JP2016115432A - Method of manufacturing electrode for lithium ion battery - Google Patents

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Naohiro Hazama
尚宏 挾間
聡 工藤
Satoshi Kudo
聡 工藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing an electrode for a lithium ion battery capable of keeping peeling strength between a powder layer and a base material high at both width-directional ends of the powder layer.SOLUTION: A method of manufacturing an electrode for a lithium ion battery includes: a coating process of coating a surface of a base material 12 with a binder coating liquid more widely than a set width corresponding to a width of the electrode for the lithium ion battery; a supply process of supplying powder 16 including an electrode active substance to the surface of the base material coated with the binder coating liquid more widely than the set width; a control process of controlling a coating weight of the powder on the surface of the base material; a formation process of forming a powder layer 24 by pressing the powder on the surface of the base material using a pair of press rolls 22A, 22B; a cutting process of making a cut in the powder layer along edges on both sides of the set width; and a removal process of purging a powder layer, formed outside the set width, from the surface of the base material with air.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電極活物質等を含む粉体を圧縮成形してリチウムイオン電池用電極を製造するリチウムイオン電池用電極の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing an electrode for a lithium ion battery, in which a powder containing an electrode active material or the like is compression molded to produce an electrode for a lithium ion battery.

小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、繰り返し充放電が可能なリチウムイオン電池は、環境対応からも今後の需要の拡大が見込まれている。リチウムイオン電池は、エネルギー密度が大きいことから、携帯電話やノート型パソコン等の分野で利用されているが、用途の拡大や発展に伴い、低抵抗化、大容量化等、より一層の性能向上が求められている。   The demand for lithium-ion batteries that are compact and lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged is expected to increase in the future from the environmental viewpoint. Lithium-ion batteries are used in the fields of mobile phones and notebook PCs because of their high energy density, but with the expansion and development of applications, further improvements in performance such as lower resistance and larger capacity Is required.

リチウムイオン電池用電極は電極シートとして得ることができる。例えば、特許文献1には、基材にバインダーを塗付した後に粉体を散布して基材の表面に粉体層を形成し、基材を一対のプレス用ロール間を通過させて基材の表面に粉体層を連続的に圧縮成形することにより電極シートを得るリチウムイオン二次電池の製造方法が開示されている。   The electrode for a lithium ion battery can be obtained as an electrode sheet. For example, Patent Document 1 discloses that after a binder is applied to a base material, powder is dispersed to form a powder layer on the surface of the base material, and the base material is passed between a pair of press rolls. A method for manufacturing a lithium ion secondary battery is disclosed in which an electrode sheet is obtained by continuously compression-molding a powder layer on the surface of the battery.

特開2014−078497号公報JP 2014-078497 A

ところで、上述のリチウムイオン二次電池の製造方法を用いて電極シートを製造する場合、一対のプレス用ロール間に基材を通過させたときに粉体が幅方向外側に流動して粉体層の端部にダレが生じる。このため、粉体層の幅方向両端部がプレス不足となって粉体層と基材との間の密着力が低下し、結果として粉体層の幅方向両端部における粉体層と基材との剥離強度が低下するという問題があった。   By the way, when manufacturing an electrode sheet using the above-described method for manufacturing a lithium ion secondary battery, when the base material is passed between a pair of press rolls, the powder flows to the outside in the width direction and the powder layer Sagging occurs at the end of the. For this reason, the width direction both ends of the powder layer are insufficiently pressed, and the adhesion force between the powder layer and the substrate is reduced. As a result, the powder layer and the substrate at both ends in the width direction of the powder layer There was a problem that the peel strength of the resin was lowered.

本発明の目的は、粉体層の幅方向両端部における粉体層と基材との剥離強度を高く維持することができるリチウムイオン電池用電極の製造方法を提供することである。   The objective of this invention is providing the manufacturing method of the electrode for lithium ion batteries which can maintain the peeling strength of the powder layer and a base material in the width direction both ends of a powder layer high.

