KR101786774B1 - Lithium-ion secondary battery manufacturing method, lithium-ion secondary battery manufacturing device, and lithium-ion secondary battery - Google Patents

Lithium-ion secondary battery manufacturing method, lithium-ion secondary battery manufacturing device, and lithium-ion secondary battery Download PDF

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Abstract

집전박 위에 리튬이온 이차전지의 전극층을 도공하고, 전극층 위에 세퍼레이터로 되는 절연 재료를 도공할 경우에, 전극 재료층과 절연 재료층의 계면 근방에, 전극 재료와 절연 재료의 혼합층이 형성되는 것을 방지한다. 그 수단으로서, 집전박의 표면에 제 1 도공부를 이용해서 전극재 슬러리를 도포하는 공정과, 전극재 슬러리에 함유되는 바인더 성분을 석출시키는 성분을 함유하는 고화액을, 전극재 슬러리에 공급함으로써 전극재 슬러리의 표면층을 고화시키는 공정과, 표면층이 고화된 전극재 슬러리 위에 제 2 도공부를 이용해서 절연재 슬러리를 도포하는 공정과, 전극재 슬러리 및 절연재 슬러리를 건조시키는 공정을 행한다. 또한, 다른 수단으로서, 집전박(EP)의 표면 위에, 결착재를 함유하는 전극 재료(ES)를 도포하는 공정과, 전극 재료(ES) 위에, 당해 결착재를 석출시키는 제 1 성분을 함유하는 절연 재료(IF1)를 도포하는 공정과, 당해 결착재를 석출시키는 제 2 성분을 함유하는 분무액(LIQ)을 전극 재료(ES)에 공급함으로써, 전극 재료(ES)를 고화시키는 공정과, 전극 재료(ES) 및 절연 재료(IF1)를 건조시키는 공정을 행한다.It is possible to prevent the formation of a mixed layer of the electrode material and the insulating material in the vicinity of the interface between the electrode material layer and the insulating material layer when the electrode layer of the lithium ion secondary battery is coated on the current collecting foil and the insulating material serving as the separator is coated on the electrode layer do. A step of applying an electrode material slurry on the surface of the current collector foil using a first coating part and a solidifying liquid containing a component for precipitating a binder component contained in the electrode material slurry are supplied to the electrode material slurry, A step of solidifying the surface layer of the re-slurry, a step of applying an insulating material slurry by using the second coating portion on the electrode material slurry in which the surface layer is solidified, and a step of drying the electrode material slurry and the insulating material slurry. As another means, it is also possible to adopt a method of manufacturing an electrode material (ES) comprising the steps of applying an electrode material (ES) containing a binder on the surface of a current collecting foil (EP) A step of applying an insulating material IF1 and a step of solidifying the electrode material ES by supplying a spray liquid LIQ containing a second component for depositing the binder to the electrode material ES, A step of drying the material ES and the insulating material IF1 is performed.

Description

리튬이온 이차전지의 제조 방법, 리튬이온 이차전지의 제조 장치 및 리튬이온 이차전지{LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY MANUFACTURING METHOD, LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY MANUFACTURING DEVICE, AND LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium ion secondary battery, a method of manufacturing the same, a lithium ion secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium ion secondary battery,

본 발명은, 리튬이온 이차전지의 제조 방법, 리튬이온 이차전지의 제조 장치 및 리튬이온 이차전지에 관한 것이며, 특히 양극과, 음극과, 양극 및 음극을 전기적으로 분리하는 세퍼레이터를 갖는 리튬이온 이차전지의 제조 방법 및 제조 장치 그리고 그 리튬이온 이차전지에 적용하기 유효한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a lithium ion secondary battery, an apparatus for manufacturing a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery, and particularly relates to a lithium ion secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, and a separator for electrically separating the positive electrode and the negative electrode. And a technology effective for application to the lithium ion secondary battery.

휴대 전자 기기의 발달에 따라, 이러한 휴대 전자 기기의 전력 공급원으로서 반복 충전이 가능한 소형 이차전지가 사용되고 있다. 그 중에서도, 에너지 밀도가 높으며 사이클 라이프가 길고 자기 방전성이 낮으며, 또한 작동 전압이 높다는 이점을 갖는 리튬이온 이차전지가 주목받고 있다. 리튬이온 이차전지는 상기 이점을 갖기 때문에 디지털 카메라, 노트형 퍼스널 컴퓨터, 또는 휴대 전화기 등의 휴대 전자 기기에 다용(多用)되고 있다.BACKGROUND ART With the development of portable electronic devices, small secondary batteries capable of being repeatedly charged are used as power sources for such portable electronic devices. Among them, a lithium ion secondary battery having a high energy density, a long cycle life, a low self-discharge property, and a high operating voltage has been attracting attention. Since the lithium ion secondary battery has the advantages described above, it has been widely used in portable electronic devices such as a digital camera, a notebook type personal computer, and a mobile phone.

또한, 최근에는 전기 자동차용 전지나 전력 저장용 전지로서, 고용량, 고출력이며 고에너지 밀도를 실현할 수 있는 대형의 리튬이온 이차전지의 연구 개발이 진행되고 있다. 특히, 자동차 산업에 있어서는 환경 문제에 대응하기 위해, 동력원으로서 모터를 사용하는 전기 자동차, 또는 동력원으로서 엔진(내연 기관)과 모터의 양쪽을 사용하는 하이브리드차의 개발이 진행되고 있다. 이와 같은 전기 자동차나 하이브리드차의 전원으로서도 리튬이온 이차전지가 주목받고 있다. 마찬가지로, 리튬이온 이차전지는 태양광 발전 또는 야간 전력을 유효 이용하기 위한 전력 저장 등의 용도에서의 중요성이 증가해 가고 있다. 단, 리튬이온 이차전지는 작동 전압이 높아 에너지 밀도가 높으므로, 내부 단락이나 외부 단락 등에 의한 이상 발열에 대한 충분한 대책이 필요한 것으로 여겨지고 있다.In recent years, research and development of a large-sized lithium ion secondary battery capable of realizing a high capacity, a high output, and a high energy density as an electric vehicle battery and a power storage battery are underway. Particularly, in the automobile industry, development of a hybrid vehicle using both an engine (internal combustion engine) and a motor as an electric vehicle or a power source using a motor as a power source is under development to cope with environmental problems. Lithium ion secondary batteries have attracted attention as power sources for such electric vehicles and hybrid cars. Likewise, lithium ion secondary batteries are becoming increasingly important in applications such as solar power generation and power storage for effectively utilizing nighttime power. However, since the lithium ion secondary battery has high energy density due to its high operating voltage, it is considered that sufficient measures against abnormal heat generation due to an internal short circuit or an external short circuit are required.

리튬이온 이차전지는 비수(非水) 전해질 이차전지의 일종이며 전해질 중의 리튬이온이 전기 전도를 담당하는 이차전지이다. 양극 재료(활물질)로는 리튬 금속 산화물을 이용하며, 음극 재료(활물질)로는 그라파이트 등의 탄소재를 이용하고, 전해질로는 탄산에틸렌 등의 유기 용제(溶劑)와 헥사플루오로인산리튬(LiPF6) 등의 리튬염을 이용하는 것이 알려져 있다. 리튬이온 이차전지는, 예를 들면 금속박에 양극 재료를 도공(塗工)한 밴드 형상의 양극판과, 금속박에 음극 재료를 도공한 밴드 형상의 음극판을, 양극판 및 음극판을 전기적으로 분리하기 위한 세퍼레이터를 개재해 중첩시킨 적층체를 갖고 있다. 이 적층체는 권회(捲回)되어 리튬이온 이차전지의 외장캔 내에 있어서 단면이 소용돌이 형상인 전극 권회체를 구성하고 있다.The lithium ion secondary battery is a kind of non-aqueous electrolyte secondary battery and is a secondary battery in which lithium ions in the electrolyte take charge of electric conduction. Lithium metal oxide is used as the cathode material (active material), carbon material such as graphite is used as the anode material (active material), and an organic solvent such as ethylene carbonate and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) Or the like is used. The lithium ion secondary battery includes, for example, a band-shaped positive electrode plate in which a positive electrode material is coated on a metal foil, a band-shaped negative electrode plate in which a metal foil is coated with a negative electrode material, and a separator for electrically separating the positive electrode plate and the negative electrode plate And has a stacked body in which the disaster is superimposed. This laminate is rolled so as to constitute an electrode winding body having a spiral shape in cross section in an outer can of the lithium ion secondary battery.

본 기술분야의 배경기술로서, 특허문헌 1(일본국 특개2003-045491호 공보)이 있다. 특허문헌 1에는, 양극 시트 형상물의 양면에, 양극 전극 물질 함유 용액과, 전해 물질 및 절연 물질을 함유하는 용액을, 용액 토출용 슬릿을 갖는 다이 코터를 사용해서 도포한 후, 가열 공정을 거쳐 양극 전극 시트 형상물을 형성하는 것이 기재되어 있다. 또한, 마찬가지로, 음극 시트 형상물의 양면에, 음극 전극 물질 함유 용액과, 전해 물질 및 절연 물질을 함유하는 용액을, 다이 코터를 사용해서 도포한 후, 가열 공정을 거쳐 음극 전극 시트 형상물을 형성하는 것이 기재되어 있다. 여기에서는, 양극 및 음극의 양 전극 시트 형상물을 적층해서 전극 권회체를 형성한다. 또한, 양 전극 시트 형상물을 적층해서 전극 권회체를 형성하는 이차전지 제조 방법 및 이차전지 제조 장치가 기재되어 있다.As a background art in this technical field, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-045491) is known. Patent Document 1 discloses a method in which a solution containing an anode electrode material-containing solution, an electrolyte material and an insulating material is applied to both surfaces of a cathode sheet-like article using a die coater having a slit for solution discharge, Thereby forming an electrode sheet shaped article. Likewise, a solution containing a negative electrode material-containing solution, an electrolytic substance and an insulating material is coated on both surfaces of a negative electrode sheet material by using a die coater, and then a negative electrode sheet material is formed through a heating process . Here, both electrode sheets of the positive electrode and the negative electrode are laminated to form an electrode winding body. Also disclosed are a secondary battery manufacturing method and an apparatus for producing a secondary battery in which an electrode winding body is formed by laminating both electrode sheet-like materials.

또한, 특허문헌 1에는, 양극 전극 필름 및 음극 전극 필름을 개별적으로 형성하고, 음극 전극 필름에 세퍼레이터 필름을 붙여서, 당해 세퍼레이터 구비 음극 전극 필름에 상기 양극 전극 필름을 적층해 전극 권회체를 형성하는 것이 기재되어 있다. 여기에서는, 상기한 구성에 의해, 전극 권회체를 복수 매 적층한 집전체 내에 용액상의 전계 물질을 균일하게 주입하는 것이 곤란한 점과, 제조 공정수가 많은 점을 개선하는 것이 기재되어 있다.Patent Document 1 discloses a technique in which a positive electrode film and a negative electrode film are separately formed and a separator film is attached to the negative electrode film to laminate the positive electrode film on the negative electrode film with the separator to form an electrode winding . In this case, it is described that it is difficult to uniformly inject a solution-like electric field material into a current collector in which a plurality of electrode winding bodies are stacked, and that the number of manufacturing steps is increased.

일본국 특개2003-045491호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-045491

리튬이온 이차전지는, 예를 들면 집전박의 표면에 양극 활물질을 코팅한 양극판과, 집전박의 표면에 음극 활물질을 코팅한 음극판과, 양극판 및 음극판의 접촉을 방지하는 판 형상의 세퍼레이터를 권회한 전극 권회체를 구비하고 있다. 여기에서, 양극판과 음극판과 세퍼레이터의 각각을 다른 부품, 즉 별체로 준비하는 것을 생각할 수 있지만, 이 경우, 예를 들면 양극판의 절단 공정 등에 기인해서, 양극판과 세퍼레이터 사이의 간극에 금속 이물이 침입해 양극과 음극이 단락되는 등의 문제가 생긴다.The lithium ion secondary battery includes a positive electrode plate coated with a positive electrode active material on the surface of a current collector foil, a negative electrode plate coated with a negative electrode active material on the surface of the current collecting foil, and a plate-like separator for preventing contact between the positive electrode plate and the negative electrode plate And an electrode winding body. Here, it is conceivable to prepare the positive electrode plate, the negative electrode plate and the separator as separate parts, that is, separate parts. However, in this case, foreign matter invades into the gap between the positive electrode plate and the separator due to, for example, There arises a problem that the anode and the cathode are short-circuited.

이것에 대해, 집전박의 표면에 양극 활물질 및 세퍼레이터를 차례로 코팅해서 형성한 양극판과, 다른 집전박의 표면에 음극 활물질 및 세퍼레이터를 차례로 코팅해서 형성한 음극판을 권회해서 리튬이온 이차전지를 형성하는 것을 생각할 수 있다. 이와 같은 리튬이온 이차전지이면, 양극판 또는 음극판을 절단하는 것에 의해 생기는 금속 이물이 양극판 또는 음극판과 세퍼레이터 사이에 침입하는 것을 방지할 수 있다.On the other hand, a lithium ion secondary battery is formed by winding a negative electrode plate formed by sequentially coating a surface of a current collector foil with a positive electrode active material and a separator, and a negative electrode plate formed by sequentially coating a negative electrode active material and a separator on the surface of another current collector foil I can think. With such a lithium ion secondary battery, it is possible to prevent a metal foreign matter generated by cutting the positive electrode plate or the negative electrode plate from intruding between the positive electrode plate or the negative electrode plate and the separator.

그러나, 집전박의 표면에 양극 활물질 또는 음극 활물질을 함유하는 전극재 슬러리를 도공하고, 그 슬러리 위에 연속해서 세퍼레이터로 되는 절연 재료 슬러리로 도공했을 경우, 전극층과 절연층의 계면에 전극 재료와 절연 재료의 혼합층이 형성된다. 이 경우, 세퍼레이터로서 기능하는 절연 재료층이 얇아지기 때문에, 양극과 음극의 단락이 발생하기 쉬워짐으로써 리튬이온 이차전지의 신뢰성이 저하되는 문제가 생긴다. 상기 단락을 방지하는 구성으로서 세퍼레이터의 막 두께를 크게 하는 것을 생각할 수 있지만, 이 경우 리튬이온 이차전지의 소형화가 곤란해진다.However, when an electrode material slurry containing a positive electrode active material or a negative electrode active material is coated on the surface of the current collecting foil and coated with an insulating material slurry to be a separator continuously on the slurry, an electrode material and an insulating material Is formed. In this case, since the insulating material layer functioning as a separator becomes thin, short-circuiting between the positive electrode and the negative electrode tends to occur, thereby causing a problem that the reliability of the lithium ion secondary battery is deteriorated. As a structure for preventing the short circuit, it is conceivable to increase the thickness of the separator. However, in this case, it is difficult to miniaturize the lithium ion secondary battery.

또한, 리튬이온 이차전지의 전극 재료의 도공 공정에 있어서, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 캐리어재인 집전박의 표면에 양극 또는 음극의 전극 재료를 도공해서 도포막을 형성하고, 당해 도포막 위에 세퍼레이터로 되는 절연 재료를 도공함으로써 전극판을 형성하는 것을 생각할 수 있다. 이것에 의해, 상기 이물에 의한 단락 문제의 발생을 방지할 수 있으며, 또한 생산 효율의 향상 및 제조 장치의 소형화를 가능하게 할 수 있다.Further, in the coating process of the electrode material of the lithium ion secondary battery, as described in Patent Document 1, a coating film is formed by applying an electrode material of positive electrode or negative electrode to the surface of the current collecting foil as a carrier material, It is conceivable to form an electrode plate by coating an insulating material as a separator. As a result, it is possible to prevent the occurrence of a short circuit problem caused by the foreign matter, and to improve the production efficiency and to make the manufacturing apparatus smaller.

그러나, 캐리어재인 집전박의 표면에 양극 또는 음극의 전극 재료를 도공하고, 연속해서 세퍼레이터로 되는 절연 재료를 도공했을 경우, 전극 재료층과 절연 재료층의 계면에 전극 재료와 절연 재료의 혼합층이 형성되기 때문에, 세퍼레이터로서 기능하는 절연 재료의 층이 얇아진다. 이것에 의해, 양극과 음극의 단락이 발생하기 쉬워져 불량이 발생할 우려가 높아짐으로써 리튬이온 이차전지의 신뢰성이 저하되는 문제가 생긴다. 당해 단락을 방지하는 구성으로서 세퍼레이터의 막 두께를 크게 하는 것을 생각할 수 있지만, 이 경우 리튬이온 이차전지의 소형화가 곤란해진다.However, when an electrode material of a positive electrode or a negative electrode is coated on the surface of the current collecting foil that is a carrier and a continuous insulating material as a separator is applied, a mixed layer of an electrode material and an insulating material is formed at the interface between the electrode material layer and the insulating material layer The layer of the insulating material functioning as the separator is thinned. As a result, a short circuit between the positive electrode and the negative electrode is apt to occur, thereby increasing the possibility of occurrence of defects, thereby causing a problem that the reliability of the lithium ion secondary battery is deteriorated. It is conceivable to increase the thickness of the separator as a structure for preventing the short circuit. In this case, however, it is difficult to miniaturize the lithium ion secondary battery.

본 발명의 상기한 목적과 신규인 특징은 본 명세서의 기술(記述) 및 첨부 도면으로부터 명확해질 것이다.The above objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

본원에 있어서 개시되는 실시형태 중 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면 다음과 같다.Outline of representative examples of embodiments disclosed in the present application will be briefly described as follows.

대표적인 실시형태에 따른 리튬이온 이차전지의 제조 방법은, 집전박의 표면 위에, 제 1 도공부를 이용해서 전극재 슬러리를 도포하는 공정과, 상기 전극재 슬러리에 함유되는 바인더 성분을 석출시키는 성분을 함유하는 제 1 고화액을, 상기 전극재 슬러리에 공급함으로써, 상기 전극재 슬러리의 표면층을 고화시키는 공정과, 상기 표면층이 고화된 상기 전극재 슬러리 위에, 제 2 도공부를 이용해서 절연재 슬러리를 도포하는 공정과, 상기 전극재 슬러리 및 상기 절연재 슬러리를 건조시키는 공정을 갖는 것이다.A method of manufacturing a lithium ion secondary battery according to a representative embodiment includes the steps of applying an electrode material slurry on the surface of a current collecting foil using a first coating part, and a step of forming a slurry containing a component for precipitating a binder component contained in the electrode material slurry Applying the first solidified liquid to the slurry of the electrode material to solidify the surface layer of the slurry of the electrode material, and applying the slurry of the insulating material to the electrode material slurry on which the surface layer is solidified using the second coating portion And a step of drying the electrode material slurry and the insulating material slurry.

또한, 대표적인 실시형태에 따른 리튬이온 이차전지의 제조 방법은, 집전박의 표면 위에, 결착재를 함유하는 전극 재료를 도포하는 공정과, 전극 재료 위에 당해 결착재를 석출시키는 제 1 성분을 함유하는 절연 재료를 도포하는 공정과, 당해 결착재를 석출시키는 제 2 성분을 함유하는 분무액을 전극 재료에 공급함으로써, 전극 재료를 고화시키는 공정과, 전극 재료 및 절연 재료를 건조시키는 공정을 갖는 것이다.A method of manufacturing a lithium ion secondary battery according to a representative embodiment includes the steps of applying an electrode material containing a binder on a surface of a current collecting foil and a step of forming an electrode material containing a first component for depositing the binder on the electrode material A step of applying an insulating material and a spray liquid containing a second component for depositing the binder to the electrode material to solidify the electrode material and a step of drying the electrode material and the insulating material.

또한, 대표적인 실시형태에 따른 리튬이온 이차전지의 제조 장치는, 집전박의 표면에 전극재 슬러리를 도포하는 제 1 도공부와, 상기 전극재 슬러리에 함유되는 바인더 성분을 석출시키는 성분을 함유하는 제 1 고화액을, 상기 전극재 슬러리에 공급함으로써, 상기 전극재 슬러리의 표면층을 고화시키는 제 1 고화실과, 상기 표면층이 고화된 상기 전극재 슬러리 위에, 절연재 슬러리를 도포하는 제 2 도공부와, 상기 전극재 슬러리 및 상기 절연재 슬러리를 건조시키는 건조실과, 상기 집전박을, 상기 제 1 도공부, 상기 제 1 고화실, 상기 제 2 도공부 및 상기 건조실의 순으로 반송하는 반송부를 갖는 것이다.In addition, a manufacturing apparatus for a lithium ion secondary battery according to a representative embodiment includes a first coating portion for coating an electrode material slurry on the surface of a current collecting foil, and a second coating portion for coating the electrode material slurry A first coating unit for applying a slurry of insulating material onto the electrode material slurry on which the surface layer is solidified and a second coating unit for coating the slurry on the surface of the electrode material slurry, A drying chamber for drying the slurry of the electrode material and the slurry of the insulating material, and a transporting portion for transporting the current collecting foil in the order of the first coating portion, the first coating layer, the second coating portion and the drying chamber.

또한, 대표적인 실시형태에 따른 리튬이온 이차전지의 제조 장치는, 집전박의 표면에 결착재를 함유하는 전극재 슬러리를 도포하는 제 1 도공부와, 전극재 슬러리 위에, 당해 결착재를 석출시키는 제 1 성분을 함유하는 절연재 슬러리를 도포하는 제 2 도공부와, 당해 결착재를 석출시키는 제 2 성분을 함유하는 고화액을 전극재 슬러리에 공급함으로써, 전극재 슬러리를 고화시키는 고화부와, 전극재 슬러리 및 절연재 슬러리를 건조시키는 건조실과, 집전박을, 제 1 도공부, 제 2 도공부, 고화부 및 건조실의 순으로 반송하는 반송부를 갖는 것이다.In addition, a manufacturing apparatus for a lithium ion secondary battery according to a representative embodiment includes a first coating portion for applying an electrode material slurry containing a binder to the surface of a current collecting foil, and a second coating portion for applying a slurry A solidifying portion for solidifying the electrode material slurry by supplying a solidifying liquid containing a second coating portion for applying an insulating material slurry containing one component and a second component for depositing the binding material to the electrode material slurry, A drying chamber for drying the slurry and the slurry of the insulating material, and a conveying portion for conveying the current collecting foil in the order of the first coating portion, the second coating portion, the solidification portion and the drying chamber.

본원에 있어서 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의해 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 이하와 같다.Effects obtained by representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

본 발명에 따르면 리튬이온 이차전지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the reliability of the lithium ion secondary battery can be improved.

또한, 본 발명에 따르면 리튬이온 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다.Further, according to the present invention, the performance of a lithium ion secondary battery can be improved.

도 1은 본 발명의 실시형태 1인 리튬이온 이차전지의 제조 장치를 나타내는 모식도.
도 2는 본 발명의 실시형태 2인 리튬이온 이차전지의 제조 장치를 나타내는 모식도.
도 3은 리튬이온 이차전지를 구성하는 전극판의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시형태 1인 리튬이온 이차전지, 및 제 2 비교예인 리튬이온 이차전지 각각의 혼합층의 두께와 집전박의 반송 속도의 관계를 나타내는 그래프.
도 5는 제 1 비교예인 리튬이온 이차전지의 제조 장치를 나타내는 모식도.
도 6은 제 1 비교예인 리튬이온 이차전지의 제조 공정을 나타내는 플로차트.
도 7은 제 2 비교예에 있어서의 리튬이온 이차전지의 제조 장치를 나타내는 모식도.
도 8은 제 2 비교예에 있어서의 리튬이온 이차전지의 제조 장치를 나타내는 확대 단면도.
도 9는 본 발명의 실시형태 3인 리튬이온 이차전지의 제조 장치를 나타내는 모식도.
도 10은 리튬이온 이차전지를 구성하는 전극판의 단면도.
도 11은 본 발명의 실시형태 3인 리튬이온 이차전지, 및 제 2 비교예인 리튬이온 이차전지 각각의 혼합층의 두께와 집전박의 반송 속도의 관계를 나타내는 그래프.
도 12는 리튬이온 이차전지의 구조를 나타내는 모식도.
도 13은 제 3 비교예인 리튬이온 이차전지의 제조 공정을 나타내는 플로차트.
도 14는 제 4 비교예에 있어서의 리튬이온 이차전지의 제조 장치를 나타내는 모식도.
1 is a schematic diagram showing an apparatus for manufacturing a lithium ion secondary battery according to Embodiment 1 of the present invention.
2 is a schematic view showing an apparatus for manufacturing a lithium ion secondary battery according to Embodiment 2 of the present invention.
3 is a sectional view of an electrode plate constituting a lithium ion secondary battery;
4 is a graph showing the relationship between the thickness of the mixed layer of each of the lithium ion secondary battery of the first embodiment of the present invention and the lithium ion secondary battery of the second comparative example and the conveying speed of the current collecting foil.
5 is a schematic view showing an apparatus for manufacturing a lithium ion secondary battery which is a first comparative example.
6 is a flow chart showing a manufacturing process of a lithium ion secondary battery which is the first comparative example.
7 is a schematic view showing an apparatus for producing a lithium ion secondary battery in a second comparative example.
8 is an enlarged sectional view showing an apparatus for producing a lithium ion secondary battery in a second comparative example.
9 is a schematic view showing an apparatus for manufacturing a lithium ion secondary battery according to Embodiment 3 of the present invention.
10 is a sectional view of an electrode plate constituting a lithium ion secondary battery.
11 is a graph showing the relationship between the thickness of the mixed layer of each of the lithium ion secondary battery of the third embodiment of the present invention and the lithium ion secondary battery of the second comparative example and the conveying speed of the current collecting foil.
12 is a schematic view showing a structure of a lithium ion secondary battery.
13 is a flow chart showing a manufacturing process of a lithium ion secondary battery which is a third comparative example.
14 is a schematic view showing an apparatus for producing a lithium ion secondary battery in a fourth comparative example.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거해 상세히 설명한다. 또한, 실시형태를 설명하기 위한 모든 도면에 있어서 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 부여하고 그 반복 설명은 생략한다. 또한, 이하의 실시형태에서는, 특별히 필요한 때를 제외하고 동일 또는 마찬가지인 부분의 설명을 원칙적으로 반복하지 않는다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof will be omitted. In the following embodiments, descriptions of the same or similar portions are not repeated in principle, except when particularly required.

