JP2018032494A - Biaxial kneader for positive electrode mixture paste production - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、正極合材ペースト製造用二軸混練機に関する。 The present invention relates to a biaxial kneader for producing a positive electrode mixture paste.
特許文献1には、正極材料である正極活物質とアセチレンブラックとバインダーと溶媒を混練して、正極合材ペーストを製造する正極合材ペースト製造用二軸混練機が開示されている。この正極合材ペースト製造用二軸混練機は、平行に配置された二つの軸と、前記軸が延びる方向である軸方向に延びる筒状のバレルと、前記バレルの内部に配置されたせん断パドルを有し、前記軸を回転軸として回転するせん断パドル部と、前記バレルの内部に配置された抵抗パドルを有し、前記せん断パドル部と共に前記軸を回転軸として回転する抵抗パドル部とを備えている。 Patent Document 1 discloses a biaxial kneader for producing a positive electrode mixture paste, in which a positive electrode active material that is a positive electrode material, acetylene black, a binder, and a solvent are kneaded to produce a positive electrode mixture paste. This biaxial kneader for producing a positive electrode mixture paste includes two shafts arranged in parallel, a cylindrical barrel extending in the axial direction in which the shaft extends, and a shear paddle arranged inside the barrel. A shear paddle portion that rotates around the shaft as a rotation axis, and a resistance paddle portion that rotates around the shaft as a rotation axis together with the shear paddle portion. ing.
バレルは、前記軸方向の一方端側に位置し、前記正極材料を当該バレルの内部に投入するための投入口と、前記軸方向の他方端側に位置し、前記正極材料が混練されてなる前記正極合材ペーストを当該バレルの外部に排出するための排出口と、を有している。抵抗パドル部は、それぞれの前記軸において、複数、前記投入口側から前記排出口側に向かって前記軸方向に並んで配置されている。また、せん断パドル部は、それぞれの前記軸において、各々の前記抵抗パドル部に対し、前記軸方向に隣接して配置されている。この正極合材ペースト製造用二軸混練機では、いずれの抵抗パドルも同一寸法とされており、正極合材ペースト製造用二軸混練機の全体にわたって、バレルの内周面と抵抗パドルの外周面との間のクリアランスは一定とされている。 The barrel is located on one end side in the axial direction, and is located on the other end side in the axial direction, and an inlet for feeding the positive electrode material into the barrel, and the positive electrode material is kneaded. And a discharge port for discharging the positive electrode mixture paste to the outside of the barrel. In each of the shafts, a plurality of resistance paddle portions are arranged side by side in the axial direction from the input port side toward the discharge port side. Moreover, the shear paddle part is arrange | positioned adjacent to the said axial direction with respect to each said resistance paddle part in each said axis | shaft. In this biaxial kneader for producing a positive electrode composite paste, all the resistance paddles have the same dimensions, and the inner peripheral surface of the barrel and the outer peripheral surface of the resistive paddle over the entire biaxial kneader for producing the positive electrode mixture paste. The clearance between is fixed.
ところで、同一ロット内の正極材料に含まれる正極活物質において、その物性にバラツキがある場合がある。具体的には、正極活物質の表面に溶媒を吸着する溶媒吸着性(溶媒吸着量)が、同一ロット内の正極材料に含まれる正極活物質において、バラツキがある場合がある。溶媒吸着性が高い(溶媒吸着量が多い)正極活物質が多く含まれる正極材料では、正極活物質に多くの溶媒が吸着されることで、自由状態の溶媒の量が少なくなる。一方、溶媒吸着性が低い(溶媒吸着量が少ない)正極活物質が多く含まれる正極材料では、正極活物質に吸着される溶媒の量が少ないため、自由状態の溶媒の量が多くなる。 By the way, in the positive electrode active material contained in the positive electrode material in the same lot, the physical property may vary. Specifically, the positive electrode active material included in the positive electrode material in the same lot may vary in the solvent adsorptivity (solvent adsorption amount) for adsorbing the solvent on the surface of the positive electrode active material. In a positive electrode material that includes a large amount of a positive electrode active material having a high solvent adsorptivity (a large amount of solvent adsorption), a large amount of solvent is adsorbed to the positive electrode active material, thereby reducing the amount of solvent in a free state. On the other hand, in a positive electrode material containing a large amount of a positive electrode active material with low solvent adsorptivity (small amount of solvent adsorption), the amount of solvent adsorbed on the positive electrode active material is small, so that the amount of solvent in the free state increases.
このため、前述の正極合材ペースト製造用二軸混練機によって正極材料を混練したとき、混練の初期段階(投入口側抵抗パドル部を通過する段階)において、溶媒吸着性が高い(溶媒吸着量が多い)正極活物質が多く含まれる正極材料の混合物と、溶媒吸着性が低い(溶媒吸着量が少ない)正極活物質が多く含まれる正極材料の混合物とでは、その粘度が異なる。具体的には、混練の初期段階において、溶媒吸着性が高い(溶媒吸着量が多い)正極活物質が多く含まれる正極材料の混合物は、溶媒吸着性が低い(溶媒吸着量が少ない)正極活物質が多く含まれる正極材料の混合物に比べて、その粘度が高いため、投入口側抵抗パドル部とバレルとの隙間(クリアランス)を通過し難くなり、排出口側に向かって移動する速度が遅くなる。 For this reason, when the positive electrode material is kneaded by the above-described biaxial kneader for producing the positive electrode mixture paste, the solvent adsorbability is high (solvent adsorption amount) in the initial stage of kneading (the stage passing through the inlet side resistance paddle part). The viscosity of the mixture of the positive electrode material containing a large amount of the positive electrode active material and the mixture of the positive electrode material containing a large amount of the positive electrode active material having a low solvent adsorbability (low solvent adsorption amount) are different. Specifically, in the initial stage of kneading, a mixture of positive electrode materials having a high solvent adsorbing property (high solvent adsorbing amount) and containing a large amount of positive electrode active material has a low solvent adsorbing property (low solvent adsorbing amount). Compared to a mixture of positive electrode materials containing a lot of substances, the viscosity is high, so it is difficult to pass through the clearance (clearance) between the resistance paddle part on the inlet side and the barrel, and the moving speed toward the outlet side is slow. Become.
このため、混練の初期段階において、溶媒吸着性が高い(溶媒吸着量が多い)正極活物質が多く含まれる正極材料の混合物は、溶媒吸着性が低い(溶媒吸着量が少ない)正極活物質が多く含まれる正極材料の混合物に比べて、せん断パドル部(投入口側せん断パドル部)によってせん断力を受ける時間(せん断時間)が長くなる。その結果、溶媒吸着性が高い(溶媒吸着量が多い)正極活物質が多く含まれる正極材料の混合物では、溶媒吸着性が低い(溶媒吸着量が少ない)正極活物質が多く含まれる正極材料の混合物に比べて、投入口側せん断パドル部によって加えられるせん断力が大きくなり、一次粒子が線状に繋がった形状のアセチレンブラックが短くなる(小粒径化する)傾向にあった。 For this reason, in the initial stage of kneading, a mixture of positive electrode materials containing a large amount of positive electrode active material having a high solvent adsorptivity (a large amount of solvent adsorption) has a low positive solvent active material (a small amount of solvent adsorption). Compared with a mixture of many positive electrode materials, the time (shear time) for receiving a shearing force by the shear paddle part (input side shear paddle part) becomes longer. As a result, in a mixture of positive electrode materials having a high amount of positive electrode active material having a high solvent adsorptivity (a large amount of solvent adsorption), a positive electrode material having a high amount of a positive electrode active material having a low solvent adsorbability (a low amount of solvent adsorption). Compared with the mixture, the shearing force applied by the inlet side shear paddle portion was increased, and the acetylene black having a shape in which the primary particles were connected in a linear shape tended to be shorter (smaller in particle size).
従って、前述の正極合材ペースト製造用二軸混練機によって作製された同一ロット内の正極合材ペーストにおいて、アセチレンブラックの長さ(一次粒子が線状に繋がった二次粒子の長さ)のバラツキが大きくなることがあった。アセチレンブラックの長さのバラツキが大きくなると、これらの正極合材ペーストを用いて作製した複数の電池間(同一ロット内の電池間)において、内部抵抗(ひいては出力)のバラツキが大きくなることがあった。正極合材ペーストに含まれているアセチレンブラックの長さは、正極合材ペーストの粘度と相関があるため、アセチレンブラックの長さのバラツキが大きくなることで、正極合材ペーストの粘度のバラツキが大きくなっていた。 Accordingly, in the positive electrode mixture paste in the same lot produced by the above-described biaxial kneader for producing the positive electrode mixture paste, the length of the acetylene black (the length of the secondary particles in which the primary particles are linearly connected) In some cases, the variation became large. When the variation in the length of acetylene black increases, the variation in internal resistance (and thus the output) may increase between a plurality of batteries manufactured using these positive electrode mixture pastes (between batteries in the same lot). It was. The length of the acetylene black contained in the positive electrode mixture paste has a correlation with the viscosity of the positive electrode mixture paste. Therefore, the variation in the length of the acetylene black increases so that the variation in the viscosity of the positive electrode mixture paste increases. It was getting bigger.
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、正極合材ペーストの粘度のバラツキを小さくすることができる正極合材ペースト製造用二軸混練機を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this present condition, Comprising: It aims at providing the biaxial kneading machine for positive electrode compound paste manufacture which can make the dispersion | variation in the viscosity of positive electrode compound paste small.
