JP2020170637A - Manufacturing method of electrode sheet - Google Patents

Manufacturing method of electrode sheet Download PDF

Info

Publication number
JP2020170637A
JP2020170637A JP2019071269A JP2019071269A JP2020170637A JP 2020170637 A JP2020170637 A JP 2020170637A JP 2019071269 A JP2019071269 A JP 2019071269A JP 2019071269 A JP2019071269 A JP 2019071269A JP 2020170637 A JP2020170637 A JP 2020170637A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
active material
current collector
electrode
collector foil
electrode active
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019071269A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
巖 新田
Gen Nitta
巖 新田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2019071269A priority Critical patent/JP2020170637A/en
Publication of JP2020170637A publication Critical patent/JP2020170637A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

To provide a manufacturing method of electrode sheet suppressing occurrence of nonuniformity in the thickness of electrode active material layer resulting from roll press processing.SOLUTION: A method for manufacturing a long strip electrode sheet is provided. The method includes a step of forming, on the surface of the inner region excepting both end parts in the width direction orthogonal to the longer direction of the surface of the long strip current collector foil, an electrode active material layer by coating electrode mixture containing a prescribed electrode active material and then desiccating, and a step of roll pressing the electrode active material layer, formed on the current collector foil surface, in the longer direction. When specifying the median point of a straight L connecting both ends A1, A2 of the collector foil in the width direction is M, a current collector foil configured so that the thickness D thereof increases from both ends A1, A2 toward the median point M is used.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池等において用いられる長尺な帯状の電極（以下、単に「電極シート」ともいう。）を製造する方法に関する。詳しくは、電極シートの構成材料となる長尺な集電箔の表面に電極活物質層を形成した後、該電極活物質層をプレス処理する工程を包含する電極シート製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a long strip-shaped electrode (hereinafter, also simply referred to as “electrode sheet”) used in a lithium ion secondary battery or the like. More specifically, the present invention relates to an electrode sheet manufacturing method including a step of forming an electrode active material layer on the surface of a long current collecting foil which is a constituent material of the electrode sheet and then pressing the electrode active material layer.

リチウムイオン二次電池は、既存の電池に比べて軽量かつエネルギー密度が高いことから、近年、パソコンや携帯端末等のいわゆるポータブル電源さらには車両駆動用電源として好ましく用いられている。リチウムイオン二次電池は、特に、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等の車両の駆動用高出力電源として、益々の普及が期待されている。 Lithium-ion secondary batteries are lighter in weight and have a higher energy density than existing batteries, and are therefore preferably used as so-called portable power sources for personal computers, mobile terminals, etc., and as power sources for driving vehicles in recent years. Lithium-ion secondary batteries are expected to become more and more popular as high-output power sources for driving vehicles such as electric vehicles (EVs), hybrid vehicles (HVs), and plug-in hybrid vehicles (PHVs).

リチウムイオン二次電池を構成する電極体の構成材料として、長尺な帯状の集電箔に電極活物質層が形成された、長尺な帯状の電極シートが使用されることがある。
かかる電極シートの製造過程には、例えば、集電箔に、電極活物質を含む電極合材を塗布し、乾燥させたものをロールプレス処理することにより電極活物質層を形成させる工程が含まれる。この際、大きな圧延反力が生じて加圧時のプレスローラに曲がりが生じ、電極活物質層に厚みの不均一性が生じることがある。このような電極シートを使用すると、電極体製造時に巻きずれ等の不具合が生じ、電池性能が低下することがあるため、好ましくない。そして、例えば特許文献１では集電箔の形状、特許文献２および特許文献３ではプレスロールの形状等を変更することによって、かかる課題を解決するための技術が検討されている。 As a constituent material of the electrode body constituting the lithium ion secondary battery, a long strip-shaped electrode sheet in which an electrode active material layer is formed on a long strip-shaped current collecting foil may be used.
The manufacturing process of such an electrode sheet includes, for example, a step of applying an electrode mixture containing an electrode active material to a current collecting foil and rolling-pressing the dried product to form an electrode active material layer. .. At this time, a large rolling reaction force may be generated, the press roller may be bent during pressurization, and the electrode active material layer may have non-uniform thickness. It is not preferable to use such an electrode sheet because problems such as unwinding may occur during manufacturing of the electrode body and the battery performance may be deteriorated. Then, for example, in Patent Document 1, the shape of the current collecting foil is changed, and in Patent Documents 2 and 3, the shape of the press roll and the like are changed, and a technique for solving such a problem is studied.

特開２０１３−２６１２３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-26123 特開２０００−１３３２５１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-133251 特開２０１７−８４５４５号公報JP-A-2017-84445

