JP7167113B2 - Manufacturing method of electrode coating material - Google Patents
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Description
本開示技術は,電極塗工材の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a method for manufacturing an electrode coating material.
従来から,電池の電極活物質その他の電極原料の粒子を溶媒と混合して,集電体の表面に塗工するための塗工材とすることが行われている。特許文献1に開示されている技術もその例である。同文献の技術では,スラリー温度および「ひずみ速度」を管理しながら混練を行うようになっている。 Conventionally, particles of an electrode active material of a battery and other electrode raw materials are mixed with a solvent to form a coating material for coating the surface of a current collector. The technique disclosed in Patent Document 1 is also an example. In the technique of the document, kneading is performed while controlling the slurry temperature and "strain rate".
従来の技術による電極塗工材の製造には,次のような問題点があった。高出力用途の電池向けの場合には,原料粒子として中空構造または多孔構造(以下,まとめて「中空多孔構造」という。)のものを用いることがある。中空多孔構造の原料粒子を溶媒とともに混練すると,原料粒子の中空多孔構造が破壊されることがある。これでは高出力用途への対応ができない。特許文献1のようにスラリー温度および「ひずみ速度」を管理しながら混練しても,中空多孔構造の破壊は防止できない。 Manufacture of electrode coating materials according to conventional techniques has the following problems. In the case of batteries for high output applications, raw material particles having a hollow structure or a porous structure (hereinafter collectively referred to as "hollow porous structure") may be used. When raw material particles having a hollow porous structure are kneaded with a solvent, the hollow porous structure of the raw material particles may be destroyed. This is not suitable for high output applications. Even if kneading is carried out while controlling the slurry temperature and "strain rate" as in Patent Document 1, destruction of the hollow porous structure cannot be prevented.
本開示技術は,前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,原料粒子の中空多孔構造を破壊することなく原料粒子を混練溶媒と混練して湿潤体とすることができる電極塗工材の製造方法を提供することにある。 The disclosed technology has been made to solve the problems of the conventional technology described above. That is, the object is to provide a method for producing an electrode coating material that can knead raw material particles with a kneading solvent to form a wet material without destroying the hollow porous structure of the raw material particles.
本開示技術の一態様における電極塗工材の製造方法は,中空または多孔質の電極原料粒子を混練溶媒とともにミキサーで混練する際のミキサーの駆動トルクについて,電極原料粒子の中空構造または多孔構造を圧壊しない上限値を定める上限トルク決定工程と,上限トルク決定工程で決定した上限値以下の駆動トルクでミキサーを駆動することで,電極原料粒子を混練溶媒と混合した湿潤体である電極塗工材を得る混練工程とを有する。ここで上限トルク決定工程では,電極原料粒子が加圧により圧壊するときの圧壊力の測定値に基づく圧壊強度もしくは前記電極原料粒子のメーカーによる圧壊強度の公称値に基づく混練時の擦れ合い力Fと,混練時に剪断応力を受ける領域の体積Vと,混練時に剪断応力を受ける領域内の電極原料粒子の個数Nとにより, T = F×N×V で定められるTを駆動トルクの上限値とする。 In the manufacturing method of the electrode coating material according to one aspect of the disclosed technology, the driving torque of the mixer when the hollow or porous electrode raw material particles are kneaded together with the kneading solvent is determined by the hollow structure or the porous structure of the electrode raw material particles. The electrode coating material, which is a wet body in which the electrode raw material particles are mixed with the kneading solvent, is obtained by driving the mixer with a driving torque equal to or lower than the upper limit value determined in the upper limit torque determination step, which determines the upper limit value that does not cause crushing. and a kneading step to obtain Here, in the upper limit torque determination step, the crushing strength based on the measured value of the crushing force when the electrode raw material particles are crushed by pressurization or the friction force F during kneading based on the nominal value of the crushing strength determined by the manufacturer of the electrode raw material particles , the volume V of the region that receives the shear stress during kneading, and the number N of the electrode raw material particles in the region that receives the shear stress during kneading. do.