本発明の一態様は、平行に配置された二つの軸と、前記軸が延びる方向である軸方向に延びる筒状のバレルと、前記バレルの内部に配置されたせん断パドルを有し、前記軸を回転軸として回転するせん断パドル部と、前記バレルの内部に配置された抵抗パドルを有し、前記せん断パドル部と共に前記軸を回転軸として回転する抵抗パドル部と、を備え、正極材料である正極活物質とアセチレンブラックとバインダーと溶媒を混練して、正極合材ペーストを製造する正極合材ペースト製造用二軸混練機において、前記バレルが、前記軸方向の一方端側に位置し、前記正極材料を当該バレルの内部に投入するための投入口と、前記軸方向の他方端側に位置し、前記正極材料が混練されてなる前記正極合材ペーストを当該バレルの外部に排出するための排出口と、を有し、前記抵抗パドル部が、それぞれの前記軸において、複数、前記投入口側から前記排出口側に向かって前記軸方向に並んで配置されており、前記せん断パドル部が、それぞれの前記軸において、各々の前記抵抗パドル部に対し、前記軸方向に隣接して配置されており、それぞれの前記軸について、複数の前記抵抗パドル部を、前記投入口側に位置する投入口側抵抗パドル部と、前記排出口側に位置する排出口側抵抗パドル部との2つに分けると、前記バレルの内周面と前記抵抗パドルの外周面との間のクリアランスは、前記排出口側抵抗パドル部よりも前記投入口側抵抗パドル部のほうが大きい正極合材ペースト製造用二軸混練機である。 One aspect of the present invention includes two shafts arranged in parallel, a cylindrical barrel extending in an axial direction in which the shaft extends, and a shear paddle disposed inside the barrel, And a resistance paddle part that has a resistance paddle disposed inside the barrel, and that rotates together with the shear paddle part about the axis as a rotational axis, and is a positive electrode material. In a biaxial kneading machine for producing a positive electrode mixture paste by kneading a positive electrode active material, acetylene black, a binder and a solvent, the barrel is located on one end side in the axial direction, An inlet for introducing the positive electrode material into the barrel, and the positive electrode mixture paste, which is located on the other end side in the axial direction and is kneaded with the positive electrode material, is discharged to the outside of the barrel. And a plurality of the resistance paddle portions are arranged side by side in the axial direction from the input port side toward the discharge port side in each of the shafts, and the shear paddle portion However, each of the shafts is disposed adjacent to the resistance paddle portion in the axial direction with respect to each of the resistance paddle portions, and a plurality of the resistance paddle portions are positioned on the inlet side with respect to each of the shafts. When divided into two, the inlet side resistance paddle part and the outlet side resistance paddle part located on the outlet side, the clearance between the inner peripheral surface of the barrel and the outer peripheral surface of the resistive paddle is This is a biaxial kneader for producing a positive electrode mixture paste in which the inlet side resistance paddle part is larger than the outlet side resistance paddle part.
上述の正極合材ペースト製造用二軸混練機(以下、単に、二軸混練機ともいう)では、バレルの内周面と抵抗パドルの外周面との間のクリアランス(最短距離)が、排出口側抵抗パドル部よりも投入口側抵抗パドル部のほうが大きくされている。すなわち、投入口側抵抗パドル部に含まれる抵抗パドルの外周面とバレルの内周面との間のクリアランス(隙間)は、いずれも、排出口側抵抗パドル部に含まれる抵抗パドルの外周面とバレルの内周面との間のクリアランス(隙間)のいずれよりも大きくされている。 In the above-described biaxial kneader for producing the positive electrode mixture paste (hereinafter also simply referred to as a biaxial kneader), the clearance (shortest distance) between the inner peripheral surface of the barrel and the outer peripheral surface of the resistance paddle is the discharge port. The inlet side resistance paddle part is made larger than the side resistance paddle part. That is, the clearance (gap) between the outer peripheral surface of the resistance paddle included in the inlet side resistance paddle part and the inner peripheral surface of the barrel is the same as the outer peripheral surface of the resistance paddle included in the outlet side resistance paddle part. It is made larger than any clearance (gap) between the inner peripheral surface of the barrel.
これにより、二軸混練機内に投入される正極材料に含まれる正極活物質において、溶媒吸着性(溶媒吸着量)にバラツキがある場合でも、混練の初期段階(投入口側抵抗パドル部とバレルとの隙間を通過する段階)において、溶媒吸着性が高い(溶媒吸着量が多い)正極活物質が多く含まれる正極材料の混合物と、溶媒吸着性が低い(溶媒吸着量が少ない)正極活物質が多く含まれる正極材料の混合物との間で、投入口側抵抗パドル部とバレルとの隙間を通過するし易さの差が小さくなる。 As a result, even if there is a variation in the solvent adsorptivity (solvent adsorption amount) in the positive electrode active material contained in the positive electrode material put into the biaxial kneader, the initial stage of kneading (the inlet side resistance paddle part and the barrel) A mixture of a positive electrode material containing a large amount of a positive electrode active material having a high solvent adsorption property (a large amount of solvent adsorption) and a positive electrode active material having a low solvent adsorption property (a low amount of solvent adsorption). The difference in easiness of passing through the gap between the inlet side resistance paddle part and the barrel is reduced with the mixture of the positive electrode material contained in large quantities.
このため、混練の初期段階において、溶媒吸着性が高い(溶媒吸着量が多い)正極活物質が多く含まれる正極材料の混合物と、溶媒吸着性が低い(溶媒吸着量が少ない)正極活物質が多く含まれる正極材料の混合物との間で、せん断パドル部(投入口側せん断パドル部)によってせん断力を受ける時間(せん断時間)の差を小さくすることができる。これにより、バレル内に投入された正極材料の混合物に対し、二軸混練機に設けられている全てのせん断パドル部(投入口側せん断パドル部及び排出口側せん断パドル)によるせん断時間(総せん断時間)のバラツキを小さくすることができる。 For this reason, in the initial stage of kneading, a mixture of a positive electrode material containing a large amount of a positive electrode active material having a high solvent adsorption property (a large amount of solvent adsorption) and a positive electrode active material having a low solvent adsorption property (a low solvent adsorption amount). A difference in time (shear time) during which shear force is received by the shear paddle part (input-side shear paddle part) can be reduced with a mixture of many positive electrode materials. As a result, the shear time (total shear) by all the shear paddle parts (input side shear paddle part and outlet side shear paddle) provided in the biaxial kneader for the mixture of positive electrode materials charged into the barrel Variation in time) can be reduced.
なお、混練後半(排出口側抵抗パドル部とバレルとの隙間を通過する段階)では、溶媒吸着性が高い(溶媒吸着量が多い)正極活物質が多く含まれる正極材料の混合物(ペースト)においても、混練が進んで粘度が低下しているため、溶媒吸着性が低い(溶媒吸着量が少ない)正極活物質が多く含まれる正極材料の混合物と比較して、排出口側抵抗パドル部を通過するし易さはほぼ同等になり、排出口側せん断パドルによるせん断時間もほぼ同等になる。 In the second half of the kneading (the stage of passing through the gap between the outlet side resistance paddle part and the barrel), in the positive electrode material mixture (paste) containing a large amount of the positive electrode active material having a high solvent adsorptivity (a large amount of solvent adsorption). However, since the viscosity decreases due to the progress of kneading, the solvent adsorbability is low (the amount of solvent adsorption is small) and passes through the resistance side paddle part on the outlet side as compared with a mixture of positive electrode materials containing a large amount of positive electrode active material. The easiness to do is almost the same, and the shear time by the discharge side shear paddle is also almost the same.
従って、上述の正極合材ペースト製造用二軸混練機によって作製された正極合材ペーストにおいて、アセチレンブラックの長さのバラツキが小さくなり、その結果、正極合材ペーストの粘度のバラツキが小さくなる。以上より、上述の正極合材ペースト製造用二軸混練機によれば、正極合材ペーストの粘度のバラツキを小さくすることができる。 Therefore, in the positive electrode mixture paste produced by the above-described biaxial kneader for manufacturing the positive electrode mixture paste, the variation in the length of the acetylene black is reduced, and as a result, the variation in the viscosity of the positive electrode mixture paste is reduced. As described above, according to the above-described biaxial kneader for producing the positive electrode mixture paste, the variation in the viscosity of the positive electrode mixture paste can be reduced.
なお、それぞれの軸について、軸方向(二軸混練機の軸が延びる方向)に並ぶ複数の抵抗パドル部の列を軸方向に2分割(2等分)したとき、投入口側に位置する抵抗パドル部を投入口側抵抗パドル部といい、排出口側に位置する抵抗パドル部を排出口側抵抗パドル部という。 In addition, when each row of the plurality of resistance paddle portions arranged in the axial direction (the direction in which the shaft of the biaxial kneader extends) is divided into two in the axial direction (divided into two equal parts), the resistance located on the inlet side The paddle part is referred to as the inlet side resistance paddle part, and the resistance paddle part located on the outlet side is referred to as the outlet side resistance paddle part.
また、抵抗パドルは、二軸混練機のバレル内を投入口側から排出口側に向かって移動する(搬送される)正極材料の移動を妨げて、バレル内における正極材料の移動速度(搬送速度)を制御(制限、抑制)する部材である。一方、せん断パドルは、二軸混練機のバレル内を投入口側から排出口側に向かって移動する(搬送される)正極材料に対し、せん断力を与えつつ、正極材料を混練する部材である。 Further, the resistance paddle hinders the movement of the positive electrode material that moves (conveys) in the barrel of the twin-screw kneader from the inlet side toward the outlet side, thereby moving the positive electrode material in the barrel (conveying speed). ) Is a member that controls (limits, suppresses). On the other hand, the shear paddle is a member that kneads the positive electrode material while applying a shearing force to the positive electrode material that moves (conveys) in the barrel of the biaxial kneader from the inlet side toward the outlet side. .
また、投入口を通じてバレル(二軸混練機)の内部に投入する正極材料(正極活物質、アセチレンブラック、バインダー、溶媒など)は、それぞれを単独で(すなわち、複数種類の正極材料を予め混合した混合物とすることなく)投入するようにしても良いし、複数種類を予め混合した混合物の状態で投入するようにしても良い。いずれの態様でも、二軸混練機を用いて、正極材料である正極活物質とアセチレンブラックとバインダーと溶媒を混練して、正極合材ペーストを製造することになる。後者としては、例えば、アセチレンブラックとバインダーと溶媒を予め混合した混合物(ペースト)(以下、この混合物をABペーストともいう)としておき、このABペーストと正極活物質を、投入口を通じてバレル(二軸混練機)の内部に投入する態様が挙げられる。
また、正極合材ペーストの原料となる正極材料は、正極活物質とアセチレンブラックとバインダーと溶媒のみに限らず、これら以外の材料を含むものでも良い。
In addition, the positive electrode materials (positive electrode active material, acetylene black, binder, solvent, etc.) to be introduced into the barrel (biaxial kneader) through the inlet are each independently (that is, a plurality of types of positive electrode materials are mixed in advance). You may make it throw in (without setting it as a mixture), and you may make it throw in the state of the mixture which mixed multiple types beforehand. In any embodiment, the positive electrode active material paste, acetylene black, binder and solvent are kneaded using a biaxial kneader to produce a positive electrode mixture paste. Examples of the latter include, for example, a mixture (paste) in which acetylene black, a binder, and a solvent are mixed in advance (hereinafter, this mixture is also referred to as an AB paste). A mode in which the mixture is introduced into the interior of the kneading machine is mentioned.
