JP6766674B2 - リチウム箔の圧延方法 - Google Patents
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つまり、特許文献1及び特許文献2に紹介されている圧延方法によっても、薄くかつ良好な形状の製品リチウム箔を圧延により製造することは容易ではない。したがって、本発明の発明者は、直接的ドープ法に用いる薄い製品リチウム箔を製造するためには、従来の方法とは異なる新規なリチウム箔の圧延方法が必要だと考えた。
前記第1ロール及び前記第2ロールで区画された潤滑剤貯留部にある潤滑剤に、前記リチウム箔の両面を触れさせて、前記リチウム箔を圧延する、リチウム箔の圧延方法である。
前記第1ロール及び前記第2ロールで区画された潤滑剤貯留部にある潤滑剤に、前記リチウム箔の両面を触れさせて、前記リチウム箔を圧延する、リチウム箔の圧延方法である。
リチウム箔を上方から下方に搬送しつつ第1ロール及び第2ロールの間で前記リチウム箔を圧延するロールプレス部を有し、
前記ロールプレス部は、前記第1ロールの表面及び前記第2ロールの表面の距離が最短となる近接箇所と、前記近接箇所の上側に連続する前記第1ロールの表面及び前記第2ロールの表面と、で区画された潤滑剤貯留部を有する、リチウム箔の圧延装置である。
以下、本発明のリチウム箔の圧延方法及び圧延装置を、リチウム箔の圧延方法に沿って説明する。
本発明のリチウム箔の圧延方法においては、第1ロール11及び第2ロール21で潤滑剤貯留部40を区画形成し、当該潤滑剤貯留部40に潤滑剤90を貯留する。第1ロール11及び第2ロール21はロールプレス用の圧延ロールであるため、第1ロール11の表面12と第2ロール21の表面22とは所定箇所において互いに近接する。この第1ロール11と第2ロール21との近接箇所30と、第1ロール11の表面12及び第2ロール21の表面22のうち当該近接箇所30に連続する部分とで、潤滑剤貯留部40が区画形成される。
さらに、本発明のリチウム箔の圧延方法によると、リチウム原箔91と第1ロール11との間、及び、リチウム原箔91と第2ロール21との間に、潤滑剤90が充分に存在する状態で圧延が行われるために、リチウム原箔91は第1ロール11及び第2ロール21に圧着し難い。
しかも、リチウム原箔の両面に同時にかつ全く同じ方法で潤滑剤を付着させることができるため、リチウム原箔に作用する荷重や摩擦力を均一にでき、リチウム原箔を均一に圧延することが可能である。
これらの協働によって、本発明のリチウム箔の圧延方法によると、直接的ドープ法に使用し得る薄い製品リチウム箔95を容易かつ安価に製造することが可能である。以下、必要に応じて、第1ロール11及び第2ロール21を総称してロールという。
具体的にはロールの材料は、ビッカース硬さ50HV以上であるのが好ましく、70HV以上であるのがより好ましく、100HV以上であるのが更に好ましく、150HV以上であるのがなお好ましい。ビッカース硬さ50HV以上の材料を例示すると、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル鋼、ニッケルモリブデンクロム系合金、ニッケルクロム鉄系合金、タングステン、タングステン鋼、モリブデン、チタン、チタン合金、アルミニウム青銅、真鍮、銅合金、炭素鋼等が挙げられる。価格、加工性等を勘案すると、このうちステンレス鋼を用いるのが特に好ましい。
本発明のリチウム箔の圧延方法で製造された製品リチウム箔を用いる直接的ドープ法としては、当該製品リチウム箔を、正極活物質層及び/又は負極活物質層の表面に載置、積層、貼付等することで、製品リチウム箔と正極活物質層及び/又は負極活物質層と一体化すれば良い。そして、製品リチウム箔と正極及び/又は負極との一体品を、電解液及び必要に応じて他の電極及びセパレータとともに電池用ケースに収容してリチウムイオン二次電池とすれば、何れかの段階において製品リチウム箔のリチウムイオンが隣接する正極活物質層及び/又は負極活物質層に移動し、リチウムイオン二次電池へのリチウムのドープが為される。
実施例1のリチウム箔の圧延方法に用いる実施例1のリチウム箔の圧延装置を模式的に表す説明図を図1に示し、実施例1のリチウム箔の圧延装置を図1中左側から見た要部拡大図を図2に示す。以下、上、下、左、右、先、後とは、図1に示す上、下、左、右、先、後を指す。なお、このうち左右方向は、後述するリチウム原箔の幅方向及びロールの軸方向と一致する。
本発明のリチウム箔の圧延装置は、リチウム箔91を上方から下方に搬送しつつ第1ロール11及び第2ロール21の間で前記リチウム箔91を圧延するロールプレス部10を有し、