本発明者らは、鋭意検討の結果、形成された粉体層の幅方向両端部に切り込みを入れて幅方向両端部に形成された粉体層を除去することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above object can be achieved by cutting the both ends in the width direction of the formed powder layer and removing the powder layer formed at both ends in the width direction. The headline and the present invention were completed.

即ち、本発明によれば、
(1)基材表面に、リチウムイオン電池用電極の幅に相当する設定幅より広く結着材塗液を塗布する塗布工程と、前記結着材塗液が塗布された前記基材表面に、電極活物質を含む粉体を前記設定幅より広く供給する供給工程と、前記基材表面の前記粉体の目付量を制御する制御工程と、一対のプレス用ロールを用いて前記基材表面の前記粉体をプレスすることにより粉体層を形成する形成工程と、前記設定幅の両側の縁部に沿って前記粉体層に切り込みを入れる切込工程と、前記基材表面から前記設定幅外に形成された前記粉体層をエアパージする除去工程と、を含むことを特徴とするリチウムイオン電池用電極の製造方法、
(2)前記切込工程は、ロータリーカッターを用いて前記粉体層に切り込みを入れることを特徴とする(1)記載のリチウムイオン電池用電極の製造方法、
が提供される。
That is, according to the present invention,
(1) An application step of applying a binder coating liquid wider than a set width corresponding to the width of the electrode for a lithium ion battery on the surface of the substrate; and the substrate surface on which the binder coating liquid is applied, A supply step of supplying a powder containing an electrode active material wider than the set width; a control step of controlling the basis weight of the powder on the surface of the substrate; and a pair of press rolls. A forming step of forming a powder layer by pressing the powder, a cutting step of cutting the powder layer along edges on both sides of the set width, and the set width from the substrate surface A step of air purging the powder layer formed outside, and a method for producing an electrode for a lithium ion battery,
(2) The method for producing an electrode for a lithium ion battery according to (1), wherein the cutting step is performed by cutting the powder layer using a rotary cutter.
Is provided.

本発明によれば、粉体層の幅方向両端部における粉体層と基材との剥離強度を高く維持することができるリチウムイオン電池用電極の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the electrode for lithium ion batteries which can maintain the peeling strength of the powder layer and base material in the width direction both ends of a powder layer high can be provided.

本発明の実施の形態に係る粉体成形装置の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the powder molding apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るロータリーカッター及びエアパージ装置の構成及び動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure and operation | movement of the rotary cutter and air purge apparatus which concern on embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係るリチウムイオン電池用電極の製造方法について説明する。図1は、本発明の実施の形態に係るリチウムイオン電池用電極の製造に用いる粉体成形装置2の概略を示す図である。   Hereinafter, a method for manufacturing an electrode for a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an outline of a powder molding apparatus 2 used for manufacturing a lithium ion battery electrode according to an embodiment of the present invention.

粉体成形装置2は、図1に示すように、粉体16を収容するホッパー18、ホッパー18から基材12の表面に供給される粉体16の目付量を制御するスキージ部材20、基材12の表面に供給される粉体16をプレスする一対のプレス用ロール22A,22B、形成された粉体層24の幅方向両端部に切り込みを入れる一対のロータリーカッター4A,4B(図2参照)、幅方向両端部に形成された粉体層24に向けて空気を噴出する一対のエアパージ装置6A,6B(図2参照)を備えている。   As shown in FIG. 1, the powder molding apparatus 2 includes a hopper 18 that contains the powder 16, a squeegee member 20 that controls the basis weight of the powder 16 that is supplied from the hopper 18 to the surface of the base 12, and a base A pair of press rolls 22A and 22B for pressing the powder 16 supplied to the surface of the pair 12, and a pair of rotary cutters 4A and 4B for cutting at both ends in the width direction of the formed powder layer 24 (see FIG. 2) And a pair of air purge devices 6A and 6B (see FIG. 2) for jetting air toward the powder layer 24 formed at both ends in the width direction.