Further, the positive electrode material that is a raw material of the positive electrode mixture paste is not limited to the positive electrode active material, acetylene black, binder, and solvent, but may include other materials.
次に、本実施形態のリチウムイオン二次電池100について説明する。
リチウムイオン二次電池100は、図1に示すように、電極体110と、これを収容する電池ケース180とを備える。電極体110は、正極130、負極120、及びセパレータ150を有している。セパレータ150は、電気絶縁性の樹脂フィルム(例えば、ポリエチレン)からなり、正極130と負極120との間に介在して、これらを離間させている。このセパレータ150には、リチウムイオンを有する非水電解液160を含浸させている。なお、非水電解液160は、有機溶媒中に、溶質としてLiPF6を添加した非水電解液である。
Next, the lithium ion
As illustrated in FIG. 1, the lithium ion
電池ケース180は、アルミニウムからなり、直方体形状をなしている。この電池ケース180は、電池ケース本体181と封口蓋182を有する。このうち、電池ケース本体181は、有底矩形箱形状をなしている。なお、電池ケース本体181と電極体110との間には、樹脂からなり、箱状に折り曲げた絶縁フィルム(図示しない)を介在させている。
The
また、封口蓋182は、矩形板状であり、電池ケース本体181の開口を閉塞して、この電池ケース本体181に溶接されている。この封口蓋182には、矩形板状の安全弁197が設けられている。
The sealing
電極体110は、帯状の正極130と帯状の負極120とが、両者の間に帯状のセパレータ150を介在させて扁平形状に捲回された扁平捲回型の電極体である(図1参照)。詳細には、長手方向DBに延びる帯状の正極130、負極120、及びセパレータ150を、長手方向DBに捲回して、扁平捲回型の電極体110を形成している(図1〜図3参照)。
The
正極130は、図2に示すように、長手方向DBに延びる帯状でアルミニウム箔からなる正極集電箔138と、この正極集電箔138の表面(両面)に配置された2つの正極合材層131,131とを有している。2つの正極合材層131,131は、それぞれ、長手方向DBに延びる帯状をなしている。この正極合材層131は、正極活物質137と、アセチレンブラック133(導電材)と、PVDFからなるバインダー134とを含んでいる。なお、本実施形態では、正極活物質137として、リチウム遷移金属複合酸化物(具体的には、LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 )を用いている。また、アセチレンブラック133は、一次粒子が線状に繋がった形状をなしている。
As shown in FIG. 2, the
また、負極120は、図3に示すように、長手方向DBに延びる帯状で銅箔からなる負極集電箔128と、この負極集電箔128の表面(両面)に配置された2つの負極合材層121,121とを有している。2つの負極合材層121,121は、それぞれ、長手方向DBに延びる帯状をなしている。この負極合材層121は、負極活物質127とバインダーとを含んでいる。なお、本実施形態では、負極活物質127として、黒鉛を用いている。
Further, as shown in FIG. 3, the
また、電極体110のうち正極130には、クランク状に屈曲した板状の正極集電部材191が溶接されている(図1参照)。さらに、負極120には、クランク状に屈曲した板状の負極集電部材192が溶接されている。正極集電部材191及び負極集電部材192のうち、それぞれの先端に位置する正極端子部191A及び負極端子部192Aは、封口蓋182を貫通して蓋表面182Aから突出している。なお、正極端子部191Aと封口蓋182との間、及び、負極端子部192Aと封口蓋182との間には、それぞれ、電気絶縁性の樹脂からなる絶縁部材195を介在させている。
Further, a plate-like positive electrode current collecting
次に、本実施形態にかかる正極合材ペースト製造用二軸混練機10(以下、単に、二軸混練機10ともいう)について説明する。図4は、正極合材ペースト131Aを製造するための二軸混練機10の側面図である。また、図5は、二軸混練機10の内部の構成を示す図であり、二軸混練機10を軸方向DAに切断した部分断面図である。図6は、二軸混練機10のバレル30の内部に配置された抵抗パドル51(52,53,54)を示す図であり、図5のF−F(G−G、H−H、I−I)で示す位置における二軸混練機10の断面図に相当する。図7は、二軸混練機10のバレル30の内部に配置されたせん断パドル11(12,13,14)を示す図であり、図5のB−B(C−C、D−D、E−E)で示す位置における二軸混練機10の断面図に相当する。
Next, the
本実施形態の二軸混練機10は、正極材料である正極活物質137とアセチレンブラック133とバインダー134と溶媒135を混練して、正極合材ペースト131Aを製造する連続型二軸混練機である。この二軸混練機10は、互いが平行に配置された二つの軸35,36(図5〜図7参照)と、軸方向DA(軸35,36が延びる方向、図4及び図5において左右方向)に延びる筒状のバレル30と、中心軸線AX1を有する円柱形状の軸35と、中心軸線AX2を有する円柱形状の軸36と、第1せん断パドル部21b,21cと、第2せん断パドル部22b,22cと、第3せん断パドル部23b,23cと、第4せん断パドル部24b,24cと、スクリュー41b,41c,42b,42cと、第1抵抗パドル部61b,61cと、第2抵抗パドル部62b,62cと、第3抵抗パドル部63b,63cと、第4抵抗パドル部64b,64cとを有している。
The
軸35,36と、第1せん断パドル部21b,21cと、第2せん断パドル部22b,22cと、第3せん断パドル部23b,23cと、第4せん断パドル部24b,24cと、スクリュー41b,41c,42b,42cと、第1抵抗パドル部61b,61cと、第2抵抗パドル部62b,62cと、第3抵抗パドル部63b,63cと、第4抵抗パドル部64b,64cとは、軸方向DA(軸35,36が延びる方向、図4及び図5において左右方向)に延びるバレル30の内部に配置されている。
バレル30は、軸方向DAの一方端側(図4及び図5において左端側)に、正極材料(正極活物質137とアセチレンブラック133とバインダー134と溶媒135)をバレル30の内部に投入するための投入口31を有する。さらに、バレル30は、軸方向DAの他方端側(図4及び図5において右端側)に、正極材料が混練されてなる正極合材ペースト131Aをバレル30の外部に排出するための排出口32を有する。
In the
なお、バレル30の内周面30bは、図6及び図7に示すように、中心軸線AX1を中心とした半径R1の円筒形状の内周面30b1と中心軸線AX2を中心とした半径R1の円筒形状の内周面30b2とを、これらの周方向一部が重なる(交わる)ように連結した形態(断面C形状の内周面30b1と断面逆向きC形状の内周面30b2とを連結した形態)をなしている。
6 and 7, the inner
また、軸35と36は、バレル30内において、平行に配置されている。このうち、軸35は、中心軸線AX1を回転中心として回転する。一方、軸36は、中心軸線AX2を回転中心として回転する。なお、図5〜図7に矢印で示すように、軸35と36の回転方向は同じである。
The
第1抵抗パドル部61bと第2抵抗パドル部62bと第3抵抗パドル部63bと第4抵抗パドル部64bとは、軸35に固定されており、軸35を回転軸として軸35と共に回転(回動)する。なお、第1抵抗パドル部61bと第2抵抗パドル部62bと第3抵抗パドル部63bと第4抵抗パドル部64bは、この順で、投入口31側から排出口32側に向かって軸方向DAに間隔を空けて並んで配置されている(図5参照)。
The first
ここで、軸35にかかる4つの抵抗パドル部を、投入口31側に位置する投入口側抵抗パドル部65bと、排出口32側に位置する排出口側抵抗パドル部66bとの2つに半分ずつ分ける。すると、第1抵抗パドル部61bと第2抵抗パドル部62bと第3抵抗パドル部63bと第4抵抗パドル部64bのうち、第1抵抗パドル部61bと第2抵抗パドル部62bが、投入口31側に位置する投入口側抵抗パドル部65bとなる。一方、第3抵抗パドル部63bと第4抵抗パドル部64bが、排出口32側に位置する排出口側抵抗パドル部66bとなる(図5参照)。
Here, the four resistance paddle portions on the
また、第1抵抗パドル部61cと第2抵抗パドル部62cと第3抵抗パドル部63cと第4抵抗パドル部64cは、軸36に固定されており、軸36を回転軸として軸36と共に回転(回動)する。なお、第1抵抗パドル部61cと第2抵抗パドル部62cと第3抵抗パドル部63cと第4抵抗パドル部64cは、この順で、投入口31側から排出口32側に向かって軸方向DAに間隔を空けて並んで配置されている(図5参照)。
The first
ここで、軸36にかかる4つの抵抗パドル部を、投入口31側に位置する投入口側抵抗パドル部65cと、排出口32側に位置する排出口側抵抗パドル部66cとの2つに半分ずつ分ける。すると、第1抵抗パドル部61cと第2抵抗パドル部62cと第3抵抗パドル部63cと第4抵抗パドル部64cのうち、第1抵抗パドル部61cと第2抵抗パドル部62cが、投入口31側に位置する投入口側抵抗パドル部65cとなる。一方、第3抵抗パドル部63cと第4抵抗パドル部64cが、排出口32側に位置する排出口側抵抗パドル部66cとなる(図5参照)。
Here, the four resistance paddle portions on the
第1抵抗パドル部61b(または61c)は、軸35(または36)に固定された抵抗パドル51を有している(図5参照)。抵抗パドル51は、直径の異なる2つの円板形状をなす部位が軸方向DAに重なった形態を有している。具体的には、抵抗パドル51は、直径(外径)が大きい大径部51cと、この大径部51cよりも直径(外径)が小さい小径部51dとを有し、大径部51cと小径部51dとが一体に形成されたものである。抵抗パドル51の中心部には、貫通孔51bが形成されている(図6参照)。抵抗パドル51は、貫通孔51b内に軸35(または36)を挿通させて、軸35(または36)に固定されている。なお、大径部51cの直径(外径)はR51である。
The first
但し、第1抵抗パドル部61bの抵抗パドル51は、大径部51cが軸方向DAの一方端側(投入口31側)に位置する向きで軸35に固定されており、一方、第1抵抗パドル部61cの抵抗パドル51は、大径部51cが軸方向DAの他方端側(排出口32側)に位置する向きで軸36に固定されている。従って、第1抵抗パドル部61bをなす抵抗パドル51の大径部51cと第1抵抗パドル部61cをなす抵抗パドル51の小径部51dとが、中心軸線AX1とAX2とに直交する方向(図5において上下方向)に隣り合って位置し、第1抵抗パドル部61bをなす抵抗パドル51の小径部51dと第1抵抗パドル部61cをなす抵抗パドル51の大径部51cとが、中心軸線AX1とAX2とに直交する方向(図5において上下方向)に隣り合って位置している。
However, the
なお、図6に示すように、バレル30の内周面30bと抵抗パドル51の外周面51fとの間のクリアランスB1(最短距離)は、第1抵抗パドル部61b,61cのいずれも、R1からR51を差し引いた値(B1=R1−R51)となる。
As shown in FIG. 6, the clearance B1 (shortest distance) between the inner