上記特許文献１では、集電箔として、合材層が存在する塗工領域の厚さと、合材層が存在しない未塗工領域の厚さとの比が所定範囲内に設定されたものを使用することによって、ロールプレス後の集電箔の湾曲量を小さくすることができるとされている。そして、これによって、電極体製造時の不具合（巻きズレ）発生を抑制することができると記載されている。
しかし、上記特許文献１では、当該文献で開示された集電箔を使用した場合のロールプレス処理による電極活物質層厚みの均一性については詳細な検討はされておらず、プレスローラが直接接触する領域（即ち、電極合材の塗工領域）の形状等についてはまだまだ検討する余地があった。これに加え、プレスローラの形状を適宜変更することによって、電極活物質層厚みの不均一性の発生を抑制するために、ロールプレス処理の条件をさらに改善し得ると考えられた。
そこで、本発明はかかる課題を解決すべく創出されたものであり、その目的とするところは、ロールプレス処理による電極活物質層厚みの不均一性の発生が抑制され、その後の電極体製造時の不具合発生が抑制された電極シートの製造方法を提供することである。 In the above-mentioned Patent Document 1, as the current collector foil, a foil in which the ratio of the thickness of the coated area where the mixture layer is present and the thickness of the uncoated area where the mixture layer is not present is set within a predetermined range is used. By doing so, it is said that the amount of curvature of the current collector foil after roll pressing can be reduced. It is described that this makes it possible to suppress the occurrence of defects (winding deviation) during manufacturing of the electrode body.
However, in Patent Document 1, the uniformity of the electrode active material layer thickness by the roll press treatment when the current collector foil disclosed in the document is used has not been examined in detail, and the press rollers are in direct contact with each other. There was still room for consideration regarding the shape of the region to be used (that is, the coating region of the electrode mixture). In addition to this, it was considered that the conditions of the roll press treatment could be further improved in order to suppress the occurrence of non-uniformity in the thickness of the electrode active material layer by appropriately changing the shape of the press roller.
Therefore, the present invention has been created to solve such a problem, and an object of the present invention is to suppress the occurrence of non-uniformity in the thickness of the electrode active material layer due to the roll press treatment, and during the subsequent production of the electrode body. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an electrode sheet in which the occurrence of defects is suppressed.

本発明者は、電極シートを構成する集電箔として、該集電箔の幅方向の両端の厚みが、当該幅方向の中心部に向かって大きくなる構成の集電箔を使用することに着目した。このような集電箔に電極合材を塗布し、乾燥させたものにロールプレス処理を行うことにより、該集電箔に形成される電極活物質層厚みの不均一性の発生が顕著に抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventor has focused on using a current collector foil having a structure in which the thickness of both ends of the current collector foil in the width direction increases toward the center in the width direction as the current collector foil constituting the electrode sheet. did. By applying an electrode mixture to such a current collector foil and performing a roll press treatment on the dried product, the occurrence of non-uniformity in the thickness of the electrode active material layer formed on the current collector foil is remarkably suppressed. It was found that this was done, and the present invention was completed.

即ち、上記目的を実現するべく、本発明は、長尺な帯状の電極シートを製造する方法を提供する。本発明は、長尺な帯状の集電箔の表面であって長手方向に直交する幅方向の両端部分を除く内側領域の表面に、所定の電極活物質を含む電極合材を長手方向に塗布して乾燥することにより電極活物質層を形成する工程と、上記集電箔表面に形成された電極活物質層に対して長手方向にロールプレス処理を施す工程と、を包含する。上記集電箔として、該集電箔の幅方向の両端Ａ１，Ａ２を結ぶ直線Ｌの中点をＭと規定したとき、集電箔の厚みＤが両端Ａ１，Ａ２から中点Ｍに向かって大きくなるように構成された集電箔を使用することを特徴とする。 That is, in order to realize the above object, the present invention provides a method for manufacturing a long strip-shaped electrode sheet. In the present invention, an electrode mixture containing a predetermined electrode active material is applied in the longitudinal direction to the surface of an inner region of a long strip-shaped current collector foil excluding both ends in the width direction orthogonal to the longitudinal direction. The process includes a step of forming an electrode active material layer by drying the electrode active material layer, and a step of performing a roll press treatment on the electrode active material layer formed on the surface of the current collecting foil in the longitudinal direction. As the current collector foil, when the midpoint of the straight line L connecting both ends A1 and A2 in the width direction of the current collector foil is defined as M, the thickness D of the current collector foil increases from both ends A1 and A2 toward the midpoint M. It is characterized by using a current collector foil that is configured to be large.

即ち、ここに開示される製造方法では、上述の通り、電極シートを構成する集電箔として、厚みが該集電箔の幅方向の両端から、当該幅方向の中心部に向かって大きくなるように構成された集電箔を使用する。これにより、集電箔に電極合材を塗布し、乾燥させたものにロールプレス処理を施すことによって形成された電極活物質層厚みに、不均一性が生じることを抑制することができる。 That is, in the manufacturing method disclosed herein, as described above, the thickness of the current collecting foil constituting the electrode sheet is increased from both ends in the width direction of the current collecting foil toward the central portion in the width direction. Use the current collector foil configured in. As a result, it is possible to prevent non-uniformity in the thickness of the electrode active material layer formed by applying the electrode mixture to the current collector foil and subjecting the dried product to a roll press treatment.

一実施形態に係る製造方法を模式的に示す工程図である。It is a process drawing which shows typically the manufacturing method which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る製造方法において使用される集電箔の形状、および、該集電箔上にロールプレス処理を施すことによって電極活物質層を形成する過程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the shape of the current collector foil used in the manufacturing method which concerns on one Embodiment, and the process of forming an electrode active material layer by performing a roll press process on the current collector foil. 一実施形態に係る製造方法により製造された電極シートの使用例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the use example of the electrode sheet manufactured by the manufacturing method which concerns on one Embodiment.

以下、図面を適宜参照しながら、ここで開示される製造方法の好適な実施形態について説明する。なお、図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。また、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。さらに、本明細書において数値範囲：Ａ〜Ｂ（ここでＡとＢは、Ａ＜Ｂの関係にある任意の数値）と記載している場合は、Ａ以上Ｂ以下を意味しており、Ａを上回る場合（Ａを含まずにそれ以上の場合）、Ｂを下回る場合（Ｂを含まずにそれ以下の場合）も包含される数値範囲である。 Hereinafter, preferred embodiments of the manufacturing method disclosed herein will be described with reference to the drawings as appropriate. The dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in the figure do not reflect the actual dimensional relationships. In addition, matters other than those specifically mentioned in the present specification and necessary for carrying out the present invention can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in the art. Further, when the numerical range: A to B (where A and B are arbitrary numerical values having a relationship of A <B) is described in the present specification, it means A or more and B or less, and A. It is a numerical range that includes the case where it exceeds (when it is more than A without including it) and the case where it is less than B (when it is less than or without including B).