또한, 본원에서 말하는 두께란, 리튬이온 이차전지를 구성하는 집전박의 표면에 대해 수직인 방향에 있어서의 각 구조체의 길이를 가리킨다.The thickness referred to herein refers to the length of each structure in the direction perpendicular to the surface of the current collecting foil constituting the lithium ion secondary battery.

[실시형태 1][Embodiment 1]

이하에, 본 실시형태에 있어서의 리튬이온 이차전지의 제조 방법 및 제조 장치에 대해 도 1을 이용해서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 있어서의 편면 도포형의 전극판 제조 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 즉, 도 1은 본 실시형태에 있어서의 리튬이온 이차전지의 제조 장치를 나타내는 모식도이다.Hereinafter, a method and an apparatus for manufacturing a lithium ion secondary battery in this embodiment will be described with reference to Fig. Fig. 1 is a diagram showing the configuration of a one-side coated electrode plate production apparatus according to the present embodiment. That is, Fig. 1 is a schematic view showing a manufacturing apparatus of a lithium ion secondary battery in this embodiment.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 리튬이온 이차전지의 제조 장치는, 집전박(EP)을 송출하는 집전용 금속박 롤(RL1)과, 집전박(EP)을 권취하는 권취 롤(RL4)을 갖고 있다. 얇은 판 형상의 금속박인 집전박(EP)은, 집전용 금속박 롤(RL1)과 권취 롤(RL4) 사이에서, 롤러(RL2, RL3) 등의 복수의 롤러에 지지되면서 반송된다. 여기에서는, 집전박(EP)을 일정 속도로 반송하기 때문에 당해 복수의 롤러를 롤러 반송계, 즉 반송부라 부른다.1, the apparatus for manufacturing a lithium ion secondary battery according to the present embodiment includes an accumulating foil roll RL1 for discharging a current collecting foil EP, a take-up roll RL4). The current collecting foil EP which is a thin plate-like metal foil is conveyed while being supported by a plurality of rollers such as the rollers RL2 and RL3 between the collecting metal foil roll RL1 and the winding roll RL4. Here, since the current collecting foil EP is conveyed at a constant speed, the plurality of rollers are referred to as a roller conveyance system, that is, a conveyance section.

집전박(EP)의 반송 경로에는, 집전용 금속박 롤(RL1)측으로부터 권취 롤(RL4)측을 향해서 차례로, 다이 코터(DC1), 고화실(SD1) 내의 분무 노즐(NZ1), 다이 코터(DC2) 및 건조실(DRY)이 배치되어 있다. 반송되는 집전박(EP)은, 다이 코터(DC1)와 롤러(RL2) 사이, 고화실(SD1) 내, 다이 코터(DC2)와 롤러(RL3) 사이, 및 건조실(DRY) 내를 통과한다.A spray nozzle NZ1 in the solidification chamber SD1, a die coater (not shown) in the solidification chamber SD1, and a die coater (not shown) are disposed in this order on the conveying path of the current collecting foil EP from the collecting metal foil roll RL1 side to the winding roll RL4 side, DC2 and a drying chamber DRY are disposed. The current collecting foil EP to be conveyed passes between the die coater DC1 and the roller RL2, in the solidification chamber SD1, between the die coater DC2 and the roller RL3, and in the drying chamber DRY.

리튬이온 이차전지를 구성하는 양극 및 음극의 각각은, 집전박(EP)의 재료 및 집전박(EP)에 도공할 막의 재료 등에 차이가 있지만, 기본적으로 마찬가지의 공정에 의해 제조된다. 이 때문에, 이하에서는, 양극 및 음극의 각각의 제조 공정을 나누지 않고 설명한다. 예를 들면, 후술하는 도공 재료인 전극 재료(ES)는, 양극용의 재료인 경우와 음극용의 재료인 경우를 포함하고 있으며, 각각의 경우에 있어서 다른 재료에 의해 구성된다. 여기에서, 양극의 제조 공정에 있어서, 양극용의 재료로 이루어지는 집전박(EP) 및 도공 재료를 이용하며, 음극의 제조 공정에만 이용되는 재료를 사용하지 않는 것은 물론이다. 음극의 제조 공정에 있어서도 마찬가지로 양극의 제조 공정에만 이용되는 재료는 사용하지 않는다.Each of the positive electrode and the negative electrode constituting the lithium ion secondary battery is basically manufactured by the same process although the material of the current collecting foil EP and the material of the film to be coated on the current collecting foil EP are different. Therefore, the manufacturing process of each of the positive electrode and the negative electrode will be described below without dividing it. For example, an electrode material (ES), which will be described later, includes a material for a positive electrode and a material for a negative electrode, and is made of different materials in each case. Here, in the manufacturing process of the positive electrode, it is needless to say that the current collecting foil (EP) made of the material for the positive electrode and the coating material are used and the material used only in the negative electrode manufacturing process is not used. Similarly, in the manufacturing process of the negative electrode, a material used only in the manufacturing process of the positive electrode is not used.

본 실시형태에 있어서의 리튬이온 이차전지의 제조 공정에서는 우선, 리튬이온 이차전지의 양극 또는 음극을 형성하기 위한 전극 재료(ES)를 조정한다. 다음으로, 조정한 슬러리 형상의 전극 재료(ES)를, 롤러(RL2)에 대향하도록 배치된 제 1 도공부인 다이 코터(DC1)를 이용해서, 집전용 금속박 롤(RL1)로부터 공급되는 집전박(EP)의 표면 위에 얇고 균일하게 도공한다. 이하에서는 이 공정을 제 1 도공 공정이라 부른다. 또한, 제 1 도공 공정에 의해 집전박(EP) 위에 도포된 전극 재료(ES)로 이루어지는 막을 제 1 도포막이라 부른다. 상기 제 1 도공부에는 예를 들면 슬릿 다이 코터를 이용할 수 있지만, 전극 재료(ES)를 공급하는 장치로서 다른 장치를 이용해도 된다.In the manufacturing process of the lithium ion secondary battery in the present embodiment, first, the electrode material (ES) for forming the anode or the cathode of the lithium ion secondary battery is adjusted. Next, the adjusted slurry-like electrode material ES is wound on the current collector foil RL1 supplied from the accumulation foil roll RL1 by using a die coater DC1 which is a first coating portion arranged so as to face the roller RL2 EP). ≪ / RTI > Hereinafter, this step is referred to as a first coating step. The film made of the electrode material (ES) coated on the current collecting foil (EP) by the first coating process is called a first coating film. For example, a slit die coater can be used for the first coating portion, but another device may be used as an apparatus for supplying the electrode material ES.

다음으로, 전극 재료(ES)가 도공된 집전박(EP)을 고화실(SD1) 내에 반송하고, 분무 노즐(NZ1)로부터 공급되는 고화액을 집전박(EP) 위의 전극 재료(ES)에 분무함으로써, 전극 재료(ES)로 이루어지는 제 1 도포막의 표면층을 고화시킨다. 이하에서는, 이 공정을 프리(pre) 고화 공정이라 부른다. 또한, 본원에서 말하는 고화액이란, 제 1 도포막 등의 슬러리에 함유되는 고화재, 즉 결착재인 바인더 성분을 석출시키는 성분을 함유하는 액체이다. 즉, 고화액과 고화재는 각각 다른 재료를 가리키며, 고화재는 예를 들면 제 1 도포막에 함유되어 있고, 분무 노즐(NZ1)로부터 공급되는 고화액은 고화재를 함유하고 있지 않다.Next, the current collecting foil EP coated with the electrode material ES is transferred into the solidifying chamber SD1, and the solidified liquid supplied from the atomizing nozzle NZ1 is supplied to the electrode material ES on the current collecting foil EP By spraying, the surface layer of the first coating film made of the electrode material (ES) is solidified. Hereinafter, this process is referred to as a pre-solidification process. In addition, the solidifying liquid in the present invention is a liquid containing a component that precipitates a binder contained in a slurry such as a first coating film, that is, a binder. That is, the solidified liquid and solidified fire indicate different materials, and the solidified fire is contained in, for example, the first coating film, and the solidified liquid supplied from the spray nozzle NZ1 does not contain a solid fire.

다음으로, 표면층이 고화된 제 1 도포막의 표면 위에, 롤러(RL3)에 대향하도록 설치된 제 2 도공부인 다이 코터(DC2)로부터 공급되는 절연 재료(IF)를 얇고 균일하게 도공한다. 이 공정을 제 2 도공 공정이라 부른다. 또한, 제 2 도공 공정에 의해 제 1 도포막 위에 도포된 절연 재료(IF)로 이루어지는 막을 제 2 도포막이라 부른다. 제 2 도공부에는 예를 들면 슬릿 다이 코터 등을 이용할 수 있다. 또한, 도 1에서는 제 1 도포막 및 제 2 도포막을 도시하고 있지 않다.Next, an insulating material IF supplied from a die coater DC2, which is a second coating portion provided so as to face the roller RL3, is thinly and uniformly coated on the surface of the first coated film on which the surface layer is solidified. This process is called a second coating process. The film made of the insulating material IF applied on the first coating film by the second coating process is called a second coating film. For example, a slit die coater can be used for the second coating portion. 1, the first coating film and the second coating film are not shown.

다음으로, 상기 제 2 도공 공정에 의해 제 2 도포막을 도공한 집전박(EP)을 열풍 건조로인 건조실(DRY) 내에 반송한다. 건조실(DRY) 내에서는, 제 1 도포막 중 및 제 2 도포막 중의 용제 성분 및 고화액을 가열해서 증발시킴으로써, 제 1 도포막 및 제 2 도포막을 건조·고화시켜 전극층과 절연층을 일괄적으로 형성한다. 이하에서는 이 공정을 건조 공정이라 부른다. 즉, 제 1 도포막은 건조 공정에 의해 전극층으로 되고, 제 2 도포막은 건조 공정에 의해 절연층, 즉 세퍼레이터로 된다. 이것에 의해, 집전박(EP)과, 집전박(EP)의 편면에 차례로 적층된 전극층 및 절연층으로 이루어지는 전극판, 즉 양극판 또는 음극판이 형성된다. 그 후, 당해 전극판은 권취 롤(RL4)에 권취된다. 또한, 본원에서는 전극, 양극, 및 음극을 각각 전극판, 양극판, 및 음극판이라 부르는 경우가 있다.Next, the current collecting foil (EP) coated with the second coating film by the second coating process is transferred into a drying room (DRY) which is a hot air drying furnace. In the drying chamber DRY, the solvent component and the solidifying liquid in the first coating film and the second coating film are heated and evaporated, whereby the first coating film and the second coating film are dried and solidified, and the electrode layer and the insulating layer are collectively . Hereinafter, this process is referred to as a drying process. That is, the first coated film becomes an electrode layer by a drying process, and the second coated film becomes an insulating layer, that is, a separator by a drying process. Thus, an electrode plate comprising an electrode layer and an insulating layer, that is, a positive electrode plate or a negative electrode plate, which is laminated in order on one surface of the current collecting foil EP and the current collecting foil EP, is formed. Thereafter, the electrode plate is wound around a take-up roll RL4. In the present invention, the electrode, the positive electrode, and the negative electrode are sometimes referred to as an electrode plate, a positive electrode plate, and a negative electrode plate, respectively.

본 실시형태에 있어서의 전극 재료(ES)는, 충방전에 의해 리튬이온의 방출·흡장이 가능한 양극 활물질 분말 또는 음극 활물질 분말을 함유하고 있다. 또한, 전극 재료(ES)는 건조 후에 분말 성분간을 결착시키며 또는 분말 성분과 집전박 사이를 결착시키기 위한 바인더 성분을 함유하고 있다. 또한, 경우에 따라 전극 재료(ES)는 도전 조제(助劑)의 분말을 함유하고 있다.The electrode material (ES) in the present embodiment contains a positive electrode active material powder or a negative electrode active material powder capable of discharging and storing lithium ions by charge and discharge. Further, the electrode material (ES) contains a binder component for binding between the powder components after drying or for binding between the powder component and the current collector foil. In some cases, the electrode material (ES) contains a powder of a conductive auxiliary agent.

프리 고화 공정에서 사용하는 고화액은, 제 1 도포막에 함유되는 바인더 성분이 불용(不溶)인 성질을 가짐과 함께, 제 1 도포막 내의 용제와 상호 용해되는 성질을 가질 필요가 있다. 고화액이 제 1 도포막에 접촉하면 고화액은 제 1 도포막 내의 용제에 용해되면서 제 1 도포막 내에 침입한다. 제 1 도포막의 표면층에서 고화액 농도가 증가하면, 바인더의 용해도가 감소하기 때문에 바인더가 석출되어 제 1 도포막의 표면층만 고정화된다.The solidified liquid used in the free solidification step needs to have a property that the binder component contained in the first coating film is insoluble and mutually dissolves with the solvent in the first coating film. When the solidified liquid comes into contact with the first coating film, the solidified liquid penetrates into the first coating film while being dissolved in the solvent in the first coating film. When the concentration of the solidified liquid on the surface layer of the first coated film is increased, the solubility of the binder is decreased, so that the binder is precipitated and only the surface layer of the first coated film is immobilized.

본 실시형태는 제 1 도공 공정과 제 2 도공 공정 사이에 프리 고화 공정을 도입하는 특징을 갖는다. 이것에 의해, 제 1 도포막의 표면이 유동하지 않는 상태에서 제 2 도공 공정을 행할 수 있다. 이 때문에, 후술하는 바와 같이, 상기한 제 2 도공부인 다이 코터에 의해 제 1 도포막 및 제 2 도포막에 도공 압력이 가해짐으로써 형성되는 혼합층의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.The present embodiment has a feature of introducing a free solidification process between the first coating process and the second coating process. As a result, the second coating process can be performed in a state in which the surface of the first coating film is not flowing. Therefore, as described later, it is possible to suppress the generation of the mixed layer formed by applying the coating pressure to the first coating film and the second coating film by the die coater as the second coating portion.

이하에서는, 본 실시형태에 있어서의 리튬이온 이차전지를 제조하기 위해 이용되는 각 재료에 대해 설명한다.Hereinafter, each material used for manufacturing the lithium ion secondary battery in the present embodiment will be described.

본 실시형태에서 이용하는 양극 활물질로는, 코발트산리튬 혹은 Mn(망간) 등을 함유하는 스피넬 구조의 리튬 함유 복합 산화물, 또는 Ni(니켈), Co(코발트) 혹은 Mn(망간)을 함유하는 복합 산화물 등을 사용할 수 있다. 또한, 양극 활물질로는 올리빈형 인산철 등의 올리빈형 화합물을 사용할 수도 있다. 단, 양극 활물질은 이러한 재료로 한정되지 않으며 다른 재료를 이용해도 된다. 망간을 함유하는 스피넬 구조의 리튬 함유 복합 산화물은 열적 안정성이 우수하기 때문에, 예를 들면 안전성이 높은 전지를 구성할 수 있다.Examples of the positive electrode active material used in the present embodiment include a lithium-containing complex oxide having a spinel structure containing lithium cobalt oxide or Mn (manganese), or a composite oxide containing Ni (nickel), Co (cobalt) Etc. may be used. As the cathode active material, olivine-type compounds such as olivine-type iron phosphate may also be used. However, the cathode active material is not limited to these materials and other materials may be used. The lithium-containing complex oxide having a spinel structure containing manganese is excellent in thermal stability, and therefore, for example, a cell having high safety can be formed.

또한, 양극 활물질로는 망간을 함유하는 스피넬 구조의 리튬 함유 복합 산화물만을 이용해도 되지만 다른 양극 활물질을 병용해도 된다. 다른 양극 활물질로서는, 예를 들면 Li1+xMO2(-0.1<x<0.1)로 표시되는 올리빈형 화합물 등을 들 수 있다. 이 식에 있어서의 금속 M의 예로서는, Co(코발트), Ni(니켈), Mn(망간), Al(알루미늄), Mg(마그네슘), Zr(지르코늄) 또는 Ti(티타늄) 등을 들 수 있다.As the cathode active material, only a lithium-containing complex oxide having a spinel structure containing manganese may be used, but other cathode active materials may be used in combination. Examples of other cathode active materials include olivine-type compounds represented by Li 1 + x MO 2 (-0.1 < x < 0.1). Examples of the metal M in this formula include Co (cobalt), Ni (nickel), Mn (manganese), Al (aluminum), Mg (magnesium), Zr (zirconium), Ti (titanium)

또한, 양극 활물질로는 층 형상 구조의 리튬 함유 천이 금속 산화물을 이용할 수 있다. 층 형상 구조의 리튬 함유 천이 금속 산화물의 구체예로서는, LiCoO2 또는 LiNi1-xCox-yAlyO2(0.1≤x≤0.3, 0.01≤y≤0.2) 등을 이용할 수 있다. 또한, 층 형상 구조의 리튬 함유 천이 금속 산화물로는 적어도 Co, Ni 및 Mn을 함유하는 산화물 등을 이용할 수 있다. Co, Ni 및 Mn을 함유하는 산화물로서는, 예를 들면 LiMn1 / 3Ni1 / 3Co1 / 3O2, LiMn5 / 12Ni5 / 12Co1 / 6O2, 또는 LiNi3 / 5Mn1 / 5Co1 / 5O2 등을 들 수 있다.As the cathode active material, a lithium-containing transition metal oxide having a layered structure can be used. As a specific example of the lithium-containing transition metal oxide having a layered structure, LiCoO 2 or LiNi 1 -xCo x -yAl y O 2 (0.1? X ? 0.3, 0.01? Y ? 0.2) or the like can be used. As the lithium-containing transition metal oxide having a layered structure, an oxide containing at least Co, Ni and Mn can be used. Co, as the oxide containing Ni and Mn, for example LiMn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2, LiMn 5/12 Ni 5/12 Co 1/6 O 2, or LiNi 3/5 Mn 1/5 there may be mentioned Co 1/5 O 2 or the like.

본 실시형태에서 이용하는 음극 활물질은, 예를 들면 천연 흑연(인편(鱗片) 형상 흑연), 인조 흑연, 또는 팽창 흑연 등의 흑연 재료를 이용할 수 있다. 또한, 음극 활물질로는 피치를 소성해서 얻어지는 코크스 등의 이흑연화성(易黑鉛化性) 탄소질 재료를 이용할 수 있다. 또한, 음극 활물질로는, 푸르푸릴알코올 수지(PFA : Poly Furfuryl Alcohol) 또는 폴리파라페닐렌(PPP : Poly-Para-Phenylen) 등과, 페놀 수지를 저온 소성해서 얻어지는 비정질 탄소 등의 난흑연화성(難黑鉛化性) 탄소질 재료를 이용할 수 있다.As the negative electrode active material used in the present embodiment, for example, graphite materials such as natural graphite (flake graphite), artificial graphite, or expanded graphite can be used. As the negative electrode active material, an easily graphitizable carbonaceous material such as coke obtained by baking the pitch can be used. Examples of the negative electrode active material include non-graphitizable materials such as polyfluoro-alcohols (PFA) or poly-para-phenylenes (PPP) and amorphous carbon obtained by low- Black lead-free carbonaceous material can be used.

또한, 상기한 탄소 재료 외에 Li(리튬) 또는 리튬 함유 화합물 등도 음극 활물질로서 이용할 수 있다. 이 리튬 함유 화합물로서는, Li-Al 등의 리튬 합금, 또는 Si(실리콘), Sn(주석) 등의 Li(리튬)과 합금화가 가능한 원소를 함유하는 합금을 들 수 있다. 또한, Sn 산화물이나 Si 산화물 등의 산화물계 재료도 음극 활물질로 이용하는 것이 가능하다. 이 산화물계 재료는 Li(리튬)을 함유하고 있지 않아도 된다.In addition to the carbon material, Li (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 capable of being alloyed with Li (lithium) such as Si (silicon) and Sn (tin). In addition, oxide-based materials such as Sn oxide and Si oxide can be used as the negative electrode active material. This oxide-based material may not contain Li (lithium).

상기 도전 조제는 양극 전극막에 함유시키는 전자 전도 조제로서 이용하는 것이며, 예를 들면 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 그라파이트, 카본 파이버, 또는 카본 나노 튜브 등의 탄소 재료인 것이 바람직하다. 상기한 탄소 재료 중에서도 첨가량과 도전성의 효과, 및 도포용 양극 합제 슬러리의 제조성의 점에서 아세틸렌 블랙이 특히 바람직하다. 이 도전 조제는 음극 전극막에 함유시키는 것도 가능하다.The conductive auxiliary agent is used as an electron conduction auxiliary agent to be contained in the anode electrode film, and is preferably a carbon material such as carbon black, acetylene black, graphite, carbon fiber, or carbon nanotube. Among the above-mentioned carbon materials, acetylene black is particularly preferable from the viewpoint of the effect of the addition amount and conductivity, and the manufacturability of the positive electrode material mixture slurry for application. This conductive additive can also be contained in the cathode electrode film.

본 실시형태의 전극에 이용하는 바인더는, 상기한 활물질과 도전 조제를 서로 결착시키기 위한 바인더를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 바인더의 재료로서는, 예를 들면 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머, 또는 고무계 폴리머 등이 바람직하게 이용된다. 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머는, 예를 들면 주성분이 모노머인 비닐리덴플루오라이드를 80질량% 이상 함유하는 함불소(含弗素) 모노머군의 중합체이다. 상기 폴리머는 2종 이상을 병용해도 된다. 또한, 본 실시형태의 바인더는 용매에 용해한 용액의 형태로 제공되는 것이 바람직하다.The binder used in the electrode of the present embodiment preferably contains a binder for binding the active material and the conductive auxiliary to each other. As the material of the binder, for example, a polyvinylidene fluoride-based polymer or a rubber-based polymer is preferably used. The polyvinylidene fluoride-based polymer is, for example, a polymer of a fluorine-containing (fluorine) monomer group containing 80% by mass or more of vinylidene fluoride whose main component is a monomer. These polymers may be used in combination of two or more. It is preferable that the binder of the present embodiment is provided in the form of a solution dissolved in a solvent.

상기 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머를 합성하기 위한 함불소 모노머군으로서는, 비닐리덴플루오라이드, 또는 비닐리덴플루오라이드와 다른 모노머의 혼합물이며 비닐리덴플루오라이드를 80질량% 이상 함유하는 모노머 혼합물 등을 들 수 있다.Examples of the fluorine monomer group for synthesizing the polyvinylidene fluoride-based polymer include vinylidene fluoride or a mixture of vinylidene fluoride and other monomers and a monomer mixture containing 80% by mass or more of vinylidene fluoride .

다른 모노머로서는, 예를 들면 비닐플루오라이드, 트리플루오로에틸렌, 트리플루오로클로로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 또는 플루오로알킬비닐에테르 등을 들 수 있다.Examples of other monomers include vinyl fluoride, trifluoroethylene, trifluorochloroethylene, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and fluoroalkyl vinyl ether.

상기한 고무계 폴리머로서는, 예를 들면 스티렌부타디엔 고무(SBR : Styrene-Butadiene Rubber), 에틸렌프로필렌디엔 고무, 또는 불소 고무 등을 들 수 있다.Examples of the rubber-based polymer include styrene-butadiene rubber (SBR), ethylene propylene diene rubber, and fluorine rubber.

전극층, 즉 제 1 도포막 중에 있어서의 바인더의 함유량은, 건조 후의 전극층을 기준으로 해서 0.1질량% 이상이며 10질량% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 바인더의 함유량은 0.3질량% 이상이며 5질량% 이하인 것이 바람직하다. 바인더의 함유량이 지나치게 적으면 본 실시형태의 프리 고화 공정에 있어서의 고화가 불충분해질 뿐만 아니라, 건조 후의 전극막의 기계적 강도가 부족해 전극층이 집전박으로부터 박리되는 문제가 생긴다. 또한, 바인더의 함유량이 지나치게 많으면 전극층 중의 활물질량이 감소되어 전지 용량이 낮아질 우려가 있다.The content of the binder in the electrode layer, that is, the first coating film, is preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less based on the dried electrode layer. More preferably, the content of the binder is 0.3 mass% or more and 5 mass% or less. If the content of the binder is too small, not only the solidification in the freezing step of the present embodiment becomes insufficient, but also the problem that the electrode layer is peeled off from the current collecting foil due to the lack of mechanical strength of the dried electrode film. If the content of the binder is too large, the amount of the active material in the electrode layer may decrease, which may lower the battery capacity.

본 실시형태에서 이용하는 절연 재료(IF)는 알루미나(Al2O3) 또는 실리카(SiO2) 등의 무기 산화물을 사용할 수 있다. 또한, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌의 미립자를 혼합한 슬러리를 이용함으로써 절연층에 셧다운성을 지니게 할 수도 있다. 절연층은 다공질 필름이며 완성된 리튬이온 이차전지에 있어서는 절연층의 공공(空孔) 내에 전해액이 유지되어 전극간의 리튬이온 전도의 통로를 구성한다. 여기에서 말하는 셧다운성이란, 리튬이온 이차전지가 이상 발열했을 경우에 절연층이 용융되어 구멍을 막는 기능을 가리킨다. 이 셧다운 기능에 의해, 절연층 내에 있어서의 리튬이온의 투과를 차단함으로써, 전지 내의 반응이 정지해 전지 온도의 추가적인 상승을 방지할 수 있다.An inorganic oxide such as alumina (Al 2 O 3 ) or silica (SiO 2 ) can be used as the insulating material IF used in the present embodiment. In addition, by using a slurry in which fine particles of polypropylene or polyethylene are mixed, the insulating layer can be shut down. The insulating layer is a porous film, and in the completed lithium ion secondary battery, the electrolyte is held in the vacancies of the insulating layer to constitute a path for lithium ion conduction between the electrodes. The term shutdown as used herein refers to a function of melting the insulating layer and blocking the hole when the lithium ion secondary battery is abnormally heated. By shutting off the transmission of lithium ions in the insulating layer by this shutdown function, the reaction in the battery stops, thereby preventing the battery temperature from further rising.

