JP6209457B2 - Method for producing electrode for lithium ion battery - Google Patents

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Description

本発明は、電極活物質等を含む粉体を圧縮成形してリチウムイオン電池用電極を製造するリチウムイオン電池用電極の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing an electrode for a lithium ion battery, in which a powder containing an electrode active material or the like is compression molded to produce an electrode for a lithium ion battery.

小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、繰り返し充放電が可能なリチウムイオン電池は、環境対応からも今後の需要の拡大が見込まれている。リチウムイオン電池は、エネルギー密度が大きいことから、携帯電話やノート型パソコン等の分野で利用されているが、用途の拡大や発展に伴い、安全性、低抵抗化、大容量化等、より一層の性能向上が求められている。その一方、市場の拡大には低コスト化も重要な課題であり、リチウムイオン電池用電極の生産安定性を実現させた安価な製造方法の提案も期待されている。   The demand for lithium-ion batteries that are compact and lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged is expected to increase in the future from the environmental viewpoint. Lithium-ion batteries are used in the fields of mobile phones and laptop computers because of their high energy density. However, with the expansion and development of their applications, safety, low resistance, large capacity, etc. There is a need for improved performance. On the other hand, cost reduction is an important issue for the expansion of the market, and proposal of an inexpensive manufacturing method that realizes the production stability of electrodes for lithium ion batteries is also expected.

リチウムイオン電池用電極は電極シートとして得ることができる。例えば、特許文献1には、一対のプレス用ロールのロール間に供給される粉体を、一対のプレス用ロールにより集電体上に連続的に圧縮成形することにより電極シートを得る粉体圧延装置が開示されている。   The electrode for a lithium ion battery can be obtained as an electrode sheet. For example, Patent Document 1 discloses powder rolling in which an electrode sheet is obtained by continuously compressing powder supplied between a pair of press rolls onto a current collector using a pair of press rolls. An apparatus is disclosed.

特開2009−212113号公報JP 2009-212113 A

しかし、上述の粉体圧延装置を用いて電極シートを製造する場合、粉体供給装置により調整されロール間に供給された粉体がプレス用ロールにより圧縮成形されるまでの間に、プレス用ロール上から浮上し欠落し、プレス点付近に堆積することがあり、その結果、電極の厚みや密度にむらが生じ、リチウムイオン電池の充放電を繰り返すとリチウム金属が析出することに起因するデンドライトショート(樹枝状リチウム金属の発達による正極、負極間短絡)が生じ、結果としてリチウムイオン電池の安全性や放電効率、サイクル寿命などの性能の低下を招いていた。   However, when an electrode sheet is manufactured using the above-described powder rolling apparatus, the press roll is adjusted until the powder adjusted by the powder supply apparatus and supplied between the rolls is compression-molded by the press roll. Dendritic short due to floating and missing from the top and depositing near the press point, resulting in uneven thickness and density of the electrode and repeated lithium-ion battery charge / discharge (A short circuit between the positive electrode and the negative electrode due to the development of dendritic lithium metal) occurred, and as a result, performance of the lithium ion battery such as safety, discharge efficiency, and cycle life was reduced.

本発明の目的は、圧縮成形された電極活物質等を含む粉体よりなる層の厚みむらや密度むら等の不具合のない薄膜リチウムイオン電池用電極であって、信頼性、安全性、放電効率、及びサイクル寿命を向上させたリチウムイオン電池用電極を製造することである。   An object of the present invention is an electrode for a thin film lithium ion battery having no defects such as thickness unevenness and density unevenness of a powder layer including a compression-molded electrode active material, and is reliable, safe and discharge efficiency And manufacturing an electrode for a lithium ion battery with improved cycle life.

本発明者らは、鋭意検討の結果、プレス用ロール上に形成した粉体層に基材を沿わせてプレス点まで搬送することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above object can be achieved by conveying the base material along the powder layer formed on the press roll to the press point, thereby completing the present invention. It came.