スキージ部材20は、円柱形状を有し、ホッパー18の下流側かつ一対のプレス用ロール22A,22Bの上流側に配置されている。スキージ部材20の回転軸は、一対のプレス用ロール22A,22Bの回転軸と平行である。   The squeegee member 20 has a cylindrical shape and is disposed on the downstream side of the hopper 18 and on the upstream side of the pair of press rolls 22A and 22B. The rotation axis of the squeegee member 20 is parallel to the rotation axes of the pair of press rolls 22A and 22B.

一対のロータリーカッター4A,4Bは円板形状を有し、円板の縁部には粉体層24に切り込みを入れるための刃が形成されており、円板の中心を回転軸として回転可能に構成されている。図2は、一対のロータリーカッター4A,4B及び一対のエアパージ装置6A,6Bの構成及び動作を説明するための図である。一対のロータリーカッター4A,4Bは、一対のプレス用ロール22A,22Bの下流側であって、図2に示すように粉体層24の幅方向両端部にそれぞれ配置されている。ロータリーカッター4Aは、リチウムイオン電池用電極の幅に相当する設定幅Dの一端側(図2では左端側)の縁部に沿って粉体層24に切り込み8Aを入れる。ロータリーカッター4Bは、設定幅Dの他端側(図2では右端側)の縁部に沿って粉体層24に切り込み8Bを入れる。なお、一対のロータリーカッター4A,4Bは、基材12に切り込みを入れず、粉体層24のみに切り込み8A,8Bを入れる。   The pair of rotary cutters 4A and 4B has a disk shape, and a blade for cutting the powder layer 24 is formed at the edge of the disk so that the center of the disk can be rotated as a rotation axis. It is configured. FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration and operation of the pair of rotary cutters 4A and 4B and the pair of air purge devices 6A and 6B. The pair of rotary cutters 4A and 4B are disposed on the downstream side of the pair of press rolls 22A and 22B, respectively, at both ends in the width direction of the powder layer 24 as shown in FIG. The rotary cutter 4A cuts 8A into the powder layer 24 along the edge on one end side (left end side in FIG. 2) of the set width D corresponding to the width of the lithium ion battery electrode. The rotary cutter 4B cuts 8B into the powder layer 24 along the edge on the other end side (the right end side in FIG. 2) of the set width D. Note that the pair of rotary cutters 4A and 4B do not cut the base material 12, but only cut the powder layer 24 with the cuts 8A and 8B.

一対のエアパージ装置6A,6Bは、一対のロータリーカッター4A,4Bの下流側であって、図2に示すように粉体層24の幅方向両端部にそれぞれ配置されている。エアパージ装置6Aは、設定幅Dより一方の外側(図2では左外側)、即ち切り込み8Aより外側に形成された粉体層24に対してノズル6aから圧縮された空気を噴き付ける。切り込み8Aより外側に形成された粉体層24は、図2に示すように、エアパージ装置6Aにより基板12からエアパージされる。エアパージ装置6Bは、設定幅Dより他方の外側(図2では右外側)、即ち切り込み8Bより外側に形成された粉体層24に対してノズル(図示せず)から圧縮された空気を噴き付ける。切り込み8Bより外側に形成された粉体層24は、図2に示すように、エアパージ装置6Bにより基板12からエアパージされる。   The pair of air purge devices 6A and 6B are disposed on the downstream side of the pair of rotary cutters 4A and 4B, respectively, at both ends in the width direction of the powder layer 24 as shown in FIG. The air purge device 6A sprays compressed air from the nozzle 6a onto the powder layer 24 formed on one outer side (left outer side in FIG. 2) from the set width D, that is, outside the cut 8A. The powder layer 24 formed outside the cut 8A is air purged from the substrate 12 by the air purge device 6A as shown in FIG. The air purge device 6B sprays compressed air from a nozzle (not shown) against the powder layer 24 formed on the other outer side (right outer side in FIG. 2) from the set width D, that is, outside the cut 8B. . As shown in FIG. 2, the powder layer 24 formed outside the cut 8B is air purged from the substrate 12 by the air purge device 6B.