上記態様における電極塗工材の製造方法では,混練工程の際に,上限トルク決定工程で決定した上限値を超えない範囲内の駆動トルクでミキサーを駆動するので,電極原料粒子の中空多孔構造を維持したまま湿潤体である電極塗工材を得ることができる。この電極塗工材を用いて塗工工程を行った電極板,およびその電極板を用いて構成した電池も,本開示技術に係る電極塗工材の製造方法により製造されたものに含まれる。 In the manufacturing method of the electrode coating material in the above embodiment, during the kneading step, the mixer is driven with a drive torque within a range not exceeding the upper limit value determined in the upper limit torque determination step. It is possible to obtain an electrode coating material that is a wet body while maintaining the properties. The electrode plate subjected to the coating process using this electrode coating material and the battery constructed using the electrode plate are also included in those manufactured by the manufacturing method of the electrode coating material according to the technology disclosed herein.
上記態様における電極塗工材の製造方法の混練工程ではさらに,ミキサーの駆動トルクを測定することと,測定される駆動トルクの値が上限値以下となるように混練速度を調整することとを行うことが望ましい。これにより,混練中に混練抵抗の変動があったとしても駆動トルクをその上限値以下に維持することができる。 In the kneading step of the manufacturing method of the electrode coating material in the above embodiment, the driving torque of the mixer is further measured, and the kneading speed is adjusted so that the measured driving torque is equal to or lower than the upper limit. is desirable. As a result, even if the kneading resistance fluctuates during kneading, the drive torque can be maintained below its upper limit.
本開示技術によれば,原料粒子の中空多孔構造を破壊することなく原料粒子を混練溶媒と混練して湿潤体とすることができる電極塗工材の製造方法が提供されている。 According to the technology disclosed herein, there is provided a method for producing an electrode coating material that can knead raw material particles with a kneading solvent to form a wet material without destroying the hollow porous structure of the raw material particles.
以下,本開示技術を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,図1に示す手順による電極板の製造のうちの「混練」の部分に本開示技術を適用したものである。混練の工程では,電極原料粒子を混練溶媒とともに混練して湿潤体を得る。この湿潤体が,その後の塗工工程で塗工材として使用される。本形態では,電極原料粒子として,活物質および添加材の粒子を用いる。添加材としては導電材,結着剤,増粘剤等が挙げられる。活物質の粒子としては,中空のもの,または多孔質のものを用いる。混練溶媒としては水または有機溶剤が用いられる。 Embodiments embodying the disclosed technology will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, the technique of the present disclosure is applied to the "kneading" part of the manufacturing of the electrode plate according to the procedure shown in FIG. In the kneading step, the electrode raw material particles are kneaded together with a kneading solvent to obtain a wet body. This wet body is used as a coating material in the subsequent coating process. In this embodiment, particles of the active material and the additive are used as the electrode raw material particles. Additives include conductive materials, binders, thickeners, and the like. As the active material particles, hollow or porous particles are used. Water or an organic solvent is used as the kneading solvent.
本形態における混練工程では,図2に示す機能構成の混練装置を用いる。これは,ミキサー1と制御回路2とを有するものである。制御回路2は,ミキサー1の駆動モータ3の駆動トルクを測定しつつその回転速度を制御するものである。トルク測定の方法は,電力値,電流値等のモニタリングによるもの,駆動伝達系統の歪み測定によるもの等,何でもよい。ミキサー1の種類は,プラネタリーミキサー,二軸混練機,3本ロールミルなど特に限定はない。
In the kneading step in this embodiment, a kneading device having the functional configuration shown in FIG. 2 is used. It comprises a mixer 1 and a
本形態における混練工程では,制御回路2により,駆動モータ3の駆動トルクを一定の範囲内に維持するように,その回転速度を調節する。駆動トルクに着目するのは,電極原料粒子の中空構造または多孔構造を破壊しないためである。そのため,混練工程に先立ち上限トルク決定工程を行う。
In the kneading process in this embodiment, the
図3に,ミキサー1(混練羽根5を有する形式のものである場合)内の電極原料粒子4および混練羽根5の状況を示す。ミキサー1内で被混練物は,混練羽根5とハウジング6とに挟まれ,混練羽根5の移動により剪断応力を受ける。この剪断応力は,電極原料粒子4の中空構造または多孔構造を破壊しようとする要因である。剪断応力により個々の電極原料粒子4に掛かる応力を擦れ合い力という。
FIG. 3 shows the condition of the electrode
ミキサー1内で個々の電極原料粒子4が受ける擦れ合い力Fは,次式で表される。
F = τ/N …………(1)
τ:混練羽根5とハウジング6とに挟まれた領域の被混練物に掛かる剪断応力
N:同領域内の電極原料粒子4の個数
The frictional force F that the individual electrode
F = τ/N …………(1)
τ: Shear stress applied to the material to be kneaded in the area sandwiched between the
上記で「N」の個数は,混練羽根5とハウジング6との最近接領域(図3中の領域A)内に存在する電極原料粒子4の個数である。混練時の剪断応力はこの領域内の被混練物に掛かるからである。
The number of " N " is the number of electrode
(1)式中の被混練物に掛かる剪断応力τは,次式で表される。
τ = T/V …………(2)
T:駆動モータ3の駆動トルク
V:剪断応力を受ける領域(領域A)の体積
The shear stress τ applied to the material to be kneaded in the equation (1) is expressed by the following equation.