本明細書において「二次電池」とは、充放電可能で所定の電気エネルギーを繰り返し取り出し得る蓄電装置をいう。例えば、電解質中のアルカリ金属イオンが電荷の移動を担うリチウムイオン二次電池、ナトリウムイオン二次電池等は、ここでいう二次電池に包含される典型例である。
「活物質」とは、電荷担体となる化学種（例えば、リチウムイオン二次電池においてはリチウムイオン、ナトリウムイオン二次電池においてはナトリウムイオン）を可逆的に吸蔵および放出可能な化合物（活物質）をいう。「ロールプレス処理」とは、従来公知の材料加工方法であり、プレスロール機に備えられた、回転する１または２以上のプレスローラの間に材料を通し、材料を所望の形状に成形する処理方法をいう一般的用語である。
以下、ここで開示される電極体の製造方法を、捲回電極体を備えたリチウムイオン二次電池の製造に適用する場合を主として本発明について詳細に説明する。なお、本発明をかかる実施形態に記載されたものに限定することを意図したものではない。 As used herein, the term "secondary battery" refers to a power storage device that can be charged and discharged and can repeatedly take out predetermined electrical energy. For example, a lithium ion secondary battery, a sodium ion secondary battery, and the like in which alkali metal ions in an electrolyte are responsible for charge transfer are typical examples included in the secondary battery referred to here.
An "active material" is a compound (active material) capable of reversibly occluding and releasing a chemical species serving as a charge carrier (for example, lithium ion in a lithium ion secondary battery and sodium ion in a sodium ion secondary battery). To say. The "roll press process" is a conventionally known material processing method, in which a material is passed between one or two or more rotating press rollers provided in a press roll machine, and the material is formed into a desired shape. It is a general term that refers to a method.
Hereinafter, the present invention will be described in detail mainly when the method for manufacturing an electrode body disclosed here is applied to the manufacture of a lithium ion secondary battery provided with a wound electrode body. It is not intended that the present invention be limited to those described in such embodiments.

まず初めに、ここで開示される製造方法について、図１および図２を参照しつつ説明する。図１には、一実施形態に係る製造方法の工程が模式的に示されている。図２は、一実施形態に係る製造方法において使用される集電箔の形状、および、該集電箔上にロールプレス処理を施すことによって電極活物質層を形成する過程が模式的に示されている。 First, the manufacturing method disclosed here will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 schematically shows a process of a manufacturing method according to an embodiment. FIG. 2 schematically shows the shape of the current collector foil used in the manufacturing method according to the embodiment, and the process of forming the electrode active material layer by subjecting the current collector foil to a roll press treatment. ing.

＜電極合材の塗布および乾燥＞
まず、電極合材の塗布および乾燥工程Ｓ１０について説明する。工程Ｓ１０では、集電箔の所定部位に電極活物質層を形成するための電極合材を塗布し、乾燥させる。具体的には、例えば、図２に示されるように、長尺な帯状の集電箔１０の表面（片面または両面）であって長手方向（矢印Ｙ）に直交する幅方向（矢印Ｘ）の両端部分１４を除く内側領域１２の表面に、電極合材を、長手方向に塗布して乾燥させる。塗布方法としては、従来公知の方法（例えば、ドクターブレード法、グラビアコーターによる塗布方法等）を用いる。そして、当該電極合材を、例えば真空乾燥により乾燥させる。 <Application and drying of electrode mixture>
First, the step S10 for applying and drying the electrode mixture will be described. In step S10, an electrode mixture for forming an electrode active material layer is applied to a predetermined portion of the current collector foil and dried. Specifically, for example, as shown in FIG. 2, the surface (one side or both sides) of the long strip-shaped current collector foil 10 in the width direction (arrow X) orthogonal to the longitudinal direction (arrow Y). An electrode mixture is applied in the longitudinal direction to the surface of the inner region 12 excluding both end portions 14 and dried. As the coating method, a conventionally known method (for example, a doctor blade method, a coating method using a gravure coater, etc.) is used. Then, the electrode mixture is dried by, for example, vacuum drying.

−集電箔−
集電箔１０の材質としては、リチウムイオン二次電池の集電箔として典型的に使用されるものを特に制限なく使用することができる。正極集電箔としては、例えば、アルミニウム箔が挙げられる。また、負極集電箔としては、例えば、銅箔が挙げられる。
図２に示されるように、集電箔１０の幅方向（矢印Ｘ）において、両端Ａ１、Ａ２を結ぶ直線Ｌの中点をＭと規定する。両端Ａ１、Ａ２における集電箔１０の厚みＤは、両端Ａ１、Ａ２から中点Ｍに向かって大きくなるように構成されている。即ち、中点Ｍにおける集電箔１０の厚みＤｍについては、Ｄｍ＞Ｄである。また、両端Ａ１、Ａ２における集電箔１０の厚みＤは同じ大きさであってもよく、異なる大きさであってもよい。 -Current collector foil-
As the material of the current collector foil 10, those typically used as the current collector foil of the lithium ion secondary battery can be used without particular limitation. Examples of the positive electrode current collector foil include an aluminum foil. Further, examples of the negative electrode current collector foil include a copper foil.
As shown in FIG. 2, in the width direction (arrow X) of the current collector foil 10, the midpoint of the straight line L connecting both ends A1 and A2 is defined as M. The thickness D of the current collecting foil 10 at both ends A1 and A2 is configured to increase from both ends A1 and A2 toward the midpoint M. That is, the thickness Dm of the current collecting foil 10 at the midpoint M is Dm> D. Further, the thickness D of the current collector foils 10 at both ends A1 and A2 may be the same size or different sizes.

