JP2017220455A - Continuous extruding kneader for producing mixture for electrode active material layer, mixture for electrode active material layer using continuous extruding kneader, electrode laminate, and method for manufacturing all-solid-state battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池の電極活物質層用混合物を製造するための連続押出混練機、並びに、その連続押出混練機を用いた電極活物質層用混合物、電極積層体、及び全固体電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a continuous extrusion kneader for producing a mixture for an electrode active material layer of a battery, a mixture for an electrode active material layer using the continuous extrusion kneader, an electrode laminate, and a method for producing an all-solid battery. About.
近年、自動車、パソコン、携帯電話、及びタブレット端末等の電源として、小型で高性能な電池の開発が求められている。このような電池として、液体の電解質を用いた電解液電池と並んで、固体の電解質を用いた全固体電池の開発が盛んに行われている。 In recent years, there has been a demand for the development of small, high-performance batteries as power sources for automobiles, personal computers, mobile phones, tablet terminals, and the like. As such a battery, along with an electrolyte battery using a liquid electrolyte, an all-solid battery using a solid electrolyte has been actively developed.
一般に、全固体電池は、その構成要素の一つとして電極活物質及び固体電解質等を含む電極活物質層を有する。ここで、電極活物質とは、正極においては正極活物質を、負極においては負極活物質を指す。 Generally, an all-solid battery has an electrode active material layer including an electrode active material, a solid electrolyte, and the like as one of its constituent elements. Here, the electrode active material refers to a positive electrode active material in the positive electrode and a negative electrode active material in the negative electrode.
電極活物質層の製造は、電極活物質、及び固体電解質等の材料を混練して混合物を形成する工程を含んでおり、混練は、しばしば連続押出混練機を用いて行われている。混練においては、一般に、固体電解質及び電極活物質等の材料に高い剪断力をかけて、材料の凝集を防止している。 The production of the electrode active material layer includes a step of kneading the electrode active material and a material such as a solid electrolyte to form a mixture, and the kneading is often performed using a continuous extrusion kneader. In kneading, in general, a high shearing force is applied to materials such as a solid electrolyte and an electrode active material to prevent aggregation of the materials.
例えば、特許文献１には、上流から下流に向かって、第一の供給部から供給された固体電解質を混練する第一の混練部と、第一の混練部で混練された固体電解質と第二の供給部から新たに供給された活物質とを混練する第二の混練部とを有する、電極活物質層用混合物のための連続押出混練機が記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses that a first kneading unit that kneads a solid electrolyte supplied from a first supply unit from upstream to downstream, a solid electrolyte kneaded in the first kneading unit, and a second A continuous extrusion kneader for a mixture for an electrode active material layer having a second kneading part for kneading an active material newly supplied from the supply part is described.
固体電解質の混練において、固体電解質の一次粒子は直径が１μｍ以下の微粒子であるため、粒子が凝集しやすく、特許文献１に開示されるような従来の連続押出混練機の構成では、第一の混練部における固体電解質の混練が不十分となり、製造される電極活物質層用混合物の混練が不十分となる可能性があった。 In the solid electrolyte kneading, since the primary particles of the solid electrolyte are fine particles having a diameter of 1 μm or less, the particles are likely to aggregate. In the configuration of the conventional continuous extrusion kneader disclosed in Patent Document 1, the first There is a possibility that the kneading of the solid electrolyte in the kneading part becomes insufficient and the kneading of the produced electrode active material layer mixture becomes insufficient.
そこで本発明は、十分に混練された電極活物質層用混合物を製造するための連続押出混練機を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the continuous extrusion kneader for manufacturing the mixture for electrode active material layers fully kneaded.
本発明者らは、上記目的を達成すべく、鋭意検討を重ね、本発明を完成させた。本発明の要旨は次のとおりである。
〈１〉上流から下流に向かって、
固体電解質の少なくとも一部を供給する第一の供給部と、
前記第一の供給部から供給された材料を混練して中間混合物とする第一の混練部と、
前記中間混合物に電極活物質の少なくとも一部を供給する第二の供給部と、
前記中間混合物および前記第二の供給部から供給された材料を混練する第二の混練部と
を備え、
前記第一の混練部は、前記第一の供給部から供給された材料を混練するとともに下流に搬送する順混練部と、順混練部から供給された材料を混練するとともに上流方向の力を付与する逆混練部とを備える、電極活物質層用混合物を製造するための連続押出混練機。
〈２〉前記第一の混練部が、前記逆混練部より下流側に、少なくとも一つの追加混練部をさらに備え、かつ、
前記追加混練部は、上流から供給された材料を混練するとともに下流に搬送する追加順混練部と、前記追加順混練部から供給された材料を混練するとともに上流方向の力を付与する追加逆混練部とを備える、
〈１〉項に記載の連続押出混練機。
〈３〉前記第一の混練部が、複数の追加混練部を備える、〈２〉項に記載の連続押出混練機。
〈４〉前記第一の混練部の最下流部と前記第二の供給部の最上流部との間に、前記第一の混練部から供給された材料を混練しつつ、混練中の材料が、前記第一の混練部から供給される材料に押し出されて、前記第二の供給部へ搬送される材料供給緩衝部をさらに備える、
〈１〉〜〈３〉のいずれか一項に記載の連続押出混練機。
〈５〉前記第一の供給部で、前記固体電解質に加えて、さらに、電極活物質、導電助剤、分散媒、及びバインダーから選ばれる少なくとも一つを供給する、〈１〉〜〈４〉項のいずれか一項に記載の連続押出混練機。
〈６〉前記第二の供給部で、電極活物質に加えて、さらに、固体電解質、導電助剤、分散媒、及びバインダーから選ばれる少なくとも一つを供給する、〈１〉〜〈５〉項のいずれか一項に記載の連続押出混練機。
〈７〉〈１〉〜〈６〉項のいずれか一項に記載の連続押出混練機を用いて、電極活物質層用混合物を製造する方法であって、
前記固体電解質の少なくとも一部を、前記第一の供給部に供給し、そして、前記第一の混練部で混練して、中間混合物とすること、及び
前記中間混合物に、前記電極活物質の少なくとも一部を、前記第二の供給部に供給し、そして、前記第二の混練部で混練して、電極活物質層用混合物を得ることを含む、電極活物質層用混合物の製造方法。
〈８〉電極集電体と電極活物質層とを有する電極積層体の製造方法であって、〈７〉項に記載の方法によって電極活物質層用混合物を製造し、そして、前記電極活物質層用混合物を電極集電体上に塗工して、電極活物質層を形成することを含む、電極積層体の製造方法。
〈９〉正極集電体、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体が、この順に積層された全固体電池の製造方法であって、〈８〉に記載の方法によって、前記電極集電体と前記電極活物質層とを有する電極積層体を製造し、そして、前記電極積層体を固体電解質層と積層することを含む、全固体電池の製造方法。
In order to achieve the above object, the present inventors have made extensive studies and completed the present invention. The gist of the present invention is as follows.
<1> From upstream to downstream,
A first supply for supplying at least a part of the solid electrolyte;
A first kneading section for kneading the material supplied from the first supply section into an intermediate mixture;
A second supply unit for supplying at least part of the electrode active material to the intermediate mixture;
A second kneading part for kneading the intermediate mixture and the material supplied from the second supply part,
The first kneading unit kneads the material supplied from the first supply unit and conveys it downstream, and kneads the material supplied from the forward kneading unit and applies an upstream force. A continuous extrusion kneader for producing a mixture for an electrode active material layer, comprising: a reverse kneading unit.
