JP2014192043A - Apparatus and method for manufacturing lithium-ion battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the footprint of an apparatus for manufacturing a lithium-ion battery.SOLUTION: An apparatus for manufacturing a lithium-ion battery including a laminate, in which a cathode sheet having a cathode electrode layer formed thereon and an anode sheet having an anode electrode layer formed thereon are alternately laminated via a separator layer, includes a conveyance mechanism for conveying an electrode foil 1. The apparatus for manufacturing a lithium-ion battery also includes a coating unit 2 for applying an electrode material onto the electrode foil 1, a solidification chamber 8 for supplying a solidifying liquid 8b to the electrode material, and a drying chamber 6 for drying. An electrode foil 1c in the solidification chamber 8 is arranged below an electrode foil 1d in the drying chamber 6 by the conveyance mechanism so as to form an obtuse angle with the electrode foil 1d.

Description

本発明は、リチウムイオン電池の製造装置および製造方法に関するものである。   The present invention relates to a manufacturing apparatus and a manufacturing method for a lithium ion battery.

リチウムイオン電池は、正極シートと負極シートがセパレータを介して交互に積層された積層体が電解液とともに外装体内に封入された二次電池である。外装体には、円筒型もしくは角型の缶やAl(アルミニウム)などを基体としたラミネートフィルムなどが用いられる。リチウムイオン電池の製造方法や外観は、外装体の構造や種類によって大きく異なるが、いずれの外装体が用いられる場合であっても、電池を動作させるための基本的な構成要素は共通である。   A lithium ion battery is a secondary battery in which a laminate in which positive electrode sheets and negative electrode sheets are alternately laminated via separators is enclosed in an outer package together with an electrolytic solution. As the exterior body, a cylindrical or square can, a laminate film having Al (aluminum) or the like as a base body, or the like is used. The manufacturing method and appearance of the lithium ion battery vary greatly depending on the structure and type of the exterior body, but the basic components for operating the battery are the same regardless of which exterior body is used.

すなわち、正極シートは、電極箔の片面または両面に電極材料(正極活物質)からなる電極層が設けられた基本構造を有し、負極シートは、電極箔の片面または両面に電極材料(負極活物質)からなる電極層が設けられた基本構造を有する。正極シート上の電極層と負極シート上の電極層との間には、両電極層が短絡することを防ぐためにセパレータ層が設けられる。リチウムイオン電池は、正極シート、セパレータ、負極シートからなる積層体を形成し、その積層体を、リチウムイオンを含む電解液とともに外装体内に封入して製造される。   That is, the positive electrode sheet has a basic structure in which an electrode layer made of an electrode material (positive electrode active material) is provided on one or both surfaces of the electrode foil, and the negative electrode sheet has an electrode material (negative electrode active material) on one or both surfaces of the electrode foil. A basic structure provided with an electrode layer made of a material. A separator layer is provided between the electrode layer on the positive electrode sheet and the electrode layer on the negative electrode sheet in order to prevent both electrode layers from short-circuiting. A lithium ion battery is manufactured by forming a laminate including a positive electrode sheet, a separator, and a negative electrode sheet, and enclosing the laminate together with an electrolytic solution containing lithium ions.

このようなリチウムイオン電池の製造方法に関しては、その一例が特許文献1(特開2006−73234号公報)に記載されている。特許文献1における電極製造工程の概要について、正極を例に説明すると以下のようになる。   An example of a method for manufacturing such a lithium ion battery is described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-73234). The outline of the electrode manufacturing process in Patent Document 1 will be described as follows by taking the positive electrode as an example.

まず、正極活物質の粉末原料、導電材粉末、バインダー溶液および有機溶剤などを混練してスラリー状のペースト(電極材)を生成し、このペーストをダイコーターなどの塗工手段を用いて集電用アルミ電極箔上に薄く、均一に塗布する。その後、塗布したペーストを乾燥させて電極膜(上記電極層に相当)を形成する。次に、電極膜を所定の厚さに調整するためのカレンダー処理(ロールで潰して延伸させる処理)または電極膜を所定の形状に加工するためのスリット加工などを経て、リチウムイオン電池用の電極を形成する。   First, a positive electrode active material powder material, a conductive material powder, a binder solution and an organic solvent are kneaded to produce a slurry-like paste (electrode material), and this paste is collected using a coating means such as a die coater. Apply thin and evenly on the aluminum electrode foil. Thereafter, the applied paste is dried to form an electrode film (corresponding to the electrode layer). Next, an electrode for a lithium ion battery is subjected to a calendar process (a process of crushing and stretching with a roll) for adjusting the electrode film to a predetermined thickness or a slit process for processing the electrode film into a predetermined shape. Form.

特開2006−73234号公報JP 2006-73234 A

上記したように、リチウムイオン電池の製造工程では、ペースト状の電極材料の製造、電極箔への電極材料の塗布および乾燥を含む一連の工程を経て、またはこれらの工程を組み合わせて電極層が形成された電極シートを形成する必要がある。   As described above, in the manufacturing process of a lithium ion battery, an electrode layer is formed through a series of processes including manufacturing of paste-like electrode material, application of electrode material to electrode foil and drying, or a combination of these processes. It is necessary to form an electrode sheet.

上記一連の工程のうち、乾燥工程においては、電極材料を高温で乾燥させるが、その際、電極材料を短時間で高温で乾燥させると、電極材料に含まれる活物質を結合させるバインダーが電極材料の表面に偏析する。その結果、電極材料と電極箔の密着性が悪くなるという現象が起こる。   Of the series of steps described above, in the drying step, the electrode material is dried at a high temperature. At that time, when the electrode material is dried at a high temperature in a short time, the binder that binds the active material contained in the electrode material is the electrode material. Segregates on the surface. As a result, a phenomenon occurs in which the adhesion between the electrode material and the electrode foil is deteriorated.

したがって、バインダーが偏析しないように、電極材料の温度を徐々に上げて電極箔に塗布された電極材料を乾燥させる方法を採用することが考えられる。しかしながら、この場合、乾燥工程で使用される乾燥炉(乾燥部)の長さが長くなり、リチウムイオン電池の製造装置が大型化する。   Therefore, it is conceivable to employ a method of gradually raising the temperature of the electrode material and drying the electrode material applied to the electrode foil so that the binder does not segregate. However, in this case, the length of the drying furnace (drying section) used in the drying process is increased, and the size of the lithium ion battery manufacturing apparatus is increased.

そこで、本願発明者は、図7に示すような第1比較例のリチウムイオン電池の製造装置について検討した。   Therefore, the inventor of the present application examined a manufacturing apparatus for a lithium ion battery of the first comparative example as shown in FIG.

図7は、第1比較例としてのリチウムイオン電池の製造装置を構成する電極製造装置の構造を模式的に示した概略図である。図7に示す製造装置では、リチウムイオン電池の正極または負極を構成する電極層を形成するために用いる電極材料を、塗工部20に設置されたダイコーター(塗工手段)30を用いて、集電用電極箔ロール40から供給される電極箔1の表面に薄く均一に塗布する。   FIG. 7 is a schematic view schematically showing the structure of an electrode manufacturing apparatus constituting the lithium ion battery manufacturing apparatus as the first comparative example. In the manufacturing apparatus shown in FIG. 7, an electrode material used to form an electrode layer constituting a positive electrode or a negative electrode of a lithium ion battery is used by using a die coater (coating means) 30 installed in the coating unit 20. A thin and uniform coating is applied to the surface of the electrode foil 1 supplied from the collecting electrode foil roll 40.

続いて、電極箔1の裏面に接しながら電極箔1を一定速度で搬送するローラー搬送系50を用いて、電極材料が塗布された電極箔1を固化室80に搬送する。固化室80では、電極箔1上に塗布された電極材料に対して、ノズル80aから固化液を供給し、電極材料に含まれる溶剤の濃度を低下させてバインダーを析出させる。   Subsequently, the electrode foil 1 coated with the electrode material is transported to the solidification chamber 80 using a roller transport system 50 that transports the electrode foil 1 at a constant speed while being in contact with the back surface of the electrode foil 1. In the solidification chamber 80, the solidified liquid is supplied from the nozzle 80a to the electrode material applied on the electrode foil 1, and the concentration of the solvent contained in the electrode material is reduced to precipitate the binder.

続いて、ローラー搬送系50によって電極箔1を乾燥室60に搬送する。その後、乾燥室60内で電極材料中の溶剤成分を加熱蒸発させることにより電極材料を乾燥させ、電極層を形成する。乾燥工程を経た電極箔1を巻き取った電極箔ロール70は、次工程に供給される。   Subsequently, the electrode foil 1 is transported to the drying chamber 60 by the roller transport system 50. Thereafter, the solvent component in the electrode material is heated and evaporated in the drying chamber 60 to dry the electrode material, thereby forming an electrode layer. The electrode foil roll 70 that has wound up the electrode foil 1 that has undergone the drying step is supplied to the next step.

つまり、図7に示す製造装置では、乾燥室60の前段に、電極箔1上に塗布された電極材料に含まれるバインダーを析出させる固化室(固化部)80が設けられており、これにより、乾燥室(乾燥炉、乾燥部)60の長さを短くした構造となっている。   That is, in the manufacturing apparatus shown in FIG. 7, the solidification chamber (solidification part) 80 in which the binder contained in the electrode material apply | coated on the electrode foil 1 is precipitated in the front | former stage of the drying chamber 60, thereby, The drying chamber (drying furnace, drying section) 60 has a reduced length.

ところが、図7に示す製造装置では、乾燥室60の前段に設けられた固化室80で、固化液を電極箔1上の電極材料に噴霧または液浸などで供給する必要があるが、廃液を回収するためには、大型化を図った固化液回収用のパン(容器)80bの設置が必要になる。もしくは広範囲に亘って固化液回収用のパン80bの設置が必要になる。   However, in the manufacturing apparatus shown in FIG. 7, it is necessary to supply the solidified liquid to the electrode material on the electrode foil 1 by spraying or immersion in the solidifying chamber 80 provided in the preceding stage of the drying chamber 60. In order to recover, it is necessary to install a pan (container) 80b for recovery of the solidified liquid which has been increased in size. Alternatively, it is necessary to install a pan 80b for collecting the solidified liquid over a wide range.

すなわち、電極箔1は水平方向に移動するため、ノズル80aから供給された固化液の廃液も水平方向に移動し易く、したがって、大型化または広範囲に対応した固化液(廃液)回収用のパン80bを設置しなければならない。一方、噴霧によって固化液を散布する方法を採用した場合には、固化液の装置(固化室80)内での拡散を防止するための大型チャンバーが必要となる。   That is, since the electrode foil 1 moves in the horizontal direction, the waste liquid of the solidified liquid supplied from the nozzle 80a easily moves in the horizontal direction. Therefore, the pan 80b for recovering the solidified liquid (waste liquid) corresponding to a large size or a wide range. Must be installed. On the other hand, when the method of spraying the solidified liquid by spraying is employed, a large chamber for preventing the solidified liquid from being diffused in the apparatus (solidified chamber 80) is required.

その結果、リチウムイオン電池の製造装置のフットプリント(設置面積)が大型化し、上記製造装置のコストの増加を招き、これにより、供給する材料の量も増加するため、製造コストの増加を招くという課題を見出した。   As a result, the footprint (installation area) of the lithium ion battery manufacturing apparatus is increased, leading to an increase in the cost of the manufacturing apparatus, thereby increasing the amount of material to be supplied, resulting in an increase in manufacturing cost. I found a problem.

なお、固化液の浸透性を高めるために、大量の固化液が必要となるが、噴霧を採用した場合、大量の固化液を噴霧することになり、固化液の均一性を保つことが困難なことも見出した。   In order to increase the permeability of the solidified liquid, a large amount of the solidified liquid is required. However, when spraying is employed, a large amount of the solidified liquid is sprayed and it is difficult to maintain the uniformity of the solidified liquid. I also found out.

また、固化液は、粘度が低い。したがって、生産中に高速で移動する電極箔1上に塗布された電極材料の上に固化液を均一に保持することは困難であり、その結果、固化液の浸透分布にムラが発生し、リチウムイオン電池の品質を低下させることを見出した。   Further, the solidified liquid has a low viscosity. Therefore, it is difficult to uniformly hold the solidified liquid on the electrode material applied on the electrode foil 1 that moves at high speed during production, and as a result, unevenness in the permeation distribution of the solidified liquid occurs. It has been found that the quality of the ion battery is lowered.

本発明の目的は、フットプリントの低減化および製造コストの低減化を図ることができるリチウムイオン電池の製造装置、およびリチウムイオン電池の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a lithium-ion battery manufacturing apparatus and a lithium-ion battery manufacturing method capable of reducing the footprint and manufacturing cost.

また、本発明の他の目的は、固化液の塗布の均一性および浸透性を向上してリチウムイオン電池の品質を向上させることができるリチウムイオン電池の製造装置、およびリチウムイオン電池の製造方法を提供することにある。   In addition, another object of the present invention is to provide a lithium ion battery manufacturing apparatus and a lithium ion battery manufacturing method capable of improving the uniformity and permeability of application of the solidified liquid and improving the quality of the lithium ion battery. It is to provide.