τ = T/V (2)
T: Driving torque of driving motor 3 V: Volume of area (area A) receiving shear stress
(1)式および(2)式から,擦れ合い力Fを次式で表すことができる。
F = T/(N×V) …………(3)
From the formulas (1) and (2), the rubbing force F can be expressed by the following formula.
F=T/(N×V) …………(3)
駆動トルクTについては次式が成り立つ。
T = μ×u×S …………(4)
μ:被混練物の粘度
u:混練羽根5の先端のハウジング6に対する相対速度
S:剪断応力を受ける領域(領域A)を図3中で上方から見た面積
The following equation holds for the driving torque T.
T = μ×u×S …………(4)
μ: Viscosity of material to be kneaded u: Relative speed of tip of
(3)式および(4)式から,擦れ合い力Fを次式で表すことができる。
F = (μ×u)/(N×h) …………(5)
h:混練羽根5の先端とハウジング6との間のクリアランス(=V/S)
From the formulas (3) and (4), the rubbing force F can be expressed by the following formula.
F = (μ×u)/(N×h) …………(5)
h: clearance between the tip of the kneading
(5)式では,擦れ合い力Fが,被混練物の粘度μと,混練羽根5の相対速度uと,剪断応力を受ける電極原料粒子4の個数Nと,混練羽根5のクリアランスhとで表されている。これらはいずれも,既知値,または測定,算出が可能な値である。粘度μは適当な粘度計で測定できる。相対速度uは,駆動モータ3の回転速度と混練羽根5の最大径から算出できる。個数Nは,被混練物において電極原料粒子4が占める体積と,1個の電極原料粒子4の体積の比から算出できる。原料の粒径は画像解析または適当な粒度計で測定可能であり,原料メーカーによる公称値があればそれでもよい。体積Vは,ミキサー1のクリアランスhと図3中の奥行き方向の寸法と混練羽根5の先端部の厚さから算出できる。クリアランスh等はミキサー1の仕様による既知値である。
In equation (5), the frictional force F is determined by the viscosity μ of the material to be kneaded, the relative velocity u of the
本形態の混練工程で駆動トルクを一定の範囲内に維持するのは,個々の電極原料粒子4の中空多孔構造を破壊しないためである。中空多孔構造である電極原料粒子4に掛かる擦れ合い力Fが過大となると,中空多孔構造が破壊されてしまう(これを「圧壊」という。)からである。中空多孔構造の破壊されにくさの指標を圧壊強度(次元は圧力と同じ)という。混練時の擦れ合い力Fは,圧壊強度に基づく上限値以下でなければならない。
The driving torque is kept within a certain range in the kneading process of this embodiment so as not to break the hollow porous structure of the individual electrode
電極原料粒子4が加圧により圧壊するときの圧壊力は,ナノシーズ社製の微小粒子圧壊力測定装置「NS-A100型」を用いて測定することができる。圧壊力を測定すればそれに基づき圧壊強度を算出することができる。原料粒子メーカーによる圧壊強度の公称値がある場合にはそれでもよい。圧壊強度が分かれば,擦れ合い力Fの上限を定めることができる。
The crushing force when the electrode
擦れ合い力Fの上限が圧壊強度により定まれば,上記(3)式に基づく次式により,駆動トルクTの上限を定めることができる。
T = F×N×V …………(6)
If the upper limit of the frictional force F is determined by the crushing strength, the upper limit of the driving torque T can be determined by the following equation based on the above equation (3).