<2> The first kneading part further includes at least one additional kneading part on the downstream side of the reverse kneading part, and
The additional kneading unit kneads the material supplied from the upstream and conveys it downstream, and the additional reverse kneading that kneads the material supplied from the additional sequential kneading unit and applies an upstream force Comprising a part,
The continuous extrusion kneader according to <1>.
<3> The continuous extrusion kneader according to <2>, wherein the first kneading unit includes a plurality of additional kneading units.
<4> While the material supplied from the first kneading part is kneaded between the most downstream part of the first kneading part and the most upstream part of the second supply part, the material being kneaded is A material supply buffer that is extruded into the material supplied from the first kneading unit and conveyed to the second supply unit;
The continuous extrusion kneader according to any one of <1> to <3>.
<5> In the first supply unit, in addition to the solid electrolyte, at least one selected from an electrode active material, a conductive additive, a dispersion medium, and a binder is further supplied. <1> to <4> The continuous extrusion kneader according to any one of the items.
<6> In the second supply section, in addition to the electrode active material, further supply at least one selected from a solid electrolyte, a conductive additive, a dispersion medium, and a binder, <1> to <5> The continuous extrusion kneader according to any one of the above.
<7> A method for producing a mixture for an electrode active material layer using the continuous extrusion kneader according to any one of <1> to <6>,
At least a part of the solid electrolyte is supplied to the first supply unit, and is kneaded in the first kneading unit to form an intermediate mixture, and at least the electrode active material is added to the intermediate mixture. A method for producing a mixture for an electrode active material layer, comprising supplying a part to the second supply unit and kneading in the second kneading unit to obtain a mixture for an electrode active material layer.
<8> A method for producing an electrode laminate having an electrode current collector and an electrode active material layer, wherein a mixture for an electrode active material layer is produced by the method according to <7>, and the electrode active material The manufacturing method of an electrode laminated body including applying the mixture for layers on an electrode electrical power collector, and forming an electrode active material layer.
<9> A method for producing an all-solid battery in which a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector are laminated in this order, and the method according to <8> A method for producing an all-solid battery, comprising producing an electrode laminate having the electrode current collector and the electrode active material layer by a method, and laminating the electrode laminate with a solid electrolyte layer.
本発明によれば、十分に混練された電極活物質層用混合物を製造するための連続押出混練機が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the continuous extrusion kneader for manufacturing the mixture for electrode active material layers fully kneaded is provided.
《連続押出混練機》
連続押出混練機は、一般に、中空のバレルと、バレル内に所定の間隔を空けて設けられた一つ又は複数の回転軸とを有する。連続押出混練機としては、単軸連続押出混練機、又は多軸連続押出混練機、例えば二軸連続押出混練機、又は三軸連続押出混練機等が挙げられる。
《Continuous extrusion kneader》
The continuous extrusion kneader generally has a hollow barrel and one or a plurality of rotating shafts provided at predetermined intervals in the barrel. Examples of the continuous extrusion kneader include a single-screw continuous extrusion kneader or a multi-screw continuous extrusion kneader, such as a biaxial continuous extrusion kneader or a triaxial continuous extrusion kneader.
回転軸は、一般に、材料を主に搬送するためのスクリュー、及び材料を主に混練するためのパドル等を有することができる。回転軸の回転に伴い、回転軸上のスクリュー、及びパドルが回転し、連続押出混練機は、バレル内に供給された材料を、上流から下流に向かって搬送しつつ、混練、圧縮、又は一時的に逆搬送等の操作をすることができ、連続的に、混練された混合物を製造することができる。 In general, the rotating shaft can have a screw for mainly conveying the material, a paddle for mainly kneading the material, and the like. As the rotary shaft rotates, the screw and paddle on the rotary shaft rotate, and the continuous extrusion kneader kneads, compresses, or temporarily transports the material supplied in the barrel from upstream to downstream. Thus, operations such as reverse conveyance can be performed, and a kneaded mixture can be produced continuously.
パドルは、材料に剪断力を付与し、材料を混練することができる。パドルの形状は特に限定されず、円形、楕円形、略三角形、又はギア状等の任意の形状のパドルを使用することができる。パドルは、ニーディング、ローター、又はギア等とも呼ばれることがある。 The paddle can impart shearing force to the material and knead the material. The shape of the paddle is not particularly limited, and a paddle having an arbitrary shape such as a circular shape, an elliptical shape, a substantially triangular shape, or a gear shape can be used. The paddle may also be called kneading, rotor, or gear.
連続押出混練機において、電極活物質、及び固体電解質等の材料を混練して電極活物質層用混合物を製造する際、電極活物質の損傷を低減しつつ、分散性に優れた混合物を得るためには、固体電解質に付与する剪断エネルギーは多くし、かつ電極活物質に付与する剪断エネルギーは少なくすることが有効であると考えられる。 In a continuous extrusion kneader, when producing a mixture for an electrode active material layer by kneading materials such as an electrode active material and a solid electrolyte, to obtain a mixture having excellent dispersibility while reducing damage to the electrode active material It is considered effective to increase the shear energy applied to the solid electrolyte and reduce the shear energy applied to the electrode active material.
そのため、固体電解質の混練は電極活物質を含有していない工程で十分に行われていなければならない。 Therefore, the kneading of the solid electrolyte must be sufficiently performed in a process that does not contain an electrode active material.
しかしながら、発明者らは、従来の連続押出混練機のように、上流から下流に向かって、固体電解質を供給する第一の供給部と、供給された固体電解質を混練する第一の混練部のみでは、第一の混練部における中間混合物の充填率を高めることができず、固体電解質の混練が不十分となる可能性があることが分かった。 However, the inventors only have a first supply unit that supplies the solid electrolyte from upstream to downstream, and a first kneading unit that kneads the supplied solid electrolyte, as in a conventional continuous extrusion kneader. Then, it turned out that the filling rate of the intermediate mixture in a 1st kneading part cannot be raised, and kneading | mixing of a solid electrolyte may become inadequate.
本発明の連続押出混練機は、
上流から下流に向かって、
固体電解質の少なくとも一部を供給する第一の供給部と、
第一の供給部から供給された材料を混練して中間混合物とする第一の混練部と、
中間混合物に電極活物質の少なくとも一部を供給する第二の供給部と、
中間混合物および第二の供給部から供給された材料を混練する第二の混練部と
を備え、
第一の混練部は、第一の供給部から供給された材料を混練するとともに下流に搬送する順混練部と、順混練部から供給された材料を混練するとともに上流方向の力を付与する逆混練部とを備える。
The continuous extrusion kneader of the present invention is
From upstream to downstream,
A first supply for supplying at least a part of the solid electrolyte;
A first kneading section that kneads the material supplied from the first supply section into an intermediate mixture;
A second supply unit for supplying at least part of the electrode active material to the intermediate mixture;
A second kneading unit for kneading the intermediate mixture and the material supplied from the second supply unit,
The first kneading unit kneads the material supplied from the first supply unit and conveys it downstream, and reversely applies the upstream force while kneading the material supplied from the forward kneading unit. A kneading part.
