JP2014037812A - Rotary pump for manufacturing battery electrode - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary pump which is used for transporting slurry to produce a collector electrode plate for a battery while reducing the coating defects in a coating step and also suppressing a variation in the coating thickness.SOLUTION: When using the rotary pump for transporting the slurry for a battery, clearances between each rotor and a body are kept in a range of two to five times the average particle size of main material particles of an active material to suppress the occurrence of slurry aggregations or foreign matters inside the pump. Thus, the collector electrode plate is provided which has a uniform coating amount.

Description

本発明は、電池電極製造用ロータリーポンプに関し、電池電極の製造工程でのスラリー輸送に用いるロータリーポンプに関する。   The present invention relates to a rotary pump for manufacturing a battery electrode, and relates to a rotary pump used for slurry transportation in a battery electrode manufacturing process.

近年、環境問題から電気自動車やハイブリッド自動車への関心が高まり、その駆動源である二次電池の高エネルギー密度化、高容量化への技術的要求は一段と高まっている。
従来の電池電極製造方法では、主材となる活物質、導電性付与剤、結着剤、溶剤を混合または混練したスラリーを塗工装置へポンプによって輸送して金属箔からなる集電体上に塗工することで電池電極原反を作製している。
In recent years, interest in electric vehicles and hybrid vehicles has increased due to environmental problems, and technical demands for higher energy density and higher capacity of the secondary battery that is the driving source have further increased.
In a conventional battery electrode manufacturing method, a slurry obtained by mixing or kneading a main material, an active material, a conductivity-imparting agent, a binder, and a solvent is transported to a coating apparatus by a pump and placed on a current collector made of metal foil. The battery electrode raw material is produced by coating.

次いで、電池電極原反から所定の形状の大きさに切り出した正極と負極とをセパレーターを介して積層した積層型電池や、帯状の正極、負極をセパレーターを介して巻回した巻回型電池等を作製している。
正極活物質、及び負極活物質の製造用スラリーを各工程間で輸送する際には、ギヤと側壁面が非接触型であるロータリーポンプや接触型であるモーノポンプ(一軸偏心ねじポンプ)などを使用してスラリーを輸送することが行われている(例えば,特許文献1参照)。
Next, a laminated battery in which a positive electrode and a negative electrode cut out from a battery electrode raw material into a predetermined shape are stacked via a separator, a wound battery in which a belt-like positive electrode and a negative electrode are wound via a separator, etc. Is making.
When transporting the positive electrode active material and the slurry for manufacturing the negative electrode active material between each process, use a rotary pump whose gear and side wall are non-contact type, or a contact type mono pump (uniaxial eccentric screw pump). Then, the slurry is transported (see, for example, Patent Document 1).

特開2007−220380号公報JP 2007-220380 A

リチウムイオン電池の場合には、正極電極の製造用のスラリーには、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物等の正極電極活物質の主材である金属酸化物粒子等の正極電極用の正極主材粒子と、カーボンブラック等の導電性付与剤、ポリフッ化ビニリデン等の結着剤、およびこれらを分散する溶剤が含まれている。
一方、負極電極の製造用のスラリーには、黒鉛、無定形炭素等の充電時にリチウムを吸蔵する負極電極用の負極主材粒子と、カーボンブラック等の導電性付与剤、ポリフッ化ビニリデン等の結着剤、およびこれらを分散する溶剤が含まれている。
正極電極用スラリー、負極電極用スラリーは、いずれも電池反応の主材となる正極主材粒子、または負極主材粒子と、導電付与剤、結着剤、溶剤等が含まれているため、ポンプなどを用いてスラリーを輸送する際に、以下のような問題が生じる。
In the case of a lithium ion battery, the slurry for manufacturing a positive electrode includes a positive electrode for a positive electrode such as a metal oxide particle that is a main material of a positive electrode active material such as a lithium manganese composite oxide or a lithium cobalt composite oxide. The positive electrode main material particles, a conductivity imparting agent such as carbon black, a binder such as polyvinylidene fluoride, and a solvent for dispersing them are included.
On the other hand, in the slurry for producing the negative electrode, the negative electrode main material particles for the negative electrode that occlude lithium during charging, such as graphite and amorphous carbon, a conductivity imparting agent such as carbon black, and a binder such as polyvinylidene fluoride. An adhesive and a solvent for dispersing them are included.
Both the positive electrode slurry and the negative electrode slurry contain positive electrode main material particles or negative electrode main material particles that are the main material of the battery reaction, and a conductivity imparting agent, a binder, a solvent, and the like. When the slurry is transported using the above, the following problems occur.