第2抵抗パドル部62b(または62c)は、軸35(または36)に固定された抵抗パドル52を有している(図5参照)。抵抗パドル52も、直径の異なる2つの円板形状をなす部位が軸方向DAに重なった形態を有している。具体的には、抵抗パドル52は、直径(外径)が大きい大径部52cと、この大径部52cよりも直径(外径)が小さい小径部52dとを有し、大径部52cと小径部52dとが一体に形成されたものである。抵抗パドル52の中心部には、貫通孔52bが形成されている(図6参照)。抵抗パドル52は、貫通孔52b内に軸35(または36)を挿通させて、軸35(または36)に固定されている。なお、大径部52cの直径(外径)はR52である。
The second
但し、第2抵抗パドル部62bの抵抗パドル52は、大径部52cが軸方向DAの一方端側(投入口31側)に位置する向きで軸35に固定されており、一方、第2抵抗パドル部62cの抵抗パドル52は、大径部52cが軸方向DAの他方端側(排出口32側)に位置する向きで軸36に固定されている。従って、第2抵抗パドル部62bをなす抵抗パドル52の大径部52cと第2抵抗パドル部62cをなす抵抗パドル52の小径部52dとが、中心軸線AX1とAX2とに直交する方向(図5において上下方向)に隣り合って位置し、第2抵抗パドル部62bをなす抵抗パドル52の小径部52dと第2抵抗パドル部62cをなす抵抗パドル52の大径部52cとが、中心軸線AX1とAX2とに直交する方向(図5において上下方向)に隣り合って位置している。
However, the
なお、図6に示すように、バレル30の内周面30bと抵抗パドル52の外周面52fとの間のクリアランスB2(最短距離)は、第2抵抗パドル部62b,62cのいずれも、R1からR52を差し引いた値(B2=R1−R52)となる。
As shown in FIG. 6, the clearance B2 (shortest distance) between the inner
第3抵抗パドル部63b(または63c)は、軸35(または36)に固定された抵抗パドル53を有している(図5参照)。抵抗パドル53も、直径の異なる2つの円板形状をなす部位が軸方向DAに重なった形態を有している。具体的には、抵抗パドル53は、直径(外径)が大きい大径部53cと、この大径部53cよりも直径(外径)が小さい小径部53dとを有し、大径部53cと小径部53dとが一体に形成されたものである。抵抗パドル53の中心部には、貫通孔53bが形成されている(図6参照)。抵抗パドル53は、貫通孔53b内に軸35(または36)を挿通させて、軸35(または36)に固定されている。なお、大径部53cの直径(外径)はR53である。
The third
但し、第3抵抗パドル部63bの抵抗パドル53は、大径部53cが軸方向DAの一方端側(投入口31側)に位置する向きで軸35に固定されており、一方、第3抵抗パドル部63cの抵抗パドル53は、大径部53cが軸方向DAの他方端側(排出口32側)に位置する向きで軸36に固定されている。従って、第3抵抗パドル部63bをなす抵抗パドル53の大径部53cと第3抵抗パドル部63cをなす抵抗パドル53の小径部53dとが、中心軸線AX1とAX2とに直交する方向(図5において上下方向)に隣り合って位置し、第3抵抗パドル部63bをなす抵抗パドル53の小径部53dと第3抵抗パドル部63cをなす抵抗パドル53の大径部53cとが、中心軸線AX1とAX2とに直交する方向(図5において上下方向)に隣り合って位置している。
However, the
なお、図6に示すように、バレル30の内周面30bと抵抗パドル53の外周面53fとの間のクリアランスB3(最短距離)は、第3抵抗パドル部63b,63cのいずれも、R1からR53を差し引いた値(B3=R1−R53)となる。
As shown in FIG. 6, the clearance B3 (shortest distance) between the inner
第4抵抗パドル部64b(または64c)は、軸35(または36)に固定された抵抗パドル54を有している(図5参照)。抵抗パドル54も、直径の異なる2つの円板形状をなす部位が軸方向DAに重なった形態を有している。具体的には、抵抗パドル54は、直径(外径)が大きい大径部54cと、この大径部54cよりも直径(外径)が小さい小径部54dとを有し、大径部54cと小径部54dとが一体に形成されたものである。抵抗パドル54の中心部には、貫通孔54bが形成されている(図6参照)。抵抗パドル54は、貫通孔54b内に軸35(または36)を挿通させて、軸35(または36)に固定されている。なお、大径部54cの直径(外径)はR54である。
The fourth
但し、第4抵抗パドル部64bの抵抗パドル54は、大径部54cが軸方向DAの一方端側(投入口31側)に位置する向きで軸35に固定されており、一方、第4抵抗パドル部64cの抵抗パドル54は、大径部54cが軸方向DAの他方端側(排出口32側)に位置する向きで軸36に固定されている。従って、第4抵抗パドル部64bをなす抵抗パドル54の大径部54cと第4抵抗パドル部64cをなす抵抗パドル54の小径部54dとが、中心軸線AX1とAX2とに直交する方向(図5において上下方向)に隣り合って位置し、第4抵抗パドル部64bをなす抵抗パドル54の小径部54dと第4抵抗パドル部64cをなす抵抗パドル54の大径部54cとが、中心軸線AX1とAX2とに直交する方向(図5において上下方向)に隣り合って位置している。
However, the
なお、図6に示すように、バレル30の内周面30bと抵抗パドル54の外周面54fとの間のクリアランスB4(最短距離)は、第4抵抗パドル部64b,64cのいずれも、R1からR54を差し引いた値(B4=R1−R54)となる。
以上説明した抵抗パドル51〜54は、二軸混練機10のバレル30内を投入口31側から排出口32側に向かって(図5において左から右に向かって)移動する(搬送される)正極材料(正極活物質137とアセチレンブラック133とバインダー134と溶媒135との混合物)の移動を妨げて、バレル30内における正極材料の移動速度(搬送速度)を制御(制限、抑制)する。
As shown in FIG. 6, the clearance B4 (shortest distance) between the inner
The resistance paddles 51 to 54 described above move (convey) in the
また、本実施形態では、バレル30の内周面30bと抵抗パドル51,52,53,54の外周面51f,52f,53f,54fとの間のクリアランスB1,B2,B3,B4(最短距離)は、排出口側抵抗パドル部66b,66cよりも投入口側抵抗パドル部65b,65cのほうが大きくされている。すなわち、投入口側抵抗パドル部65b,65cに含まれる抵抗パドル51,52の外周面51f,52fとバレル30の内周面30bとの間のクリアランスB1,B2(最短距離)は、いずれも、排出口側抵抗パドル部66b,66cに含まれる抵抗パドル53,54の外周面53f,54fとバレル30の内周面30bとの間のクリアランスB3,B4(最短距離)のいずれよりも大きくされている。
In the present embodiment, the clearances B1, B2, B3, B4 (shortest distance) between the inner
また、第1せん断パドル部21bと第2せん断パドル部22bと第3せん断パドル部23bと第4せん断パドル部24bは、軸35に固定されており、軸35を回転軸として軸35と共に回転(回動)する。なお、第1せん断パドル部21bと第2せん断パドル部22bと第3せん断パドル部23bと第4せん断パドル部24bは、この順で、投入口31側から排出口32側に向かって軸方向DAに間隔を空けて並んで配置されている。
より具体的には、第1せん断パドル部21bは、第1抵抗パドル部61bに対し、軸方向DAの一方端側(図5において左側)に隣接している。また、第2せん断パドル部22bは、第2抵抗パドル部62bに対し、軸方向DAの一方端側(図5において左側)に隣接している。また、第3せん断パドル部23bは、第3抵抗パドル部63bに対し、軸方向DAの一方端側(図5において左側)に隣接している。また、第4せん断パドル部24bは、第4抵抗パドル部64bに対し、軸方向DAの一方端側(図5において左側)に隣接している。
The first
More specifically, the first
ここで、軸35にかかる4つのせん断パドル部を、投入口31側に位置する投入口側せん断パドル部25bと、排出口32側に位置する排出口側せん断パドル部26bとの2つに半分ずつ分ける。すると、第1せん断パドル部21bと第2せん断パドル部22bと第3せん断パドル部23bと第4せん断パドル部24bのうち、第1せん断パドル部21bと第2せん断パドル部22bが、投入口31側に位置する投入口側せん断パドル部25bとなる。一方、第3せん断パドル部23bと第4せん断パドル部24bが、排出口32側に位置する排出口側せん断パドル部26bとなる。
Here, the four shear paddle portions applied to the
また、第1せん断パドル部21cと第2せん断パドル部22cと第3せん断パドル部23cと第4せん断パドル部24cは、軸36に固定されており、軸36を回転軸として軸36と共に回転(回動)する。なお、第1せん断パドル部21cと第2せん断パドル部22cと第3せん断パドル部23cと第4せん断パドル部24cは、この順で、投入口31側から排出口32側に向かって軸方向DAに間隔を空けて並んで配置されている。
より具体的には、第1せん断パドル部21cは、第1抵抗パドル部61cに対し、軸方向DAの一方端側(図5において左側)に隣接している。また、第2せん断パドル部22cは、第2抵抗パドル部62cに対し、軸方向DAの一方端側(図5において左側)に隣接している。また、第3せん断パドル部23cは、第3抵抗パドル部63cに対し、軸方向DAの一方端側(図5において左側)に隣接している。また、第4せん断パドル部24cは、第4抵抗パドル部64cに対し、軸方向DAの一方端側(図5において左側)に隣接している。
The first
More specifically, the first
なお、軸36にかかる4つのせん断パドル部を、投入口31側に位置する投入口側せん断パドル部25cと、排出口32側に位置する排出口側せん断パドル部26cとの2つに半分ずつ分ける。すると、第1せん断パドル部21cと第2せん断パドル部22cと第3せん断パドル部23cと第4せん断パドル部24cのうち、第1せん断パドル部21cと第2せん断パドル部22cが、投入口31側に位置する投入口側せん断パドル部25cとなる。一方、第3せん断パドル部23cと第4せん断パドル部24cが、排出口32側に位置する排出口側せん断パドル部26cとなる。
The four shear paddle portions on the
第1せん断パドル部21b(または21c)は、軸35(または36)に固定された3つのせん断パドル11,11,11を有している(図5参照)。せん断パドル11は、平面視略三角形の外形を有する板状部材であり、その中央部に貫通孔11bが形成されている(図7参照)。3つのせん断パドル11,11,11は、それぞれの貫通孔11b内に軸35(または36)を挿通させて、軸35(または36)に固定されている。
The first
従って、第1せん断パドル部21b(または21c)を構成する3つのせん断パドル11,11,11は、軸35(または36)を回転軸として、軸35(または36)と共に回転(回動)する。これにより、第1せん断パドル部21b(または21c)において、正極材料(正極活物質137とアセチレンブラック133とバインダー134と溶媒135)に対しせん断力を加えて、正極材料を混練することができる。
Accordingly, the three
なお、第1せん断パドル部21b(または36)を構成する3つのせん断パドル11,11,11は、軸方向DAに隣り合うせん断パドル11同士が接触した態様で、軸方向DAに並んで配置されている(図5参照)。この態様は、後述する第2せん断パドル部22b(または22c)を構成する3つのせん断パドル12,12,12、第3せん断パドル部23b(または23c)を構成する3つのせん断パドル13,13,13、及び、第4せん断パドル部24b(または24c)を構成する3つのせん断パドル14,14,14についても同様である。