−電極合材の調製−
電極活物質層形成のため、適当な電極活物質、必要に応じて導電助剤、バインダ、溶媒等を混合することにより、電極合材を調製する。該電極合材を作製するための各種材料は、リチウムイオン二次電池で典型的に使用されるものを特に制限なく使用することができる。
−電極活物質−
正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な材料であって、リチウム元素と一種または二種以上の遷移金属元素とを含むリチウム含有化合物を好適に用いることができる。具体的には、例えば、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２等のリチウム遷移金属酸化物、ＬｉＦｅＰＯ４等のリチウム遷移金属リン酸化合物が挙げられる。
負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な天然黒鉛（石墨）や人工黒鉛などの黒鉛系材料、シリコンおよびスズならびにこれらの化合物が挙げられる。 -Preparation of electrode mixture-
In order to form the electrode active material layer, an electrode mixture is prepared by mixing an appropriate electrode active material, and if necessary, a conductive additive, a binder, a solvent, and the like. As the various materials for producing the electrode mixture, those typically used in a lithium ion secondary battery can be used without particular limitation.
-Electrode active material-
As the positive electrode active material, a lithium-containing compound which is a material capable of occluding and releasing lithium ions and containing a lithium element and one or more kinds of transition metal elements can be preferably used. Specific examples thereof include lithium transition metal oxides such as LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 and lithium transition metal phosphoric acid compounds such as LiFePO 4 .
Examples of the negative electrode active material include graphite-based materials such as natural graphite (stone ink) and artificial graphite capable of occluding and releasing lithium ions, silicon and tin, and compounds thereof.

−導電材、バインダ、溶媒−
導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック（ＡＢ）等が挙げられる。バインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ブチルゴム（ＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＡＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等が挙げられる。また、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の増粘剤を添加してもよい。
溶媒としては、水性溶媒及び非水性溶媒（有機溶媒）のいずれもが使用可能であり、必要に応じて適宜選択できる。水性溶媒としては、例えば、水または水を主体とする混合溶媒を用いることができる。かかる混合溶媒を構成する水以外の溶媒としては、水と均一に混合し得る有機溶媒（例えば、低級アルコール、低級ケトン等）の１種または２種以上を適宜選択して用いることができる。非水溶媒としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）が好適例として挙げられる。 -Conductive material, binder, solvent-
Examples of the conductive auxiliary agent include acetylene black (AB) and the like. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), butyl rubber (BR), acrylonitrile butadiene rubber (ABR), styrene butadiene rubber (SBR) and the like. In addition, a thickener such as carboxymethyl cellulose (CMC) may be added.
As the solvent, either an aqueous solvent or a non-aqueous solvent (organic solvent) can be used, and can be appropriately selected as needed. As the aqueous solvent, for example, water or a mixed solvent mainly composed of water can be used. As the solvent other than water constituting the mixed solvent, one or more organic solvents (for example, lower alcohols, lower ketones, etc.) that can be uniformly mixed with water can be appropriately selected and used. As the non-aqueous solvent, for example, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) can be mentioned as a preferable example.

＜ロールプレス処理＞
次に、ロールプレス処理工程Ｓ２０について説明する。ロールプレス処理工程Ｓ２０では、工程Ｓ１０で集電箔１０に塗布した電極合材を乾燥させた後、これにロールプレス処理を施し、電極活物質層を形成する。具体的には、例えば、集電箔１０の表面に形成された電極活物質層に対して長手方向（矢印Ｙ）にロールプレス処理を施す。ロールプレス処理によって、適当な厚みおよび密度に調整された電極活物質層が形成される。 <Roll press processing>
Next, the roll press processing step S20 will be described. In the roll press treatment step S20, after the electrode mixture applied to the current collector foil 10 in step S10 is dried, the electrode mixture is subjected to roll press treatment to form an electrode active material layer. Specifically, for example, the electrode active material layer formed on the surface of the current collector foil 10 is subjected to a roll press treatment in the longitudinal direction (arrow Y). The roll press process forms an electrode active material layer adjusted to an appropriate thickness and density.

−プレスローラ−
なお、工程Ｓ２０においてロールプレス処理は、市販されている従来公知のロールプレス機を用いて行うことができる。
また、上記ロールプレス機に取り付けられるプレスローラ（図２中、２０の符号で表す。）としては、一般的な円筒形状のプレスローラを使用することができる。具体的には、例えば、プレスローラ中央部におけるローラ径と、２つの端部におけるローラ径が等しいものが使用される。あるいは、ローラの中央部におけるローラ径と、両端部におけるローラ径とが異なり、ローラ中央部が両端部よりもわずかに太い形状のものを使用することができる。
また、工程Ｓ２０におけるプレス荷重は集電箔１０の形状（具体的には、例えば、ＤおよびＤｍの大きさ）およびプレスローラ２０の形状に応じて調整することができ、好ましくは、１００〜３００ｋＮの間で適宜調整される。
上記集電箔１０の形状、プレスローラ２０の両端部および中央部におけるローラ径、および、プレス荷重を調整することによって、厚みの均一性が確保された電極活物質層を形成することができる。 -Press roller-
In step S20, the roll press process can be performed using a commercially available roll press machine that is known in the past.
Further, as the press roller attached to the roll press machine (represented by the reference numeral 20 in FIG. 2), a general cylindrical press roller can be used. Specifically, for example, a roller having the same roller diameter at the center of the press roller and the same roller diameter at the two ends is used. Alternatively, a roller having a shape in which the roller diameter at the center of the roller is different from the roller diameter at both ends and the center of the roller is slightly thicker than that at both ends can be used.
Further, the press load in step S20 can be adjusted according to the shape of the current collector foil 10 (specifically, the sizes of D and Dm) and the shape of the press roller 20, preferably 100 to 300 kN. It is adjusted appropriately between.
By adjusting the shape of the current collector foil 10, the roller diameters at both ends and the center of the press roller 20, and the press load, an electrode active material layer having a uniform thickness can be formed.