本発明の前記の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above object and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the embodiments disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

一実施の形態であるリチウムイオン電池の製造装置は、正極シートと負極シートとがセパレータ層を介して交互に積層された積層体を備えるリチウムイオン電池の製造装置であり、電極箔を搬送する搬送機構と、電極材料を電極箔の上に塗布する塗布部と、電極箔の上に塗布された電極材料の表面に固化液を供給する固化部と、電極材料を乾燥させて電極層を形成する乾燥部と、を有している。さらに、搬送機構により、固化部における電極箔は、乾燥部における電極箔の位置よりも下方側で、かつ乾燥部の電極箔と鈍角を形成するように配置されるものである。   A lithium ion battery manufacturing apparatus according to an embodiment is a lithium ion battery manufacturing apparatus including a laminate in which positive electrode sheets and negative electrode sheets are alternately stacked via separator layers, and transports an electrode foil. A mechanism, an application part for applying the electrode material on the electrode foil, a solidification part for supplying a solidified liquid to the surface of the electrode material applied on the electrode foil, and drying the electrode material to form an electrode layer And a drying section. Furthermore, the electrode foil in the solidifying part is arranged below the position of the electrode foil in the drying part and so as to form an obtuse angle with the electrode foil in the drying part by the transport mechanism.

また、一実施の形態であるリチウムイオン電池の製造方法は、正極シートと負極シートとがセパレータ層を介して交互に積層された積層体を備えるリチウムイオン電池の製造方法であり、電極材料を電極箔の上に塗布する塗布工程と、電極箔の上に塗布された電極材料の表面に固化液を供給する固化工程と、固化液が供給された電極材料を乾燥させて電極層を形成する乾燥工程と、を有している。さらに、固化工程において、電極箔が、乾燥工程における電極箔の位置よりも下方側で、かつ乾燥工程における電極箔と鈍角を形成するように配置された状態で固化液を供給するものである。   Moreover, the manufacturing method of the lithium ion battery which is one Embodiment is a manufacturing method of a lithium ion battery provided with the laminated body by which the positive electrode sheet and the negative electrode sheet were laminated | stacked alternately via the separator layer, and electrode material is an electrode. An application process for applying on the foil, a solidification process for supplying the solidified liquid to the surface of the electrode material applied on the electrode foil, and a drying process for forming the electrode layer by drying the electrode material supplied with the solidified liquid And a process. Furthermore, in the solidification step, the solidified liquid is supplied in a state where the electrode foil is disposed below the position of the electrode foil in the drying step and so as to form an obtuse angle with the electrode foil in the drying step.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

本発明によれば、フットプリントの低減化および製造コストの低減化を図ることができるリチウムイオン電池の製造装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing apparatus of the lithium ion battery which can aim at reduction of a footprint and reduction of manufacturing cost can be provided.

また、本発明によれば、フットプリントの低減化および製造コストの低減化を図ることができるリチウムイオン電池の製造方法を提供することができる。   In addition, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a lithium ion battery that can reduce the footprint and the manufacturing cost.

また、本発明によれば、固化液の塗布の均一性および浸透性を向上してリチウムイオン電池の品質を向上させることができるリチウムイオン電池の製造装置を提供することができる。   Moreover, according to this invention, the manufacturing apparatus of the lithium ion battery which can improve the uniformity and permeability of application | coating of a solidification liquid, and can improve the quality of a lithium ion battery can be provided.

また、本発明によれば、固化液の塗布の均一性および浸透性を向上してリチウムイオン電池の品質を向上させることができるリチウムイオン電池の製造方法を提供することができる。   Moreover, according to this invention, the manufacturing method of the lithium ion battery which can improve the uniformity and permeability of application | coating of a solidification liquid, and can improve the quality of a lithium ion battery can be provided.

本発明の実施の形態におけるリチウムイオン電池の製造装置を構成する電極製造装置の構造の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the structure of the electrode manufacturing apparatus which comprises the manufacturing apparatus of the lithium ion battery in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態のリチウムイオン電池の製造方法によって製造されるリチウムイオン電池の構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the structure of the lithium ion battery manufactured by the manufacturing method of the lithium ion battery of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の電極層と、第2比較例の電極層との特性を比較した図である。It is the figure which compared the characteristic of the electrode layer of embodiment of this invention, and the electrode layer of a 2nd comparative example. 本発明の実施の形態における第1変形例のリチウムイオン電池の製造装置を構成する電極製造装置の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the electrode manufacturing apparatus which comprises the manufacturing apparatus of the lithium ion battery of the 1st modification in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における第2変形例のリチウムイオン電池の製造装置を構成する電極製造装置の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the electrode manufacturing apparatus which comprises the manufacturing apparatus of the lithium ion battery of the 2nd modification in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における第3変形例のリチウムイオン電池の製造装置を構成する電極製造装置の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the electrode manufacturing apparatus which comprises the manufacturing apparatus of the lithium ion battery of the 3rd modification in embodiment of this invention. 第1比較例として示すリチウムイオン電池の製造装置を構成する電極製造装置の概略図である。It is the schematic of the electrode manufacturing apparatus which comprises the manufacturing apparatus of the lithium ion battery shown as a 1st comparative example.

以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。   In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。   Further, in the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments, but they are not irrelevant to each other unless otherwise specified. The other part or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related.

また、以下の実施の形態において、要素の数など(個数、数値、量、範囲などを含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではない。さらに、特定の数以上でも以下でも良いものとする。   Also, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), particularly when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to that specific number. Furthermore, it may be a specific number or more.

また、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and clearly considered essential in principle. Needless to say.

また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Aからなる」、「Aよりなる」、「Aを有する」、「Aを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲等についても同様である。   Further, in the following embodiments, regarding constituent elements and the like, when “consisting of A”, “consisting of A”, “having A”, and “including A” are specifically indicated that only those elements are included. It goes without saying that other elements are not excluded except in the case of such cases. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. Further, even a plan view may be hatched for easy understanding of the drawing.

(実施の形態)
本実施の形態に係る製造方法または製造装置によって製造されるリチウムイオン電池は、正極シートと負極シートとがセパレータ層を介して交互に積層された積層体が電解液とともに外装体(例えば、円筒型の容器)内に封入された二次電池である。なお、正極シートには、正極用の電極層が形成され、一方、負極シートには、負極用の電極層が形成されている。
(Embodiment)
In the lithium ion battery manufactured by the manufacturing method or the manufacturing apparatus according to the present embodiment, a laminate in which positive electrode sheets and negative electrode sheets are alternately stacked via a separator layer is formed together with an electrolyte solution (for example, a cylindrical type). Secondary battery enclosed in a container. The positive electrode sheet is formed with a positive electrode layer, while the negative electrode sheet is formed with a negative electrode layer.

以下の説明では、正極シートおよび負極シートを総括して「電極シート」と呼ぶ。また、電極層を形成するために電極箔の表面に塗布されるペースト状の材料を「電極材料」と呼び、セパレータ層を形成するために基材または電極層の上に塗布されるペースト状の材料を「セパレータ材料」と呼ぶ。さらに、電極材料とセパレータ材料を総括して「ペースト」と呼ぶ。本願でいう電極材料およびセパレータ材料は、バインダー溶液および有機溶剤などの液体を含み、流動性を有する液状の物質である。また、以下の説明で「電極箔の表面」という場合は、電極箔の表側の面および裏側の面を含めた全面ではなく、表側の面のみを指すものとする。   In the following description, the positive electrode sheet and the negative electrode sheet are collectively referred to as an “electrode sheet”. The paste-like material applied to the surface of the electrode foil to form the electrode layer is called “electrode material”, and the paste-like material applied to the base material or the electrode layer to form the separator layer The material is called “separator material”. Furthermore, the electrode material and the separator material are collectively referred to as “paste”. The electrode material and the separator material referred to in the present application are liquid substances having fluidity including liquids such as a binder solution and an organic solvent. In the following description, the term “surface of the electrode foil” refers to only the front surface, not the entire surface including the front surface and the back surface of the electrode foil.

なお、リチウムイオン電池の正極または負極を構成する電極層を形成するために用いる電極材料は、例えば、活物質粉末、導電材粉末、およびこれらの粉末を結着するためのバインダー材等を、有機溶剤に分散させた高粘度スラリー状の液体である。上記有機溶剤は、例えば、N−メチルピロリドン(NMP)などである。   The electrode material used to form the electrode layer constituting the positive or negative electrode of the lithium ion battery is, for example, an active material powder, a conductive material powder, a binder material for binding these powders, etc. It is a highly viscous slurry liquid dispersed in a solvent. Examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP).

次に、本実施の形態におけるリチウムイオン電池の製造装置およびリチウムイオン電池の製造方法について、図1を参照しながら説明する。図1は本発明の実施の形態におけるリチウムイオン電池の製造装置を構成する片面塗布型の電極製造装置の構造の一例を示す概略図である。   Next, a lithium ion battery manufacturing apparatus and a lithium ion battery manufacturing method in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view showing an example of the structure of a single-side coating type electrode manufacturing apparatus that constitutes a lithium ion battery manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

まず、図1に示す片面塗布型の上記電極製造装置について説明する。   First, the single-sided application type electrode manufacturing apparatus shown in FIG. 1 will be described.

上記電極製造装置は、電極箔(集電箔ともいう)1を搬送する複数のローラー(搬送機構)5と、電極材料を電極箔1の上に塗布する塗工部(塗布部)2と、上記電極材料を乾燥させて上記電極層を形成する乾燥室(乾燥部)6とを有している。さらに、塗工部2と乾燥室6の間に、電極箔1の上に塗布された上記電極材料の表面に固化液8bを供給する固化室(固化部)8を有している。   The electrode manufacturing apparatus includes a plurality of rollers (conveying mechanism) 5 that conveys an electrode foil (also referred to as a current collector foil) 1, a coating part (application part) 2 that applies an electrode material onto the electrode foil 1, And a drying chamber (drying unit) 6 for forming the electrode layer by drying the electrode material. Furthermore, between the coating part 2 and the drying chamber 6, it has the solidification chamber (solidification part) 8 which supplies the solidification liquid 8b to the surface of the said electrode material apply | coated on the electrode foil 1. FIG.

すなわち、本実施の形態の上記電極製造装置は、電極箔1の搬送方向Sの乾燥室6の前段(上流側)に固化室8が設けられたものであり、これにより、乾燥室6の長さを比較的短くしている。これは、固化室8では、電極箔1の上に塗布された上記電極材料の表面に固化液8bを供給して上記電極材料の固化処理を行うことで、乾燥時間を短縮することが可能になり、その結果、乾燥室6の長さを比較的短くすることができるものである。   That is, in the electrode manufacturing apparatus of the present embodiment, the solidification chamber 8 is provided in the previous stage (upstream side) of the drying chamber 6 in the transport direction S of the electrode foil 1, and thereby the length of the drying chamber 6 is increased. The length is relatively short. This is because, in the solidification chamber 8, the drying time can be shortened by supplying the solidification liquid 8b to the surface of the electrode material applied on the electrode foil 1 and performing the solidification treatment of the electrode material. As a result, the length of the drying chamber 6 can be made relatively short.

なお、上記電極材料は、水と相溶な溶剤および水に難溶なバインダーを含むものである。そこで、固化室8では、固化液8bを上記電極材料の表面に塗布することで、上記電極材料に含まれる溶剤の濃度を低下させて上記バインダーを析出させており、これにより、乾燥時間を短縮することが可能になる。   The electrode material contains a solvent that is compatible with water and a binder that is hardly soluble in water. Therefore, in the solidifying chamber 8, the solidified liquid 8b is applied to the surface of the electrode material, so that the concentration of the solvent contained in the electrode material is lowered to precipitate the binder, thereby shortening the drying time. It becomes possible to do.

したがって、巻き出し機である集電用電極箔ロール4から送り出された電極箔1は、塗工部2で上記電極材料が塗布され、その後、固化室8で上記電極材料の表面に固化液8bが供給される。さらに、乾燥室6に搬送されて乾燥が行われ、これにより、電極箔1上に上記電極層が形成され、その後、巻き取り機である電極箔ロール7に巻き取られる。そして、電極箔ロール7に巻き取られた電極箔1は、次工程に搬送される。   Therefore, the electrode foil 1 fed out from the collecting electrode foil roll 4 which is an unwinding machine is coated with the electrode material in the coating unit 2, and then the solidified liquid 8 b is applied to the surface of the electrode material in the solidification chamber 8. Is supplied. Furthermore, it is conveyed to the drying chamber 6 and is dried, whereby the electrode layer is formed on the electrode foil 1 and then wound around an electrode foil roll 7 that is a winder. And the electrode foil 1 wound up by the electrode foil roll 7 is conveyed to the following process.

また、電極箔1の搬送は、電極箔1の搬送系として設けられ、かつ電極箔1の片側の面を支持する複数のローラー5によって行われ、それぞれのローラー5の回転によって所定の方向に送られる。   The electrode foil 1 is transported by a plurality of rollers 5 provided as a transport system for the electrode foil 1 and supporting one surface of the electrode foil 1, and is fed in a predetermined direction by the rotation of each roller 5. It is done.

なお、塗工部2では、ダイコーター(電極コーターともいう)3から上記電極材料が吐出され、これにより、電極箔1上に上記電極材料が塗布される。   In the coating unit 2, the electrode material is discharged from a die coater (also referred to as an electrode coater) 3, whereby the electrode material is applied onto the electrode foil 1.

そこで、本実施の形態の上記電極製造装置の特徴は、固化室8における電極箔1cを、乾燥室6における電極箔1dの位置よりも下方側で、かつ乾燥室6の電極箔1dと鈍角(θ1)を形成するように配置する搬送系(搬送機構)を備えることである。   Therefore, the electrode manufacturing apparatus according to the present embodiment is characterized in that the electrode foil 1c in the solidification chamber 8 is positioned below the position of the electrode foil 1d in the drying chamber 6 and an obtuse angle with the electrode foil 1d in the drying chamber 6 ( a transport system (transport mechanism) arranged to form θ1).