なお、設定幅D内に形成されている粉体層24は、設定幅D外に形成されていた粉体層24より目付量も大きく、基材12への剥離強度も大きいため、設定幅D外の粉体層24がエアパージされることはない。一方、設定幅D外に形成される粉体層24は、設定幅D内に形成されている粉体層24より目付量が小さく、基材12への剥離強度も小さいため、容易にエアパージされる。   Note that the powder layer 24 formed within the set width D has a larger basis weight than the powder layer 24 formed outside the set width D, and the peel strength to the substrate 12 is also large. The outer powder layer 24 is not air purged. On the other hand, the powder layer 24 formed outside the set width D has a smaller basis weight than the powder layer 24 formed within the set width D and has a low peel strength to the base material 12, and thus is easily air purged. The

この粉体成形装置2を用いてリチウムイオン電池用電極としての電極シートを製造する場合には、まず、図示しない結着材塗液塗付装置により基材12の表面に結着材塗液を設定幅Dより広く塗付する。具体的には、設定幅Dの両側の縁部から0.1mm〜5mm程度外側まで塗付する。次に、結着材塗液が塗付された基材12の表面にホッパー18から粉体16を設定幅Dより広く、即ち結着材塗液が塗付された領域に供給する。そして、スキージ部材20により基材12の表面に供給された粉体16の目付量が制御され、粉体16は一対のプレス用ロール22A,22Bの間を通過することによりプレスされ、粉体層24が形成される。そして、粉体層24には、図2に示すように、一対のロータリーカッター4A,4Bにより設定幅Dの両側の縁部に沿って切り込み8A,8Bが入れられる。設定幅Dより外側、即ち切り込み8A,8Bの外側に形成された粉体層24は、図2に示すように、エアパージ装置6A,6Bにより基板12からエアパージされる。これにより、基材12の表面に粉体層24が圧縮成形された電極シートが製造される。   When manufacturing an electrode sheet as an electrode for a lithium ion battery using the powder molding apparatus 2, first, a binder coating liquid is applied to the surface of the substrate 12 by a binder coating liquid coating apparatus (not shown). Apply wider than set width D. Specifically, it is applied from the edges on both sides of the set width D to the outside by about 0.1 mm to 5 mm. Next, the powder 16 is supplied from the hopper 18 to the surface of the base material 12 to which the binder coating liquid has been applied, wider than the set width D, that is, to the region where the binder coating liquid has been applied. Then, the basis weight of the powder 16 supplied to the surface of the base material 12 by the squeegee member 20 is controlled, and the powder 16 is pressed by passing between a pair of press rolls 22A and 22B, and the powder layer 24 is formed. Then, as shown in FIG. 2, the powder layer 24 is provided with cuts 8A and 8B along the edges on both sides of the set width D by a pair of rotary cutters 4A and 4B. The powder layer 24 formed outside the set width D, that is, outside the cuts 8A and 8B is air purged from the substrate 12 by the air purge devices 6A and 6B as shown in FIG. Thereby, an electrode sheet in which the powder layer 24 is compression-molded on the surface of the substrate 12 is manufactured.

この実施の形態に係るリチウムイオン電池用電極の製造方法によれば、まず製造すべき電極シートの幅に相当する設定幅Dより幅広の粉体層24を作製し、設定幅Dの両側の縁部に沿って粉体層24に切り込みを入れ、切り込みより幅方向外側の粉体層24をエアパージする。即ち、粉体層24の幅方向中央部に比して粉体16の目付量が小さく、粉体16の基材12への剥離強度が小さくなる幅方向両端部に形成された粉体層24を除去するため、設定幅D内の粉体層24と基材12との剥離強度を高く維持することができ、設定幅D内に形成される粉体層24が基材12の表面から剥離するのを抑制することができる。また、切り込み8A,8Bより幅方向外側の粉体層24がエアパージされるため、設定幅D内の粉体層24の両端部の縁が切り込みにより凹凸のない平滑なものとなり、粉体層24の縁部の精度を向上させることができる。   According to the method for manufacturing an electrode for a lithium ion battery according to this embodiment, first, the powder layer 24 wider than the set width D corresponding to the width of the electrode sheet to be manufactured is prepared, and both edges of the set width D are formed. A cut is made in the powder layer 24 along the portion, and the powder layer 24 on the outer side in the width direction is air purged from the cut. That is, the powder layer 24 formed at both ends in the width direction has a smaller basis weight of the powder 16 than the central portion in the width direction of the powder layer 24 and the peel strength of the powder 16 to the substrate 12 is reduced. Therefore, the peel strength between the powder layer 24 and the substrate 12 within the set width D can be kept high, and the powder layer 24 formed within the set width D is peeled from the surface of the substrate 12. Can be suppressed. In addition, since the powder layer 24 on the outer side in the width direction from the cuts 8A and 8B is air purged, the edges of both ends of the powder layer 24 within the set width D become smooth due to the cut, and the powder layer 24 is smooth. It is possible to improve the accuracy of the edge portion.

