JP5723746B2 - Lithium ion battery and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、リチウムイオン電池およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a lithium ion battery and a method for manufacturing the same.

リチウムイオン電池は、正極シート、負極シート、両シートの間に設けられたセパレータを、円筒型もしくは角型の缶構造、あるいはアルミニウム等を基体としたフィルム状の電池筐体に組み込み、電解液を注液した後、封止することによって製造する。缶構造、あるいはフィルム状構造によって製造方法や外観は大きく異なるが、いずれの構造体を用いる場合でも、電池を動作させるための基本的な部分は共通である。すなわち、正極シートには正極活物質が、負極シートには負極活物質が両面に塗布され、セパレータは正極物質と負極物質が短絡するのを防ぐために挿入されている。活物質は合剤とも称される。こうした正極、セパレータ、負極の積層構造体を形成し、該構造体をリチウムイオンを含んでなる電解液で湿潤させ、かかる積層体を各種の筐体に封止して電池を製造するのである。   A lithium ion battery incorporates a positive electrode sheet, a negative electrode sheet, and a separator provided between both sheets into a cylindrical or square can structure, or a film-like battery case based on aluminum or the like, and an electrolyte solution. It is manufactured by sealing after pouring. Although the manufacturing method and appearance vary greatly depending on the can structure or the film-like structure, the basic part for operating the battery is common regardless of which structure is used. That is, the positive electrode active material is applied to the positive electrode sheet, the negative electrode active material is applied to both surfaces of the negative electrode sheet, and the separator is inserted to prevent short circuit between the positive electrode material and the negative electrode material. The active material is also called a mixture. A laminated structure of such a positive electrode, a separator, and a negative electrode is formed, the structure is wetted with an electrolytic solution containing lithium ions, and the laminated body is sealed in various cases to manufacture a battery.

かかるリチウムイオン電池の製造方法に関しては、その一例が非特許文献1などに記載されている。非特許文献1における電極製造の概要について、正極を例に示すと以下のようになる。   An example of such a method for manufacturing a lithium ion battery is described in Non-Patent Document 1 and the like. The outline of electrode manufacturing in Non-Patent Document 1 is as follows when the positive electrode is taken as an example.

正極の製造では正極活物資の粉末原料、導電材粉末、バインダー溶液などと有機溶剤を混練してスラリー状のペーストを製造し、このペーストをダイコーターなどの塗工手段を用いて集電用アルミ電極箔上に薄く、均一に塗布し、その後、塗布したペーストを乾燥、固化し、次いで、電極膜厚を所定の厚さに調整するためのカレンダー処理や電極膜を所定の形状に加工するためのスリット加工などを経てリチウム電池用の電極として組立てられる。こうした集電箔に形成した電極材料は、通常、箔の両面に同一厚さで形成して、電池のエネルギー密度を大きくするために、正、負極の積層構造体をすきまなく製造する。   In the production of the positive electrode, a powdery raw material for the positive electrode active material, a conductive material powder, a binder solution, etc. and an organic solvent are kneaded to produce a slurry-like paste, and this paste is applied to the current collecting aluminum using a coating means such as a die coater To apply thinly and uniformly on the electrode foil, and then drying and solidifying the applied paste, and then processing the electrode film to a predetermined shape by calendering or adjusting the electrode film to a predetermined shape It is assembled as an electrode for a lithium battery through the slit processing. The electrode material formed on such a current collector foil is usually formed on both surfaces of the foil with the same thickness, and the positive and negative laminated structures are produced without gaps in order to increase the energy density of the battery.

W. van Schalkwijk et al, Advances in Lithium-Ion Batteries, Kluwer Academic/Plenum Publishers, pp267-288, 2002W. van Schalkwijk et al, Advances in Lithium-Ion Batteries, Kluwer Academic / Plenum Publishers, pp267-288, 2002

上記に示したようにリチウムイオン電池の製造では、電極用ペーストの製造、電極箔へのペースト塗布、乾燥の一連の工程を経て、あるいはこれらの工程を組み合わせて電極箔の両面に電極材を形成したシートを作成する必要がある。ところが、こうした電極シートの製造には相当の経済的負担が必要で、かつ、電極品質の維持についても改善が望まれていた。   As shown above, in the manufacture of lithium ion batteries, the electrode material is formed on both sides of the electrode foil through a series of steps of manufacturing electrode paste, applying paste to the electrode foil, and drying, or combining these steps. It is necessary to create a sheet. However, the production of such an electrode sheet requires a considerable economic burden, and improvement of the maintenance of the electrode quality has been desired.

上記問題点に鑑み、本発明は、固化工程の導入により、経済的負担を軽減しつつ電極品質の維持することのできるリチウムイオン電池およびその製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a lithium ion battery capable of maintaining electrode quality while reducing an economic burden by introducing a solidification step, and a method for manufacturing the lithium ion battery.

上記課題を解決するため、本発明は、電極箔面に液状の電極材ペーストを塗布する第1の工程と、前記電極材ペーストに含まれる液体成分とは異なる液体成分を含む固化液を前記電極材ペーストと接触させて、前記電極材ペーストを固化する第2の工程と、固化させた前記電極材ペーストから液体成分を除去して乾燥する第3の工程とを行うことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法を提供する。   In order to solve the above problems, the present invention provides a first step of applying a liquid electrode material paste to the electrode foil surface, and a solidified liquid containing a liquid component different from the liquid component contained in the electrode material paste. Lithium ion, comprising: a second step of solidifying the electrode material paste by contacting with the material paste; and a third step of removing a liquid component from the solidified electrode material paste and drying. A method for manufacturing a battery is provided.

本発明によれば、固化工程の導入により、経済的負担を軽減しつつ電極品質の維持することのできるリチウムイオン電池およびその製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lithium ion battery which can maintain electrode quality, and its manufacturing method can be provided, reducing economical burden by introduction of a solidification process.

従来の片面塗布型電極製造法の装置構成を説明する図である。It is a figure explaining the apparatus structure of the conventional single-sided coating type electrode manufacturing method. 従来の逐次両面塗布型電極製造の装置構成を説明する図である。It is a figure explaining the apparatus structure of the conventional sequential double coated electrode production. 従来の両面塗工一括乾燥型電極製造の装置構成を説明する図である。It is a figure explaining the apparatus structure of the conventional double-side coating batch drying type electrode manufacture. 本発明の実施例1における片面塗布型電極製造法の装置構成を説明する図である。It is a figure explaining the apparatus structure of the single-sided coating type electrode manufacturing method in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における浸漬方式の固化装置構成を説明する図である。It is a figure explaining the solidification apparatus structure of the immersion system in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1におけるスプレー方式の固化装置構成を説明する図である。It is a figure explaining the solidification apparatus structure of the spray system in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における製造方法の効果を従来法との比較において示す図である。It is a figure which shows the effect of the manufacturing method in Example 1 of this invention in comparison with a conventional method. 本発明の実施例2における両面連続的塗布型電極製造法の装置構成を説明する図である。It is a figure explaining the apparatus structure of the double-sided continuous application type electrode manufacturing method in Example 2 of this invention. 本発明の実施例3における両面一括塗布型電極製造法の装置構成を説明する図である。It is a figure explaining the apparatus structure of the double-sided batch application type electrode manufacturing method in Example 3 of this invention. 本発明の実施例4における直処理固化装置を用いた両面一括塗布型電極製造法の装置構成を説明する図である。It is a figure explaining the apparatus structure of the double-sided batch application type electrode manufacturing method using the direct processing solidification apparatus in Example 4 of this invention.

従来のリチウムイオン電池の電極製造方法について説明する。   A conventional electrode manufacturing method for a lithium ion battery will be described.

図1には従来の一般的な片面塗布型電極製造の装置構成を示す。リチウムイオン電池用の正、負極材のペーストは、概して、活物質粉末、導電材粉末、これら粉末を結着するためのバインダー材等をNMPなどの有機溶剤に分散した高粘度スラリー状の液体である。かかるペーストを塗工部1−1に設置したダイコーターなどの塗工手段1−2を用いて、集電用電極箔ロール1−3から供給される電極箔上に薄く、均一に塗布した後、電極箔の裏面に接しながら電極箔を一定速度で搬送するためのローラー搬送系1−4を用いて、ペーストを塗布した電極箔から乾燥室1−5として示す熱風乾燥炉中でペースト中の溶剤成分を加熱蒸発してペーストを乾燥固化するのが一般的である。   FIG. 1 shows an apparatus configuration for manufacturing a conventional single-side coated electrode. Positive and negative electrode pastes for lithium ion batteries are generally high viscosity slurry liquids in which active material powder, conductive material powder, binder material for binding these powders, etc. are dispersed in an organic solvent such as NMP. is there. After applying the paste thinly and uniformly on the electrode foil supplied from the collector electrode foil roll 1-3 using a coating means 1-2 such as a die coater installed in the coating section 1-1. In the hot air drying furnace shown as the drying chamber 1-5 from the electrode foil coated with the paste, using a roller transport system 1-4 for transporting the electrode foil at a constant speed while being in contact with the back surface of the electrode foil Generally, the solvent component is heated and evaporated to dry and solidify the paste.

固化した電極箔を巻き取った電極箔ロール1−6は、次工程に供給される。通常の電極箔製造では、かかる工程を電極箔の表面と裏面に対し2回を繰り返し、両面塗布した電極箔を製造するのである。   The electrode foil roll 1-6 that has wound the solidified electrode foil is supplied to the next step. In normal electrode foil manufacture, this process is repeated twice for the front and back surfaces of the electrode foil to manufacture an electrode foil coated on both sides.

