JP2017079191A - リチウムイオン電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】目標粒径の湿潤造粒体を作成できるリチウムイオン電池の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様は、リチウムイオン電池の製造方法において、活物質21と結着剤22に対して溶媒23を噴霧して湿潤造粒体24を作成する湿潤工程を有し、湿潤工程では、溶媒23の液滴径を、湿潤造粒体24の目標粒径の2/3以下とする。【選択図】図2
Description
本発明は、リチウムイオン電池の製造方法に関するものであり、特に、リチウムイオン電池の電極における電極合材層を形成する電極合材ペーストを製造する工程に関するものである。
特許文献1には、湿潤粉体の製造方法において、ミキサーの容器内に充填させた粉体に対して液体を徐々に添加しながら粉体と液体を混合させることにより湿潤粉体を製造すること、が開示されている。
特許文献1の湿潤粉体の製造方法において、添加する液体の液滴により粉体と液体とからなる湿潤粉体が形成されるが、添加する液体の液滴径を特に制御していないので、目標粒径の湿潤粉体を作成できないおそれがある。
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、目標粒径の湿潤造粒体を作成できるリチウムイオン電池の製造方法を提供すること、を課題とする。
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、活物質と結着剤に対して溶媒を噴霧して湿潤造粒体を作成する湿潤工程を有し、前記湿潤工程では、前記溶媒の液滴径を、前記湿潤造粒体の目標粒径の2/3以下とすること、を特徴とする。
この態様によれば、湿潤造粒体の核となる溶媒の液滴径が制御されるので、溶媒の液滴に活物質と結着剤が付着した湿潤造粒体が大きくなることを抑制でき、目標粒径の湿潤造粒体を作成できる。
また、前記湿潤工程では、前記溶媒の単位時間当たりの噴霧量を、毎分1リットル以下とすること、が好ましい。
この態様によれば、例えば溶媒の液滴同士が合わさって溶媒の液滴径が大きくなることが防止されるので、噴霧する溶媒の液滴径を所望の大きさにできる。そのため、より確実に、目標粒径の湿潤造粒体を作成できる。
本発明のリチウムイオン電池の製造方法によれば、目標粒径の湿潤造粒体を作成できる。
リチウムイオン電池の製造方法において、電極合材ペーストを電極集電体に塗布して乾燥させることにより、電極集電体に電極合材層が形成された電極が製造される。そして、この電極に使用される電極合材ペーストの製造工程においては、電極活物質と結着剤と溶媒とを混合して湿潤造粒体を作成する湿潤工程と、作成した湿潤造粒体を造粒する造粒工程と、が行われる。
本実施形態の湿潤工程においては、図1に示すように、活物質21(電極活物質)と結着剤22と溶媒23とが混合され、さらに、撹拌されながら造粒されることにより、湿潤造粒体24が作成される。活物質21は例えば、黒鉛系材料である。結着剤22は、例えば、CMC(カルボキシメチルセルロース)、および/または、ポリアクリル酸ナトリウムである。溶媒23は、例えば、水、CMC(カルボキシメチルセルロース)水溶液、PAA(ポリカルボン酸)水溶液、PVdF溶液、NMP(N−メチルピロリドン)である。
本実施形態の湿潤工程では、図2に示すような撹拌造粒機1が使用される。図2に示すように、撹拌造粒機1は、容器11と撹拌棒12とモータ13と噴霧部14などを有している。この撹拌造粒機1は、モータ13の駆動により撹拌棒12が回転することにより、容器11内の活物質21と結着剤22と溶媒23とが撹拌されて、湿潤造粒体24が作成される。詳しくは、噴霧部14から容器11内の活物質21と結着剤22に対して溶媒23が噴霧されながら、撹拌棒12により容器11内の活物質21と結着剤22と溶媒23とが撹拌される。そして、これにより、噴霧される溶媒23の液滴を核にして、当該溶媒23の液滴に活物質21と結着剤22が付着することにより、湿潤造粒体24が作成される。
本実施形態では、噴霧部14により噴霧される溶媒23の液滴径D(図3参照、平均液滴径)は、湿潤造粒体24の目標粒径(目標の平均粒径d50)の2/3以下とされる。このように湿潤造粒体24の核となる溶媒23の液滴径Dが制御されるので、溶媒23の液滴に活物質21と結着剤22が付着した湿潤造粒体24が大きくなり過ぎず、目標粒径の湿潤造粒体24が作成される。なお、湿潤造粒体24の目標粒径は、例えば、500μm未満である。
また、本実施形態では、容器11内への溶媒23の投入速度、すなわち、溶媒23の単位時間当たりの噴霧量は、毎分1リットル(1リットル/分)以下とされる。これにより、例えば噴霧する溶媒23の液滴同士が合わさって溶媒23の液滴径Dが大きくなることが防止されるので、湿潤造粒体24が大きくなり過ぎない。そのため、より確実に、目標粒径の湿潤造粒体24が作成される。
なお、湿潤造粒体24の固形分率(不揮発分率、NV値)は70%以上である。
ここで、溶媒23の液滴径Dと投入速度と湿潤造粒体24の粒径(平均粒径d50、図4では「造粒径」と表記)と電極合材層の成膜性に関する評価結果を、図4に示す。図4に示すように、溶媒23の液滴径Dと投入速度と投入箇所数と湿潤造粒体24の粒径についての条件が各々異なる実施例1〜11について、評価を行った。
なお、当該評価において、活物質21は黒鉛系材料とし、結着剤22はCMCおよびポリアクリル酸ナトリウムとした。また、活物質21と結着剤22の配合比率(重量%)は、活物質21:結着剤22=(94%〜99.7%):(0.3%〜6%)とした。また、湿潤造粒体24の固形分率は72%とした。また、粒度分布測定機として、レーザ回折・散乱式の粒子径分布測定装置(マイクロトラック・ベル株式会社製)を使用した。