＜スリットおよび巻取り＞
次に、スリット工程Ｓ３０および巻取り工程Ｓ４０について説明する。
スリット工程Ｓ３０では、ロールプレス処理工程Ｓ２０を経て、電極活物質層が形成された集電箔１０を所定の寸法に分断（スリット）する。具体的には、例えば、集電箔１０を、中点Ｍを通り、長手方向（矢印Ｙ）に沿って二分するように分断する。
巻取り工程Ｓ４０においては、スリット工程Ｓ３０で分断された集電箔を、ロール状に巻き取る。巻き取られた集電箔は、電極シート（具体的には、後述する図３における正極ロール３０および負極ロール４０）として使用される。 <Slit and winding>
Next, the slit step S30 and the winding step S40 will be described.
In the slit step S30, the current collecting foil 10 on which the electrode active material layer is formed is divided (slit) into a predetermined size through the roll press processing step S20. Specifically, for example, the current collecting foil 10 is divided so as to pass through the midpoint M and be divided into two along the longitudinal direction (arrow Y).
In the winding step S40, the current collecting foil divided in the slit step S30 is wound into a roll. The wound current collector foil is used as an electrode sheet (specifically, the positive electrode roll 30 and the negative electrode roll 40 in FIG. 3 described later).

以上のようにして、例えば、複数個（１００〜５００個）のリチウムイオン二次電池に相当する長さの電極活物質層が長手方向に連続して形成された電極シートを製造することができる。
ここで開示される製造方法によれば、電極シートの材料となる集電箔として、該集電箔の厚みが、集電体幅方向の両端から中心部に向かって大きくなっている形状のものを使用する。このような集電箔に電極合材を塗布し、乾燥させたものにロールプレス処理を行うことにより、ロールプレス処理に起因する電極活物質層の不均一性の発生が顕著に抑制される。 As described above, for example, it is possible to manufacture an electrode sheet in which electrode active material layers having a length corresponding to a plurality of (100 to 500) lithium ion secondary batteries are continuously formed in the longitudinal direction. ..
According to the manufacturing method disclosed here, the current collector foil used as the material of the electrode sheet has a shape in which the thickness of the current collector foil increases from both ends in the width direction of the current collector toward the center. To use. By applying the electrode mixture to such a current collector foil and performing a roll press treatment on the dried product, the occurrence of non-uniformity of the electrode active material layer due to the roll press treatment is remarkably suppressed.

＜電極シートの使用＞
そして、以上のようにして製造された電極シートを使用したリチウムイオン二次電池の電極体の製造について図３を参照しながら説明する。図３には、一実施形態に係る製造方法により製造された電極シートの使用例が模式的に示されている。
例えば、図３に示すように、上記製造方法で製造された正極シートをロール状に巻き取った正極ロール３０と、負極シートをロール状に巻き取った負極ロール４０と、セパレータロール５０とを捲回装置にセットし、各ロール３０、４０、５０から、正極シートと、負極シートと、２枚のセパレータとを引き出す。次いで、正極シートと、１枚目のセパレータと、負極シートと、２枚目のセパレータとをこの順で積層して適当量を捲回して終端位置で切断して、電極体６０を作製することができる。電極体６０の構成材料として使用された正負極シートは、いずれか一方が上記方法で製造されていればよい。そして、上記のような性質を有する電極シートを使用することにより、電極体６０の製造において巻きずれ等が発生せず、形状安定性が確保された電極体が提供される。 <Use of electrode sheet>
Then, the manufacture of the electrode body of the lithium ion secondary battery using the electrode sheet manufactured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 3 schematically shows a usage example of the electrode sheet manufactured by the manufacturing method according to one embodiment.
For example, as shown in FIG. 3, a positive electrode roll 30 obtained by winding a positive electrode sheet manufactured by the above manufacturing method into a roll shape, a negative electrode roll 40 obtained by winding a negative electrode sheet into a roll shape, and a separator roll 50 are wound. It is set in the rotating device, and the positive electrode sheet, the negative electrode sheet, and the two separators are pulled out from the rolls 30, 40, and 50. Next, the positive electrode sheet, the first separator, the negative electrode sheet, and the second separator are laminated in this order, an appropriate amount is wound, and the electrode body 60 is cut at the terminal position. Can be done. Either one of the positive and negative electrode sheets used as the constituent material of the electrode body 60 may be manufactured by the above method. Then, by using the electrode sheet having the above-mentioned properties, it is possible to provide an electrode body in which the shape stability is ensured without causing unwinding or the like in the production of the electrode body 60.

以下、本発明に関するいくつかの試験例を説明するが、本発明をかかる試験例に示すものに限定することを意図したものではない。 Hereinafter, some test examples relating to the present invention will be described, but the present invention is not intended to be limited to those shown in such test examples.