かかる製造法では品質のよい電極箔を製造するため、さらに/もしくは製造時の安全性を確保するため、乾燥にかなりの時間やコストをかけるのが一般的である。すなわち、ペーストの乾燥工程では、ペーストへの熱の供給にともなうペースト表面からの溶剤蒸発で乾燥が進行する。この蒸発速度があまり大きいと、電極箔面内で均一な乾燥ができなくなる点や、塗布した電極膜の厚さ方向の組成が不均一、不安定になる点などが周知となっており、乾燥工程の制約から製造設備に大きな負担が発生する場合があった。かかる問題については、電極膜を複数回に分けて塗布、乾燥する、あるいは複数回に分けて塗布するペーストの組成を異なるものして調整するなどの対策がとられる場合もあった。   In such a production method, in order to produce a high-quality electrode foil, and / or to ensure safety during production, it is common to spend considerable time and cost for drying. That is, in the drying process of the paste, the drying proceeds by the evaporation of the solvent from the paste surface accompanying the supply of heat to the paste. It is well known that when the evaporation rate is too high, uniform drying cannot be performed within the surface of the electrode foil, and the composition in the thickness direction of the applied electrode film is non-uniform and unstable. In some cases, a large burden is generated on the manufacturing equipment due to process restrictions. For such problems, there have been cases where measures are taken such as applying and drying the electrode film in a plurality of times, or adjusting the paste composition to be applied in a plurality of times with different compositions.

かかる電極膜の乾燥工程における電極箔の搬送速度は、概して1乃至100m/分の程度が用いられるのである。また乾燥時間としては1乃至100分の程度が用いられるのである。かかる搬送速度の下限に近い領域では乾燥室内の搬送速度が遅いためゆっくりした乾燥が可能となり、乾燥室も小さなもので済ますことが可能で、かつ製造する電極膜の品質も安定しやすいのである。しかし、かかる搬送速度の下限に近い領域では電極箔製造の生産性が小さいため、相対的に高価な工程となってしまい、経済的に安価なリチウムイオン電池を市場に供給するための障害となってしまう場合もあった。   In general, the conveying speed of the electrode foil in the drying process of the electrode film is about 1 to 100 m / min. The drying time is about 1 to 100 minutes. In the region close to the lower limit of the transport speed, the transport speed in the drying chamber is slow, so that slow drying is possible, the drying chamber can be small, and the quality of the electrode film to be manufactured is easily stabilized. However, in the region close to the lower limit of the conveyance speed, the productivity of electrode foil production is small, which makes it a relatively expensive process, which is an obstacle to supplying economically inexpensive lithium ion batteries to the market. There was also a case.

一方、かかる搬送速度の上限に近い領域では電極箔製造の生産性を大きくするのが可能であるが、電極品質を確保するために必要な乾燥時間を確保するために、乾燥室は非常に長大となってしまうのが常で、この場合には乾燥室自体の設備コストや、大きな乾燥室を操作するための大量の熱エネルギーなどのランニングコストが増加してしまうのが難点であった。   On the other hand, in the region close to the upper limit of the conveyance speed, it is possible to increase the productivity of electrode foil production, but the drying chamber is very long in order to ensure the drying time necessary to ensure electrode quality. In this case, the equipment cost of the drying chamber itself and the running cost such as a large amount of heat energy for operating the large drying chamber increase.

通常、当該業者はこうした相反する課題を鑑みて、両極端の中間領域で両者を調整し、経験的に最適値を求める方法で電極製造工程、設備を構築しているのである。かかる課題から、高速で塗布し高速で乾燥して、かつ、電極品質を安定にできるような、新規かつ革新的かつ安価な電極製造法が求められていたのである。   In general, in view of such conflicting problems, the contractor has adjusted electrode manufacturing processes and equipment by a method of adjusting both in the extreme intermediate region and empirically obtaining the optimum value. From this problem, a new, innovative, and inexpensive electrode manufacturing method that can apply at high speed, dry at high speed, and stabilize the electrode quality has been demanded.

図2には従来の逐次両面塗布型電極製造の装置構成を示す。電極ペーストを塗工部2−1に設置したダイコーターなどの塗工手段2−2を用いて、集電用電極箔ロール2−3から供給される電極箔の表面上に薄く、均一に塗布した後、電極箔の裏面に接しながら電極箔を一定速度で搬送するためのローラー搬送系2−4を用いて、ペーストを塗布した電極箔から乾燥室2−5として示す熱風乾燥炉中でペースト中の溶剤成分を加熱蒸発してペーストを乾燥固化するのが一般的であり、図1の例と同様である。両面塗布の場合には固化した電極箔を巻き取らず、次の第2の塗工部2−6で塗工手段2−7を用いて電極箔の裏面にペーストを塗布し、ローラー搬送系2−8を用いて、裏面の乾燥室2−9で乾燥した後、両面塗布した電極箔ロール2−10が完成し、次工程に供給される。   FIG. 2 shows an apparatus configuration for manufacturing a conventional sequential double-sided coating type electrode. Apply the electrode paste thinly and uniformly on the surface of the electrode foil supplied from the collector electrode foil roll 2-3 using a coating means 2-2 such as a die coater installed in the coating part 2-1. Then, using a roller transport system 2-4 for transporting the electrode foil at a constant speed while being in contact with the back surface of the electrode foil, the paste is applied in the hot air drying furnace shown as the drying chamber 2-5 from the electrode foil coated with the paste. In general, the solvent component is heated and evaporated to dry and solidify the paste, which is the same as the example of FIG. In the case of double-sided coating, the solidified electrode foil is not wound up, and the paste is applied to the back surface of the electrode foil using the coating means 2-7 in the next second coating section 2-6, and the roller transport system 2 After drying in the drying chamber 2-9 on the back using -8, the electrode foil roll 2-10 coated on both sides is completed and supplied to the next step.

このような連続塗工の場合には、電極箔の表面と裏面に両面塗布した電極箔を製造できるものの、乾燥室はそれぞれの塗工に対し、別々に必要となるため、電極製造における乾燥工程、設備の制約が抜本的に解決されたわけではない。   In the case of such continuous coating, although it is possible to produce electrode foils coated on both surfaces of the electrode foil, the drying chamber is necessary for each coating, so the drying process in electrode production However, the equipment constraints have not been drastically solved.

図3は上記の課題を解決するために提案されている両面塗工一括乾燥型の製造装置例を示す。電極ペーストを塗工部3−1に設置した表面用ダイコーター3−2、裏面用ダイコーター3−3などの塗工手段を用いて、集電用電極箔ロール3−4から供給される電極箔の表、裏面上に薄く、均一に塗布した後、ペーストを塗布した電極箔から乾燥室3−5として示す熱風乾燥炉中でペースト中の溶剤成分を加熱蒸発してペーストを乾燥固化し、両面塗布した電極箔ロール3−6を製造完成するのが一般的である。かかる場合には表、裏面に塗布したペーストを乾燥室3−5の内部で同時に乾燥することが可能となるので、乾燥設備は原理的に半減でき、大幅な設備コストやランニングコストの削減が期待できる。   FIG. 3 shows an example of a manufacturing apparatus of a double-sided coating batch drying type that has been proposed to solve the above problems. The electrode supplied from the electrode foil roll 3-4 for current collection using coating means such as the surface die coater 3-2 and the back surface die coater 3-3 in which the electrode paste is installed in the coating unit 3-1. After thinly and evenly applied on the front and back surfaces of the foil, the solvent component in the paste is heated and evaporated in a hot air drying furnace shown as a drying chamber 3-5 from the electrode foil to which the paste is applied, and the paste is dried and solidified. Generally, electrode foil roll 3-6 coated on both sides is manufactured and completed. In such a case, since the paste applied to the front and back surfaces can be simultaneously dried inside the drying chamber 3-5, the drying equipment can in principle be halved, and significant reductions in equipment costs and running costs are expected. it can.

ところが、こうした方式では、電極箔の表、裏面に液状ペーストを塗布した状態で電極箔をどのように搬送するのかが大きな課題となる。裏面に液状ペーストを塗布した電極箔に対しては、従来のような接触式で安価なローラー搬送系の利用は原理的に困難となり、エアー浮上搬送系などの非接触式搬送系3−7の採用が不可避であった。かかる非接触式の搬送系は相対的に高価であり、かつ搬送の制御も難しいなどの課題を持つため、図3の方式で従来課題を解決するには十分とはいえなかった。   However, in such a system, how to convey the electrode foil with a liquid paste applied to the front and back surfaces of the electrode foil is a big problem. For electrode foils coated with a liquid paste on the back side, the use of a conventional contact type and inexpensive roller transport system becomes difficult in principle, and the non-contact transport system 3-7 such as an air levitation transport system is difficult. Adoption was inevitable. Such a non-contact type conveyance system is relatively expensive and has problems such as difficulty in controlling the conveyance. Therefore, the method of FIG. 3 is not sufficient to solve the conventional problem.

上記に示した課題とは別に、以下の課題もある。すなわち、有機溶剤を用いたペーストの利用では、乾燥室内では可燃性の有機溶剤蒸気が発生するために、蒸気自体の漏洩防止や引火、爆発の危険への対処が必要である。このため、乾燥室から吸引した蒸気をスクラバーなどで回収する必要が生じるほか、防爆化設備の設置など、乾燥にかかわる各種のコスト増加要因があった。かかる課題も含めて乾燥にともなう各種課題を同時に解決できる新規かつ革新的な製造法が求められていたのである。   In addition to the problems shown above, there are the following problems. In other words, in the use of a paste using an organic solvent, flammable organic solvent vapor is generated in the drying chamber, so it is necessary to prevent leakage of the vapor itself and to deal with the danger of ignition and explosion. For this reason, it is necessary to collect the steam sucked from the drying chamber with a scrubber or the like, and there are various cost increasing factors related to drying such as installation of explosion-proof equipment. A new and innovative manufacturing method capable of simultaneously solving various problems associated with drying, including such problems, has been demanded.

上記問題点に鑑みて、なされた本発明の実施例におけるリチウムイオン電池の製造方法について説明する。   In view of the above problems, a method for manufacturing a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention will be described.

従来の製造方法では、電極集電箔面に塗工した液状の電極材ペーストをそのまま乾燥室に導入して乾燥するのに対し、本実施例の製造法では液状の電極材ペーストを固化する工程を追加し、該固化電極材を乾燥するのである。かかる方法を用いることで液状の電極材ペーストをそのまま乾燥するのに伴う種々の問題を同時に回避できるのである。   In the conventional manufacturing method, the liquid electrode material paste coated on the surface of the electrode current collector foil is directly introduced into the drying chamber and dried, whereas in the manufacturing method of this embodiment, the liquid electrode material paste is solidified. And the solidified electrode material is dried. By using this method, it is possible to simultaneously avoid various problems associated with drying the liquid electrode material paste as it is.