The three
また、第1せん断パドル部21b(または21c)を構成する3つのせん断パドル11,11,11のうち、軸方向DAについて中央に位置するせん断パドル11(図7においてハッチングしていないせん断パドル11)は、軸方向DAについて両側に位置するせん断パドル11,11に対し、軸35(または36)回りに180度(半周)ずらした向きで軸35(または36)に固定されている(図7参照)。この態様は、後述する第2せん断パドル部22b(または22c)を構成する3つのせん断パドル12,12,12、第3せん断パドル部23b(または23c)を構成する3つのせん断パドル13,13,13、及び、第4せん断パドル部24b(また24c)を構成する3つのせん断パドル14,14,14についても同様である。
Of the three
なお、図7に示すように、せん断パドル11の3つの角部11c,11d,11eは、いずれも、中心軸線AX1(またはAX2)を中心とした半径R11の円弧をなしている。そして、せん断パドル11の最大径は、3つの角部11c,11d,11eの半径R11となっている。従って、バレル30の内周面30bとせん断パドル11の外周面11fとの間のクリアランスC1(最短距離)は、R1からR11を差し引いた値(C1=R1−R11)となる。
As shown in FIG. 7, the three
第2せん断パドル部22b(または22c)は、軸35(または36)に固定された3つのせん断パドル12,12,12を有している(図5参照)。せん断パドル12は、平面視略三角形の外形を有する板状部材であり、その中央部に貫通孔12bが形成されている(図7参照)。3つのせん断パドル12,12,12は、それぞれの貫通孔12b内に軸35(または36)を挿通させて、軸35(または36)に固定されている。
The second
従って、第2せん断パドル部22b(22c)を構成する3つのせん断パドル12,12,12は、軸35(または36)を回転軸として、軸35(または36)と共に回転(回動)する。これにより、第2せん断パドル部22b(または22c)においても、正極材料(正極活物質137とアセチレンブラック133とバインダー134と溶媒135)に対しせん断力を加えて、正極材料を混練することができる。
Accordingly, the three
なお、図7に示すように、せん断パドル12の3つの角部12c,12d,12eは、いずれも、中心軸線AX1(またはAX2)を中心とした半径R12の円弧をなしている。そして、せん断パドル12の最大径は、3つの角部12c,12d,12eの半径R12となっている。従って、バレル30の内周面30bとせん断パドル12の外周面12fとの間のクリアランスC2(最短距離)は、R1からR12を差し引いた値(C2=R1−R12)となる。
As shown in FIG. 7, the three
第3せん断パドル部23b(または23c)は、軸35(または36)に固定された3つのせん断パドル13,13,13を有している(図5参照)。せん断パドル13は、平面視略三角形の外形を有する板状部材であり、その中央部に貫通孔13bが形成されている(図7参照)。3つのせん断パドル13,13,13は、それぞれの貫通孔13b内に軸35(または36)を挿通させて、軸35(または36)に固定されている。
The third
従って、第3せん断パドル部23b(23c)を構成する3つのせん断パドル13,13,13は、軸35(または36)を回転軸として、軸35(または36)と共に回転(回動)する。これにより、第3せん断パドル部23b(または23c)においても、正極材料(正極活物質137とアセチレンブラック133とバインダー134と溶媒135)に対しせん断力を加えて、正極材料を混練することができる。
Accordingly, the three
なお、図7に示すように、せん断パドル13の3つの角部13c,13d,13eは、いずれも、中心軸線AX1(またはAX2)を中心とした半径R13の円弧をなしている。そして、せん断パドル13の最大径は、3つの角部13c,13d,13eの半径R13となっている。従って、バレル30の内周面30bとせん断パドル13の外周面13fとの間のクリアランスC3(最短距離)は、R1からR13を差し引いた値(C3=R1−R13)となる。
As shown in FIG. 7, the three
第4せん断パドル部24b(または24c)は、軸35(または36)に固定された3つのせん断パドル14,14,14を有している(図5参照)。せん断パドル14は、平面視略三角形の外形を有する板状部材であり、その中央部に貫通孔14bが形成されている(図7参照)。3つのせん断パドル14,14,14は、それぞれの貫通孔14b内に軸35(または36)を挿通させて、軸35(または36)に固定されている。
The fourth
従って、第4せん断パドル部24b(24c)を構成する3つのせん断パドル14,14,14は、軸35(または36)を回転軸として、軸35(または36)と共に回転(回動)する。これにより、第4せん断パドル部24b(または24c)においても、正極材料(正極活物質137とアセチレンブラック133とバインダー134と溶媒135)に対しせん断力を加えて、正極材料を混練することができる。
Accordingly, the three
なお、図7に示すように、せん断パドル14の3つの角部14c,14d,14eは、いずれも、中心軸線AX1(またはAX2)を中心とした半径R14の円弧をなしている。そして、せん断パドル14の最大径は、3つの角部14c,14d,14eの半径R14となっている。従って、バレル30の内周面30bとせん断パドル14の外周面14fとの間のクリアランスC4(最短距離)は、R1からR14を差し引いた値(C4=R1−R14)となる。
As shown in FIG. 7, all of the three
スクリュー41b,42b(または41c,42c)は、螺旋形状をなす外周面を有する筒状部材であり(図5参照)、その中央部に貫通孔が形成されている。スクリュー41b,42b(または41c,42c)は、貫通孔内に軸35(または36)を挿通させて、軸35(または36)に固定されている。
The
従って、スクリュー41b,42b(または41c,42c)は、軸35(または36)を回転軸として、軸35(または36)と共に回転(回動)する。これにより、スクリュー41b,42b(または41c,42c)によって、正極材料(正極活物質137とアセチレンブラック133とバインダー134と溶媒135)が、搬送方向である第1軸方向DA1(軸方向DAのうち投入口31から排出口32へ向かう方向、図5において左から右に向かう方向)に搬送される。
Accordingly, the
次に、リチウムイオン二次電池100の製造方法、正極130の製造方法、及び、正極合材ペースト131Aの製造方法について説明する。図8は、リチウムイオン二次電池の製造方法の流れを示すフローチャートである。また、図9は、図8のフローチャートのサブルーチンであり、正極の製造方法の流れを示すフローチャートである。図10は、図9のフローチャートのサブルーチンであり、正極合材ペーストの製造方法の流れを示すフローチャートである。
Next, a manufacturing method of the lithium ion
図8に示すように、まず、ステップS1において、正極130を作製する。具体的には、図9に示すように、まず、ステップS11(正極合材ペースト作製工程)において、正極合材ペースト131Aを作製する。ここで、正極合材ペースト131Aの製造方法について、具体的に説明する。
As shown in FIG. 8, first, in step S1, the
本実施形態では、前述の二軸混練機10(図4〜図7参照)を用いて、正極材料である正極活物質137とアセチレンブラック133(導電材)とバインダー134(本実施形態では、PVDF)と溶媒135とを混練して、正極合材ペースト131Aを製造する。
具体的には、図10に示すように、まず、ステップS111において、二軸混練機10の内部に正極材料(正極活物質137とアセチレンブラック133とバインダー134と溶媒135)を投入する。具体的には、バレル30に設けられている投入口31を通じて、二軸混練機10の内部に正極材料を投入する。なお、本実施形態では、予め、アセチレンブラック133とバインダー134と溶媒135を混合して混合物(この混合物をABペースト132とする)としておき、このABペースト132と正極活物質137を、投入口31を通じてバレル30(二軸混練機10)の内部に投入する。
In the present embodiment, using the above-described biaxial kneader 10 (see FIGS. 4 to 7), the positive electrode
Specifically, as shown in FIG. 10, first, in step S <b> 111, positive electrode materials (positive electrode
また、本実施形態では、正極合材ペースト131Aの固形分率が54%よりも大きく(例えば、63.5%)となるように、正極活物質137とアセチレンブラック133とバインダー134と溶媒135の添加量を調整している。なお、正極合材ペースト131Aの固形分率は、正極合材ペースト131A中における正極活物質137とアセチレンブラック133とバインダー134の含有率(wt%)である。このように正極合材ペースト131Aの固形分率を高くすることで、後述するステップS13(乾燥工程)において、正極合材ペーストを短時間で乾燥させることが可能となる。
In the present embodiment, the positive electrode
次に、ステップS112に進み、投入口31を通じて二軸混練機10の内部に投入された正極材料(正極活物質137とアセチレンブラック133とバインダー134と溶媒135)を、排出口32側に搬送しつつ混練する。具体的には、軸35と36を同一の回転速度で同一方向に回転させることで、スクリュー41b,42bと第1〜第4せん断パドル部21b〜24bと第1〜第4抵抗パドル部61b〜64bを軸35と一緒に回転させると共に、スクリュー41c,42cと第1〜第4せん断パドル部21c〜24cと第1〜第4抵抗パドル部61c〜64cを軸36と一緒に回転させる。
In step S112, the positive electrode material (positive electrode
これにより、投入口31から投入された正極材料が、第1〜第4抵抗パドル部61b〜64bによって搬送速度を制御(制限、抑制)されながら、スクリュー41b,41cと42b,42cによって第1軸方向DA1に搬送されつつ、第1せん断パドル部21b,21cと第2せん断パドル部22b,22cと第3せん断パドル部23b,23cと第4せん断パドル部24b,24cからせん断力を受けて混練される。これにより、正極材料(正極活物質137とアセチレンブラック133とバインダー134と溶媒135)が、投入口31側から排出口32側に進むにしたがって、正極活物質137等の固形分の分散性が高まってゆくと共に、正極材料の混合物(ペースト)の粘度が低下してゆき、正極合材ペースト131Aになる。
As a result, the positive electrode material introduced from the
次いで、ステップS113に進み、上述のようにして正極材料(正極活物質137とアセチレンブラック133とバインダー134と溶媒135)が混練されてなる正極合材ペースト131Aが、排出口32を通じて二軸混練機10の外部に排出される。
以上のようにして、正極合材ペースト131Aが製造される。
Next, the process proceeds to step S113, where the positive
As described above, the positive