すなわち、搬送機構であるローラー5の配置により、固化室8における電極箔1cの位置が、乾燥室6における電極箔1dの位置よりも下方側の位置となり、その際、固化室8の電極箔1cが、乾燥室6の電極箔1dと鈍角(θ1)を形成するように配置される。   That is, the position of the electrode foil 1c in the solidification chamber 8 becomes a position below the position of the electrode foil 1d in the drying chamber 6 due to the arrangement of the roller 5 as a transport mechanism, and in that case, the electrode foil 1c in the solidification chamber 8 However, it arrange | positions so that the electrode foil 1d of the drying chamber 6 may form an obtuse angle ((theta) 1).

ここで、搬送系を形成する搬送機構は、電極箔1を送り出す集電用電極箔ロール4と、電極層が形成された電極箔1を巻き取る電極箔ロール7と、複数のローラー5とからなる。そして、本実施の形態では、固化室8に設けられたローラー5bを、乾燥室6に設けられたローラー5cよりも、側面視で斜め下方側に配置することで、固化室8における電極箔1cと乾燥室6における電極箔1dとが鈍角を形成するような搬送系を作り出している。   Here, the conveyance mechanism that forms the conveyance system includes an electrode foil roll 4 for collecting the electrode foil 1, an electrode foil roll 7 that winds up the electrode foil 1 on which the electrode layer is formed, and a plurality of rollers 5. Become. And in this Embodiment, the electrode foil 1c in the solidification chamber 8 is arrange | positioned by the roller 5b provided in the solidification chamber 8 from the roller 5c provided in the drying chamber 6 in the diagonally lower side by the side view. And the electrode foil 1d in the drying chamber 6 create a transport system that forms an obtuse angle.

換言すると、固化室8では、乾燥室6に配置された電極箔1dに対して水平に引き出した仮想線Pと、固化室8に配置された電極箔1cとは鋭角(θ2)を形成するような配置関係となっている。すなわち、水平方向に延びた仮想線Pと電極箔1cとが鋭角(θ2)を形成するような配置関係になっている。   In other words, in the solidification chamber 8, the virtual line P drawn horizontally with respect to the electrode foil 1d disposed in the drying chamber 6 and the electrode foil 1c disposed in the solidification chamber 8 form an acute angle (θ2). It is a serious arrangement relationship. In other words, the imaginary line P extending in the horizontal direction and the electrode foil 1c are arranged so as to form an acute angle (θ2).

さらに換言すると、固化室8に配置された電極箔1cは、水平ではない角度(水平方向に対して鋭角もしくは鈍角)に配置されている。   In other words, the electrode foil 1c arranged in the solidification chamber 8 is arranged at an angle that is not horizontal (an acute angle or an obtuse angle with respect to the horizontal direction).

以上のようにローラー5の配置により、固化室8における電極箔1cの位置が乾燥室6における電極箔1dの位置よりも下方側で、かつ乾燥室6の電極箔1dと鈍角を形成するような位置となり、その結果、電極箔1の搬送系の搬送方向Sを複数にすることができる。すなわち、固化室8から乾燥室6に及ぶ電極箔1の搬送系の搬送方向Sを、水平方向(S2)と水平方向以外の方向(本実施の形態では斜め上方向(S1))とで複数(2つの)の方向にすることができる。   As described above, the position of the electrode foil 1c in the solidifying chamber 8 is lower than the position of the electrode foil 1d in the drying chamber 6 and forms an obtuse angle with the electrode foil 1d in the drying chamber 6 by the arrangement of the rollers 5 as described above. As a result, a plurality of transport directions S of the transport system of the electrode foil 1 can be provided. That is, there are a plurality of transport directions S of the transport system of the electrode foil 1 extending from the solidification chamber 8 to the drying chamber 6 in the horizontal direction (S2) and directions other than the horizontal direction (in the present embodiment, the diagonally upward direction (S1)). It can be in (two) directions.

これにより、図7に示す第1比較例の製造装置のように、固化室80から乾燥室60に及ぶ電極箔1の搬送系が水平方向1つの場合に比べて、本実施の形態の図1に示す上記電極製造装置では、上方から投影した搬送系の長さを短くすることができる。つまり、固化室8から乾燥室6に及ぶ電極箔1の、上方から投影した搬送系の長さを短くすることができ、その結果、上記電極製造装置のフットプリント(設置面積)の低減化を図ることができる。   Accordingly, as in the manufacturing apparatus of the first comparative example shown in FIG. 7, as compared with the case where the transport system of the electrode foil 1 extending from the solidification chamber 80 to the drying chamber 60 is one in the horizontal direction, FIG. In the above-described electrode manufacturing apparatus, the length of the transport system projected from above can be shortened. That is, the length of the transport system projected from above of the electrode foil 1 extending from the solidification chamber 8 to the drying chamber 6 can be shortened, and as a result, the footprint (installation area) of the electrode manufacturing apparatus can be reduced. Can be planned.

また、本実施の形態の上記電極製造装置では、塗工部2から固化室8に搬送される電極箔1bが、搬送機構により、固化室8に配置される電極箔1cと鋭角(θ3)を形成するように配置されている。   Moreover, in the said electrode manufacturing apparatus of this Embodiment, the electrode foil 1b conveyed to the solidification chamber 8 from the coating part 2 makes an acute angle ((theta) 3) with the electrode foil 1c arrange | positioned in the solidification chamber 8 with a conveyance mechanism. It is arranged to form.

すなわち、塗工部2に設けられるローラー5aの配置を、塗工部2から固化室8に搬送される電極箔1bと、固化室8に配置される電極箔1cとが、側面視で鋭角(θ3)を形成するような配置としている。   That is, the arrangement of the rollers 5a provided in the coating unit 2 is such that the electrode foil 1b conveyed from the coating unit 2 to the solidification chamber 8 and the electrode foil 1c disposed in the solidification chamber 8 are acute angles ( The arrangement is such that θ3) is formed.

さらに、塗工部2から固化室8に搬送される電極箔1bが、搬送機構により、集電用電極箔ロール4から送り出される電極箔1aと鋭角(θ4)を形成するように配置されている。つまり、集電用電極箔ロール4の配置を、塗工部2から固化室8に搬送される電極箔1bと、集電用電極箔ロール4から送り出された電極箔1aとが、側面視で鋭角(θ4)を形成するような配置としている。   Furthermore, the electrode foil 1b conveyed from the coating unit 2 to the solidification chamber 8 is arranged to form an acute angle (θ4) with the electrode foil 1a delivered from the current collecting electrode foil roll 4 by the conveying mechanism. . That is, the electrode foil 1b conveyed from the coating part 2 to the solidification chamber 8 and the electrode foil 1a fed out from the current collecting electrode foil roll 4 are arranged in a side view. The arrangement is such that an acute angle (θ4) is formed.

これにより、集電用電極箔ロール4は、固化室8と乾燥室6の両方の近傍に配置されることになり、上記電極製造装置を、水平方向に対しても、かつ高さ方向に対しても小型化することが可能になる。   Thereby, the electrode foil roll 4 for current collection will be arrange | positioned in the vicinity of both the solidification room | chamber 8 and the drying room | chamber 6, and the said electrode manufacturing apparatus will be made to a horizontal direction and a height direction. However, it is possible to reduce the size.

また、本実施の形態の上記電極製造装置では、固化室8に、固化液8bを吐出するスリットノズル8aが設けられており、このスリットノズル8aから電極箔1上に塗布された電極材料に対して固化液8bを供給する。   In the electrode manufacturing apparatus of the present embodiment, the solidification chamber 8 is provided with a slit nozzle 8a for discharging the solidified liquid 8b, and the electrode material applied on the electrode foil 1 from the slit nozzle 8a is provided. Then, the solidified liquid 8b is supplied.

このようにスリットノズル8aから固化液8bを吐出することで、固化液8bを層流化した状態で上記電極材料に塗布することができる。   Thus, by discharging the solidified liquid 8b from the slit nozzle 8a, the solidified liquid 8b can be applied to the electrode material in a laminar state.

また、固化室8に配置された電極箔1c(1b)の最下部の下方に、廃液(固化液8b)8cを回収するパン(第2容器)8dが設けられている。   In addition, a pan (second container) 8 d for collecting the waste liquid (solidified liquid 8 b) 8 c is provided below the lowermost part of the electrode foil 1 c (1 b) disposed in the solidifying chamber 8.

その際、本実施の形態の上記電極製造装置では、固化室8において、電極箔1cが水平方向に対して斜めに配置されるため、塗布された固化液8bが後段の乾燥室6に運ばれたり、もしくは拡散することを阻止することができる。   At that time, in the electrode manufacturing apparatus of the present embodiment, since the electrode foil 1c is disposed obliquely with respect to the horizontal direction in the solidification chamber 8, the applied solidification liquid 8b is carried to the subsequent drying chamber 6. Or can be prevented from spreading.

すなわち、電極箔1上に供給された固化液8bは、斜めに配置された電極箔1cの下方に向かって流れて直下に流れ落ちるため、パン8dは、大型のものである必要がなく、電極箔1と同程度の幅を有していれば、奥行きは薄くてもよい。   That is, since the solidified liquid 8b supplied on the electrode foil 1 flows downward and flows directly below the electrode foil 1c arranged obliquely, the pan 8d does not need to be large, and the electrode foil As long as it has the same width as 1, the depth may be thin.

つまり、電極箔1上に供給された固化液8bは、電極箔1cに沿って直下に流れ落ちるため、大型のパン8dを設置することなく、小型のパン8dを設置することができ、これにより、上記電極製造装置を小型化することが可能になる。   That is, since the solidified liquid 8b supplied on the electrode foil 1 flows down directly along the electrode foil 1c, the small pan 8d can be installed without installing the large pan 8d. The electrode manufacturing apparatus can be downsized.

次に、本実施の形態におけるリチウムイオン電池の製造方法を、図1を用いて説明する。まず、リチウムイオン電池の正極または負極を構成する電極層の形成材料である電極材料を用意する。かかる電極材料は高粘度スラリー状の液体であり、図1に示される塗工部2に設置された塗布機構(本実施の形態ではダイコーター3)によって、集電用電極箔ロール4から供給される電極箔1(1a)の表面上に薄く、かつ均一に塗布される。すなわち、塗工部2において塗布工程が行われる。   Next, the manufacturing method of the lithium ion battery in this Embodiment is demonstrated using FIG. First, an electrode material that is a material for forming an electrode layer constituting a positive electrode or a negative electrode of a lithium ion battery is prepared. Such an electrode material is a high-viscosity slurry-like liquid, and is supplied from the collecting electrode foil roll 4 by a coating mechanism (die coater 3 in the present embodiment) installed in the coating unit 2 shown in FIG. It is applied thinly and uniformly on the surface of the electrode foil 1 (1a). That is, an application process is performed in the coating unit 2.

本実施の形態において用いられる電極材料は、少なくとも、正または負極活物質粉末を含み、場合によっては導電材粉末の固形成分を含む。また、電極材料は、乾燥後において粉末成分間もしくは粉末成分と電極箔間を結着するためのバインダーであって、水に難溶なバインダーと、固化材とを含む。さらに、電極材料は、上記成分をスラリー状の高粘度液体ペーストとして調整するための溶剤であって、水と相溶な溶剤をさらに含む。   The electrode material used in the present embodiment includes at least a positive or negative electrode active material powder, and in some cases includes a solid component of a conductive material powder. The electrode material is a binder for binding between powder components or between the powder component and the electrode foil after drying, and includes a binder that is hardly soluble in water and a solidifying material. Furthermore, the electrode material is a solvent for adjusting the above components as a slurry-like high-viscosity liquid paste, and further includes a solvent compatible with water.

つまり、電極材料は、正または負極活物質粉末、水に難溶なバインダー、固化材および水と相溶な溶剤を含み、場合によっては導電材粉末の固形成分を含んでいる。ただし、バインダーと固化材とが兼用であることがより好ましい。具体的には、電極材料は、正または負極活物質粉末、固化材として使用可能なバインダーおよび溶剤を少なくとも含んでいることが好ましい。   That is, the electrode material includes a positive or negative electrode active material powder, a water-insoluble binder, a solidifying material, and a solvent compatible with water, and in some cases includes a solid component of a conductive material powder. However, it is more preferable that the binder and the solidifying material are combined. Specifically, the electrode material preferably contains at least a positive or negative electrode active material powder, a binder that can be used as a solidifying material, and a solvent.

次に、電極材料が塗布された電極箔1の裏面に接しながら、電極箔1を一定速度で搬送する搬送機構(本実施の形態ではローラー5による搬送系)を用いて、電極箔1(1b)を固化室8に搬入する。   Next, the electrode foil 1 (1b) is used by using a transport mechanism (a transport system using a roller 5 in the present embodiment) that transports the electrode foil 1 at a constant speed while in contact with the back surface of the electrode foil 1 coated with the electrode material. ) Is carried into the solidification chamber 8.

固化室8では固化工程が行われる。具体的には、電極箔1上に塗布された電極材料の表面に固化液8bを接触させる(供給する)ことによって、電極材料を固化させる。なお、固化液8bは、純水もしくはエタノール等である。   In the solidification chamber 8, a solidification process is performed. Specifically, the electrode material is solidified by contacting (supplying) the solidified liquid 8b to the surface of the electrode material applied on the electrode foil 1. The solidified liquid 8b is pure water or ethanol.