本実施例における装置構成については図4を用いて説明する。   The apparatus configuration in this embodiment will be described with reference to FIG.

図4には本実施例における片面塗布型電極製造の装置構成を示す。本実施例に関わるリチウム電池用の正、負極材のペーストを高粘度スラリー状の液体として調整し、かかるペーストを塗工部4−1に設置したダイコーターなどの塗工手段4−2を用いて、集電用電極箔ロール4−3から供給される電極箔上に薄く、均一に塗布する。本実施例の液状の電極材ペーストは、少なくとも、正もしくは負極活物質粉末と、場合によっては導電材粉末の固形成分を含み、さらに乾燥後に粉末成分間もしくは粉末成分と電極箔間を結着するためのバインダー成分を含み、さらに本実施例に関わる固化材を含んでなり、これらの成分を本実施例に関わる第1の溶剤を用いてスラリー状の高粘度液体ペーストとして調整してなるものである。本実施例のより好ましい手段としてはバインダー成分を本実施例の固化材として用いることもできるので、この場合について本実施例の具体的手段を以下で説明する。   FIG. 4 shows an apparatus configuration for manufacturing a single-side coated electrode in this embodiment. Using a coating means 4-2 such as a die coater in which the positive and negative electrode pastes for a lithium battery according to this example are prepared as a high-viscosity slurry liquid and the paste is installed in the coating unit 4-1. Then, it is thinly and uniformly applied on the electrode foil supplied from the current collecting electrode foil roll 4-3. The liquid electrode material paste of this example includes at least a positive or negative electrode active material powder and, in some cases, a solid component of a conductive material powder, and further binds between powder components or between a powder component and an electrode foil after drying. And a solidifying material related to the present embodiment, and these components are prepared as a slurry-like high-viscosity liquid paste using the first solvent related to the present embodiment. is there. As a more preferable means of the present embodiment, a binder component can also be used as the solidifying material of the present embodiment. In this case, specific means of the present embodiment will be described below.

かかるペーストを塗布した電極箔の裏面に接しながら電極箔を一定速度で搬送するためのローラー搬送系4−4を用いて、電極箔を固化室4−5に搬入し、電極ペーストに本実施例の第2の溶剤である固化液(図示せず)を接触させ、ペーストを固化する。   Using the roller conveyance system 4-4 for conveying the electrode foil at a constant speed while being in contact with the back surface of the electrode foil coated with such paste, the electrode foil is carried into the solidification chamber 4-5, and this example is applied to the electrode paste. The solidified liquid (not shown) which is the second solvent is contacted to solidify the paste.

本実施例の第2の溶剤である固化液は、本実施例の第1の溶剤とは異なり、固化材を溶解しない性質を有するとともに、第1の溶剤と相互に溶解する性質を有することが必要である。かかる第2の溶剤を電極箔上の塗布膜に接触させると、第2の溶剤は塗布膜内の第1の溶剤を置換しながら塗布膜内に浸入する。塗布膜内で第2の溶剤濃度が増加すると固化材の溶解度が不足するようになるため固化材は析出し、この際にペースト内に含まれる活物質粒子間を結着することで塗布膜全体を固化するのである。通常、かかる固化の過程は乾燥などに要する時間よりはるかに短い時間で生じるため、塗布膜内の各種成分の分布等はほぼ瞬間的に固定されるのである。   Unlike the first solvent of the present embodiment, the solidified liquid that is the second solvent of the present embodiment has the property of not dissolving the solidification material and the property of being mutually soluble with the first solvent. is necessary. When the second solvent is brought into contact with the coating film on the electrode foil, the second solvent penetrates into the coating film while replacing the first solvent in the coating film. If the concentration of the second solvent increases in the coating film, the solidification material becomes insufficient because the solubility of the solidification material becomes insufficient. At this time, the active material particles contained in the paste are bound together to form the entire coating film. Is solidified. Usually, such a solidification process occurs in a time much shorter than the time required for drying or the like, so that the distribution of various components in the coating film is fixed almost instantaneously.

かかる本実施例の特徴から、固化した塗布膜を保持した電極箔の搬送に、固化した塗布膜と接触する接触式のローラー搬送系の使用も可能となるのである。かかる本実施例の利点は電極膜を両面に塗布した後、両面の電極膜を一括して乾燥する場合には特に優れたものとなる。すなわち本実施例では固化した塗布膜と接触する接触式のローラー搬送系の使用も可能となるため、両面一括乾燥する場合にも複雑、高価なエアー浮上式の搬送系を用いる必要がなく、ローラー搬送系を使用した安価な乾燥室の利用ができるのである。   Due to the characteristics of this embodiment, it is possible to use a contact-type roller conveyance system that contacts the solidified coating film for conveying the electrode foil holding the solidified coating film. The advantage of this embodiment is particularly excellent when the electrode films are applied on both sides and then the electrode films on both sides are dried together. That is, in this embodiment, since it is possible to use a contact type roller conveyance system that comes into contact with the solidified coating film, there is no need to use a complicated and expensive air floating conveyance system even when performing double-sided batch drying. An inexpensive drying room using a transport system can be used.

次いで、本実施例の手段で固化したペーストを保持した電極箔を乾燥室4−6に搬入し、熱風乾燥などの周知の手法でペースト中の溶剤成分を加熱蒸発してペーストを乾燥する。乾燥した電極箔を巻き取った電極箔ロール4−7は、次工程に供給される。   Next, the electrode foil holding the paste solidified by the means of this embodiment is carried into the drying chamber 4-6, and the paste is dried by heating and evaporating the solvent component in the paste by a known method such as hot air drying. The electrode foil roll 4-7 wound up with the dried electrode foil is supplied to the next step.

本実施例の乾燥では液状ペーストの乾燥ではなく、固化したペーストを乾燥すればよい。このため、本実施例の固化工程の導入により、従来は乾燥時に変動していた各種の組成、膜厚変動を防止しながら乾燥できるので、短時間での急速乾燥が可能となる。かかる本実施例の特徴は乾燥設備を小型化できる経済的利点に直結するのである。   In the drying of the present embodiment, the solidified paste may be dried instead of the liquid paste. For this reason, by introducing the solidification process of the present embodiment, drying can be performed while preventing fluctuations in various compositions and film thickness that have been fluctuated in the past, so that rapid drying in a short time is possible. Such a feature of the present embodiment is directly linked to an economic advantage that the drying equipment can be downsized.

本実施例では固化工程での置換により、乾燥室内で除去するペースト中の溶剤成分は、そのほとんどがペースト調整に使用する第1の溶剤ではなく、本実施例の第2の溶剤となるのが特徴である。かかる乾燥時の溶剤をペースト中の溶剤と異なる溶剤にすることで、乾燥にともなう製造上の問題を回避する工程を設計できるのも本実施例の利点である。   In this embodiment, most of the solvent components in the paste removed in the drying chamber by the substitution in the solidification step are not the first solvent used for paste adjustment, but the second solvent of this embodiment. It is a feature. It is also an advantage of this embodiment that a process for avoiding manufacturing problems associated with drying can be designed by making the solvent at the time of drying different from the solvent in the paste.

具体的には、ペースト中の溶剤成分としての第1の溶剤は可燃性溶剤であっても、本実施例の固化工程でペースト中の溶剤は本実施例の第2の溶剤に置換されるので、第2の溶剤として不燃性溶剤を選択すれば乾燥室での可燃性溶剤蒸気の発生をなくすことが可能である。このため、可燃性蒸気の扱いにともなう各種安全対策や蒸気の回収設備といった設備上の問題をなくすことが可能となる。本実施例では、かかる製造工程の問題や制約を回避するプロセス設計が可能となる。   Specifically, even if the first solvent as the solvent component in the paste is a flammable solvent, the solvent in the paste is replaced with the second solvent in this example in the solidification step of this example. If a nonflammable solvent is selected as the second solvent, it is possible to eliminate the generation of flammable solvent vapor in the drying chamber. For this reason, it becomes possible to eliminate problems in facilities such as various safety measures and steam recovery equipment associated with handling of combustible steam. In this embodiment, it is possible to design a process that avoids the problems and restrictions of the manufacturing process.

本実施例におけるリチウムイオン電池の各材料について説明する。   Each material of the lithium ion battery in the present embodiment will be described.

本実施例で用いるリチウムイオン電池の正極活物質は、コバルト酸リチウムや、マンガンを含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物、もしくはニッケル、コバルト、マンガンを含んでなる複合酸化物、あるいはオリビン型リン酸鉄に代表されるオリビン型化合物などを使用するが、これらに限定されるわけではない。マンガンを含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物は熱的安定性に優れているため、例えば、安全性の高い電池を構成することができる。また正極活物質には、マンガンを含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物のみを用いてもよいが、他の正極活物質を併用してもよい。このような他の正極活物質としては、例えば、Li1+xMO2(−0.1<x<0.1、M:Co、Ni、Mn、Al、Mg、Zr、Tiなど)で表わされるオリビン型化合物などが挙げられる。また層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、LiCoO2やLiNi1−xCox−yAlyO2(0.1≦x≦0.3、0.01≦y≦0.2)などの他、少なくともCo、NiおよびMnを含む酸化物(LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2、LiMn5/12Ni5/12Co1/6O2、LiNi3/5Mn1/5Co1/5O2など)などを用いることができる。   The positive electrode active material of the lithium ion battery used in this example is lithium cobaltate, a lithium-containing composite oxide having a spinel structure containing manganese, a composite oxide containing nickel, cobalt, manganese, or olivine-type phosphorus. An olivine type compound represented by iron oxide is used, but is not limited thereto. Since the lithium-containing composite oxide having a spinel structure containing manganese is excellent in thermal stability, for example, a highly safe battery can be configured. As the positive electrode active material, only a lithium-containing composite oxide having a spinel structure containing manganese may be used, but another positive electrode active material may be used in combination. Examples of such other positive electrode active materials include olivine type compounds represented by Li1 + xMO2 (−0.1 <x <0.1, M: Co, Ni, Mn, Al, Mg, Zr, Ti, etc.) Is mentioned. Specific examples of the lithium-containing transition metal oxide having a layered structure include LiCoO2 and LiNi1-xCox-yAlyO2 (0.1 ≦ x ≦ 0.3, 0.01 ≦ y ≦ 0.2), and at least Co. An oxide containing Ni and Mn (LiMn1 / 3Ni1 / 3Co1 / 3O2, LiMn5 / 12Ni5 / 12Co1 / 6O2, LiNi3 / 5Mn1 / 5Co1 / 5O2, etc.) can be used.