ところで、同一ロット内の正極材料に含まれる正極活物質137において、その物性にバラツキがある場合がある。具体的には、正極活物質137の表面に溶媒135を吸着する溶媒吸着性(溶媒吸着量)が、同一ロット内の正極材料に含まれる正極活物質137において、バラツキがある場合がある。溶媒吸着性が高い(溶媒吸着量が多い)正極活物質137が多く含まれる正極材料では、正極活物質137に多くの溶媒135が吸着されることで、自由状態の溶媒135の量が少なくなる。特に、正極合材ペーストの固形分率を54%よりも大きくする場合(すなわち、溶媒添加量を少なくする場合)には、自由状態の溶媒135の量が特に少なくなる。一方、溶媒吸着性が低い(溶媒吸着量が少ない)正極活物質137が多く含まれる正極材料では、正極活物質137に吸着される溶媒135の量が少ないため、自由状態の溶媒135の量が多くなる。
By the way, the physical properties of the positive electrode
このため、従来、正極合材ペースト製造用二軸混練機によって正極材料を混練したとき、混練の初期段階(投入口側抵抗パドル部を通過する段階)において、溶媒吸着性が高い(溶媒吸着量が多い)正極活物質137が多く含まれる正極材料の混合物と、溶媒吸着性が低い(溶媒吸着量が少ない)正極活物質137が多く含まれる正極材料の混合物とでは、その粘度が異なることになる。具体的には、従来、混練の初期段階において、溶媒吸着性が高い(溶媒吸着量が多い)正極活物質137が多く含まれる正極材料の混合物は、溶媒吸着性が低い(溶媒吸着量が少ない)正極活物質137が多く含まれる正極材料の混合物に比べて、その粘度が高いため、投入口側抵抗パドル部とバレルとの隙間を通過し難くなり、排出口側に向かって移動する速度が遅くなる。
For this reason, conventionally, when the positive electrode material is kneaded by the biaxial kneader for producing the positive electrode mixture paste, the solvent adsorbability is high (solvent adsorption amount) in the initial stage of kneading (stage passing through the inlet side resistance paddle part). The viscosity of the mixture of the positive electrode material containing a large amount of the positive electrode
このため、従来、混練の初期段階において、溶媒吸着性が高い(溶媒吸着量が多い)正極活物質137が多く含まれる正極材料の混合物は、溶媒吸着性が低い(溶媒吸着量が少ない)正極活物質137が多く含まれる正極材料の混合物に比べて、せん断パドル部(投入口側せん断パドル部)によってせん断力を受ける時間(せん断時間)が長くなる。その結果、溶媒吸着性が高い(溶媒吸着量が多い)正極活物質137が多く含まれる正極材料の混合物では、溶媒吸着性が低い(溶媒吸着量が少ない)正極活物質137が多く含まれる正極材料の混合物に比べて、投入口側せん断パドル部によって加えられるせん断力が大きくなり、一次粒子が線状に繋がった形状のアセチレンブラック133が短くなる(小粒径化する)傾向にあった。特に、正極合材ペーストの固形分率を54%よりも大きくする場合(すなわち、溶媒添加量を少なくする場合)には、その傾向が強くなる。
For this reason, conventionally, in the initial stage of kneading, the positive electrode material mixture containing a large amount of the positive electrode
従って、従来、正極合材ペースト製造用二軸混練機によって作製された同一ロット内の正極合材ペーストにおいて、アセチレンブラック133の長さのバラツキが大きくなることがあった。アセチレンブラック133の長さのバラツキが大きくなると、これらの正極合材ペーストを用いて作製した複数のリチウムイオン二次電池の間(同一ロット内のリチウムイオン二次電池の間)において、内部抵抗(ひいては出力)のバラツキが大きくなることがあった。正極合材ペーストに含まれているアセチレンブラック133の長さは、正極合材ペーストの粘度と相関があるため、アセチレンブラック133の長さのバラツキが大きくなることで、正極合材ペーストの粘度のバラツキが大きくなっていた。特に、本実施形態のように、正極合材ペーストの固形分率を54%よりも大きくする場合(すなわち、溶媒添加量を少なくする場合)には、正極合材ペーストの粘度のバラツキが大きくなる傾向にあった。 Therefore, conventionally, in the positive electrode mixture paste in the same lot produced by the biaxial kneader for producing the positive electrode mixture paste, the length variation of the acetylene black 133 may become large. When the variation in the length of acetylene black 133 increases, internal resistance (between lithium ion secondary batteries in the same lot) between a plurality of lithium ion secondary batteries manufactured using these positive electrode mixture pastes ( As a result, variation in output) sometimes increased. Since the length of the acetylene black 133 contained in the positive electrode mixture paste has a correlation with the viscosity of the positive electrode mixture paste, the variation in the length of the acetylene black 133 is increased, so that the viscosity of the positive electrode mixture paste is increased. The variation was large. In particular, when the solid content rate of the positive electrode mixture paste is larger than 54% as in this embodiment (that is, when the amount of the solvent added is reduced), the variation in the viscosity of the positive electrode mixture paste increases. There was a trend.
これに対し、本実施形態の二軸混練機10では、バレル30の内周面30bと抵抗パドル51,52,53,54の外周面51f,52f,53f,54fとの間のクリアランスB1,B2,B3,B4(最短距離)は、排出口側抵抗パドル部66b,66cよりも投入口側抵抗パドル部65b,65cのほうが大きくされている。すなわち、投入口側抵抗パドル部65b,65cに含まれる抵抗パドル51,52の外周面51f,52fとバレル30の内周面30bとの間のクリアランスB1,B2(最短距離)は、いずれも、排出口側抵抗パドル部66b,66cに含まれるせん断パドル53,54の外周面53f,54fとバレル30の内周面30bとの間のクリアランスB3,B4(最短距離)のいずれよりも大きくされている。
On the other hand, in the
このように、投入口側抵抗パドル部65b,65cとバレル30との間のクリアランスB1,B2を大きくすることで、二軸混練機10内に投入される正極材料に含まれる正極活物質137において、溶媒吸着性(溶媒吸着量)にバラツキがある場合でも、混練の初期段階(投入口側抵抗パドル部65b,65cを通過する段階)において、溶媒吸着性が高い(溶媒吸着量が多い)正極活物質137が多く含まれる正極材料の混合物と、溶媒吸着性が低い(溶媒吸着量が少ない)正極活物質137が多く含まれる正極材料の混合物との間で、投入口側抵抗パドル部65b,65cとバレル30との隙間を通過するし易さの差が小さくなる。
Thus, by increasing the clearances B1 and B2 between the inlet side
このため、混練の初期段階において、溶媒吸着性が高い(溶媒吸着量が多い)正極活物質137が多く含まれる正極材料の混合物と、溶媒吸着性が低い(溶媒吸着量が少ない)正極活物質137が多く含まれる正極材料の混合物との間で、投入口側せん断パドル部25b,25cによってせん断力を受ける時間(せん断時間)の差を小さくすることができる。これにより、バレル30内に投入された正極材料の混合物に対し、二軸混練機10に設けられている全てのせん断パドル部21b〜24b,21c〜24c(投入口側せん断パドル部25b,25c及び排出口側せん断パドル26b,26c)によるせん断時間(総せん断時間)のバラツキを小さくすることができる。
For this reason, in the initial stage of kneading, the mixture of the positive electrode material containing a large amount of the positive electrode
なお、混練後半(排出口側抵抗パドル部66b,66cを通過する段階)では、溶媒吸着性が高い(溶媒吸着量が多い)正極活物質137が多く含まれる正極材料の混合物(ペースト)においても、混練が進んで粘度が低下しているため、溶媒吸着性が低い(溶媒吸着量が少ない)正極活物質137が多く含まれる正極材料の混合物と比較して、排出口側抵抗パドル部66b,66cを通過するし易さはほぼ同等になり、排出口側せん断パドル26b,26cによるせん断時間もほぼ同等になる。
In the latter half of kneading (the stage of passing through the outlet side
従って、本実施形態の二軸混練機10によって作製された正極合材ペースト131Aにおいて、アセチレンブラック133の長さのバラツキが小さくなり、その結果、正極合材ペースト131Aの粘度のバラツキが小さくなる。以上より、本実施形態の二軸混練機10によれば、正極合材ペースト131Aの粘度のバラツキを小さくすることができる。
Therefore, in the positive
引き続き、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の製造方法、及び、正極の製造方法について説明する。
図9のフローチャートに戻り、ステップS12(塗布工程)において、アルミニウム箔からなる正極集電箔138の表面(両面)に、ステップS11で製造した正極合材ペースト131Aを塗布する。
Next, a method for manufacturing a lithium ion secondary battery and a method for manufacturing a positive electrode according to the present embodiment will be described.