또한, 절연 재료(IF)에 이용하는 무기 산화물 입자를 결착시키기 위한 바인더로서 수지를 이용한다. 바인더는, 음극에 있어서도 양극과 마찬가지로 전술한 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머 또는 고무계 폴리머 등이 바람직하게 이용된다.A resin is used as a binder for binding inorganic oxide particles used for the insulating material IF. The binder is preferably a polyvinylidene fluoride-based polymer or a rubber-based polymer as well as the positive electrode in the negative electrode.

본 실시형태에서 이용하는 집전박(EP)은 시트 형상의 호일로 한정되는 것은 아니며, 그 기체(基體)로서는 예를 들면 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스강, 티타늄(Ti) 등의 순금속 또는 합금성 도전 재료를 이용할 수 있다. 집전박(EP)으로는 예를 들면 메시, 펀치드 메탈, 폼 메탈, 또는 판 형상으로 가공한 호일 등이 이용된다. 집전박(EP)을 구성하는 도전성 기체의 두께는 예를 들면 5∼30㎛로 하며 보다 바람직하게는 8∼16㎛로 한다.The current collecting foil EP to be used in the present embodiment is not limited to a sheet-like foil. The substrate may be a pure metal such as aluminum (Al), copper (Cu), stainless steel, titanium Or an alloy conductive material can be used. As the current collecting foil (EP), for example, a mesh, a punched metal, a foam metal, or a foil processed into a plate shape is used. The thickness of the conductive base constituting the current collecting foil (EP) is, for example, 5 to 30 占 퐉, and more preferably 8 to 16 占 퐉.

본 실시형태의 고화액은 제 1 도포막 중의 용제 및 바인더에 대해 적절히 선택해서 사용하는 것이 중요하다. 고화액은 제 1 도포막 중의 바인더 성분의 용해성, 용제 상호의 용해성을 고려해서 선택되어야 한다. 일반적인 용제계의 슬러리에서 사용되는 제 1 도포막 중의 용제는, N-메틸피롤리돈, 디메틸설폭시드, 프로필렌카보네이트, 디메틸포름아미드, 혹은 γ-부티로락톤 등의 비프로톤성 극성 용제, 또는 이들의 혼합액을 들 수 있다. 이들 용제에 대한 상호 용해성 및 사용하는 바인더의 용해도를 고려하면, 고화액으로서는 물, 에탄올, 이소프로필알코올 등의 알코올류 혹은 이들의 혼합액을 선택할 수 있지만 여기에 드는 예로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 고화액으로서의 알코올은 메탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 헵탄올, 또는 옥탄올을 함유할 수도 있다.It is important that the solidified solution of the present embodiment is appropriately selected and used for the solvent and the binder in the first coating film. The solidified liquid should be selected in consideration of the solubility of the binder component in the first coating film and the solubility of the solvent in the first coating film. The solvent in the first coating film used in the general solvent system slurry is preferably an aprotic polar solvent such as N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, propylene carbonate, dimethylformamide or? -Butyrolactone, . Considering the mutual solubility in these solvents and the solubility of the binder to be used, alcohols such as water, ethanol, isopropyl alcohol, or a mixture thereof can be selected as the solidifying liquid, but the examples are not limited thereto. For example, the alcohol as solidifying liquid may contain methanol, propanol, butanol, hexanol, heptanol, or octanol.

또한, 균일하게 고화액을 분무하기 위해서는 제 1 도포막과 고화액의 젖음성도 고려해서 고화액을 선택해야 하며 물과 알코올의 혼합물을 이용하는 것이 바람직하다. 이것은, 제 1 도포막과 고화액의 젖음성이 나쁠 경우, 제 1 도포막의 표면 위에 고화액이 복수 개소에 분산해서 섬(island) 형상으로 부착되어, 제 1 도포막의 표면에 균일하게 고화액을 공급할 수 없기 때문이다. 당해 혼합물 내의 알코올의 농도는 20∼80%, 보다 바람직하게는 40∼60%인 것이 바람직하다. 알코올의 농도가 상기한 농도 범위보다도 낮을 경우 제 1 도포막과 고화액의 젖음성이 악화된다. 또한, 알코올의 농도가 상기한 농도 범위보다도 높을 경우 가연성의 알코올의 농도 상승에 의해 고화액의 취급이 곤란해져 제조 공정 등에 있어서의 폭발의 위험성이 증가한다.Further, in order to uniformly spray the solidified liquid, it is preferable to use a mixture of water and alcohol in consideration of the wettability of the first coating film and the solidifying liquid. This is because if the wettability of the first coating film and the solidifying liquid is poor, the solidifying liquid is dispersed in a plurality of places on the surface of the first coating film and is adhered in an island shape to uniformly supply the solidifying liquid to the surface of the first coating film I can not. The concentration of the alcohol in the mixture is preferably 20 to 80%, more preferably 40 to 60%. When the concentration of alcohol is lower than the above-mentioned concentration range, the wettability of the first coating film and the solidifying liquid deteriorates. When the concentration of alcohol is higher than the above-mentioned concentration range, the handling of the solidified liquid becomes difficult due to the increase in the concentration of the combustible alcohol, thereby increasing the risk of explosion in the manufacturing process and the like.

여기에서, 본 실시형태의 프리 고화 공정에 대해 설명한다.Here, the freezing step of the present embodiment will be described.

본 실시형태의 프리 고화 공정은, 제 1 도공 공정과 제 2 도공 공정 사이에 도입되는 공정이다. 프리 고화 공정에서는 제 1 도포막의 표면에 고화액을 분무해 제 1 도포막의 표면층을 고화시킨다. 제 1 도포막의 표면층이란 제 1 도포막의 표면을 포함하는 당해 표면의 근방의 제 1 도포막을 의미한다.The freezing step of this embodiment is a step introduced between the first coating step and the second coating step. In the free solidification step, the solidifying liquid is sprayed on the surface of the first coating film to solidify the surface layer of the first coating film. The surface layer of the first coating film means the first coating film in the vicinity of the surface including the surface of the first coating film.

이때, 고화액을 분무하는 양 및 고화액의 분무 입경을 적절히 선택해서 프리 고화 공정을 행하는 것이 중요하다. 분무 노즐의 종류로서는, 액체만을 분출하는 1유체 노즐, 또는 액체와 기체를 혼합해서 분출하는 2유체 노즐을 사용할 수 있다. 분무에 의해 고화막에 물이 접촉했을 때의 충격을 경감하는 관점에서, 보다 미세한 액적(液滴)을 분무할 수 있는 2유체 노즐을 이용하는 것이 바람직하다.At this time, it is important to perform the freezing step by appropriately selecting the amount of spraying the solidified liquid and the sprayed particle size of the solidified liquid. As a kind of the spray nozzle, a one-fluid nozzle for spraying only liquid or a two-fluid nozzle for spraying a mixture of liquid and gas may be used. It is preferable to use a two-fluid nozzle capable of spraying finer droplets from the viewpoint of reducing the impact when water contacts the solidified film by spraying.

또한, 노즐로부터 분무되는 분무 입자의 평균 입자경 D50은 20㎛ 이하, 보다 바람직하게는 10㎛ 이하로 함으로써 도포막 결점 등의 데미지를 방지할 수 있다. 도포막 결점이란, 도포막의 표면에 분무하는 액적의 분무 압력, 분무 타력(打力), 또는 평균 입자경이 클 경우 등에 있어서, 도포막의 표면에 분무 입자가 충돌함으로써 도포막의 표면이 오목해지는 것을 말한다. 이 경우, 전극끼리의 사이의 절연성에 편차가 생기는 등의 문제가 발생한다. 또한, 여기에서 말하는 분무 타력이란, 액적을 분무에 의해 대상물에 부딪히게 함으로써 당해 대상물이 단위 면적당 받는 압력을 말한다.The average particle diameter D50 of the atomized particles sprayed from the nozzle is 20 mu m or less, more preferably 10 mu m or less, and damage such as coating film defects can be prevented. The coating film defect means that the surface of the coating film is concaved due to collision of the spray particles on the surface of the coating film when the spraying pressure, the spraying force or the average particle diameter of the droplet sprayed onto the surface of the coating film is large. In this case, there arises a problem such as a variation in insulation between the electrodes. The spraying force referred to herein refers to the pressure that the object undergoes per unit area by causing the liquid droplet to hit the object by spraying.

이상으로부터, 전극 재료에 사용하는 바인더 및 고화액의 종류에 따라 고화액의 적절한 분무량을 선택할 필요가 있다. 구체적으로는, 제 1 도포막 중의 모든 바인더가 석출되는 고화액 농도 이하로 한다. 보다 바람직하게는 제 1 도포막 중의 모든 바인더가 석출되는 고화액 농도의 40∼90%로 한다. 분무하는 고화액량이 지나치게 많은 경우는 제 1 도포막 위에 고화액이 고여 절연 재료의 도공이 곤란해지고, 고화액량이 지나치게 적은 경우는 제 1 도포막 전면(前面)에 고화액이 퍼지지 않을 우려가 있다.From the above, it is necessary to select an appropriate spray amount of the solidifying liquid depending on the kind of binder and solidifying liquid used for the electrode material. Concretely, all the binders in the first coating film are made to be equal to or lower than the solidifying liquid concentration at which they are precipitated. More preferably, all the binders in the first coating film are set to 40 to 90% of the concentration of the solidification solution to be precipitated. When the amount of the solidified liquid to be sprayed is too large, it is difficult to coat the insulating material due to the presence of solidified liquid on the first coated film. When the amount of solidified liquid is too small, there is a fear that the solidified liquid does not spread on the front surface of the first coated film .

본 실시형태에 의해 제공될 수 있는 리튬이온 이차전지는, 전술한 방법으로 제조되는 양극 및 음극을 포함하는 것 이외는 후술하는 제 2 비교예의 리튬이온 이차전지와 마찬가지의 공정으로 제조할 수 있다. 전지의 당해 용기의 구조, 사이즈, 또는 양음극을 주 구성 요소로 하는 전극체의 구조 등에 대해 특히 제한은 없다.The lithium ion secondary battery that can be provided by this embodiment can be manufactured by the same process as the lithium ion secondary battery of the second comparative example described below, except that it includes the positive electrode and the negative electrode manufactured by the above-described method. The structure of the container of the battery, the size thereof, or the structure of the electrode body having the positive electrode as the main component are not particularly limited.

본 실시형태의 리튬이온 이차전지의 제조 방법은, 상기와 같이 1층째의 전극층으로 되는 제 1 도포막을 도공한 후, 전극층의 표면층만을 고화시키는 공정을 거치고, 2층째의 절연층으로 되는 제 2 도포막을 도공하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 실시형태의 리튬이온 이차전지의 제조 장치는, 상기와 같이 1층째의 전극층으로 되는 제 1 도포막을 도공하는 제 1 도공부와, 2층째의 절연층으로 되는 제 2 도포막을 도공하는 제 2 도공부 사이에, 제 1 도포막의 표면층만을 고화시키는 수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 것이다. 이와 같은 제조 장치에 있어서 상기 제조 방법을 이용함으로써, 후술하는 바와 같이 전극층과 절연층의 계면에 생기는 혼합층의 두께를 얇게 할 수 있어 절연층의 박막화·고신뢰화가 가능해진다.The manufacturing method of the lithium ion secondary battery of the present embodiment is characterized in that after coating the first coating film to be the first electrode layer as described above and then solidifying only the surface layer of the electrode layer, Thereby coating the film. The apparatus for manufacturing a lithium ion secondary battery according to the present embodiment includes a first coating portion for coating a first coating film to be a first layer electrode layer as described above and a second coating portion for coating a second coating film to be a second insulating layer And a means for solidifying only the surface layer of the first coated film between the two coated portions. By using the above-described manufacturing method in such a manufacturing apparatus, the thickness of the mixed layer formed at the interface between the electrode layer and the insulating layer can be made thin as described later, so that the insulating layer can be thinned and highly reliable.

이하에서는, 본 실시형태의 리튬이온 이차전지의 제조 공정의 일례를 기재한다. 여기에서는 양극의 형성 공정에 대한 예를 설명한다.Hereinafter, an example of a manufacturing process of the lithium ion secondary battery of the present embodiment will be described. Here, an example of a process of forming an anode will be described.

우선, 전극 재료(ES)를 조정하는 공정에 있어서, 양극의 제조 공정에서는 전극 재료(ES)를 구성하는 양극 활물질로 리튬 천이 금속 복합 산화물로서의 니켈코발트망간산리튬을 이용할 수 있다. 최초에 행하는 전극 재료(ES)의 조정 공정에서는, 상기 양극 활물질과, 흑연 분말 및 아세틸렌 블랙을 함유하는 도전 조제와, 고화재로서의 역할을 갖는 바인더로 되는 폴리불화비닐리덴(이하, 간단히 PVdF라 함)을 혼합한다. 또한, 그들의 혼합물에 대해 본 실시형태의 제 1 용제인 N-메틸-2-피롤리돈(이하, 간단히 NMP라 함)을 더 첨가한다. 이것에 의해 혼합된 양극 활물질, 도전 조제, 고화재 및 제 1 용제의 각 성분을 플래니터리 믹서로 더 혼련해서 양극 슬러리, 즉 전극 재료(ES)를 조정한다.First, in the step of adjusting the electrode material (ES), nickel cobalt lithium manganese oxide as a lithium transition metal composite oxide may be used as a positive electrode active material constituting the electrode material (ES) in the process of manufacturing the positive electrode. In the initial step of adjusting the electrode material (ES), polyvinylidene fluoride (hereinafter, simply referred to as PVdF), which is a binder having a role as a solid fire, the above-mentioned positive electrode active material, a conductive auxiliary containing graphite powder and acetylene black ). Further, N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter, simply referred to as NMP) which is the first solvent of the present embodiment is further added to the mixture. Thereby, each component of the mixed cathode active material, conductive auxiliary agent, solid electrolyte, and first solvent is further kneaded with a planetary mixer to adjust the cathode slurry, that is, the electrode material ES.

여기에서는, 양극 활물질, 흑연 분말, 아세틸렌 블랙, PVdF를 중량비로 85:8:2:5로 되는 비율로 혼합한다. 양극 슬러리 중에는 고화재인 바인더 성분이 NMP에 용해되어 있어 슬러리는 고점도의 액체이다. 회전 점도계로 측정한 슬러리의 점도는 약 10㎩·s이다.Here, the cathode active material, the graphite powder, the acetylene black, and the PVdF are mixed at a weight ratio of 85: 8: 2: 5. In the positive electrode slurry, the binder component, which is a high fire, is dissolved in NMP, and the slurry is a liquid having a high viscosity. The viscosity of the slurry measured by a rotational viscometer is about 10 Pa s.

다음으로, 제 1 도공 공정을 행한다. 여기에서, 제 1 도공 공정에서의 도공 대상인 집전박(EP)으로는 예를 들면 두께 20㎛, 폭 200㎜의 알루미늄박이 이용된다. 제 1 도포 공정에서는 슬릿 다이 코터인 다이 코터(DC1)를 이용해서 전극 재료(ES)를 집전박(EP)의 표면 위에 두께 100㎛, 폭 150㎜로 도포한다. 이것에 의해 전극 재료(ES)로 이루어지는 제 1 도포막이 집전박(EP) 위에 형성된다. 이상의 공정이 본 실시형태의 제 1 도공 공정이다. 또한, 여기에서 말하는 집전박(EP) 및 제 1 도포막의 폭이란, 반송되는 집전박(EP)의 진행 방향에 직교하는 방향으로서, 집전박(EP)의 상면을 따르는 방향에 있어서의 각 구조체의 길이를 가리킨다.Next, the first coating process is performed. Here, as the current collecting foil EP to be coated in the first coating step, for example, an aluminum foil having a thickness of 20 mu m and a width of 200 mm is used. In the first coating step, the electrode material ES is coated on the surface of the current collecting foil EP with a thickness of 100 mu m and a width of 150 mm using a die coater DC1 as a slit die coater. As a result, the first coating film made of the electrode material ES is formed on the current collecting foil EP. The above process is the first coating process of the present embodiment. The width of the current collecting foil EP and the first coating film referred to herein means the width of the current collecting foil EP in the direction along the top surface of the current collecting foil EP as a direction orthogonal to the traveling direction of the current collecting foil EP It refers to length.

다음으로, 프리 고화 공정을 행한다. 즉, 제 1 도포막이 도포된 집전박(EP)을 고화실(SD1) 내에 반송해 제 1 도포막의 표면층만을 고화시킨다. 여기에서는, 분무 노즐(NZ1)로부터 공급되는 고화액으로 40% 에탄올 함유수를 이용한다. 40% 에탄올 함유수란, 에탄올과 물을 혼합한 액체로서 에탄올이 그 액체의 40%를 구성하고 있는 것이다.Next, a free solidification step is performed. That is, the current collecting foil EP coated with the first coating film is conveyed into the solidification chamber SD1 to solidify only the surface layer of the first coating film. Here, 40% ethanol-containing water is used as the solidifying liquid supplied from the spray nozzle NZ1. The water containing 40% ethanol is a mixture of ethanol and water, and ethanol constitutes 40% of the liquid.

분무 노즐(NZ1)로는 내부 혼합형의 2유체 노즐을 이용한다. 2유체 노즐로부터 분출되는 고화액인 분무 입자의 평균 입자경 D50은 10㎛이다. 또한, 분무 노즐로부터 제 1 도포막까지의 거리는 100㎜, 분무 압력은 0.1㎫, 분무 타력은 1g/㎠로 조정한다. 고화액의 분무량은 바인더인 PVdF를 모두 석출시키기 위해 필요한 40% 에탄올 함유수의 양의 50%로 되는 양으로 했다. 즉, 고화액의 분무량을, 바인더를 모두 석출시키기 위해 이용되는 양의 반분으로 하고 있다. 이것에 의해 제 1 도포막의 표면층만을 고화시킨다. 이상의 공정이 본 실시형태의 프리 고화 공정이다.As the atomizing nozzle NZ1, an internally mixed type two-fluid nozzle is used. The average particle size D50 of spray particles as a solidified liquid ejected from the two-fluid nozzle is 10 mu m. Further, the distance from the spray nozzle to the first coating film is adjusted to 100 mm, the spraying pressure is 0.1 MPa, and the spraying force is 1 g / cm 2. The spray amount of the solidifying liquid was set to be 50% of the amount of the 40% ethanol-containing water required to completely precipitate PVdF as a binder. That is, the spray amount of the solidified liquid is set to be half of the amount used to deposit all of the binder. As a result, only the surface layer of the first coated film is solidified. The above process is the free solidification process of the present embodiment.

또한, 분무 노즐(NZ1)이 고화액을 분무할 대상인 전극재 슬러리인 제 1 도포막의 표면을 포함하는 면에 있어서, 고화액의 분무 영역은 균등 유량 분포를 갖는다. 즉, 고화액의 분무량의 분포는, 제 1 도포막의 폭 방향에 있어서, 분무 노즐(NZ1)의 중심으로부터 일정한 범위 내에 있어서 균등한 양으로 분무된다. 여기에서는, 균등한 양으로의 분무가 가능한 당해 일정한 범위 내에 제 1 도포막의 폭 전체가 들어가도록 함으로써 제 1 도포막의 상면 전체에 균일하게 고화액을 분무한다.Further, on the surface including the surface of the first coating film, which is the slurry of the electrode material to which the spray nozzle NZ1 is sprayed with the solidified liquid, the spraying region of the solidifying liquid has an even flow rate distribution. That is, the distribution of the spray amount of the solidified liquid is sprayed in an equal amount within a certain range from the center of the spray nozzle NZ1 in the width direction of the first coating film. Here, the solidified liquid is uniformly sprayed over the entire upper surface of the first coated film by allowing the entire width of the first coated film to fall within a certain range in which uniform spraying is possible.

그를 위해, 분무 노즐(NZ1) 중심의 유량의 50% 유량으로 되는 위치를, 집전박(EP)의 반송 방향에 직교하는 방향인 제 1 도포막의 폭 방향에 있어서 제 1 도포막의 단부(端部)보다 바깥에 위치시킨다. 이것은, 분무 노즐(NZ1)의 중심으로부터 당해 폭 방향에 있어서, 고화액의 전체 유량의 50%의 유량으로 되는 위치보다도 외측의 영역에서는, 고화액을 균등한 양으로 분무할 수 없을 우려가 있기 때문이다. 즉, 분무 노즐(NZ1)의 중심으로부터 고화액의 전체 유량의 50%의 유량의 범위 내이면 고화액을 균등한 양으로 분무하는 것이 가능하다.For this purpose, a position at which the flow rate is 50% of the flow rate at the center of the spray nozzle NZ1 is set at the end of the first coated film in the width direction of the first coated film, which is a direction orthogonal to the conveying direction of the current collecting foil EP, And is positioned outside. This is because there is a possibility that the solidified liquid can not be sprayed in an even amount in the region outside the position where the flow rate is 50% of the total flow rate of the solidified liquid in the width direction from the center of the spray nozzle NZ1 to be. That is, if the flow rate is within a range of 50% of the total flow rate of the solidified liquid from the center of the spray nozzle NZ1, it is possible to spray the solidified liquid in an even amount.

다음으로, 제 2 도공 공정을 행한다. 절연 재료(IF)로는 실리카(SiO2) 분말을 이용한다. 여기에서는, 당해 절연 재료(IF)와 바인더로 되는 폴리불화비닐리덴(PVdF)을 중량비로 90:10으로 되는 비율로 혼합하며, 또한 용제로서 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 축차 첨가하고, 이 성분들을 플래니터리 믹서로 혼련해서 절연 재료 슬러리를 조정한다. 절연 재료 슬러리는 고점도의 액체이며 회전 점도계로 측정한 슬러리의 점도는 약 2㎩·s이다.Next, the second coating process is performed. As the insulating material (IF), silica (SiO 2 ) powder is used. Here, the insulating material IF and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were mixed at a ratio of 90:10 by weight, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) And the components are kneaded with a planetary mixer to adjust the insulating material slurry. The insulating material slurry is a liquid of high viscosity and the viscosity of the slurry measured by a rotational viscometer is about 2Pa s.

여기에서는, 상기 절연 재료 슬러리, 즉 절연 재료(IF)를, 표면을 고화시킨 제 1 도포막 위에 슬릿 다이 코터인 다이 코터(DC2)를 이용해서 두께 80㎛, 폭 160㎜로 되도록 도포한다. 이것에 의해 절연 재료(IF)로 이루어지는 제 2 도포막을 제 1 도포막 위에 형성한다. 이상의 공정이 본 실시형태의 제 2 도공 공정이다.Here, the insulating material slurry, that is, the insulating material IF is coated on the first coated film having the surface hardened to a thickness of 80 mu m and a width of 160 mm using a die coater DC2 as a slit die coater. As a result, a second coating film made of the insulating material IF is formed on the first coating film. The above process is the second coating process of this embodiment.

다음으로, 건조 공정을 행한다. 여기에서는, 제 1 도포막 및 제 2 도포막을 열풍 건조로인 건조실(DRY) 중에 있어서 120℃에서 10분간 가열해 건조시킨다. 이것에 의해, 제 1 도포막 중 및 제 2 도포막 중에 함유되는 용제를 증발 제거함으로써 제 1 도포막 및 제 2 도포막 전체를 완전히 고화시킨다. 리튬이온 이차전지용의 양극판을 제조한다. 즉, 양극판은, 집전박(EP)과 전극 재료(ES)를 포함하는 제 1 도포막을 건조·고화시켜서 형성한 전극층과, 절연 재료(IF)를 포함하는 제 2 도포막을 건조·고화시켜서 형성한 절연층을 갖고 있다. 이상의 공정이 전극 재료(ES) 및 절연 재료(IF)로부터 용제 성분을 제거해서 건조하는 본 실시형태의 건조 공정이다.Next, a drying step is performed. Here, the first coated film and the second coated film are heated in a drying room DRY as a hot air drying furnace at 120 DEG C for 10 minutes and dried. As a result, the solvent contained in the first coating film and the second coating film is evaporated and removed to completely solidify the entire first coating film and the entire second coating film. Thereby producing a positive electrode plate for a lithium ion secondary battery. That is, the positive electrode plate is formed by drying and solidifying an electrode layer formed by drying and solidifying a first coating film containing a current collector EP and an electrode material ES and a second coating film containing an insulating material IF And an insulating layer. The above process is the drying process of this embodiment in which the solvent component is removed from the electrode material ES and the insulating material IF and dried.

상기한 건조 공정 후에는, 집전박(EP)에 대해 압축 또는 절단 등의 가공 공정을 행함으로써 필름 형상의 양극 또는 음극의 전극판을 제조한다.After the above-described drying step, a film-like positive electrode or negative electrode plate is produced by subjecting the current collecting foil (EP) to processing such as compression or cutting.

여기에서, 본 실시형태의 제조 방법에 있어서의 전극층과 절연층의 계면에 형성되는 혼합층의 두께의 평가를 행한다. 당해 평가는, 완성한 전극판의 단면을 잘라내고 SEM(Scanning Electron Microscope)으로 관찰한 상으로부터 혼합층의 두께를 산출함으로써 행한다.Here, the thickness of the mixed layer formed at the interface between the electrode layer and the insulating layer in the manufacturing method of this embodiment is evaluated. The evaluation is carried out by cutting out the cross section of the completed electrode plate and calculating the thickness of the mixed layer from the image observed with an SEM (Scanning Electron Microscope).

도 3에 리튬이온 이차전지를 구성하는 전극판의 단면도를 나타낸다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 집전박(EP) 위에는 두께 L1의 전극층(EL)과 두께 L2의 세퍼레이터인 절연층(SEL)이 차례로 적층되어 있다. 이 구성은, 전술한 본 실시형태의 리튬이온 이차전지도, 후술하는 제 2 비교예의 리튬이온 이차전지도 마찬가지이다. 또한, 전극층(EL)과 절연층(SEL)의 계면 근방에는, 전극층(EL)의 구성 재료와 절연층(SEL)의 구성 재료가 섞여서 형성된 두께 L3의 혼합층(MIX)이 형성되어 있다. 도 3에서는 혼합층(MIX)의 상단과 하단을 각각 파선으로 나타내고 있다.3 is a cross-sectional view of an electrode plate constituting a lithium ion secondary battery. As shown in Fig. 3, on the current collecting foil EP, an electrode layer EL having a thickness L1 and an insulating layer SEL as a separator having a thickness L2 are sequentially stacked. This configuration is the same for the lithium ion secondary battery of the present embodiment and the lithium ion secondary battery of the second comparative example described later. A mixed layer MIX having a thickness L3 formed by mixing the constituent material of the electrode layer EL with the constituent material of the insulating layer SEL is formed in the vicinity of the interface between the electrode layer EL and the insulating layer SEL. In Fig. 3, the upper and lower ends of the mixed layer MIX are indicated by broken lines.