スラリー輸送に用いるポンプが接触式の場合、ポンプのケーシングと可動部材との間に隙間が発生しないため塗布量は安定しやすいが、スラリー内の結着剤が強い剪断応力を受けるため、結着剤が偏析・析出し、さらに活物質の主材が導電付与剤と異常結合し凝集物が発生する。このため、このようなスラリーを用いて電池電極を製造すると凝集物によって作製した電極に異常が生じるという問題が起こる。
また非接触型のロータリーポンプを用いる場合は、接触式の場合に比べて結着剤の偏析・析出は抑制されるものの、ロータリーポンプのローターとケーシング間の隙間が大きくなることで、ロータリーポンプからスラリーを押し出す力が配管内の抵抗に比べて小さくなって、いわゆるスリップ現象が発生しやすくなる。
スリップ現象が大きくなるとスラリーの流量のばらつきが大きくなり、結果的に塗布量のばらつきが大きくなることで、集電体の塗布量、あるいは塗布厚みのばらつき等の異常が大きくなるという問題点があった。
なお、本発明において主材粒子とは、成分中の質量当たりの配合割合が最も多い粒子を意味する。
When the pump used for slurry transport is a contact type, there is no gap between the pump casing and the movable member, so the coating amount is easy to stabilize, but the binder in the slurry is subjected to strong shearing stress, so it is bound. The agent segregates and precipitates, and further, the main material of the active material is abnormally combined with the conductivity-imparting agent to generate aggregates. For this reason, when a battery electrode is manufactured using such a slurry, there arises a problem that an abnormality occurs in the electrode produced by the aggregate.
In addition, when using a non-contact type rotary pump, segregation and precipitation of the binder is suppressed compared to the contact type, but the clearance between the rotor and casing of the rotary pump is increased, so The force for pushing out the slurry becomes smaller than the resistance in the pipe, so that a so-called slip phenomenon is likely to occur.
As the slip phenomenon increases, the variation in the slurry flow rate increases, and as a result, the variation in the coating amount increases, resulting in an increase in abnormalities such as a variation in the coating amount of the current collector or coating thickness. It was.
In addition, in this invention, a main material particle means the particle | grains with most compounding ratios per mass in a component.

本発明は、電池電極製造工程で、電池製造用の高粘度スラリーを輸送するロータリーポンプとして、ポンプ内部でスラリーの凝集物の発生がなく、その結果、塗布した塗布膜に欠陥が生じることがない、信頼性が優れた電池電極の提供が可能な電池電極製造用のロータリーポンプを提供することを課題とするものである。   The present invention is a rotary pump for transporting a high-viscosity slurry for battery production in the battery electrode production process, and there is no generation of slurry agglomerates inside the pump, and as a result, there is no defect in the applied coating film. It is an object of the present invention to provide a rotary pump for manufacturing a battery electrode capable of providing a battery electrode with excellent reliability.

本発明は、ケーシングと、回転方向が互いに異なる2個のローターを備え、前記ローターには複数の送り羽根を備え、各送り羽根とケーシングとの間には、電池電極製造用のスラリーであって電池反応において主材として作用する正極電極活物質または負極電極活物質の主材粒子のそれぞれの体積基準における平均粒径の2〜5倍のクリアランスを設けた電池電極製造用のロータリーポンプである。
前記ケーシング、ローター、送り羽根の表面にダイヤモンドライクカーボンを被覆した電池電極製造用のロータリーポンプである。
The present invention includes a casing and two rotors having different rotational directions, the rotor including a plurality of feed blades, and a slurry for producing a battery electrode between each feed blade and the casing. It is a rotary pump for manufacturing a battery electrode provided with a clearance of 2 to 5 times the average particle diameter of each positive electrode active material acting as a main material in the battery reaction or main material particles of the negative electrode active material.
It is a rotary pump for manufacturing a battery electrode in which diamond-like carbon is coated on the surface of the casing, rotor, and feed blade.