Returning to the flowchart of FIG. 9, in step S12 (application process), the positive
次いで、ステップS13(乾燥工程)に進み、正極集電箔138の表面(両面)に塗布した正極合材ペースト131Aを乾燥させる。その後、ステップS14(プレス工程)に進み、乾燥させた正極合材ペースト131Aをロールプレスで圧縮成形する。これにより正極集電箔138の表面(両面)に正極合材層131が積層された正極130(図2参照)が完成する。
Next, the process proceeds to step S13 (drying step), and the positive
その後、図8のフローチャートに戻り、ステップS2において、負極120を作製する。具体的には、負極活物質127とバインダーと溶媒とを混練して、負極合材ペーストを作製する。その後、この負極合材ペーストを、銅箔からなる負極集電箔128の表面(両面)に塗布し、乾燥させた後、ロールプレスで圧縮成形した。これにより、負極集電箔128の表面(両面)に負極合材層121が積層された、負極120(図3参照)が完成する。
Thereafter, returning to the flowchart of FIG. 8, in step S2, the
次に、ステップS3において、電極体110を作製する。具体的には、帯状の正極130と帯状の負極120との間に帯状のセパレータ150が介在するようにして、これらを捲回し、扁平捲回型の電極体110を作製する。その後、負極120(負極集電箔128)に負極集電部材192を溶接し、正極130(正極集電箔138)に正極集電部材191を溶接する。なお、この溶接を行う前に、正極集電部材191と負極集電部材192は、封口蓋182に組み付けられており、これらが一体になっている。
Next, in step S3, the
次いで、ステップS4に進み、負極集電部材192及び正極集電部材191を溶接した電極体110を、電池ケース本体181内に収容した。このとき、封口蓋182によって、電池ケース本体181の開口が閉塞される。その後、封口蓋182と電池ケース本体181とを溶接して、電池ケース180とする。
次に、ステップS5に進み、図示しない注液孔を通じて、電池ケース180内に非水電解液160を注入する。その後、所定の処理(初期充電など)を行うことで、リチウムイオン二次電池100が完成する。
Next, the process proceeds to step S <b> 4, and the
Next, it progresses to step S5 and the
(実施例1)
実施例1では、クリアランスB1=2.5mm、B2=2.0mm、B3=1.0mm、B4=1.0mmとした二軸混練機10を用いて、正極合材ペースト131Aを製造した。この正極合材ペースト131Aを用いて、正極130及びリチウムイオン二次電池100を製造した。なお、本実施例1及び後述する実施例2〜7では、正極合材ペースト131Aの固形分率が63.5%となるように、二軸混練機10内に正極材料を投入している。また、実施例1及び後述する実施例2〜6では、クリアランスC1=C2=4.0mm、C3=1.5mm、C4=1.0mmとしている。
Example 1
In Example 1, the positive
(実施例2)
実施例2では、実施例1と比較して、二軸混練機10のクリアランスB2のみを異ならせ、その他は同様にして、正極合材ペースト131A、正極130、及びリチウムイオン二次電池100を製造した。具体的には、クリアランスB1=2.5mm、B2=2.5mm、B3=1.0mm、B4=1.0mmとした二軸混練機10を用いて、正極合材ペースト131Aを製造した。この正極合材ペースト131Aを用いて、正極130及びリチウムイオン二次電池100を製造した。
(Example 2)
In Example 2, the positive
(実施例3)
実施例3では、実施例1と比較して、二軸混練機10のクリアランスB3のみを異ならせ、その他は同様にして、正極合材ペースト131A、正極130、及びリチウムイオン二次電池100を製造した。具体的には、クリアランスB1=2.5mm、B2=2.0mm、B3=1.3mm、B4=1.0mmとした二軸混練機10を用いて、正極合材ペースト131Aを製造した。この正極合材ペースト131Aを用いて、正極130及びリチウムイオン二次電池100を製造した。
(Example 3)
In Example 3, as compared with Example 1, only the clearance B3 of the
(実施例4)
実施例4では、実施例1と比較して、二軸混練機10のクリアランスB4のみを異ならせ、その他は同様にして、正極合材ペースト131A、正極130、及びリチウムイオン二次電池100を製造した。具体的には、クリアランスB1=2.5mm、B2=2.0mm、B3=1.0mm、B4=1.3mmとした二軸混練機10を用いて、正極合材ペースト131Aを製造した。この正極合材ペースト131Aを用いて、正極130及びリチウムイオン二次電池100を製造した。
Example 4
In Example 4, the positive
(実施例5)
実施例5では、実施例1と比較して、二軸混練機10のクリアランスB3及びB4を異ならせ、その他は同様にして、正極合材ペースト131A、正極130、及びリチウムイオン二次電池100を製造した。具体的には、クリアランスB1=2.5mm、B2=2.0mm、B3=1.3mm、B4=1.3mmとした二軸混練機10を用いて、正極合材ペースト131Aを製造した。この正極合材ペースト131Aを用いて、正極130及びリチウムイオン二次電池100を製造した。
(Example 5)
In Example 5, compared with Example 1, the clearances B3 and B4 of the twin-
(実施例6)
実施例6では、実施例1と比較して、二軸混練機10のクリアランスB3のみを異ならせ、その他は同様にして、正極合材ペースト131A、正極130、及びリチウムイオン二次電池100を製造した。具体的には、クリアランスB1=2.5mm、B2=2.0mm、B3=1.5mm、B4=1.0mmとした二軸混練機10を用いて、正極合材ペースト131Aを製造した。この正極合材ペースト131Aを用いて、正極130及びリチウムイオン二次電池100を製造した。
(Example 6)
In Example 6, as compared with Example 1, only the clearance B3 of the
(比較例1)
比較例1では、実施例1と比較して、二軸混練機におけるバレルの内周面と抵抗パドルの外周面との間のクリアランス(最短距離)のみを異ならせ、その他は同様にして、正極合材ペースト、正極、及びリチウムイオン二次電池を製造した。具体的には、クリアランスB1=B2=B3=B4=1.0mmとした二軸混練機を用いて、正極合材ペーストを製造した。すなわち、比較例1では、二軸混練機の全体にわたってバレルの内周面と抵抗パドルの外周面との間のクリアランス(最短距離)を一定とした二軸混練機を用いて、正極合材ペーストを製造した。この正極合材ペーストを用いて、正極及びリチウムイオン二次電池を製造した。
なお、本比較例1でも、実施例1〜6と同様に、正極合材ペーストの固形分率が63.5%となるように、二軸混練機内に正極材料を投入している。また、実施例1〜6と同様に、クリアランスC1=C2=4.0mm、C3=1.5mm、C4=1.0mmとしている。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, as compared with Example 1, only the clearance (shortest distance) between the inner peripheral surface of the barrel and the outer peripheral surface of the resistance paddle in the twin-screw kneader is different, and the others are the same. A composite paste, a positive electrode, and a lithium ion secondary battery were manufactured. Specifically, a positive electrode mixture paste was produced using a biaxial kneader with a clearance B1 = B2 = B3 = B4 = 1.0 mm. That is, in Comparative Example 1, a positive electrode mixture paste was prepared using a biaxial kneader in which the clearance (shortest distance) between the inner peripheral surface of the barrel and the outer peripheral surface of the resistance paddle was constant throughout the biaxial kneader. Manufactured. Using this positive electrode mixture paste, a positive electrode and a lithium ion secondary battery were produced.
In Comparative Example 1, as in Examples 1 to 6, the positive electrode material was charged into the biaxial kneader so that the solid content of the positive electrode mixture paste was 63.5%. Moreover, it is set as clearance C1 = C2 = 4.0mm, C3 = 1.5mm, C4 = 1.0mm similarly to Examples 1-6.
(正極合材ペーストの粘度バラツキの評価)
上述の実施例1〜6及び比較例1で作製した正極合材ペーストについて、それぞれの粘度バラツキを調査した。具体的には、各実施例において、二軸混練機10の排出口32から連続的に排出される正極合材ペースト131Aについて、45分間にわたって、1分間ずつに区切って、サンプルペースト(正極合材ペースト131A)として採取した。これにより、各実施例について、45個のサンプルペーストを取得した。その後、公知の粘度計を用いて、これらのサンプルペーストの粘度を測定した。さらに、測定された各サンプルペーストの粘度の値に基づいて、各実施例について、正極合材ペースト131Aの粘度に関する工程能力指数Cpkの値を算出した。工程能力指数Cpkの値が大きいほど、粘度バラツキが小さいことになる。また、比較例1についても同様にして工程能力指数Cpkを求めた。これらの結果を表1に示す。
(Evaluation of viscosity variation of positive electrode mixture paste)
Regarding the positive electrode mixture pastes produced in Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 described above, the respective viscosity variations were investigated. Specifically, in each embodiment, the positive
表1に示すように、比較例1では、工程能力指数Cpkの値が1.34となり、二軸混練機を用いて作製される正極合材ペーストの粘度バラツキが大きいことがわかった。
これに対し、実施例1〜6では、工程能力指数Cpkの値が1.85以上となり、二軸混練機10を用いて作製される正極合材ペースト131Aの粘度バラツキが小さいことがわかった。
この結果より、実施例1〜6の二軸混練機10は、正極合材ペースト131Aの粘度バラツキを小さくすることができる二軸混練機であるといえる。
As shown in Table 1, in Comparative Example 1, the value of the process capability index Cpk was 1.34, and it was found that the viscosity variation of the positive electrode mixture paste produced using the biaxial kneader was large.
On the other hand, in Examples 1-6, the value of process capability index | exponent Cpk became 1.85 or more, and it turned out that the viscosity variation of the
From this result, it can be said that the
このような結果になった理由は、実施例1〜6の二軸混練機10では、バレル30の内周面30bと抵抗パドル51,52,53,54の外周面51f,52f,53f,54fとの間のクリアランスB1,B2,B3,B4(最短距離)について、排出口側抵抗パドル部66b,66cよりも投入口側抵抗パドル部65b,65cのほうを大きくしているからであるといえる。すなわち、投入口側抵抗パドル部65b,65cに含まれる抵抗パドル51,52の外周面51f,52fとバレル30の内周面30bとの間のクリアランスB1,B2(最短距離)を、いずれも、排出口側抵抗パドル部66b,66cに含まれるせん断パドル53,54の外周面53f,54fとバレル30の内周面30bとの間のクリアランスB3,B4(最短距離)のいずれよりも大きくしているからであるといえる。その作用効果は、前述した通りである。
The reason for this result is that, in the
(低温出力試験)
次に、実施例1〜6のリチウムイオン二次電池について、低温出力試験を行った。
具体的には、各リチウムイオン二次電池について、SOC27%の状態に調整し、−30℃の低温環境下において、ある一定の出力値(W)で定電力放電を行って、放電開始からSOC0%となるまでに要した時間(放電秒数)を測定した。さらに、出力値を様々な値に設定して、同様な定電力放電を行い、放電開始からSOC0%となるまでに要した時間(放電秒数)を測定した。
(Low temperature output test)
Next, the low temperature output test was done about the lithium ion secondary battery of Examples 1-6.
Specifically, for each lithium ion secondary battery, the SOC is adjusted to 27%, and constant power discharge is performed at a certain output value (W) in a low temperature environment of −30 ° C. The time required to reach% (discharge seconds) was measured. Furthermore, the output value was set to various values, the same constant power discharge was performed, and the time (discharge seconds) required from the start of discharge to SOC 0% was measured.