即ち、本発明によれば、
(1) 一方のロールに対して他方のロールが下方に設けられた一対のプレス用ロールにより基材の表面に電極活物質を含む粉体を圧密して電極シートを製造するリチウムイオン電池用電極の製造方法において、前記一方のロール上に前記粉体を供給する第1粉体供給工程と、前記一方のロール上に供給された前記粉体を均し第1粉体層を形成する第1粉体層形成工程と、前記一方のロール上に形成された前記第1粉体層に前記基材を沿わせて搬送する第1粉体層搬送工程と、前記他方のロール上に前記粉体を供給する第2粉体供給工程と、前記他方のロール上に供給された前記粉体を均し第2粉体層を形成する第2粉体層形成工程と、前記他方のロール上に形成された前記第2粉体層を搬送する第2粉体層搬送工程と、前記一対のプレス用ロール間に前記基材を通過させることにより前記基材の一方の面に対して前記第1粉体層を圧密すると同時に前記基材の他方の面に前記第2粉体層を圧密する圧縮成形工程と、を含むことを特徴とするリチウムイオン電池用電極の製造方法、
(2) 前記一方のロール及び前記他方のロールの外周面が最も近づく点の接線と水平線とがなす角が、前記粉体に固有の安息角以下となるよう前記一対のロールが配置されていることを特徴とする(1)に記載のリチウムイオン電池用電極の製造方法、
(3) 前記第1粉体供給工程においては、前記一方のロールの外周面の接線と水平線とがなす角が、前記粉体に固有の安息角以下となる前記一方のロール上の位置に前記粉体が供給され、前記第2粉体供給工程においては、前記他方のロールの外周面の接線と水平線とがなす角が、前記粉体に固有の安息角以下となる前記他方のロール上の位置に前記粉体が供給されることを特徴とする(1)または(2)に記載のリチウムイオン電池用電極の製造方法、
が提供される。
That is, according to the present invention,
(1) Lithium ion battery electrode for producing an electrode sheet by compacting a powder containing an electrode active material on the surface of a base material by a pair of press rolls provided below the other roll with respect to one roll In the manufacturing method, a first powder supply step of supplying the powder onto the one roll, and a first powder layer that forms the first powder layer by leveling the powder supplied onto the one roll. A powder layer forming step, a first powder layer conveying step of conveying the base material along the first powder layer formed on the one roll, and the powder on the other roll. Forming a second powder layer, forming a second powder layer by leveling the powder supplied on the other roll, and forming on the other roll A second powder layer transporting step for transporting the second powder layer formed, and the pair of press rolls The compression of compressing the second powder layer on the other surface of the substrate at the same time as the first powder layer is consolidated on one surface of the substrate by passing the substrate between A method for producing an electrode for a lithium ion battery, comprising a molding step,
(2) The pair of rolls are arranged such that an angle formed by a tangent to a point where the outer peripheral surfaces of the one roll and the other roll are closest to each other and a horizontal line is equal to or less than an angle of repose inherent to the powder. A method for producing an electrode for a lithium ion battery as described in (1),
(3) In the first powder supply step, the angle formed between the tangent to the outer peripheral surface of the one roll and a horizontal line is at a position on the one roll where the angle of repose is less than or equal to the repose angle specific to the powder. Powder is supplied, and in the second powder supply step, an angle formed between a tangent to the outer peripheral surface of the other roll and a horizontal line is not more than an angle of repose inherent to the powder on the other roll. The method for producing an electrode for a lithium ion battery according to (1) or (2), wherein the powder is supplied to a position,
Is provided.

本発明によれば、圧縮成形された電極活物質等を含む粉体よりなる層の厚みむらや密度むら等の不具合のない薄膜リチウムイオン電池用電極であって、信頼性、安全性、放電効率、及びサイクル寿命を向上させたリチウムイオン電池用電極を製造することができる。   According to the present invention, there is provided an electrode for a thin film lithium ion battery having no defects such as uneven thickness and density of a layer made of a powder containing a compression-molded electrode active material, and the reliability, safety, and discharge efficiency. And the electrode for lithium ion batteries which improved the cycle life can be manufactured.

