JP2024049209A - 電極シートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基材に対する電極材料層の転写不良を低減する電極シートの製造方法を提供すること。【解決手段】電極材料及び溶媒を含む湿潤造粒体を準備する準備工程と、前記湿潤造粒体を第一ロールと外周面に溶媒吸収部を有する第二ロールの間隙に通し前記第二ロールの外周面上に電極材料層を成膜する成膜工程と、前記電極材料層を基材上に転写する転写工程と、を含む、電極シートの製造方法。【選択図】図１
Description
本開示は、電極シートの製造方法に関する。
近年、リチウムイオン二次電池等の二次電池は、パソコン、携帯端末等のポータブル電源や、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）等の車両駆動用電源などに好適に用いられている。
二次電池における電極は、一般的に、基材（例えば集電箔等）の上に電極材料（例えば活物質等）を含有する電極材料層が設けられた電極シートが用いられている。
電極シートの製造ラインでは、一般的に、電極材料及び溶媒を含む湿潤造粒体を一対のロールの間隙に通し、前記一対のロールにおける一方のロールの外周面上に電極材料層を成膜した後に、この電極材料層を基材の上に転写して電極シートを得る（例えば特許文献１を参照）。
電極シートの製造ラインでは、一般的に、電極材料及び溶媒を含む湿潤造粒体を一対のロールの間隙に通し、前記一対のロールにおける一方のロールの外周面上に電極材料層を成膜した後に、この電極材料層を基材の上に転写して電極シートを得る（例えば特許文献１を参照）。
しかしながら、従来の電極シートの製造方法では、湿潤造粒体を用いて上記ロールの外周面上に成膜された電極材料層を基材上に転写したときに、湿潤造粒体に含まれる溶媒成分が、成膜された電極材料層から染み出すことがある。上記溶媒成分が染み出すと、ロールから電極材料層の剥離しづらくなり、基材に対する電極材料層の転写不良が生じることがある。特許文献１では、基材である集電箔の表面上に転写された電極材料層の膜に透けが生じづらくするために特定の湿潤造粒体を用いることが開示されているが、湿潤造粒体に含まれる溶媒成分のロールへの染み出しに起因する電極材料層の転写不良については開示がなく、新しい電極シートの製造方法が求められている。
本開示では、上記事情に鑑み、基材に対する電極材料層の転写不良を低減する電極シートの製造方法を提供することを課題とする。
本開示では、上記事情に鑑み、基材に対する電極材料層の転写不良を低減する電極シートの製造方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するための手段には、以下の手段が含まれる。
＜１＞ 電極材料及び溶媒を含む湿潤造粒体を準備する準備工程と、
前記湿潤造粒体を第一ロールと外周面に溶媒吸収部を有する第二ロールの間隙に通し前記第二ロールの外周面上に電極材料層を成膜する成膜工程と、
前記電極材料層を基材上に転写する転写工程と、
を含む、電極シートの製造方法。
＜２＞ 前記溶媒吸収部は多孔質材料である、前記＜1＞に記載の電極シートの製造方法。
＜３＞ 前記多孔質材料は空隙率が５％～３０％であり、かつ、空孔径が０．１μｍ～３．２ｍｍである、前記＜２＞に記載の電極シートの製造方法。
＜４＞ 前記湿潤造粒体は固形分率が７５．９６質量％～８０．３１質量％である、前記＜１＞～＜3＞のいずれか１つに記載の電極シートの製造方法。
＜５＞ 前記成膜工程の前に、前記第二ロールを乾燥するロール乾燥工程をさらに含む、前記＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の電極シートの製造方法。
＜１＞ 電極材料及び溶媒を含む湿潤造粒体を準備する準備工程と、
前記湿潤造粒体を第一ロールと外周面に溶媒吸収部を有する第二ロールの間隙に通し前記第二ロールの外周面上に電極材料層を成膜する成膜工程と、
前記電極材料層を基材上に転写する転写工程と、
を含む、電極シートの製造方法。
＜２＞ 前記溶媒吸収部は多孔質材料である、前記＜1＞に記載の電極シートの製造方法。
＜３＞ 前記多孔質材料は空隙率が５％～３０％であり、かつ、空孔径が０．１μｍ～３．２ｍｍである、前記＜２＞に記載の電極シートの製造方法。