ここで、本実施の形態の電極製造装置(リチウムイオン電池の製造装置)では、固化室8に設けられたローラー5bを、乾燥室6に設けられたローラー5cよりも、側面視で斜め下方側に配置している。これにより、固化室8に配置される電極箔1cと、乾燥室6に配置される電極箔1dとが鈍角(θ1)を形成するような電極箔1の搬送系を作り出している。   Here, in the electrode manufacturing apparatus (lithium ion battery manufacturing apparatus) of the present embodiment, the roller 5b provided in the solidification chamber 8 is obliquely below the roller 5c provided in the drying chamber 6 in a side view. Is arranged. Thereby, the conveyance system of the electrode foil 1 which the electrode foil 1c arrange | positioned at the solidification chamber 8 and the electrode foil 1d arrange | positioned at the drying chamber 6 form an obtuse angle ((theta) 1) is created.

なお、固化室8において、乾燥室6に配置された電極箔1dに対して水平に引き出した仮想線Pと、固化室8に配置された電極箔1cとは鋭角(θ2)を形成するような配置関係となっている。   In the solidification chamber 8, the virtual line P drawn horizontally with respect to the electrode foil 1d disposed in the drying chamber 6 and the electrode foil 1c disposed in the solidification chamber 8 form an acute angle (θ2). It is an arrangement relationship.

以上のようにローラー5の配置により、固化室8における電極箔1cの位置が乾燥室6における電極箔1dの位置よりも下方側で、かつ乾燥室6の電極箔1dと鈍角を形成するような位置となり、その結果、電極箔1の搬送系の搬送方向Sを複数にすることができる。すなわち、電極箔1の搬送系の搬送方向Sを、水平方向(S2)と水平方向以外の方向(本実施の形態では斜め上方向(S1))とで複数の方向にすることができる。   As described above, the position of the electrode foil 1c in the solidifying chamber 8 is lower than the position of the electrode foil 1d in the drying chamber 6 and forms an obtuse angle with the electrode foil 1d in the drying chamber 6 by the arrangement of the rollers 5 as described above. As a result, a plurality of transport directions S of the transport system of the electrode foil 1 can be provided. That is, the transport direction S of the transport system of the electrode foil 1 can be set in a plurality of directions, ie, the horizontal direction (S2) and a direction other than the horizontal direction (in the present embodiment, the diagonally upward direction (S1)).

また、固化液8bの電極材料への塗布は、スリットノズル8aから固化液8bを吐出させて行う。   Application of the solidified liquid 8b to the electrode material is performed by discharging the solidified liquid 8b from the slit nozzle 8a.

つまり、本固化工程では、固化室8の電極箔1(1c)が、乾燥室6における電極箔1(1d)の位置よりも下方側で、かつ乾燥室6の電極箔1(1d)と鈍角(θ1)を形成するように配置された状態で、スリットノズル8aから固化液8bを電極箔1に供給する。   That is, in this solidification step, the electrode foil 1 (1c) in the solidification chamber 8 is below the position of the electrode foil 1 (1d) in the drying chamber 6 and is obtuse with the electrode foil 1 (1d) in the drying chamber 6. The solidified liquid 8b is supplied to the electrode foil 1 from the slit nozzle 8a in a state of being arranged so as to form (θ1).

具体的には、電極箔1上に塗布された電極材料に対して、スリットノズル8aからこの電極材料の表面に固化液8bを供給し、電極材料に固化液8bを接触させることによって電極材料を固化させる。この時、固化液8bは、例えば純水もしくはエタノールである。すなわち、電極箔1上に塗布された電極材料に、純水等の固化液8bを接触させることによって、電極材料に含まれる溶剤に溶解しながら電極材料内に浸透する。そして、電極材料内における水の濃度が増加するとバインダー(固化材)の溶解度が不足し、バインダー(固化材)が析出する。   Specifically, the electrode material applied to the electrode foil 1 is supplied with the solidified liquid 8b from the slit nozzle 8a to the surface of the electrode material, and the electrode material is brought into contact with the electrode material by bringing the solidified liquid 8b into contact therewith. Solidify. At this time, the solidified liquid 8b is, for example, pure water or ethanol. That is, by bringing the solidified liquid 8b such as pure water into contact with the electrode material applied on the electrode foil 1, the electrode material penetrates into the electrode material while being dissolved in the solvent contained in the electrode material. And if the density | concentration of the water in an electrode material increases, the solubility of a binder (solidification material) will run short, and a binder (solidification material) will precipitate.

この時、電極材料に含まれる活物質粒子間が結着され、電極材料全体が固化する。このような固化の過程は乾燥などに要する時間よりも遥かに短い時間で生じるため、電極材料の内部は流動性が低くなり、電極材料に含まれる各種成分の分布等はほぼ瞬間的に固定される。   At this time, the active material particles contained in the electrode material are bound together, and the entire electrode material is solidified. Since the solidification process occurs in a time much shorter than the time required for drying and the like, the fluidity inside the electrode material becomes low, and the distribution of various components contained in the electrode material is fixed almost instantaneously. The

上記のように、本実施の形態では、電極材料の乾燥に先立って電極材料を固化させるので、電極箔1の搬送に接触式搬送系を使用することができる。換言すれば、複雑かつ高価な非接触式搬送系を用いる必要はない。そこで、本実施の形態では、ローラー5による搬送系を使用した安価な乾燥室6が採用されている。この利点は、電極箔1の両面に塗布された電極材料を一括して乾燥する場合に、特に高い効果を発揮する。もっとも、エアー浮上式搬送系などの非接触式搬送系の使用を排除するものではない。   As described above, in the present embodiment, since the electrode material is solidified before the electrode material is dried, a contact-type transport system can be used for transporting the electrode foil 1. In other words, it is not necessary to use a complicated and expensive non-contact conveyance system. Therefore, in the present embodiment, an inexpensive drying chamber 6 using a conveyance system by the roller 5 is employed. This advantage is particularly effective when the electrode materials applied to both surfaces of the electrode foil 1 are collectively dried. However, the use of a non-contact type transport system such as an air floating transport system is not excluded.

また、固化液8bをスリットノズル8aから吐出することで、電極箔1の幅方向に対して固化液8bを層流化した状態で固化液8bを電極材料に塗布することができる。   Further, by discharging the solidified liquid 8b from the slit nozzle 8a, the solidified liquid 8b can be applied to the electrode material in a state where the solidified liquid 8b is laminarized in the width direction of the electrode foil 1.

また、固化室8において、電極箔1c(1b)の最下部の直下に、廃液(固化液8b)8cを回収するパン8dが設けられており、これにより、供給された固化液8bのうち、斜めに配置された電極箔1cの下方に流れ落ちる廃液8cを、パン8dによって回収する。   In the solidification chamber 8, a pan 8d for collecting the waste liquid (solidification liquid 8b) 8c is provided immediately below the lowermost part of the electrode foil 1c (1b). As a result, of the supplied solidification liquid 8b, The waste liquid 8c that flows down below the electrode foil 1c disposed obliquely is collected by the pan 8d.

次に、図1に示されるローラー5(5c)の搬送系によって電極箔1が乾燥室6に搬入され、乾燥工程が行われる。具体的には、熱風乾燥などの周知の手法で電極材料中の液体成分を加熱蒸発させて電極材料を乾燥させ、これにより、電極層を形成する。   Next, the electrode foil 1 is carried into the drying chamber 6 by the conveyance system of the roller 5 (5c) shown in FIG. 1, and a drying process is performed. Specifically, the liquid material in the electrode material is heated and evaporated by a known method such as hot air drying to dry the electrode material, thereby forming the electrode layer.

その後、乾燥工程を経た電極箔1が巻き取られた電極箔ロール7は、次工程に供給される。ただし、電極箔1の裏面にも電極層を形成する場合には、上記のような工程を電極箔1の裏面に対しても行い、両面に電極層が形成された電極シートを製造してから、次の工程に進む。   Thereafter, the electrode foil roll 7 on which the electrode foil 1 that has undergone the drying process is wound is supplied to the next process. However, when an electrode layer is also formed on the back surface of the electrode foil 1, the above process is also performed on the back surface of the electrode foil 1, and an electrode sheet having electrode layers formed on both surfaces is manufactured. The process proceeds to the next step.

なお、図1に示される乾燥室6は、その室内における搬送路は比較的短い。すなわち、乾燥室6の前段に固化室8が設けられたことで、乾燥室6の長さを短くすることができ、例えば、本実施の形態おける乾燥室6の長さは、10m程度である。   Note that the drying chamber 6 shown in FIG. 1 has a relatively short conveyance path in the chamber. That is, since the solidification chamber 8 is provided in the front stage of the drying chamber 6, the length of the drying chamber 6 can be shortened. For example, the length of the drying chamber 6 in the present embodiment is about 10 m. .

また、上記のように、正極用の電極箔(例えばAl(アルミニウム))の表面に正極用の電極層(例えばアセチレンブラックなどの導電材層)を形成することで正極シートを形成する。さらに、上述した工程により、負極用の電極箔(例えばCu(銅))の表面に負極用の電極層(例えばアセチレンブラックなどの導電材層)を形成することで負極シートを形成する。   In addition, as described above, a positive electrode sheet is formed by forming a positive electrode layer (for example, a conductive material layer such as acetylene black) on the surface of a positive electrode foil (for example, Al (aluminum)). Furthermore, a negative electrode sheet is formed by forming a negative electrode layer (for example, a conductive material layer such as acetylene black) on the surface of a negative electrode foil (for example, Cu (copper)) by the above-described steps.

その後、セパレータ層を介して正極シートと負極シートを重ね合わせて積層体を形成する。セパレータ層は、公知のフィルム状セパレータを用いて形成することもできるが、後述する方法によって正極シートまたは負極シートの電極層の上にセパレータ層を一体的に形成することもできる。   Then, a positive electrode sheet and a negative electrode sheet are laminated | stacked through a separator layer, and a laminated body is formed. Although a separator layer can also be formed using a well-known film-like separator, a separator layer can also be integrally formed on the electrode layer of a positive electrode sheet or a negative electrode sheet by the method mentioned later.

次に、本実施の形態のリチウムイオン電池の製造方法によって製造されるリチウムイオン電池の一例を図2に示す。図示されているリチウムイオン電池では、正極シート10、負極シート11およびセパレータ層としてのセパレータ12からなる積層体が円筒型の容器13内に組み込まれている。より具体的には、上記積層体が所定の長さに切断され、巻回されて、容器13内に組み込まれている。   Next, an example of a lithium ion battery manufactured by the method of manufacturing a lithium ion battery of the present embodiment is shown in FIG. In the illustrated lithium ion battery, a laminated body including a positive electrode sheet 10, a negative electrode sheet 11, and a separator 12 as a separator layer is incorporated in a cylindrical container 13. More specifically, the laminate is cut into a predetermined length, wound, and incorporated in the container 13.

したがって、容器13内では、正極用の電極層が形成された正極シート10、セパレータ層としてのセパレータ12、負極用の電極層が形成された負極シート11が繰り返し交互に積層されている。換言すれば、隣り合う正極シート10と負極シート11との間にセパレータ層が介在している。   Therefore, in the container 13, the positive electrode sheet 10 on which the positive electrode layer is formed, the separator 12 as the separator layer, and the negative electrode sheet 11 on which the negative electrode layer is formed are repeatedly stacked alternately. In other words, the separator layer is interposed between the adjacent positive electrode sheet 10 and negative electrode sheet 11.

容器13内には、上記積層体とともに電解液が充填されている。容器13の一端は正極端子15により封止され、他端は負極端子16により封止されている。正極シート10は、金属膜からなる正極リード14を介してガス排出構造を有する正極端子15に電気的に接続されており、負極シート11は、金属膜からなる負極リード(図示せず)を介して負極端子16に電気的に接続されている。   The container 13 is filled with an electrolytic solution together with the laminate. One end of the container 13 is sealed with a positive electrode terminal 15, and the other end is sealed with a negative electrode terminal 16. The positive electrode sheet 10 is electrically connected to a positive electrode terminal 15 having a gas discharge structure via a positive electrode lead 14 made of a metal film, and the negative electrode sheet 11 is connected to a negative electrode lead (not shown) made of a metal film. Are electrically connected to the negative terminal 16.

以下では、本実施の形態におけるリチウムイオン電池を構成する各材料、およびリチウムイオン電池を製造する際に用いる各材料について詳しく説明する。   Below, each material which comprises the lithium ion battery in this Embodiment, and each material used when manufacturing a lithium ion battery is demonstrated in detail.

本実施の形態で用いるリチウムイオン電池の正極活物質には、コバルト酸リチウムまたはマンガン(Mn)を含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物を用いることができる。また、正極活物質には、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)を含む複合酸化物、またはオリビン型リン酸鉄に代表されるオリビン型化合物などを使用するがことができる。ただし、正極活物質に用いる材料は、これらに限定されるわけではない。   As the positive electrode active material of the lithium ion battery used in this embodiment, a lithium-containing composite oxide having a spinel structure containing lithium cobaltate or manganese (Mn) can be used. As the positive electrode active material, a composite oxide containing nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), or an olivine type compound typified by olivine type iron phosphate can be used. However, the material used for the positive electrode active material is not limited to these.

マンガン(Mn)を含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物は熱的安定性に優れているため、これを含む電極シートを形成することで、安全性の高い電池を構成することができる。また正極活物質には、マンガン(Mn)を含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物のみを用いてもよいが、他の正極活物質を併用してもよい。このような他の正極活物質としては、例えば、Li1+x MO2 (−0.1<x<0.1、M:Co、Ni、Mn、Al、Mg、Zr、Tiなど)で表わされるオリビン型化合物などが挙げられる。 Since the lithium-containing composite oxide having a spinel structure containing manganese (Mn) is excellent in thermal stability, a highly safe battery can be configured by forming an electrode sheet containing the lithium-containing composite oxide. Further, as the positive electrode active material, only a lithium-containing composite oxide having a spinel structure containing manganese (Mn) may be used, but another positive electrode active material may be used in combination. Examples of such other positive electrode active materials include Li 1 + x MO 2 (−0.1 <x <0.1, M: Co, Ni, Mn, Al, Mg, Zr, Ti, etc.). And olivine type compounds.