なお、この実施の形態において、一対のロータリーカッター4A,4Bにより粉体層24に切り込み8A,8Bを入れた後に、一対のエアパージ装置6A,6Bにより設定幅D外の粉体層24をエアパージしているが、一対のロータリーカッター4A,4Bにより粉体層24に切り込み8A,8Bを入れながら一対のエアパージ装置6A,6Bにより設定幅D外の粉体層24をエアパージしてもよい。この場合には、ロータリーカッター4A,4Bが設定幅D内の粉体層24に空気を噴き付けないための防壁となる。   In this embodiment, after the notches 8A and 8B are cut into the powder layer 24 by the pair of rotary cutters 4A and 4B, the powder layer 24 outside the set width D is air purged by the pair of air purge devices 6A and 6B. However, the powder layer 24 outside the set width D may be air purged by the pair of air purge devices 6A and 6B while the cuts 8A and 8B are inserted into the powder layer 24 by the pair of rotary cutters 4A and 4B. In this case, the rotary cutters 4A and 4B serve as barriers for preventing air from being sprayed onto the powder layer 24 within the set width D.

なお、この実施の形態において、基材12としては、薄いフィルム状の基材であればよく、通常、厚さ1μm〜1000μm、好ましくは5μm〜800μmである。基材12としては、アルミニウム、白金、ニッケル、タンタル、チタン、ステンレス鋼、銅、その他の合金などの金属箔または炭素、導電性高分子、紙、天然繊維、高分子繊維、布帛、高分子樹脂フィルムなどが挙げられ、目的に応じて適宜選択することができる。高分子樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂フィルム、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリ塩化ビニル、アラミドフィルム、PEN、PEEK等を含んで構成されるプラスチックフィルム、シート等が挙げられる。   In this embodiment, the substrate 12 may be a thin film substrate, and usually has a thickness of 1 μm to 1000 μm, preferably 5 μm to 800 μm. As the base material 12, metal foil or carbon such as aluminum, platinum, nickel, tantalum, titanium, stainless steel, copper, and other alloys, conductive polymer, paper, natural fiber, polymer fiber, fabric, polymer resin A film etc. are mentioned, It can select suitably according to the objective. Examples of the polymer resin film include polyester resin films such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, plastic films and sheets including polyimide, polypropylene, polyphenylene sulfide, polyvinyl chloride, aramid film, PEN, PEEK, and the like. It is done.

これらの中でも、リチウムイオン電池電極用の電極シートを製造する場合には、基材12として、金属箔または炭素フィルム、導電性高分子フィルムを用いることができ、好適には金属が用いられる。これらの中で導電性、耐電圧性の面から銅、アルミニウムまたはアルミニウム合金を使用することが好ましい。また、基材12の表面には塗膜処理、穴あけ加工、バフ加工、サンドブラスト加工及び/又はエッチング加工等の処理が施されていても良い。   Among these, when manufacturing an electrode sheet for a lithium ion battery electrode, a metal foil, a carbon film, or a conductive polymer film can be used as the substrate 12, and a metal is preferably used. Among these, it is preferable to use copper, aluminum, or an aluminum alloy in terms of conductivity and voltage resistance. Further, the surface of the base material 12 may be subjected to treatment such as coating treatment, drilling, buffing, sandblasting and / or etching.