本実施例で用いる負極活物質は、例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛)、人造黒鉛、膨張黒鉛などの黒鉛材料;ピッチを焼成して得られるコークスなどの易黒鉛化性炭素質材料;フルフリルアルコール樹脂(PFA)やポリパラフェニレン(PPP)およびフェノール樹脂を低温焼成して得られる非晶質炭素などの難黒鉛化性炭素質材料などの炭素材料が挙げられる。また、炭素材料の他に、リチウムやリチウム含有化合物も負極活物質として用いることができる。リチウム含有化合物としては、Li−Alなどのリチウム合金や、Si、Snなどのリチウムとの合金化が可能な元素を含む合金が挙げられる。更にSn酸化物やSi酸化物などの酸化物系材料も用いることも可能である。   Examples of the negative electrode active material used in this example include graphite materials such as natural graphite (flaky graphite), artificial graphite, and expanded graphite; graphitizable carbonaceous materials such as coke obtained by firing pitch; and furfuryl. Examples thereof include carbon materials such as non-graphitizable carbonaceous materials such as amorphous carbon obtained by low-temperature firing of alcohol resin (PFA), polyparaphenylene (PPP), and phenol resin. In addition to the carbon material, lithium or a lithium-containing compound can also be used as the negative electrode active material. Examples of the lithium-containing compound include lithium alloys such as Li—Al, and alloys containing elements that can be alloyed with lithium such as Si and Sn. Furthermore, oxide-based materials such as Sn oxide and Si oxide can also be used.

本実施例で用いる導電材は、通常、正極合剤層に含有させる電子伝導助剤として用いるもので、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト、カーボンファイバー、カーボンナノチューブなどの炭素材料が好ましい。上記の炭素材料の中でも、添加量と導電性の効果、および正極合剤層含有組成物(後述する)の製造性の点から、アセチレンブラックまたはケッチェンブラックが特に好ましい。かかる導電材は負極合剤に含んでなることも可能であり、好ましい場合もある。   The conductive material used in this example is usually used as an electron conduction aid to be contained in the positive electrode mixture layer. For example, carbon materials such as carbon black, acetylene black, ketjen black, graphite, carbon fiber, and carbon nanotube Is preferred. Among the above carbon materials, acetylene black or ketjen black is particularly preferable from the viewpoints of the amount of addition and conductivity, and the productivity of the positive electrode mixture layer-containing composition (described later). Such a conductive material may be included in the negative electrode mixture and may be preferable.

本実施例の固化材は、バインダー成分を本実施例の固化材として用いることもできるので、以下に示すようなバインダーを用いることができる。   Since the binder component can also be used as the solidifying material of this embodiment, the binder as shown below can be used.

本実施例のバインダーは、上記の活物質および電子伝導助剤を結着するためのバインダーも含有していることが好ましい。バインダーとしては、例えば、ポリビニリデンフルオライド系ポリマー(主成分モノマーであるビニリデンフルオライドを80質量%以上含有する含フッ素モノマー群の重合体)、ゴム系ポリマーなどが好適に用いられる。上記ポリマーは、2種以上を併用してもよい。また、本実施例のバインダーは、溶媒に溶解した溶液の形態で供されるものが好ましい。   It is preferable that the binder of the present example also contains a binder for binding the active material and the electron conduction aid. As the binder, for example, a polyvinylidene fluoride polymer (a polymer of a fluorine-containing monomer group containing 80% by mass or more of vinylidene fluoride as a main component monomer), a rubber polymer, and the like are preferably used. Two or more of the above polymers may be used in combination. Moreover, what is provided with the form of the solution which melt | dissolved in the solvent is preferable for the binder of a present Example.

上記ポリビニリデンフルオライド系ポリマーを合成するための含フッ素モノマー群としては、ビニリデンフルオライド;ビニリデンフルオライドと他のモノマーとの混合物で、ビニリデンフルオライドを80質量%以上含有するモノマー混合物;などが挙げられる。   Examples of the fluorine-containing monomer group for synthesizing the polyvinylidene fluoride-based polymer include vinylidene fluoride; a mixture of vinylidene fluoride and another monomer, and a monomer mixture containing 80% by mass or more of vinylidene fluoride; Can be mentioned.

他のモノマーとしては、例えば、ビニルフルオライド、トリフルオロエチレン、トリフルオロクロロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、フルオロアルキルビニルエーテルなどが挙げられる。   Examples of other monomers include vinyl fluoride, trifluoroethylene, trifluorochloroethylene, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and fluoroalkyl vinyl ether.

上記のゴム系ポリマーとしては、例えば、スチレンブタジエンゴム(SBR)、エチレンプロピレンジエンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。   Examples of the rubber-based polymer include styrene butadiene rubber (SBR), ethylene propylene diene rubber, and fluorine rubber.

正、負極の各合剤層中におけるバインダーの含有量は、乾燥後の電極剤を基準として0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上であって、10質量%以下、より好ましくは5質量%以下であることが望ましい。バインダーの含有量が少なすぎると、本実施例の固化工程における固化が不十分となるばかりでなく、乾燥後の合剤層の機械的強度が不足し、合剤層が集電箔から剥離する問題がある。また、バインダーの含有量が多すぎると、合剤層中の活物質量が減少して、電池容量が低くなるおそれがある。   The binder content in each mixture layer of the positive and negative electrodes is 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and more preferably 10% by mass or less, based on the electrode agent after drying. Preferably it is 5 mass% or less. If the binder content is too small, not only is the solidification in the solidification step of this example insufficient, but the mechanical strength of the mixture layer after drying is insufficient, and the mixture layer peels from the current collector foil. There's a problem. Moreover, when there is too much content of a binder, there exists a possibility that the amount of active materials in a mixture layer may reduce and battery capacity may become low.

本実施例の固化材は、上記のバインダーと同じもの、もしくはこれらの混合物が用いられる。バインダーとしての性能を持たず固化材としての性能を有する成分をバインダーに加えて使用することも本実施例では可能である。   As the solidifying material of this embodiment, the same binder as described above or a mixture thereof is used. In this embodiment, it is also possible to use a component that does not have the performance as a binder but has the performance as a solidifying material in addition to the binder.

本実施例におけるリチウムイオン電池の各材料について説明する。   Each material of the lithium ion battery in the present embodiment will be described.

本実施例の塗布は、塗布する方法として、例えば、押出しコーター、リバースローラー、ドクターブレード、アプリケーターなどをはじめ、各種塗布方法を採用することができる。   In the application of the present embodiment, various application methods such as an extrusion coater, a reverse roller, a doctor blade, and an applicator can be adopted as the application method.

本実施例で用いる電極箔は代表的に示したものであり、シート状の箔に限定されることはなく、その基体としては、例えば、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、チタンなどの純金属もしくは合金性導電材料を用いて、その形状として、網、パンチドメタル、フォームメタルや、板状に加工した箔などが用いられる。導電性基体の厚みとしては、例えば、5乃至30μm、より好ましくは8乃至16μmが選択される。   The electrode foil used in this example is representatively shown, and is not limited to a sheet-like foil. Examples of the substrate include pure metals or alloys such as aluminum, copper, stainless steel, and titanium. A conductive conductive material is used, and a net, punched metal, foam metal, foil processed into a plate shape, or the like is used. As the thickness of the conductive substrate, for example, 5 to 30 μm, more preferably 8 to 16 μm is selected.

また、電極箔表面に形成される電極合剤層の厚みは、乾燥後の厚みで、例えば、10乃至300μm、より好ましくは30乃至150μmを選択できる。   Moreover, the thickness of the electrode mixture layer formed on the electrode foil surface can be selected, for example, from 10 to 300 μm, more preferably from 30 to 150 μm, as the thickness after drying.

本実施例の溶剤は電極材ペーストをに含まれる第1の溶剤と固化材に含まれる第2の溶剤を適切に選択して使うのが重要である。かかる溶剤は本実施例の固化材もしくは固化材を兼用するバインダー成分の溶解性、溶剤相互の溶解性から選択されるべきで、第1の溶剤としてN−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、プロピレンカーボネート、ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトンなどに代表される非プロトン性極性溶剤もしくはこれらの混合液を選択できる。また、第2の溶剤として水、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸などに代表されるプロトン性溶剤もしくはこれらの混合液を選択できるが、ここにあげた例に限定されるわけではない。場合によっては第2の溶剤として脂肪族飽和炭化水素、脂肪族アミン類、エステル類、エーテル類、ハロゲン系各種溶剤などの選択も可能である。さらに、場合によっては第1の溶剤と第2の溶剤を交換する選択も可能である。かかる本実施例の溶剤の選択は電極材料に用いる固化成分の選択とそれに合致した2種の溶剤の組み合わせに依存するのである。電極材ペーストをに含まれる第1の溶剤を非プロトン性極性溶剤もしくはこれらの混合液とし、固化材に含まれる第2の溶剤を非プロトン性極性溶剤もしくはこれらの混合液とすることで、電極材ペースト中ではバインダー成分が固化せず、固化材中でバインダー成分を固化することが容易にできる。これにより、固化材を接触させるまでは、電極材ペーストとバインダを電極箔表面に広く塗布することができる一方で、固化材を接触させた後は、電極材ペーストとバインダを容易に固化させることができる。   It is important that the solvent of this embodiment is used by appropriately selecting the first solvent contained in the electrode material paste and the second solvent contained in the solidifying material. Such a solvent should be selected from the solubility of the solidifying material of this embodiment or the binder component that also serves as the solidifying material, and the mutual solubility of the solvent. As the first solvent, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, propylene carbonate, dimethyl An aprotic polar solvent typified by formamide, γ-butyrolactone, or a mixture thereof can be selected. As the second solvent, a protic solvent typified by water, ethanol, isopropyl alcohol, acetic acid or the like, or a mixed solution thereof can be selected, but is not limited to the examples given here. In some cases, aliphatic saturated hydrocarbons, aliphatic amines, esters, ethers, various halogen-based solvents, and the like can be selected as the second solvent. Further, in some cases, it is possible to select to exchange the first solvent and the second solvent. The selection of the solvent in this embodiment depends on the selection of the solidifying component used for the electrode material and the combination of the two types of solvents. By using the first solvent contained in the electrode material paste as an aprotic polar solvent or a mixed solution thereof, and the second solvent contained in the solidified material as an aprotic polar solvent or a mixed solution thereof, The binder component does not solidify in the material paste, and the binder component can be easily solidified in the solidified material. Thus, the electrode material paste and the binder can be widely applied to the surface of the electrode foil until the solidifying material is brought into contact. On the other hand, after the solidifying material is brought into contact, the electrode material paste and the binder are easily solidified. Can do.