また、層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、LiCoO2 またはLiNi1-x Cox-y Aly2 (0.1≦x≦0.3、0.01≦y≦0.2)などを用いることができる。また、層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物には、少なくともCo、NiおよびMnを含む酸化物(LiMn1/3 Ni1/3 Co1/32 、LiMn5/12Ni5/12Co1/62 、LiNi3/5 Mn1/5 Co1/52 など)などを用いることができる。 Specific examples of the lithium-containing transition metal oxide having a layered structure, LiCoO 2 or LiNi 1-x Co xy Al y O 2 (0.1 ≦ x ≦ 0.3,0.01 ≦ y ≦ 0.2 ) Etc. can be used. Further, the lithium-containing transition metal oxide having a layered structure includes an oxide containing at least Co, Ni, and Mn (LiMn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2 , LiMn 5/12 Ni 5/12 Co 1 / 6 O 2 , LiNi 3/5 Mn 1/5 Co 1/5 O 2, etc.) can be used.

本実施の形態で用いる負極活物質は、例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛)、人造黒鉛または膨張黒鉛などの黒鉛材料を用いることができる。また、負極活物質には、ピッチを焼成して得られるコークスなどの易黒鉛化性炭素質材料を用いることもできる。また、負極活物質には、フルフリルアルコール樹脂(PFA)、ポリパラフェニレン(PPP)またはフェノール樹脂などを低温焼成して得られる非晶質炭素などの難黒鉛化性炭素質材料を用いてもよい。また、炭素材料の他に、リチウム(Li)またはリチウム含有化合物なども負極活物質として用いることができる。   As the negative electrode active material used in the present embodiment, for example, a graphite material such as natural graphite (flaky graphite), artificial graphite, or expanded graphite can be used. Further, as the negative electrode active material, an easily graphitizable carbonaceous material such as coke obtained by firing pitch can be used. Further, a non-graphitizable carbonaceous material such as amorphous carbon obtained by low-temperature firing of furfuryl alcohol resin (PFA), polyparaphenylene (PPP), phenol resin, or the like may be used as the negative electrode active material. Good. In addition to the carbon material, lithium (Li) or a lithium-containing compound can also be used as the negative electrode active material.

リチウム含有化合物としては、Li−Alなどのリチウム合金、Si(ケイ素)、または、Sn(錫)などとリチウム(Li)との合金化が可能な元素を含む合金が挙げられる。さらにSn酸化物またはSi酸化物などの酸化物系材料も用いることも可能である。   Examples of the lithium-containing compound include a lithium alloy such as Li—Al, Si (silicon), or an alloy containing an element capable of alloying Sn (tin) with lithium (Li). In addition, an oxide-based material such as Sn oxide or Si oxide can also be used.

本実施の形態で用いる導電材は、正極合剤層に含有させる電子伝導助剤として用いるもので、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、グラファイト、カーボンファイバー、またはカーボンナノチューブなどの炭素材料が好ましい。上記の炭素材料の中でも、添加量と導電性の効果、および正極合剤層含有組成物(後述する)の製造性の点から、アセチレンブラックを用いることが特に好ましい。かかる導電材は負極合剤層の材料として用いることも可能であり、好ましい場合もある。なお、ここでいう正極または負極の合剤層とは、上記した電極材料、またはこれを固化、乾燥させた電極層のことである。   The conductive material used in the present embodiment is used as an electron conduction assistant to be contained in the positive electrode mixture layer, and for example, a carbon material such as carbon black, acetylene black, graphite, carbon fiber, or carbon nanotube is preferable. Among the above carbon materials, it is particularly preferable to use acetylene black from the viewpoint of the amount of addition and conductivity, and the productivity of the positive electrode mixture layer-containing composition (described later). Such a conductive material can be used as a material for the negative electrode mixture layer and may be preferable. Here, the positive electrode or negative electrode mixture layer is the electrode material described above or an electrode layer obtained by solidifying and drying the electrode material.

本実施の形態では、固化材を兼ねるバインダー成分を含むバインダーを用いることもできる。具体的には、バインダーは、上記の活物質および電子伝導助剤を結着するためのバインダー成分を含有していることが好ましい。バインダーとしては、例えば、ポリビニリデンフルオライド系ポリマー(主成分モノマーであるビニリデンフルオライドを80質量%以上含有する含フッ素モノマー群の重合体)、またはゴム系ポリマーなどが好適に用いられる。上記ポリマーは、2種以上を併用してもよい。また、本実施の形態で用いられるバインダーは、溶媒に溶解した溶液の形態で供されるものが好ましい。   In the present embodiment, a binder including a binder component that also serves as a solidifying material can be used. Specifically, the binder preferably contains a binder component for binding the active material and the electron conduction aid. As the binder, for example, a polyvinylidene fluoride polymer (a polymer of a fluorine-containing monomer group containing 80% by mass or more of vinylidene fluoride as a main component monomer) or a rubber polymer is preferably used. Two or more of the above polymers may be used in combination. The binder used in the present embodiment is preferably provided in the form of a solution dissolved in a solvent.

上記ポリビニリデンフルオライド系ポリマーを合成するための含フッ素モノマー群としては、ビニリデンフルオライド、またはビニリデンフルオライドと他のモノマーとの混合物で、ビニリデンフルオライドを80質量%以上含有するモノマー混合物等が挙げられる。他のモノマーとしては、例えば、ビニルフルオライド、トリフルオロエチレン、トリフルオロクロロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、およびフルオロアルキルビニルエーテルなどが挙げられる。   The fluorine-containing monomer group for synthesizing the polyvinylidene fluoride-based polymer includes vinylidene fluoride, or a mixture of vinylidene fluoride and another monomer, and a monomer mixture containing 80% by mass or more of vinylidene fluoride. Can be mentioned. Examples of the other monomer include vinyl fluoride, trifluoroethylene, trifluorochloroethylene, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and fluoroalkyl vinyl ether.

上記のゴム系ポリマーとしては、例えば、スチレンブタジエンゴム(SBR)、エチレンプロピレンジエンゴム、およびフッ素ゴムなどが挙げられる。   Examples of the rubber-based polymer include styrene butadiene rubber (SBR), ethylene propylene diene rubber, and fluorine rubber.

正極および負極の各合剤層中におけるバインダーの含有量は、乾燥後の電極材料を基準として0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上であって、10質量%以下、さらに、5質量%以下であることがより望ましい。バインダーの含有量が少な過ぎると、固化工程における固化が不十分となるばかりでなく、乾燥後の合剤層の機械的強度が不足し、合剤層が電極箔から剥離する虞がある。また、バインダーの含有量が多過ぎると、合剤層中の導電材の量が減少して、電池容量が低くなる虞がある。   The content of the binder in each mixture layer of the positive electrode and the negative electrode is 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and 10% by mass or less, based on the electrode material after drying. More preferably, it is 5 mass% or less. When the content of the binder is too small, not only solidification in the solidification step is insufficient, but the mechanical strength of the mixture layer after drying is insufficient, and the mixture layer may be peeled off from the electrode foil. Moreover, when there is too much content of a binder, there exists a possibility that the quantity of the electrically conductive material in a mixture layer may reduce and battery capacity may become low.

本実施の形態において用いられる固化材には、上記バインダーと同じもの、または上記バインダーとして用いることができる複数の材料の混合物が用いられる。バインダーとしての性能を持たず、固化材としての性能のみを有する成分をバインダーに加えて使用することも可能である。   As the solidifying material used in the present embodiment, the same material as the binder or a mixture of a plurality of materials that can be used as the binder is used. It is also possible to use a component having no performance as a binder and having only a performance as a solidifying material in addition to the binder.

また、電極箔1に電極材料を塗布する塗布機構(塗工手段)には、例えば、押出しコーター、リバースローラー、ドクターブレード、アプリケーターなどを用いることもできる。   In addition, for example, an extrusion coater, a reverse roller, a doctor blade, and an applicator can be used as an application mechanism (coating means) for applying an electrode material to the electrode foil 1.

また、電極箔1はシート状の箔に限定されない。電極箔1の材料には、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ステンレス鋼、もしくはチタン(Ti)などの純金属または合金性導電材料を用いることができる。また、電極箔1の形状は網状や板状であってもよい。また、電極箔1は、パンチドメタルやフォームメタルであってもよい。電極箔1の厚みとしては、例えば、5〜30μm、より好ましくは8〜16μmが選択される。また、電極箔1の一方の面に形成される電極層の厚みは、乾燥後の厚みで、例えば、10〜300μm、より好ましくは30〜150μmを選択できる。   The electrode foil 1 is not limited to a sheet-like foil. As the material of the electrode foil 1, for example, a pure metal such as aluminum (Al), copper (Cu), stainless steel, or titanium (Ti) or an alloy conductive material can be used. The shape of the electrode foil 1 may be a net shape or a plate shape. The electrode foil 1 may be a punched metal or a foam metal. As thickness of the electrode foil 1, 5-30 micrometers is selected, for example, More preferably, 8-16 micrometers is selected. Moreover, the thickness of the electrode layer formed in one surface of the electrode foil 1 is a thickness after drying, for example, can select 10-300 micrometers, More preferably, it can select 30-150 micrometers.

また、本実施の形態において用いられる溶剤は、水に溶解する性質を有する。このような溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド、プロピレンカーボネート、ジメチルホルムアミド、もしくはγ−ブチロラクトンなどに代表される非プロトン性極性溶剤、またはこれらの混合液を選択できる。   In addition, the solvent used in this embodiment has a property of being dissolved in water. As such a solvent, an aprotic polar solvent represented by N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethyl sulfoxide, propylene carbonate, dimethylformamide, γ-butyrolactone, or a mixture thereof can be selected. .

次に、図1に示す乾燥室6で行われる乾燥工程について説明する。   Next, the drying process performed in the drying chamber 6 shown in FIG. 1 will be described.

上記乾燥工程には、温風乾燥を用いることが考えられるが、これに限定されるものではない。乾燥手段としては、赤外線、遠赤外線その他の電磁波を照射する加熱方式であってもよい。また、高周波電場による誘電加熱方式、または磁束の変化を利用する誘導加熱方式を用いることも可能である。さらにはヒーターを組み込んだ加熱ロールまたはホットプレートなどを利用する接触加熱方式を用いてもよく、上記した乾燥手段のいくつかを組み合わせた加熱方式も用いることもできる。   Although it is possible to use hot air drying for the drying step, the drying step is not limited to this. As a drying means, a heating method of irradiating infrared rays, far infrared rays or other electromagnetic waves may be used. It is also possible to use a dielectric heating method using a high-frequency electric field or an induction heating method using a change in magnetic flux. Furthermore, a contact heating method using a heating roll or a hot plate incorporating a heater may be used, and a heating method combining some of the drying means described above can also be used.

以下、本実施の形態のリチウムイオン電池の製造方法を構成する各工程についてより具体的に説明する。   Hereinafter, each process which comprises the manufacturing method of the lithium ion battery of this Embodiment is demonstrated more concretely.

正極活物質には、リチウム遷移金属複合酸化物としてのニッケルコバルトマンガン酸リチウムを選択することができる。上記リチウム遷移金属複合酸化物と、導電材の黒鉛粉末と、導電材のアセチレンブラックと、固化材を兼ねるバインダーとしてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、重量比で85:8:2:5となる割合で混合する。さらに溶剤であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を逐次添加する。   As the positive electrode active material, lithium nickel cobalt manganate as a lithium transition metal composite oxide can be selected. 85: 8: 2: 5 by weight ratio of the lithium transition metal composite oxide, graphite powder as a conductive material, acetylene black as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder that also serves as a solidifying material. Mix in the ratio Further, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent is sequentially added.

次に、これらの混合成分を、プラネタリーミキサーで混練して正極用の電極材料を調整する。この電極材料はスラリー状の液体であり、電極材料中には固化材としてのバインダー成分がNMP中に溶解している。回転粘度計で測定した電極材料の粘度は約10Pa・Sとなる。   Next, these mixed components are kneaded with a planetary mixer to prepare an electrode material for a positive electrode. This electrode material is a slurry-like liquid, and a binder component as a solidifying material is dissolved in NMP in the electrode material. The viscosity of the electrode material measured with a rotational viscometer is about 10 Pa · S.

このようにして混練した電極材料を厚さ20μmのアルミニウム箔(正極集電体、電極箔1)上に厚さ100μmとなるようアプリケーターで塗布する。以上の工程が、電極箔1の表面に、水と相溶な溶剤および水に難溶なバインダーを含む電極材料を塗布する塗布工程である。   The electrode material thus kneaded is applied onto an aluminum foil (positive electrode current collector, electrode foil 1) having a thickness of 20 μm with an applicator so as to have a thickness of 100 μm. The above process is an application | coating process which apply | coats the electrode material containing the solvent and water-soluble binder which are compatible with water on the surface of the electrode foil 1. FIG.