＜４＞ 前記湿潤造粒体は固形分率が７５．９６質量％～８０．３１質量％である、前記＜１＞～＜3＞のいずれか１つに記載の電極シートの製造方法。
＜５＞ 前記成膜工程の前に、前記第二ロールを乾燥するロール乾燥工程をさらに含む、前記＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の電極シートの製造方法。
本開示によれば、基材に対する電極材料層の転写不良を低減する電極シートの製造方法が提供される。
本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本開示において段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合は、特に断らない限り、組成物中に存在する該複数の物質の合計量を意味する。
本開示において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示において段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合は、特に断らない限り、組成物中に存在する該複数の物質の合計量を意味する。
本開示において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
以下、本開示の一例である実施形態について説明する。これらの説明および実施例は、実施形態を例示するものであり、発明の範囲を制限するものではない。
＜電極の製造方法＞
本開示の電極の製造方法は、電極材料及び溶媒を含む湿潤造粒体を準備する準備工程と、前記湿潤造粒体を第一ロールと外周面に溶媒吸収部を有する第二ロールの間隙に通し前記第二ロールの外周面上に電極材料層を成膜する成膜工程と、前記電極材料層を基材上に転写する転写工程と、を含む、電極シートの製造方法である。
本開示の電極シートの製造方法では、第二ロールが、外周面に溶媒吸収部を有する。そのため、例えば、湿潤造粒体に含まれる溶媒成分は、電極材料層の成膜の際に、第二ロールの外周面に吸収されやすくなる。そのため、後に続く転写工程においても、電極材料層からの溶媒成分の染み出しが低減され、ロールから電極材料層の剥離性が向上する。その結果、基材に対する電極材料層の転写不良が低減される。
本開示の電極の製造方法は、電極材料及び溶媒を含む湿潤造粒体を準備する準備工程と、前記湿潤造粒体を第一ロールと外周面に溶媒吸収部を有する第二ロールの間隙に通し前記第二ロールの外周面上に電極材料層を成膜する成膜工程と、前記電極材料層を基材上に転写する転写工程と、を含む、電極シートの製造方法である。
本開示の電極シートの製造方法では、第二ロールが、外周面に溶媒吸収部を有する。そのため、例えば、湿潤造粒体に含まれる溶媒成分は、電極材料層の成膜の際に、第二ロールの外周面に吸収されやすくなる。そのため、後に続く転写工程においても、電極材料層からの溶媒成分の染み出しが低減され、ロールから電極材料層の剥離性が向上する。その結果、基材に対する電極材料層の転写不良が低減される。
本開示の電極シートの製造方法の一例を、図面を参照して説明する。図１は、本開示の電極シートの製造方法における成膜工程及び転写工程の一例を示す概略図である。
図１に示す電極シートの製造方法では、湿潤造粒体１０を収容した容器Ｐと、第一ロール１と、第二ロール２と、第三ロール３と、を備える製造装置を用いる。第二ロール２は、外周面の全領域に溶媒吸収部を有する。図示はしないが、製造装置は、第三ロール３により張架される転写ベルトの外周面上に、基材３０が設けられている。図示はしないが、製造装置は、第二ロール２における電極材料層２０が形成されていない領域側に、第二ロール２の外周面を加熱乾燥する熱源装置を備える。
図１に示す電極シートの製造方法では、湿潤造粒体１０を第一ロール１と第二ロールとの間隙に通す前（つまり成膜工程の前）に、第二ロール２の外周面を、熱源装置により乾燥させ、第二ロール２における溶媒吸収部の溶媒吸収性を予め向上させる（ロール乾燥工程）。その後、湿潤造粒体１０を、第一ロール１と第二ロールとの間隙に通す。前記間隙を通った湿潤造粒体１０は、第二ロール２の外周面上に成膜され、電極材料層２０となる（成膜工程）。この際、第二ロール２の外周面に設けられる溶媒吸収部に、湿潤造粒体１０に含まれる溶媒成分の少なくとも一部が吸収される。そして、電極材料層２０は、第二ロール２と第三ロール３との間隙を通り、第三ロール３の外周面上に接して設けられている基材３０に転写される（転写工程）。