本発明のロータリーポンプは、スラリー内の結着剤が受ける剪断応力が減少するため、結着剤の偏析・析出が抑制され、さらには結着剤と正極活物質粒子、負極活物質粒子、あるいは導電性付与剤との異常結合や、凝集物発生が抑制され、塗布工程での塗布異常が大幅に減少し、歩留まりが大幅に向上する。
また、スラリーには強い剪断応力が働かないため、粒子破壊や、ポンプ筐体の壁面の損傷が抑制される。この結果、調製したスラリーの特性を維持した塗布層の形成が可能となるとともに、スラリーポンプ内面の剥離による異物混入が抑制されるため、特性が良好で信頼性の高い電池が得られる。
In the rotary pump of the present invention, since the shear stress received by the binder in the slurry is reduced, segregation / precipitation of the binder is suppressed, and further, the binder and the positive electrode active material particles, the negative electrode active material particles, or Abnormal bonding with the conductivity-imparting agent and generation of aggregates are suppressed, application abnormality in the application process is greatly reduced, and yield is greatly improved.
In addition, since strong shear stress does not act on the slurry, particle breakage and damage to the wall surface of the pump housing are suppressed. As a result, it is possible to form a coating layer that maintains the characteristics of the prepared slurry, and to prevent foreign matter from being mixed due to peeling of the inner surface of the slurry pump, so that a battery having good characteristics and high reliability can be obtained.

図1は、本発明の電池製造用ロータリーポンプの内部構造を説明する図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the internal structure of a rotary pump for manufacturing a battery according to the present invention. 図2は、ケーシングとローターの隙間を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a gap between the casing and the rotor. 図3は、ケーシングを説明する図であり、図3Aは、平面図を示し、図3Bは、右側面図である。3A and 3B are diagrams illustrating the casing, FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is a right side view. 図4は、ローターを説明する図であり、図4Aは、平面図を示し、図4Aは、右側面図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the rotor, FIG. 4A is a plan view, and FIG. 4A is a right side view. 図5は、スラリー輸送用のロータリーポンプのローター先端部とケーシングの間のクリアランス量と塗布ばらつきに関する実験結果を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the experimental results regarding the clearance amount and coating variation between the rotor tip of the rotary pump for slurry transportation and the casing. 図6は、スラリー輸送用のロータリーポンプのローター先端部とケーシングの間のクリアランス量と塗布ばらつきに関する実験結果を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the experimental results regarding the clearance amount and coating variation between the rotor tip of the rotary pump for slurry transportation and the casing. 図7は、スラリー中の凝集物の発生量を測定する測定方法を説明する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a measurement method for measuring the amount of aggregates in the slurry. 図8に、上記の図7で示した方法でモーノポンプとロータリーポンプを比較した場合、両者の差圧の上昇率を説明するグラフである。FIG. 8 is a graph for explaining the rate of increase in the differential pressure between the MONO pump and the rotary pump when compared with the method shown in FIG.

図1は、本発明の電池電極製造用ロータリーポンプを説明する図である。
本発明の電池電極製造用ロータリーポンプ1は、ケーシング3と、二つのローター5a、5bを備えている。各ローターは、互いに異なる回転方向4a、4bへと回転する。
図では、ローター5aが駆動側ローターであり、駆動側ローター5aの回転軸に取り付けた歯車等によって従動側ローター5bが駆動側ローター5aの回転方向4aとは異なる回転方向4bへと同一の回転数で回転する。
ローター5aには、送り羽根5a1,5a2を備えている。同様に、ローター5bには、送り羽根5b1,5b2を備えている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a rotary pump for manufacturing battery electrodes according to the present invention.
The battery electrode manufacturing rotary pump 1 of the present invention includes a casing 3 and two rotors 5a and 5b. Each rotor rotates in mutually different rotation directions 4a and 4b.
In the figure, the rotor 5a is a drive-side rotor, and the driven-side rotor 5b is rotated in the same rotational direction 4b as the rotational direction 4b different from the rotational direction 4a of the drive-side rotor 5a by a gear or the like attached to the rotational shaft of the drive-side rotor 5a. Rotate with.
The rotor 5a includes feed blades 5a1 and 5a2. Similarly, the rotor 5b includes feed blades 5b1 and 5b2.