본 실시형태의 경우, 건조 공정 후의 양극판을 구성하는 전극층의 두께 L1은 예를 들면 50㎛, 절연층의 두께 L2는 예를 들면 40㎛이다. 혼합층(MIX)은 전극층(EL)과 절연층(SEL)의 계면 근방에 있어서 전극층(EL)의 내부로부터 절연층(SEL)의 내부에 걸쳐 형성되는 층이다.In the case of the present embodiment, the thickness L1 of the electrode layer constituting the positive electrode plate after the drying step is, for example, 50 mu m and the thickness L2 of the insulating layer is, for example, 40 mu m. The mixed layer MIX is a layer formed from the inside of the electrode layer EL to the inside of the insulating layer SEL in the vicinity of the interface between the electrode layer EL and the insulating layer SEL.

또한, 도 3에 나타내는 단면도를 기초로 혼합층(MIX)의 막 두께를 상기 SEM 관찰에 의해 평가한 결과를 도 4에 나타낸다. 도 4는 전술한 본 실시형태의 리튬이온 이차전지와 후술하는 제 2 비교예의 리튬이온 이차전지의 각각의 혼합층(MIX)(도 3 참조)의 두께와, 집전박의 반송 속도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 4에 나타내는 그래프의 세로축은 혼합층의 막 두께를 나타내고, 가로축은 집전박의 반송 속도를 나타내고 있다. 본 발명자들은, 상기 평가를 행한 결과, 도 4에 둥근 플롯으로 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 제조 방법의 혼합층의 두께 L3(도 3 참조)은 집전박의 반송 속도에 상관없이 항상 5㎛ 이하로 되어 있어, 절연층(SEL)(도 3 참조)을 박막화해도 단락 발생의 가능성이 낮은 것을 알아냈다.4 shows the result of evaluating the film thickness of the mixed layer MIX by SEM observation based on the sectional view shown in Fig. 4 is a graph showing the relationship between the thickness of each mixed layer MIX (see FIG. 3) of the lithium ion secondary battery of the above-described embodiment and the lithium ion secondary battery of the second comparative example described later to be. The vertical axis of the graph shown in Fig. 4 represents the film thickness of the mixed layer, and the horizontal axis represents the conveying speed of the current collecting foil. As a result of the above evaluation, the present inventors have found that the thickness L3 (see Fig. 3) of the mixed layer of the production method of the present embodiment is always 5 mu m or less irrespective of the conveying speed of the current collecting foil , And it was found that even if the insulating layer SEL (see FIG. 3) is thinned, the possibility of occurrence of a short circuit is low.

또한, 여기에서는, 양극 집전박의 편면에 양극 재료 슬러리, 및 절연 재료 슬러리를 차례로 도공해서 양극판을 제조하는 예를 설명했다. 양극 집전박의 양면에 양극 재료 슬러리, 및 절연 재료 슬러리를 도공할 경우에는, 전술한 공정을 행한 후이며, 집전박의 압축 또는 절단 등의 가공 공정을 행하기 전에, 권취 롤에 권취된 양극 전극판을 반전시키고, 다시 동일한 공정을 거쳐 이면을 도공하는 것을 생각할 수 있다.Here, an example was described in which a positive electrode plate was produced by sequentially coating a positive electrode material slurry and an insulating material slurry on one surface of a positive electrode collector foil. When the positive electrode material slurry and the insulating material slurry are coated on both surfaces of the positive electrode current collector foil, after the above-described steps are performed, before the processing step such as compression or cutting of the current collector foil is performed, It is conceivable to reverse the plate and apply the same process to the back surface.

그 후, 전극 셀의 조립 공정에서는, 권회라 불리는 공정에서, 상기한 공정에 의해 형성된 필름 형상의 양극 전극판 및 음극 전극판으로부터, 전지 셀에 필요한 크기의 양극 및 음극을 잘라낸다. 이때, 양극 전극판과 음극 전극판을 분리하기 위한 세퍼레이터인 절연층은 양극 전극판 및 음극 전극판과 함께 잘라내진다. 계속해서, 전극층 위에 세퍼레이터가 적층된 양극 전극판 및 음극 전극판을 겹친 후, 이 양극 전극판 및 음극 전극판을 포함하는 적층체를 함께 감는다.Thereafter, in the assembling process of the electrode cell, in the process called winding, the positive electrode and the negative electrode of a necessary size are cut out from the film-like anode electrode plate and the cathode electrode plate formed by the above-described process. At this time, the insulating layer, which is a separator for separating the positive electrode plate and the negative electrode plate, is cut together with the positive electrode plate and the negative electrode plate. Subsequently, the positive electrode plate and the negative electrode plate, on which the separator is laminated, are stacked on the electrode layer, and then the laminate including the positive electrode plate and the negative electrode plate is wound together.

다음으로, 함께 감긴 양극, 음극을 포함하는 전극쌍 그룹을 조립해서 용접한다. 이 용접 공정에서는, 예를 들면 양극 집전탭에 알루미늄 리본을 감고, 이 알루미늄 리본에 양극 집전탭을 초음파 용착으로 접속한다. 그 후, 용접한 이들 전극쌍 그룹을 전지캔 내에 배치한 후, 전해액을 주입한다. 계속해서, 전지캔을 완전히 밀폐함으로써 리튬이온 이차전지의 전지 셀을 형성한다.Next, an electrode pair group including an anode and a cathode wound together is assembled and welded. In this welding step, for example, an aluminum ribbon is wound around a positive electrode current collecting tab, and a positive current collecting tab is connected to the aluminum ribbon by ultrasonic welding. Thereafter, these welded electrode pair groups are placed in the battery can, and then an electrolyte is injected. Subsequently, the battery can is completely sealed to form the battery cell of the lithium ion secondary battery.

전지 셀 검사 공정에서는 셀 조립 공정에서 작성된 리튬이온 이차전지의 셀을 반복 충방전한다. 이것에 의해, 전지 셀의 성능 및 신뢰성에 관한 단전지 검사 공정을 행한다. 단전지 검사 공정에서는, 예를 들면 전지 셀의 용량 혹은 전압의 검사, 또는 충전 시 혹은 방전 시의 전류 혹은 전압 등의 검사를 행한다. 이것에 의해, 리튬이온 이차전지의 전지 셀, 즉 단전지가 완성된다.In the battery cell inspecting process, the cells of the lithium ion secondary cell formed in the cell assembling process are repeatedly charged and discharged. As a result, the step of inspecting a single cell relating to the performance and reliability of the battery cell is performed. In the single cell inspecting step, for example, the capacity or voltage of the battery cell is inspected, or the current or voltage at the time of charging or discharging is inspected. This completes the battery cell of the lithium ion secondary battery, that is, the unit cell.

이하에서는, 제 1 비교예의 리튬이온 이차전지의 제조 공정에 대해 도 5 및 도 6을 이용해서 설명한다.Hereinafter, the manufacturing process of the lithium ion secondary battery of the first comparative example will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.

도 6은 리튬이온 이차전지가 제조되기까지의 구체적인 공정을 모식적으로 나타내는 플로차트이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 리튬이온 이차전지의 제조 공정은 양극 전극판 제조 공정과 음극 전극판 제조 공정과 전지 셀의 조립 공정을 포함하고 있다.Fig. 6 is a flow chart schematically showing a specific process up to the production of a lithium ion secondary battery. As shown in FIG. 6, the manufacturing process of the lithium ion secondary battery includes a process of manufacturing a positive electrode plate, a process of manufacturing a negative electrode plate, and a process of assembling a battery cell.

도 5에는 제 1 비교예의 리튬이온 이차전지 제조 장치를 나타낸다. 즉, 도 5는 제 1 비교예에 있어서의 리튬이온 이차전지의 제조 장치를 나타내는 모식도이다. 제 1 비교예에 있어서의 리튬이온 이차전지의 제조 공정에서는 우선, 전극 재료(ES)를 조정한다. 리튬이온 이차전지의 양극 또는 음극을 구성하는 전극층을 형성하기 위해 이용하는 전극 재료(ES)는, 충방전에 의해 리튬이온의 방출·흡장이 가능한 활물질과 도전 조제의 분말을, 이들 분말을 결착시키기 위한 바인더 및 용제 등과 혼련·분산하며(도 6에 나타내는 혼련·조합 공정), 이것에 의해 형성된 고점도 슬러리 형상의 액체이다.5 shows an apparatus for manufacturing a lithium ion secondary battery according to a first comparative example. That is, FIG. 5 is a schematic view showing an apparatus for producing a lithium ion secondary battery in a first comparative example. In the production process of the lithium ion secondary battery in the first comparative example, the electrode material (ES) is first adjusted. The electrode material (ES) used for forming the electrode layer constituting the positive electrode or the negative electrode of the lithium ion secondary battery includes an active material capable of discharging and storing lithium ions and a powder of a conductive auxiliary agent by charging and discharging, A binder, a solvent and the like (kneading / combining step shown in Fig. 6), and is a liquid having a high viscosity slurry formed by the kneading and combining.

다음으로, 슬러리 형상의 전극 재료(ES)를, 도공부인 다이 코터(DC1)를 이용해서 집전용 금속박 롤(RL1)로부터 공급되는 집전박(EP)의 표면 위에 얇고 균일하게 도포한다. 그 후, 집전박(EP)의 이면에 접하면서 집전박(EP)을 일정 속도로 반송하기 위한 롤러 반송계, 즉 반송부를 이용해서 슬러리 형상의 전극 재료(ES)로 이루어지는 도포막을 도포한 집전박(EP)을, 건조실(DRY)인 열풍 건조로 내에서 건조·고화시킨다. 이 건조 공정에서는 도포막 중의 용제 성분을 가열 증발시킴으로써 전극 재료를 건조·고화시켜 전극층을 형성한다. 이와 같이, 전극 재료(ES)의 도공 및 건조 공정의 일련의 공정을 행함으로써, 집전박(EP) 위에 전극층을 형성한다(도 6에 나타내는 도공 공정). 그 후, 전극층을 형성한 집전박에 압축 등의 공정을 행함으로써 필름 형상의 양극 또는 음극의 전극판을 제조한다.Next, the slurry-like electrode material ES is applied thinly and uniformly on the surface of the current collecting foil EP supplied from the collecting metal foil roll RL1 using a die coater DC1 as a coating part. Thereafter, a roller conveying system for conveying the current collecting foil EP at a constant speed while contacting the back surface of the current collecting foil EP, that is, a current collecting foil coated with a coating film made of a slurry-like electrode material (ES) (EP) is dried and solidified in a hot-air drying furnace which is a drying room (DRY). In this drying step, the solvent component in the coating film is heated and evaporated to dry and solidify the electrode material to form an electrode layer. Thus, by performing a series of steps of coating and drying the electrode material ES, an electrode layer is formed on the current collecting foil EP (coating step shown in Fig. 6). Thereafter, a film-like positive electrode or negative electrode plate is produced by subjecting the current collecting foil provided with the electrode layer to a process such as compression.

제 1 비교예의 전극판의 제조 공정에서는, 상기와 같은 공정을 집전박(EP)의 한쪽의 표면과, 당해 표면과 반대측의 표면에 대해 개별적으로 행하여, 집전박(EP)의 양면에 전극층이 형성된 양극 및 음극의 전극판을 제조한다.In the manufacturing process of the electrode plate of the first comparative example, the above-described steps were performed separately on one surface of the current collecting foil EP and on the surface opposite to the surface, and an electrode layer was formed on both surfaces of the current collecting foil EP And an electrode plate of a positive electrode and a negative electrode is manufactured.

그 후, 전극 셀의 조립 공정에서는, 권회라 불리는 공정에서, 상기한 필름 형상의 양극 전극판 및 음극 전극판으로부터, 전지 셀에 필요한 크기의 양극 및 음극을 잘라낸다(도 6에 나타내는 가공 공정). 이때, 양극 전극판과 음극 전극판을 분리하기 위한 세퍼레이터를 필름 형상의 세퍼레이터 재료로부터 전지 셀에 필요한 크기로 잘라내서 형성하고, 양극 전극판 및 음극 전극판 사이에 잘라낸 세퍼레이터를 끼워서 겹친 후 함께 감는다(도 6에 나타내는 권회 공정).Thereafter, in the assembling process of the electrode cell, a positive electrode and a negative electrode of a necessary size are cut out from the above-mentioned film-like positive electrode plate and negative electrode plate in a process called winding (a processing step shown in Fig. 6) . At this time, a separator for separating the positive electrode plate and the negative electrode plate from each other is cut out from the film-like separator material to a necessary size in the battery cell, and the separator is sandwiched between the positive electrode plate and the negative electrode plate, 6).

다음으로, 함께 감긴 양극, 음극 및 세퍼레이터의 전극쌍 그룹을 조립해서 용접한다(도 6에 나타내는 용접·조립 공정). 그 후, 용접한 이들 전극쌍 그룹을 전지캔 내에 배치한 후, 전해액을 주입한다(도 6에 나타내는 주액 공정). 계속해서, 전지캔을 완전히 밀폐(도 6에 나타내는 봉구(封口) 공정)함으로써 리튬이온 이차전지의 전지 셀을 형성한다.Next, electrode pairs of the positive electrode, the negative electrode and the separator wound together are assembled and welded (welding / assembling step shown in FIG. 6). Thereafter, these welded electrode pair groups are placed in the battery can, and then an electrolyte solution is injected (a pouring step shown in Fig. 6). Subsequently, a battery cell of the lithium ion secondary battery is formed by completely sealing the battery can (the sealing step shown in Fig. 6).

전지 셀 검사 공정에서는 셀 조립 공정에서 작성된 리튬이온 이차전지의 셀을 반복 충방전한다(도 6에 나타내는 충방전 공정). 이것에 의해, 전지 셀의 성능 및 신뢰성에 관한 검사를 행한다(도 6에 나타내는 단전지 검사 공정). 당해 단전지 검사 공정에서는, 예를 들면 전지 셀의 용량 혹은 전압의 검사, 또는 충전 시 혹은 방전 시의 전류 혹은 전압 등의 검사를 행한다. 이것에 의해, 전지 셀, 즉 단전지가 완성되어 리튬이온 이차전지의 전지 셀의 조립 공정이 종료된다.In the battery cell inspecting process, the cells of the lithium ion secondary cell formed in the cell assembling process are repeatedly charged and discharged (charging and discharging process shown in Fig. 6). As a result, the performance and reliability of the battery cell are inspected (the single cell inspection process shown in Fig. 6). In the step of inspecting a single cell, for example, the capacity or voltage of the battery cell is inspected, or the current or voltage at the time of charging or discharging is inspected. Thus, the battery cell, that is, the unit cell is completed, and the assembling process of the battery cell of the lithium ion secondary battery is completed.

제 1 비교예인 상기 제조 공정에서는, 전극 권회체를 형성하기 전후에 실시되는 공정에 의해 전극 권회체의 내부에 금속 이물이 침입할 가능성이 높아지는 문제가 있다. 즉, 양극판과 음극판과 세퍼레이터가 별개 부품으로 구성되어 있기 때문에, 예를 들면 양극판과 세퍼레이터 사이에 간극이 존재하며, 이 간극에 금속 이물이 침입하기 쉬워진다.In the above-described manufacturing process as the first comparative example, there is a problem in that the possibility of foreign matter intruding into the electrode winding body is increased by the steps performed before and after forming the electrode winding body. That is, since the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator are formed of separate components, for example, there is a gap between the positive electrode plate and the separator, and metal foreign matter easily penetrates into the gap.

구체적으로는, 양극판과 음극판과 세퍼레이터를 축심의 둘레에 권회해서 전극 권회체가 형성되는 상기 제 1 비교예에 있어서, 양극판과 음극판과 세퍼레이터가 별체의 부품에 의해 구성되어 있기 때문에, 예를 들면 양극판과 세퍼레이터 사이에 간극이 존재한다. 또한, 리튬이온 이차전지의 제조 공정에서는, 전술한 권회체를 형성하기 전에 양극판과 음극판을 소정의 크기로 절단하고(도 6에 나타내는 가공 공정), 부가해서 양극 및 음극의 집전탭을 양극판과 음극판을 절단해서 형성한다.Specifically, in the first comparative example in which the electrode winding is formed by winding the positive electrode plate, the negative electrode plate and the separator around the central axis, the positive electrode plate, the negative electrode plate and the separator are constituted by separate components, There is a gap between the separators. In the manufacturing process of the lithium ion secondary battery, the positive electrode plate and the negative electrode plate are cut to a predetermined size (forming process shown in FIG. 6) before formation of the winding body, .

그 후, 전술한 전극 권회체를 형성한 후, 예를 들면 양극판에 형성되어 있는 양극 집전탭을 양극 집전링에 초음파 용착하는 공정과, 음극판에 형성되어 있는 음극 집전탭을 음극 집전링에 초음파 용착하는 공정을 행한다(도 6에 나타내는 용접·조립 공정). 계속해서, 전극 권회체는 외장캔(용기)에 삽입되며, 이 외장캔에 전해액을 주입한 후, 외장캔의 내부를 밀폐하기 위해 외장캔과 덮개를 용접 등으로 접속하는 공정을 행한다.Thereafter, after the above-mentioned electrode winding is formed, for example, a step of ultrasonically welding the positive electrode current collecting tab formed on the positive electrode plate to the positive electrode collector ring, and the step of forming the negative electrode current collecting tab formed on the negative electrode plate by ultrasonic welding (A welding / assembling step shown in Fig. 6). Subsequently, the electrode winding body is inserted into an outer can (container). After the electrolyte is injected into the outer can, a step of connecting the outer can and the lid by welding or the like is performed to seal the inside of the outer can.

상기 용접·조립 공정에 있어서, 양극 집전탭과 양극 집전링의 용접은, 예를 들면 양극 집전탭에 알루미늄 리본을 감은 후, 이 알루미늄 리본에 양극 집전탭을 초음파 용착으로 접속함으로써 행해진다. 이때 사용되는 초음파 용착은, 알루미늄 리본과 양극 집전탭을 마찰시키는 것에 의한 원자 상호 확산에 의해, 알루미늄 리본과 양극 집전탭을 접속하는 것이다.In the welding and assembling process, the welding of the positive electrode current collecting tab and the positive electrode current collecting ring is performed, for example, by winding an aluminum ribbon on the positive electrode current collecting tab and then connecting the positive electrode current collecting tab to the aluminum ribbon by ultrasonic welding. The ultrasonic welding used at this time is to connect the aluminum ribbon and the positive electrode current collecting tab by atomic interdiffusion by friction between the aluminum ribbon and the positive electrode current collecting tab.

따라서, 양극 집전탭과 알루미늄 리본을 초음파 용착으로 접속할 경우, 알루미늄 리본과 양극 집전탭의 마찰에 의해 금속 이물(알루미늄)이 발생한다. 이와 같은 현상은 음극 집전탭과 구리 리본을 접속하는 공정에서도 생긴다. 즉, 음극 집전탭과 구리 리본을 초음파 용착으로 접속할 경우, 구리 리본과 음극 집전탭의 마찰에 의해 금속 이물(구리)이 발생한다. 또한, 외장캔과 덮개를 접속하는 공정에서 사용되는 용접(아크 용접)에서는 예를 들면 용접 찌꺼기가 발생하기 쉬워진다.Therefore, when the positive electrode current collecting tab and the aluminum ribbon are connected by ultrasonic welding, metallic foreign matter (aluminum) is generated by friction between the aluminum ribbon and the positive electrode current collecting tab. This phenomenon also occurs in the process of connecting the negative current collecting tab and the copper ribbon. That is, when the negative electrode current collecting tab and the copper ribbon are connected by ultrasonic welding, metallic foreign matter (copper) is generated by friction between the copper ribbon and the negative current collecting tab. Further, in the welding (arc welding) used in the process of connecting the external can with the lid, for example, welding residue easily occurs.

이상의 점에서, 전극 권회체를 형성하기 전후에 실시되는 공정에 의해 전극 권회체의 내부에 금속 이물이 침입할 가능성이 높아진다. 상기 제 1 비교예와 같이, 양극판과 음극판과 세퍼레이터가 별개 부품으로 구성되어 있을 경우, 예를 들면 양극판과 세퍼레이터 사이에 간극이 존재하기 때문에, 이 간극에 전술한 제조 공정에서 발생한 금속 이물이 침입하기 쉬워진다. 이와 같이 해서, 전극 권회체의 내부에 금속 이물이 침입하면, 침입한 금속 이물이 세퍼레이터를 찢어 양극과 음극이 금속 이물을 통해 단락된다. 또한, 예를 들면 양극과 세퍼레이터의 간극에 침입한 금속 이물이 양극에 부착되면, 부착된 금속 이물이 전해액 중에 용해되고, 그 후 음극에 석출되는 현상이 생긴다. 그리고, 음극으로부터의 석출에 의해 성장한 금속이 양극까지 도달하면 양극과 음극이 단락되는 문제가 생긴다.In view of the above, there is a high possibility that foreign matter intrudes into the electrode winding body by a step performed before and after forming the electrode winding body. In the case where the positive electrode plate, the negative electrode plate and the separator are constituted by separate parts as in the first comparative example, for example, since there is a gap between the positive electrode plate and the separator, metal foreign substances generated in the above- It gets easier. In this way, when foreign matter enters the inside of the electrode winding body, the foreign metal tears the separator, and the anode and the cathode are short-circuited through the metal foreign matter. Further, for example, when a metallic foreign matter intruded into the gap between the positive electrode and the separator adheres to the positive electrode, the adhered metal foreign matter dissolves in the electrolyte and then precipitates on the negative electrode. When the metal grown by precipitation from the cathode reaches the anode, there arises a problem that the anode and the cathode are short-circuited.

또한 양극판과 음극판과 세퍼레이터를 별개 부품으로 조립할 때에는, 양극판과 음극판과 2매의 세퍼레이터의 합계 4매의 시트를 동시에 함께 감을 필요가 있어 부품의 위치 맞춤이 곤란한 문제가 있다. 또한, 양극판 롤, 음극판 롤, 및 2개의 세퍼레이터 롤의 합계 4개의 필름 롤을 배치할 필요가 있어 제조 장치가 커진다는 문제가 있다.Further, when assembling the positive electrode plate, the negative electrode plate and the separator as separate components, it is necessary to simultaneously wind the four sheets of the positive electrode plate, the negative electrode plate and the two separators together. Further, it is necessary to dispose four film rolls in total, i.e., a positive electrode plate roll, a negative electrode plate roll and two separator rolls.

상기한 문제를 해결하는 구성으로서 양극판 및 음극판에 직접 세퍼레이터를 도포해서 형성하는 것을 생각할 수 있다. 이 경우, 양극판 또는 음극판과 세퍼레이터를 연속해서 형성하고 서로 일체화시킴으로써 양극판 또는 음극판과 세퍼레이터 사이에 간극이 없어진다. 이것에 의해, 양극판 또는 음극판과 세퍼레이터 사이에 금속 이물이 침입하는 것을 방지할 수 있기 때문에 양극과 음극의 단락을 방지할 수 있다. 또한, 금속 위에 양극 활물질 또는 음극 활물질을 함유하는 슬러리를 도공한 후, 세퍼레이터로 되는 절연 재료를 도공함으로써, 생산성의 향상 및 제조 장치의 축소도 가능하게 할 수 있다.As a structure for solving the above-mentioned problem, it is conceivable to form the positive electrode plate and the negative electrode plate by directly coating the separator. In this case, a gap is formed between the positive electrode plate or the negative electrode plate and the separator by continuously forming the positive electrode plate or the negative electrode plate and the separator and integrating them with each other. As a result, foreign matter can be prevented from entering between the positive electrode plate or the negative electrode plate and the separator, so that a short circuit between the positive electrode and the negative electrode can be prevented. Further, by coating a slurry containing a positive electrode active material or a negative electrode active material on a metal and then applying an insulating material serving as a separator, it is possible to improve the productivity and reduce the manufacturing equipment.

이와 같이, 양극판 및 음극판에 직접 세퍼레이터를 도포해서 전극판을 형성하는 방법에 대하여, 이하에 도 7을 이용해 제 2 비교예를 나타내서 설명한다. 도 7은 제 2 비교예에 있어서의 리튬이온 이차전지의 제조 장치를 나타내는 모식도이다.A method for forming the electrode plate by directly applying the separator to the positive electrode plate and the negative electrode plate will be described below using the second comparative example with reference to FIG. 7 is a schematic view showing an apparatus for producing a lithium ion secondary battery in a second comparative example.

도 7에 제 2 비교예에 있어서의 편면 도포형 전극판 제조 장치의 구성을 나타낸다. 제 2 비교예의 리튬이온 이차전지의 제조 공정에서는, 집전박(EP)은 집전용 금속박 롤(RL1)로부터 송출된다. 집전박(EP)은 예를 들면 두께 20㎛, 폭 200㎜의 알루미늄박이다. 계속해서, 집전박(EP)의 표면 위에 롤러(RL2)에 대향하는 다이 코터(DC1)로부터 공급되는 전극 재료(ES)가 도공되어 제 1 도포막이 형성된다. 제 1 도포막은 예를 들면 두께 100㎛, 폭 150㎜이다.Fig. 7 shows a configuration of a single-sided coated electrode plate production apparatus in a second comparative example. In the manufacturing process of the lithium ion secondary battery of the second comparative example, the current collecting foil EP is discharged from the collecting metal foil roll RL1. The current collecting foil (EP) is, for example, an aluminum foil having a thickness of 20 mu m and a width of 200 mm. Subsequently, an electrode material ES supplied from a die coater DC1 opposed to the roller RL2 is coated on the surface of the current collecting foil EP to form a first coating film. The first coating film is, for example, 100 mu m in thickness and 150 mm in width.