次に、電極材料が塗布されたアルミニウム箔を、図1に示す固化室8を通過させることで、上記電極材料を固化させる。固化現象は、水により電極材料中の溶剤であるNMPの濃度を低下させることで、電極材料中のバインダーが不溶化して析出し、正極剤粒子間を結着する現象である。このようにして固化した電極材料は流動性および粘着性がなくなり、アルミニウム箔に保持されているため、電極材料の表面にローラーを接触させるローラー搬送にも十分に耐えることができる。   Next, the electrode material is solidified by passing the aluminum foil coated with the electrode material through the solidification chamber 8 shown in FIG. The solidification phenomenon is a phenomenon in which the concentration of NMP, which is a solvent in the electrode material, is reduced by water, so that the binder in the electrode material is insolubilized and precipitates, and the positive electrode agent particles are bound. Since the electrode material solidified in this way loses fluidity and adhesiveness and is held on the aluminum foil, it can sufficiently withstand roller conveyance in which a roller is brought into contact with the surface of the electrode material.

以上の工程が、電極材料を固化させる固化工程である。   The above process is a solidification process for solidifying the electrode material.

次に、固化工程により固化された電極材料を、温風乾燥炉内で120℃の温度で10分間乾燥させ、電極材料中の水および微量に残留したNMPを蒸発除去することで、アルミニウム箔(電極箔1)上に正極用の電極層が形成された正極シートを形成する。以上の工程が、電極材料を乾燥させる乾燥工程である。   Next, the electrode material solidified by the solidification step is dried at a temperature of 120 ° C. for 10 minutes in a warm air drying furnace, and water in the electrode material and a small amount of remaining NMP are removed by evaporation to obtain an aluminum foil ( A positive electrode sheet in which a positive electrode layer is formed on the electrode foil 1) is formed. The above process is a drying process for drying the electrode material.

ここで、本実施の形態に対する第2比較例として、乾燥工程の前に固化工程を行わない場合のリチウムイオン電池の製造方法を以下に説明する。第2比較例のリチウムイオン電池の製造方法では、本実施の形態と同じ成分の電極材料をアルミニウム箔上に塗布し、塗布された電極材料を温風乾燥炉内で120℃の温度で10分間乾燥させて、電極材料中のNMPを蒸発除去する。これにより、アルミニウム箔上に正極用の電極層が形成された正極シートを形成する。このように、第2比較例では、本実施の形態の固化工程を省略した製造方法で、本実施の形態と同じ組成のリチウムイオン電池用電極を製造する。   Here, as a second comparative example for the present embodiment, a method for manufacturing a lithium ion battery when the solidification step is not performed before the drying step will be described below. In the manufacturing method of the lithium ion battery of the second comparative example, an electrode material having the same components as in the present embodiment is applied onto an aluminum foil, and the applied electrode material is heated at 120 ° C. for 10 minutes in a warm air drying furnace. Dry to evaporate and remove NMP in the electrode material. Thereby, the positive electrode sheet in which the electrode layer for positive electrodes was formed on the aluminum foil is formed. Thus, in the second comparative example, an electrode for a lithium ion battery having the same composition as that of the present embodiment is manufactured by a manufacturing method in which the solidification step of the present embodiment is omitted.

なお、本実施の形態の製造方法と上述の第2比較例の製造方法で得られた電極層の種々の特性を比較したものを図3に示す。上記したように、固化工程を含む本実施の形態の製造方法では、乾燥工程を行う前に電極材料が固化している。一方、第2比較例の製造方法における乾燥工程では、液体の電極材料を温風乾燥炉で乾燥させる。したがって、本実施の形態の製造方法では、乾燥工程においてローラーなどを電極材料の表面に接触させて搬送することが可能となるのに対し、第2比較例の製造方法では、そのような搬送方法を用いることは原理的に不可能である。   FIG. 3 shows a comparison of various characteristics of the electrode layer obtained by the manufacturing method of the present embodiment and the manufacturing method of the second comparative example described above. As described above, in the manufacturing method of the present embodiment including the solidification step, the electrode material is solidified before the drying step. On the other hand, in the drying step in the manufacturing method of the second comparative example, the liquid electrode material is dried in a hot air drying furnace. Therefore, in the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to transport a roller or the like in contact with the surface of the electrode material in the drying step, whereas in the manufacturing method of the second comparative example, such a transport method. It is impossible in principle to use.

また、本実施の形態の製造方法と第2比較例の製造方法との違いは、電極層の組成分布などに顕著に現れる。乾燥後の電極材料(電極層)に対しては、分析手法として走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)およびエネルギー分散X線分析装置(EDX:Energy Dispersive X-ray spectroscopy)を利用する。これにより、電極層の断面の厚さ方向の組成分布を測定することが可能である。かかる手法で測定した、電極層の厚み方向におけるバインダー成分の濃度が、電極層の表面と底面(アルミニウム箔に接する面)とでその比が2倍以上となる場合を「分布大」、2倍より小さな場合を「分布小」と定義する。分布の比較では、本実施の形態の製造方法によって作られた電極層は分布小であり、第2比較例の製造方法によって作られた電極層は分布大となり、顕著な違いが認められる。   Moreover, the difference between the manufacturing method of this Embodiment and the manufacturing method of a 2nd comparative example appears notably in the composition distribution etc. of an electrode layer. For the dried electrode material (electrode layer), a scanning electron microscope (SEM) and an energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) are used as analysis techniques. Thereby, the composition distribution in the thickness direction of the cross section of the electrode layer can be measured. When the concentration of the binder component in the thickness direction of the electrode layer measured by this method is more than twice the ratio between the surface and the bottom surface (the surface in contact with the aluminum foil), “large distribution”, twice The smaller case is defined as “small distribution”. In the comparison of distribution, the electrode layer made by the manufacturing method of the present embodiment has a small distribution, and the electrode layer made by the manufacturing method of the second comparative example has a large distribution, and a significant difference is recognized.

また、バインダー成分の分布については次のような違いが認められる。電極材料の乾燥時に電極材料が液状である図3の第2比較例の製造方法では、電極材料内におけるバインダー等の成分の物質移動、すなわち対流または拡散が生じるために大きな濃度分布が発生していると推定される。これに対し、本実施の形態の製造方法では、固化工程で電極材料が固化されるのと同時に電極材料の成分も固定化されるので、乾燥時における成分移動が抑制され、濃度分布が小さくなる。   Moreover, the following differences are recognized about distribution of a binder component. In the manufacturing method of the second comparative example in FIG. 3 in which the electrode material is liquid when the electrode material is dried, a large concentration distribution is generated due to mass transfer of components such as a binder in the electrode material, that is, convection or diffusion. It is estimated that On the other hand, in the manufacturing method of the present embodiment, since the electrode material is solidified in the solidification step and the components of the electrode material are also fixed, the movement of components during drying is suppressed and the concentration distribution becomes small. .

さらに、電極層の観察から得られる層内の固体粒子である正極活物質および導電材の分布についても、図3の第2比較例の製造方法で作られた電極層内では分布大となっているのに対し、本実施の形態の製造方法によって作られた電極層内では分布小となっている。これにより、均一な電極層が得られると認められる。   Further, the distribution of the positive electrode active material and the conductive material, which are solid particles in the layer obtained from the observation of the electrode layer, also becomes large in the electrode layer made by the manufacturing method of the second comparative example in FIG. On the other hand, the distribution is small in the electrode layer made by the manufacturing method of the present embodiment. Thereby, it is recognized that a uniform electrode layer can be obtained.

本実施の形態のリチウムイオン電池の製造装置および製造方法によれば、搬送系を構成する複数のローラー5の配置により、固化室8における電極箔1cは、乾燥室6における電極箔1dの位置よりも下方側に配置される。さらに、固化室8における電極箔1cは、乾燥室6の電極箔1dと鈍角(θ1)を形成するように配置される。   According to the lithium ion battery manufacturing apparatus and the manufacturing method of the present embodiment, the electrode foil 1c in the solidification chamber 8 is positioned from the position of the electrode foil 1d in the drying chamber 6 due to the arrangement of the plurality of rollers 5 constituting the transport system. Is also arranged on the lower side. Furthermore, the electrode foil 1c in the solidification chamber 8 is disposed so as to form an obtuse angle (θ1) with the electrode foil 1d in the drying chamber 6.

その結果、電極箔1の搬送系を下方向に向けて水平方向から逸らす(変える)ことができる。   As a result, the transport system of the electrode foil 1 can be deflected (changed) from the horizontal direction downward.

すなわち、固化室8から乾燥室6に及ぶ電極箔1の搬送系において、この搬送系の搬送方向Sを複数にすることができる。本実施の形態では、水平方向(S2)と水平方向以外の方向(斜め上方向(S1))とにすることができる。   That is, in the transport system of the electrode foil 1 extending from the solidification chamber 8 to the drying chamber 6, a plurality of transport directions S of the transport system can be provided. In the present embodiment, the horizontal direction (S2) and a direction other than the horizontal direction (obliquely upward direction (S1)) can be used.

これにより、図7の第1比較例の製造装置のように、固化室80から乾燥室60に及ぶ電極箔1の搬送方向が水平方向1つの場合に比べて、本実施の形態のリチウムイオン電池の製造装置では、上方から投影した搬送系(搬送機構)の長さを短くすることができる。言い換えると、電極箔1の搬送系に必要とされる平面視での面積を低減することができる。つまり、リチウムイオン電池の製造装置を構成する電極製造装置のフットプリント(設置面積)の低減化を図ることができる。   Accordingly, as in the manufacturing apparatus of the first comparative example of FIG. 7, the lithium ion battery according to the present embodiment is compared with the case where the conveying direction of the electrode foil 1 extending from the solidification chamber 80 to the drying chamber 60 is one horizontal direction. In this manufacturing apparatus, the length of the transport system (transport mechanism) projected from above can be shortened. In other words, it is possible to reduce the area in plan view required for the transport system of the electrode foil 1. That is, it is possible to reduce the footprint (installation area) of the electrode manufacturing apparatus constituting the lithium ion battery manufacturing apparatus.

その結果、リチウムイオン電池の製造装置のフットプリントの低減化を図ることができ、リチウムイオン電池の製造装置の小型化を図ることができる。   As a result, the footprint of the lithium ion battery manufacturing apparatus can be reduced, and the lithium ion battery manufacturing apparatus can be downsized.

また、リチウムイオン電池の製造装置の小型化を図れるため、その製造装置の製造コストの低減化を図ることができる。   In addition, since the lithium ion battery manufacturing apparatus can be downsized, the manufacturing cost of the manufacturing apparatus can be reduced.

また、本実施の形態のリチウムイオン電池の製造装置(電極製造装置)では、塗工部2のローラー5aの配置を、塗工部2から固化室8に搬送される電極箔1bと、固化室8に配置される電極箔1cとが、側面視で鋭角(θ3)を形成するような配置としている。   Moreover, in the manufacturing apparatus (electrode manufacturing apparatus) of the lithium ion battery according to the present embodiment, the arrangement of the rollers 5a of the coating unit 2 includes the electrode foil 1b conveyed from the coating unit 2 to the solidification chamber 8, and the solidification chamber. The electrode foil 1c arranged at 8 forms an acute angle (θ3) in a side view.

さらに、集電用電極箔ロール4の配置を、塗工部2から固化室8に搬送される電極箔1bと、集電用電極箔ロール4から送り出された電極箔1aとが、側面視で鋭角(θ4)を形成するような配置としている。   Furthermore, the electrode foil 1b conveyed from the coating part 2 to the solidification chamber 8 and the electrode foil 1a fed out from the current collecting electrode foil roll 4 are arranged in a side view. The arrangement is such that an acute angle (θ4) is formed.

これにより、集電用電極箔ロール4は、固化室8と乾燥室6の両方の極めて近傍に配置されることになり、リチウムイオン電池の製造装置を、水平方向に対しても、かつ高さ方向に対しても小型化することができる。   Thereby, the electrode foil roll 4 for current collection will be arrange | positioned in the very vicinity of both the solidification room | chamber 8 and the drying room | chamber 6, and the manufacturing apparatus of a lithium ion battery will be high also in a horizontal direction. The size can also be reduced with respect to the direction.

また、固化室8に配置された電極箔1c(1b)の最下部の下方に、廃液8cを回収する小型のパン8dが設けられている。これは、固化室8においては、電極箔1cが水平方向に対して斜めに配置されるため、塗布された固化液8bが後段の乾燥室6に運ばれたり、もしくは拡散することを阻止できる。すなわち、電極材料上に塗布された固化液8bは、斜めに配置された電極箔1cの直下に流れ落ち、飛散することがないため、拡散防止用等の大型のパン8dを設置することなく、小型のパン8dを設置することで廃液8cの回収を行うことができる。   A small pan 8d for collecting the waste liquid 8c is provided below the lowermost portion of the electrode foil 1c (1b) disposed in the solidification chamber 8. This is because, in the solidification chamber 8, the electrode foil 1c is disposed obliquely with respect to the horizontal direction, so that the applied solidification liquid 8b can be prevented from being conveyed to the subsequent drying chamber 6 or diffusing. That is, since the solidified liquid 8b applied on the electrode material does not flow down and scatter immediately below the electrode foil 1c arranged obliquely, it is possible to reduce the size without installing a large pan 8d for preventing diffusion. The waste liquid 8c can be collected by installing the pan 8d.

その結果、リチウムイオン電池の製造装置(電極製造装置)を小型化することが可能になる。   As a result, the lithium ion battery manufacturing apparatus (electrode manufacturing apparatus) can be downsized.

また、本実施の形態のリチウムイオン電池の製造装置では、固化室8に、固化液8bを吐出するスリットノズル8aが設けられており、このスリットノズル8aから電極箔1上に塗布された電極材料に対して固化液8bを供給する。スリットノズル8aから固化液8bを吐出することで、固化液8bが電極材料内に浸透し、バインダーが析出される。   Further, in the lithium ion battery manufacturing apparatus of the present embodiment, the solidification chamber 8 is provided with a slit nozzle 8a for discharging the solidification liquid 8b, and the electrode material applied on the electrode foil 1 from the slit nozzle 8a. Is supplied with solidified liquid 8b. By discharging the solidified liquid 8b from the slit nozzle 8a, the solidified liquid 8b permeates into the electrode material, and the binder is deposited.