図1(A)に示すように二つのローター5a、5bが互いに異なる回転方向4a、4bへと同じ速度で回転することで、ケーシング3、ローター5aの回転軸、二つの送り羽根5a1,5a2によって形成された空間Aの容積の増加によって、空間Aの圧力が低下する結果、吸入口8からスラリーが空間A内へと吸入される。
次いで、ローターの回転にしたがって、図1(B)に示すようにスラリーを満たした空間Aは移動する。一方、ローターの回転によってケーシング3、ローター5bの回転軸、二つの送り羽根5b1,5b2によって形成された空間Bの容積の増加によって、空間Bの圧力が低下すると吸入口6からスラリーが空間B内へ吸入される。
As shown in FIG. 1 (A), the two rotors 5a and 5b are rotated at the same speed in different rotational directions 4a and 4b, so that the casing 3, the rotary shaft of the rotor 5a, and the two feed blades 5a1 and 5a2 As a result of the increase in the volume of the formed space A, the pressure in the space A decreases, and as a result, the slurry is sucked into the space A from the suction port 8.
Next, according to the rotation of the rotor, the space A filled with the slurry moves as shown in FIG. On the other hand, when the pressure of the space B decreases due to the increase in the volume of the space B formed by the casing 3, the rotating shaft of the rotor 5b, and the two feed blades 5b1 and 5b2 due to the rotation of the rotor, the slurry flows from the suction port 6 into the space B. Inhaled.

ローター5a、5bが更に回転すると、図1(C)に示すように、ケーシング3と内部空間Cは容積が減少して圧力が発生することで吐出口16からスラリーが排出される。
同時に、ケーシング3、ローター5aの回転軸、送り羽根5a1,5a2で形成された空間Cの容積の増加による圧力の減少に伴って、スラリーが空間Cに吸引される。
When the rotors 5a and 5b further rotate, as shown in FIG. 1 (C), the volume of the casing 3 and the internal space C decreases and pressure is generated, so that the slurry is discharged from the discharge port 16.
At the same time, the slurry is sucked into the space C as the pressure decreases due to the increase in the volume of the space C formed by the casing 3, the rotating shaft of the rotor 5a, and the feed blades 5a1 and 5a2.

更に、ローター5a、5bが回転すると、図1(D)に示すようにケーシング3、ローター5bの回転軸、送り羽根5b1,5b2で形成された空間Dの容積の増加に伴って圧力が減少してスラリーが吸入口6から空間Dへと吸引される。また、同時に、空間Bに導入されたスラリーは、空間Bの容積の減少に伴って圧力が上昇する結果、吐出口6から排出される。   Further, when the rotors 5a and 5b rotate, the pressure decreases as the volume of the space D formed by the casing 3, the rotating shaft of the rotor 5b, and the feed blades 5b1 and 5b2 increases as shown in FIG. Thus, the slurry is sucked into the space D from the suction port 6. At the same time, the slurry introduced into the space B is discharged from the discharge port 6 as a result of the pressure rising as the volume of the space B decreases.

以上で説明したように、ケーシング、各ローターの回転軸、送り羽根で形成される空間の移動と、各空間の圧力の増加と減少のみで吸入口6から吐出口7へとスラリーを移送する工程を連続して行うのみで、スラリーの吸入と吐出を連続的に円滑に行うことができる。このように、ポンプ内ではスラリーに対して大きな剪断力を作用する工程がないので、吸引した電池電極製造用スラリーを大きな剪断力で変質させることなく輸送することができる。   As described above, the process of transferring the slurry from the suction port 6 to the discharge port 7 only by the movement of the space formed by the casing, the rotating shafts of the rotors and the feed blades, and the increase and decrease of the pressure in each space. The slurry can be sucked and discharged continuously and smoothly only by continuously. As described above, since there is no step of applying a large shearing force to the slurry in the pump, the sucked slurry for battery electrode production can be transported without being altered by the large shearing force.