結着材塗液は、SBR水分散液であり、SBRの濃度は、10.0〜40wt%である。SBRのガラス転移温度は、−50℃〜30℃の範囲内である。結着材塗液には、塗液の粘度やぬれ性を調整するために、増粘剤や界面活性剤が含まれていてもよい。増粘剤や界面活性剤としては、公知のものを使用することができる。また、結着材として、SBR以外にも、水系のポリアクリル酸(PAA)や、有機溶媒系のポリフッ化ビニリデン(PVDF)などを用いてもよい。   The binder coating liquid is an SBR aqueous dispersion, and the concentration of SBR is 10.0 to 40 wt%. The glass transition temperature of SBR is in the range of −50 ° C. to 30 ° C. The binder coating liquid may contain a thickener and a surfactant in order to adjust the viscosity and wettability of the coating liquid. Known thickeners and surfactants can be used. In addition to SBR, water-based polyacrylic acid (PAA), organic solvent-based polyvinylidene fluoride (PVDF), or the like may be used as the binder.

ホッパー18に収容される粉体16としては、電極活物質を含む複合粒子が挙げられる。複合粒子は、電極活物質及び結着材を含み、必要に応じてその他の分散剤、導電材および添加剤を含んでもよい。   Examples of the powder 16 accommodated in the hopper 18 include composite particles containing an electrode active material. The composite particles include an electrode active material and a binder, and may include other dispersants, conductive materials, and additives as necessary.

複合粒子をリチウムイオン電池の電極材料として用いる場合、正極用活物質としては、リチウムイオンを可逆的にドープ・脱ドープ可能な金属酸化物が挙げられる。かかる金属酸化物としては、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、燐酸鉄リチウム等を挙げることができる。なお、上記にて例示した正極活物質は適宜用途に応じて単独で使用してもよく、複数種混合して使用してもよい。   When the composite particles are used as an electrode material for a lithium ion battery, examples of the positive electrode active material include metal oxides capable of reversibly doping and dedoping lithium ions. Examples of the metal oxide include lithium cobaltate, lithium nickelate, lithium manganate, and lithium iron phosphate. In addition, the positive electrode active material illustrated above may be used independently according to a use, and may be used in mixture of multiple types.

なお、リチウムイオン電池用正極の対極としての負極の活物質としては、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素、熱分解炭素などの低結晶性炭素(非晶質炭素)、グラファイト(天然黒鉛、人造黒鉛)、錫やケイ素等の合金系材料、ケイ素酸化物、錫酸化物、チタン酸リチウム等の酸化物、等が挙げられる。なお、上記に例示した電極活物質は適宜用途に応じて単独で使用してもよく、複数種混合して使用してもよい。   The active material of the negative electrode as the counter electrode of the positive electrode for lithium ion batteries includes graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, low crystalline carbon such as pyrolytic carbon (amorphous carbon), graphite (natural graphite) , Artificial graphite), alloy materials such as tin and silicon, oxides such as silicon oxide, tin oxide, and lithium titanate. In addition, the electrode active material illustrated above may be used independently according to a use, and may be used in mixture of multiple types.

リチウムイオン電池電極用の電極活物質の形状は、粒状に整粒されたものが好ましい。粒子の形状が球形であると、電極成形時により高密度な電極が形成できる。   The shape of the electrode active material for the lithium ion battery electrode is preferably a granulated particle. When the shape of the particles is spherical, a higher density electrode can be formed during electrode molding.

リチウムイオン電池電極用の電極活物質の体積平均粒子径は、正極、負極ともに通常0.1〜100μm、好ましくは0.5〜50μm、より好ましくは0.8〜30μmである。   The volume average particle diameter of the electrode active material for a lithium ion battery electrode is usually 0.1 to 100 μm, preferably 0.5 to 50 μm, more preferably 0.8 to 30 μm for both the positive electrode and the negative electrode.