図示はしないが、図１に示す電極シートの製造方法では、電極材料層２０が転写された基材３０を、電極材料層２０が設けられている側から乾燥させ、必要に応じてプレス、切断することにより、最終的な電極シートを得る。
図１に示す電極シートの製造方法では、湿潤造粒体１０を第一ロール１と第二ロールとの間隙に通す前（つまり成膜工程の前）に、第二ロール２の外周面を、熱源装置により乾燥させ、第二ロール２における溶媒吸収部の溶媒吸収性を予め向上させる（ロール乾燥工程）。その後、湿潤造粒体１０を、第一ロール１と第二ロールとの間隙に通す。前記間隙を通った湿潤造粒体１０は、第二ロール２の外周面上に成膜され、電極材料層２０となる（成膜工程）。この際、第二ロール２の外周面に設けられる溶媒吸収部に、湿潤造粒体１０に含まれる溶媒成分の少なくとも一部が吸収される。そして、電極材料層２０は、第二ロール２と第三ロール３との間隙を通り、第三ロール３の外周面上に接して設けられている基材３０に転写される（転写工程）。
図示はしないが、図１に示す電極シートの製造方法では、電極材料層２０が転写された基材３０を、電極材料層２０が設けられている側から乾燥させ、必要に応じてプレス、切断することにより、最終的な電極シートを得る。
第一ロール１、第二ロール２及び第三ロール３は、図１に示す矢印方向で回転する。図示はしないが、図１に示す電極シートの製造方法では、電極材料層をロール選択的に形成する観点、及び、転写性向上の観点から、第三ロール＞第二ロール＞第一ロールの順で回転速度が速くなるよう調整されている。なお、ロール選択的な層形成と転写性は、第一ロール、第二ロール及び第三ロールの各外周面の材質選択によって、第一ロール＞第二ロール＞第三ロールの順で離型性を高く調整することにより制御されていてもよい。
以下、本開示の電極シートの製造方法について、工程ごとに詳細を説明する。なお、符号は省略する。
〔準備工程〕
準備工程では、電極材料及び溶媒を含む湿潤造粒体を準備する。
湿潤造粒体は、所望する電極シートの種類に応じて、市販品を入手してもよく、公知の材料構成から適宜設計して製造してもよい。なお、本開示の湿潤造粒体は、全固体電池用における電極スラリー、電極ペーストと呼ばれるものも概念として包含する。
電極材料としては、例えば、電極活物質、結着材、電解質、溶媒、増粘剤、導電材、ＡＢ、ＣＮＴ、グラフェン等の電極に含まれる公知の材料が適用できる。
溶媒としては、例えば、水、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）等の湿潤造粒体に使用し得る公知の溶媒が適用できる。
準備工程では、電極材料及び溶媒を含む湿潤造粒体を準備する。
湿潤造粒体は、所望する電極シートの種類に応じて、市販品を入手してもよく、公知の材料構成から適宜設計して製造してもよい。なお、本開示の湿潤造粒体は、全固体電池用における電極スラリー、電極ペーストと呼ばれるものも概念として包含する。
電極材料としては、例えば、電極活物質、結着材、電解質、溶媒、増粘剤、導電材、ＡＢ、ＣＮＴ、グラフェン等の電極に含まれる公知の材料が適用できる。
溶媒としては、例えば、水、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）等の湿潤造粒体に使用し得る公知の溶媒が適用できる。
湿潤造粒体は、固形分率が、７５．８０質量％～８３．５０質量％であってもよく、７５．９６質量％～８０．８０質量％であってもよく、７５．９６質量％～８０．３１質量％であってもよく、７８．６６質量％～８０．３１質量％であってもよい。
従来の電極シートの製造方法では、湿潤造粒体における固形分率が高い場合、後述する転写工程において電極材料層からの溶媒成分の染み出しがより発生しやすく、ロールから電極材料層の剥離性が低下し、結果として、基材に対する電極材料層の転写不良がより生じやすい傾向にある。これに対し、本開示の電極シートの製造方法では、固形分率が上記範囲であっても、前記溶媒成分が第二ロールの外周面の溶媒吸収部に吸収される傾向にあるため、基材に対する電極材料層の転写不良が低減される。