＜試験例１：電極シートの作製＞
以下に説明するプロセスにより、計１０種類のサンプル電極シートを作製した。
−実施例１−
電極活物質を含む電極活物質層構成材料を溶媒中に分散させて、電極合材を調製した。
該電極合材を、端部と中心部とにおける厚みの差が２μｍの集電箔に、ドクターブレードによって塗布し、これを乾燥させた。その後、ロールプレス機を用いて電極合材にロールプレス処理を施して電極活物質層を形成させ、実施例１に係るサンプル電極シートを作製した。ロールプレス処理の条件は、プレス荷重は１９６ｋＮ、搬送速度は１００ｍ／ｍｉｎ、プレスローラ間の間隙は−６０μｍ〜６０μｍ（即ち、プレスローラと集電箔との間の距離が６０μｍ）であった。また、プレスローラとしては、円筒状で、ローラの中央部におけるローラ径と、両端部におけるローラ径とが等しいものを使用した。なお、ローラの中央部におけるローラ径と、両端部におけるローラ径との差は、表１中において「ローラ径差（μｍ）」として記されている。
−実施例２−
プレスローラとして、円筒状で、ローラ径差が４μｍであり、ローラ中央部が両端部よりもわずかに太い形状のものを使用した以外は、実施例１と同じ条件で実施例２に係るサンプル電極シートを作製した。
−実施例３−
集電箔として、端部と中心部とにおける厚みの差が１μｍの集電箔を使用し、プレスローラとして、円筒状で、ローラ径差が４μｍであり、ローラ中央部が両端部よりもわずかに太い形状のものを使用した以外は、実施例１と同じ条件で実施例３に係るサンプル電極シートを作製した。
−実施例４−
集電箔として、端部と中心部とにおける厚みの差が１μｍの集電箔を使用し、プレスローラとして、円筒状で、ローラ径差が６μｍであり、ローラ中央部が両端部よりもわずかに太い形状のものを使用し、プレス荷重が１６０ｋＮであったこと以外は、実施例１と同じ条件で実施例４に係るサンプル電極シートを作製した。
−実施例５−
プレスローラとして、円筒状で、ローラ径差が４μｍであり、ローラ中央部が両端部よりもわずかに太い形状のものを使用した以外は、実施例１と同じ条件で実施例５に係るサンプル電極シートを作製した。
−比較例１−
集電箔として、端部と中心部とにおける厚みに差がないものを使用し、プレスローラとして、円筒状で、ローラ径差が４μｍであり、ローラ中央部が両端部よりもわずかに太い形状のものを使用した以外は、実施例１と同じ条件で比較例１に係るサンプル電極シートを作製した。
−比較例２−
プレスローラとして、円筒状で、ローラ径差が６μｍであり、ローラ中央部が両端部よりもわずかに太い形状のものを使用した以外は、実施例１と同じ条件で比較例２に係るサンプル電極シートを作製した。
−比較例３−
プレスローラとして、円筒状で、ローラ径差が４μｍであり、ローラ中央部が両端部よりもわずかに太い形状のものを使用し、プレス荷重が１６０ｋＮであったこと以外は、実施例１と同じ条件で比較例３に係るサンプル電極シートを作製した。
−比較例４−
プレスローラとして、円筒状で、ローラ径差が４μｍであり、ローラ中央部が両端部よりもわずかに太い形状のものを使用し、プレス荷重が１７５ｋＮであったこと以外は、実施例１と同じ条件で比較例４に係るサンプル電極シートを作製した。
−比較例５−
集電箔として、端部と中心部とにおける厚みに差がないものを使用したこと以外は、実施例１と同じ条件で比較例５に係るサンプル電極シートを作製した。 <Test Example 1: Preparation of electrode sheet>
A total of 10 types of sample electrode sheets were prepared by the process described below.
− Example 1-
The electrode active material layer constituent material containing the electrode active material was dispersed in a solvent to prepare an electrode mixture.
The electrode mixture was applied to a current collector foil having a thickness difference of 2 μm between the end portion and the center portion by a doctor blade, and this was dried. Then, the electrode mixture was subjected to a roll press treatment using a roll press machine to form an electrode active material layer, and a sample electrode sheet according to Example 1 was prepared. The conditions of the roll press treatment were that the press load was 196 kN, the transfer speed was 100 m / min, and the gap between the press rollers was -60 μm to 60 μm (that is, the distance between the press rollers and the current collector foil was 60 μm). Further, as the press roller, a cylindrical press roller having the same roller diameter at the center of the roller and the roller diameter at both ends was used. The difference between the roller diameter at the center of the roller and the roller diameter at both ends is described as "roller diameter difference (μm)" in Table 1.
− Example 2-
The sample electrode according to Example 2 under the same conditions as in Example 1 except that the press roller is cylindrical, has a roller diameter difference of 4 μm, and has a shape in which the central portion of the roller is slightly thicker than both ends. A sheet was prepared.
− Example 3-
As the current collecting foil, a current collecting foil having a thickness difference of 1 μm between the end and the center is used, and as a press roller, it is cylindrical and has a roller diameter difference of 4 μm, and the center of the roller is slightly smaller than both ends. A sample electrode sheet according to Example 3 was prepared under the same conditions as in Example 1 except that a thick one was used.
− Example 4-
As the current collecting foil, a current collecting foil having a thickness difference of 1 μm between the end and the center is used, and as a press roller, it is cylindrical and has a roller diameter difference of 6 μm, and the center of the roller is slightly smaller than both ends. A sample electrode sheet according to Example 4 was produced under the same conditions as in Example 1 except that a thick shape was used and the press load was 160 kN.
− Example 5-
The sample electrode according to Example 5 under the same conditions as in Example 1 except that the press roller is cylindrical, has a roller diameter difference of 4 μm, and has a shape in which the central portion of the roller is slightly thicker than both ends. A sheet was prepared.
-Comparative example 1-
A current collector foil with no difference in thickness between the end and the center is used, and the press roller is cylindrical, with a roller diameter difference of 4 μm, and the center of the roller is slightly thicker than both ends. A sample electrode sheet according to Comparative Example 1 was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the one used was used.
-Comparative example 2-
The sample electrode according to Comparative Example 2 under the same conditions as in Example 1 except that the press roller was cylindrical, had a roller diameter difference of 6 μm, and had a shape in which the central portion of the roller was slightly thicker than both ends. A sheet was prepared.
− Comparative example 3-
The same as in Example 1 except that the press roller is cylindrical, has a roller diameter difference of 4 μm, has a roller center portion slightly thicker than both ends, and has a press load of 160 kN. A sample electrode sheet according to Comparative Example 3 was prepared under the conditions.
− Comparative example 4-
The same as in Example 1 except that a press roller having a cylindrical shape, a roller diameter difference of 4 μm, a roller center portion slightly thicker than both ends, and a press load of 175 kN was used. A sample electrode sheet according to Comparative Example 4 was prepared under the conditions.
-Comparative example 5-
A sample electrode sheet according to Comparative Example 5 was produced under the same conditions as in Example 1 except that a current collector foil having no difference in thickness between the end portion and the center portion was used.