本発明の実施の形態に係る粉体成形装置の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the powder molding apparatus which concerns on embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係るリチウムイオン電池用電極の製造方法について説明する。図1は、本発明の実施の形態に係るリチウムイオン電池用電極の製造に用いる粉体成形装置2の概略を示す図である。図1に示すように、粉体成形装置2は、
一対のロール4A,4Bからなるプレス用ロール4を有し、一方のロール4Aの下方に他方のロール4Bが設けられている。一方のロール4A上には、粉体6を収容するホッパー8Aと、ホッパー8Aから一方のロール4A上に供給された粉体6の厚みを均し粉体層10Aを形成するスキージ部材12Aと、均された粉体層10Aに基材14を沿わせるガイドロール16とを備えている。また、一方のロール4Aとガイドロール16の外周面が最も近づく点の接線と水平線とがなす角が、粉体6固有の安息角以下となるように、ガイドロール16が配置されている。
他方のロール4B上には、粉体6を収容するホッパー8Bと、ホッパー8Bから他方のロール4B上に供給された粉体6の厚みを均し粉体層10Bを形成するスキージ部材12Bとを備えている。また、一方のロール4Aと他方のロール4Bの外周面が最も近づく点の接線と水平線とがなす角が、粉体6固有の安息角以下となるように、一対のロール4が配置されている。
Hereinafter, a method for manufacturing an electrode for a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an outline of a powder molding apparatus 2 used for manufacturing a lithium ion battery electrode according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG.
A press roll 4 including a pair of rolls 4A and 4B is provided, and the other roll 4B is provided below one roll 4A. On one roll 4A, a hopper 8A that accommodates the powder 6, a squeegee member 12A that forms a powder layer 10A by leveling the thickness of the powder 6 supplied from the hopper 8A onto the one roll 4A, A guide roll 16 is provided to allow the base material 14 to follow the leveled powder layer 10A. Further, the guide roll 16 is arranged so that the angle formed by the tangent line at the point where the outer peripheral surface of the one roll 4A and the guide roll 16 are closest to each other and the horizontal line is equal to or less than the repose angle unique to the powder 6.
On the other roll 4B, there are a hopper 8B that accommodates the powder 6, and a squeegee member 12B that forms a powder layer 10B by equalizing the thickness of the powder 6 supplied from the hopper 8B onto the other roll 4B. I have. In addition, the pair of rolls 4 is arranged so that the angle formed by the tangent to the point where the outer peripheral surfaces of one roll 4A and the other roll 4B are closest to each other and the horizontal line is equal to or less than the repose angle unique to the powder 6. .

また、ホッパー8Aから一方のロール4A上へ粉体6を供給する位置は 一方のロール4Aの外周面の接線と水平線とがなす角が、粉体6固有の安息角以下となる一方のロール4A上の位置であることが好ましく、ホッパー8Bから他方のロール4B上へ粉体6を供給する位置は他方のロール4Bの外周面の接線と水平線とがなす角が、粉体6固有の安息角以下となる他方のロール4B上の位置であることが好ましいが、ホッパー8A,8Bからロール4A,4B上へ粉体6を供給する位置が、ロール4A,4Bの外周面の接線と水平線とがなす角が、粉体6固有の安息角よりも大きい位置である場合には、粉体6がロール4A,4B外周面から滑り落ちるのを防止する滑落防止板などの粉体欠落防止用の部材を、ロール4A,4Bの外周面の接線と水平線とがなす角がより大きくなる側に設置する。
またスキージ部材12Aは、一方のロール4Aの外周面の接線と水平線とがなす角が、粉体6固有の安息角以下となる位置に設けられ、スキージ部材12Bは、他方のロール4Bの外周面の接線と水平線とがなす角が、粉体6固有の安息角以下となる位置に設けられている。
Further, the position at which the powder 6 is supplied from the hopper 8A onto the one roll 4A is one roll 4A in which the angle formed by the tangent to the outer peripheral surface of the one roll 4A and the horizontal line is equal to or less than the repose angle inherent to the powder 6. The position where the powder 6 is supplied from the hopper 8B onto the other roll 4B is preferably the upper position, and the angle formed by the tangent to the outer peripheral surface of the other roll 4B and the horizontal line is the angle of repose inherent to the powder 6 The position on the other roll 4B, which is the following, is preferred, but the position where the powder 6 is supplied from the hoppers 8A, 8B onto the rolls 4A, 4B is such that the tangent line and the horizontal line of the outer peripheral surface of the rolls 4A, 4B are When the angle formed is larger than the repose angle inherent to the powder 6, a member for preventing powder loss such as a slip-off prevention plate for preventing the powder 6 from sliding off the outer peripheral surface of the rolls 4A and 4B is provided. Of the outer peripheral surface of the rolls 4A and 4B Install on the side where the angle between the tangent line and the horizontal line becomes larger.
The squeegee member 12A is provided at a position where the angle formed by the tangent to the outer peripheral surface of one roll 4A and the horizontal line is equal to or less than the repose angle inherent to the powder 6, and the squeegee member 12B is the outer peripheral surface of the other roll 4B. The angle formed by the tangent line and the horizontal line is provided at a position where the angle of repose is less than or equal to the repose angle unique to the powder 6.