계속해서, 롤러(RL3)와 대향한 위치의 도공부인 다이 코터(DC2)로부터 공급되는 절연 재료(IF)가 제 1 도포막 위에 도공되어 절연 재료(IF)로 이루어지는 제 2 도포막이 형성된다. 제 2 도포막은 예를 들면 두께 20㎛, 폭 160㎜이다. 그 후, 집전박(EP) 위의 제 1 도포막 및 제 2 도포막은 건조실(DRY)을 통과함으로써 건조되고, 권취 롤(RL4)에 권취됨으로써 전극판이 제조된다. 이 건조 공정에서는 120℃에서 10분간 건조를 행한다.Subsequently, an insulating material IF supplied from a die coater DC2, which is a coating portion opposed to the roller RL3, is coated on the first coating film to form a second coating film made of the insulating material IF. The second coating film is, for example, 20 mu m in thickness and 160 mm in width. Thereafter, the first coated film and the second coated film on the current collecting foil EP are dried by passing through the drying room DRY, and wound on the winding roll RL4 to produce an electrode plate. In this drying step, drying is carried out at 120 DEG C for 10 minutes.

이와 같이, 제 2 비교예의 구성은 도 5를 이용해서 설명한 상기 제 1 비교예와 비교해, 제 2 도공부인 다이 코터(DC2)를 가지며, 다이 코터(DC2)에 의해 제 1 도포막 위에 세퍼레이터로 되는 제 2 도포막을 직접 형성하고 있는 점에서 다르다.As described above, the structure of the second comparative example has a die coater DC2 as a second coating portion as compared with the first comparative example described with reference to Fig. 5, and is formed as a separator on the first coating film by the die coater DC2 But differs in that the second coating film is directly formed.

상기한 다이 코터(DC1)(도 7 참조)로는 예를 들면 슬릿 다이 코터가 사용된다. 슬릿 다이 코터는 후막(厚膜) 도공, 또는 고점도 재료를 도공하는 용도 등에 이용되는 도공 장치이다.As the die coater DC1 (see Fig. 7), for example, a slit die coater is used. The slit die coater is a coating apparatus used for coating a thick film or coating a high viscosity material.

제 2 비교예의 다이 코팅 방법에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 슬러리 재료인 전극 재료(ES)를 저류한 탱크(도시하지 않음)로부터, 정량 펌프(도시하지 않음)에 의해 마우스피스(1)의 매니폴드(3)에 전극 재료(ES)가 공급된다. 여기에서는, 매니폴드(3)에 있어서 전극 재료(ES)의 압력 분포를 균일하게 한 후, 마우스피스(1)에 설치된 슬릿(4)에 전극 재료(ES)가 공급되어 토출된다. 토출된 전극 재료(ES)는, 마우스피스(1)와 일정한 간격(h1)을 유지하고 상대적으로 주행하는 집전박(EP)과의 사이에 비드라 불리는 전극 재료 체류부(5)를 형성하며, 이 상태에서 집전박(EP)의 주행에 따라 전극 재료(ES)를 인출해서 도막을 형성한다. 도 8은 제 2 비교예에 있어서의 리튬이온 이차전지의 제조 장치를 구성하는 다이 코터(DC1)의 확대 단면도이다.In the die coating method of the second comparative example, as shown in Fig. 8, the electrode material ES as the slurry material is supplied from a tank (not shown) storing a slurry material by a metering pump (not shown) The electrode material (ES) is supplied to the manifold (3). Here, after the pressure distribution of the electrode material ES in the manifold 3 is made uniform, the electrode material ES is supplied to the slit 4 provided in the mouthpiece 1 and discharged. The discharged electrode material ES forms an electrode material holding portion 5 called a pad between the mouthpiece 1 and the current collecting foil EP which maintains a predetermined gap h1 and travels relatively, In this state, the electrode material ES is drawn out according to running of the current collecting foil EP to form a coating film. 8 is an enlarged sectional view of a die coater DC1 constituting an apparatus for manufacturing a lithium ion secondary battery in a second comparative example.

도공 공정에서는 도막 형성에 의해 소비되는 양과 같은 양의 전극 재료(ES)를 슬릿(4)으로부터 공급하는 것에 의해 도막을 연속적으로 형성한다. 이때, 증발 속도가 빠른 유기 용제계의 박막의 도포를 안정적으로 행하기 위해, 상기 전극 재료 체류부(5)의 액면의 굴곡인 하류측 메니스커스(9)의 형성의 안정화가 중요해진다. 그 때문에, 매니폴드(3)에 양극 재료를 공급하는 압력은, 슬릿(4) 압손+마우스피스(1)의 하류측 립부(8) 압손+하류측 메니스커스(9) 압력으로 된다. 즉, 전극 재료(ES)를 안정되게 도포하기 위해서는 집전박(EP)에 대해 전극 재료(ES)로부터 어느 정도의 압력을 가할 필요가 있다. 이와 같은 구성은 다이 코터(DC2)도 마찬가지이다.In the coating step, the coating film is continuously formed by supplying an amount of the electrode material ES equal to the amount consumed by forming the coating film from the slit 4. At this time, it is important to stabilize the formation of the meniscus 9 on the downstream side, which is the bending of the liquid surface of the electrode material holding portion 5, in order to stably apply the organic solvent-based thin film having a high evaporation rate. Therefore, the pressure for supplying the cathode material to the manifold 3 becomes the pressure of the slit 4 + the pressure loss on the downstream side lip 8 of the mouthpiece 1 + the pressure on the downstream side meniscus 9. That is, in order to stably apply the electrode material ES, it is necessary to apply a certain degree of pressure to the current collecting foil EP from the electrode material ES. This configuration is the same for the die coater DC2.

도 7을 이용해서 설명한 제조 공정에서는, 계속해서 제 2 도공부인 다이 코터(DC2)에 의해 절연 물질을 도포하고 있지만, 여기에서의 다이 코팅 방법은 상기한 제 1 도공부인 다이 코터(DC1)에 있어서의 조건과 마찬가지이다. 즉, 다이 코터(DC2)의 슬릿(4)(도 8 참조)으로부터 토출되는 절연 물질을 원료로 하는 슬러리 재료, 즉 절연 재료(IF)를 상기 다이 코터(DC1)에 의해 집전박(EP)에 도공된 전극 재료(ES) 위에 도포한다.In the manufacturing process described with reference to Fig. 7, the insulating material is applied by the die coater DC2, which is the second coating portion. However, in the die coating method here, in the die coater DC1 as the first coating portion . That is, a slurry material, that is, an insulating material IF, made of an insulating material discharged from the slit 4 (see FIG. 8) of the die coater DC2 as a raw material is fed to the current collecting foil EP by the die coater DC1 Is applied on the coated electrode material (ES).

이상에 설명한 제 2 비교예에서는, 도 7에 나타내는 슬러리 형상의 전극 재료(ES)와 절연 재료(IF)를 겹쳐서 도포한 후, 건조실(DRY)에 의한 가열·건조 공정을 거쳐 양쪽의 도막층을 동시에 건조, 고착시킬 수 있기 때문에, 제 1 비교예에 비해 제조 공정의 효율이 좋다. 또한, 전극층과 세퍼레이터인 절연층의 사이에 간극이 없는 상태에서 전극의 절단 또는 용접 등의 가공을 행할 수 있기 때문에, 금속 이물의 침입에 의한 내부 단락을 방지할 수 있다.In the second comparative example described above, the slurry-like electrode material ES and the insulating material IF as shown in Fig. 7 are overlapped and coated, and then the coating layers of both sides are dried by the heating and drying process by the drying room DRY It can be dried and fixed at the same time, so that the efficiency of the manufacturing process is better than that of the first comparative example. In addition, since the electrode can be cut or welded in a state in which there is no gap between the electrode layer and the insulating layer, which is a separator, it is possible to prevent an internal short circuit due to intrusion of foreign matter.

그러나, 제 2 비교예와 같이, 집전박 위에 슬러리 형상의 전극 재료와 절연 재료를 연속해서 도포했을 경우, 도 3에 나타내는 바와 같이, 전극판의 집전박(EP) 위에 도포된 전극층(EL)과 절연층(SEL)의 계면 근방에 절연 기능이 소실된 혼합층(MIX)이 형성된다. 본 발명자들은 혼합층(MIX)이, 도 4를 이용해서 설명한 슬릿 다이 코터의 도공 압력에 기인해서 생기는 층임을 알아냈다. 도 4에 사각 플롯으로 나타내는 바와 같이, 제 2 비교예에 있어서 생긴 혼합층(MIX)(도 3 참조)의 막 두께는 집전박의 반송 속도에 따라 변화한다. 즉, 집전박의 반송 속도가 느릴수록 다이 코터에 의한 압력이 특정 개소의 도포막에 가해지는 시간이 길어지기 때문에 혼합층(MIX)의 두께도 커진다. 집전박의 반송 속도를 비교적 빠른 100m/min으로 해도 혼합층(MIX)의 두께는 10㎛ 이상으로 된다.However, when the slurry-like electrode material and the insulating material are continuously applied on the current collecting foil as in the second comparative example, as shown in Fig. 3, the electrode layer (EL) coated on the current collector foil A mixed layer MIX in which the insulating function disappears is formed in the vicinity of the interface of the insulating layer SEL. The present inventors have found that the mixed layer (MIX) is a layer formed due to the coating pressure of the slit die coater described with reference to Fig. As shown by a square plot in Fig. 4, the film thickness of the mixed layer MIX (see Fig. 3) produced in the second comparative example changes in accordance with the conveying speed of the current collecting foil. That is, the longer the conveying speed of the current collecting foil is, the longer the time taken for the pressure of the die coater to be applied to the coating film at a specific portion becomes longer, and the thickness of the mixed layer MIX becomes larger. Even if the conveying speed of the current collecting foil is relatively fast at 100 m / min, the thickness of the mixed layer MIX becomes 10 m or more.

혼합층(MIX)이 비교적 큰 두께로 형성되었을 경우, 절연 기능을 지니는 절연층(SEL)의 두께가 본래 의도한 두께보다 얇아지는 것, 및 절연층(SEL)을 박막화했을 때에 절연층(SEL)의 상부에서 혼합층(MIX)을 구성하는 전극 재료가 노출될 가능성이 있는 것이 문제로 된다.When the mixed layer MIX is formed to have a relatively large thickness, the thickness of the insulating layer SEL having an insulating function becomes thinner than originally intended and that the thickness of the insulating layer SEL There is a possibility that the electrode material constituting the mixed layer MIX is exposed at the upper portion.

구체적으로는, 혼합층(MIX)의 두께 L3이 세퍼레이터인 절연층(SEL)의 두께 L2의 20%보다도 큰 값일 경우, 양극과 음극 사이의 절연층(SEL)의 모든 막 두께 중, 절연 기능이 소실된 영역이 커지기 때문에, 절연층(SEL)의 절연성이 저하되어 양극과 음극 사이에서 단락이 생기는 문제가 현저해진다.Specifically, when the thickness L3 of the mixed layer MIX is larger than 20% of the thickness L2 of the insulating layer SEL as a separator, among all the thicknesses of the insulating layer SEL between the positive electrode and the negative electrode, The insulating property of the insulating layer SEL is lowered and the problem of short-circuiting between the positive electrode and the negative electrode becomes remarkable.

즉, 혼합층(MIX)의 두께 L3은 세퍼레이터인 절연층(SEL)의 두께 L2의 20% 이하인 것이 바람직하다. 따라서, 절연층(SEL)의 두께 L2가 40㎛일 경우 혼합층(MIX)의 두께 L3은 8㎛ 이하인 것이 바람직하다. 제 2 비교예에 있어서, 상기와 같은 문제가 생기는 것을 방지하여 절연층(SEL)의 신뢰성을 확보하기 위해서는, 절연층을 예를 들면 50㎛ 이상의 두꺼운 막으로 하는 것을 생각할 수 있다.That is, the thickness L3 of the mixed layer MIX is preferably 20% or less of the thickness L2 of the insulating layer SEL as a separator. Therefore, when the thickness L2 of the insulating layer SEL is 40 mu m, the thickness L3 of the mixed layer MIX is preferably 8 mu m or less. In the second comparative example, it is conceivable that the insulating layer is made to be a thick film of, for example, 50 탆 or more in order to prevent the above-described problems from occurring and to secure the reliability of the insulating layer SEL.

이상에 기술한 제 2 비교예와 같이, 전극층과 세퍼레이터(절연층)의 간극을 없앰으로써 내부 단락을 방지하며, 또한 리튬이온 이차전지의 생산성을 향상시키고, 또한 리튬이온 이차전지의 제조 장치를 컴팩트화하는 것을 생각할 수 있지만, 이 구성에서는 상기 혼합층의 문제에 의해 절연층의 박막화가 곤란해진다. 즉, 제 2 비교예에서는 리튬이온 이차전지의 고용량화 및 소형화가 곤란한 문제가 있다.As in the second comparative example described above, by eliminating the gap between the electrode layer and the separator (insulating layer), it is possible to prevent an internal short circuit, improve the productivity of the lithium ion secondary battery, However, in this structure, it is difficult to make the insulating layer thinner due to the problem of the mixed layer. That is, in the second comparative example, there is a problem that it is difficult to increase the capacity and miniaturization of the lithium ion secondary battery.

이하에서는, 도 1을 이용해서 설명한 본 실시형태의 효과에 대해 설명한다.Hereinafter, the effect of the present embodiment described with reference to Fig. 1 will be described.

전술한 제 2 비교예에 대해, 본 실시형태의 리튬이온 이차전지의 제조 방법은, 전극층으로 되는 1층째의 제 1 도포막을 도공한 후, 제 1 도포막의 표면층만을 고화시키는 공정을 거쳐, 절연층으로 되는 2층째의 제 2 도포막을 도공하는 것을 특징으로 하고 있다. 이와 같이, 양극 또는 음극의 전극 재료(ES)를 도공한 후에 프리 고화 공정을 행하여 제 1 도포막의 표면층만을 고화시킴으로써, 도 3 및 도 4를 이용해서 설명한 바와 같이, 혼합층(MIX)의 두께 L3을 제 2 비교예에 비해 작게 할 수 있다. 구체적으로는, 혼합층(MIX)의 두께를 5㎛ 이하로 할 수 있다. 한편, 제 2 비교예에서는, 실용적인 집전박의 반송 속도여도 혼합층(MIX)의 두께 L3은 10㎛ 이상으로 되기 때문에, 절연층(SEL)의 두께 L2를 얇게 하면 양극 및 음극 사이에서의 단락 발생의 가능성이 높아진다.With respect to the second comparative example described above, in the method of manufacturing a lithium ion secondary battery of the present embodiment, after coating the first coating film of the first layer to be an electrode layer and then solidifying only the surface layer of the first coating film, Is coated on the second coating film. By thus solidifying only the surface layer of the first coated film by performing the pre-solidifying process after coating the electrode material ES of the positive electrode or the negative electrode, the thickness L3 of the mixed layer MIX is set to It can be made smaller than the second comparative example. Specifically, the thickness of the mixed layer MIX can be set to 5 mu m or less. On the other hand, in the second comparative example, the thickness L3 of the mixed layer MIX is 10 mu m or more even at the practical conveying speed of the current collecting foil. Therefore, if the thickness L2 of the insulating layer SEL is made thin, The possibility increases.

따라서, 본 실시형태에서는, 절연층인 세퍼레이터를 박막화해도 단락의 위험성을 방지할 수 있기 때문에, 리튬이온 이차전지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 단락을 방지하면서 절연층인 세퍼레이터를 박막화할 수 있기 때문에, 리튬이온 이차전지의 소형화를 가능하게 할 수 있다. 따라서, 리튬이온 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다.Therefore, in the present embodiment, since the risk of short circuiting can be prevented even if the separator as the insulating layer is made thin, the reliability of the lithium ion secondary battery can be improved. In addition, since the separator as the insulating layer can be made thinner while preventing a short circuit, it is possible to miniaturize the lithium ion secondary battery. Therefore, the performance of the lithium ion secondary battery can be improved.

또한, 상기한 효과는 양극 재료로 이루어지는 양극 전극판에서만 얻어지는 것은 아니며, 음극 전극판에서도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 본 실시형태에 있어서 설명한 제조 장치 및 제조 방법은 본 실시형태를 실시할 때의 구체예를 나타낸 것에 지나지 않으며, 그 기술 사상 또는 주요한 특징으로부터 일탈하지 않으면 다양한 형태의 실시형태여도 상기 효과를 얻을 수 있다.The above-described effect is not obtained only from the anode electrode plate made of the cathode material, and the same effect can be obtained in the cathode electrode plate. The manufacturing apparatus and the manufacturing method described in this embodiment are merely illustrative of concrete examples when the present embodiment is carried out and the above effects can be obtained even if various forms of embodiment are not deviated from the technical idea or main characteristic .

또한, 여기에서는 리튬이온 이차전지를 예로 들어 설명했지만 리튬이온 이차전지에 한하지 않으며, 본 실시형태의 효과는 예를 들면 양극, 음극, 및 양극과 음극을 전기적으로 분리하는 세퍼레이터를 구비하는 축전 디바이스에 폭넓게 적용할 수 있다. 당해 축전 디바이스로서 예를 들면 다른 형식의 전지, 또는 커패시터 등을 들 수 있다.Although the lithium ion secondary battery is described here as an example, the present invention is not limited to the lithium ion secondary battery. The effect of the present embodiment can be achieved by, for example, a battery device having a positive electrode, a negative electrode, and a separator for electrically separating the positive electrode and the negative electrode And the like. As the electric storage device, for example, a battery of another type, a capacitor, or the like can be given.

[실시형태 2][Embodiment 2]

본 실시형태에서는, 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 양극 또는 음극의 전극층 위에 절연층을 일괄적으로 형성한 후, 도포막을 고화액에 접촉시킴으로써 완전히 고화시키는 공정을 마련하고, 그 후 건조를 행하는 제조 방법 및 제조 장치에 대해 설명한다.In the present embodiment, as in Embodiment 1, a method of completely forming an insulating layer on a positive electrode or a negative electrode layer, followed by completely solidifying the coated layer by contacting the coated layer with a solidified liquid, And a manufacturing apparatus will be described.

본 실시형태의 리튬이온 이차전지의 제조 장치를 나타내는 모식도를 도 2에 나타낸다. 본 실시형태의 리튬이온 이차전지의 제조 공정에서는, 실시형태 1과 마찬가지로 전극 재료(ES)의 조정을 행한 후, 슬러리 형상의 전극 재료(ES)를 롤러(RL2)에 대향하는 다이 코터(DC1)를 이용해서 집전용 금속박 롤로부터 공급되는 집전박(EP)의 표면에 도공한다. 이것에 의해, 집전박(EP) 위에 전극 재료(ES)로 이루어지는 제 1 도포막을 형성한다. 집전박(EP) 및 제 1 도포막의 각각의 막 두께 및 폭은 상기 실시형태 1과 마찬가지이다.Fig. 2 is a schematic view showing a manufacturing apparatus of the lithium ion secondary battery of the present embodiment. In the manufacturing process of the lithium ion secondary battery of the present embodiment, after the electrode material ES is adjusted in the same manner as in the first embodiment, the electrode material ES in the form of a slurry is supplied to the die coater DC1 opposed to the roller RL2, Is applied to the surface of the current collecting foil (EP) supplied from the current-collecting metallic foil roll. Thus, a first coating film composed of the electrode material ES is formed on the current collecting foil EP. The film thickness and the width of the current collecting foil EP and the first coating film are the same as those in the first embodiment.

다음으로, 상기 실시형태 1과 마찬가지로 고화실(SD1)에 있어서 프리 고화 공정을 행한다. 여기에서는 제 1 도포막의 표면층만을 고화시킨다. 고화액 및 분무 조건은 상기 실시형태 1과 마찬가지이다. 표면을 고화시킨 제 1 도포막 위에 다이 코터(DC2)를 이용해서 절연 재료(IF)로 이루어지는 제 2 도포막을 도공한다. 제 2 도포막의 막 두께 및 폭은 상기 실시형태 1과 마찬가지이다.Next, a freezing step is performed in the solidification chamber SD1 as in the first embodiment. Here, only the surface layer of the first coating film is solidified. The solidifying liquid and spraying conditions are the same as in the first embodiment. A second coating film made of an insulating material IF is coated on the first coating film whose surface is solidified using a die coater DC2. The film thickness and width of the second coating film are the same as those in the first embodiment.

다음으로, 제 1 도포막 및 제 2 도포막을 도공한 집전박(EP)을 고화실(SD2)에 반입하고, 분무 노즐(NZ2)을 이용해서 고화액을 제 1 도포막 및 제 2 도포막으로 이루어지는 적층막에 분무함으로써, 제 1 도포막 및 제 2 도포막을 고화시키는 공정을 행한다. 여기에서는, 이 공정을 고화 공정이라 부른다. 고화액으로는 예를 들면 40% 에탄올 함유수를 이용한다. 여기에서 이용하는 고화액으로는, 상기 실시형태 1에 있어서 고화실(SD1)(도 1 참조)에서 분무하는 고화액과 마찬가지로, 물, 에탄올 혹은 이소프로필알코올 등의 알코올류, 또는 이들의 혼합액을 이용할 수 있다. 예를 들면, 고화액으로서의 알코올은 메탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 헵탄올, 또는 옥탄올을 함유할 수도 있다.Next, the current collecting foil EP coated with the first coating film and the second coating film is carried into the solidifying chamber SD2, and the solidifying liquid is applied to the first coating film and the second coating film using the spray nozzle NZ2 And a step of solidifying the first coating film and the second coating film is performed. Here, this process is referred to as a solidification process. As the solidifying solution, for example, water containing 40% ethanol is used. As the solidified liquid used here, alcohols such as water, ethanol, or isopropyl alcohol, or a mixture thereof may be used in the same manner as the solidified liquid sprayed in the solidifying chamber SD1 (see FIG. 1) in Embodiment 1 . For example, the alcohol as solidifying liquid may contain methanol, propanol, butanol, hexanol, heptanol, or octanol.

분무 노즐(NZ2)로는 내부 혼합형의 2유체 노즐을 이용하고 있다. 이 2유체 노즐로부터 분출되는 분무 입자의 평균 입자경 D50은 10㎛이다. 여기에서는, 분무 노즐(NZ2)로부터 제 2 도포막의 상면까지의 거리는 100㎜로 하고, 고화액의 분무 압력은 0.1㎫로 하고, 분무 타력을 1g/㎠로 조정한다.As the spray nozzle (NZ2), an internally mixed type two-fluid nozzle is used. The average particle size D50 of the sprayed particles ejected from the two-fluid nozzle is 10 mu m. Here, the distance from the spray nozzle NZ2 to the upper surface of the second coated film is 100 mm, the spraying pressure of the solidified liquid is 0.1 MPa, and the spraying force is adjusted to 1 g / cm2.

고화액의 분무량은 전극 재료층인 제 1 도포막 및 절연 재료층인 제 2 도포막을 완전히 고화시키기 위해, PVdF가 모두 석출되는 40% 에탄올 함유수 양의 200%의 양으로 한다. 즉, PVdF를 모두 석출시키기 위해 필요한 고화액인 40% 에탄올 함유수의 양의 2배인 양의 고화액을 공급함으로써, 각 도포막을 완전히 고화시킨다. 도 2에 있어서, 분무 노즐(NZ2)을 분무 노즐(NZ1)보다 많이 나타내고 있는 것은 노즐의 수를 늘려 상기와 같이 다량의 고화액을 공급하기 때문이다.The spray amount of the solidified liquid is 200% of the amount of 40% ethanol-containing water in which PVdF is completely precipitated to completely solidify the first coating film as the electrode material layer and the second coating film as the insulating material layer. That is, by supplying a solidified liquid in an amount of twice the amount of 40% ethanol-containing water, which is a solidifying liquid necessary for precipitating all of PVdF, the respective coating films are completely solidified. In FIG. 2, the spray nozzle NZ2 is shown more than the spray nozzle NZ1 because the number of nozzles is increased to supply a large amount of solidified liquid as described above.

다음으로, 제 1 도포막 및 제 2 도포막을 건조실(DRY) 중에 있어서 120℃에서 10분간 건조시킴으로써, 제 1 도포막 중 및 제 2 도포막 중에 함유되는 용제를 증발시켜 제거해 리튬이온 이차전지용의 전극판을 제조한다. 여기에서, 건조 공정 후의 전극판을 구성하는 전극층의 두께는 50㎛이고, 전극층 위의 절연층의 두께는 40㎛이다. 상기한 공정은 양극판 및 음극판의 각각의 제조 공정에 적용할 수 있다.Next, the first coating film and the second coating film were dried in the drying room DRY at 120 DEG C for 10 minutes to evaporate the solvent contained in the first coating film and the second coating film to remove the electrode for lithium ion secondary battery Plate. Here, the thickness of the electrode layer constituting the electrode plate after the drying step is 50 占 퐉, and the thickness of the insulating layer on the electrode layer is 40 占 퐉. The above process can be applied to the manufacturing process of each of the positive electrode plate and the negative electrode plate.

상기와 같이, 본 실시형태의 구성은 상기 실시형태 1과 거의 마찬가지이다. 단, 제 2 도공부인 다이 코터(DC2)와 건조실(DRY) 사이에 제 1 고화실(SD1)과 다른 제 2 고화실(SD2)을 설치하고 있으며, 고화실(SD2)에 있어서 집전박(EP) 위의 도포막을 고화시키고 있는 점에서 상기 실시형태 1과는 다르다. 또한, 제 1 고화실(SD1)에 있어서 행하는 프리 고화 공정에서는, 제 1 도포막의 표면층만을 고화시키며 제 1 도포막의 내부는 고화시키고 있지 않은 것에 대해, 제 2 고화실(SD2)에 있어서 행하는 고화 공정에서는 제 1 도포막 및 제 2 도포막의 각각의 내부를 포함하는 전체를 모두 고화시키고 있다. 즉, 제 1 도포막 및 제 2 도포막의 각각이 함유하는 바인더를 모두 석출시키고 있다.As described above, the configuration of the present embodiment is almost the same as that of the first embodiment. It is to be noted that the second solidification chamber SD2 different from the first solidification chamber SD1 is provided between the die coater DC2 as the second coating section and the drying chamber DRY and the collecting foil EP ) Is different from the first embodiment in that the above coating film is solidified. In the pre-solidification step performed in the first solidification chamber SD1, only the surface layer of the first coating film is solidified and the interior of the first coating film is not solidified. In contrast, in the solidification step The whole of the first coating film and the second coating film including the interior thereof are all solidified. That is, all of the binder contained in each of the first coating film and the second coating film is precipitated.