T = F x N x V …………(6)
よって本形態では,駆動モータ3の駆動トルクTを上記の上限トルク決定工程のようにして定められる上限値以下にするようにして混練工程を実施する。混練工程中に駆動トルクTの測定を行い,測定される駆動トルクTが上記上限値を上回っていた場合には,駆動モータ3の回転速度を下げることで駆動トルクTを下げる。これにより,駆動トルクTを上限値以下に抑える。
Therefore, in the present embodiment, the kneading step is carried out so that the drive torque T of the
混練を続けていると,被混練物の粘度μが低下することで,測定される駆動トルクTが低下する場合がある。この場合には,混練の効率低下防止のため,回転速度を上げてもよい。駆動トルクTの下限値を設定してもよい。測定される駆動トルクTが下限値を下回っていた場合に回転速度を上げるのである。ただし当然,回転速度を上げる場合でも,駆動トルクTが上記上限値を超えない範囲内とする。このような制御を行うことで,被混練物を均一に分散させるために必要な混練力を掛けつつ,電極原料粒子4を圧壊させることもない適正な応力を与え続けることができる。
If the kneading is continued, the viscosity μ of the material to be kneaded decreases, and thus the measured drive torque T may decrease. In this case, the rotation speed may be increased in order to prevent the kneading efficiency from being lowered. A lower limit value of the driving torque T may be set. The rotational speed is increased when the measured drive torque T is below the lower limit. However, even if the rotation speed is increased, the drive torque T must be within a range that does not exceed the upper limit. By performing such control, it is possible to continuously apply an appropriate stress without crushing the
上限値以下の駆動トルクで混練工程を行うことにより,電極原料粒子4の中空多孔構造を維持したままの湿潤体,つまり電極塗工材を得ることができる。この塗工材を用いることで,電極原料粒子4の中空多孔構造が維持されている電極板,電池を得ることができる。このような電極板,電池は,高出力用途に適したものである。
By performing the kneading step with a driving torque equal to or lower than the upper limit value, a wet body in which the hollow porous structure of the electrode
以下に実施例を説明する。本実施例では,リチウムイオン電池の正極用電極板を製造する場合を取り扱う。本実施例で使用した材料は,以下の通りである。
活物質:三元系複合リチウム金属酸化物
導電材:アセチレンブラック,カーボンナノチューブ
結着剤:ポリフッ化ビニリデン
増粘剤:使用せず
混練溶媒:N-メチル-2-ピロリドン
Examples are described below. This embodiment deals with the case of manufacturing a positive electrode plate for a lithium ion battery. The materials used in this example are as follows.
Active material: Ternary composite lithium metal oxide Conductive material: Acetylene black, carbon nanotube Binder: Polyvinylidene fluoride Thickener: Not used Kneading Solvent: N-methyl-2-pyrrolidone
固形成分の配合比は,重量%で次の通りとした。
活物質粒子 :93.62
アセチレンブラック : 3.92
カーボンナノチューブ: 0.98
ポリフッ化ビニリデン: 1.48
The blending ratio of the solid components was as follows in terms of % by weight.
Active material particles: 93.62
Acetylene black: 3.92
Carbon nanotubes: 0.98
Polyvinylidene fluoride: 1.48
上記の固形成分と混練溶媒とを,固形分比率80重量%で混合し,被混練物とした。混練はロールミルで行った。 The solid component and the kneading solvent were mixed at a solid content ratio of 80% by weight to obtain a material to be kneaded. Kneading was performed with a roll mill.
活物質粒子の圧壊強度の測定結果を表1に示す。ここでは,中空構造のものと多孔質のものとを2種類ずつ,計4種類を対象とした。測定は前述の微小粒子圧壊力測定装置を用いて圧壊時の圧壊力を測定し,これに基づき算出することで行った。表1中には,粒子径(直径)の測定値と,圧壊強度に基づく上限トルク値も合わせて載せている。 Table 1 shows the measurement results of the crushing strength of the active material particles. Here, a total of four types, two types each of hollow structure and porous type, were targeted. The measurement was performed by measuring the crushing force at the time of crushing using the microparticle crushing force measurement device described above, and calculating based on this. Table 1 also lists the measured particle size (diameter) and the upper limit torque value based on the crushing strength.