この粉体成形装置2を用いて、リチウムイオン電池用電極としての電極シートを製造する場合には、ホッパー8Aから粉体6を一方のロール4A上に供給し、供給された粉体6をスキージ部材12Aにより均し、一方のロール4A上に粉体層10Aを形成する。一方のロール4A上に形成された粉体層10Aは、ロール4Aの回転に従って一方のロール4Aとガイドロール16との間を通過する際に、一方のロール4Aに沿うよう配置された基材14により覆われた後、基材14とともにプレス点まで搬送される。また、ホッパー8Bから粉体6を他方のロール4B上に供給し、供給された粉体6をスキージ部材12Bにより均し、他方のロール4B上に粉体層10Bを形成する。他方のロール4B上に形成された粉体層10Bは、ロール4Bの回転に伴いプレス点まで搬送される。一対のプレス用ロール4のプレス点に粉体層10A、基材14及び粉体層10Bを通過させることにより、基材14の一方のロール4Aに対向する面には粉体層10Aが、基材14の他方のロール4Bに対向する面には粉体層10Bがそれぞれ同時に圧密され、基材14の両面に粉体層10A及び粉体層10Bが圧縮成形された電極シートが製造される。   In the case of manufacturing an electrode sheet as an electrode for a lithium ion battery using the powder forming apparatus 2, the powder 6 is supplied from the hopper 8A onto one roll 4A, and the supplied powder 6 is supplied to the squeegee. Leveling is performed by the member 12A, and the powder layer 10A is formed on one roll 4A. When the powder layer 10A formed on one roll 4A passes between the one roll 4A and the guide roll 16 according to the rotation of the roll 4A, the base material 14 arranged along the one roll 4A. After being covered, the substrate 14 is conveyed to the press point together with the base material 14. Further, the powder 6 is supplied from the hopper 8B onto the other roll 4B, the supplied powder 6 is leveled by the squeegee member 12B, and the powder layer 10B is formed on the other roll 4B. The powder layer 10B formed on the other roll 4B is conveyed to the press point as the roll 4B rotates. By passing the powder layer 10A, the base material 14 and the powder layer 10B through the press points of the pair of press rolls 4, the powder layer 10A is formed on the surface of the base material 14 facing the one roll 4A. The powder layer 10B is simultaneously consolidated on the surface of the material 14 facing the other roll 4B, and an electrode sheet is produced in which the powder layer 10A and the powder layer 10B are compression-molded on both surfaces of the base material 14.

この粉体成形装置2によれば、一方のロール4A上に形成された粉体層10Aに対して一方のロール4Aの回転に伴う遠心力が作用しても、基材14が粉体層10Aを覆った状態で搬送されることにより、一方のロール4Aからの粉体層10Aの浮き上がりが抑制される。その結果、粉体層10Aが欠落のない状態でプレス点まで搬送され、プレス点に欠落した粉体が堆積することなく一対のプレス用ロール4により基材14に圧密される。また、他方のロール4B上に形成された粉体層10Bは、一対のプレス用ロール4の一方のロール4Aと他方のロール4Bについて、その回転軸が同じ高さに位置するように配置した場合と比較して、そのプレス点におけるロール4Bの外周面の接線と水平線とがなす角が小さいため、粉体層10Bからの粉体6の欠落が抑制された状態でプレス点まで搬送され、プレス点に欠落した粉体が堆積することなく一対のプレス用ロール4により基材14に圧密される。従って、厚みや密度にむらのない電極シートを製造することができる。   According to this powder molding apparatus 2, even if the centrifugal force accompanying the rotation of one roll 4A acts on the powder layer 10A formed on one roll 4A, the base material 14 remains in the powder layer 10A. , The powder layer 10A from the one roll 4A is prevented from being lifted. As a result, the powder layer 10A is transported to the press point in a state where there is no omission, and the missing powder is consolidated to the base material 14 by the pair of press rolls 4 without accumulating at the press point. Further, when the powder layer 10B formed on the other roll 4B is arranged so that the rotation shafts of the one roll 4A and the other roll 4B of the pair of press rolls 4 are at the same height. Since the angle formed by the tangent line of the outer peripheral surface of the roll 4B and the horizontal line at the press point is small compared to the press point, it is conveyed to the press point in a state where the loss of the powder 6 from the powder layer 10B is suppressed. The powder missing at the point is consolidated to the base material 14 by the pair of press rolls 4 without being deposited. Therefore, it is possible to produce an electrode sheet that is uniform in thickness and density.