본 실시형태의 상기 제조 공정에서 얻어진 전극판에 있어서, 전극층(EL) 및 절연층(SEL)의 계면 근방에 형성된 혼합층(MIX)(도 3 참조)의 두께는, 상기 실시형태 1과 마찬가지로 집전박의 반송 속도에 상관없이 항상 5㎛ 이하로 된다. 따라서, 절연층(SEL)을 박막화했다고 해도 양극 및 음극 사이에 있어서의 단락 발생의 가능성을 저하시킬 수 있다.The thickness of the mixed layer MIX (see FIG. 3) formed in the vicinity of the interface between the electrode layer EL and the insulating layer SEL in the electrode plate obtained in the above manufacturing process of this embodiment is the same as that of the first embodiment, Regardless of the conveying speed of the sheet. Therefore, even if the insulating layer SEL is thinned, the possibility of a short circuit between the anode and the cathode can be reduced.

또한, 본 실시형태와 같이, 건조 공정 전에 각 도포막을 완전히 고화시키고 있기 때문에, 고속으로 건조 공정을 행하는 경우여도 제 1 도포막 내의 전극 재료 및 제 2 도포막 내의 절연 재료의 이동을 억제할 수 있다. 즉, 도 2에 나타내는 제 2 고화실(SD2)을 이용한 고화 공정을 행하지 않을 경우, 제 1 도포막의 내부 및 제 2 도포막은 건조 시에 액상이기 때문에, 건조 공정 중에 있어서 각 막 내의 바인더 등의 성분이 이동함으로써 각 막 내에 대류 또는 확산이 생긴다. 이 때문에, 건조 후의 전극 재료(ES)의 분포에 편차가 생길 우려가 있다. 이 경우, 전극 재료(ES)의 대류 또는 확산을 억제하기 위해서는 증발 속도를 억제하는 것이 필요하기 때문에 건조 시간이 장시간화되는 문제가 생긴다.Further, as in the present embodiment, since each coating film is completely solidified before the drying step, movement of the electrode material in the first coating film and the insulating material in the second coating film can be suppressed even if the drying step is performed at high speed . That is, in the case where the solidifying step using the second refinishing chamber SD2 shown in Fig. 2 is not performed, since the inside of the first coated film and the second coated film are liquid at the time of drying, Thereby causing convection or diffusion in each film. For this reason, there is a fear that the distribution of the electrode material ES after drying may be varied. In this case, since it is necessary to suppress the evaporation rate in order to suppress the convection or diffusion of the electrode material ES, there arises a problem that the drying time is prolonged.

이것에 대해 실시형태 2에서는, 건조 공정 전에 각 도포막을 그 내부까지 완전히 고화시키기 때문에, 건조실(DRY)에 있어서의 건조 공정 중에 있어서의 전극 재료(ES)가 이동하는 것을 방지할 수 있어 용제 등의 증발 속도를 올리는 것이 가능해진다. 따라서, 건조 시간의 단축이 가능하며, 또한 건조 설비의 소형화가 가능해진다. 이것에 의해, 리튬이온 이차전지의 제조 공정에 있어서의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 건조 시간의 단축 또는 건조 설비의 소형화에 의해 리튬이온 이차전지의 제조 코스트를 저감할 수 있다.On the other hand, in Embodiment 2, since each coating film is completely solidified before the drying process, it is possible to prevent the electrode material ES from moving during the drying process in the drying chamber DRY, The evaporation speed can be increased. Therefore, the drying time can be shortened and the drying equipment can be downsized. Thus, the throughput in the manufacturing process of the lithium ion secondary battery can be improved. In addition, the manufacturing cost of the lithium ion secondary battery can be reduced by shortening the drying time or miniaturizing the drying equipment.

[실시형태 3][Embodiment 3]

이하에, 본 실시형태에 있어서의 리튬이온 이차전지의 제조 방법 및 제조 장치에 대해 도 9를 이용해서 설명한다. 본 실시형태에서는, 리튬이온 이차전지의 소형화에 따라, 세퍼레이터로 되는 절연 재료층을 얇게 설계하는 경우여도, 전극 재료층과 절연 재료층의 계면 근방의 혼합층을 얇게 할 수 있는 방법을 설명한다. 도 9는 본 실시형태에 있어서의 편면 도포형의 전극판 제조 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 즉, 도 9는 본 실시형태에 있어서의 리튬이온 이차전지의 제조 장치를 나타내는 모식도이다.Hereinafter, a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a lithium ion secondary battery in this embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, a description will be given of a method of making the mixed layer near the interface between the electrode material layer and the insulating material layer thinner, even when the insulating material layer serving as the separator is designed to be thin, with the miniaturization of the lithium ion secondary battery. Fig. 9 is a diagram showing the configuration of a one-side coated electrode plate production apparatus according to the present embodiment. Namely, Fig. 9 is a schematic view showing a manufacturing apparatus of a lithium ion secondary battery in this embodiment.

도 9에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 리튬이온 이차전지의 제조 장치는, 전극판인 집전박(EP)을 송출하는 집전박 송출 롤(RL0)과, 집전박(EP)을 권취하는 권취 롤(RL4)을 갖고 있다. 얇은 판 형상의 금속박인 집전박(EP)은 집전박 송출 롤(RL0)과 권취 롤(RL4) 사이에서 롤러(RL2, RL3) 등의 복수의 롤러에 지지되면서 반송된다. 여기에서는, 집전박(EP)을 일정 속도로 반송하기 때문에 당해 복수의 롤러를 롤러 반송계, 즉 반송부라 부른다.9, the apparatus for manufacturing a lithium ion secondary battery according to the present embodiment includes a current collector discharge roll RL0 for discharging a current collector EP as an electrode plate, And a winding roll RL4. The current collecting foil EP, which is a thin metal foil, is conveyed while being supported by a plurality of rollers such as rollers RL2 and RL3 between the current collecting roll RL0 and the winding roll RL4. Here, since the current collecting foil EP is conveyed at a constant speed, the plurality of rollers are referred to as a roller conveyance system, that is, a conveyance section.

집전박(EP)의 반송 경로에는, 집전박 송출 롤(RL0)측에서부터 권취 롤(RL4)측을 향해서 차례로, 코터(DC1), 코터(DC2), 고화실(SD) 내의 분무 노즐(SPR) 및 건조실(DRY)이 배치되어 있다. 반송되는 집전박(EP)은 코터(DC1)와 롤러(RL2) 사이, 코터(DC2)와 롤러(RL3) 사이, 고화실(SD) 내, 및 건조실(DRY) 내의 순으로 통과한다.The coater DC1, the coater DC2 and the spray nozzle SPR in the solidification chamber SD are provided in the conveying path of the current collecting foil EP in this order from the current collector discharge roll RL0 side to the winding roll RL4 side, And a drying chamber DRY are disposed. The current collecting foil EP to be conveyed passes between the coater DC1 and the roller RL2, between the coater DC2 and the roller RL3, in the solidification chamber SD, and then in the drying chamber DRY.

리튬이온 이차전지를 구성하는 양극 및 음극의 각각은, 집전박(EP)의 재료 및 집전박(EP)에 도공하는 막의 재료 등에 차이가 있지만 기본적으로 마찬가지의 공정에 의해 제조된다. 이 때문에, 이하에서는, 양극 및 음극의 각각의 제조 공정을 나누지 않고 설명한다. 예를 들면, 후술하는 도공 재료인 전극 재료(ES)는 양극용의 재료인 경우와 음극용의 재료인 경우를 포함하고 있으며, 각각의 경우에 있어서 다른 재료에 의해 구성된다. 여기에서, 양극의 제조 공정에 있어서 양극용의 재료로 이루어지는 집전박(EP) 및 도공 재료를 이용하며, 음극의 제조 공정에만 이용되는 재료를 사용하지 않는 것은 물론이다. 음극의 제조 공정에 있어서도 마찬가지로 양극의 제조 공정에만 이용되는 재료는 사용하지 않는다.Each of the positive electrode and the negative electrode constituting the lithium ion secondary battery is basically manufactured by the same process although there is a difference between the material of the current collecting foil EP and the material of the film coated on the current collecting foil EP. Therefore, the manufacturing process of each of the positive electrode and the negative electrode will be described below without dividing it. For example, the electrode material (ES), which will be described later, includes a material for a positive electrode and a material for a negative electrode, and is made of different materials in each case. Here, it is needless to say that the current collecting foil (EP) made of the material for the positive electrode and the coating material are used in the manufacturing process of the positive electrode, and the material used only in the negative electrode manufacturing process is not used. Similarly, in the manufacturing process of the negative electrode, a material used only in the manufacturing process of the positive electrode is not used.

본 실시형태에 있어서의 리튬이온 이차전지의 제조 공정에서는 우선, 리튬이온 이차전지의 양극 또는 음극을 형성하기 위한 전극 재료(ES)를 조정한다. 다음으로, 조정한 슬러리 형상의 전극 재료(ES)를, 롤러(RL2)에 대향하도록 배치된 제 1 도공부인 코터(DC1)를 이용해서, 집전박 송출 롤(RL0)로부터 공급되는 집전박(EP)의 표면 위에 얇고 균일하게 도공한다. 이하에서는, 이 공정을 제 1 도공 공정이라 부른다. 또한, 제 1 도공 공정에 의해 집전박(EP) 위에 도포된 전극 재료(ES)로 이루어지는 막을 전극 재료층 또는 제 1 도포막이라 부른다. 상기 제 1 도공부로는 예를 들면 슬릿 다이 코터를 이용할 수 있지만, 전극 재료(ES)를 공급하는 장치로서 다른 장치를 이용해도 된다.In the manufacturing process of the lithium ion secondary battery in the present embodiment, first, the electrode material (ES) for forming the anode or the cathode of the lithium ion secondary battery is adjusted. Next, the adjusted slurry-like electrode material ES is wound on the current collector EP (hereinafter referred to as EP) supplied from the current collector discharge roll RL0 by using a coater DC1 which is a first coating portion arranged so as to face the roller RL2, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; g). &Lt; / RTI &gt; Hereinafter, this step is referred to as a first coating step. The film made of the electrode material (ES) coated on the current collecting foil (EP) by the first coating process is called an electrode material layer or a first coating film. As the first coating portion, for example, a slit die coater can be used, but another device may be used as an apparatus for supplying the electrode material ES.

다음으로, 제 1 도포막의 표면 위에, 롤러(RL3)에 대향하도록 설치된 제 2 도공부인 코터(DC2)로부터 공급되는 절연 재료(IF1)를 얇고 균일하게 도공한다. 이 공정을 제 2 도공 공정이라 부른다. 또한, 제 2 도공 공정에 의해 제 1 도포막 위에 도포된 절연 재료(IF1)로 이루어지는 막을 절연 재료층 또는 제 2 도포막이라 부른다. 제 2 도공부로는 예를 들면 슬릿 다이 코터 등을 이용할 수 있다. 또한, 도 9에서는 제 1 도포막 및 제 2 도포막을 도시하고 있지 않다.Next, on the surface of the first coated film, the insulating material IF1 supplied from the coater DC2, which is a second coating portion provided so as to face the roller RL3, is thinly and uniformly coated. This process is called a second coating process. Further, a film made of the insulating material IF1 applied on the first coating film by the second coating process is called an insulating material layer or a second coating film. As the second coating portion, for example, a slit die coater or the like can be used. In Fig. 9, the first coating film and the second coating film are not shown.

여기에서, 절연 재료(IF1)는 전극 재료층인 제 1 도포막의 표면층의 바인더 성분을 석출시키는 성분을 함유하고 있다. 여기에서는, 바인더 성분을 석출시키는 성분을 고화재 또는 고화액이라 부른다. 본 실시형태의 리튬이온 이차전지의 특징의 하나는 상기와 같이 절연 재료(IF1)가 고화재를 함유하고 있는 것에 있다. 제 2 도공 공정에서는 고화재를 함유하는 절연 재료(IF1)가 제 1 도포막의 표면에 접한다. 당해 고화재가 제 1 도포막의 표면층에 접촉하면, 고화액은 제 1 도포막 내의 용제에 용해되면서 제 1 도포막 내에 침입한다.Here, the insulating material IF1 contains a component that precipitates the binder component of the surface layer of the first coating film which is the electrode material layer. Herein, the component that precipitates the binder component is referred to as a solidified or solidified liquid. One of the characteristics of the lithium ion secondary battery of the present embodiment resides in that the insulating material IF1 contains a high fire as described above. In the second coating step, the insulating material IF1 containing a high fire is brought into contact with the surface of the first coating film. When the solidified film is brought into contact with the surface layer of the first coated film, the solidified liquid penetrates into the first coated film while being dissolved in the solvent in the first coated film.

이것에 의해, 제 1 도포막의 표면층에서 고화액 농도가 증가하면, 제 1 도포막 내의 바인더의 용해도가 감소하기 때문에, 바인더가 석출되어 제 1 도포막의 표면층만 고정화된다. 즉, 제 1 도포막의 표면층의 바인더가 석출됨으로써 전극 재료인 제 1 도포막을 구성하는 활물질이 고정된다. 따라서, 제 1 도포막의 표면층이 고화됨으로써 제 1 도포막 위의 제 2 도포막 내에 제 1 도포막을 구성하는 활물질이 혼입되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제 1 도포막의 표면층이란, 제 1 도포막의 표면을 포함하는 당해 표면의 근방의 제 1 도포막을 의미한다.As a result, when the concentration of the solidified liquid on the surface layer of the first coated film is increased, the solubility of the binder in the first coated film is reduced, so that the binder is precipitated and only the surface layer of the first coated film is immobilized. That is, the binder of the surface layer of the first coating film is precipitated to fix the active material constituting the first coating film which is the electrode material. Therefore, it is possible to prevent the active material constituting the first coating film from being mixed into the second coating film on the first coating film by solidifying the surface layer of the first coating film. The surface layer of the first coating film means a first coating film in the vicinity of the surface of the first coating film.

또한, 바인더는, 제 1 도포막의 건조 후에 제 1 도포막을 구성하는 분말 성분간을 결착시키며, 또한 분말 성분과 집전박 사이를 결착시키는 역할을 갖고 있는 성분이다. 또한, 전극 재료에 도전 조제가 함유되어 있을 경우에는, 바인더는 당해 분말과 도전 조제를 결착시키는 역할을 갖는다. 제 1 도포막을 구성하는 분말은 예를 들면 양극 활물질 분말 또는 음극 활물질 분말이다.The binder is a component that binds between the powder components constituting the first coating film after drying of the first coating film and binds between the powder component and the current collector foil. Further, when the electrode material contains a conductive auxiliary agent, the binder has a role of binding the powder with the conductive auxiliary agent. The powder constituting the first coating film is, for example, a positive electrode active material powder or a negative electrode active material powder.

다음으로, 고화실(SD) 내의 분무 노즐(SPR)로부터 전극 재료층 내의 바인더를 석출시키는 성분, 즉 고화재를 함유하는 분무액(LIQ)을 제 1 도포막 및 제 2 도포막으로 이루어지는 적층막에 공급한다. 여기에서는, 분무 노즐(SPR)로부터 분무액(LIQ)을 분무한다. 이것에 의해, 전극 재료층인 제 1 도포막의 내부의 바인더가 석출됨으로써 제 1 도포막의 표면층만이 아닌 제 1 도포막의 내부의 활물질도 고정된다. 즉, 이 고화 공정에서는 전극 재료층인 제 1 도포막의 전체가 고화된다. 또한, 본원에서는, 고화실(SD) 내의 분무 노즐(SPR)을 이용해서 고화재인 분무액(LIQ)을 분무해 분무 대상인 도포막을 고화시키는 구성을 고화부라 부른다.Next, a spraying liquid (LIQ) containing a component for depositing a binder in the electrode material layer from the spray nozzle (SPR) in the solidification chamber (SD), that is, a high- . Here, spray liquid LIQ is sprayed from the spray nozzle SPR. As a result, the binder in the first coating film as the electrode material layer is deposited, so that the active material in the first coating film is fixed not only in the surface layer of the first coating film. That is, in this solidification step, the entire first coating film as the electrode material layer is solidified. In the present invention, a configuration in which a coating film to be sprayed is solidified by spraying a spray liquid (LIQ), which is a high fire, using a spray nozzle (SPR) in a solidification chamber (SD) is called a solidification section.

다음으로, 집전박(EP)을 열풍 건조로인 건조실(DRY) 내에 반송한다. 건조실(DRY) 내에서는 제 1 도포막 중 및 제 2 도포막 중의 용제 성분 및 고화액을 가열해서 증발시킴으로써 제 1 도포막 및 제 2 도포막을 건조·고화시켜 전극층과 절연층을 일괄적으로 형성한다. 이하에서는 이 공정을 건조 공정이라 부른다. 즉, 제 1 도포막은 건조 공정에 의해 전극층으로 되고, 제 2 도포막은 건조 공정에 의해 절연층, 즉 세퍼레이터로 된다. 이것에 의해, 집전박(EP)과, 집전박(EP)의 편면에 차례로 적층된 전극층 및 절연층으로 이루어지는 전극판, 즉 양극판 또는 음극판이 형성된다. 그 후, 당해 전극판은 권취 롤(RL4)에 권취된다. 또한, 본원에서는 전극, 양극, 및 음극을 각각 전극판, 양극판, 및 음극판이라 부르는 경우가 있다.Next, the current collecting foil EP is conveyed into a drying room DRY as a hot air drying furnace. In the drying chamber DRY, the solvent component and the solidification liquid in the first coating film and the second coating film are heated and evaporated, whereby the first coating film and the second coating film are dried and solidified to collectively form the electrode layer and the insulating layer . Hereinafter, this process is referred to as a drying process. That is, the first coated film becomes an electrode layer by a drying process, and the second coated film becomes an insulating layer, that is, a separator by a drying process. Thus, an electrode plate comprising an electrode layer and an insulating layer, that is, a positive electrode plate or a negative electrode plate, which is laminated in order on one surface of the current collecting foil EP and the current collecting foil EP, is formed. Thereafter, the electrode plate is wound around a take-up roll RL4. In the present invention, the electrode, the positive electrode, and the negative electrode are sometimes referred to as an electrode plate, a positive electrode plate, and a negative electrode plate, respectively.

상기한 건조 공정 후에는 집전박(EP)에 대해 압축 또는 절단 등의 가공 공정을 행함으로써 필름 형상의 양극 또는 음극의 전극판을 제조한다. 그 후, 전극 셀의 조립 공정에서는, 권회라 불리는 공정에서, 상기한 공정에 의해 형성된 필름 형상의 양극 전극판 및 음극 전극판으로부터 전지 셀에 필요한 크기의 양극 및 음극을 잘라낸다. 이때, 양극 전극판과 음극 전극판을 분리하기 위한 세퍼레이터인 절연층은 양극 전극판 및 음극 전극판과 함께 잘라내진다. 계속해서, 전극층 위에 세퍼레이터가 적층된 양극 전극판 및 음극 전극판을 겹친 후, 이 양극 전극판 및 음극 전극판을 포함하는 적층체를 함께 감는다.After the above-described drying step, a current collector foil (EP) is subjected to processing such as compression or cutting to produce a film-like anode or cathode electrode plate. Thereafter, in the assembling process of the electrode cell, in the process called winding, the positive electrode and the negative electrode of a required size are cut out from the film-like anode electrode plate and the cathode electrode plate formed by the above-mentioned process. At this time, the insulating layer, which is a separator for separating the positive electrode plate and the negative electrode plate, is cut together with the positive electrode plate and the negative electrode plate. Subsequently, the positive electrode plate and the negative electrode plate, on which the separator is laminated, are stacked on the electrode layer, and then the laminate including the positive electrode plate and the negative electrode plate is wound together.

다음으로, 함께 감긴 양극, 음극을 포함하는 전극쌍 그룹을 조립해서 용접한다. 이 용접 공정에서는, 예를 들면 양극 집전탭에 알루미늄 리본을 감고, 이 알루미늄 리본에 양극 집전탭을 초음파 용착으로 접속한다. 그 후, 용접한 이들 전극쌍 그룹을 전지캔 내에 배치한 후 전해액을 주입한다. 계속해서, 전지캔을 완전히 밀폐함으로써 리튬이온 이차전지의 전지 셀을 형성한다.Next, an electrode pair group including an anode and a cathode wound together is assembled and welded. In this welding step, for example, an aluminum ribbon is wound around a positive electrode current collecting tab, and a positive current collecting tab is connected to the aluminum ribbon by ultrasonic welding. Thereafter, these welded electrode pair groups are placed in the battery can, and then an electrolyte is injected. Subsequently, the battery can is completely sealed to form the battery cell of the lithium ion secondary battery.

전지 셀 검사 공정에서는 셀 조립 공정에서 작성된 리튬이온 이차전지의 셀을 반복 충방전한다. 이것에 의해, 전지 셀의 성능 및 신뢰성에 관한 단전지 검사 공정을 행한다. 단전지 검사 공정에서는, 예를 들면 전지 셀의 용량 혹은 전압의 검사, 또는 충전 시 혹은 방전 시의 전류 혹은 전압 등의 검사를 행한다. 이것에 의해, 리튬이온 이차전지의 전지 셀, 즉 단전지가 완성된다.In the battery cell inspecting process, the cells of the lithium ion secondary cell formed in the cell assembling process are repeatedly charged and discharged. As a result, the step of inspecting a single cell relating to the performance and reliability of the battery cell is performed. In the single cell inspecting step, for example, the capacity or voltage of the battery cell is inspected, or the current or voltage at the time of charging or discharging is inspected. This completes the battery cell of the lithium ion secondary battery, that is, the unit cell.

이하에서는, 본 실시형태에 있어서의 리튬이온 이차전지를 제조하기 위해서 이용되는 각 재료에 대해 설명한다.Hereinafter, each material used for manufacturing the lithium ion secondary battery in the present embodiment will be described.

본 실시형태에 있어서의 전극 재료(ES)는, 충방전에 의해 리튬이온의 방출·흡장이 가능한 양극 활물질 분말 또는 음극 활물질 분말을 함유하고 있다. 또한, 전극 재료(ES)는 건조 후에 분말 성분간을 결착시키며, 또는 분말 성분과 집전박 사이를 결착시키기 위한 바인더 성분을 함유하고 있다. 또한, 경우에 따라 전극 재료(ES)는 도전 조제의 분말을 함유하고 있다.The electrode material (ES) in the present embodiment contains a positive electrode active material powder or a negative electrode active material powder capable of discharging and storing lithium ions by charge and discharge. Further, the electrode material (ES) contains a binder component for binding between the powder components after drying or for binding between the powder component and the current collector foil. In addition, the electrode material (ES) sometimes contains a powder of a conductive auxiliary agent.

양극판을 형성할 경우, 제 1 도공 공정에 있어서 도포하는 전극 재료(ES), 즉 양극 재료는, 예를 들면 리튬 함유 복합 산화물으로 이루어지는 활물질과, 도전 조제인 카본을 혼합한 혼합물을 함유하는 것이다. 당해 양극 재료는, 예를 들면 폴리불화비닐리덴으로 이루어지는 결착재(바인더)를 N메틸피롤리돈(NMP : N-methylpyrrolidone)에 용해시킨 용액에 당해 혼합물을 혼련한 슬러리이다.In the case of forming the positive electrode plate, the electrode material (ES) to be applied in the first coating step, that is, the positive electrode material contains, for example, a mixture of an active material comprising a lithium-containing complex oxide and carbon as a conductive additive. The cathode material is a slurry obtained by kneading a mixture obtained by dissolving a binder (binder) comprising polyvinylidene fluoride in N-methylpyrrolidone (NMP), for example.

양극의 제조 공정에 있어서, 절연 재료(IF1)로는, 스티렌부타디엔 고무로 이루어지는 결착재(바인더)를, 전극 재료의 표면층의 바인더 성분을 석출시키는 성분, 즉 고화재의 하나인 에탄올 첨가수에 용해시킨 용액에 실리카(SiO2)의 분체를 혼련한 슬러리를 이용한다. 또한, 고화부인 고화실(SD)에서 공급하는 고화액인 분무액(LIQ)으로는, 전극 재료의 바인더 성분을 석출시키는 성분, 즉 고화재의 하나인 에탄올 첨가수를 이용한다.In the manufacturing process of the positive electrode, as the insulating material IF1, a binder (binder) composed of styrene butadiene rubber is dissolved in a component that precipitates a binder component of the surface layer of the electrode material, that is, utilizes a slurry by kneading a powder of silica (SiO 2) was added. As the spray liquid (LIQ), which is a solidified liquid supplied from a solidification unit (SD), a component for precipitating a binder component of the electrode material, that is, an ethanol-added water, which is one of the solid fires, is used.

또한, 음극판을 형성할 경우, 제 1 도공 공정에 있어서 도포하는 전극 재료(ES), 즉 음극 재료는 예를 들면 탄소 재료(카본 재료)로 이루어지는 음극 활물질을 함유하는 것이다. 당해 음극 재료는, 예를 들면 폴리불화비닐리덴으로 이루어지는 결착재(바인더)를 N메틸피롤리돈(NMP)에 용해시킨 용액에 당해 음극 활물질을 혼련한 슬러리이다.In the case of forming the negative electrode plate, the electrode material (ES) to be applied in the first coating step, that is, the negative electrode material contains a negative electrode active material composed of, for example, a carbon material (carbon material). The negative electrode material is, for example, a slurry obtained by kneading a negative electrode active material with a solution obtained by dissolving a binder (binder) comprising polyvinylidene fluoride in N-methylpyrrolidone (NMP).