上記の圧壊力の測定についてさらに詳細に説明する。当該測定は,上記測定装置により,通常の実験室環境下にて以下のようにして行った。
・ステージ上にサンプルの粉末を自由落下により散布する。
・ステージ上に散布したサンプルに圧壊針を押し付ける。
・押し付け力の波形チャートを記録する。
・波形チャート上で,押し付け力のピーク値とベースライン(押付開始前のレベル)との差を圧壊力G[N]とする。
The above crushing force measurement will be described in more detail. The measurement was carried out as follows under a normal laboratory environment using the above measuring apparatus.
- Sprinkle the powder of the sample on the stage by free fall.
・The crushing needle is pressed against the sample spread on the stage.
・Record the pressing force waveform chart.
・On the waveform chart, the difference between the peak value of the pressing force and the baseline (the level before pressing starts) is defined as the crushing force G [N].
上記のように測定した圧壊力Gを,JIS Z 8844:2019に基づく次式に当てはめて圧壊強度P[Pa]を算出した。
P = (2.8×G)/(π×D2) …………(7)
The crushing force G measured as described above was applied to the following formula based on JIS Z 8844:2019 to calculate the crushing strength P [Pa].
P = (2.8×G)/(π×D 2 ) …………(7)
(7)式で「D」は押しつぶしの対象となった粒子の直径[m]である。(7)式の計算に使用した直径Dは,次のようにして求めたものである。
・圧壊針とステージに挟まれた粒子の画像を撮像した。
・上記画像を画像解析ソフト「WinROOF」で解析し,1粒子ごとに粒子径を測定した。
In formula (7), "D" is the diameter [m] of the crushed particle. The diameter D used in the calculation of formula (7) is obtained as follows.
・Images of particles sandwiched between the crushing needle and the stage were taken.
・The above image was analyzed with the image analysis software "WinROOF", and the particle size was measured for each particle.
表1中の「中空材1」のサンプルの10個の粒子について上記の測定をした結果を表2に示す。 Table 2 shows the results of the above measurements on 10 particles of the sample "hollow material 1" in Table 1.
表1中の「中空材1」の粒子径および圧壊強度は,表2中の「平均」の粒子径および圧壊強度である。表1中の「圧壊強度」の標準偏差は2.96[MPa]であった。表1中の「中空材2」,「多孔質材1」,「多孔質材2」の欄のデータも,それぞれのサンプルに対して同じ測定を行った結果に基づくものである。
The particle size and crushing strength of "hollow material 1" in Table 1 are the "average" particle size and crushing strength in Table 2. The standard deviation of "crushing strength" in Table 1 was 2.96 [MPa]. The data in the columns of "
上記のようにして求めた圧壊強度が,前出の(6)式における擦れ合い力Fの上限値となる。あとは個数Nが決まれば駆動トルクTの上限も決まる。個数Nは,次式で求められる。
N = {V×(π/sqrt(18))}/{(π×D3)/6} …………(8)
The crushing strength obtained as described above is the upper limit of the frictional force F in the above equation (6). Once the number N is determined, the upper limit of the drive torque T is also determined. The number N is calculated by the following formula.
N={V×(π/sqrt(18))}/{(π×D 3 )/6} …………(8)
(8)式の右辺の分子は,剪断応力を受ける領域の体積Vのうち,電極原料粒子4が占める体積である。これは,当該領域内で球形の粒子が最密に充填されていると仮定しての幾何学上の理論式によるものである。当該領域は混練羽根5の移動による加圧を受けているからである。したがって被混練物全体の配合比率からの計算値よりも高い値となる。体積Vは前述のようにミキサー1の仕様による既知値である。
The numerator on the right side of equation (8) is the volume occupied by the electrode
(8)式の右辺の分母は,1個の電極原料粒子4(直径D)の体積である。直径Dとしては表1中の「粒子径」を用いることができる。(8)式は次のように解ける。表1中の「粒子径」は,この(9)式により求めたものである。
N = 1.41×(V/D3) …………(9)
The denominator of the right side of the equation (8) is the volume of one electrode raw material particle 4 (diameter D). As the diameter D, the "particle size" in Table 1 can be used. (8) can be solved as follows. "Particle size" in Table 1 is obtained from this formula (9).