固形分率は、以下の測定方法により求める。湿潤造粒体を、１００℃以上で真空乾燥し、得られた乾燥粉体の重量を、湿潤造粒体の全質量で除して１００をかけた値を、固形分率とする。
従来の電極シートの製造方法では、湿潤造粒体における固形分率が高い場合、後述する転写工程において電極材料層からの溶媒成分の染み出しがより発生しやすく、ロールから電極材料層の剥離性が低下し、結果として、基材に対する電極材料層の転写不良がより生じやすい傾向にある。これに対し、本開示の電極シートの製造方法では、固形分率が上記範囲であっても、前記溶媒成分が第二ロールの外周面の溶媒吸収部に吸収される傾向にあるため、基材に対する電極材料層の転写不良が低減される。
固形分率は、以下の測定方法により求める。湿潤造粒体を、１００℃以上で真空乾燥し、得られた乾燥粉体の重量を、湿潤造粒体の全質量で除して１００をかけた値を、固形分率とする。
〔成膜工程〕
成膜工程では、湿潤造粒体を第一ロールと外周面に溶媒吸収部を有する第二ロールの間隙に通し前記第二ロールの外周面上に電極材料層を成膜する。
第一ロールの材質は、特に制限されない。
成膜工程では、湿潤造粒体を第一ロールと外周面に溶媒吸収部を有する第二ロールの間隙に通し前記第二ロールの外周面上に電極材料層を成膜する。
第一ロールの材質は、特に制限されない。
第二ロールは、外周面に溶媒吸収部を有するものであれば特に制限されない。
溶媒吸収部は、第二ロールの外周面全域に設けられていてもよく、局所的に設けられていてもよいが、溶媒成分を効率的に吸収して転写不良をより低減する観点からは、第二ロールの外周面全域に設けられていることが好ましい。
溶媒吸収部は、第二ロールの外周面全域に設けられていてもよく、局所的に設けられていてもよいが、溶媒成分を効率的に吸収して転写不良をより低減する観点からは、第二ロールの外周面全域に設けられていることが好ましい。
溶媒吸収部は、溶媒成分を効率的に吸収して転写不良をより低減する観点からは、多孔質材料であることが好ましい。
多孔質材料は、溶媒成分を効率的に吸収して転写不良をより低減する観点からは、空隙率が５％～３０％であることが好ましく、８％～２５％であることがより好ましく、１０％～２０％であることがさらに好ましい。
空隙率は、以下の方法によって求める。第二ロールの外周面に構成される多孔質材料を、水銀ポロシメータにて測定した細孔堆積を、測定物の体積で割り１００分率とした値を多孔質材料の空隙率とする。
多孔質材料は、溶媒成分を効率的に吸収して転写不良をより低減する観点からは、空隙率が５％～３０％であることが好ましく、８％～２５％であることがより好ましく、１０％～２０％であることがさらに好ましい。
空隙率は、以下の方法によって求める。第二ロールの外周面に構成される多孔質材料を、水銀ポロシメータにて測定した細孔堆積を、測定物の体積で割り１００分率とした値を多孔質材料の空隙率とする。
多孔質材料は、溶媒成分を効率的に吸収して転写不良をより低減する観点からは、空孔径が０．１μｍ～３．２ｍｍであることが好ましく、１μｍ～１ｍｍであることがより好ましく、１００μｍ～５００μｍであることがさらに好ましい。
空孔径は、以下の方法によって求める。第二ロールの外周面に構成される多孔質材料を、水銀ポロシメータにて測定した細孔堆積を、測定物の体積で割り１００分率とした値を多孔質材料の空隙率とする。
空孔径は、以下の方法によって求める。第二ロールの外周面に構成される多孔質材料を、水銀ポロシメータにて測定した細孔堆積を、測定物の体積で割り１００分率とした値を多孔質材料の空隙率とする。
多孔質材料の空隙率及び空孔径は、例えば、母材となるロールの削り出し、スリーブ構造化、表面処理等により調整することができる。
一態様として、溶媒成分を効率的に吸収して転写不良をより低減する観点からは、多孔質材料は空隙率が５％～３０％であり且つ空孔径が０．１μｍ～３．２ｍｍであることが好ましく、多孔質材料は空隙率が８％～２５％であり且つ空孔径が１μｍ～１ｍｍであることがより好ましく、多孔質材料は空隙率が１０％～２０％であり且つ空孔径が１００μｍ～５００μｍであることがさらに好ましい。
溶媒吸収部の材質としては、セラミックス、樹脂、金属等が挙げられる。
溶媒吸収部の材質は、1種単独の使用であっても、２種以上の併用であってもよい。