本発明による連続押出混練機は、以上に説明したような構成を有することにより、第一の混練部における中間混合物の充填率を高めることができる。つまり、充填率を高めることで、混練する材料にかかる剪断エネルギーの効率が高くなり、かつ、供給された材料がバレル内で十分な時間混練されずに、すぐに下流側へ排出されてしまうすり抜けが少なくなる。これらの結果として固体電解質を十分に混練することができる。したがって、本発明の連続押出混練機によれば、十分に混練された電極活物質層用混合物を製造することができる。 The continuous extrusion kneader according to the present invention can increase the filling ratio of the intermediate mixture in the first kneading section by having the configuration as described above. In other words, by increasing the filling rate, the efficiency of the shear energy applied to the material to be kneaded is increased, and the supplied material is not immediately kneaded for a sufficient time in the barrel, but is immediately discharged downstream. Less. As a result of these, the solid electrolyte can be sufficiently kneaded. Therefore, according to the continuous extrusion kneader of the present invention, a sufficiently kneaded mixture for electrode active material layer can be produced.
次に、本発明の連続押出混練機の構成要件について説明する。本発明の連続押出混練機は、第一の供給部、第一の混練部、第二の供給部、及び第二の混練部を、この順に、上流から下流に向かって備える。以下、それぞれについて説明する。 Next, the structural requirements of the continuous extrusion kneader of the present invention will be described. The continuous extrusion kneader of the present invention includes a first supply unit, a first kneading unit, a second supply unit, and a second kneading unit in this order from upstream to downstream. Each will be described below.
〈第一の供給部〉
本発明において、第一の供給部は、第一の混練部より上流側に位置し、材料の供給を行うことができる部分を指す。第一の供給部において、固体電解質の少なくとも一部をバレル内に供給し、任意に、電極活物質、導電助剤、分散媒、バインダー等の他の材料の少なくとも一部を供給することができる。
<First supply section>
In the present invention, the first supply part is located upstream from the first kneading part and refers to a part where the material can be supplied. In the first supply unit, at least a part of the solid electrolyte is supplied into the barrel, and optionally, at least a part of other materials such as an electrode active material, a conductive additive, a dispersion medium, and a binder can be supplied. .
第一の供給部においてバレル内に供給された材料は、回転軸上のスクリュー等によって、第一の混練部へと搬送することができる。 The material supplied into the barrel in the first supply unit can be conveyed to the first kneading unit by a screw or the like on the rotating shaft.
〈第一の混練部〉
本発明において、第一の混練部は、第一の供給部より下流側であって、第二の供給部より上流側に位置し、材料の混練を行うことができる部分を指す。第一の混練部は、回転軸上に少なくとも一つのパドルを有し、第一の供給部から供給された材料を混練して、中間混合物とすることができる。
<First kneading section>
In the present invention, the first kneading section refers to a portion that is located downstream from the first supply section and upstream from the second supply section and can knead the material. The first kneading unit has at least one paddle on the rotation shaft, and can knead the material supplied from the first supply unit to form an intermediate mixture.
第一の混練部において中間混合物は、回転軸上のスクリュー等によって、第二の供給部へと搬送することができる。 In the first kneading section, the intermediate mixture can be conveyed to the second supply section by a screw or the like on the rotating shaft.
（順混練部）
本発明において、順混練部は、第一の混練部の構成要素であり、第一の供給部から供給された材料を混練することができる部分を指す。順混練部は、回転軸上に少なくとも一つのパドルを有し、第一の供給部から供給された材料を混練して、中間混合物とすることができる。
(Sequential kneading part)
In the present invention, the forward kneading part is a component of the first kneading part, and refers to a part capable of kneading the material supplied from the first supply part. The forward kneading unit has at least one paddle on the rotating shaft, and can knead the material supplied from the first supply unit to form an intermediate mixture.
順混練部において材料は、回転軸上のスクリュー等によって、逆混練部へと搬送することができる。 In the forward kneading part, the material can be conveyed to the reverse kneading part by a screw or the like on the rotating shaft.
（逆混練部）
本発明において、逆混練部は、第一の混練部の構成要素であり、順混練部から供給された材料を混練するとともに上流方向の力を付与することができる部分を指す。逆混練部は材料に上流方向の力を付与することで、第一の混練部における材料の充填率を高め、混練を促進させることができる。
(Reverse kneading part)
In the present invention, the reverse kneading part is a component of the first kneading part, and refers to a part capable of kneading the material supplied from the forward kneading part and applying an upstream force. The reverse kneading unit imparts an upstream force to the material, thereby increasing the material filling rate in the first kneading unit and promoting the kneading.
順混練部から供給された材料は、逆混練部によって上流方向の力を付与されつつも、上流から供給される材料に押し出されて、下流へと搬送される。 The material supplied from the forward kneading unit is pushed by the material supplied from the upstream and conveyed downstream, while being given an upstream force by the reverse kneading unit.
（追加混練部）
第一の混練部は、逆混練部より下流に、少なくとも一つの追加混練部をさらに備えてもよい。追加混練部をさらに備える場合、追加混練部は、第一の混練部の構成要素である。追加混練部を備えることによって、固体電解質の解砕を確実にすることができる。固体電解質の解砕を一層確実にする観点からは、第一の混練部が、複数の追加混練部を備えることが好ましい。
(Additional kneading part)
The first kneading unit may further include at least one additional kneading unit downstream from the reverse kneading unit. When the additional kneading unit is further provided, the additional kneading unit is a component of the first kneading unit. By providing the additional kneading section, the solid electrolyte can be reliably crushed. From the viewpoint of further ensuring the crushing of the solid electrolyte, the first kneading part preferably includes a plurality of additional kneading parts.
追加混練部は、上流側に追加順混練部を、下流側に追加逆混練部を備える。すなわち、追加順混練部及び追加逆混練部は、追加混練部の構成要素である。追加混練部が、追加順混練部及び追加逆混練部を備えることにより、固体電解質の解砕を確実にすることができる。以下、追加順混練部と追加逆混練部について説明する。 The additional kneading unit includes an additional forward kneading unit on the upstream side and an additional reverse kneading unit on the downstream side. That is, the additional order kneading unit and the additional reverse kneading unit are components of the additional kneading unit. Since the additional kneading unit includes the additional order kneading unit and the additional reverse kneading unit, the solid electrolyte can be reliably crushed. Hereinafter, the additional order kneading unit and the additional reverse kneading unit will be described.
（追加順混練部）
追加順混練部においては、上流から搬送された材料を混練するとともに、下流に搬送する。追加順混練部は、回転軸上に少なくとも一つのパドルを有し、上流から供給された材料を混練することができる。追加順混練部において材料は、回転軸上のスクリュー等によって、追加逆混練部へと搬送することができる。
(Additional kneading section)
In the additional order kneading section, the material conveyed from the upstream is kneaded and conveyed downstream. The additional order kneading unit has at least one paddle on the rotating shaft, and can knead the material supplied from the upstream. In the additional order kneading unit, the material can be conveyed to the additional reverse kneading unit by a screw or the like on the rotating shaft.
追加混練部が一つである場合、追加順混練部において、上流とは逆混練部である。追加混練部が二つ以上の場合、最上流の追加混練部において、上流とは逆混練部であり、最上流以外の追加混練部において、上流とは追加逆混練部である。 When there is one additional kneading section, the upstream is the reverse kneading section in the additional sequential kneading section. When there are two or more additional kneading units, in the uppermost additional kneading unit, the upstream is the reverse kneading unit, and in the additional kneading units other than the uppermost stream, the upstream is the additional reverse kneading unit.
（追加逆混練部）
追加逆混練部においては、追加順混練部から供給された材料を混練するとともに、その材料に上流方向の力を付与する。これにより、追加混練部における材料の充填率を向上させ、ひいては、第一の混練部全体における材料の充填率を向上させることができる。
(Additional reverse kneading part)
In the additional reverse kneading unit, the material supplied from the additional sequential kneading unit is kneaded and an upstream force is applied to the material. Thereby, the filling rate of the material in the additional kneading part can be improved, and by extension, the filling rate of the material in the whole first kneading part can be improved.