＜試験例２：電極活物質層の厚みプロファイルの測定＞
上記作製した１０種類のサンプル電極シートの電極活物質層の厚みプロファイルを測定した。即ち、サンプル電極シートにおける電極活物質層形成部分の電極活物質層の厚みプロファイルを、ロータリーキャリパー計（明産株式会社製、形式「ＲＣ−１」）を用いて測定した。
結果を表１に示す。なお、表１中「プレス後電極活物質層の厚み差」とあるのは、サンプル電極シートに形成された電極活物質層の厚みであって、最大の厚みと最小の厚みとの差を示す。「電極活物質層厚みの均一性」欄中、〇印ロールプレス処理後の電極活物質層に凹凸や曲がりがなく、電極活物質層の厚みが均一であることを表している。また、×印は、ロールプレス処理後の電極活物質層に凹凸や曲がりが生じ、電極活物質層厚みが不均一であることを表している。 <Test Example 2: Measurement of thickness profile of electrode active material layer>
The thickness profile of the electrode active material layer of the 10 types of sample electrode sheets prepared above was measured. That is, the thickness profile of the electrode active material layer of the electrode active material layer forming portion in the sample electrode sheet was measured using a rotary caliper meter (manufactured by Maysun Corporation, type "RC-1").
The results are shown in Table 1. In Table 1, the "thickness difference of the electrode active material layer after pressing" is the thickness of the electrode active material layer formed on the sample electrode sheet, and indicates the difference between the maximum thickness and the minimum thickness. .. In the column of "uniformity of electrode active material layer thickness", the ◯ mark indicates that the electrode active material layer after the roll press treatment has no unevenness or bending, and the thickness of the electrode active material layer is uniform. Further, the x mark indicates that the electrode active material layer after the roll press treatment has irregularities or bends, and the thickness of the electrode active material layer is non-uniform.

Figure 2020170637
Figure 2020170637

表１から明らかなように、集電箔として、端部と中心部とにおける厚みの差があるものを使用することによって、ロールプレス後の電極活物質層厚み差が小さくなった。また、実施例１の結果からわかるように、ローラ径差がなくても所定形状の集電箔を使用することにより、プレス後電極活物質層厚み差が小さく、均一性に優れた電極シートが作製された。
また、ローラ径に差がある場合、集電箔厚差、該ローラ径差、および、プレス荷重を適宜調整することによって、プレス後電極活物質層厚み差が小さく、均一性に優れた電極シートが作製された。
このように、本発明によれば、ロールプレス処理後の電極活物質層厚み差が小さく、かつ、均一性に優れた電極シートを提供することができる。 As is clear from Table 1, by using a current collector foil having a difference in thickness between the end portion and the center portion, the difference in thickness of the electrode active material layer after roll pressing was reduced. Further, as can be seen from the result of Example 1, by using the current collector foil having a predetermined shape even if there is no difference in roller diameter, the electrode sheet having a small difference in the thickness of the electrode active material layer after pressing and excellent uniformity can be obtained. Made.
When there is a difference in the roller diameter, the difference in the thickness of the current collecting foil, the difference in the roller diameter, and the press load are appropriately adjusted so that the difference in the thickness of the electrode active material layer after pressing is small and the electrode sheet has excellent uniformity. Was produced.
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electrode sheet having a small difference in the thickness of the electrode active material layer after the roll press treatment and having excellent uniformity.

以上、本発明を詳細に説明したが、上記実施形態は例示に過ぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、本発明の具体的な適用例としてリチウムイオン二次電池の電極シートを例示したが、ナトリウムイオン二次電池の電極シートの製造方法に適用してもよい。この場合においても、本発明において上記と同様の効果を得ることができる。 Although the present invention has been described in detail above, the above-described embodiment is merely an example, and the invention disclosed here includes various modifications and modifications of the above-mentioned specific examples.
For example, although the electrode sheet of a lithium ion secondary battery has been exemplified as a specific application example of the present invention, it may be applied to a method for manufacturing an electrode sheet of a sodium ion secondary battery. Even in this case, the same effect as described above can be obtained in the present invention.