セラミックスとしては、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミ等の公知のファインセラミックスが挙げられる。
樹脂としては、ナイロン樹脂、フッ素系樹脂（例えばフッ化ビニリデン樹脂等）、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などが挙げられる。
金属としては、鉄、マンガン、ニッケル、クロム、モリブデン、マグネシウム、シリコン、アルミニウム、チタン及びこれらの合金などが挙げられる。
上記の中でも、溶媒吸収部の材質は、多孔質材料として溶媒成分を効率的に吸収して転写不良をより低減する観点からは、セラミックス材料を含むことが好ましく、アルミナを含むことがより好ましい。
溶媒吸収部の材質は、1種単独の使用であっても、２種以上の併用であってもよい。
セラミックスとしては、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミ等の公知のファインセラミックスが挙げられる。
樹脂としては、ナイロン樹脂、フッ素系樹脂（例えばフッ化ビニリデン樹脂等）、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などが挙げられる。
金属としては、鉄、マンガン、ニッケル、クロム、モリブデン、マグネシウム、シリコン、アルミニウム、チタン及びこれらの合金などが挙げられる。
上記の中でも、溶媒吸収部の材質は、多孔質材料として溶媒成分を効率的に吸収して転写不良をより低減する観点からは、セラミックス材料を含むことが好ましく、アルミナを含むことがより好ましい。
〔転写工程〕
転写工程では、電極材料層を基材上に転写する。転写工程により、基材の上に電極材料層が設けられた電極シートが得られる。
基材としては、例えば、集電箔等の公知の電極用基材が適用できる。
転写手段は、特に制限されず、転写ベルト、転写ロールのいずれであってもよい。
転写工程は、例えば、張架ロール（例えば図１に示す第三ロール）を回転させながら、張架ロールで張架された転写ベルトの上に設けられた基材を搬送し、張架ロールと第二ロールとの間隙にて押圧しながら電極材料層を基材に転写する工程であってもよい。
転写工程では、電極材料層を基材上に転写する。転写工程により、基材の上に電極材料層が設けられた電極シートが得られる。
基材としては、例えば、集電箔等の公知の電極用基材が適用できる。
転写手段は、特に制限されず、転写ベルト、転写ロールのいずれであってもよい。
転写工程は、例えば、張架ロール（例えば図１に示す第三ロール）を回転させながら、張架ロールで張架された転写ベルトの上に設けられた基材を搬送し、張架ロールと第二ロールとの間隙にて押圧しながら電極材料層を基材に転写する工程であってもよい。
〔ロール乾燥工程〕
本実施形態に係る電極シートの製造方法は、繰り返し電極シートを製造したときにも溶媒成分を効率的に吸収して転写不良をより低減する観点から、成膜工程の前に、第二ロールを乾燥するロール乾燥工程をさらに含むことが好ましい。ロール乾燥工程では、成膜工程の前に、第二ロールを乾燥する。
乾燥手段は、特に制限されず、熱風、赤外線、マイクロ波、電磁波等による加熱乾燥；レーザー等の光線による加熱乾燥；などのいずれであってもよい。
ロール乾燥工程は、例えば、効率的に第二ロールの外周面を乾燥する観点から、第二ロールの外周面の温度を、熱電対等の温度センサで確認しながら、４０℃以上に加熱乾燥する工程であってもよい。
本実施形態に係る電極シートの製造方法は、繰り返し電極シートを製造したときにも溶媒成分を効率的に吸収して転写不良をより低減する観点から、成膜工程の前に、第二ロールを乾燥するロール乾燥工程をさらに含むことが好ましい。ロール乾燥工程では、成膜工程の前に、第二ロールを乾燥する。
乾燥手段は、特に制限されず、熱風、赤外線、マイクロ波、電磁波等による加熱乾燥；レーザー等の光線による加熱乾燥；などのいずれであってもよい。
ロール乾燥工程は、例えば、効率的に第二ロールの外周面を乾燥する観点から、第二ロールの外周面の温度を、熱電対等の温度センサで確認しながら、４０℃以上に加熱乾燥する工程であってもよい。
〔その他の工程〕