追加順混練部から供給された材料は、追加逆混練部によって上流方向の力を付与されつつも、追加順混練部から供給される材料に押し出されて、下流へと搬送される。 The material supplied from the additional sequential kneading unit is pushed by the material supplied from the additional sequential kneading unit and conveyed downstream while being given an upstream force by the additional reverse kneading unit.
追加混練部が一つである場合、追加逆混練部において、下流とは第二の供給部である。追加混練部が二つ以上の場合、最下流の追加混練部において、下流とは第二の供給部であり、最下流以外の追加混練部において、下流とは追加順混練部である。 When there is one additional kneading section, the downstream is the second supply section in the additional reverse kneading section. When there are two or more additional kneading units, in the most downstream additional kneading unit, the downstream is the second supply unit, and in the additional kneading units other than the most downstream, the downstream is the additional order kneading unit.
〈第二の供給部〉
本発明において、第二の供給部は、第一の混練部より下流側であって、第二の混練部より上流側に位置し、材料の供給を行うことができる部分を指す。第二の供給部は、中間混合物に電極活物質の少なくとも一部をバレル内に供給し、任意に、固体電解質、導電助剤、分散媒、バインダー等の他の材料の少なくとも一部を供給することができる。
<Second supply section>
In the present invention, the second supply unit refers to a portion that is located downstream from the first kneading unit and upstream from the second kneading unit and can supply the material. The second supply unit supplies at least a part of the electrode active material in the barrel to the intermediate mixture, and optionally supplies at least a part of other materials such as a solid electrolyte, a conductive additive, a dispersion medium, and a binder. be able to.
第二の供給部においてバレル内に供給された材料は、回転軸上のスクリュー等によって、第二の混練部へと搬送することができる。 The material supplied into the barrel in the second supply unit can be conveyed to the second kneading unit by a screw or the like on the rotating shaft.
〈第二の混練部〉
本発明において、第二の混練部は、第二の供給部より下流側に位置し、材料の混練を行うことができる部分を指す。第二の混練部は、回転軸上に少なくとも一つのパドルを有し、第一の混練部によって混練された中間混合物と、第二の供給部から供給された材料とを混練して、電極活物質層用混合物を製造することができる。
<Second kneading section>
In the present invention, the second kneading part is located on the downstream side of the second supply part and refers to a part where the material can be kneaded. The second kneading part has at least one paddle on the rotating shaft, kneads the intermediate mixture kneaded by the first kneading part and the material supplied from the second supply part, and thereby performs electrode activation. A mixture for the material layer can be produced.
過剰な剪断エネルギーを電極活物質に付与すると、電極活物質の特性が劣化するため、第二の混練部内の材料の充填率は過剰に高くないことが好ましい。第二の混練部の最下流部には、下流から上流に向けて材料を逆流させる向きのスクリュー（以下、「逆スクリュー」ということがある。）等を、回転軸上に設けて、第二の混練部（４０）における材料の充填率を、過剰にならない程度で維持することができる。 When excessive shear energy is applied to the electrode active material, the characteristics of the electrode active material are deteriorated. Therefore, it is preferable that the filling rate of the material in the second kneading part is not excessively high. In the most downstream part of the second kneading part, a screw (hereinafter, also referred to as “reverse screw”) or the like in a direction for causing the material to flow backward from the downstream to the upstream is provided on the rotating shaft, and the second The filling rate of the material in the kneading part (40) can be maintained so as not to be excessive.
〈材料供給緩衝部〉
本発明の連続押出混練機は、第一の混練部の最下流部と第二の供給部の最上流部との間に、材料供給緩衝部をさらに備えてもよい。
<Material supply buffer section>
The continuous extrusion kneader of the present invention may further include a material supply buffer section between the most downstream section of the first kneading section and the most upstream section of the second supply section.
材料供給緩衝部においては、第一の混練部から搬送された材料を混練しつつ、混練中の材料が、第一の混練部から供給された材料に押し出されて、第二の供給部へ搬送される。 In the material supply buffer unit, the material being kneaded is pushed out by the material supplied from the first kneading unit and conveyed to the second supply unit while kneading the material conveyed from the first kneading unit. Is done.
第一の混練部の最下流部は、逆混練部又は追加逆混練部を備える。逆混練部又は追加逆混練部においては、混練中の材料に上流方向の力を付与している。一方、第二の供給部においては、回転軸上のスクリュー等によって、バレル内に供給された材料を、第二の混練部へ搬送している。逆混練部又は追加逆混練部で、材料に上流方向の力を付与していても、第二の供給部のスクリューによって、逆混練部又は追加逆混練部から材料が第二の供給部に引き込まれることがある。そこで、第一の混練部の最下流部と第二の供給部の最上流部との間に材料供給緩衝部を設けることによって、逆混練部又は追加逆混練部の材料が、第二の供給部のスクリュー等によって引き込まれることを防止することができる。その結果、第一の混練部から、解砕が不十分な固体電解質を含有する中間混合物が、第二の供給部に搬送されることを防止できる。また、第一の混練部全体で、材料の充填率が向上することも期待できる。 The most downstream part of the first kneading part includes a reverse kneading part or an additional reverse kneading part. In the reverse kneading part or the additional reverse kneading part, an upstream force is applied to the material being kneaded. On the other hand, in the 2nd supply part, the material supplied in the barrel is conveyed to the 2nd kneading part with the screw etc. on a rotating shaft. Even if an upstream force is applied to the material in the reverse kneading unit or the additional reverse kneading unit, the material is drawn into the second supply unit from the reverse kneading unit or the additional reverse kneading unit by the screw of the second supply unit. May be. Therefore, by providing a material supply buffer portion between the most downstream portion of the first kneading portion and the most upstream portion of the second supply portion, the material of the reverse kneading portion or the additional reverse kneading portion is supplied to the second supply portion. It can be prevented from being pulled in by the screw of the part. As a result, it is possible to prevent the intermediate mixture containing the solid electrolyte that is insufficiently crushed from the first kneading section from being conveyed to the second supply section. It can also be expected that the material filling rate is improved in the entire first kneading section.
〈電極活物質層用混合物〉
電極活物質層用混合物は、正極においては正極活物質層用混合物を、負極においては負極活物質層用混合物を指す。正極活物質層用混合物は、正極活物質、及び固体電解質を含み、任意に、これに加えて導電助剤、バインダー、及び分散媒等の添加物を含む。負極活物質層用混合物は、負極活物質、及び固体電解質を含み、任意に、これに加えて導電助剤、バインダー、及び分散媒等の添加物を含む。
<Electrode active material layer mixture>
The mixture for an electrode active material layer refers to a mixture for a positive electrode active material layer in a positive electrode, and a mixture for a negative electrode active material layer in a negative electrode. The mixture for a positive electrode active material layer includes a positive electrode active material and a solid electrolyte, and optionally includes additives such as a conductive additive, a binder, and a dispersion medium. The mixture for a negative electrode active material layer includes a negative electrode active material and a solid electrolyte, and optionally includes additives such as a conductive additive, a binder, and a dispersion medium.