本実施例における固化手段について説明する。   The solidification means in the present embodiment will be described.

本実施例の固化手段は、本実施例の第1の溶剤を含んでなる電極箔上に保持した塗布膜に本実施例の第2の溶剤を接触させ、塗布膜中の第1の溶剤を第2の溶剤で置換する機能を有するものであればよく、第2の溶剤を溜めた液槽内を電極箔上に保持した塗布膜を通過させる方式や、電極箔上に保持した塗布膜に第2の溶剤をスプレーで吹きかける方式や、第2の溶剤を流下しながら供給する方式などが含まれるが、これらに限定されるものではない。なお、電極箔上に保持した塗布膜に第2の溶剤をスプレーで吹きかける方式や、第2の溶剤を流下しながら供給する方式は、第2の溶剤を溜めた液槽内を電極箔上に保持した塗布膜を通過させる方式に比べ、固化液をより早く電極箔全体に接触させ、より早くこかさせる工程を行うことができる。   The solidifying means of the present example brings the second solvent of the present example into contact with the coating film held on the electrode foil containing the first solvent of the present example, and the first solvent in the coated film is removed. What is necessary is just to have the function substituted by the 2nd solvent, and the system which passes the coating film hold | maintained on electrode foil in the liquid tank which stored the 2nd solvent, and the coating film hold | maintained on electrode foil Examples include, but are not limited to, a method in which the second solvent is sprayed and a method in which the second solvent is supplied while flowing down. In addition, the method of spraying the second solvent onto the coating film held on the electrode foil or the method of supplying the second solvent while flowing down the liquid tank containing the second solvent on the electrode foil. Compared with the method of passing the retained coating film, the step of bringing the solidified liquid into contact with the entire electrode foil earlier and squeezing faster can be performed.

液槽内を電極箔上に保持した塗布膜を通過させる浸漬方式の一例としては図5に示すような装置を用いることができる。本実施例の固化装置5−1は電極剤ペースト5−2を塗布した電極箔5−3をローラー搬送系5−4を用いてオーバーフロー槽5−5、循環ポンプ5−6を備えた固化装置5−1内に導入される。オーバーフロー槽5−5内では本実施例の固化液5−7と接触することにより、電極剤ペースト5−2は固化し、次の乾燥装置へと搬出される。本実施例の固化装置5−1には液切りのためにエアーナイフ5−8を備えてなることも可能である。   As an example of an immersion method for allowing the coating film held on the electrode foil to pass through the liquid tank, an apparatus as shown in FIG. 5 can be used. The solidification device 5-1 of this embodiment is a solidification device provided with an overflow tank 5-5 and a circulation pump 5-6 using an electrode foil 5-3 coated with an electrode agent paste 5-2 using a roller transport system 5-4. 5-1. In the overflow tank 5-5, the electrode agent paste 5-2 is solidified by being brought into contact with the solidifying solution 5-7 of the present embodiment, and is transported to the next drying apparatus. The solidifying device 5-1 of the present embodiment can be provided with an air knife 5-8 for draining liquid.

また、電極箔上に保持した塗布膜に第2の溶剤をスプレーで吹きかけるスプレー方式の一例としては図6に示すような装置を用いることができる。本実施例の固化装置6−1は電極剤ペースト6−2を塗布した電極箔6−3をローラー搬送系6−4を用いてスプレーノズル6−5、循環ポンプ6−6を備えた固化装置6−1内に導入される。スプレーノズル6−5から供給される本実施例の固化液6−7と接触することにより、電極剤ペースト6−2は固化し、次の乾燥装置へと搬出される。本実施例の固化装置6−1には液切りのためにエアーナイフ6−8を備えてなることも可能である。   Further, as an example of a spray method in which the second solvent is sprayed onto the coating film held on the electrode foil, an apparatus as shown in FIG. 6 can be used. The solidifying device 6-1 of the present embodiment is a solidifying device provided with a spray nozzle 6-5 and a circulation pump 6-6 by using an electrode foil 6-3 coated with an electrode paste 6-2 using a roller transport system 6-4. 6-1. By contacting with the solidifying liquid 6-7 of this embodiment supplied from the spray nozzle 6-5, the electrode agent paste 6-2 is solidified and carried out to the next drying apparatus. The solidifying device 6-1 of the present embodiment can be provided with an air knife 6-8 for draining liquid.

かかる循環式の固化装置を用いて固化処理を続けると本実施例の固化液である第2の溶剤中には電極ペーストから置換で除去された第1の溶剤が蓄積し、その濃度を増すことになる。本実施例では第2の溶剤中に第1の溶剤が混入した固化液を用いることも可能であり、その濃度管理は固化液の固化能力から適切になされる必要がある。   If the solidification process is continued using such a circulation type solidification apparatus, the first solvent removed by substitution from the electrode paste accumulates in the second solvent, which is the solidification liquid of this embodiment, and the concentration thereof increases. become. In this embodiment, it is possible to use a solidified liquid in which the first solvent is mixed in the second solvent, and it is necessary to appropriately control the concentration of the solidified liquid from the solidification ability of the solidified liquid.

また、固化に必要な接触時間の下限としては、概して、塗布膜内を第1の溶剤と第2の溶剤が相互拡散して置換する時間が必要である。また接触時間の上限は主として経済性からの制約に依存する。かかる観点から接触時間は1乃至100秒が好ましく、より好ましくは2秒乃至50秒、さらに好ましくは5秒乃至20秒の程度となるのである。   Further, as a lower limit of the contact time required for solidification, generally, a time for replacing the first solvent and the second solvent by interdiffusion in the coating film is required. The upper limit of the contact time depends mainly on economic constraints. From this point of view, the contact time is preferably 1 to 100 seconds, more preferably 2 to 50 seconds, and further preferably 5 to 20 seconds.

本実施例の液状の搬送手段は、安価な接触式のローラー搬送系が好ましいが、本実施例がエアー浮上式の搬送系の使用を制限するものではなく、少量の使用は全体の生産性を向上する場合もあるのである。   The liquid transport means of this embodiment is preferably an inexpensive contact roller transport system, but this embodiment does not limit the use of an air floating transport system, and the use of a small amount reduces the overall productivity. Sometimes it improves.

本実施例の液状の乾燥手段は、温風乾燥が一般的であるがこれに限定されるものではない。赤外線あるいは遠赤外線もしくは可視光といった電磁波を照射する加熱方式であってもよく、あるいは高周波電場による誘電加熱方式であってもよく、あるいは磁束の変化を利用する誘導加熱方式を用いることも可能である。さらにはヒーターを組み込んだ加熱ロールやホットプレートを利用する接触加熱方式、あるいはこれらを組み合わせた加熱方式も用いることができる。   The liquid drying means of this embodiment is generally hot air drying, but is not limited thereto. A heating method that irradiates electromagnetic waves such as infrared rays, far-infrared rays, or visible light may be used, or a dielectric heating method that uses a high-frequency electric field, or an induction heating method that uses a change in magnetic flux may be used. . Furthermore, a contact heating method using a heating roll and a hot plate incorporating a heater, or a heating method combining these can also be used.

本実施例における各工程について説明する。   Each process in the present embodiment will be described.

正極活物質にはリチウム遷移金属複合酸化物としてのニッケルコバルトマンガン酸リチウムを選択できる。導電材の黒鉛粉末、及び、アセチレンブラックと、本実施例の固化材としてのバインダーとなるポリフッ化ビニリデン(以下、PVdFという)とを重量比で85:8:2:5となる割合で混合し、さらに本実施例の第1の溶剤であるN−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPという)を逐次添加し、これらの成分をプラネタリーミキサーで混練して正極ペーストを調整する。ペースト中には本実施例の固化材としてのバインダー成分がNMPに溶解しており、ペーストはスラリー状の液体であった。回転粘度計で測定したペーストの粘度は約10Pa・sとなる。   As the positive electrode active material, lithium nickel cobalt manganate as a lithium transition metal composite oxide can be selected. The conductive material graphite powder and acetylene black were mixed with polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as PVdF) serving as a binder as a solidifying material in this example in a weight ratio of 85: 8: 2: 5. Further, N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP), which is the first solvent of this example, is sequentially added, and these components are kneaded with a planetary mixer to prepare a positive electrode paste. In the paste, the binder component as the solidifying material of this example was dissolved in NMP, and the paste was a slurry-like liquid. The viscosity of the paste measured with a rotational viscometer is about 10 Pa · s.

かかる混練したペーストを厚さ20μmのアルミニウム箔(正極集電体)に厚さ100μmとなるようアプリケーターで塗布する。以上の工程が電極箔の表面に塗工手段を用いて液状の電極材ペーストを塗布する本実施例の第1の工程となる。   The kneaded paste is applied to an aluminum foil (positive electrode current collector) having a thickness of 20 μm with an applicator so as to have a thickness of 100 μm. The above process is the first process of the present embodiment in which a liquid electrode material paste is applied to the surface of the electrode foil using a coating means.