本開示の電極シートの製造方法は、準備工程、成膜工程、転写工程及びロール乾燥工程以外のその他の工程をさらに含んでいてもよい。その他の工程としては、例えば、１）前記成膜工程以降に、成膜された電極材料層をレーザー、カキトリ等でトリミングするトリミング工程；２）転写工程以降に、電極材料層を乾燥する乾燥工程；３）転写工程以降に、電極シートをロールプレス等でプレスするプレス工程；４）転写工程以降に、電極シートを所望のサイズや数に切断する（例えば枚葉切断する）切断工程などが挙げられる。
本開示の電極シートの製造方法は、準備工程、成膜工程、転写工程及びロール乾燥工程以外のその他の工程をさらに含んでいてもよい。その他の工程としては、例えば、１）前記成膜工程以降に、成膜された電極材料層をレーザー、カキトリ等でトリミングするトリミング工程；２）転写工程以降に、電極材料層を乾燥する乾燥工程；３）転写工程以降に、電極シートをロールプレス等でプレスするプレス工程；４）転写工程以降に、電極シートを所望のサイズや数に切断する（例えば枚葉切断する）切断工程などが挙げられる。
＜実施例＞
図１に示す製造装置を用いて、リチウムイオン電池用の正極シートを製造した。具体的には、まず特開２０１８－４５８４０号公報に記載の湿潤造粒体を準備し、容器Ｐに収容した（準備工程）。湿潤造粒体の固形分率の値は、表１に示す仕様とした。電極材料層の成膜前に、第二ロールの外周面の温度が４０℃以上であることを熱電対により確認しながら、第二ロールの外周面を加熱乾燥した（ロール乾燥工程）。そして、湿潤造粒体を、第一ロールと第二ロールとの間隙に通し、第二ロールの外周面上に電極材料層を成膜した（成膜工程）。第二ロールは、外周面の全域に、多孔質材料（空隙率１０％、平均空孔径４００μｍ）であるアルミナからなる溶媒吸収部を有する。続いて、第二ロールと第三ロール（つまり張架ロール）との間隙にて、第三ロールで張架された転写ベルトの上に設けられた基材（集電箔、材質：アルミニウム）と、電極材料層とを押圧し、電極材料層を基材の上に転写した（転写工程）。続いて、電極材料層側から、ヒーターにて１００℃で３分間加熱乾燥し、ロールプレス装置によりプレスして高密度化した。その後、電極シートを、所定のサイズに切断し、電極シートを製造した。
図１に示す製造装置を用いて、リチウムイオン電池用の正極シートを製造した。具体的には、まず特開２０１８－４５８４０号公報に記載の湿潤造粒体を準備し、容器Ｐに収容した（準備工程）。湿潤造粒体の固形分率の値は、表１に示す仕様とした。電極材料層の成膜前に、第二ロールの外周面の温度が４０℃以上であることを熱電対により確認しながら、第二ロールの外周面を加熱乾燥した（ロール乾燥工程）。そして、湿潤造粒体を、第一ロールと第二ロールとの間隙に通し、第二ロールの外周面上に電極材料層を成膜した（成膜工程）。第二ロールは、外周面の全域に、多孔質材料（空隙率１０％、平均空孔径４００μｍ）であるアルミナからなる溶媒吸収部を有する。続いて、第二ロールと第三ロール（つまり張架ロール）との間隙にて、第三ロールで張架された転写ベルトの上に設けられた基材（集電箔、材質：アルミニウム）と、電極材料層とを押圧し、電極材料層を基材の上に転写した（転写工程）。続いて、電極材料層側から、ヒーターにて１００℃で３分間加熱乾燥し、ロールプレス装置によりプレスして高密度化した。その後、電極シートを、所定のサイズに切断し、電極シートを製造した。
＜比較例＞
比較例では、第二ロールを、溶媒吸収部を外周面に有しないステンレス製のロールとした以外は、実施例と同様の手法により電極シートを製造した。なお、湿潤造粒体の固形分率の値は、表１に示す仕様とした。
比較例では、第二ロールを、溶媒吸収部を外周面に有しないステンレス製のロールとした以外は、実施例と同様の手法により電極シートを製造した。なお、湿潤造粒体の固形分率の値は、表１に示す仕様とした。
＜転写性の評価＞
各例の製造方法にて電極シートを製造したときに、転写工程後の電極材料層が設けられていた第二ロールの外周面領域を目視で観測した。各例の製造方法によって得られた電極シートを目視で観測した。そして、第二ロールの外周面領域と電極シートについて、以下の評価基準で転写不良を評価した。結果を表１に示す。
各例の製造方法にて電極シートを製造したときに、転写工程後の電極材料層が設けられていた第二ロールの外周面領域を目視で観測した。各例の製造方法によって得られた電極シートを目視で観測した。そして、第二ロールの外周面領域と電極シートについて、以下の評価基準で転写不良を評価した。結果を表１に示す。