また、上述の実施の形態においては、一方のロール4Aと他方のロール4Bの外周面が最も近づく点の接線と水平線とがなす角が、粉体6固有の安息角以下となるように、一対のロール4を配置しているため、他方のロール4B上に形成された粉体層10Bから粉体6の欠落が抑制された状態で、粉体層10Bをプレス点まで搬送できるため、好ましい。   Further, in the above-described embodiment, the pair formed so that the angle formed by the tangent and the horizontal line at the closest point of the outer peripheral surface of one roll 4A and the other roll 4B is equal to or less than the repose angle unique to the powder 6. Since the roll 4 is disposed, the powder layer 10B can be conveyed to the press point in a state in which the loss of the powder 6 is suppressed from the powder layer 10B formed on the other roll 4B, which is preferable.

また、上述の実施の形態においては、一方のロール4Aの外周面の接線と水平線とがなす角が、粉体6固有の安息角以下となる一方のロール4A上の位置に粉体6を供給し、他方のロール4Bの外周面の接線と水平線とがなす角が、粉体6固有の安息角以下となる他方のロール4B上の位置に粉体6を供給すると、粉体6が供給される工程、さらには供給された粉体6が均され粉体層10A,10Bが形成される工程においても粉体6が粉体層10A,10Bから欠落することが無いため、粉体欠落防止用の部材を設置する必要性がなく、より好ましい。   In the above-described embodiment, the powder 6 is supplied to a position on the one roll 4A where the angle formed between the tangent to the outer peripheral surface of the one roll 4A and the horizontal line is equal to or less than the repose angle inherent to the powder 6. When the powder 6 is supplied to a position on the other roll 4B where the angle formed by the tangent to the outer peripheral surface of the other roll 4B and the horizontal line is equal to or less than the repose angle inherent to the powder 6, the powder 6 is supplied. Since the powder 6 is not missing from the powder layers 10A and 10B even in the step where the supplied powder 6 is averaged and the powder layers 10A and 10B are formed, There is no need to install this member, which is more preferable.

ここで、粉体6の安息角は、注入法、排出法、傾斜法等の公知の方法により測定され、例えば、ホソカワミクロン社製パウダテスタPT−S型等の粉体物性測定装置を用いて測定することができる。   Here, the angle of repose of the powder 6 is measured by a known method such as an injection method, a discharge method, a tilt method, etc. be able to.

ここで、基材14としては、薄いフィルム状の基材であればよく、通常、厚さ1μm〜1000μm、好ましくは5μm〜800μmである。基材14としては、アルミニウム、白金、ニッケル、タンタル、チタン、ステンレス鋼、銅、その他の合金などの金属箔または炭素、導電性高分子、紙、天然繊維、高分子繊維、布帛、高分子樹脂フィルムなどが挙げられ、目的に応じて適宜選択することができる。高分子樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂フィルム、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリ塩化ビニル、アラミドフィルム、PEN、PEEK等を含んで構成されるプラスチックフィルム、シート等が挙げられる。   Here, the substrate 14 may be a thin film substrate, and usually has a thickness of 1 μm to 1000 μm, preferably 5 μm to 800 μm. As the base material 14, metal foil or carbon such as aluminum, platinum, nickel, tantalum, titanium, stainless steel, copper and other alloys, conductive polymer, paper, natural fiber, polymer fiber, fabric, polymer resin A film etc. are mentioned, It can select suitably according to the objective. Examples of the polymer resin film include polyester resin films such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, plastic films and sheets including polyimide, polypropylene, polyphenylene sulfide, polyvinyl chloride, aramid film, PEN, PEEK, and the like. It is done.

これらの中でも、リチウムイオン電池用電極に用いる電極シートを製造する場合には、基材14として、金属箔または炭素フィルム、導電性高分子フィルムを用いることができ、好適には金属が用いられる。これらの中で導電性、耐電圧性の面から銅、アルミニウムまたはアルミニウム合金を使用することが好ましい。   Among these, when manufacturing the electrode sheet used for the electrode for lithium ion batteries, metal foil, a carbon film, and a conductive polymer film can be used as the base material 14, and a metal is used suitably. Among these, it is preferable to use copper, aluminum, or an aluminum alloy in terms of conductivity and voltage resistance.