N = 1.41 x (V/D3) …………( 9 )
表1の4種の活物質粒子に対して,上記の配合条件で実際に混練を行い,圧壊が生じるか否かを検査した。ミキサー1の種類としてはロールミルを用いた。混練時の駆動トルクは,30,60,90[N・m]の3水準とした。塗工後の電極層を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して,圧壊が生じているかいないかを判定した。結果を表3に示す。 The four types of active material particles shown in Table 1 were actually kneaded under the above mixing conditions, and it was inspected whether or not crushing occurred. As the type of mixer 1, a roll mill was used. The drive torque during kneading was set at three levels of 30, 60, and 90 [N·m]. The electrode layer after coating was observed with a scanning electron microscope (SEM) to determine whether or not crushing occurred. Table 3 shows the results.
表3では,「駆動トルク」の欄の一部のものを太斜体字で示している。これは,対応する材種における表1中の「上限トルク」を上回っているものである。つまり,混練の実施により電極原料粒子4に圧壊強度を超える擦れ合い力Fが掛かると予想されるものである。これに対して表3中の通常フォントの「駆動トルク」は,「上限トルク」以下のものである。つまり,混練中でも電極原料粒子4に掛かる擦れ合い力Fが圧壊強度に達することはないと予想されるものである。
In Table 3, some items in the "driving torque" column are shown in bold italics. This exceeds the "upper limit torque" in Table 1 for the corresponding grade. In other words, it is expected that the electrode
表3では,駆動トルクが上限トルク以下であるものはすべて「圧壊」が「なし」になっており,駆動トルクが上限トルクを超えているものはすべて「圧壊」が「あり」になっている。これより,駆動トルクと圧壊の有無の関係は明らかである。「評価」の欄は,圧壊なしのものを「良」とし,圧壊ありものを「否」としている。 In Table 3, all cases where the drive torque is equal to or less than the upper limit torque have "crush" as "no", and all cases where the drive torque exceeds the upper limit torque are shown as "crush" as "yes". . From this, the relationship between the driving torque and the presence or absence of crushing is clear. In the "evaluation" column, "good" is given to those without crushing, and "fail" to those with crushing.
表3の「備考」の欄は,塗工後の電極層における電極原料粒子4の凝集塊の有無の評価結果である。SEM観察により20μm以上の大きさの凝集塊が見られたものを空欄とし,そのような凝集塊がなかったものを「※」としている。凝集塊があったということは,混練の程度が不十分であったということである。「中空材1」,「中空材2」のものでは,「評価」が「良」であるもののうち「駆動トルク」が高めのものでは凝集塊がなく,低めのものでは凝集塊が観察されている。
The "Remarks" column in Table 3 shows the results of evaluation of the presence or absence of agglomerates of the electrode
表3では,「多孔質材1」,「多孔質材2」にはすべて凝集塊が見られたことになっている。しかしこのことは,多孔質の電極原料粒子4に対しては本形態の製造方法を適用できない,ということを意味するものではない。表1中の「多孔質材1」,「多孔質材2」の「上限トルク」は30[N・m]よりもかなり高いので,圧壊を起こさずかつ凝集塊を解消させることができるトルク値を見つけることは可能だからである。
In Table 3, aggregates were observed in both "porous material 1" and "
駆動トルクを上げることなく凝集塊を解消させることも可能である。例えば,ミキサー1の種類によっては,混練時間を延長することで,駆動トルクを上げることなく凝集塊を解消させることができるものもある。電極原料粒子4を混合,混練に供する前に凝集塊を解消する処理を別途行っておくこともできる。この場合には,混練により凝集塊を解消させるということを考慮する必要がない。これらのいずれかの手段により,多孔質の電極原料粒子4に対しても本形態の製造方法を適用することができる。
It is also possible to eliminate agglomerates without increasing the driving torque. For example, depending on the type of mixer 1, by extending the kneading time, there are some that can eliminate agglomerates without increasing the driving torque. Before mixing and kneading the electrode
上限トルクの決定に当たっては,前述の微小粒子圧壊力測定装置による圧壊力を測定を必ずしなければならないという訳ではない。表3に示したように,駆動トルクを変更しつつ混練を試行して結果物を判定することのみで上限トルクを決定してもよい。 In determining the upper limit torque, it is not always necessary to measure the crushing force using the microparticle crushing force measuring device described above. As shown in Table 3, the upper limit torque may be determined only by trying kneading while changing the driving torque and judging the result.