複合粒子に用いられる結着材としては、前記電極活物質を相互に結着させることができる化合物であれば特に制限はない。好適な結着材は、溶媒に分散する性質のある分散型結着材である。分散型結着材として、例えば、シリコン系重合体、フッ素含有重合体、共役ジエン系重合体、アクリレート系重合体、ポリイミド、ポリアミド、ポリウレタン等の高分子化合物が挙げられ、好ましくはフッ素系含有重合体、共役系ジエン重合体およびアクリレート系重合体、より好ましくは共役ジエン系重合体およびアクリレート系重合体が挙げられる。   The binder used for the composite particles is not particularly limited as long as it is a compound capable of binding the electrode active materials to each other. A suitable binder is a dispersion type binder having a property of being dispersed in a solvent. Examples of the dispersion-type binder include high molecular compounds such as silicon polymers, fluorine-containing polymers, conjugated diene polymers, acrylate polymers, polyimides, polyamides, polyurethanes, and preferably fluorine-containing polymers. Polymers, conjugated diene polymers and acrylate polymers, more preferably conjugated diene polymers and acrylate polymers.

分散型結着材の形状は、特に制限はないが、粒子状であることが好ましい。粒子状であることにより、結着性が良く、また、作製した電極の容量の低下や充放電の繰り返しによる劣化を抑えることができる。粒子状の結着材としては、例えば、ラテックスのごとき結着材の粒子が水に分散した状態のものや、このような分散液を乾燥して得られる粒子状のものが挙げられる。   The shape of the dispersion-type binder is not particularly limited, but is preferably particulate. By being particulate, the binding property is good, and it is possible to suppress deterioration of the capacity of the manufactured electrode and deterioration due to repeated charge and discharge. Examples of the particulate binder include those in which the particles of the binder such as latex are dispersed in water, and particulates obtained by drying such a dispersion.

結着材の量は、得られる電極活物質層と基材との密着性が充分に確保でき、かつ、内部抵抗を低くすることができる観点から、電極活物質100重量部に対して、乾燥重量基準で通常は0.1〜50重量部、好ましくは0.5〜20重量部、より好ましくは1〜15重量部である。   The amount of the binder is such that the adhesion between the obtained electrode active material layer and the substrate can be sufficiently secured and the internal resistance can be lowered. The amount is usually 0.1 to 50 parts by weight, preferably 0.5 to 20 parts by weight, more preferably 1 to 15 parts by weight.

複合粒子には、前述のように必要に応じて分散剤を用いてもよい。分散剤の具体例としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどのセルロース系ポリマー、ならびにこれらのアンモニウム塩またはアルカリ金属塩などが挙げられる。これらの分散剤は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。   As described above, a dispersant may be used for the composite particles as necessary. Specific examples of the dispersant include cellulose polymers such as carboxymethyl cellulose and methyl cellulose, and ammonium salts or alkali metal salts thereof. These dispersants can be used alone or in combination of two or more.

複合粒子には、前述のように必要に応じて導電材を用いてもよい。導電材の具体例としては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、及びケッチェンブラック(アクゾノーベル ケミカルズ ベスローテン フェンノートシャップ社の登録商標)などの導電性カーボンブラックが挙げられる。これらの中でも、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックが好ましい。これらの導電材は、単独でまたは二種類以上を組み合わせて用いることができる。   As described above, a conductive material may be used for the composite particles as necessary. Specific examples of the conductive material include conductive carbon black such as furnace black, acetylene black, and ketjen black (registered trademark of Akzo Nobel Chemicals Bethloten Fennaut Shap). Among these, acetylene black and ketjen black are preferable. These conductive materials can be used alone or in combination of two or more.

複合粒子は、電極活物質、結着材および必要に応じ添加される前記導電材等他の成分を用いて造粒することにより得られ、少なくとも電極活物質、結着材を含んでなるが、前記のそれぞれが個別に独立した粒子として存在するのではなく、構成成分である電極活物質、結着材を含む2成分以上によって一粒子を形成するものである。具体的には、前記2成分以上の個々の粒子の複数個が結合して二次粒子を形成しており、複数個(好ましくは数個〜数十個)の電極活物質が、結着材によって結着されて粒子を形成しているものが好ましい。   The composite particles are obtained by granulating using an electrode active material, a binder, and other components such as the conductive material added as necessary, and include at least an electrode active material and a binder, Each of the above does not exist as an independent particle, but forms one particle by two or more components including an electrode active material and a binder as constituent components. Specifically, a plurality of (more preferably several to several tens) electrode active materials are formed by combining a plurality of the individual particles of the two or more components to form secondary particles. It is preferable that the particles are bound to form particles.