また、電極合材層の成膜性については、3本のロールを有する成膜機を用いて電極集電体に電極合材ペーストを塗布した後、電極集電体に形成された電極合材層にスケやスジなどが発生しないかについて評価を行った。なお、3本のロールを有する成膜機は、湿潤造粒体24を含む電極合材ペーストを第1のロールと第2のロールとの間の隙間から押し出して膜状に形成し、膜状の電極合材ペーストを、第2のロールで搬送して、第3のロールにより搬送させた電極集電体に転写させる。これにより、電極集電体に電極合材ペーストが塗布されて、電極集電体に電極合材層が形成される。なお、電極合材層の厚みの狙い値(図4では「狙い塗膜」と表記)は、40μmとした。
図4に示すように、実施例1〜5,7〜10において、電極合材層の成膜性について良好な結果(電極合材層にスケやスジなどが発生しないという結果)が得られ、総合判定も良好な結果が得られた。ここで、実施例1〜5,7〜10は、湿潤造粒体24の粒径が500μm未満であり、溶媒23の液滴径Dが湿潤造粒体24の粒径の2/3以下であって、かつ、溶媒23の投入速度が毎分1リットル以下の条件を満たす実施例である。
一方、実施例6,11において、電極合材層の成膜性について良好な結果が得られず、総合判定も良好な結果が得られなかった。ここで、実施例6は、湿潤造粒体24の粒径が500μm以上であり、溶媒23の液滴径Dが湿潤造粒体24の粒径の2/3よりも大きい条件からなる実施例である。また、実施例11は、湿潤造粒体24の粒径が500μm以上であり、溶媒23の投入速度が毎分1リットルよりも大きい条件からなる実施例である。
以上のように本実施形態では、活物質21と結着剤22に対して溶媒23を噴霧して湿潤造粒体24を作成する湿潤工程を有し、湿潤工程では、溶媒23の液滴径Dを、湿潤造粒体24の目標粒径の2/3以下とする。
これにより、湿潤造粒体24の核となる溶媒23の液滴径Dが制御されるので、溶媒23の液滴に活物質21と結着剤22が付着した湿潤造粒体24が大きくなり過ぎず、目標粒径の湿潤造粒体24を作成できる。そのため、例えばロールを有する成膜機により湿潤造粒体24を含む電極合材ペーストを電極集電体上に付与して電極合材層を形成した場合に、電極合材層にスケやスジなどが発生しない。したがって、電極集電体上における電極合材層の成膜性が向上する。また、電極の製造工程が簡略化されるので、コスト低減が図られる。
また、湿潤工程では、溶媒23の単位時間当たりの噴霧量を、毎分1リットル以下とする。これにより、例えば溶媒23の液滴同士が合わさって溶媒23の液滴径が大きくなることが防止されるので、噴霧する溶媒23の液滴径Dを所望の大きさにできる。そのため、より確実に、目標粒径の湿潤造粒体24を作成できる。
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
1 撹拌造粒機
11 容器
12 撹拌棒
13 モータ
14 噴霧部
21 活物質
22 結着剤
23 溶媒
24 湿潤造粒体
D 液滴径
11 容器
12 撹拌棒
13 モータ
14 噴霧部
21 活物質
22 結着剤
23 溶媒
24 湿潤造粒体
D 液滴径
Claims (2)
- 活物質と結着剤に対して溶媒を噴霧して湿潤造粒体を作成する湿潤工程を有し、
前記湿潤工程では、前記溶媒の液滴径を、前記湿潤造粒体の目標粒径の2/3以下とすること、
を特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。 - 請求項1のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記湿潤工程では、前記溶媒の単位時間当たりの噴霧量を、毎分1リットル以下とすること、
を特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
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JP2015207852A JP2017079191A (ja) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | リチウムイオン電池の製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108428857A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-08-21 | 王丽 | 一种用于电池制造的搅拌装置 |
CN108899560A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-11-27 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种金属铱表面修饰铂的双效氧电极催化剂的制备与应用 |
KR20190031650A (ko) * | 2017-09-18 | 2019-03-27 | 현대자동차주식회사 | 수랭식 양면 냉각기 |
US10258949B2 (en) | 2015-12-04 | 2019-04-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Granulated body manufacturing apparatus and method |
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2015
- 2015-10-22 JP JP2015207852A patent/JP2017079191A/ja active Pending
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