また、基材14の表面には塗膜処理、穴あけ加工、バフ加工、サンドブラスト加工及び/又はエッチング加工等の処理が施されていても良い。基材14の表面に接着剤等を塗布すると、基材14上に形成される粉体層10A,10Bを強固に保持することができるため、特に好ましい。   In addition, the surface of the base material 14 may be subjected to processing such as coating treatment, drilling, buffing, sandblasting, and / or etching. It is particularly preferable to apply an adhesive or the like to the surface of the base material 14 because the powder layers 10A and 10B formed on the base material 14 can be firmly held.

ホッパー8A,8Bに収容される粉体6としては、電極活物質を含む複合粒子が挙げられる。複合粒子は、電極活物質及び結着材を含み、必要に応じてその他の分散剤、導電材および添加剤を含んでもよい。   Examples of the powder 6 accommodated in the hoppers 8A and 8B include composite particles containing an electrode active material. The composite particles include an electrode active material and a binder, and may include other dispersants, conductive materials, and additives as necessary.

複合粒子をリチウムイオン電池電極用の電極材料として用いる場合、正極用活物質としては、リチウムイオンを可逆的にドープ・脱ドープ可能な金属酸化物が挙げられる。かかる金属酸化物としては、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、燐酸鉄リチウム等を挙げることができる。なお、上記にて例示した正極活物質は適宜用途に応じて単独で使用してもよく、複数種混合して使用してもよい。   When the composite particles are used as an electrode material for a lithium ion battery electrode, examples of the positive electrode active material include metal oxides capable of reversibly doping and dedoping lithium ions. Examples of the metal oxide include lithium cobaltate, lithium nickelate, lithium manganate, and lithium iron phosphate. In addition, the positive electrode active material illustrated above may be used independently according to a use, and may be used in mixture of multiple types.

なお、リチウムイオン電池用正極の対極としての負極の活物質としては、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素、熱分解炭素などの低結晶性炭素(非晶質炭素)、グラファイト(天然黒鉛、人造黒鉛)、錫やケイ素等の合金系材料、ケイ素酸化物、錫酸化物、チタン酸リチウム等の酸化物、等が挙げられる。なお、上記に例示した電極活物質は適宜用途に応じて単独で使用してもよく、複数種混合して使用してもよい。   The active material of the negative electrode as the counter electrode of the positive electrode for lithium ion batteries includes graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, low crystalline carbon such as pyrolytic carbon (amorphous carbon), graphite (natural graphite) , Artificial graphite), alloy materials such as tin and silicon, oxides such as silicon oxide, tin oxide, and lithium titanate. In addition, the electrode active material illustrated above may be used independently according to a use, and may be used in mixture of multiple types.

リチウムイオン電池電極用の電極活物質の形状は、粒状に整粒されたものが好ましい。粒子の形状が球形であると、電極成形時により高密度なリチウムイオン電池用電極が形成できる。   The shape of the electrode active material for the lithium ion battery electrode is preferably a granulated particle. When the particle shape is spherical, a higher-density electrode for a lithium ion battery can be formed at the time of forming the electrode.

リチウムイオン電池電極用の電極活物質の体積平均粒子径は、正極、負極ともに通常0.1〜100μm、好ましくは0.5〜50μm、より好ましくは0.8〜30μmである。   The volume average particle diameter of the electrode active material for a lithium ion battery electrode is usually 0.1 to 100 μm, preferably 0.5 to 50 μm, more preferably 0.8 to 30 μm for both the positive electrode and the negative electrode.

複合粒子に用いられる結着材としては、前記電極活物質を相互に結着させることができる化合物であれば特に制限はない。好適な結着材は、溶媒に分散する性質のある分散型結着材である。分散型結着材として、例えば、シリコン系重合体、フッ素含有重合体、共役ジエン系重合体、アクリレート系重合体、ポリイミド、ポリアミド、ポリウレタン等の高分子化合物が挙げられ、好ましくはフッ素系含有重合体、共役系ジエン重合体およびアクリレート系重合体、より好ましくは共役ジエン系重合体およびアクリレート系重合体が挙げられる。   The binder used for the composite particles is not particularly limited as long as it is a compound capable of binding the electrode active materials to each other. A suitable binder is a dispersion type binder having a property of being dispersed in a solvent. Examples of the dispersion-type binder include high molecular compounds such as silicon polymers, fluorine-containing polymers, conjugated diene polymers, acrylate polymers, polyimides, polyamides, polyurethanes, and preferably fluorine-containing polymers. Polymers, conjugated diene polymers and acrylate polymers, more preferably conjugated diene polymers and acrylate polymers.