また、本発明の電池電極製造用スラリー用ロータリーポンプにあっては、ケーシングとローターの外周面との隙間、すなわちケーシングと送り羽根の先端部との隙間を特定の大きさとしたことを特徴としている。
図2は、ケーシングとローターの外周面との隙間の関係を説明する図であり、一部を切り欠いた図である。
ケーシング3の内周面9とローター3aの送り羽根5a1の外周面10の間には隙間11が存在する。前記隙間11を電池反応において主材として作用する正極電極活物質の主材粒子、負極電極活物質の主材粒子のそれぞれの体積基準における平均粒径の2〜5倍のクリアランスを設けたものである。
本発明では、スラリー中の正極電極の活物質の主材粒子、負極電極の活物質の主材粒子の粒径の2〜5倍のクリアランスを設けることで、スラリーに対して大きな剪断力を与えることなく、円滑なスラリーの輸送を実現可能であることを見いだしたものである。
In the rotary pump for slurry for battery electrode production according to the present invention, the gap between the casing and the outer peripheral surface of the rotor, that is, the gap between the casing and the tip of the feed blade has a specific size. .
FIG. 2 is a view for explaining the relationship of the gap between the casing and the outer peripheral surface of the rotor, and is a view with a part cut away.
A gap 11 exists between the inner peripheral surface 9 of the casing 3 and the outer peripheral surface 10 of the feed blade 5a1 of the rotor 3a. The clearance 11 is provided with a clearance of 2 to 5 times the average particle diameter of the main material particles of the positive electrode active material and the main material particles of the negative electrode active material that act as the main material in the battery reaction. is there.
In the present invention, a large shear force is applied to the slurry by providing a clearance 2 to 5 times larger than the particle diameters of the main material particles of the positive electrode active material and the main material particles of the negative electrode active material in the slurry. Thus, it has been found that smooth slurry transportation can be realized.

このように、クリアランスが活物質の主材粒子の平均粒径の2倍以上であると、活物質の主材粒子や導電付与剤にも大きな剪断応力が作用しないため、粒子破壊や、ポンプ筐体面の剥離等損傷が抑制される。この結果、活物質の主材粒子の粒径の揃った電極塗布が可能となり、またポンプからの異物混入が抑制されるため、特性が良好で信頼性の高い電池が得られる。
一方、クリアランスが活物質の主材粒子の平均粒径の5倍以下であると、スラリー輸送工程のスリップ現象が少ないことから、スラリー流量のばらつきが小さく安定したスラリー輸送を行うことができるため、均一な電極塗布が可能となり歩留まりが大幅に向上する。
Thus, if the clearance is more than twice the average particle size of the main material particles of the active material, a large shear stress does not act on the main material particles of the active material and the conductivity-imparting agent. Damage such as peeling of the body surface is suppressed. As a result, it is possible to apply an electrode having a uniform particle diameter of the main material particles of the active material, and to prevent foreign matter from being mixed from the pump, thereby obtaining a battery having good characteristics and high reliability.
On the other hand, if the clearance is 5 times or less of the average particle size of the main material particles of the active material, since the slip phenomenon in the slurry transport process is small, it is possible to perform stable slurry transport with small variations in slurry flow rate, Uniform electrode coating is possible and the yield is greatly improved.

図3は、ケーシングを説明する図であり、図3aは平面図、図3bは右側面図である。
ケーシング3は、ステンレス鋼等の金属材料で作製されており、ローターの軸を取り付けるローター軸装着孔5a5、5b5、およびスラリー流路8を有している。
ローター軸装着孔にローターを装着後にガスケットを介して密封することでロータリーポンプを作製することができる。
3A and 3B are diagrams illustrating the casing, in which FIG. 3a is a plan view and FIG. 3b is a right side view.
The casing 3 is made of a metal material such as stainless steel, and has rotor shaft mounting holes 5a5 and 5b5 for attaching a rotor shaft, and a slurry flow path 8.
A rotary pump can be produced by sealing the rotor shaft mounting hole with a gasket after mounting the rotor.

図4は、ローターの一例を説明する図であり、図4aは平面図、図4bは右側面図である。
ローター5aには、中心部にローター軸装着孔5a5を有し、ローター軸装着孔5a5には、スプライン5a8を設けることでローター軸からローターがずれることを防止し、確実な作動が可能なものとしている。
4A and 4B are diagrams for explaining an example of the rotor. FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a right side view.
The rotor 5a has a rotor shaft mounting hole 5a5 at the center, and the rotor shaft mounting hole 5a5 is provided with a spline 5a8 to prevent the rotor from being displaced from the rotor shaft, thereby enabling reliable operation. Yes.