（正極活物質）
正極活物質は、リチウム、ナトリウム、カルシウム等のイオンを、放電の際に吸蔵し、任意に充電の際に放出することができる任意の材料とすることができる。リチウムイオン電池の場合、正極活物質としては、限定されないが、例えばLiCoO２、及びLiNiO２、LiNi１/３Mn１/３Co１/３O２、等の層状リチウム金属酸化物、LiMn２O４、Li（Ni0.25Mn0.75）2O4、LiCoMnO4、Li2NiMn3O8等のスピネル型リチウム金属酸化物、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFePO4等のオリビン型リチウム金属酸化物、Li3V2P3O12等のNASICON型リチウム金属酸化物等を挙げることができる。
(Positive electrode active material)
The positive electrode active material can be any material that can occlude ions such as lithium, sodium, and calcium during discharge and can optionally release ions during charge. In the case of a lithium ion battery, the positive electrode active material is not limited. For example, LiCoO 2 , layered lithium metal oxide such as LiNiO 2 , LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , LiMn 2 O 4 , Li (Ni 0.25 Mn 0.75 ) 2 O 4 , LiCoMnO 4 , Li 2 NiMn 3 O 8 and other spinel type lithium metal oxides, LiCoPO 4 , LiMnPO 4 , LiFePO 4 and other olivine type lithium metal oxides, Li 3 NASICON type lithium metal oxides such as V 2 P 3 O 12 can be mentioned.
また、正極活物質は、コーティングされた正極活物質を使用することができる。正極活物質のコーティングは、イオン伝導性を有する材料であれば特に限定されないが、例えば金属酸化物が挙げられる。例えば、リチウムイオン電池の場合、一般式LixAOyで表されるリチウムイオン伝導性酸化物、例えば、Li3BO3、LiNbO3等の金属酸化物で形成することができる。 Moreover, the positive electrode active material can use the coated positive electrode active material. The coating of the positive electrode active material is not particularly limited as long as it is a material having ion conductivity, and examples thereof include metal oxides. For example, in the case of a lithium ion battery, it can be formed of a lithium ion conductive oxide represented by the general formula Li x AO y , for example, a metal oxide such as Li 3 BO 3 or LiNbO 3 .
このようなコーティングによれば、例えば放充電時における正極活物質の溶出、及び正極活物質と固体電解質との反応を抑制できる等の効果が期待できる。 According to such a coating, for example, it is possible to expect effects such as elution of the positive electrode active material during discharge and suppression of the reaction between the positive electrode active material and the solid electrolyte.
（負極活物質）
負極活物質は、リチウム、ナトリウム、カルシウム等のイオンを、放電の際に放出し、任意に充電の際に吸蔵することができる任意の材料とすることができる。負極活物質としては、限定されないが、炭素材料、金属酸化物材料、及び金属材料等を挙げることができる。炭素材料としては、炭素を含む材料であれば限定されないが、例えば黒鉛（グラファイト）、メソカーボンマイクロビーンズ（MCMB）、高配向性グラファイト（HOPG）、ハードカーボン、及びソフトカーボン等が挙げられる。
(Negative electrode active material)
The negative electrode active material can be any material that can release ions such as lithium, sodium, and calcium during discharge and can optionally be occluded during charging. Examples of the negative electrode active material include, but are not limited to, a carbon material, a metal oxide material, and a metal material. The carbon material is not limited as long as it contains carbon, and examples thereof include graphite (graphite), mesocarbon microbeans (MCMB), highly oriented graphite (HOPG), hard carbon, and soft carbon.
負極活物質もまた、コーティングされた負極活物質を使用することができる。負極活物質のコーティングは、イオン伝導性を有する材料であれば特に限定されないが、例えば、黒鉛上へのアモルファスカーボンコーティング等が挙げられる。このようなコーティングによれば、不可逆容量、すなわち放電容量と充電容量との差の低減等の効果が期待できる。 As the negative electrode active material, a coated negative electrode active material can also be used. The coating of the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a material having ion conductivity, and examples thereof include amorphous carbon coating on graphite. According to such a coating, an effect such as reduction of irreversible capacity, that is, a difference between discharge capacity and charge capacity can be expected.
（固体電解質）
固体電解質は、リチウム、ナトリウム、カルシウム等のイオン伝導性を有し、常温、例えば15℃〜25℃において固体である任意の材料とすることができる。固体電解質としては、例えば硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、及び酸窒化物固体電解質等が挙げられる。
(Solid electrolyte)
The solid electrolyte may be any material that has ionic conductivity such as lithium, sodium, and calcium and is solid at room temperature, for example, 15 ° C. to 25 ° C. Examples of the solid electrolyte include a sulfide solid electrolyte, an oxide solid electrolyte, and an oxynitride solid electrolyte.
硫化物固体電解質としては、限定されないが、例えば、リチウムイオン電池の場合、例えば、Li2S-P2S5系等が挙げられる。より具体的には、硫化物固体電解質としては、Li2S―P2S5、LiI-Li2S-P2S5等が挙げられる。 The sulfide solid electrolyte is not limited. For example, in the case of a lithium ion battery, for example, a Li 2 SP 2 S 5 system can be used. More specifically, examples of the sulfide solid electrolyte include Li 2 S—P 2 S 5 and LiI—Li 2 SP 2 S 5 .
（分散媒）
分散媒としては、特に限定されないが、例えば酪酸ブチル、ジブチルエーテル、ヘプタン等の有機分散媒を挙げることができる。
(Dispersion medium)
Although it does not specifically limit as a dispersion medium, For example, organic dispersion media, such as butyl butyrate, dibutyl ether, heptane, can be mentioned.
（導電助剤）
導電助剤としては、導電性を有し、電極活物質の電子伝導性を向上させることができる材料であれば特に限定されないが、カーボンブラック（CB）、例えばアセチレンブラック（AB）、ケッチェンブラック（KB）、カーボンファイバー（CF）、カーボンナノチューブ（CNT）、及びカーボンナノファイバー（CNF）等の炭素材料を挙げることができる。
(Conductive aid)
The conductive auxiliary agent is not particularly limited as long as it is conductive and can improve the electronic conductivity of the electrode active material. However, carbon black (CB), for example, acetylene black (AB), ketjen black (KB), carbon fiber (CF), carbon nanotube (CNT), and carbon materials such as carbon nanofiber (CNF).
（バインダー）
バインダーとしては、正極活物質等の材料を固定化できるものであれば特に限定されないが、例えば、ポリビニリデンフルオライド（PVdF）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）等のフッ素含有バインダー、ブタジエンゴム（BR）、及びスチレンブタジエンゴム（SBR）等のゴム系バインダー、並びにアクリル系バインダー等を挙げることができる。
(binder)
The binder is not particularly limited as long as it can fix a material such as a positive electrode active material. For example, fluorine-containing binders such as polyvinylidene fluoride (PVdF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), butadiene rubber (BR And rubber binders such as styrene butadiene rubber (SBR), acrylic binders, and the like.
《製造方法》
〈電極活物質層用混合物の製造方法〉
電極活物質層用混合物を製造する本発明の方法は、本発明の連続押出混練機を用いて電極活物質層用混合物を製造する方法であって、固体電解質の少なくとも一部を、第一の供給部に供給し、そして、第一の供給部で混練して、中間混合物とすること、及び、中間混合物に、電極活物質の少なくとも一部を、第二の供給部に供給し、そして、第二の混練部で混練して、電極活物質層用混合物を得ることを含む方法である。
"Production method"
<Method for producing mixture for electrode active material layer>
The method of the present invention for producing a mixture for an electrode active material layer is a method for producing a mixture for an electrode active material layer using the continuous extrusion kneader of the present invention, wherein at least a part of the solid electrolyte Supplying to the supply unit and kneading in the first supply unit to form an intermediate mixture; and supplying the intermediate mixture to the second supply unit with at least part of the electrode active material; and It is a method including kneading in a second kneading part to obtain a mixture for an electrode active material layer.