前記ロールプレス部10は、前記第1ロール11の表面12及び前記第2ロール21の表面22の距離が最短となる近接箇所30と、前記近接箇所30の上側に連続する前記第1ロール11の表面12及び前記第2ロール21の表面22と、で区画された潤滑剤貯留部40を有する。
潤滑剤貯留部40には、潤滑剤90が貯留される。
実施例2のリチウム箔の圧延装置は、壁部の形状、及び、第1ロール及び第2ロールに対する壁部の位置以外は実施例1のリチウム箔の圧延装置と概略同じである。実施例2のリチウム箔の圧延方法は、実施例2のリチウム箔の圧延装置を用いたこと以外は、実施例1のリチウム箔の圧延方法と概略同じである。
実施例2のリチウム箔の圧延装置における第1ロール、第2ロール及び壁部を模式的に表す説明図を図3に示す。
リチウム原箔の両面に潤滑剤を塗布した。潤滑剤を塗布したリチウム原箔を2枚の離型フィルムで挟み、ロールプレス装置によって圧延した。リチウム原箔としては厚さ100μmのものを用いた。潤滑剤としてはヘキサンを用いた。離型フィルムとしてはリンテックス社製、厚さ25μmのポリエチレンフィルムを用いた。ロールプレス装置における2つのロールの隙間は初期状態で50μmとした。
圧延後、得られた製品リチウム箔から離型フィルムを剥がし、製品リチウム箔に変形や破損のない場合に、製品リチウム箔の厚さを計測した。製品リチウム箔に変形や破損があれば、ロールプレス装置における2つのロールの隙間を徐々に大きく変更し、当該変更点以外は同じ条件で新たなリチウム箔につき圧延を行った。変形や破損のない製品リチウム箔が得られるまでこれを繰り返し、変形や破損のない製品リチウム箔の厚さを測定した。試験例1の結果を表1に示す。
リチウム原箔の片面に潤滑剤を塗布したこと以外は、試験例1と同じ方法によって圧延を行い、変形や破損のない製品リチウム箔の厚さを測定した。
リチウム原箔の両面に潤滑剤を塗布したこと及び潤滑剤としてエチルメチルカーボネートを用いたこと以外は、試験例1と同じ方法によって圧延を行い、変形や破損のない製品リチウム箔の厚さを測定した。
リチウム原箔の片面に潤滑剤を塗布したこと以外は試験例3と同じ方法によって圧延を行い、変形や破損のない製品リチウム箔の厚さを測定した。
リチウム原箔に潤滑剤を塗布しなかったこと以外は、試験例1と同じ方法によって圧延を行い、変形や破損のない製品リチウム箔の厚さを測定した。
本発明のリチウム箔の圧延方法及び圧延装置を用いれば、リチウム原箔の両面に充分な量の潤滑剤を付着させた状態で圧延を行うことができる。また、リチウム原箔の両面に潤滑剤を付着させるための塗布材等も不要であり、かつ、リチウム原箔の両面に充分な量の潤滑剤を容易に付着させ得る。このため、本発明のリチウム箔の圧延方法及び装置によると、試験例1及び試験例3の状態を非常に容易かつ安価に再現でき、薄い製品リチウム箔を容易に製造できるといい得る。
13:第1ロールの回転軸 21:第2ロール 22:第2ロールの表面
23:第2ロールの回転軸 30:近接箇所 35:壁部
36:シール部 37シール支持部 38:当接面
40:潤滑剤貯留部 50:搬送部
51:巻き出しロール 52:巻き取りロール 53:第1送りロール
54:第2送りロール 70:循環部 71:回収部
72:輸液部 73:輸液経路部 73a:輸液経路部の一端部
73b:輸液経路部の他端部 74:輸液ポンプ
91:リチウム原箔(リチウム箔) 95:製品リチウム箔
Claims (5)
- 第1ロール及び第2ロールの間でリチウム箔を圧延するリチウム箔の圧延方法であって、
前記第1ロール及び前記第2ロールで区画された潤滑剤貯留部にある潤滑剤に、前記リチウム箔の両面を触れさせて、前記リチウム箔を圧延する、リチウム箔の圧延方法。 - 前記潤滑剤は非プロトン性有機溶媒である、請求項1に記載のリチウム箔の圧延方法。
- リチウム箔を上方から下方に搬送しつつ第1ロール及び第2ロールの間で前記リチウム箔を圧延するロールプレス部を有し、
前記ロールプレス部は、前記第1ロールの表面及び前記第2ロールの表面の距離が最短となる近接箇所と、前記近接箇所の上側に連続する前記第1ロールの表面及び前記第2ロールの表面と、で区画された潤滑剤貯留部を有する、リチウム箔の圧延装置。 - 前記第1ロール及び前記第2ロールとともに前記潤滑剤貯留部を区画する壁部を有する、請求項3に記載のリチウム箔の圧延装置。
- 請求項1又は請求項2に記載のリチウム箔の圧延方法によりリチウム箔を圧延する工程と、
圧延後の前記リチウム箔を電極における活物質層に一体化する工程と、を有する、電極の製造方法。
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