１０ 集電箔
１２ 内側領域
１４ 両端部分
２０ プレスローラ
３０ 正極ロール
４０ 負極ロール
５０ セパレータ
６０ 電極体
Ａ１ 端部
Ａ２ 端部
Ｌ 直線
Ｍ 中点
Ｄ 厚み
Ｄｍ 厚み
Ｘ 幅方向
Ｙ 長手方向
Ｓ１０ 塗布・乾燥工程
Ｓ２０ ロールプレス処理工程
Ｓ３０ スリット工程
Ｓ４０ 巻取り工程 10 Current collecting foil 12 Inner region 14 Both ends 20 Press roller 30 Positive electrode roll 40 Negative electrode roll 50 Separator 60 Electrode body A1 End A2 End L Straight line M Midpoint D Thickness Dm Thickness X Width direction Y Longitudinal direction S10 Coating / drying process S20 Roll press processing process S30 Slit process S40 Winding process

Claims (1)

長尺な帯状の電極シートを製造する方法であって、
長尺な帯状の集電箔の表面であって長手方向に直交する幅方向の両端部分を除く内側領域の表面に、所定の電極活物質を含む電極合材を長手方向に塗布して乾燥することにより電極活物質層を形成する工程と、
前記集電箔表面に形成された電極活物質層に対して長手方向にロールプレス処理を施す工程と、
を包含し、
前記集電箔として、該集電箔の幅方向の両端Ａ１，Ａ２を結ぶ直線Ｌの中点をＭと規定したとき、集電箔の厚みＤが両端Ａ１，Ａ２から中点Ｍに向かって大きくなるように構成された集電箔を使用することを特徴とする、電極シート製造方法。 It is a method of manufacturing a long strip-shaped electrode sheet.
An electrode mixture containing a predetermined electrode active material is applied in the longitudinal direction to the surface of the inner region of the long strip-shaped current collector foil excluding both ends in the width direction orthogonal to the longitudinal direction and dried. By doing so, the process of forming the electrode active material layer and
A step of performing a roll press treatment in the longitudinal direction on the electrode active material layer formed on the surface of the current collector foil, and
Including
When the midpoint of the straight line L connecting both ends A1 and A2 in the width direction of the current collector foil is defined as M as the current collector foil, the thickness D of the current collector foil increases from both ends A1 and A2 toward the midpoint M. A method for manufacturing an electrode sheet, which comprises using a current collector foil that is configured to be large.
JP2019071269A 2019-04-03 2019-04-03 Manufacturing method of electrode sheet Pending JP2020170637A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019071269A JP2020170637A (en) 2019-04-03 2019-04-03 Manufacturing method of electrode sheet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019071269A JP2020170637A (en) 2019-04-03 2019-04-03 Manufacturing method of electrode sheet

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020170637A true JP2020170637A (en) 2020-10-15

Family

ID=72746163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019071269A Pending JP2020170637A (en) 2019-04-03 2019-04-03 Manufacturing method of electrode sheet

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2020170637A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023101222A1 (en) * 2021-12-03 2023-06-08 주식회사 엘지에너지솔루션 Calendering rolls of calendering roll press for manufacturing dry electrode

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000268813A (en) * 1999-03-19 2000-09-29 Toyota Motor Corp Battery, electrode structure of capacitor, and manufacture of electrode
JP2001015146A (en) * 1999-06-30 2001-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Battery
JP2011054306A (en) * 2009-08-31 2011-03-17 Gs Yuasa Corp Secondary battery
JP2013026123A (en) * 2011-07-25 2013-02-04 Toyota Motor Corp Secondary battery and electrode plate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000268813A (en) * 1999-03-19 2000-09-29 Toyota Motor Corp Battery, electrode structure of capacitor, and manufacture of electrode
JP2001015146A (en) * 1999-06-30 2001-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Battery
JP2011054306A (en) * 2009-08-31 2011-03-17 Gs Yuasa Corp Secondary battery
JP2013026123A (en) * 2011-07-25 2013-02-04 Toyota Motor Corp Secondary battery and electrode plate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023101222A1 (en) * 2021-12-03 2023-06-08 주식회사 엘지에너지솔루션 Calendering rolls of calendering roll press for manufacturing dry electrode

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3046166B1 (en) Manufacturing method of electrode and wet granules
JP7170330B2 (en) Negative electrode for secondary battery and secondary battery
WO2010082260A1 (en) Electrode group for nonaqueous battery and method for producing same, and tubular nonaqueous secondary battery and method for manufacturing same
US20160226064A1 (en) Lithium ion rechargeable battery
CN114365306B (en) Apparatus and method for manufacturing electrode of secondary battery using laser and electrode of secondary battery manufactured by the same
JP6329050B2 (en) Method for producing electrode for lithium ion secondary battery
JP6077495B2 (en) Method for producing electrode for lithium ion secondary battery
KR20170086108A (en) Method for manufacturing electrode for lithium ion secondary cell
JP6935733B2 (en) Manufacturing equipment and method for electrode laminate
JPWO2020137436A1 (en) Electrode manufacturing method
US20130323586A1 (en) Manufacturing method of electrode, and battery
JPWO2011048769A1 (en) Flat secondary battery electrode group, method for manufacturing the same, and flat secondary battery electrode group provided with flat secondary battery electrode group
JP2006302812A (en) Rolling method of electrode hoop
KR101510509B1 (en) Method for manufacturing a battery electrode
JP2020170637A (en) Manufacturing method of electrode sheet
JP2022538822A (en) Patterned positive electrode for lithium-sulfur secondary battery, manufacturing method thereof, and lithium-sulfur secondary battery including the same
JP2010212143A (en) Electrode manufacturing method and electrode manufacturing device
KR20150040480A (en) Guide Roll Device Having Pressing Arms
JP7261783B2 (en) Electrode manufacturing method and electrode paste coating device
TWI547004B (en) Method for making current collector and methode for making electrode of electrochemical battery
CN115050919A (en) Method for manufacturing electrode for secondary battery and method for manufacturing secondary battery
JP2007265698A (en) Manufacturing method of electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2011151143A (en) Manufacturing method of electrode for storage device and storage device
US11183687B2 (en) Method of producing electrode plate and electrode plate
JP2016181445A (en) Manufacturing method of lithium ion secondary battery electrode

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210729

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220518

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220602

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20221124