〈電極積層体の製造方法〉
電極積層体を製造する本発明の方法は、本発明の方法によって電極活物質層用混合物を製造し、そして、電極活物質層用混合物を電極集電体上に塗工して、電極活物質層を形成することを含む、方法である。
<Method for producing electrode laminate>
The method of the present invention for producing an electrode laminate is produced by producing a mixture for an electrode active material layer by the method of the present invention, and coating the electrode active material layer mixture on an electrode current collector. A method comprising forming a layer.
電極積層体とは、電極集電体と電極活物質層とを有し、正極においては正極積層体、負極においては負極積層体を指す。 The electrode laminate includes an electrode current collector and an electrode active material layer, and refers to a positive electrode laminate for a positive electrode and a negative electrode laminate for a negative electrode.
電極集電体は、電極活物質層からの集電を行う機能を有する。電極集電体の形態としては、限定されないが、例えば、箔状、板状、メッシュ状、及び多孔質体等を挙げることができる。電極集電体の材料としては、限定されないが、例えばステンレス鋼、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｆｅ、Ｔｉ、及びＺｎ等の金属又は合金を挙げることができる。 The electrode current collector has a function of collecting current from the electrode active material layer. Although it does not limit as a form of an electrode electrical power collector, For example, foil shape, plate shape, mesh shape, a porous body, etc. can be mentioned. Examples of the material for the electrode current collector include, but are not limited to, metals or alloys such as stainless steel, Al, Cu, Cr, Au, Pt, Fe, Ti, and Zn.
塗工する方法としては、均一な電極活物質層を形成する方法であれば特に限定されないが、例えばドクターブレード法等を挙げることができる。 The method for coating is not particularly limited as long as it is a method for forming a uniform electrode active material layer, and examples thereof include a doctor blade method.
〈全固体電池の製造方法〉
全固体電池を製造する本発明の方法は、本発明の方法によって電極積層体を製造し、そして、電極積層体を固体電解質層と積層することを含む、方法である。
<All-solid battery manufacturing method>
The method of the present invention for producing an all-solid battery is a method comprising producing an electrode laminate by the method of the present invention and laminating the electrode laminate with a solid electrolyte layer.
全固体電池は、正極集電体、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体が、この順に積層された単電池の構造を少なくとも一つ有する。 The all solid state battery has at least one unit cell structure in which a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector are laminated in this order.
積層する方法は、任意の方法で行うことができ、例えば、一軸プレス、冷間等方圧加圧法（ＣＩＰ）、ロールプレス等のプレスが挙げられる。 The method of laminating can be performed by any method, and examples thereof include uniaxial press, cold isostatic pressing (CIP), and roll press.
《実施形態》
以下、図面を参照しながら、実施形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
<Embodiment>
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments.
〈第一実施形態〉
図１は、第一実施形態に係る電極活物質層用混合物を製造する連続押出混練機の模式図である。本実施形態において、連続押出混練機は、中空のバレル（１）と、バレル内に所定の間隔を空けて設けられた二本の回転軸（２）とを有する、二軸連続押出混練機（１００）とすることができる。二軸連続押出混練機（１００）は、上流から下流に向かって、固体電解質の少なくとも一部を供給する第一の供給部（１０）と、第一の供給部から供給された材料を混練して中間混合物とする第一の混練部（２０）と、中間混合物に、電極活物質の少なくとも一部を供給する第二の供給部（３０）と、中間混合物、及び第二の供給部から供給された材料を混練する第二の混練部（４０）をこの順に備え、第一の混練部は、第一の供給部から供給された材料を混練するとともに下流に搬送する順混練部（２１）と、順混練部（２１）から供給された材料を混練するとともに上流方向の力を付与する逆混練部（２２）とを備えるものとすることができる。
<First embodiment>
FIG. 1 is a schematic view of a continuous extrusion kneader for producing a mixture for an electrode active material layer according to the first embodiment. In the present embodiment, the continuous extrusion kneader has a twin-screw continuous extrusion kneader (1) having a hollow barrel (1) and two rotating shafts (2) provided at predetermined intervals in the barrel. 100). The biaxial continuous extrusion kneader (100) kneads the material supplied from the first supply unit and the first supply unit (10) for supplying at least a part of the solid electrolyte from upstream to downstream. Supply from the first kneading section (20) as an intermediate mixture, the second supply section (30) for supplying at least part of the electrode active material to the intermediate mixture, the intermediate mixture, and the second supply section A second kneading section (40) for kneading the prepared material in this order, and the first kneading section kneads the material supplied from the first supply section and transports it downstream. And a reverse kneading part (22) for kneading the material supplied from the forward kneading part (21) and applying an upstream force.
図２は、第一実施形態に係る連続押出混練機（１００）における、材料の供給工程を説明した図である。第一の供給部（１０）において、固体電解質、バインダー、分散媒をバレル内に供給し、第二の供給部（３０）において、電極活物質、導電助剤をバレル内に供給することができる。 FIG. 2 is a diagram illustrating a material supply process in the continuous extrusion kneader (100) according to the first embodiment. In the first supply unit (10), the solid electrolyte, the binder, and the dispersion medium can be supplied into the barrel, and in the second supply unit (30), the electrode active material and the conductive additive can be supplied into the barrel. .
第一の供給部（１０）において、回転軸（２）上に設けられたスクリュー（３ａ）によって、供給された材料を第一の混練部（２０）へと搬送することができる。 In the first supply section (10), the supplied material can be conveyed to the first kneading section (20) by the screw (3a) provided on the rotating shaft (2).
図３(a)〜(c)は、第一実施形態に係る連続押出混練機（１００）における第一の混練部（２０）を説明した図である。 Drawing 3 (a)-(c) is a figure explaining the 1st kneading part (20) in continuous extrusion kneading machine (100) concerning a first embodiment.
図３(b)は、図３(a)に図示されるA-A断面として、順混練部（２１）の断面図を示している。順混練部（２１）は、回転軸（２）上に設けられた図示される略三角形状のパドル（４）によって、これらの材料に剪断力を付与し、材料を混練することができる。 FIG. 3B shows a cross-sectional view of the forward kneading section (21) as an AA cross section shown in FIG. The forward kneading section (21) can apply a shearing force to these materials and knead the materials by the substantially triangular paddle (4) shown on the rotating shaft (2).
また、逆混練部（２２）は、回転軸（２）上に設けられた、図３(c)に図示される逆スクリュー（３ｂ）によって、順混練部（２１）から供給される材料に上流方向の力を付与することができる。逆混練部（２２）において、上流方向の力が付与されることで、第一の混練部（２０）における材料の充填率が高くなり、混練が促進されるため、固体電解質の混練が十分に行われる。ここで、順混練部（２１）から供給された材料は、逆混練部（２２）によって上流方向の力を付与されつつも、第一の供給部（１０）から供給される材料に押し出されて、第二の供給部（３０）へと搬送することができる。 Further, the reverse kneading section (22) is upstream of the material supplied from the forward kneading section (21) by the reverse screw (3b) shown in FIG. 3 (c) provided on the rotating shaft (2). Directional force can be applied. In the reverse kneading part (22), by applying an upstream force, the filling rate of the material in the first kneading part (20) is increased and the kneading is promoted, so that the solid electrolyte is sufficiently kneaded. Done. Here, the material supplied from the forward kneading unit (21) is pushed out by the material supplied from the first supply unit (10) while being given an upstream force by the reverse kneading unit (22). , And can be conveyed to the second supply section (30).