正極ペーストを塗布したアルミニウム箔を本実施例の第2の溶剤である純水中に20秒間浸漬してペーストを固化する。固化現象が生じる原因は、ペースト中の第1の溶剤のNMPが第2の溶剤である純水で置換されることでペースト中のバインダーが不溶化して析出し、正極剤粒子間を結着するという本実施例の特徴的な作用が生じたためである。かかる固化したペーストは流動性や粘着性がなくなってアルミニウム箔に保持されているため、ペーストの表面に接触ローラー搬送にも十分に耐えるものとなる。かかる工程が、電極材ペーストに含まれる第1の溶剤である液体成分とは異なる第2の溶剤である液体成分を含む固化液を電極材ペーストと接触させて、電極材ペーストを固化する本実施例の第2の工程となる。   The aluminum foil coated with the positive electrode paste is immersed in pure water, which is the second solvent of this embodiment, for 20 seconds to solidify the paste. The cause of the solidification phenomenon is that NMP of the first solvent in the paste is replaced with pure water as the second solvent, so that the binder in the paste is insolubilized and precipitates, and binds between the positive electrode particles. This is because the characteristic action of this embodiment occurs. Since this solidified paste loses fluidity and adhesiveness and is held on the aluminum foil, it can sufficiently withstand contact roller conveyance on the surface of the paste. In this embodiment, the process solidifies the electrode material paste by bringing the solidified liquid containing the liquid component that is the second solvent different from the liquid component that is the first solvent contained in the electrode material paste into contact with the electrode material paste. This is the second step of the example.

かかる固化ペーストを温風乾燥炉中で120℃10分間乾燥し、ペースト中に置換した純水および微量に残留したNMPを蒸発除去し、リチウム電池用電極を製造する。かかる乾燥工程が、電極材ペーストから液体成分を除去して乾燥する本実施例の第3の工程となる。   The solidified paste is dried at 120 ° C. for 10 minutes in a warm air drying oven, and pure water substituted in the paste and a small amount of NMP are removed by evaporation to produce a lithium battery electrode. This drying step is the third step of this embodiment in which the liquid component is removed from the electrode material paste and dried.

一方、比較として、本実施例と同じペーストをアルミニウム箔上に塗布し、そのまま、温風乾燥炉中で120℃10分間乾燥し、ペースト中のNMPを蒸発除去し、リチウム電池用電極を製造する。かかる方法で本実施例の固化工程を省略した製造方法で、同じ組成のリチウム電池用電極を製造する。かかる比較のための製造方法は従来の方法に相当するのである。   On the other hand, as a comparison, the same paste as in this example was applied onto an aluminum foil, and dried as it was in a warm air drying oven at 120 ° C. for 10 minutes to evaporate and remove NMP in the paste to produce a lithium battery electrode. . With this method, an electrode for a lithium battery having the same composition is manufactured by a manufacturing method in which the solidification step of this example is omitted. Such a manufacturing method for comparison corresponds to a conventional method.

本実施例の製造方法と従来の製造方法で得られた電極膜の種々の特性を比較したのが図7である。上記に示したように固化工程を持つ本実施例では、乾燥工程投入前の状態で電極膜は固化しているのに対し、従来の製造法では液体の電極膜を乾燥する。したがって本実施例が乾燥工程での電極膜面の接触搬送が可能となるのに対し、従来法では原理的に不可能である。   FIG. 7 shows a comparison of various characteristics of the electrode film obtained by the manufacturing method of this example and the conventional manufacturing method. As described above, in the present embodiment having the solidification process, the electrode film is solidified before the drying process is input, whereas in the conventional manufacturing method, the liquid electrode film is dried. Therefore, the present embodiment makes it possible to contact and convey the electrode film surface in the drying process, but is impossible in principle by the conventional method.

さらに本実施例の優れた効果は電極膜の組成分布などに顕著に現れるのである。すなわち乾燥後の電極膜に対し、その断面から厚さ方向の組成分布を測定することが可能である、かかる分析手法として走査電子顕微鏡(SEM)およびエネルギー分散X線分析装置(EDX)が利用できる。かかる手法で測定したバインダー成分の膜厚方向の濃度が、電極表面とアルミニウム箔に接する底面とでその比が2倍以上となる場合を分布大、2倍より小さな場合を分布小として定義する。かかる分布の比較では、本実施例の電極膜は分布小であり、従来の電極膜は分布大となるきわめて顕著な違いが認められるのである。かかるバインダー成分の分布は、従来の方法では電極膜の乾燥時にペーストが液状であるため、膜内にバインダー等の成分の物質移動、すなわち対流や拡散、が生じるために発生するものと推定されるのに対し、本実施例では本実施例の固化工程で電極膜が固化すると同時にその成分は固定化され、乾燥時に移動しなくなるために分布が小さくなるのである。   Furthermore, the excellent effect of the present embodiment appears remarkably in the composition distribution of the electrode film. That is, a scanning electron microscope (SEM) and an energy dispersive X-ray analyzer (EDX) can be used as such an analysis method that can measure the composition distribution in the thickness direction from the cross section of the dried electrode film. . A case where the ratio of the binder component measured by such a method in the film thickness direction is twice or more between the electrode surface and the bottom surface in contact with the aluminum foil is defined as a large distribution, and a case where the ratio is smaller than two times is defined as a small distribution. In comparison of such distributions, it can be seen that the electrode film of this example has a small distribution, and the conventional electrode film has a very significant difference that the distribution is large. Such a binder component distribution is presumed to occur due to mass transfer of components such as a binder, that is, convection and diffusion, in the film because the paste is in a liquid state when the electrode film is dried in the conventional method. On the other hand, in this embodiment, the electrode film is solidified in the solidification process of this embodiment, and at the same time, the components are fixed and the distribution is reduced because they do not move during drying.

また、電極膜の観察から得られる膜中の固体粒子である正極活物質、導電助剤の分布についても従来法では分布が大であるのに対し、本実施例の電極膜は分布が小で均一な膜であると認められる。   In addition, the distribution of the positive electrode active material, which is solid particles in the film obtained from the observation of the electrode film, and the conductive auxiliary agent is large in the conventional method, whereas the electrode film of this example has a small distribution. It is recognized as a uniform film.

以上の結果からも明らかなように本実施例の固化工程の採用は製造装置、プロセス条件の革新、改善に直結するものであるとともに、同時に製造する電極膜の組成の均一性の大幅な改善、向上といった品質面の革新も達成するのである。   As is clear from the above results, the adoption of the solidification process of this example is directly related to the innovation and improvement of the manufacturing apparatus and process conditions, and at the same time, the uniformity of the composition of the electrode film to be manufactured is greatly improved. Quality innovation such as improvement is also achieved.

なお、本実施例の効果は正極材料からなる正極電極膜でのみ得られるのではなく、負極電極膜でも同様に得られるものであることは強調すべきである。   It should be emphasized that the effect of this example is not obtained only with the positive electrode film made of the positive electrode material, but also with the negative electrode film.

本実施例によれば、従来は乾燥時に変動していた各種の組成、膜厚が極めて安定に維持できるようになる。さらに本発明では、各種の変動を防止しながら乾燥できるので、短時間での急速乾燥が可能となる。かかる本発明の特徴は、電極膜の品質を安定にしながら、かつ、乾燥設備を小型化できる経済的利点に直結するのである。   According to the present example, various compositions and film thicknesses that have been fluctuating during drying can be maintained extremely stably. Furthermore, in this invention, since it can dry, preventing various fluctuation | variation, rapid drying in a short time is attained. Such a feature of the present invention is directly linked to an economic advantage that the quality of the electrode film can be stabilized and the drying equipment can be downsized.

また、本発明の特徴から、固化した塗布膜を保持した電極箔の搬送に、固化した塗布膜と接触する接触式のローラー搬送系の使用も可能となるのである。かかる本発明の利点は電極膜を両面に塗布した後、両面の電極膜を一括して乾燥する場合には特に優れたものとなる。すなわち本発明では固化した電極材ペーストと接触する接触式のローラー搬送系の使用も可能となるため、両面一括乾燥する場合にも複雑、高価なエアー浮上式の搬送系を用いる必要がなく、ローラー搬送系を使用した安価な乾燥室の利用ができるのである。   In addition, from the feature of the present invention, it is also possible to use a contact-type roller conveyance system that contacts the solidified coating film for conveying the electrode foil holding the solidified coating film. Such an advantage of the present invention is particularly excellent when the electrode films are applied on both sides and then the electrode films on both sides are collectively dried. That is, in the present invention, since it is possible to use a contact type roller conveyance system that comes into contact with the solidified electrode material paste, it is not necessary to use a complicated and expensive air floating conveyance system even when performing double-sided batch drying. An inexpensive drying room using a transport system can be used.

さらに、本発明では乾燥室内で除去するペースト中の溶剤成分は、そのほとんどがペースト調整に使用する第1の溶剤ではなく、本発明の第2の溶剤となるのが特徴である。かかる乾燥時の溶剤をペースト中の溶剤と異なる溶剤にすることで、乾燥にともなう製造上の各種の問題を回避できるのも本発明の利点である。   Furthermore, the present invention is characterized in that most of the solvent component in the paste to be removed in the drying chamber is not the first solvent used for preparing the paste, but the second solvent of the present invention. It is also an advantage of the present invention that various problems in production due to drying can be avoided by using a solvent different from the solvent in the paste as the solvent during drying.

具体的にはペースト中の溶剤成分としての第1の溶剤は可燃性溶剤であっても、本発明の固化工程でペースト中の溶剤は本発明の第2の溶剤に置換されるので、第2の溶剤として不燃性溶剤を選択することにより乾燥室での可燃性溶剤蒸気の発生をなくすことが可能なため、安全上、設備上の問題を解消することが可能となる。かかる製造工程の問題や制約を回避するプロセス設計が可能となる。   Specifically, even if the first solvent as the solvent component in the paste is a flammable solvent, the solvent in the paste is replaced with the second solvent in the present invention in the solidification step of the present invention. By selecting a non-flammable solvent as the solvent, it is possible to eliminate the generation of the flammable solvent vapor in the drying chamber, so that it is possible to solve the problem on equipment for safety. It is possible to design a process that avoids the problems and limitations of the manufacturing process.

実施例2における電極膜の製造方法について図8を用いて説明する。実施例1と同じ構成については、その説明を省略する。   A method of manufacturing the electrode film in Example 2 will be described with reference to FIG. The description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted.

本実施例では、電極箔の表面に対して、電極材ペーストを塗布する工程、電極材ペーストを固化する工程、電極箔を乾燥する工程を行った後、電極箔の裏面に対して、電極材ペーストを塗布する工程、電極材ペーストを固化する工程、電極箔を乾燥する工程を行うことを特徴としている。   In this example, the electrode material paste is applied to the surface of the electrode foil, the electrode material paste is applied to the electrode foil, the electrode material paste is solidified, and the electrode foil is dried. It is characterized by performing a step of applying a paste, a step of solidifying an electrode material paste, and a step of drying an electrode foil.