決定した上限トルクは一般的に,同一の製造ロット内の同一の原料に対して有効である。同一の仕様の原料であっても製造ロットが異なると電極原料粒子4の圧壊強度が異なることがありうる。そのため,電極原料粒子4の製造ロットごとに改めて上限トルク決定工程を行うことが望ましい。
The determined upper torque limit is generally valid for the same raw material within the same production lot. The crushing strength of the electrode
以上詳細に説明したように本実施の形態によれば,電極原料粒子4の中空多孔構造を圧壊しない上限トルクを定め,ミキサーの駆動トルクが上限トルクを超えないようにしつつ混練工程を行うようにしている。これにより,電極原料粒子4の中空多孔構造を破壊することなく原料粒子を混練溶媒と混練して湿潤体とすることができる電極塗工材の製造方法が実現されている。上限トルクは,個々の電極原料粒子4が圧壊しない上限擦れ合い力である圧壊強度([Pa])と,混練の剪断応力を受ける領域内の電極原料粒子4の個数と,混練の剪断応力を受ける領域の体積との積で求めることができる。
As described in detail above, according to the present embodiment, the upper limit torque that does not crush the hollow porous structure of the electrode
本実施の形態および実施例は単なる例示にすぎず,本開示技術を何ら限定するものではない。したがって本開示技術は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば適用対象は,リチウムイオン電池の正極に限られない。同電池の正極でもよいし,リチウムイオン電池以外の電池の正負の電極でもよい。 The present embodiments and examples are merely examples, and do not limit the disclosed technology in any way. Therefore, the disclosed technique can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, the application is not limited to the positive electrode of lithium-ion batteries. It may be the positive electrode of the same battery, or the positive and negative electrodes of a battery other than a lithium ion battery.
1 ミキサー
2 制御回路
3 駆動モータ
4 電極原料粒子
5 混練羽根
6 ハウジング
Reference Signs List 1
Claims (2)
前記上限トルク決定工程で決定した上限値以下の駆動トルクで前記ミキサーを駆動することで,前記電極原料粒子を前記混練溶媒と混合した湿潤体である電極塗工材を得る混練工程とを有し,
前記上限トルク決定工程では,
前記電極原料粒子が加圧により圧壊するときの圧壊力の測定値に基づく圧壊強度もしくは前記電極原料粒子のメーカーによる圧壊強度の公称値に基づく混練時の擦れ合い力Fと,
混練時に剪断応力を受ける領域の体積Vと,
混練時に剪断応力を受ける領域内の前記電極原料粒子の個数Nとにより,
T = F×N×V
で定められるTを駆動トルクの上限値とする電極塗工材の製造方法。 an upper limit torque determination step of determining an upper limit value for driving torque of the mixer when the hollow or porous electrode raw material particles are kneaded together with a kneading solvent in the mixer so as not to crush the hollow or porous structure of the electrode raw material particles;
and a kneading step of obtaining an electrode coating material, which is a wet body in which the electrode raw material particles are mixed with the kneading solvent, by driving the mixer with a driving torque equal to or lower than the upper limit value determined in the upper limit torque determining step. ,
In the upper limit torque determination process,
a crushing strength based on a measured value of the crushing force when the electrode raw material particles are crushed by pressurization or a rubbing force F during kneading based on a nominal value of the crushing strength determined by the manufacturer of the electrode raw material particles;
The volume V of the area subjected to shear stress during kneading,
With the number N of the electrode raw material particles in the region that receives shear stress during kneading,
T = F x N x V
A method of manufacturing an electrode coating material in which the upper limit value of the driving torque is T defined by :
前記ミキサーの駆動トルクを測定することと,
測定される駆動トルクの値が前記上限値以下となるように混練速度を調整することとを行う電極塗工材の製造方法。 2. The method for manufacturing an electrode coating material according to claim 1, wherein in the kneading step,
measuring the drive torque of the mixer;
adjusting the kneading speed so that the measured drive torque value is equal to or less than the upper limit.
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