複合粒子の製造方法は特に制限されず、流動層造粒法、噴霧乾燥造粒法、転動層造粒法などの公知の造粒法により製造することができる。   The production method of the composite particles is not particularly limited, and can be produced by a known granulation method such as a fluidized bed granulation method, a spray drying granulation method, or a rolling bed granulation method.

複合粒子の体積平均粒子径は、所望の厚みの電極活物質層を容易に得る観点から、通常0.1〜1000μm、好ましくは1〜500μm、より好ましくは30〜250μmの範囲である。   The volume average particle diameter of the composite particles is usually in the range of 0.1 to 1000 μm, preferably 1 to 500 μm, more preferably 30 to 250 μm, from the viewpoint of easily obtaining an electrode active material layer having a desired thickness.

なお、複合粒子の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(たとえば、SALD−3100;島津製作所製)にて測定し、算出される体積平均粒子径である。   The average particle size of the composite particles is a volume average particle size calculated by measuring with a laser diffraction particle size distribution measuring device (for example, SALD-3100; manufactured by Shimadzu Corporation).

2…粉体成形装置、4A,4B…ロータリーカッター,6A,6B…エアパージ装置、12…基材、16…粉体、18…ホッパー、20…スキージ部材、22A,22B…プレス用ロール、24…粉体層。   2 ... Powder forming device, 4A, 4B ... Rotary cutter, 6A, 6B ... Air purge device, 12 ... Base material, 16 ... Powder, 18 ... Hopper, 20 ... Squeegee member, 22A, 22B ... Press roll, 24 ... Powder layer.

Claims (2)

基材表面に、リチウムイオン電池用電極の幅に相当する設定幅より広く結着材塗液を塗布する塗布工程と、
前記結着材塗液が塗布された前記基材表面に、電極活物質を含む粉体を前記設定幅より広く供給する供給工程と、
前記基材表面の前記粉体の目付量を制御する制御工程と、
一対のプレス用ロールを用いて前記基材表面の前記粉体をプレスすることにより粉体層を形成する形成工程と、
前記設定幅の両側の縁部に沿って前記粉体層に切り込みを入れる切込工程と、
前記基材表面から前記設定幅外に形成された前記粉体層をエアパージする除去工程と、
を含むことを特徴とするリチウムイオン電池用電極の製造方法。
An application step of applying a binder coating liquid wider than a set width corresponding to the width of the lithium ion battery electrode on the substrate surface;
A supply step of supplying a powder containing an electrode active material wider than the set width to the surface of the base material to which the binder coating liquid has been applied;
A control step of controlling the basis weight of the powder on the substrate surface;
A forming step of forming a powder layer by pressing the powder on the surface of the substrate using a pair of press rolls;
A cutting process for cutting the powder layer along edges on both sides of the set width;
A removing step of air purging the powder layer formed outside the set width from the substrate surface;
The manufacturing method of the electrode for lithium ion batteries characterized by including.
前記切込工程は、ロータリーカッターを用いて前記粉体層に切り込みを入れることを特徴とする請求項1記載のリチウムイオン電池用電極の製造方法。   The method for producing an electrode for a lithium ion battery according to claim 1, wherein the cutting step cuts the powder layer using a rotary cutter.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023100973A1 (en) 2021-12-03 2023-06-08 日本ゼオン株式会社 Apparatus for manufacturing electrode active material layer
WO2023100971A1 (en) 2021-12-03 2023-06-08 日本ゼオン株式会社 Apparatus for manufacturing electrode active material layer
WO2023157931A1 (en) * 2022-02-16 2023-08-24 Apb株式会社 Battery electrode manufacturing device and battery electrode manufacturing method

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