分散型結着材の形状は、特に制限はないが、粒子状であることが好ましい。粒子状であることにより、結着性が良く、また、作製した電池の容量の低下や充放電の繰り返しによる放電効率、サイクル寿命の劣化を抑えることができる。粒子状の結着材としては、例えば、ラテックスのごとき結着材の粒子が水に分散した状態のものや、このような分散液を乾燥して得られる粒子状のものが挙げられる。   The shape of the dispersion-type binder is not particularly limited, but is preferably particulate. Due to the particulate form, the binding property is good, and it is possible to suppress the decrease in capacity of the manufactured battery and the deterioration of discharge efficiency and cycle life due to repeated charge and discharge. Examples of the particulate binder include those in which the particles of the binder such as latex are dispersed in water, and particulates obtained by drying such a dispersion.

結着材の量は、得られる電極活物質層と基材との密着性が充分に確保でき、かつ、内部抵抗を低くすることができる観点から、電極活物質100重量部に対して、乾燥重量基準で通常は0.1〜50重量部、好ましくは0.5〜20重量部、より好ましくは1〜15重量部である。   The amount of the binder is such that the adhesion between the obtained electrode active material layer and the substrate can be sufficiently secured and the internal resistance can be lowered. The amount is usually 0.1 to 50 parts by weight, preferably 0.5 to 20 parts by weight, more preferably 1 to 15 parts by weight.

複合粒子には、前述のように必要に応じて分散剤を用いてもよい。分散剤の具体例としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどのセルロース系ポリマー、ならびにこれらのアンモニウム塩またはアルカリ金属塩などが挙げられる。これらの分散剤は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。   As described above, a dispersant may be used for the composite particles as necessary. Specific examples of the dispersant include cellulose polymers such as carboxymethyl cellulose and methyl cellulose, and ammonium salts or alkali metal salts thereof. These dispersants can be used alone or in combination of two or more.

複合粒子には、前述のように必要に応じて導電材を用いてもよい。導電材の具体例としては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、及びケッチェンブラック(アクゾノーベル ケミカルズ ベスローテン フェンノートシャップ社の登録商標)などの導電性カーボンブラックが挙げられる。これらの中でも、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックが好ましい。これらの導電材は、単独でまたは二種類以上を組み合わせて用いることができる。   As described above, a conductive material may be used for the composite particles as necessary. Specific examples of the conductive material include conductive carbon black such as furnace black, acetylene black, and ketjen black (registered trademark of Akzo Nobel Chemicals Bethloten Fennaut Shap). Among these, acetylene black and ketjen black are preferable. These conductive materials can be used alone or in combination of two or more.

複合粒子は、電極活物質、結着材および必要に応じ添加される前記導電材等他の成分を用いて造粒することにより得られ、少なくとも電極活物質、結着材を含んでなるが、前記のそれぞれが個別に独立した粒子として存在するのではなく、構成成分である電極活物質、結着材を含む2成分以上によって一粒子を形成するものである。具体的には、前記2成分以上の個々の粒子の複数個が結合して二次粒子を形成しており、複数個(好ましくは数個〜数十個)の電極活物質が、結着材によって結着されて粒子を形成しているものが好ましい。   The composite particles are obtained by granulating using an electrode active material, a binder, and other components such as the conductive material added as necessary, and include at least an electrode active material and a binder, Each of the above does not exist as an independent particle, but forms one particle by two or more components including an electrode active material and a binder as constituent components. Specifically, a plurality of (more preferably several to several tens) electrode active materials are formed by combining a plurality of the individual particles of the two or more components to form secondary particles. It is preferable that the particles are bound to form particles.

複合粒子の製造方法は特に制限されず、流動層造粒法、噴霧乾燥造粒法、転動層造粒法などの公知の造粒法により製造することができる。   The production method of the composite particles is not particularly limited, and can be produced by a known granulation method such as a fluidized bed granulation method, a spray drying granulation method, or a rolling bed granulation method.