음극의 제조 공정에 있어서, 절연 재료(IF1)로는, 스티렌부타디엔 고무로 이루어지는 결착재(바인더)를 전극 재료의 표면층의 바인더 성분을 석출시키는 성분, 즉 고화재의 하나인 에탄올 첨가수에 용해시킨 용액에 실리카(SiO2)의 분체를 혼련한 슬러리를 이용한다. 또한, 고화실(SD)에서 공급하는 고화액인 분무액(LIQ)으로는 전극 재료의 바인더 성분을 석출시키는 성분, 즉 고화재의 하나인 에탄올 첨가수를 이용한다.In the manufacturing process of the negative electrode, as the insulating material IF1, a binder (binder) made of styrene-butadiene rubber is dissolved in a component that precipitates a binder component of the surface layer of the electrode material, that is, It utilizes a slurry by kneading a powder of silica (SiO 2) on. As the spray liquid (LIQ), which is a solidified liquid supplied from the solidification chamber (SD), a component that precipitates the binder component of the electrode material, that is, ethanol-added water, which is one of the solid fires, is used.

이하에, 전술한 각 재료의 구체예를 나타낸다.Specific examples of the respective materials described above are shown below.

본 실시형태에서 이용하는 양극 활물질로는, 코발트산리튬 혹은 Mn(망간) 등을 함유하는 스피넬 구조의 리튬 함유 복합 산화물, 또는 Ni(니켈), Co(코발트) 혹은 Mn(망간)을 함유하는 복합 산화물 등을 사용할 수 있다. 또한, 양극 활물질로는 올리빈형 인산철 등의 올리빈형 화합물을 사용할 수도 있다. 단, 양극 활물질은 이러한 재료로 한정되지 않으며 다른 재료를 이용해도 된다. 망간을 함유하는 스피넬 구조의 리튬 함유 복합 산화물은 열적 안정성이 우수하기 때문에, 예를 들면 안전성이 높은 전지를 구성할 수 있다.Examples of the positive electrode active material used in the present embodiment include a lithium-containing complex oxide having a spinel structure containing lithium cobalt oxide or Mn (manganese), or a composite oxide containing Ni (nickel), Co (cobalt) Etc. may be used. As the cathode active material, olivine-type compounds such as olivine-type iron phosphate may also be used. However, the cathode active material is not limited to these materials and other materials may be used. The lithium-containing complex oxide having a spinel structure containing manganese is excellent in thermal stability, and therefore, for example, a cell having high safety can be formed.

또한, 양극 활물질로는 망간을 함유하는 스피넬 구조의 리튬 함유 복합 산화물만을 이용해도 되지만 다른 양극 활물질을 병용해도 된다. 다른 양극 활물질로서는 예를 들면 Li1+xMO2(-0.1<x<0.1)로 표시되는 올리빈형 화합물 등을 들 수 있다. 이 식에 있어서의 금속 M의 예로서는, Co(코발트), Ni(니켈), Mn(망간), Al(알루미늄), Mg(마그네슘), Zr(지르코늄) 또는 Ti(티타늄) 등을 들 수 있다.As the cathode active material, only a lithium-containing complex oxide having a spinel structure containing manganese may be used, but other cathode active materials may be used in combination. Examples of other cathode active materials include olivine-type compounds represented by Li 1 + xMO 2 (-0.1 < x < 0.1). Examples of the metal M in this formula include Co (cobalt), Ni (nickel), Mn (manganese), Al (aluminum), Mg (magnesium), Zr (zirconium), Ti (titanium)

또한, 양극 활물질로는 층 형상 구조의 리튬 함유 천이 금속 산화물을 이용할 수 있다. 층 형상 구조의 리튬 함유 천이 금속 산화물의 구체예로서는, LiCoO2 또는 LiNi1-xCox-yAlyO2(0.1≤x≤0.3, 0.01≤y≤0.2) 등을 이용할 수 있다. 또한, 층 형상 구조의 리튬 함유 천이 금속 산화물로는 적어도 Co, Ni 및 Mn을 함유하는 산화물 등을 이용할 수 있다. Co, Ni 및 Mn을 함유하는 산화물로서는, 예를 들면 LiMn1 / 3Ni1 / 3Co1 / 3O2, LiMn5 / 12Ni5 / 12Co1 / 6O2, 또는 LiNi3 / 5Mn1 / 5Co1 / 5O2 등을 들 수 있다.As the cathode active material, a lithium-containing transition metal oxide having a layered structure can be used. As a specific example of the lithium-containing transition metal oxide having a layered structure, LiCoO 2 or LiNi 1 -xCo x -yAl y O 2 (0.1? X ? 0.3, 0.01? Y ? 0.2) or the like can be used. As the lithium-containing transition metal oxide having a layered structure, an oxide containing at least Co, Ni and Mn can be used. Co, as the oxide containing Ni and Mn, for example LiMn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2, LiMn 5/12 Ni 5/12 Co 1/6 O 2, or LiNi 3/5 Mn 1/5 there may be mentioned Co 1/5 O 2 or the like.

상기 도전 조제는 양극 전극막에 함유시키는 전자 전도 조제로서 이용하는 것이며, 예를 들면 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 그라파이트, 카본 파이버, 또는 카본 나노 튜브 등의 탄소 재료인 것이 바람직하다. 상기한 탄소 재료 중에서도 첨가량과 도전성의 효과, 및 도포용 양극 합제 슬러리의 제조성의 점에서 아세틸렌 블랙이 특히 바람직하다. 이 도전 조제는 음극 전극막에 함유시키는 것도 가능하다.The conductive auxiliary agent is used as an electron conduction auxiliary agent to be contained in the anode electrode film, and is preferably a carbon material such as carbon black, acetylene black, graphite, carbon fiber, or carbon nanotube. Among the above-mentioned carbon materials, acetylene black is particularly preferable from the viewpoint of the effect of the addition amount and conductivity, and the manufacturability of the positive electrode material mixture slurry for application. This conductive additive can also be contained in the cathode electrode film.

상기 결착재인 바인더는 상기한 활물질과 도전 조제를 서로 결착시키기 위한 바인더를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 바인더의 재료로서는, 예를 들면 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머, 또는 고무계 폴리머 등이 바람직하게 이용된다. 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머는, 예를 들면 주성분이 모노머인 비닐리덴플루오라이드를 80질량% 이상 함유하는 함불소 모노머군의 중합체이다. 상기 폴리머는 2종 이상을 병용해도 된다. 또한, 본 실시형태의 바인더는 용매에 용해한 용액의 형태로 제공되는 것이 바람직하다.The binder which is the binder preferably contains a binder for binding the active material and the conductive auxiliary to each other. As the material of the binder, for example, a polyvinylidene fluoride-based polymer or a rubber-based polymer is preferably used. The polyvinylidene fluoride-based polymer is, for example, a polymer of a fluorinated monomer group containing 80% by mass or more of vinylidene fluoride whose main component is a monomer. These polymers may be used in combination of two or more. It is preferable that the binder of the present embodiment is provided in the form of a solution dissolved in a solvent.

상기 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머를 합성하기 위한 함불소 모노머군으로서는, 비닐리덴플루오라이드, 또는 비닐리덴플루오라이드와 다른 모노머의 혼합물이며, 비닐리덴플루오라이드를 80질량% 이상 함유하는 모노머 혼합물 등을 들 수 있다.Examples of the fluorine monomer group for synthesizing the polyvinylidene fluoride-based polymer include vinylidene fluoride or a mixture of vinylidene fluoride and other monomers, and a monomer mixture containing 80% by mass or more of vinylidene fluoride .

다른 모노머로서는, 예를 들면 비닐플루오라이드, 트리플루오로에틸렌, 트리플루오로클로로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 또는 플루오로알킬비닐에테르 등을 들 수 있다.Examples of other monomers include vinyl fluoride, trifluoroethylene, trifluorochloroethylene, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and fluoroalkyl vinyl ether.

상기한 고무계 폴리머로서는, 예를 들면 스티렌부타디엔 고무(SBR : Styrene-Butadiene Rubber), 에틸렌프로필렌디엔 고무, 또는 불소 고무 등을 들 수 있다.Examples of the rubber-based polymer include styrene-butadiene rubber (SBR), ethylene propylene diene rubber, and fluorine rubber.

전극 재료층, 즉 제 1 도포막 중에 있어서의 바인더의 함유량은, 건조 후의 전극층을 기준으로 해서 0.1질량% 이상이며 10질량% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 바인더의 함유량은 0.3질량% 이상이며 5질량% 이하인 것이 바람직하다. 바인더의 함유량이 지나치게 적으면 본 실시형태의 프리 고화 공정에 있어서의 고화가 불충분해질 뿐만 아니라, 건조 후의 전극막의 기계적 강도가 부족해 전극층이 집전박으로부터 박리되는 문제가 생긴다. 또한, 바인더의 함유량이 지나치게 많으면 전극층 중의 활물질량이 감소해서 전지 용량이 낮아질 우려가 있다.The content of the binder in the electrode material layer, that is, the first coating film, is preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less based on the dried electrode layer. More preferably, the content of the binder is 0.3 mass% or more and 5 mass% or less. If the content of the binder is too small, not only the solidification in the freezing step of the present embodiment becomes insufficient, but also the problem that the electrode layer is peeled off from the current collecting foil due to the lack of mechanical strength of the dried electrode film. If the content of the binder is too large, the amount of the active material in the electrode layer may decrease and the battery capacity may decrease.

또한, 본 실시형태에서 이용하는 절연 재료(IF1)로는 알루미나(Al2O3) 또는 실리카(SiO2) 등의 무기 산화물을 사용할 수 있다. 또한, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌의 미립자를 혼합한 슬러리를 이용함으로써 절연층에 셧다운성을 지니게 할 수도 있다. 절연층은 다공질 필름이며 완성된 리튬이온 이차전지에 있어서는 절연층의 공공 내에 전해액이 유지되어 전극간의 리튬이온 전도의 통로를 구성한다. 여기에서 말하는 셧다운성이란, 리튬이온 이차전지가 이상 발열했을 경우에 절연층이 용융되어 구멍을 막는 기능을 가리킨다. 이 셧다운 기능에 의해 절연층 내에 있어서의 리튬이온의 투과를 차단함으로써 전지 내의 반응이 정지하여 전지 온도의 추가적인 상승을 방지할 수 있다.Further, roneun insulating material (IF1) to be used in this embodiment may be an inorganic oxide such as alumina (Al 2 O 3) or silica (SiO 2). In addition, by using a slurry in which fine particles of polypropylene or polyethylene are mixed, the insulating layer can be shut down. The insulating layer is a porous film, and in the completed lithium ion secondary battery, the electrolyte solution is held in the pores of the insulating layer to constitute a path for lithium ion conduction between the electrodes. The term shutdown as used herein refers to a function of melting the insulating layer and blocking the hole when the lithium ion secondary battery is abnormally heated. By shutting down the transmission of lithium ions in the insulating layer by this shutdown function, the reaction in the battery stops, thereby preventing the battery temperature from further rising.

또한, 절연 재료(IF1)에 이용하는 무기 산화물 입자를 결착시키기 위한 바인더로서 수지를 이용한다. 바인더는 음극에 있어서도 양극과 마찬가지로, 전술한 폴리비닐리덴플루오라이드계 폴리머 또는 고무계 폴리머 등이 바람직하게 이용된다.A resin is used as a binder for binding inorganic oxide particles used for the insulating material IF1. As for the binder in the negative electrode, the aforementioned polyvinylidene fluoride-based polymer or rubber-based polymer is preferably used as well as the positive electrode.

또한, 본 실시형태에 있어서 절연 재료(IF1)에 함유되는 고화액의 재료는 제 1 도포막 중의 용제 및 바인더에 대해 적절히 선택한 것을 이용하는 것이 중요하다. 고화액은 제 1 도포막 중의 바인더 성분의 용해성, 용제 상호의 용해성을 고려해서 선택되어야 한다. 일반적인 용제계의 슬러리에서 사용되는 제 1 도포막 중의 용제는, N-메틸피롤리돈, 디메틸설폭시드, 프로필렌카보네이트, 디메틸포름아미드, 혹은 γ-부티로락톤 등의 비프로톤성 극성 용제, 또는 이들의 혼합액을 들 수 있다. 이러한 용제에 대한 상호 용해성 및 사용하는 바인더의 용해도를 고려하면, 고화액으로서는, 물, 에탄올, 이소프로필알코올 등의 알코올류 혹은 이들의 혼합액을 선택할 수 있지만, 여기에 드는 예로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 고화액으로서의 알코올은 메탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 헵탄올, 또는 옥탄올을 함유할 수도 있다.In this embodiment, it is important that the material of the solidified liquid contained in the insulating material IF1 is appropriately selected for the solvent and the binder in the first coating film. The solidified liquid should be selected in consideration of the solubility of the binder component in the first coating film and the solubility of the solvent in the first coating film. The solvent in the first coating film used in the general solvent system slurry is preferably an aprotic polar solvent such as N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, propylene carbonate, dimethylformamide or? -Butyrolactone, . Considering the mutual solubility in the solvent and the solubility of the binder to be used, alcohols such as water, ethanol, isopropyl alcohol, or a mixture thereof can be selected as the solidifying liquid, but the examples are not limited thereto. For example, the alcohol as solidifying liquid may contain methanol, propanol, butanol, hexanol, heptanol, or octanol.

또한, 고화실(SD) 내의 분무 노즐(SPR)로부터 고화액, 즉 분무액(LIQ)을 균일하게 분무하기 위해서는, 제 1 도포막 및 제 2 도포막으로 이루어지는 적층막과 고화액의 젖음성도 고려해서 고화액을 선택해야 한다. 분무액(LIQ)으로는 예를 들면 물과 알코올의 혼합물을 이용하는 것이 바람직하다. 이것은, 제 1 도포막 및 제 2 도포막으로 이루어지는 적층막과 고화액의 젖음성이 나쁠 경우, 당해 적층막의 표면에 고화액이 복수 개소에 분산해서 섬 형상으로 부착되어, 당해 적층막의 표면에 균일하게 고화액을 공급할 수 없기 때문이다. 즉, 분무액(LIQ)을 구성하는 고화액은 당해 적층막의 표면과의 친화성이 좋은 성분일 필요가 있다.In order to uniformly spray the solidified liquid, that is, spray liquid (LIQ) from the spray nozzle (SPR) in the solidification chamber (SD), the wettability of the laminated film composed of the first coating film and the second coating film and the solidifying liquid You must choose a solid solution. As the spraying liquid (LIQ), it is preferable to use, for example, a mixture of water and alcohol. This is because if the wettability of the laminated film composed of the first coating film and the second coating film is poor and the solidifying liquid is poor in wettability, the solidifying liquid is dispersed in a plurality of places on the surface of the laminated film and adhered in an island shape, Because it can not supply solidified liquid. That is, the solidifying liquid constituting the spraying liquid (LIQ) needs to be a component having good affinity with the surface of the laminated film.

당해 혼합물 내의 알코올의 농도는 예를 들면 20∼80%인 것이 바람직하다. 단, 보다 바람직하게는, 당해 알코올의 농도가 40∼60%인 것이 바람직하다. 알코올의 농도가 상기한 농도 범위보다도 낮을 경우 상기 적층막과 고화액의 젖음성이 악화된다. 또한, 알코올의 농도가 상기한 농도 범위보다도 높을 경우, 가연성의 알코올의 농도 상승에 의해 고화액의 취급이 곤란해져 제조 공정 등에 있어서의 폭발의 위험성이 증가한다.The concentration of alcohol in the mixture is preferably, for example, 20 to 80%. However, more preferably, the concentration of the alcohol is preferably 40 to 60%. When the concentration of alcohol is lower than the above-mentioned concentration range, the wettability of the laminated film and the solidifying liquid deteriorates. In addition, when the concentration of alcohol is higher than the above-mentioned concentration range, handling of the solidified liquid becomes difficult due to an increase in the concentration of the flammable alcohol, thereby increasing the risk of explosion in the manufacturing process and the like.

분무액(LIQ)을 구성하는 고화액이 상기 적층막의 표면, 즉 제 2 도포막의 표면과의 젖음성이 높을 경우, 즉 친화성이 양호했을 경우, 분무액(LIQ)은 물만에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한, 고화액을 안전하게 취급할 수 있을 경우, 분무액(LIQ)은 알코올만에 의해 구성되어 있어도 된다.The spraying liquid LIQ may be constituted only by water when the solidifying liquid constituting the spraying liquid LIQ has a high wettability with the surface of the laminated film, that is, with the surface of the second coated film, that is, when the affinity is good . Further, when the solidified liquid can be handled safely, the spraying liquid (LIQ) may be constituted by only alcohol.

구체적으로, 본 실시형태에서 음극판을 형성할 경우, 전극 재료(ES)를 구성하는 음극 활물질로는, 예를 들면 천연 흑연(인편 형상 흑연), 인조 흑연, 또는 팽창 흑연 등의 흑연 재료를 이용할 수 있다. 또한, 음극 활물질로는 피치를 소성해서 얻어지는 코크스 등의 이흑연화성 탄소질 재료를 이용할 수 있다. 또한, 음극 활물질로는, 푸르푸릴알코올 수지(PFA : Poly Furfuryl Alcohol) 또는 폴리파라페닐렌(PPP : Poly-Para-Phenylen) 등과, 페놀 수지를 저온 소성해서 얻어지는 비정질 탄소 등의 난흑연화성 탄소질 재료를 이용할 수 있다.Specifically, in the case of forming the negative electrode plate in the present embodiment, a graphite material such as natural graphite (man-made graphite), artificial graphite, or expanded graphite can be used as the negative electrode active material constituting the electrode material ES have. As the negative electrode active material, a graphitizable carbonaceous material such as coke obtained by baking the pitch can be used. Examples of the negative electrode active material include furfuryl alcohol (PFA) or poly-para-phenylen (PPP), and non-graphitizable carbonaceous materials such as amorphous carbon obtained by firing a phenol resin at low temperature Materials can be used.

또한, 상기한 탄소 재료 외에 Li(리튬) 또는 리튬 함유 화합물 등도 음극 활물질로서 이용할 수 있다. 이 리튬 함유 화합물로서는, Li-Al 등의 리튬 합금, 또는 Si(실리콘), Sn(주석) 등의 Li(리튬)과 합금화가 가능한 원소를 함유하는 합금을 들 수 있다. 또한, Sn 산화물이나 Si 산화물 등의 산화물계 재료도 음극 활물질로 이용하는 것이 가능하다. 이 산화물계 재료는 Li(리튬)을 함유하고 있지 않아도 된다.In addition to the carbon material, Li (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 capable of being alloyed with Li (lithium) such as Si (silicon) and Sn (tin). In addition, oxide-based materials such as Sn oxide and Si oxide can be used as the negative electrode active material. This oxide-based material may not contain Li (lithium).

본 실시형태에서 이용하는 집전박(EP)은 시트 형상의 호일로 한정되는 것은 아니며, 그 기체로서는 예를 들면 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스강, 티타늄(Ti) 등의 순금속 또는 합금성 도전 재료를 이용할 수 있다. 집전박(EP)으로는, 예를 들면 메시, 펀치드 메탈, 폼 메탈, 또는 판 형상으로 가공한 호일 등이 이용된다. 집전박(EP)을 구성하는 도전성 기체의 두께는 예를 들면 5∼30㎛로 한다.The current collecting foil EP to be used in the present embodiment is not limited to a sheet-like foil. Examples of the base foil include a pure metal such as aluminum (Al), copper (Cu), stainless steel, titanium A conductive material can be used. As the current collecting foil (EP), for example, a mesh, a punched metal, a foam metal, or a foil processed into a plate shape is used. The thickness of the conductive base constituting the current collecting foil (EP) is, for example, 5 to 30 占 퐉.

여기에서, 본 실시형태의 제조 방법에 있어서의 전극층과 절연층의 계면에 형성되는 혼합층을 도 10에 나타내고, 도 11에 당해 혼합층의 두께의 평가를 행한 결과를 나타낸다. 당해 평가는, 완성한 전극판의 단면을 잘라내고 SEM(Scanning Electron Microscope)으로 관찰한 상으로부터 혼합층의 두께를 산출함으로써 행한다.Here, the mixed layer formed at the interface between the electrode layer and the insulating layer in the manufacturing method of the present embodiment is shown in Fig. 10, and the result of evaluation of the thickness of the mixed layer is shown in Fig. The evaluation is carried out by cutting out the cross section of the completed electrode plate and calculating the thickness of the mixed layer from the image observed with an SEM (Scanning Electron Microscope).

도 10에 리튬이온 이차전지를 구성하는 전극판의 단면도를 나타낸다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 집전박(EP) 위에는 두께 L1의 전극층(EL)과, 두께 L2의 세퍼레이터인 절연층(SEL)이 차례로 적층되어 있다. 전극층(EL)은 전술한 제 1 도포막을 건조시켜서 형성한 막이고, 절연층(SEL)은 전술한 제 2 도포막을 건조시켜서 형성한 막이다.10 is a cross-sectional view of an electrode plate constituting a lithium ion secondary battery. As shown in Fig. 10, on the current collecting foil EP, an electrode layer EL having a thickness L1 and an insulating layer SEL as a separator having a thickness L2 are sequentially stacked. The electrode layer EL is a film formed by drying the above-described first coating film, and the insulating layer SEL is a film formed by drying the above-mentioned second coating film.

또한, 전극층(EL)과 절연층(SEL)의 계면 근방에는, 전극층(EL)의 구성 재료와 절연층(SEL)의 구성 재료가 섞여서 형성된 두께 L3의 혼합층(MIX)이 형성되어 있다. 도 10에서는 혼합층(MIX)의 상단과 하단을 각각 파선으로 나타내고 있다. 혼합층(MIX)은, 전극층(EL)과 절연층(SEL)의 계면을 포함하는 영역이며 전극층(EL)의 내부로부터 절연층(SEL)의 내부에 걸쳐서 형성되어 있다. 본 실시형태의 경우, 건조 공정 후의 양극판을 구성하는 전극층의 두께 L1은 예를 들면 30∼500㎛이고, 절연층의 두께 L2는 예를 들면 10∼20㎛이다.A mixed layer MIX having a thickness L3 formed by mixing the constituent material of the electrode layer EL with the constituent material of the insulating layer SEL is formed in the vicinity of the interface between the electrode layer EL and the insulating layer SEL. In Fig. 10, the upper and lower ends of the mixed layer MIX are shown by broken lines. The mixed layer MIX is a region including the interface between the electrode layer EL and the insulating layer SEL and is formed from the inside of the electrode layer EL to the inside of the insulating layer SEL. In the case of the present embodiment, the thickness L1 of the electrode layer constituting the positive electrode plate after the drying step is, for example, 30 to 500 mu m and the thickness L2 of the insulating layer is, for example, 10 to 20 mu m.

또한, 도 10에 나타내는 단면도를 기초로 혼합층(MIX)의 막 두께를 상기 SEM 관찰에 의해 평가한 결과를 도 11에 나타낸다. 도 11은, 전술한 본 실시형태의 리튬이온 이차전지와 후술하는 제 4 비교예의 리튬이온 이차전지의 각각의 혼합층(MIX)(도 10 참조)의 두께와, 집전박의 반송 속도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 11에 나타내는 그래프의 세로축은 혼합층의 막 두께를 나타내며, 가로축은 집전박의 반송 속도를 나타내고 있다.Fig. 11 shows the result of evaluating the film thickness of the mixed layer MIX by SEM observation based on the sectional view shown in Fig. 11 is a graph showing the relationship between the thickness of each mixed layer MIX (see FIG. 10) of the lithium ion secondary battery of the above-described embodiment and the lithium ion secondary battery of the comparative example 4 described later Graph. The vertical axis of the graph shown in Fig. 11 represents the film thickness of the mixed layer, and the horizontal axis represents the conveying speed of the current collecting foil.

본 발명자들은 상기 평가를 행한 결과 하기의 사항을 알아냈다.As a result of the above evaluation, the present inventors have found the following.

즉, 도 11에 사각 플롯으로 나타내는 바와 같이, 후술하는 제 4 비교예에서는 집전박의 반송 속도에 따라 혼합층의 막 두께가 변화하고 있다. 즉, 집전박의 반송 속도가 느릴수록 혼합층(MIX)의 두께가 크게 되어 있다. 이것에 대해, 집전박의 반송 속도는 100m/min으로 해도 혼합층의 두께는 10㎛ 이하로 되지 않는다. 또한, 실용적인 집전박의 반송 속도에서도 혼합층의 두께는 10㎛ 이상으로 된다.That is, as shown by a square plot in Fig. 11, in the fourth comparative example described later, the film thickness of the mixed layer changes according to the conveying speed of the current collecting foil. That is, the thickness of the mixed layer MIX becomes larger as the conveying speed of the current collecting foil is slower. On the other hand, even if the conveying speed of the current collecting foil is 100 m / min, the thickness of the mixed layer does not become 10 mu m or less. The thickness of the mixed layer is 10 占 퐉 or more even at the practical conveying speed of the current collecting foil.

혼합층(MIX)은 절연층(SEL)에 전극층(EL)이 섞임으로써 절연성을 소실한 막이다. 혼합층(MIX)이 비교적 큰 두께로 형성되었을 경우, 절연 기능을 지니는 절연층(SEL)의 두께가 본래 의도한 두께보다 얇아질 우려가 있다. 또한, 절연층(SEL)을 박막화했을 때에 절연층(SEL)의 상부에서 혼합층(MIX)을 구성하는 전극 재료가 노출될 우려가 있다. 즉, 절연층을 박막화하려고 하면 단락 발생의 가능성이 높아진다.The mixed layer MIX is a film in which the insulating property is lost by mixing the electrode layer EL with the insulating layer SEL. When the mixed layer MIX is formed to have a relatively large thickness, there is a fear that the thickness of the insulating layer SEL having an insulating function becomes thinner than originally intended. In addition, when the insulating layer SEL is made thin, there is a risk that the electrode material constituting the mixed layer MIX is exposed on the insulating layer SEL. That is, if the insulating layer is made thinner, the possibility of occurrence of a short circuit increases.