この時、固化液8bをスリットノズル8aから吐出することで、固化液8bを層流化した状態で均一に射出させて電極材料に塗布することができる。   At this time, by discharging the solidified liquid 8b from the slit nozzle 8a, the solidified liquid 8b can be uniformly injected in a laminar state and applied to the electrode material.

これにより、電極材料上に固化液8bが均一に保持されるため、固化液8bの均一性が高められ、その結果、析出するバインダーの均一性も高めることができる。さらに、乾燥室6で乾燥処理を行った際の乾燥ムラを低減することができる。   Thereby, since the solidified liquid 8b is uniformly hold | maintained on an electrode material, the uniformity of the solidified liquid 8b is improved, As a result, the uniformity of the binder to precipitate can also be improved. Furthermore, drying unevenness when the drying process is performed in the drying chamber 6 can be reduced.

また、スリットノズル8aを用いることにより、固化液8bを層流化した状態で均一に射出することができるため、廃液8cの回収の制御も容易に行うことができる。   Further, by using the slit nozzle 8a, it is possible to uniformly inject the solidified liquid 8b in a laminar state, and therefore it is possible to easily control the recovery of the waste liquid 8c.

さらに、スリットノズル8aを用いることにより、固化液8bは層流化した状態で流れるため、余剰となった固化液8bを回収する際に固化液8bは飛散しない。したがって、廃液8cを回収するパン8dは、廃液8cの飛散を考慮することなく最小限の領域で回収することができ、装置構成を複雑化せずに済む。その結果、リチウムイオン電池の製造装置のメンテナンス性を向上することができる。   Furthermore, since the solidified liquid 8b flows in a laminarized state by using the slit nozzle 8a, the solidified liquid 8b does not scatter when the excess solidified liquid 8b is recovered. Therefore, the pan 8d for collecting the waste liquid 8c can be collected in a minimum region without considering the scattering of the waste liquid 8c, and the apparatus configuration does not have to be complicated. As a result, the maintainability of the lithium ion battery manufacturing apparatus can be improved.

また、スリットノズル8aを用いることにより、固化液8bを塗布する際の固化液8bの飛散を防ぐことができるため、固化液が飛散して機構部に付着することを防ぐための固化室チャンバーの設置を必要とすることがない。   Further, by using the slit nozzle 8a, it is possible to prevent the solidified liquid 8b from being scattered when the solidified liquid 8b is applied. Therefore, the solidification chamber chamber for preventing the solidified liquid from scattering and adhering to the mechanism portion. There is no need for installation.

その結果、上述と同様に装置構成を複雑化せずに済む。   As a result, it is not necessary to complicate the apparatus configuration as described above.

また、スリットノズル8aを用いることにより、固化液8bの塗布量を一定化することができる。本実施の形態の電極箔1のように、塗布が行われる被対象物が所定の幅を有する部材である場合、例えば先端が円形で、点形状で塗布を行うノズル等に比較して、スリットノズル8aは幅方向に対して一定の量で塗布を行うことができる。その結果、塗布の均一性を向上させることができる。   Moreover, the application amount of the solidified liquid 8b can be made constant by using the slit nozzle 8a. When the object to be coated is a member having a predetermined width as in the electrode foil 1 of the present embodiment, for example, a slit is formed in comparison with a nozzle that has a circular tip and is coated in a dot shape. The nozzle 8a can apply in a certain amount with respect to the width direction. As a result, the uniformity of application can be improved.

さらに、固化液8bの塗布の均一性を向上できるため、固化液8bの浸透性も向上させることができる。   Furthermore, since the uniformity of application of the solidified liquid 8b can be improved, the permeability of the solidified liquid 8b can also be improved.

その結果、図2に示すリチウムイオン電池の品質を向上させることができる。   As a result, the quality of the lithium ion battery shown in FIG. 2 can be improved.

また、本実施の形態の製造方法によれば、乾燥工程前に固化工程を導入することにより、電極材料の組成および層厚を安定して維持することができる。   Further, according to the manufacturing method of the present embodiment, the composition and the layer thickness of the electrode material can be stably maintained by introducing the solidification step before the drying step.

また、乾燥工程に先立って固化工程を行う本実施の形態の製造方法では、電極材料の組成や膜厚等の変動が起こる可能性を排除した後に乾燥工程を行うため、短時間での急速乾燥が可能となる。したがって、本実施の形態の製造装置を用いてリチウムイオン電池を製造することにより、電極層の品質を安定させ、かつ、乾燥設備を小型化でき、リチウムイオン電池の製造コストを低減することができる。   Further, in the manufacturing method of the present embodiment in which the solidification step is performed prior to the drying step, the drying step is performed after eliminating the possibility of fluctuations in the composition and film thickness of the electrode material. Is possible. Therefore, by manufacturing a lithium ion battery using the manufacturing apparatus of this embodiment, the quality of the electrode layer can be stabilized, the drying equipment can be downsized, and the manufacturing cost of the lithium ion battery can be reduced. .

また、乾燥工程前または乾燥工程中において、電極材料を保持した電極箔の搬送に、塗布膜と接触する接触式のローラー搬送系を使用することが可能となり、製造方法の選択の自由度や製造装置の構成の選択の自由度が向上するという効果を得ることもできる。   In addition, it is possible to use a contact-type roller conveyance system that comes into contact with the coating film for conveying the electrode foil holding the electrode material before or during the drying process. It is also possible to obtain an effect that the degree of freedom in selecting the device configuration is improved.

また、本実施の形態では、固化工程によって電極材料の流動性を失わせてから乾燥工程を行うので、乾燥工程において電極材料の表面にバインダーが偏析することがない。これにより、電極層と電極箔との結合性が低下することを防ぐことができる。   Moreover, in this Embodiment, since a drying process is performed after losing the fluidity | liquidity of an electrode material by a solidification process, a binder does not segregate on the surface of an electrode material in a drying process. Thereby, it can prevent that the adhesiveness of an electrode layer and electrode foil falls.

なお、本実施の形態の製造方法における固化工程は、正極シートのみでなく、負極シートの製造に用いることもでき、セパレータ層としてのセパレータ12(図2参照)の形成にも用いることができる。   In addition, the solidification process in the manufacturing method of this Embodiment can also be used for manufacture of not only a positive electrode sheet but a negative electrode sheet, and can also be used for formation of the separator 12 (refer FIG. 2) as a separator layer.

セパレータの製造方法は、正極シートおよび負極シートを形成する工程と実質的に同一の工程を有する。具体的には、基材(箔)上にペースト状のセパレータ材料を塗布した後、固化および乾燥させることで、セパレータを形成することができる。   The manufacturing method of a separator has a process substantially the same as the process of forming a positive electrode sheet and a negative electrode sheet. Specifically, a separator can be formed by applying a paste-like separator material on a base material (foil), followed by solidification and drying.

具体的なセパレータ製造工程では、例えば、図1に示される製造装置と同様の製造装置に、集電用電極箔ロール4に替えて基材ロールをセットする。その後、電極層の形成工程と同様に、搬送機構によって搬送される基材の表面に、塗工部においてペースト状のセパレータ材料を塗布する。   In a specific separator manufacturing process, for example, a base material roll is set in a manufacturing apparatus similar to the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 instead of the collecting electrode foil roll 4. Thereafter, as in the electrode layer forming step, a paste-like separator material is applied to the surface of the base material transported by the transport mechanism at the coating portion.

次いで、セパレータ材料が塗布された基材を固化室に搬入し、セパレータ材料に含まれるバインダーを析出させてセパレータ材料を固化させる。その後、固化されたセパレータ材料を保持している基材を乾燥室に搬入し、セパレータ材料を乾燥させる。以上の工程により、基材上にセパレータ層が形成されたセパレータを製造することができる。   Next, the base material coated with the separator material is carried into the solidification chamber, and the binder contained in the separator material is precipitated to solidify the separator material. Thereafter, the base material holding the solidified separator material is carried into a drying chamber, and the separator material is dried. Through the above steps, a separator having a separator layer formed on a substrate can be produced.

セパレータ層の形成材料であるセパレータ材料には、シリカ(酸化シリコン)、アルミナ(酸化アルミニウム)またはポリエチレン等と、上述したバインダーと、溶剤(例えばN−メチル−2−ピロリドン(NMP))とを混ぜた混合ペーストを用いることができる。   The separator material, which is a material for forming the separator layer, is a mixture of silica (silicon oxide), alumina (aluminum oxide) or polyethylene, the above-described binder, and a solvent (for example, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP)). A mixed paste can be used.

上記のようにして製造されたセパレータ(セパレータ層)は、例えば多孔性ポリプロピレン膜などからなり、完成したリチウムイオン電池内において、正極シートと負極シートとの間に介在し、隣り合う電極の両極活物質同士の接触を防止することができる。さらに、セパレータ層内の空孔内に電解液を保持し、電極間のイオン伝導の通路を形成する。   The separator (separator layer) manufactured as described above is made of, for example, a porous polypropylene film, and is interposed between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet in the completed lithium ion battery, and the bipolar electrode active of adjacent electrodes. Contact between substances can be prevented. Further, the electrolytic solution is held in the pores in the separator layer, and a passage for ion conduction between the electrodes is formed.

本実施の形態のように、乾燥工程前にセパレータ材料を固化させることで、セパレータ材料の組成の安定化、乾燥装置の簡略化、スループットの向上などが実現され、製造コストを低減しつつ、セパレータの品質を維持することができる。   As in this embodiment, the separator material is solidified before the drying step, so that the composition of the separator material is stabilized, the drying device is simplified, the throughput is improved, and the separator is manufactured while reducing the manufacturing cost. Quality can be maintained.

(第1変形例)
図4は本発明の実施の形態における第1変形例のリチウムイオン電池の製造装置を構成する電極製造装置の構造を示す概略図である。
(First modification)
FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of an electrode manufacturing apparatus constituting the lithium ion battery manufacturing apparatus of the first modification in the embodiment of the present invention.

本第1変形例は、上記電極製造装置において、固化室8に配置された電極箔1c(電極箔1bでもよい)の最下部、あるいは最下部の周囲にエアー8eを吹き付けるエアーノズル8fが、固化室8内に設けられているものである。   In the first modified example, in the electrode manufacturing apparatus, the air nozzle 8f that blows air 8e around the lowermost part of the electrode foil 1c (or the electrode foil 1b) disposed in the solidifying chamber 8 or around the lowermost part is solidified. It is provided in the chamber 8.

これにより、固化工程において、固化室8に配置される電極箔1c(電極箔1bでもよい)の最下部またはその周囲にエアー8eを吹き付けることで、電極箔1cの最下部やその周囲において電極箔1cや電極箔1bに付着している固化液8bを除去できる。   Thus, in the solidification process, air 8e is blown to the lowermost part of the electrode foil 1c (or the electrode foil 1b) disposed in the solidification chamber 8 or around the electrode foil 1c, so that the electrode foil is formed at the lowermost part of the electrode foil 1c or the surrounding area. The solidified liquid 8b adhering to 1c and the electrode foil 1b can be removed.

その結果、電極箔1の搬送方向Sにおける固化室8の前段に設けられた塗工部2まで固化液8bが運ばれてしまうことを防止できる。   As a result, it is possible to prevent the solidified liquid 8b from being carried to the coating part 2 provided in the previous stage of the solidification chamber 8 in the transport direction S of the electrode foil 1.

(第2変形例)
図5は本発明の実施の形態における第2変形例のリチウムイオン電池の製造装置を構成する電極製造装置の構造を示す概略図である。
(Second modification)
FIG. 5 is a schematic diagram showing the structure of an electrode manufacturing apparatus that constitutes a lithium ion battery manufacturing apparatus according to a second modification of the embodiment of the present invention.

本第2変形例は、上記電極製造装置において、スリットノズル8aと連結(連通)され、かつ固化液8bが収容されたタンク(第1容器)9が設けられているものであり、固化液8bは、タンク9からスリットノズル8aに供給される。さらに、スリットノズル8aとタンク9との間、すなわちスリットノズル8aとタンク9を繋ぐ配管等に、スリットノズル8aから吐出される固化液8bの吐出量を調整するポンプ17が設けられている。   The second modification is provided with a tank (first container) 9 that is connected (communicated) with the slit nozzle 8a and contains the solidified liquid 8b in the electrode manufacturing apparatus, and the solidified liquid 8b. Is supplied from the tank 9 to the slit nozzle 8a. Further, a pump 17 for adjusting the discharge amount of the solidified liquid 8b discharged from the slit nozzle 8a is provided between the slit nozzle 8a and the tank 9, that is, a pipe connecting the slit nozzle 8a and the tank 9.

なお、固化液8bの塗布量(吐出量)については、電極箔1の搬送速度による。つまり、搬送速度が速い場合は、多くの塗布量が必要となり、搬送速度が遅い場合には少ない塗布量でバインダーが析出する。したがって、電極塗工液(電極材料)の粘度や膜厚等により搬送速度が可変することに対応する必要がある。すなわち、固化液8bの塗布量を容易に調節できることが好ましい。   In addition, about the application quantity (discharge amount) of the solidification liquid 8b, it depends on the conveyance speed of the electrode foil 1. FIG. That is, when the conveying speed is fast, a large amount of coating is required, and when the conveying speed is slow, the binder is deposited with a small amount of coating. Therefore, it is necessary to cope with the change in the conveyance speed depending on the viscosity, film thickness, etc. of the electrode coating liquid (electrode material). That is, it is preferable that the application amount of the solidified liquid 8b can be easily adjusted.