実施例1
以下のようにして正極スラリー、負極スラリーを調製した。
正極スラリーの作製
正極の主剤となるリチウムマンガン複合酸化物を56.5質量%、導電性付与剤としてカーボンブラック粒子2.5質量%、結着剤を2.5質量%を順次ミキサーへ投入する。
この時、ミキサー内は100kpa程度の真空状態にて行う。材料投入後、8rpmで40分間撹拌・混合した後、溶剤としてN−メチルピロリドンを38.5質量%投入し、18rpmにて8時間撹拌・混合した。
正極の主剤の平均粒径は10μm及び20μmの粒径のものを準備し、それぞれのスラリーを作製した。
また、本実施例を含めて粒径の測定はレーザー回折・散乱法による粒度分布測定装置を用いて測定した体積基準によるものである。
Example 1
A positive electrode slurry and a negative electrode slurry were prepared as follows.
Preparation of positive electrode slurry 56.5% by mass of lithium manganese composite oxide as a main component of the positive electrode, 2.5% by mass of carbon black particles as a conductivity imparting agent, and 2.5% by mass of a binder are sequentially charged into a mixer. .
At this time, the inside of the mixer is performed in a vacuum state of about 100 kpa. After the materials were added, the mixture was stirred and mixed at 8 rpm for 40 minutes, 38.5% by mass of N-methylpyrrolidone was added as a solvent, and the mixture was stirred and mixed at 18 rpm for 8 hours.
The positive electrode main agent had an average particle diameter of 10 μm and 20 μm, and each slurry was prepared.
In addition, the measurement of the particle size including the present example is based on a volume standard measured using a particle size distribution measuring apparatus by a laser diffraction / scattering method.

負極スラリーの作製
負極主剤となる無定形炭素を49.5質量%、導電性付与剤としてカーボンブラック粒子0.5質量%、結着剤を3質量%を順次ミキサーへ投入して撹拌・混合した後、N−メチルピロリドンを47質量%投入して更に攪拌混合した。
負極の主剤の平均粒径は25μmの粒径のものを準備し、スラリーを作製した。
図5は主剤の平均粒径、正極10、20μm、負極25μmを用いた場合の結果を一緒に書いた図であり、極性の依存はなくスラリー粒径とクリアランスの関係を示している。
Preparation of Negative Electrode Slurry 49.5% by mass of amorphous carbon as the main component of the negative electrode, 0.5% by mass of carbon black particles as a conductivity-imparting agent, and 3% by mass of a binder were sequentially added to a mixer and stirred and mixed. Thereafter, 47% by mass of N-methylpyrrolidone was added and further stirred and mixed.
A negative electrode main agent having an average particle diameter of 25 μm was prepared to prepare a slurry.
FIG. 5 is a diagram in which the average particle size of the main agent, the results obtained when the positive electrode 10, 20 μm, and the negative electrode 25 μm were used are written together, and shows the relationship between the slurry particle size and the clearance without dependence on polarity.

以上の様に調製した正極スラリー、負極スラリーを、ローター、およびケーシングの表面にダイヤモンドライクカーボン膜を厚み2μmで被覆したロータリーポンプでポンプ稼動1000時間後に、ポンプ内部を観察しダイヤモンドライクカーボン膜の被覆の剥がれの有無を、表面の色の変化によって確認して、ローターとケーシングとのクリアランスと被覆の剥がれの関係を調べ、その結果を図5に示す。
この結果より、ローター及びケーシングの損傷は活物質の主材の平均粒径とクリアランスに依存し、およそ活物質の主材の平均粒径の2倍以上のクリアランスを持っていればローターやボディに損傷を与えることがないことから、ローターやケーシングからの異物がスラリー内に混入することなくスラリーを輸送できることがわかった。
The positive electrode slurry and negative electrode slurry prepared as described above were coated with a diamond-like carbon film by observing the inside of the pump with a rotary pump in which a diamond-like carbon film was coated on the rotor and casing surfaces with a thickness of 2 μm, and after 1000 hours of pump operation. The presence or absence of peeling is confirmed by the change in the color of the surface, the relationship between the clearance between the rotor and the casing and the peeling of the coating is examined, and the results are shown in FIG.
As a result, damage to the rotor and casing depends on the average particle size and clearance of the main material of the active material. If the clearance is more than twice the average particle size of the main material of the active material, the rotor and body will be damaged. Since it was not damaged, it was found that the slurry could be transported without foreign matter from the rotor or casing entering the slurry.