第二の供給部（３０）においては、回転軸（２）上に設けられたスクリュー（３ａ）によって、中間混合物、及び供給された材料を、第二の混練部（４０）へと運搬することができる。 In the second supply unit (30), the intermediate mixture and the supplied material are conveyed to the second kneading unit (40) by the screw (3a) provided on the rotating shaft (2). Can do.
第二の混練部（４０）においては、回転軸（２）上に設けられたパドル（４）によって、中間混合物及び第二の供給部（３０）で供給された材料に剪断力を付与し、材料を混練して、電池の活物質層に使用する混合物を作ることができる。 In the second kneading section (40), the paddle (4) provided on the rotating shaft (2) gives a shearing force to the intermediate mixture and the material supplied from the second supply section (30), The materials can be kneaded to make a mixture for use in the active material layer of the battery.
〈第二実施形態〉
図５は、第二実施形態に係る電極活物質層用混合物を製造する連続押出混練機の模式図である。ここでは、図１に示した第一実施形態に係る連続押出混練機との相違について説明する。なお、図５においては、図１と同様に、左側が上流側、右側が下流側である。
<Second embodiment>
FIG. 5 is a schematic view of a continuous extrusion kneader for producing the electrode active material layer mixture according to the second embodiment. Here, the difference from the continuous extrusion kneader according to the first embodiment shown in FIG. 1 will be described. In FIG. 5, as in FIG. 1, the left side is the upstream side, and the right side is the downstream side.
図５に示した第二実施形態において、第一の混練部（２０）は、逆混練部（２２）より下流側に、追加混練部（２４）を備える。図５に示した第二実施形態では、追加混練部（２４）を二つ備えるが、これに限られない。すなわち、追加混練部（２４）を一つ備えてもよいし、二つ以上備えてもよい。追加混練部（２４）の数が多いほど、第一の混練部（２０）全体の充填率がより高まる。第一の混練部（２０）全体における充填率が高まる効果については、後述する。 In the second embodiment shown in FIG. 5, the first kneading section (20) includes an additional kneading section (24) on the downstream side of the reverse kneading section (22). In the second embodiment shown in FIG. 5, two additional kneading units (24) are provided, but the present invention is not limited to this. That is, one additional kneading part (24) may be provided, or two or more additional kneading parts (24) may be provided. The larger the number of additional kneading parts (24), the higher the filling rate of the entire first kneading part (20). The effect of increasing the filling rate in the entire first kneading part (20) will be described later.
追加混練部（２４）は、上流側に追加順混練部（２５）を、下流側に追加逆混練部（２６）を備える。 The additional kneading section (24) includes an additional sequential kneading section (25) on the upstream side and an additional reverse kneading section (26) on the downstream side.
追加順混練部（２５）においては、上流から供給された材料を混練するとともに、下流に搬送する。追加順混練部（２５）の構造は、順混練部（２１）と同様であってよい。 In the additional order kneading section (25), the material supplied from the upstream is kneaded and conveyed downstream. The structure of the additional sequential kneading section (25) may be the same as that of the sequential mixing section (21).
追加逆混練部（２６）においては、追加順混練部（２５）から供給された材料を混練するとともに、その材料に上流方向の力を付与する。これにより、追加混練部（２４）全体における材料の充填率が高くなり、ひいては、第一の混練部（２０）における材料の充填率が高くなる。その結果、混練が促進され、固体電解質の混練が十分に行われる。 In the additional reverse kneading section (26), the material supplied from the additional sequential kneading section (25) is kneaded and an upstream force is applied to the material. Thereby, the filling rate of the material in the whole additional kneading part (24) becomes high, and eventually the filling rate of the material in the 1st kneading part (20) becomes high. As a result, the kneading is promoted and the solid electrolyte is sufficiently kneaded.
追加逆混練部（２６）の構造は、逆混練部（２２）と同様であってよい。すなわち、追加順混練部（２５）から供給された材料は、追加逆混練部（２６）によって上流方向の力を付与されつつも、追加順混練部（２５）から供給される材料に押し出されて、下流へと搬送される。 The structure of the additional reverse kneading unit (26) may be the same as that of the reverse kneading unit (22). That is, the material supplied from the additional sequential kneading section (25) is pushed out by the material supplied from the additional sequential kneading section (25) while being given an upstream force by the additional reverse kneading section (26). And conveyed downstream.
第一の混練部（２０）での混練が終了した材料は、第二の供給部（３０）に搬送され、以下、第一実施形態と同様に処理される。なお、必要に応じて、第二の混練部（４０）における材料の充填率を、過剰にならない程度で維持するため、第二の混練部（４０）の最下流部（４１）に、逆スクリュー（３ｂ）を、回転軸（２）上に設けてもよい。 The material that has been kneaded in the first kneading section (20) is conveyed to the second supply section (30), and is processed in the same manner as in the first embodiment. In addition, in order to maintain the filling rate of the material in the second kneading part (40) to an extent that it does not become excessive, if necessary, a reverse screw is provided in the most downstream part (41) of the second kneading part (40). (3b) may be provided on the rotating shaft (2).
〈第三実施形態〉
図６は、第三実施形態に係る電極活物質層用混合物を製造する連続押出混練機の模式図である。ここでは、図５に示した第二実施形態に係る連続押出混練機との相違について説明する。なお、図６においては、図５と同様に、左側が上流側、右側が下流側である。
<Third embodiment>
FIG. 6 is a schematic view of a continuous extrusion kneader for producing the electrode active material layer mixture according to the third embodiment. Here, the difference from the continuous extrusion kneader according to the second embodiment shown in FIG. 5 will be described. In FIG. 6, as in FIG. 5, the left side is the upstream side and the right side is the downstream side.
第三実施形態において、二軸連続押出混練機（１００）は、第一の混練部（２０）の最下流部と第二の供給部（３０）の最上流部との間に、材料供給緩衝部（５０）を備える。材料供給緩衝部（５０）においては、第一の混練部（２０）から供給された材料を、パドル（４）によって混練する。そのとき、混練中の材料は、第一の混練部（２０）から供給される材料によって、第二の供給部（３０）へ搬送される。 In the third embodiment, the biaxial continuous extrusion kneader (100) includes a material supply buffer between the most downstream part of the first kneading part (20) and the most upstream part of the second supply part (30). Part (50). In the material supply buffer section (50), the material supplied from the first kneading section (20) is kneaded by the paddle (4). At that time, the material being kneaded is conveyed to the second supply unit (30) by the material supplied from the first kneading unit (20).
第一の混練部（２０）の最下流部は、追加逆混練部（２６）を備える。追加逆混練部（２６）においては、逆スクリュー（３ｂ）によって、混練中の材料に上流方向の力を付与している。一方、第二の供給部（３０）においては、回転軸（２）上のスクリュー（３ａ）によって、バレル（１）内に供給された材料を、第二の混練部（４０）へ搬送している。第一の混練部（２０）の最下流部と第二の供給部（３０）の最上流部との間に材料供給緩衝部（５０）を設けることによって、追加逆混練部（２６）の材料が、第二の供給部（３０）のスクリュー（３ａ）によって引き込まれることを防止することができる。その結果、第一の混練部（２０）から、解砕が不十分な固体電解質を含有する中間混合物が、第二の供給部（３０）に搬送されることを防止できる。 The most downstream part of the first kneading part (20) includes an additional reverse kneading part (26). In the additional reverse kneading section (26), an upstream force is applied to the material being kneaded by the reverse screw (3b). On the other hand, in the 2nd supply part (30), the material supplied in the barrel (1) is conveyed to the 2nd kneading part (40) with the screw (3a) on a rotating shaft (2). Yes. The material of the additional reverse kneading part (26) is provided by providing the material supply buffer part (50) between the most downstream part of the first kneading part (20) and the most upstream part of the second supply part (30). Can be prevented from being pulled in by the screw (3a) of the second supply section (30). As a result, it is possible to prevent the intermediate mixture containing the solid electrolyte that is not sufficiently crushed from the first kneading section (20) from being conveyed to the second supply section (30).