そこで、スリットノズル8aとタンク9を繋ぐ配管等にポンプ17が設けられていることにより、スリットノズル8aから吐出される固化液8bの塗布量(吐出量)を、ポンプ17によって容易に調整することができる。   Therefore, the pump 17 is provided in the pipe connecting the slit nozzle 8a and the tank 9, so that the application amount (discharge amount) of the solidified liquid 8b discharged from the slit nozzle 8a can be easily adjusted by the pump 17. Can do.

その結果、電極塗工液(電極材料)の粘度や膜厚等によって電極箔1の搬送速度を可変する必要が生じた場合においても、ポンプ17によって、スリットノズル8aから吐出する固化液8bの塗布量(吐出量)を調整することができる。すなわち、電極箔1の搬送速度の変化に容易に対応することができる。   As a result, even when it is necessary to vary the conveying speed of the electrode foil 1 depending on the viscosity or film thickness of the electrode coating liquid (electrode material), the application of the solidified liquid 8b discharged from the slit nozzle 8a by the pump 17 The amount (discharge amount) can be adjusted. That is, it is possible to easily cope with a change in the conveyance speed of the electrode foil 1.

(第3変形例)
図6は本発明の実施の形態における第3変形例のリチウムイオン電池の製造装置を構成する電極製造装置の構造を示す概略図である。
(Third Modification)
FIG. 6 is a schematic diagram showing the structure of an electrode manufacturing apparatus that constitutes a lithium ion battery manufacturing apparatus according to a third modification of the embodiment of the present invention.

本第3変形例は、上記電極製造装置に設けられたスリットノズル8aが、一対のダイである上流側ダイ8aaと下流側ダイ8abのそれぞれのブロック材からなるものである。さらに、このスリットノズル8aは、一対の上流側ダイ8aaと下流側ダイ8abの先端部のギャップ(隙間量)18を調整することで、スリットノズル8aから吐出される固化液8bの塗布量(吐出量)を調整可能なノズルである。   In the third modified example, the slit nozzle 8a provided in the electrode manufacturing apparatus is made of a block material of each of an upstream die 8aa and a downstream die 8ab that are a pair of dies. Further, the slit nozzle 8a adjusts the gap (gap amount) 18 between the tip portions of the pair of upstream die 8aa and downstream die 8ab, thereby applying the application amount (discharge) of the solidified liquid 8b discharged from the slit nozzle 8a. This is a nozzle whose amount can be adjusted.

つまり、固化液8bの塗布量(吐出量)の可変方法として、図5に示すタンク9からの固化液8bの供給量が一定の場合であっても、スリットノズル8aの先端部のギャップ18を調整することで、吐出される固化液8bの塗布量(吐出量)を調整することができる。   That is, as a method of varying the application amount (discharge amount) of the solidifying liquid 8b, even when the supply amount of the solidifying liquid 8b from the tank 9 shown in FIG. By adjusting, the application amount (discharge amount) of the discharged solidified liquid 8b can be adjusted.

なお、上流側ダイ8aaと下流側ダイ8abとからなるスリットノズル8aの先端部のギャップ18の大きさは、例えば上流側ダイ8aaと下流側ダイ8abとに挟ませて配置したシム(板材)8gの厚さを変えることで調整することができる。   The size of the gap 18 at the tip of the slit nozzle 8a composed of the upstream die 8aa and the downstream die 8ab is, for example, a shim (plate material) 8g disposed between the upstream die 8aa and the downstream die 8ab. It can be adjusted by changing the thickness.

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   Although the invention made by the present inventors has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

例えば、複数のローラー5を有する搬送機構におけるローラー5の設置箇所と設置数は、図1に示す構造に限定されるものではない。すなわち、固化室8の電極箔1cが、乾燥室6の電極箔1dの位置よりも下方側に配置され、かつ乾燥室6の電極箔1dと鈍角を形成するように配置されていればよく、ローラー5の設置箇所や設置数は、種々変更可能である。   For example, the installation location and the number of installation of the rollers 5 in the transport mechanism having a plurality of rollers 5 are not limited to the structure shown in FIG. That is, it is only necessary that the electrode foil 1c of the solidification chamber 8 is disposed below the position of the electrode foil 1d of the drying chamber 6 and forms an obtuse angle with the electrode foil 1d of the drying chamber 6, The installation location and the number of installation of the roller 5 can be variously changed.

1,1a,1b,1c,1d 電極箔
2 塗工部(塗布部)
3 ダイコーター
4 集電用電極箔ロール
5 ローラー(搬送機構)
5a,5b,5c ローラー
6 乾燥室(乾燥部)
7 電極箔ロール
8 固化室(固化部)
8a スリットノズル
8aa 上流側ダイ
8ab 下流側ダイ
8b 固化液
8c 廃液
8d パン(第2容器)
8e エアー
8f エアーノズル
8g シム
9 タンク(第1容器)
10 正極シート
11 負極シート
12 セパレータ
13 容器
14 正極リード
15 正極端子
16 負極端子
17 ポンプ
18 ギャップ
20 塗工部
30 ダイコーター
40 集電用電極箔ロール
50 ローラー搬送系
60 乾燥室
70 電極箔ロール
80 固化室
80a ノズル
80b パン
1, 1a, 1b, 1c, 1d Electrode foil 2 Coating part (application part)
3 Die coater 4 Electrode foil roll for current collection 5 Roller (conveyance mechanism)
5a, 5b, 5c Roller 6 Drying room (drying section)
7 Electrode foil roll 8 Solidification chamber (solidification part)
8a Slit nozzle 8aa Upstream die 8ab Downstream die 8b Solidified liquid 8c Waste liquid 8d Pan (second container)
8e Air 8f Air nozzle 8g Shim 9 Tank (first container)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Positive electrode sheet 11 Negative electrode sheet 12 Separator 13 Container 14 Positive electrode lead 15 Positive electrode terminal 16 Negative electrode terminal 17 Pump 18 Gap 20 Coating part 30 Die coater 40 Electrode foil roll for current collection 50 Roller conveyance system 60 Drying chamber 70 Electrode foil roll 80 Solidification Chamber 80a Nozzle 80b Pan

Claims (12)

正極用の電極層が形成された正極シートと、負極用の電極層が形成された負極シートとがセパレータ層を介して交互に積層された積層体を備えるリチウムイオン電池の製造装置であって、
電極箔を搬送する搬送機構と、
水と相溶な溶剤および水に難溶なバインダーを含む電極材料を前記電極箔の上に塗布する塗布部と、
前記電極箔の上に塗布された前記電極材料の表面に固化液を供給する固化部と、
前記電極材料を乾燥させて前記電極層を形成する乾燥部と、
を有し、
前記搬送機構により、前記固化部における前記電極箔は、前記乾燥部における前記電極箔の位置よりも下方側で、かつ前記乾燥部の前記電極箔と鈍角を形成するように配置される、リチウムイオン電池の製造装置。
A lithium ion battery manufacturing apparatus comprising a laminate in which a positive electrode sheet on which a positive electrode layer is formed and a negative electrode sheet on which a negative electrode layer is formed are alternately laminated via a separator layer,
A transport mechanism for transporting the electrode foil;
An application part for applying an electrode material containing a solvent compatible with water and a binder hardly soluble in water on the electrode foil;
A solidification section for supplying a solidification liquid to the surface of the electrode material applied on the electrode foil;
A drying section for drying the electrode material to form the electrode layer;
Have
Lithium ions are arranged such that the transport mechanism causes the electrode foil in the solidification part to be lower than the position of the electrode foil in the drying part and to form an obtuse angle with the electrode foil in the drying part. Battery manufacturing equipment.
請求項1に記載のリチウムイオン電池の製造装置において、
前記固化部に、前記固化液を吐出するスリットノズルが設けられている、リチウムイオン電池の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the lithium ion battery according to claim 1,
An apparatus for manufacturing a lithium ion battery, wherein the solidifying portion is provided with a slit nozzle for discharging the solidified liquid.
請求項1または2に記載のリチウムイオン電池の製造装置において、
前記固化部に配置された前記電極箔の最下部にエアーを吹き付けるエアーノズルが、前記固化部に設けられている、リチウムイオン電池の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the lithium ion battery according to claim 1 or 2,
An apparatus for manufacturing a lithium ion battery, wherein an air nozzle that blows air on a lowermost part of the electrode foil disposed in the solidification part is provided in the solidification part.
請求項2または3に記載のリチウムイオン電池の製造装置において、
前記スリットノズルと連結され、かつ前記固化液が収容された第1容器が設けられ、前記スリットノズルと前記第1容器との間に、前記スリットノズルから吐出される前記固化液の吐出量を調整するポンプが設けられている、リチウムイオン電池の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the lithium ion battery according to claim 2 or 3,
A first container connected to the slit nozzle and containing the solidified liquid is provided, and an amount of the solidified liquid discharged from the slit nozzle is adjusted between the slit nozzle and the first container. An apparatus for producing a lithium ion battery, provided with a pump for performing the operation.
請求項2から4の何れかに記載のリチウムイオン電池の製造装置において、
前記スリットノズルは、一対のダイからなり、前記一対のダイの先端部の隙間量を調整することで、前記スリットノズルから吐出される前記固化液の吐出量を調整可能なノズルである、リチウムイオン電池の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the lithium ion battery according to any one of claims 2 to 4,
The slit nozzle includes a pair of dies, and is a nozzle capable of adjusting a discharge amount of the solidified liquid discharged from the slit nozzle by adjusting a gap amount between tip portions of the pair of dies. Battery manufacturing equipment.
請求項1に記載のリチウムイオン電池の製造装置において、
前記搬送機構により、前記塗布部から前記固化部に搬送される前記電極箔が、前記固化部に配置される前記電極箔と鋭角を形成するように配置されている、リチウムイオン電池の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the lithium ion battery according to claim 1,
The apparatus for manufacturing a lithium ion battery, wherein the electrode foil transported from the coating unit to the solidification unit by the transport mechanism is disposed so as to form an acute angle with the electrode foil disposed in the solidification unit.
請求項1に記載のリチウムイオン電池の製造装置において、
前記固化部に配置された前記電極箔の最下部の下方に、廃液を回収する第2容器が設けられている、リチウムイオン電池の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the lithium ion battery according to claim 1,
An apparatus for manufacturing a lithium ion battery, wherein a second container for recovering a waste liquid is provided below a lowermost part of the electrode foil disposed in the solidification unit.
正極用の電極層が形成された正極シートと、負極用の電極層が形成された負極シートとがセパレータ層を介して交互に積層された積層体を備えるリチウムイオン電池の製造方法であって、
水と相溶な溶剤および水に難溶なバインダーを含む電極材料を電極箔の上に塗布する塗布工程と、
前記電極箔の上に塗布された前記電極材料の表面に固化液を供給する固化工程と、
前記固化液が供給された前記電極材料を乾燥させて前記電極層を形成する乾燥工程と、
を有し、
前記固化工程において、前記電極箔が、前記乾燥工程で配置される前記電極箔の位置よりも下方側で、かつ前記乾燥工程における前記電極箔と鈍角を形成するように配置された状態で前記固化液を供給する、リチウムイオン電池の製造方法。
A method for producing a lithium ion battery comprising a laminate in which a positive electrode sheet on which a positive electrode layer is formed and a negative electrode sheet on which a negative electrode layer is formed are alternately laminated via a separator layer,
An application step of applying an electrode material containing a solvent compatible with water and a water-insoluble binder on the electrode foil;
A solidification step of supplying a solidified liquid to the surface of the electrode material applied on the electrode foil;
A drying step of drying the electrode material supplied with the solidified liquid to form the electrode layer;
Have
In the solidification step, the solidification is performed in a state where the electrode foil is disposed below the position of the electrode foil disposed in the drying step and to form an obtuse angle with the electrode foil in the drying step. A method for manufacturing a lithium ion battery, wherein the liquid is supplied.
請求項8に記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記固化工程で、スリットノズルから前記電極材料の表面に前記固化液を供給する、リチウムイオン電池の製造方法。
In the manufacturing method of the lithium ion battery according to claim 8,
A method of manufacturing a lithium ion battery, wherein in the solidification step, the solidification liquid is supplied from a slit nozzle to the surface of the electrode material.
請求項8または9に記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記固化工程で、固化部に配置される前記電極箔の最下部にエアーを吹き付ける、リチウムイオン電池の製造方法。
In the manufacturing method of the lithium ion battery of Claim 8 or 9,
A method for manufacturing a lithium ion battery, wherein air is blown to a lowermost portion of the electrode foil disposed in the solidification portion in the solidification step.
請求項9または10に記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記スリットノズルと連結されたポンプによって前記スリットノズルから吐出される前記固化液の吐出量を調整する、リチウムイオン電池の製造方法。
In the manufacturing method of the lithium ion battery according to claim 9 or 10,
The manufacturing method of a lithium ion battery which adjusts the discharge amount of the said solidification liquid discharged from the said slit nozzle with the pump connected with the said slit nozzle.
請求項9から11の何れかに記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記スリットノズルの先端部の隙間量を調整することで、前記スリットノズルから吐出される前記固化液の吐出量を調整する、リチウムイオン電池の製造方法。
In the manufacturing method of the lithium ion battery in any one of Claim 9 to 11,
The manufacturing method of a lithium ion battery which adjusts the discharge amount of the said solidification liquid discharged from the said slit nozzle by adjusting the clearance gap amount of the front-end | tip part of the said slit nozzle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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