本実施例に関わるリチウム電池用の正、負極材のペーストを高粘度スラリー状の液体として調整し、かかるペーストを表面用の塗工部8−1に設置したダイコーターなどの塗工手段8−2を用いて、集電用電極箔ロール8−3から供給される電極箔上に薄く、均一に塗布する。   Coating means 8-such as a die coater in which the paste of positive and negative electrode materials for a lithium battery according to the present embodiment is prepared as a high-viscosity slurry-like liquid and the paste is installed in the coating unit 8-1 for the surface. 2 is applied thinly and uniformly onto the electrode foil supplied from the collector electrode foil roll 8-3.

かかるペーストを塗布した電極箔の裏面に接しながら電極箔を一定速度で搬送するためのローラー搬送系8−4を用いて、電極箔を固化室8−5に搬入し、電極ペーストに本実施例の第2の溶剤である固化液(図示せず)を接触させ、ペーストを固化する。   Using the roller conveyance system 8-4 for conveying the electrode foil at a constant speed while being in contact with the back surface of the electrode foil coated with such paste, the electrode foil is carried into the solidification chamber 8-5, and this example is applied to the electrode paste. The solidified liquid (not shown) which is the second solvent is contacted to solidify the paste.

次いで、本実施例の手段で固化したペーストを保持した電極箔を乾燥室8−6に搬入し、熱風乾燥などの手法でペースト中の溶剤成分を加熱蒸発してペーストを乾燥する。   Next, the electrode foil holding the paste solidified by the means of the present embodiment is carried into the drying chamber 8-6, and the solvent component in the paste is heated and evaporated by a technique such as hot air drying to dry the paste.

次いで、乾燥した電極箔を裏面用の塗工部8−7に設置したダイコーターなどの塗工手段8−8を用いて、電極箔の裏面上に薄く、均一に塗布する。   Next, the dried electrode foil is thinly and uniformly applied on the back surface of the electrode foil using a coating means 8-8 such as a die coater installed in the coating portion 8-7 for the back surface.

かかるペーストを塗布した電極箔を裏面用の固化室8−9に搬入し、電極ペーストに本実施例の第2の溶剤である固化液(図示せず)を接触させ、ペーストを固化する。   The electrode foil coated with the paste is carried into the solidification chamber 8-9 for the back surface, and the solidified liquid (not shown) as the second solvent of this example is brought into contact with the electrode paste to solidify the paste.

次いで、本実施例の手段で固化したペーストを保持した電極箔を乾燥室8−10に搬入し、熱風乾燥などの手法でペースト中の溶剤成分を加熱蒸発してペーストを乾燥する。乾燥した電極箔を巻き取った電極箔ロール8−11は、次工程に供給される。   Next, the electrode foil holding the paste solidified by the means of this example is carried into the drying chamber 8-10, and the solvent component in the paste is heated and evaporated by a technique such as hot air drying to dry the paste. The electrode foil roll 8-11 wound with the dried electrode foil is supplied to the next step.

本実施例では電極箔表面、裏面への電極形成を表面、裏面それぞれの塗布、固化、乾燥の工程に分けて行うものであり、図2に示す従来の方法に比べて電極品質の向上と乾燥設備の小型化の両立を容易に実現できるのである。   In this embodiment, the electrode formation on the front and back surfaces of the electrode foil is performed in the steps of coating, solidifying and drying on the front and back surfaces, and the electrode quality is improved and dried compared to the conventional method shown in FIG. It is possible to easily realize both miniaturization of equipment.

実施例3における電極膜の製造方法について図9を用いて説明する。実施例1と同じ構成については、その説明を省略する。   The manufacturing method of the electrode film in Example 3 is demonstrated using FIG. The description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted.

本実施例に関わるリチウム電池用の正、負極材のペーストを高粘度スラリー状の液体として調整し、かかるペーストを塗工部9−1に設置したダイコーターなどの表面用塗工手段9−2および裏面用塗工手段9−3用いて、集電用電極箔ロール9−4から供給される電極箔の両面に薄く、均一に塗布する。   Surface coating means 9-2 such as a die coater in which positive and negative electrode pastes for lithium batteries according to the present embodiment are prepared as a high-viscosity slurry-like liquid and the paste is installed in the coating unit 9-1. And it apply | coats thinly and uniformly on both surfaces of the electrode foil supplied from the electrode foil roll 9-4 for current collection using the coating means 9-3 for back surfaces.

かかる両面にペーストを塗布した電極箔を固化室9−5に搬入し、電極ペーストに本実施例の第2の溶剤である固化液(図示せず)を電極箔の両面に一括して接触させ、ペーストを固化する。固化したペーストであれば、電極箔の裏面に接しながら電極箔を一定速度で搬送するためのローラー搬送系9−6を用いての搬送が可能である。   The electrode foil having the paste applied on both sides thereof is carried into the solidification chamber 9-5, and the electrode paste is brought into contact with both sides of the electrode foil with a solidification liquid (not shown) as the second solvent of this embodiment. , Solidify the paste. If it is a solidified paste, it can be conveyed using a roller conveyance system 9-6 for conveying the electrode foil at a constant speed while being in contact with the back surface of the electrode foil.

次いで、本実施例の手段で固化したペーストを保持した電極箔を乾燥室9−7に搬入し、熱風乾燥などの手法でペースト中の溶剤成分を両面を一括して加熱蒸発させ、ペーストを乾燥する。乾燥した電極箔を巻き取った電極箔ロール9−8は、次工程に供給される。   Next, the electrode foil holding the paste solidified by the means of this example is carried into the drying chamber 9-7, and the solvent component in the paste is heated and evaporated on both sides at once by a technique such as hot air drying to dry the paste. To do. The electrode foil roll 9-8 wound up with the dried electrode foil is supplied to the next step.

本実施例では電極箔表面、裏面への電極形成を一括して行う場合は本発明の利点をより生かした優れた製造法が実現できる。図3に示す従来の方法に比べて電極品質の向上と乾燥設備の小型化の両立に加え、固化した塗布膜を保持した電極箔の搬送に、固化した塗布膜と接触する安価な接触式のローラー搬送系の使用も可能となるのである。   In the present embodiment, when the electrodes are formed on the front and back surfaces of the electrode foil at the same time, an excellent manufacturing method that takes advantage of the present invention can be realized. Compared with the conventional method shown in FIG. 3, in addition to the improvement of the electrode quality and the downsizing of the drying equipment, the transport of the electrode foil holding the solidified coating film can be carried out by an inexpensive contact type that contacts the solidified coating film. The use of a roller conveyance system is also possible.

すなわち本実施例では固化した電極材ペーストと接触する接触式のローラー搬送系の使用も可能となるため、両面一括乾燥する場合にも複雑、高価なエアー浮上式の搬送系を用いる必要がなく、ローラー搬送系を使用した安価な乾燥室の利用ができるのである。   That is, in this example, it is also possible to use a contact-type roller conveyance system that comes into contact with the solidified electrode material paste, so there is no need to use a complicated and expensive air-floating conveyance system even when performing double-sided batch drying, An inexpensive drying room using a roller conveyance system can be used.

実施例4における電極膜の製造方法について図10を用いて説明する。実施例1と同じ構成については、その説明を省略する。   A method of manufacturing the electrode film in Example 4 will be described with reference to FIG. The description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted.

本実施例に関わるリチウム電池用の正、負極材のペーストを高粘度スラリー状の液体として調整し、かかるペーストを塗工部10−1に設置したダイコーターなどの表面用塗工手段10−2および裏面用塗工手段10−3用いて、集電用電極箔ロール10−4から供給される電極箔の両面に薄く、均一に塗布する。   Surface coating means 10-2 such as a die coater in which positive and negative electrode pastes for lithium batteries according to the present embodiment are prepared as a high-viscosity slurry liquid and the paste is installed in the coating unit 10-1. And it apply | coats thinly and uniformly on both surfaces of the electrode foil supplied from the collector electrode foil roll 10-4 using the coating means 10-3 for back surfaces.

かかる両面にペーストを塗布した電極箔を垂直に配置した固化室10−5に搬入し、電極ペーストに本実施例の第2の溶剤である固化液(図示せず)をスプレー等で供給しながら接触させ、垂直処理で電極箔を上から下(または下から上)に向けて搬送し、ペーストを固化する。固化したペーストであれば、電極箔の裏面に接しながら電極箔を一定速度で搬送するためのローラー搬送系10−6を用いての搬送が可能である。   The electrode foil coated with the paste on both sides is carried into a solidification chamber 10-5 arranged vertically, and a solidification liquid (not shown) as the second solvent of this embodiment is supplied to the electrode paste by spraying or the like. The electrode foil is conveyed from the top to the bottom (or from the bottom to the top) by vertical treatment, and the paste is solidified. If it is the solidified paste, conveyance using the roller conveyance system 10-6 for conveying the electrode foil at a constant speed while contacting the back surface of the electrode foil is possible.

次いで、本実施例の手段で固化したペーストを保持した電極箔を乾燥室10−7に搬入し、熱風乾燥などの手法でペースト中の溶剤成分を加熱蒸発してペーストを乾燥する。乾燥した電極箔を巻き取った電極箔ロール10−8は、次工程に供給される。   Next, the electrode foil holding the paste solidified by the means of this example is carried into the drying chamber 10-7, and the solvent component in the paste is heated and evaporated by a technique such as hot air drying to dry the paste. The electrode foil roll 10-8 wound with the dried electrode foil is supplied to the next step.

本実施例では、ペーストを固化する工程において、電極箔を上から下(または下から上)に向けて搬送したが、これに替えてまたはこれに加え、電極箔を乾燥する工程において電極箔を上から下(または下から上)に向けて搬送してもよい。   In this example, in the step of solidifying the paste, the electrode foil was conveyed from the top to the bottom (or from the bottom to the top), but instead of or in addition to this, the electrode foil was dried in the step of drying the electrode foil. You may convey from the top to the bottom (or the bottom to the top).