実施例2
実施例1と同様にして正極の主剤の体積平均粒径10μm、20μmに調製したスラリーの塗布のばらつき量とロータリーポンプのケーシングとローターの先端部とのとのクリアランスについての関係を測定し、その結果を図6に示す。
クリアランスが大きい場合、ローターの先端部とケーシング間にスラリーが漏れる割合が多くなり、かき出し能力が低下する。またスラリー排出側以降の負荷の影響を受けやすくなり、スラリーが送れたり送れなかったりする。このため、スラリーの供給量に依存する塗布量のばらつきも大きくなってくる。
塗布ばらつきは小さいほうが望ましく、電池電極に要求される塗布厚さの均一性は±0.3%以内に収めることが必要である。
Example 2
In the same manner as in Example 1, the relationship between the dispersion amount of the slurry applied to the volume average particle diameter of the positive electrode main agent of 10 μm and 20 μm and the clearance between the casing of the rotary pump and the tip of the rotor was measured. The results are shown in FIG.
When the clearance is large, the ratio of the slurry leaking between the rotor tip and the casing increases, and the scraping ability decreases. Moreover, it becomes easy to be influenced by the load after the slurry discharge side, and the slurry can be sent or not sent. For this reason, the dispersion | variation in the coating amount depending on the supply amount of slurry also becomes large.
It is desirable that the coating variation be small, and the coating thickness uniformity required for the battery electrode needs to be within ± 0.3%.

図6に、スラリー輸送用のロータリーポンプのローター先端部とケーシングの間のクリアランス量と塗布ばらつきに関する実験結果を示す。
これによると、クリアランス量が多くなるにつれ塗布ばらつきは大きくなるが、そのばらつきは活物質の主材粒子の平均粒径にも依存する。クリアランス量が活物質の主材粒子の平均粒径の5倍よりも大きくなると急激にバラツキが上昇し、±0.3%以上の厚みのばらつきが発生する。
上記の結果からローターの先端部からケーシングまでのクリアランスを活物質の主材である物質の平均粒径の2倍から5倍の範囲にすることでスラリーの凝集物の発生やスラリーへの異物混入を抑制し、またスラリー輸送を均一にすることができるので、塗布不良や欠陥を発生させず、均一な塗布膜を集電体上に形成した電極板を得ることが可能となる。
FIG. 6 shows the experimental results regarding the clearance amount and coating variation between the rotor tip of the rotary pump for slurry transportation and the casing.
According to this, the coating variation increases as the clearance amount increases, but the variation also depends on the average particle size of the main material particles of the active material. When the clearance amount is larger than 5 times the average particle diameter of the main material particles of the active material, the variation rapidly increases and a thickness variation of ± 0.3% or more occurs.
From the above results, the clearance from the tip of the rotor to the casing is in the range of 2 to 5 times the average particle size of the substance that is the main material of the active material. In addition, since it is possible to make the slurry transport uniform, it is possible to obtain an electrode plate in which a uniform coating film is formed on the current collector without causing defective coating or defects.

図7は、スラリー中の凝集物の発生量を測定する測定方法を説明する図である。
測定すべきポンプ12の出力側に異物を回収するフィルター9を設置してフィルターの入口側に入口側圧力計10と出口側に出口側圧力計11を設ける。次に、入口側圧力計10と出口側圧力計11のそれぞれの測定結果の差から、フィルター内9に詰まった異物の量を監視することができる。フィルターの内部に詰まる異物量が増加すると、入口側の圧力計10が上昇し、差圧が大きくなる傾向となる。なお、このとき配管13中のスラリーは、スラリー方向14の方向に流れている。
FIG. 7 is a diagram for explaining a measurement method for measuring the amount of aggregates in the slurry.
A filter 9 for collecting foreign matter is installed on the output side of the pump 12 to be measured, and an inlet side pressure gauge 10 is provided on the inlet side of the filter and an outlet side pressure gauge 11 is provided on the outlet side. Next, from the difference between the measurement results of the inlet side pressure gauge 10 and the outlet side pressure gauge 11, the amount of foreign matter clogged in the filter 9 can be monitored. When the amount of foreign matter clogged inside the filter increases, the pressure gauge 10 on the inlet side rises and the differential pressure tends to increase. At this time, the slurry in the pipe 13 flows in the direction of the slurry direction 14.