〈第四実施形態〉
第三実施形態で説明した材料供給緩衝部（５０）については、追加混練部（２４）を設けない連続押出混練機にも適用することができる。
<Fourth embodiment>
About the material supply buffer part (50) demonstrated by 3rd embodiment, it can apply also to the continuous extrusion kneader which does not provide an additional kneading part (24).
図７は、第四実施形態に係る電極活物質層用混合物を製造する連続押出混練機の模式図である。第四実施形態に係る連続押出混練機は、第一実施形態の連続押出混練機に材料供給緩衝部を設けたものである。ここでは、図１に示した第一実施形態に係る連続押出混練機との相違について説明する。なお、図７においては、図１と同様に、左側が上流側、右側が下流側である。 FIG. 7 is a schematic view of a continuous extrusion kneader for producing the electrode active material layer mixture according to the fourth embodiment. The continuous extrusion kneader according to the fourth embodiment is a continuous extrusion kneader according to the first embodiment provided with a material supply buffer. Here, the difference from the continuous extrusion kneader according to the first embodiment shown in FIG. 1 will be described. In FIG. 7, as in FIG. 1, the left side is the upstream side and the right side is the downstream side.
第四実施形態において、二軸連続押出混練機（１００）は、第一の混練部（２０）の最下流部と第二の供給部（３０）の最上流部との間に、材料供給緩衝部（５０）を備える。材料供給緩衝部（５０）の作用及び効果は、第三実施形態の場合と同様である。 In the fourth embodiment, the biaxial continuous extrusion kneader (100) includes a material supply buffer between the most downstream part of the first kneading part (20) and the most upstream part of the second supply part (30). Part (50). The operation and effect of the material supply buffer (50) are the same as in the third embodiment.
〈比較例〉
図４は、従来の二軸連続押出混練機の模式図である。従来の二軸連続押出混練機においては、例えば、固体電解質等を第一の供給部に供給し、電極活物質等を第二の供給部に供給し、上流から下流に向かってのみ搬送しながら混練することによって、電池の活物質層用混合物を製造している。
<Comparative example>
FIG. 4 is a schematic view of a conventional biaxial continuous extrusion kneader. In a conventional biaxial continuous extrusion kneader, for example, a solid electrolyte or the like is supplied to a first supply unit, an electrode active material or the like is supplied to a second supply unit, and conveyed only from upstream to downstream. The mixture for the active material layer of the battery is manufactured by kneading.
実施形態に示した本発明の二軸連続押出混練機は、従来の二軸連続押出混練機と比較して、第一の混練部における材料の充填率を高くすることができるため、十分に混練された活物質層用混合物を製造することができる。 The biaxial continuous extrusion kneader of the present invention shown in the embodiment can sufficiently increase the filling rate of the material in the first kneading part as compared with the conventional biaxial continuous extrusion kneader, so that it is sufficiently kneaded. An active material layer mixture can be produced.
１ バレル
２ 回転軸
３ａ スクリュー
３ｂ 逆スクリュー
４ パドル
１０ 第一の供給部
２０ 第一の混練部
２１ 順混練部
２２ 逆混練部
２４ 追加混練部
２５ 追加順混練部
２６ 追加逆混練部
３０ 第二の供給部
４０ 第二の混練部
４１ 最下流部
５０ 材料供給緩衝部
１００ 二軸連続押出混練機
１０１ 従来の二軸連続押出混練機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Barrel 2 Rotating shaft 3a Screw 3b Reverse screw 4 Paddle 10 1st supply part 20 1st kneading part 21 Forward kneading part 22 Reverse kneading part 24 Additional kneading part 25 Additional forward kneading part 26 Additional reverse kneading part 30 2nd Supply section 40 Second kneading section 41 Most downstream section 50 Material supply buffer section 100 Twin-screw continuous extrusion kneader 101 Conventional twin-screw continuous extrusion kneader
Claims (9)
固体電解質の少なくとも一部を供給する第一の供給部と、
前記第一の供給部から供給された材料を混練して中間混合物とする第一の混練部と、
前記中間混合物に電極活物質の少なくとも一部を供給する第二の供給部と、
前記中間混合物および前記第二の供給部から供給された材料を混練する第二の混練部と
を備え、
前記第一の混練部は、前記第一の供給部から供給された材料を混練するとともに下流に搬送する順混練部と、順混練部から供給された材料を混練するとともに上流方向の力を付与する逆混練部とを備える、電極活物質層用混合物を製造するための連続押出混練機。 From upstream to downstream,
A first supply for supplying at least a part of the solid electrolyte;
A first kneading section for kneading the material supplied from the first supply section into an intermediate mixture;
A second supply unit for supplying at least part of the electrode active material to the intermediate mixture;
A second kneading part for kneading the intermediate mixture and the material supplied from the second supply part,
The first kneading unit kneads the material supplied from the first supply unit and conveys it downstream, and kneads the material supplied from the forward kneading unit and applies an upstream force. A continuous extrusion kneader for producing a mixture for an electrode active material layer, comprising: a reverse kneading unit.
前記追加混練部は、上流から供給された材料を混練するとともに下流に搬送する追加順混練部と、前記追加順混練部から供給された材料を混練するとともに上流方向の力を付与する追加逆混練部とを備える、
請求項１に記載の連続押出混練機。 The first kneading part further comprises at least one additional kneading part on the downstream side of the reverse kneading part, and
The additional kneading unit kneads the material supplied from the upstream and conveys it downstream, and the additional reverse kneading that kneads the material supplied from the additional sequential kneading unit and applies an upstream force Comprising a part,
The continuous extrusion kneader according to claim 1.
請求項１〜３のいずれか一項に記載の連続押出混練機。 While the material supplied from the first kneading part is kneaded between the most downstream part of the first kneading part and the most upstream part of the second supply part, the material being kneaded is A material supply buffer that is extruded into the material supplied from one kneading unit and conveyed to the second supply unit;
The continuous extrusion kneader according to any one of claims 1 to 3.
前記固体電解質の少なくとも一部を、前記第一の供給部に供給し、そして、前記第一の混練部で混練して、中間混合物とすること、及び
前記中間混合物に、前記電極活物質の少なくとも一部を、前記第二の供給部に供給し、そして、前記第二の混練部で混練して、電極活物質層用混合物を得ることを含む、電極活物質層用混合物の製造方法。 A method for producing a mixture for an electrode active material layer using the continuous extrusion kneader according to any one of claims 1 to 6,
At least a part of the solid electrolyte is supplied to the first supply unit, and is kneaded in the first kneading unit to form an intermediate mixture, and at least the electrode active material is added to the intermediate mixture. A method for producing a mixture for an electrode active material layer, comprising supplying a part to the second supply unit and kneading in the second kneading unit to obtain a mixture for an electrode active material layer.
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