本実勢例のように塗工部、固化室を垂直に配置するような場合には、電極品質の向上と乾燥設備の小型化の両立を容易に実現できるのに加え、製造装置の配置にも柔軟なレイアウトが可能になることや、製造装置の設置平面の面積を小さくできるなど、製造装置への設備投資額を削減できる優れた効果が期待できる。本実勢例では塗工部、固化室の垂直配置の例を示したが、この例が乾燥室の垂直配置を制限するものではないし、むしろ好ましい場合もある。   In the case where the coating unit and the solidification chamber are arranged vertically as in this actual example, it is possible to easily achieve both improvement in electrode quality and downsizing of the drying equipment, as well as arrangement of manufacturing equipment. It is possible to expect an excellent effect of reducing the capital investment in the manufacturing apparatus, such as enabling a flexible layout and reducing the area of the installation plane of the manufacturing apparatus. In this actual example, an example of the vertical arrangement of the coating unit and the solidifying chamber is shown, but this example does not limit the vertical arrangement of the drying chamber, but may be preferable.

以上説明した本発明の各実施例によれば、リチウムイオン電池の製造にともなう各種の問題が同時に回避できるようになるため、本発明の及ぼす品質面、経済面の効果には測り知れないものがある。   According to the embodiments of the present invention described above, various problems associated with the manufacture of lithium ion batteries can be avoided at the same time, so that the quality and economic effects of the present invention cannot be measured. is there.

これまで説明してきた実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。また、実施例1乃至4を組み合わせることにより本発明を実施してもよい。   The embodiments described so far are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention is not limitedly interpreted by these. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof. Further, the present invention may be implemented by combining the first to fourth embodiments.

本発明はリチウムイオン電池を対象になされたものであるが、本発明の本質は、電極ペーストをあらかじめ固化した後に乾燥するという製造法を革新した技術思想にある。従って、他の一次および二次の電極シート積層型電池類の製造にも活用できるのみならず、粉体を含むペーストを塗布、乾燥する工程を用いて製品を製造する各種の有機、無機膜の製造法にまで幅広く活用できるのである。   The present invention is intended for lithium ion batteries, but the essence of the present invention is the technical idea that has revolutionized the manufacturing method in which the electrode paste is solidified in advance and then dried. Therefore, it can be used not only for the production of other primary and secondary electrode sheet laminated batteries, but also for various organic and inorganic membranes that produce products using a process of applying and drying a paste containing powder. It can be used for a wide range of manufacturing methods.

1−1:塗工部
1−2:塗工手段
1−3:集電用電極箔ロール
1−4:ローラー搬送系
1−5:乾燥室
1−6:電極箔ロール
2−1:塗工部
2−2:塗工手段
2−3:集電用電極箔ロール
2−4:ローラー搬送系
2−5:乾燥室
2−6:第2の塗工部
2−7:塗工手段
2−8:ローラー搬送系
2−9:裏面の乾燥室
2−10:電極箔ロール
3−1:塗工部
3−2:表面用ダイコーター
3−3:裏面用ダイコーター
3−4:集電用電極箔ロール
3−5:乾燥室
3−6:電極箔ロール
3−7:非接触式搬送系
4−1:塗工部
4−2:塗工手段
4−3:集電用電極箔ロール
4−4:ローラー搬送系
4−5:固化室
4−6:乾燥室
4−7:電極箔ロール
5−1:固化装置
5−2:電極剤ペースト
5−3:電極箔
5−4:ローラー搬送系
5−5:オーバーフロー槽
5−6:循環ポンプ
5−7:固化液
5−8:エアーナイフ
6−1:固化装置
6−2:電極剤ペースト
6−3:電極箔
6−4:ローラー搬送系
6−5:スプレーノズル
6−6:循環ポンプ
6−7:固化液
6−8:エアーナイフ
8−1:塗工部
8−2:塗工手段
8−3:電極箔ロール
8−4:ローラー搬送系
8−5:固化室
8−6:乾燥室
8−7:塗工部
8−8:塗工手段
8−9:固化室
8−10:乾燥室
8−11:電極箔ロール
9−1:塗工部
9−2:塗工手段
9−3:塗工手段
9−4:電極箔ロール
9−5:固化室
9−6:ローラー搬送系
9−7:乾燥室
9−8:電極箔ロール
10−1:塗工部
10−2:塗工手段
10−3:塗工手段
10−4:電極箔ロール
10−5:固化室
10−6:ローラー搬送系
10−7:乾燥室
10−8:電極箔ロール
1-1: Coating section 1-2: Coating means 1-3: Electrode foil roll for current collection 1-4: Roller transport system 1-5: Drying chamber 1-6: Electrode foil roll 2-1: Coating Part 2-2: Coating means 2-3: Collecting electrode foil roll 2-4: Roller transport system 2-5: Drying chamber 2-6: Second coating part 2-7: Coating means 2- 8: Roller transport system 2-9: Back surface drying chamber 2-10: Electrode foil roll 3-1: Coating section 3-2: Front surface die coater 3-3: Back surface die coater
3-4: Electrode foil roll for current collection
3-5: Drying chamber 3-6: Electrode foil roll 3-7: Non-contact type transport system 4-1: Coating section 4-2: Coating means 4-3: Electrode foil roll for current collection
4-4: Roller transport system 4-5: Solidification chamber 4-6: Drying chamber 4-7: Electrode foil roll
5-1: Solidification device 5-2: Electrode paste 5-3: Electrode foil 5-4: Roller transport system 5-5: Overflow tank 5-6: Circulation pump 5-7: Solidification liquid 5-8: Air knife 6-1: Solidification device 6-2: Electrode paste 6-3: Electrode foil 6-4: Roller transport system 6-5: Spray nozzle 6-6: Circulation pump 6-7: Solidification liquid 6-8: Air knife 8-1: Coating section 8-2: Coating means 8-3: Electrode foil roll 8-4: Roller transport system 8-5: Solidification chamber 8-6: Drying chamber 8-7: Coating section 8-8 : Coating means 8-9: solidification chamber 8-10: drying chamber 8-11: electrode foil roll 9-1: coating section 9-2: coating means 9-3: coating means 9-4: electrode foil Roll 9-5: Solidification chamber 9-6: Roller transport system 9-7: Drying chamber 9-8: Electrode foil roll 10-1: Coating section 10-2: Coating means 10-3: Coating hand 10-4: electrode foil roll 10-5: solidification chamber 10-6: Roller conveyor system 10-7: drying chamber 10-8: electrode foil roll

Claims (9)

電極箔の表面に液状の電極材ペーストを塗布する第1の工程と、
前記電極材ペーストに含まれる液体成分とは異なる液体成分を含む固化液を前記電極材ペーストと接触させて、前記電極材ペースト中の固化材を固化する第2の工程と、
固化させた前記電極材ペーストから液体成分を除去して乾燥する第3の工程とを行うことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
A first step of applying a liquid electrode material paste to the surface of the electrode foil;
A second step of solidifying the solidified material in the electrode material paste by bringing a solidified liquid containing a liquid component different from the liquid component contained in the electrode material paste into contact with the electrode material paste;
And a third step of removing the liquid component from the solidified electrode material paste and drying it.
前記電極材ペーストに含まれる液体成分は、非プロトン性極性溶剤を含み、前記固化液は、プロトン性溶剤を含むことを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン電池の製造方法。   2. The method of manufacturing a lithium ion battery according to claim 1, wherein the liquid component contained in the electrode material paste includes an aprotic polar solvent, and the solidified liquid includes a protic solvent. 前記固化材は、電極材を電極に接着させるバインダーを含み、前記バインダーは、ポリビニリデンフルオライド系ポリマー、ゴム系ポリマーもしくはそれらの混合物であることを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン電池の製造方法。 2. The lithium ion battery according to claim 1, wherein the solidifying material includes a binder for bonding the electrode material to the electrode, and the binder is a polyvinylidene fluoride-based polymer, a rubber-based polymer, or a mixture thereof. Manufacturing method. 前記第2の工程は、前記固化を溜めた液槽内において前記固化と前記電極箔に塗布した電極材ペーストとを接触させる、または、前記電極箔上に塗布した電極材ペーストに前記固化をスプレーで吹きかける、または、前記電極箔上に塗布した電極材ペーストに前記固化を流下させることにより行うことを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン電池の製造方法。 In the second step, the solidified liquid and the electrode material paste applied to the electrode foil are brought into contact with each other in the liquid tank in which the solidified liquid is stored, or the electrode material paste applied on the electrode foil is solidified. The method for producing a lithium ion battery according to claim 1 , wherein the method is carried out by spraying a liquid by spraying or by causing the solidified liquid to flow down to an electrode material paste applied on the electrode foil. 前記電極箔の表面に対して、前記第1の工程乃至前記第3の工程を行った後、前記電極箔の裏面に対して、前記第1の工程乃至前記第3の工程を行うことを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン電池の製造方法。   The first step to the third step are performed on the back surface of the electrode foil after the first step to the third step are performed on the surface of the electrode foil. The method for producing a lithium ion battery according to claim 1. 前記第1の工程において、電極箔への両面塗布であり、該固化後の搬送がローラー搬送系を使用したものであり、
前記第3の工程が両面一括乾燥するものであることを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン電池の製造方法。
In the first step, it is a double-sided application to the electrode foil, and the conveyance after the solidification uses a roller conveyance system,
The method of manufacturing a lithium ion battery according to claim 1, wherein the third step is to dry both surfaces at once.
前記第2の工程において、前記電極箔を上から下または下から上に搬送することを特徴とする請求項6に記載のリチウムイオン電池の製造方法。   The method of manufacturing a lithium ion battery according to claim 6, wherein in the second step, the electrode foil is transported from top to bottom or from bottom to top. 前記第3の工程において、前記電極箔を上から下または下から上に搬送することを特徴とする請求項6に記載のリチウムイオン電池の製造方法。   The method of manufacturing a lithium ion battery according to claim 6, wherein in the third step, the electrode foil is transported from top to bottom or from bottom to top. 請求項1に記載の製造方法により製造した電極膜を備えることを特徴とするリチウムイオン電池。   A lithium ion battery comprising an electrode film produced by the production method according to claim 1.
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