これらの測定結果に基づいて、各リチウムイオン二次電池について、放電秒数と出力値との相関を取得し、この相関から、放電秒数が2秒となる出力値(すなわち、−30℃の温度環境下において、SOC27%から2秒間でSOC0%まで定電力放電した場合の出力値)を、低温出力値(W)として求めた。これらの結果を表1に示す。なお、本試験では、各実施例について、前述のサンプルペーストを用いて、複数のサンプル電池を作製し、これらのサンプル電池の低温出力値の平均値を、各実施例の低温出力値(W)として表1に示している。 Based on these measurement results, for each lithium ion secondary battery, a correlation between the number of discharge seconds and the output value is obtained, and from this correlation, an output value (that is, −30 ° C. at which the discharge time is 2 seconds). Under a temperature environment, an output value in the case of constant power discharge from SOC 27% to SOC 0% in 2 seconds was determined as a low temperature output value (W). These results are shown in Table 1. In this test, for each example, a plurality of sample batteries were produced using the sample paste described above, and the average value of the low-temperature output values of these sample batteries was determined as the low-temperature output value (W) of each example. As shown in Table 1.
表1に示すように、実施例2及び実施例6のリチウムイオン二次電池は、低温出力値が110W未満であった。
これに対し、実施例1及び実施例3〜5のリチウムイオン二次電池は、いずれも、低温出力値が117W以上であった。
この結果より、実施例1及び実施例3〜5のリチウムイオン二次電池は、実施例2及び実施例6のリチウムイオン二次電池に比べて、出力特性が良好(低温出力が良好)であるといえる。
As shown in Table 1, the lithium ion secondary batteries of Example 2 and Example 6 had a low-temperature output value of less than 110W.
On the other hand, the lithium ion secondary batteries of Example 1 and Examples 3 to 5 all had a low temperature output value of 117 W or more.
From these results, the lithium ion secondary batteries of Example 1 and Examples 3 to 5 have better output characteristics (good low temperature output) than the lithium ion secondary batteries of Example 2 and Example 6. It can be said.
このように電池の出力に差が生じた理由は、二軸混練機10における、バレル30の内周面30bと抵抗パドル51,52,53,54の外周面51f,52f,53f,54fとの間のクリアランスB1,B2,B3,B4の比率の違いによるものと考えられる。
具体的には、実施例1及び実施例3〜5では、B1:B2:B3:B4=2.5:2.0:1.0〜1.3:1.0〜1.3とした。
これに対し、実施例2では、B2の比率を大きくし、B1:B2:B3:B4=2.5:2.5:1.0:1.0とした。また、実施例6では、B3の比率を大きくし、B1:B2:B3:B4=2.5:2.0:1.5:1.0とした。
The reason for the difference in battery output is that the inner
Specifically, in Example 1 and Examples 3 to 5, B1: B2: B3: B4 = 2.5: 2.0: 1.0 to 1.3: 1.0 to 1.3.
On the other hand, in Example 2, the ratio of B2 was increased so that B1: B2: B3: B4 = 2.5: 2.5: 1.0: 1.0. In Example 6, the ratio of B3 was increased to B1: B2: B3: B4 = 2.5: 2.0: 1.5: 1.0.
実施例2,6では、他の実施例に比べて、B2またはB3の比率を大きくしたことで、二軸混練機10内での正極材料の移動速度が速くなり、正極材料に対するせん断時間が短くなったと考えられる。このために、実施例2,6では、他の実施例と比較して、アセチレンブラック133の解砕の程度が若干低くなり、アセチレンブラック133によって正極活物質137間を連結して形成される導電性ネットワークの程度が若干低くなったと考えられる。このために、実施例2,6では、他の実施例と比較して、リチウムイオン二次電池100の内部抵抗が若干大きくなり、リチウムイオン二次電池100の出力特性(低温出力特性)が若干低くなったと考えられる。
In Examples 2 and 6, by increasing the ratio of B2 or B3, the moving speed of the positive electrode material in the twin-
以上の結果より、クリアランスB1,B2,B3,B4の比率を、B1:B2:B3:B4=2.5:2.0:1.0〜1.3:1.0〜1.3とすることで、正極合材ペースト131Aの粘度バラツキを小さくすることができ、且つ、電池の出力特性をも良好にすることができるといえる。
From the above results, the ratio of the clearances B1, B2, B3, and B4 is set to B1: B2: B3: B4 = 2.5: 2.0: 1.0 to 1.3: 1.0 to 1.3. Thus, it can be said that the viscosity variation of the positive
(実施例7)
実施例7では、実施例3と比較して、クリアランスC1〜C3の値のみを異ならせた二軸混練機10を用いて、正極合材ペースト131Aを製造した。具体的には、実施例7では、クリアランスC1=C2=C3=C4=1.0mmとしている。なお、本実施例7でも、正極合材ペースト131Aの固形分率が63.5%となるように、二軸混練機10内に正極材料を投入している。
(Example 7)
In Example 7, compared with Example 3, the positive
本実施例7についても、前述した実施例1〜6と同様にして、作製される正極合材ペースト131Aの粘度に関する工程能力指数Cpkの値を算出した。この結果を表2に示す。
For Example 7 as well, the value of the process capability index Cpk relating to the viscosity of the positive
表2に示すように、実施例7では、工程能力指数Cpkの値が1.90となり、実施例3(Cpk=1.91)と同程度に、二軸混練機10を用いて作製される正極合材ペースト131Aの粘度バラツキが小さくできることがわかった。
この結果より、クリアランスC1〜C4(バレル30とせん断パドルとの間のクリアランス)の比率に関係なく、バレル30の内周面30bと抵抗パドル51,52,53,54の外周面51f,52f,53f,54fとの間のクリアランスB1,B2,B3,B4(最短距離)について、排出口側抵抗パドル部66b,66cよりも投入口側抵抗パドル部65b,65cのほうを大きくすることで、二軸混練機10を用いて作製される正極合材ペースト131Aの粘度バラツキを小さくできるといえる。
As shown in Table 2, in Example 7, the value of the process capability index Cpk is 1.90, which is the same as that of Example 3 (Cpk = 1.91) using the twin-
From this result, regardless of the ratio of the clearances C1 to C4 (clearance between the
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施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、適宜変更して適用できることはいうまでもない。 In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof.
10 正極合材ペースト製造用二軸混練機
11,12,13,14 せん断パドル
21b,21c 第1せん断パドル部
22b,22c 第2せん断パドル部
23b,23c 第3せん断パドル部
24b,24c 第4せん断パドル部
25b,25c 投入口側せん断パドル部
26b,26c 排出口側せん断パドル部
30 バレル
31 投入口
32 排出口
35,36 軸
41b,41c,42b,42c スクリュー
51,52,53,54 抵抗パドル
61b,61c 第1抵抗パドル部
62b,62c 第2抵抗パドル部
63b,63c 第3抵抗パドル部
64b,64c 第4抵抗パドル部
65b,65c 投入口側抵抗パドル部
66b,66c 排出口側抵抗パドル部
100 リチウムイオン二次電池
110 電極体
120 負極
121 負極合材層
127 負極活物質
130 正極
131 正極合材層
131A 正極合材ペースト
132 ABペースト
133 アセチレンブラック(正極材料)
134 バインダー(正極材料)
135 溶媒(正極材料)
137 正極活物質(正極材料)
150 セパレータ
160 非水電解液
180 電池ケース
B1,B2,B3,B4 クリアランス
DA 軸方向
10
134 Binder (Positive electrode material)
135 Solvent (Positive electrode material)
137 Positive electrode active material (positive electrode material)
150
Claims (1)
前記軸が延びる方向である軸方向に延びる筒状のバレルと、
前記バレルの内部に配置されたせん断パドルを有し、前記軸を回転軸として回転するせん断パドル部と、
前記バレルの内部に配置された抵抗パドルを有し、前記せん断パドル部と共に前記軸を回転軸として回転する抵抗パドル部と、を備え、
正極材料である正極活物質とアセチレンブラックとバインダーと溶媒を混練して、正極合材ペーストを製造する
正極合材ペースト製造用二軸混練機において、
前記バレルが、
前記軸方向の一方端側に位置し、前記正極材料を当該バレルの内部に投入するための投入口と、
前記軸方向の他方端側に位置し、前記正極材料が混練されてなる前記正極合材ペーストを当該バレルの外部に排出するための排出口と、を有し、
前記抵抗パドル部が、それぞれの前記軸において、複数、前記投入口側から前記排出口側に向かって前記軸方向に並んで配置されており、
前記せん断パドル部が、それぞれの前記軸において、各々の前記抵抗パドル部に対し、前記軸方向に隣接して配置されており、
それぞれの前記軸について、複数の前記抵抗パドル部を、前記投入口側に位置する投入口側抵抗パドル部と、前記排出口側に位置する排出口側抵抗パドル部との2つに分けると、前記バレルの内周面と前記抵抗パドルの外周面との間のクリアランスは、前記排出口側抵抗パドル部よりも前記投入口側抵抗パドル部のほうが大きい
正極合材ペースト製造用二軸混練機。 Two axes arranged in parallel,
A cylindrical barrel extending in the axial direction in which the axis extends;
A shear paddle disposed inside the barrel and rotating about the axis as a rotation axis;
A resistance paddle disposed inside the barrel, the resistance paddle rotating around the shaft as a rotation axis together with the shear paddle; and
In a biaxial kneading machine for producing a positive electrode mixture paste for kneading a positive electrode active material that is a positive electrode material, acetylene black, a binder and a solvent to produce a positive electrode mixture paste,
The barrel is
Located on one end side in the axial direction, and a charging port for charging the positive electrode material into the barrel,
A discharge port for discharging the positive electrode mixture paste formed by kneading the positive electrode material to the outside of the barrel, located on the other end side in the axial direction;
A plurality of the resistance paddle parts are arranged in the axial direction from the input port side to the discharge port side in each of the shafts,
The shear paddle portion is disposed adjacent to the resistance paddle portion in the axial direction in each of the shafts;
For each of the shafts, a plurality of the resistance paddle parts are divided into two: an inlet side resistance paddle part located on the inlet side and an outlet side resistance paddle part located on the outlet side. A twin screw kneader for producing a positive electrode mixture paste, wherein a clearance between the inner peripheral surface of the barrel and the outer peripheral surface of the resistance paddle is larger in the insertion port side resistance paddle portion than in the discharge port side resistance paddle portion.
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