.0MのLiPF6を支持塩とした。さらに、上記溶媒と上記支持塩との合計100質量%に対して、重量比で添加剤を添加して、電解液を作製した。なお、「1.0MのLiPF6」とは、当該混合溶媒および支持塩の混合物における支持塩(LiPF6)濃度が1.0Mであるという意味である。
上記作製した帯状の正極を187×97mmの長方形状に切断し、切断した小片を改めて正極片とした。この小片の正極片を2枚用意した。同様に上記作製した帯状の負極を191×101mmの長方形状に切断し、切断した小片を改めて負極片とした。この小片の負極片を3枚用意した。これら正極片と負極片とを195×103mmのセパレータ(ポリオレフィン微多孔膜、厚さ25μm)を介して交互に積層した。 これら正極片と負極片それぞれにタブを溶接し、アルミラミネートフィルムからなる外装中に本実施例の電解液とともに密封して単電池を完成させた。
上記のようにして作製した非水電解質二次電池(単電池)を電池内部抵抗測定試験とサイクル試験により評価した。電池内部抵抗測定試験は、25℃に保持した恒温槽において、電池温度を25℃にした後、1Cの電流レートで20秒放電し、内部抵抗を算出した。またサイクル試験は、55℃に保持した恒温槽において、電池温度を55℃とした後、性能試験を行った。充電は1Cの電流レートで4.2Vまで定電流充電(CC)し、その後定電圧(CV)で、あわせて3時間充電した。その後、10分間休止時間を設けた後、1Cの電流レートで2.5Vまで放電を行い、その後に10分間の休止時間を設けた。これらを1サイクルとし、充放電試験を実施した。初回の放電容量に対して300サイクル後に放電した割合を容量維持率とした。
実施例2は送風温度を40℃としたもので、他は実施形態と同じ条件である。
実施例3は送風温度を20℃としたもので、他は実施形態と同じ条件である。
実施例4は送風温度を−78.5℃としたもので、他は実施形態と同じ条件である。なお、実施例4ではドライアイスより昇華する二酸化炭素ガスを冷却に用いている。
比較例は送風温度を120℃としたもので、他は実施形態と同じ条件である。言い換えると、比較例は本発明を適用する前の電極(電池)に相当する。
2 塗工手段(第1塗工手段、第2塗工手段)
10 銅箔搬送手段(集電体搬送手段)
15 銅箔(集電体)
15a 一方の面
15b 他方の面
16 活物質スラリー
20 乾燥手段(第1乾燥手段、第2乾燥手段)
30 冷却手段(第1冷却手段、第2冷却手段)
31 送風炉
#101 第1塗工工程
#102 第1乾燥工程
#103 第2塗工工程
#101 第2乾燥工程
Claims (12)
- 導電性金属で構成される集電体または当該導電性金属を一部に含む集電体であって帯状に形成されている集電体を搬送する集電体搬送手段を備え、
活物質と結着剤を含む活物質スラリーを前記集電体の一方の面に塗布する第1塗工工程と、
この第1塗工工程で塗布された活物質スラリーに熱を加えて乾燥させる第1乾燥工程と
を含む電極製造方法において、
前記第1乾燥工程で一方の面に塗布された活物質スラリーに熱を加えて乾燥させる際に、前記集電体の他方の面を冷却することを特徴とする電極製造方法。 - 前記塗布された活物質スラリーを乾燥させた後に活物質と結着剤を含む活物質スラリーを前記集電体の他方の面に塗布する第2塗工工程と、
この第2塗工工程で塗布された活物質スラリーに熱を加えて乾燥させる第2乾燥工程と
を含み、
前記第2乾燥工程で他方の面に塗布された活物質スラリーに熱を加えて乾燥させる際に、前記集電体の一方の面を冷却することを特徴とする請求項1に記載の電極製造方法。 - 二酸化炭素ガスまたは窒素ガスを前記他方の面または前記一方の面に吹き付けることによって冷却することを特徴とする請求項1または2に記載の電極製造方法。
- ドライアイスを備え、ドライアイスから昇華した二酸化炭素ガスを前記他方の面または前記一方の面に吹き付けることによって冷却することを特徴とする請求項1または2に記載の電極製造方法。
- 前記ガスを吹き付ける方向は前記集電体を搬送する方向と平行であるかまたは平行と同一視し得る許容範囲にあることを特徴とする請求項3または4に記載の電極製造方法。
- 導電性金属で構成される集電体または当該導電性金属を一部に含む集電体であって帯状に形成されている集電体を搬送する集電体搬送手段と、
活物質と結着剤を含む活物質スラリーを前記集電体の一方の面に塗布する第1塗工手段と、
この塗布された活物質スラリーに熱を加えて乾燥させる第1乾燥手段と
を備える電極製造装置において、
前記第1乾燥手段により一方の面に塗布された活物質スラリーに熱を加えて乾燥させる際に、前記集電体の他方の面を冷却する第1冷却手段を設けたことを特徴とする電極製造装置。 - 前記塗布された活物質スラリーを乾燥させた後に活物質と結着剤を含む活物質スラリーを前記集電体の他方の面に塗布する第2塗工手段と、
この第2塗工手段により塗布された活物質スラリーに熱を加えて乾燥させる第2乾燥手段と
を備え、
前記第2乾燥手段により他方の面に塗布された活物質スラリーに熱を加えて乾燥させる際に、前記集電体の一方の面を冷却する第2冷却手段を設けたことを特徴とする請求項6に記載の電極の製造装置。 - 前記第2冷却手段は前記第1冷却手段と同じ手段であることを特徴とする請求項7に記載の電極の製造装置。
- 前記第1冷却手段は二酸化炭素ガスまたは窒素ガスを前記他方の面に吹き付けることによって冷却する手段であり、前記第2冷却手段は前記一方の面に吹き付けることによって冷却する手段であることを特徴とする請求項6から8までのいずれか一つに記載の電極製造装置。
- 前記第1冷却手段はドライアイスを備え、ドライアイスから昇華した二酸化炭素ガスを前記他方の面に吹き付けることによって冷却する手段であり、前記第2冷却手段はドライアイスを備え、ドライアイスから昇華した二酸化炭素ガスを前記一方の面に吹き付けることによって冷却する手段であることを特徴とする請求項6から8までのいずれか一つに記載の電極製造装置。
- 前記ガス吹き付ける方向は前記集電体を搬送する方向と平行であるかまたは平行と同一視し得る許容範囲にあることを特徴とする請求項9または10に記載の電極製造装置。
- 請求項1から5までのいずれか一つに記載の電極製造方法または請求項6から11までのいずれか一つに記載の電極製造装置により製造されることを特徴とする電極。
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