Ｇ１：第二ロールの外周面に電極材料層の残渣は見られなかった。
また、基材の上に転写された電極材料層に転写不良は見られなかった。
Ｇ２：第二ロールの外周面に電極材料層の残渣が一部みられた。
また、基材の上に転写された電極材料層の一部の領域が欠けていた。
Ｇ３：第二ロールの外周面に電極材料層の残渣が複数カ所でみられた。
また、基材の上に転写された電極材料層に複数箇所で転写不良がみられた。
また、基材の上に転写された電極材料層に転写不良は見られなかった。
Ｇ２：第二ロールの外周面に電極材料層の残渣が一部みられた。
また、基材の上に転写された電極材料層の一部の領域が欠けていた。
Ｇ３：第二ロールの外周面に電極材料層の残渣が複数カ所でみられた。
また、基材の上に転写された電極材料層に複数箇所で転写不良がみられた。
上述のとおり、実施例における製造方法で得られた電極シートは、比較例の製造方法で得られた電極シートに比べて、基材に対する電極材料層の転写不良が低減された。
１ 第一ロール、２ 第二ロール、３ 第三ロール、Ｐ 容器、１０ 湿潤造粒体、２０ 電極材料層、３０ 基材
Claims (5)
- 電極材料及び溶媒を含む湿潤造粒体を準備する準備工程と、
前記湿潤造粒体を第一ロールと外周面に溶媒吸収部を有する第二ロールの間隙に通し前記第二ロールの外周面上に電極材料層を成膜する成膜工程と、
前記電極材料層を基材上に転写する転写工程と、
を含む、電極シートの製造方法。 - 前記溶媒吸収部は多孔質材料である、請求項1に記載の電極シートの製造方法。
- 前記多孔質材料は空隙率が５％～３０％であり、かつ、空孔径が０．１μｍ～３．２ｍｍである、請求項２に記載の電極シートの製造方法。
- 前記湿潤造粒体は固形分率が７５．９６質量％～８０．３１質量％である、請求項１に記載の電極シートの製造方法。
- 前記成膜工程の前に、前記第二ロールを乾燥するロール乾燥工程をさらに含む、請求項１に記載の電極シートの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022155533A JP2024049209A (ja) | 2022-09-28 | 2022-09-28 | 電極シートの製造方法 |
| US18/225,362 US20240105906A1 (en) | 2022-09-28 | 2023-07-24 | Manufacturing method of electrode sheet |
| CN202310957215.1A CN117790678A (zh) | 2022-09-28 | 2023-07-31 | 电极片的制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2022155533A JP2024049209A (ja) | 2022-09-28 | 2022-09-28 | 電極シートの製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2024049209A true JP2024049209A (ja) | 2024-04-09 |
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| JP2022155533A Pending JP2024049209A (ja) | 2022-09-28 | 2022-09-28 | 電極シートの製造方法 |
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-
2022
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-
2023
- 2023-07-24 US US18/225,362 patent/US20240105906A1/en active Pending
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| US20240105906A1 (en) | 2024-03-28 |
| CN117790678A (zh) | 2024-03-29 |
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