複合粒子の体積平均粒子径は、所望の厚みの電極活物質層を容易に得る観点から、通常0.1〜1000μm、好ましくは1〜500μm、より好ましくは30〜250μmの範囲である。   The volume average particle diameter of the composite particles is usually in the range of 0.1 to 1000 μm, preferably 1 to 500 μm, more preferably 30 to 250 μm, from the viewpoint of easily obtaining an electrode active material layer having a desired thickness.

なお、複合粒子の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(たとえば、SALD−3100;島津製作所製)にて測定し、算出される体積平均粒子径である。   The average particle size of the composite particles is a volume average particle size calculated by measuring with a laser diffraction particle size distribution measuring device (for example, SALD-3100; manufactured by Shimadzu Corporation).

2…粉体成形装置、4…プレス用ロール、6…粉体、8A,8B…ホッパー、10A,10B…粉体層、12…スキージ部材、14…基材、16…ガイドロール DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Powder molding apparatus, 4 ... Roll for press, 6 ... Powder, 8A, 8B ... Hopper, 10A, 10B ... Powder layer, 12 ... Squeegee member, 14 ... Base material, 16 ... Guide roll

Claims (1)

一方のロール及び他方のロールの外周面が最も近づく点の接線と水平線とがなす角が、電極活物質を含む粉体に固有の安息角以下となるように、前記一方のロールに対して前記他方のロールが下方に設けられた一対のプレス用ロールにより基材の表面に前記粉体を圧密して電極シートを製造するリチウムイオン電池用電極の製造方法において、
前記一方のロールの外周面の接線と水平線とがなす角が、前記粉体に固有の安息角以下となる前記一方のロール上の位置に前記粉体を供給する第1粉体供給工程と、
前記一方のロール上に供給された前記粉体を均し第1粉体層を形成する第1粉体層形成工程と、
前記一方のロールの外周面の接線と水平線とがなす角が、前記粉体に固有の安息角以下となる前記一方のロール上の位置から前記一方のロール及び前記他方のロールの外周面が最も近づく点まで、前記一方のロール上に形成された前記第1粉体層を前記基材で覆い前記第1粉体層の浮き上がりを抑制して搬送する第1粉体層搬送工程と、
前記他方のロールの外周面の接線と水平線とがなす角が、前記粉体に固有の安息角以下となる前記他方のロール上の位置に前記粉体を供給する第2粉体供給工程と、
前記他方のロール上に供給された前記粉体を均し第2粉体層を形成する第2粉体層形成工程と、
前記他方のロール上に形成された前記第2粉体層を搬送する第2粉体層搬送工程と、
前記一対のプレス用ロール間に前記基材を通過させることにより前記基材の一方の面に対して前記第1粉体層を圧密すると同時に前記基材の他方の面に前記第2粉体層を圧密する圧縮成形工程と、
を含むことを特徴とするリチウムイオン電池用電極の製造方法。

Tangent and the horizontal line and the angle formed by the outer peripheral surface closest point of one roll and the other roll, so that the following specific angle of repose in a powder containing an electrode active material, the relative said one of the rolls In the method for producing an electrode sheet for a lithium ion battery, the electrode sheet is produced by compacting the powder onto the surface of a base material by a pair of press rolls provided on the other side below,
A first powder supply step of supplying the powder to a position on the one roll where an angle formed by a tangent to the outer peripheral surface of the one roll and a horizontal line is equal to or less than an angle of repose inherent to the powder;
A first powder layer forming step of leveling the powder supplied on the one roll to form a first powder layer;
From the position on the one roll where the angle formed between the tangent to the outer peripheral surface of the one roll and the horizontal line is equal to or less than the repose angle specific to the powder, the outer peripheral surfaces of the one roll and the other roll are the most. A first powder layer transporting step of covering the first powder layer formed on the one roll with the base material and transporting the first powder layer while suppressing lifting up to a point approaching ;
A second powder supply step of supplying the powder to a position on the other roll at which an angle formed by a tangent to the outer peripheral surface of the other roll and a horizontal line is equal to or less than an angle of repose inherent to the powder;
A second powder layer forming step of leveling the powder supplied on the other roll to form a second powder layer;
A second powder layer transporting step of transporting the second powder layer formed on the other roll;
By passing the base material between the pair of press rolls, the first powder layer is consolidated against one surface of the base material, and at the same time, the second powder layer is formed on the other surface of the base material. Compression molding process to consolidate,
The manufacturing method of the electrode for lithium ion batteries characterized by including.

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