図8に、フィルターの前後の差圧の上昇を比較結果を示す。
図8は、上記の図7で示した方法でモーノポンプとロータリーポンプを比較した場合の両者の差圧の上昇率をグラフで示したものである。
この比較実験では、図7で示すフィルター9として、大きさが75μm以上の異物を回収するフィルターを使用して、同一の流量で比較したグラフである。スラリーの流動は連続90時間流動した結果であり、差圧は徐々に上昇している。
図8に示すようにロータリーポンプはモーノポンプに比較し、差圧が上昇しにくい結果となった。これは偏析・析出が少なくなったためであり、モーノポンプに比較してスラリー内の偏析・析出が約1/8程度抑制されていることを示す
FIG. 8 shows a comparison result of the increase in the differential pressure before and after the filter.
FIG. 8 is a graph showing the rate of increase in differential pressure between the MONO pump and the rotary pump when the method shown in FIG. 7 is compared.
In this comparative experiment, as a filter 9 shown in FIG. 7, a filter that collects foreign matters having a size of 75 μm or more is used and compared at the same flow rate. The flow of the slurry is a result of flowing for 90 hours continuously, and the differential pressure gradually increases.
As shown in FIG. 8, the differential pressure of the rotary pump is less likely to increase compared to the MONO pump. This is because the segregation / precipitation is reduced, and the segregation / precipitation in the slurry is suppressed by about 1/8 compared to the MONO pump.

本発明の電池電極製造用ロータリーポンプは、電池活物質のスラリーの輸送に適用した場合には、効率的なスラリーの輸送が可能であるとともに、輸送したスラリーによって製造した電池電極は、電池として品質が優れたものを得ることができる。   When the rotary pump for manufacturing a battery electrode of the present invention is applied to transport of a slurry of a battery active material, it can efficiently transport the slurry, and the battery electrode manufactured by the transported slurry has a quality as a battery. You can get an excellent one.

1・・・電池電極製造用ロータリーポンプ、3・・・ケーシング、4a、4b・・・回転方向、5a・・・駆動側ローター、5b・・・従動側ローター、5a5,5b5・・・ローター軸装着孔、5a1,5a2,5b1,5b2・・・送り羽根、5a8・・・スプライン、6・・・吸入口、7・・・吐出口、8・・・スラリー流路、9・・・フィルター、10・・・入口側圧力計、11・・・出口側圧力計、12・・・ポンプ、13・・・配管、14・・・スラリー流動方向、A,B,C,D・・・空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery electrode manufacturing rotary pump, 3 ... Casing, 4a, 4b ... Direction of rotation, 5a ... Driving side rotor, 5b ... Driven side rotor, 5a5, 5b5 ... Rotor shaft Mounting hole, 5a1, 5a2, 5b1, 5b2 ... feed vane, 5a8 ... spline, 6 ... suction port, 7 ... discharge port, 8 ... slurry channel, 9 ... filter, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Inlet side pressure gauge, 11 ... Outlet side pressure gauge, 12 ... Pump, 13 ... Piping, 14 ... Slurry flow direction, A, B, C, D ... Space

Claims (2)

ケーシングと、回転方向が互いに異なる2個のローターを備え、前記ローターには複数の送り羽根を備え、各送り羽根とケーシングとの間には、電池電極製造用のスラリーであって電池反応において主材として作用する正極電極活物質または負極電極活物質の主材粒子のそれぞれの体積基準における平均粒径の2〜5倍のクリアランスを設けたことを特徴とする電池電極製造用のロータリーポンプ。   A casing and two rotors having different rotational directions are provided, and the rotor is provided with a plurality of feed blades. Between each feed blade and the casing, slurry for battery electrode production is used in the battery reaction. A rotary pump for producing a battery electrode, wherein a clearance of 2 to 5 times the average particle diameter of each positive electrode active material or negative electrode active material main material particle acting as a material on a volume basis is provided. 前記ケーシング、ローター、送り羽根の表面にダイヤモンドライクカーボンを被覆したことを特徴とする請求項1記載の電池電極製造用のロータリーポンプ。   The rotary pump for battery electrode production according to claim 1, wherein diamond-like carbon is coated on surfaces of the casing, the rotor, and the feed blade.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0960595A (en) * 1995-08-23 1997-03-04 Toshiba Battery Co Ltd Gear pump
JP2004162548A (en) * 2002-11-11 2004-06-10 Mitsubishi Rayon Co Ltd Gear pump and spinning method using this gear pump

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0960595A (en) * 1995-08-23 1997-03-04 Toshiba Battery Co Ltd Gear pump
JP2004162548A (en) * 2002-11-11 2004-06-10 Mitsubishi Rayon Co Ltd Gear pump and spinning method using this gear pump

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