이것에 대해, 도 11에 둥근 플롯으로 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 제조 방법의 혼합층(MIX)의 두께 L3(도 10 참조)은 집전박의 반송 속도에 상관없이 항상 4㎛ 이하로 되어 있다. 이 점에서, 본 발명자들은 본 실시형태의 제조 방법에 의해 형성한 리튬이온 이차전지이면, 절연층(SEL)(도 10 참조)을 박막화할 경우에 단락의 발생을 방지할 수 있는 것을 알아냈다.On the other hand, as shown by a round plot in FIG. 11, the thickness L3 (see FIG. 10) of the mixed layer MIX of the manufacturing method of the present embodiment is always 4 m or less irrespective of the conveying speed of the current collecting foil. In this respect, the present inventors have found that, in the case of a lithium ion secondary battery formed by the manufacturing method of the present embodiment, short circuit can be prevented from occurring when the insulating layer SEL (see FIG. 10) is thinned.

도 9를 이용해서 설명한 상기한 제조 공정에서는, 집전박(EP)의 편면에 전극 재료(ES) 및 절연 재료(IF1)를 차례로 도공해서 양극 또는 음극의 전극 시트를 제조하는 예를 기재했다. 집전박(EP)의 양면의 각각에 전극 재료(ES) 및 절연 재료(IF1)를 도공할 경우에는, 전술한 제조 공정 후, 권취 롤(RL4)에 권취된 전극 시트를 반전시키고, 다시 동일한 공정을 거쳐 집전박(EP)의 상기 편면의 반대측의 면을 도공하는 것을 생각할 수 있다.In the manufacturing process described above with reference to Fig. 9, an example in which an electrode sheet of a positive electrode or a negative electrode is produced by sequentially coating an electrode material ES and an insulating material IF1 on one surface of a current collecting foil EP is described. When the electrode material ES and the insulating material IF1 are coated on both sides of the current collecting foil EP, the electrode sheet wound around the winding roll RL4 is reversed after the above-described manufacturing process, It is conceivable to coat the surface of the current collecting foil EP opposite to the one side.

여기에서, 리튬이온 이차전지의 기본적인 동작 원리에 대해 도 12를 이용해서 설명한다. 도 12는 리튬이온 이차전지의 구조를 나타내는 모식도이다.Here, the basic operation principle of the lithium ion secondary battery will be described with reference to Fig. 12 is a schematic view showing a structure of a lithium ion secondary battery.

리튬이온 이차전지는 도 12에 나타내는 바와 같이, 비수 전해질 이차전지의 일종이며 전해질 중의 리튬이온이 전기 전도를 담당하는 이차전지이다. 양극 재료인 활물질(PA)로는 리튬 금속 산화물을 이용하고, 음극 재료인 활물질(NA)로는 그라파이트 등의 탄소재를 이용하고 있다. 또한, 전해질로 이루어지는 전해액(ELQ)으로는 탄산에틸렌 등의 유기 용제와 헥사플루오로인산리튬(LiPF6) 등의 리튬염을 이용한다. 전지 내에서는, 충전 시에 리튬이온은 양극(PE)으로부터 나와 음극(NE)에 들어가고, 방전 시에는 반대로 리튬이온은 음극(NE)으로부터 나와 양극(PE)에 들어간다. 양극(PE)의 집전박으로는 Al(알루미늄)으로 이루어지는 Al박(AF)이 이용되고, 음극(NE)의 집전박으로는 Cu(구리)로 이루어지는 Cu박(CF)이 이용되어 있다.As shown in FIG. 12, the lithium ion secondary battery is a kind of non-aqueous electrolyte secondary battery, and is a secondary battery in which lithium ions in the electrolyte take charge of electric conduction. Lithium metal oxide is used as the active material (PA) as a cathode material, and carbon material such as graphite is used as an active material (NA) as a cathode material. As an electrolyte (ELQ) made of an electrolyte, an organic solvent such as ethylene carbonate and a lithium salt such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) are used. In the battery, lithium ions come out of the anode PE and enter the cathode NE at the time of charging, and conversely, when discharged, lithium ions come out of the cathode NE and enter the anode PE. An Al foil AF made of Al (aluminum) is used as a current collecting foil of the anode PE and a Cu foil CF made of Cu (copper) is used as a collecting foil of the cathode NE.

리튬이온 이차전지는, 예를 들면 양극 재료를 도공한 양극판과, 음극 재료를 도공한 음극판과, 양극판과 음극판의 접촉을 방지하는 폴리머 필름 등의 세퍼레이터(SP)를 권회한 전극 권회체를 구비하고 있다. 그리고, 리튬이온 이차전지는 이 전극 권회체가 외장캔에 삽입됨과 함께, 외장캔 내에 전해액이 주입된 구성을 갖고 있다. 즉, 리튬이온 이차전지는, 금속박에 양극 재료를 도공한 양극판과, 금속박에 음극 재료를 도공한 음극판이 밴드 형상으로 형성되며, 밴드 형상으로 형성된 양극판과 음극판이 직접 접촉하지 않도록 세퍼레이터를 개재해서 겹쳐진 적층체를 갖고 있다. 이 적층체를 권회함으로써 소용돌이 형상의 단면을 갖는 상기 전극 권회체가 형성된다.The lithium ion secondary battery includes, for example, a positive electrode plate coated with a positive electrode material, a negative electrode plate coated with a negative electrode material, and an electrode winding body wound with a separator (SP) such as a polymer film for preventing contact between the positive electrode plate and the negative electrode plate have. In the lithium ion secondary battery, the electrode winding body is inserted into the outer can, and the electrolyte is injected into the outer can. That is, the lithium ion secondary battery includes a positive electrode plate coated with a positive electrode material on a metal foil, a negative electrode plate coated with a negative electrode material on a metal foil, and a negative electrode plate formed in a band shape, And a laminate. By winding the stacked body, the electrode winding having a spiral-shaped cross section is formed.

이하에서는, 제 3 비교예의 리튬이온 이차전지의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing the lithium ion secondary battery of the third comparative example will be described.

도 13은 리튬이온 이차전지가 제조되기까지의 구체적인 공정을 모식적으로 나타내는 플로차트이다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 리튬이온 이차전지의 제조 공정은, 양극 전극 시트 제조 공정과 음극 전극 시트 제조 공정과 전지 셀의 조립 공정과 모듈 조립 공정을 포함하고 있다.FIG. 13 is a flow chart schematically showing a specific process up to the production of a lithium ion secondary battery. As shown in Fig. 13, the manufacturing process of the lithium ion secondary battery includes a process of manufacturing a positive electrode sheet, a process of manufacturing a negative electrode sheet, a process of assembling a battery cell, and a module assembling process.

제 3 비교예에 있어서의 리튬이온 이차전지의 제조 공정에서는 우선, 전극 재료를 조정한다. 리튬이온 이차전지의 양극 또는 음극을 구성하는 전극층을 형성하기 위해 이용하는 전극 재료는, 충방전에 의해 리튬이온의 방출·흡장이 가능한 활물질과 도전 조제의 분말을, 이들 분말을 결착시키기 위한 바인더 및 용제 등과 혼련·분산하며(도 13에 나타내는 혼련·조합 공정), 이것에 의해 형성된 고점도 슬러리 형상의 액체이다. 다음으로, 필름 형상의 금속박에 당해 슬러리 재료를 도공하고 이어서 건조한다(도 13에 나타내는 도공 공정). 그 후, 슬러리 재료가 도공된 금속박에 압축 또는 절단 등의 가공을 행하여(도 13에 나타내는 가공 공정) 필름 형상의 양극 전극 시트를 형성한다.In the manufacturing process of the lithium ion secondary battery in the third comparative example, the electrode material is adjusted first. The electrode material used for forming the electrode layer constituting the positive electrode or the negative electrode of the lithium ion secondary battery includes an active material capable of releasing and occluding lithium ions by charging and discharging and a powder of a conductive auxiliary agent and a binder for binding these powders and a solvent (The kneading and combining step shown in Fig. 13), and is a liquid having a high viscosity slurry formed by the kneading and combining step. Next, the slurry material is coated on the film-shaped metal foil and subsequently dried (coating step shown in FIG. 13). Thereafter, the metal foil coated with the slurry material is subjected to processing such as compression or cutting (a processing step shown in Fig. 13) to form a film-like anode electrode sheet.

한편, 음극 전극 시트 제조 공정은 전술한 양극 전극 시트 제조 공정과 마찬가지의 수순으로 행해진다. 단, 전술한 양극 전극 시트 제조 공정에서 이용한 각종 재료와 음극 전극 시트 제조 공정에서 이용하는 각종 재료는 다른 경우가 있다. 즉, 우선, 음극 재료의 원료로 되는 각종 재료를 혼련 및 조합해서 슬러리 재료(음극 재료)를 작성한다(도 13에 나타내는 혼련·조합 공정). 그 후, 필름 형상의 금속박에 당해 슬러리 재료를 도공, 건조한다(도 13에 나타내는 도공 공정). 계속해서, 슬러리 재료가 도공된 금속박에 압축 또는 절단 등의 가공을 행하여(도 13에 나타내는 가공 공정) 필름 형상의 음극 전극 시트를 제조한다.On the other hand, the negative electrode sheet production process is performed in the same procedure as the above-described process of manufacturing the positive electrode sheet. However, various materials used in the manufacturing process of the positive electrode sheet and the various materials used in the manufacturing process of the negative electrode sheet may be different. That is, first, various materials serving as raw materials of the negative electrode material are kneaded and combined to prepare a slurry material (negative electrode material) (kneading / combining step shown in FIG. 13). Thereafter, the slurry material is coated on the film-shaped metal foil and dried (coating step shown in FIG. 13). Subsequently, the metal foil coated with the slurry material is subjected to processing such as compression or cutting (processing step shown in Fig. 13) to produce a film-shaped negative electrode sheet.

그 후, 전극 셀 조립 공정에서는, 권회라 불리는 공정에서, 상기한 양극 전극 시트 및 음극 전극 시트로부터 전지 셀에 필요한 크기의 양극 및 음극을 잘라낸다. 또한, 이것과 함께, 상기한 양극 전극 시트와 음극 전극 시트를 분리하기 위한 필름 형상의 세퍼레이터 재료로 이루어지는 전지 셀에 필요한 크기의 세퍼레이터를 잘라내며, 양극 및 음극 사이에 잘라낸 세퍼레이터를 끼우고 겹쳐서 함께 감는다(도 13에 나타내는 권회 공정). 그 후, 함께 감긴 양극, 음극 및 세퍼레이터로 이루어지는 전극쌍 그룹을 조립해서 용접한다(도 13에 나타내는 용접·조립 공정). 그 후, 용접한 이들 전극쌍 그룹을, 전해액이 주입(도 13에 나타내는 주액 공정)된 전지캔 내에 배치한 후 전지캔을 완전히 밀폐한다(도 13에 나타내는 봉구 공정). 이것에 의해 전지 셀을 작성한다.Thereafter, in the electrode cell assembling step, a positive electrode and a negative electrode of a required size are cut out from the positive electrode sheet and the negative electrode sheet in the process called winding in the battery cell. In addition, a separator of a required size is cut out in a battery cell made of a film-shaped separator material for separating the positive electrode sheet and the negative electrode sheet from each other, and a separator cut between the positive electrode and the negative electrode is sandwiched and wound together (The winding step shown in Fig. 13). Thereafter, the electrode pair group consisting of the positive electrode, the negative electrode and the separator wound together is assembled and welded (the welding and assembling step shown in FIG. 13). Thereafter, these welded electrode pair groups are placed in a battery can which is filled with an electrolyte solution (injection process shown in Fig. 13), and then the battery can is completely sealed (a sealing step shown in Fig. 13). Thus, a battery cell is formed.

전지 셀 검사 공정에서는 셀 조립 공정에서 작성된 리튬이온 이차전지의 셀을 반복 충방전한다(도 13에 나타내는 충방전 공정). 이것에 의해, 전지 셀의 성능 및 신뢰성에 관한 단전지 검사 공정을 행한다(도 13에 나타내는 단전지 검사 공정). 단전지 검사 공정에서는, 예를 들면 전지 셀의 용량 혹은 전압의 검사, 또는 충전 시 혹은 방전 시의 전류 혹은 전압 등의 검사를 행한다. 이것에 의해 리튬이온 이차전지의 전지 셀, 즉 단전지가 완성된다.In the battery cell inspecting process, the cells of the lithium ion secondary cell formed in the cell assembling process are repeatedly charged and discharged (charging and discharging process shown in FIG. 13). As a result, the single cell inspection process relating to the performance and reliability of the battery cell is performed (the single cell inspection process shown in Fig. 13). In the single cell inspecting step, for example, the capacity or voltage of the battery cell is inspected, or the current or voltage at the time of charging or discharging is inspected. This completes the battery cell of the lithium ion secondary battery, that is, the unit cell.

다음으로, 모듈 조립 공정에서는, 전지 셀을 복수 개 직렬로 조합해서 전지 모듈을 구성하며, 또한 충/방전 제어용 컨트롤러를 접속해서 전지 시스템을 구성한다(도 13에 나타내는 모듈 조립 공정). 그 후, 모듈 검사 공정에 있어서, 모듈 조립 공정에서 조립된 전지 모듈의 성능 및 신뢰성에 관한 검사를 행한다(도 13에 나타내는 모듈 검사 공정). 이 모듈 검사 공정에서는, 예를 들면 전지 모듈의 용량 혹은 전압의 검사, 또는 충전 시 혹은 방전 시의 전류 혹은 전압 등의 검사를 행한다.Next, in the module assembly process, a plurality of battery cells are combined in series to constitute a battery module, and a charge / discharge controller is connected to constitute a battery system (a module assembly process shown in FIG. 13). Thereafter, in the module inspecting process, the performance and reliability of the assembled battery module in the module assembling process are inspected (module inspecting process shown in Fig. 13). In this module inspecting step, for example, the capacity or voltage of the battery module is inspected, or the current or voltage at the time of charging or discharging is inspected.

본 실시형태의 리튬이온 이차전지의 제조 방법 및 제조 장치에서는, 양극 또는 음극의 전극 시트 제조 공정에 있어서, 전극 재료층 위에 절연 재료층을 도포하고, 그 후 건조 공정을 행함으로써 전극층과 세퍼레이터인 절연층이 일체로 된 전극판을 형성할 수 있다. 이 때문에, 상기 제 3 비교예에 대해, 전지 셀 조립 공정에 있어서, 세퍼레이터를 권회하는 공정에서 가공한 세퍼레이터를 준비하는 공정을 생략할 수 있다. 이것에 의해 리튬이온 이차전지의 제조 공정의 스루풋을 향상시킬 수 있다.In the method and apparatus for manufacturing a lithium ion secondary battery of the present embodiment, an insulating material layer is coated on an electrode material layer in an electrode sheet manufacturing process of a positive electrode or a negative electrode, and then a drying process is performed, An electrode plate in which the layers are integrated can be formed. For this reason, in the third comparative example, the step of preparing the separator worked in the step of winding the separator in the battery cell assembling step can be omitted. Thus, the throughput of the manufacturing process of the lithium ion secondary battery can be improved.

이하에서는, 제 4 비교예의 리튬이온 이차전지의 제조 방법에 대해 도 14를 이용해서 설명한다. 도 14는 제 4 비교예에 있어서의 리튬이온 이차전지의 제조 장치를 나타내는 모식도이다.Hereinafter, a method of manufacturing the lithium ion secondary battery of Comparative Example 4 will be described with reference to FIG. 14 is a schematic view showing an apparatus for producing a lithium ion secondary battery in a fourth comparative example.

도 14에 제 4 비교예에 있어서의 편면 도포형 전극판 제조 장치의 구성을 나타낸다. 캐리어재인 집전박(EP)의 편면에 전극 재료(ES), 및 절연 재료(IF2)를 도포하는 제조 공정예를 나타낸다. 제 4 비교예의 제조 공정은 전극 시트의 편면에 대해 도공을 행하는 것이다. 제 4 비교예의 제조 공정에서는 우선, 집전박 송출 롤(RL0)로부터 송출되는 집전박(EP)의 한쪽의 면에 대해, 롤러(RL2)에 대항하는 코터(DC1)로부터 공급되는 전극 재료(ES)가 도공된다.Fig. 14 shows a configuration of a single-sided coated electrode plate production apparatus in a fourth comparative example. An example of a manufacturing process of applying the electrode material ES and the insulating material IF2 to one surface of the current collecting foil EP is shown. The manufacturing process of the comparative example 4 is to coat the one surface of the electrode sheet. The electrode material ES supplied from the coater DC1 against the roller RL2 is applied to one face of the current collecting foil EP sent out from the current collecting foil roll RL0 in the manufacturing process of the fourth comparative example, .

계속해서, 도공된 전극 재료(ES) 위에 롤러(RL3)와 대항하는 위치의 코터(DC2)로부터 공급되는 절연 재료(IF2)가 도공된다. 다음으로, 집전박(EP)이 건조실(DRY)을 통과함으로써, 전극 재료(ES) 및 절연 재료(IF2)가 건조되고 권취 롤(RL4)에 권취되어 양극 전극 시트가 제조된다. 이 건조 공정에서는, 전극 재료(ES)로 이루어지는 제 1 도포막이 건조됨으로써 전극층으로 되고, 절연 재료(IF2)로 이루어지는 제 2 도포막이 건조됨으로써 절연층, 즉 세퍼레이터로 된다.Subsequently, the coated electrode material ES is coated with the insulating material IF2 supplied from the coater DC2 at a position opposed to the roller RL3. Next, the current collecting foil EP passes the drying chamber DRY, and the electrode material ES and the insulating material IF2 are dried and wound around the take-up roll RL4 to produce the anode electrode sheet. In this drying step, the first coating film made of the electrode material (ES) is dried to be an electrode layer, and the second coating film made of the insulating material (IF2) is dried to form an insulating layer, that is, a separator.

이상과 같이, 슬러리 형상의 양극 재료와 절연 재료를 겹쳐서 도포한 후, 건조실(DRY)에 의한 가열·건조 공정을 거쳐 양쪽의 도포막을 동시에 건조, 고착시킬 수 있기 때문에, 제 4 비교예는 제 3 비교예에 비해 제조 공정의 효율이 좋다.As described above, since the slurry-like cathode material and the insulating material are overlaid and coated, the both coating films can be simultaneously dried and fixed through the heating and drying process by the drying room DRY, The efficiency of the manufacturing process is better than that of the comparative example.

그러나, 제 4 비교예와 같이, 집전박 위에 슬러리 형상의 전극 재료와 절연 재료를 연속해서 도포했을 경우, 도 10에 나타내는 바와 같이, 전극판의 집전박(EP) 위에 도포된 전극층(EL)과 절연층(SEL)의 계면 근방에 절연 기능이 소실된 혼합층(MIX)이 형성된다. 본 발명자들은 혼합층(MIX)이, 도 11을 이용해서 설명한 슬릿 다이 코터의 도공 압력에 기인해서 생기는 층임을 알아냈다. 도 11에 사각 플롯으로 나타내는 바와 같이, 제 4 비교예에 있어서 생긴 혼합층(MIX)(도 10 참조)의 막 두께는 집전박의 반송 속도에 따라 변화한다. 즉, 집전박의 반송 속도가 느릴수록, 코터에 의한 압력이 특정 개소의 도포막에 가해지는 시간이 길어지기 때문에 혼합층(MIX)의 두께도 커진다. 집전박의 반송 속도를 비교적 빠른 100m/min으로 해도 혼합층(MIX)의 두께는 10㎛ 이상으로 된다.However, when the slurry-like electrode material and the insulating material are continuously applied on the current collecting foil as in the fourth comparative example, the electrode layer (EL) coated on the current collecting foil EP of the electrode plate A mixed layer MIX in which the insulating function disappears is formed in the vicinity of the interface of the insulating layer SEL. The present inventors have found that the mixed layer (MIX) is a layer formed due to the coating pressure of the slit die coater described with reference to Fig. As shown by a square plot in Fig. 11, the film thickness of the mixed layer MIX (see Fig. 10) produced in the fourth comparative example changes in accordance with the conveying speed of the current collecting foil. That is, the longer the conveying speed of the current collecting foil is, the longer the time taken for the pressure applied by the coater to be applied to the coating film at a specific portion becomes longer, and the thickness of the mixed layer MIX becomes larger. Even if the conveying speed of the current collecting foil is relatively fast at 100 m / min, the thickness of the mixed layer MIX becomes 10 m or more.

혼합층(MIX)이 비교적 큰 두께로 형성되었을 경우, 절연 기능을 지니는 절연층(SEL)의 두께가 본래 의도한 두께보다 얇아지는 것, 및 절연층(SEL)을 박막화했을 때에 절연층(SEL)의 상부에서 혼합층(MIX)을 구성하는 전극 재료가 노출될 가능성이 있는 것이 문제로 된다.When the mixed layer MIX is formed to have a relatively large thickness, the thickness of the insulating layer SEL having an insulating function becomes thinner than originally intended and that the thickness of the insulating layer SEL There is a possibility that the electrode material constituting the mixed layer MIX is exposed at the upper portion.

이상에 기술한 제 4 비교예와 같이, 전극층과 세퍼레이터(절연층)의 간극을 없앰으로써 내부 단락을 방지하며, 또한 리튬이온 이차전지의 생산성을 향상시키고, 또한 리튬이온 이차전지의 제조 장치를 컴팩트화하는 것을 생각할 수 있지만, 이 구성에서는 상기 혼합층의 문제에 의해 절연층의 박막화가 곤란해진다. 즉, 제 4 비교예에서는 리튬이온 이차전지의 고용량화 및 소형화가 곤란한 문제가 있다.As in the fourth comparative example described above, the internal short circuit is prevented by eliminating the gap between the electrode layer and the separator (insulating layer), and the productivity of the lithium ion secondary battery is improved, and the manufacturing apparatus of the lithium ion secondary battery is made compact However, in this structure, it is difficult to make the insulating layer thinner due to the problem of the mixed layer. That is, in the fourth comparative example, there is a problem that it is difficult to increase the capacity and miniaturization of the lithium ion secondary battery.

이하에서는, 도 9를 이용해서 설명한 본 실시형태의 효과에 대해 설명한다.Hereinafter, the effect of the present embodiment described with reference to Fig. 9 will be described.

전술한 제 4 비교예에 비해, 본 실시형태의 리튬이온 이차전지의 제조 방법은, 도 9에 나타내는 바와 같이, 전극층으로 되는 1층째의 제 1 도포막을 도공한 후, 절연층으로 되는 2층째의 제 2 도포막으로서 고화재를 함유하는 절연 재료(IF1)를 도공하고 있다. 이것에 의해, 제 1 도포막의 표면층이 고화된다. 이와 같이, 절연 재료(IF1)를 도공할 때에 제 1 도포막의 표면층을 고화시킴으로써, 전극 재료(ES)와 절연 재료(IF1)가 섞여 혼합층(MIX)(도 10 참조)이 큰 두께로 형성되는 것을 방지할 수 있다.As compared to the fourth comparative example described above, the manufacturing method of the lithium ion secondary battery of the present embodiment is characterized in that, as shown in Fig. 9, after coating the first coating film of the first layer serving as the electrode layer, And an insulating material IF1 containing a high fire is applied as the second coating film. As a result, the surface layer of the first coating film is solidified. As described above, when the insulating layer IF1 is coated, the surface layer of the first coated layer is solidified to form the mixed layer MIX (see FIG. 10) with a large thickness by mixing the electrode material ES and the insulating material IF1 .

또한, 본 실시형태에서는, 상기 도공 공정 후, 고화실(SD)에 있어서 고화재인 분무액(LIQ)을 제 1 도포막 및 제 2 도포막에 공급함으로써, 제 1 도포막 및 제 2 도포막을 완전히 고화시킨다. 이것에 의해, 건조실(DRY)에 있어서의 건조 공정에서, 전극 재료(ES) 및 절연 재료(IF1)의 각각의 내부의 바인더가 유동하는 것에 기인해서, 전극 재료(ES)와 절연 재료(IF1)가 섞여 혼합층(MIX)(도 10 참조)이 큰 두께로 형성되는 것을 방지할 수 있다.In this embodiment, after the coating process, the spray liquid (LIQ), which is a high fire in the solidification chamber (SD), is supplied to the first coating film and the second coating film so that the first coating film and the second coating film Fully solidify. As a result, in the drying process in the drying chamber DRY, the electrode material ES and the insulating material IF1 are bonded together due to the flow of the binder in each of the electrode material ES and the insulating material IF1, It is possible to prevent the mixed layer MIX (see FIG. 10) from being formed with a large thickness.

상기와 같이 본 실시형태에서는, 도 10에 나타내는 혼합층(MIX)의 두께 L3을 제 4 비교예에 비해 작게 할 수 있다. 구체적으로는 혼합층(MIX)의 두께를 5㎛ 미만으로 할 수 있다. 한편, 제 4 비교예에서는, 실용적인 집전박의 반송 속도여도 혼합층(MIX)의 두께 L3은 10㎛ 이상으로 되기 때문에, 절연층(SEL)의 두께 L2를 얇게 하면 양극 및 음극 사이에서의 단락 발생의 가능성이 높아진다.As described above, in the present embodiment, the thickness L3 of the mixed layer MIX shown in Fig. 10 can be made smaller than that of the fourth comparative example. More specifically, the thickness of the mixed layer MIX can be less than 5 mu m. On the other hand, in the fourth comparative example, the thickness L3 of the mixed layer MIX is 10 mu m or more even at the practical conveying speed of the current collecting foil. Therefore, if the thickness L2 of the insulating layer SEL is made thinner, The possibility increases.

따라서, 본 실시형태에서는, 절연층인 세퍼레이터를 박막화해도 단락의 위험성을 방지할 수 있기 때문에, 리튬이온 이차전지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 단락을 방지하면서 절연층인 세퍼레이터를 박막화할 수 있기 때문에, 리튬이온 이차전지의 소형화를 가능하게 할 수 있다. 따라서, 리튬이온 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다.Therefore, in the present embodiment, since the risk of short circuiting can be prevented even if the separator as the insulating layer is made thin, the reliability of the lithium ion secondary battery can be improved. In addition, since the separator as the insulating layer can be made thinner while preventing a short circuit, it is possible to miniaturize the lithium ion secondary battery. Therefore, the performance of the lithium ion secondary battery can be improved.

또한, 본 실시형태에서는 도 9에 나타내는 바와 같이, 건조 공정 전에 분무액(LIQ)을 공급함으로써 각 도포막을 완전히 고화시키고 있기 때문에, 고속으로 건조 공정을 행하는 경우여도 제 1 도포막 내의 전극 재료 및 제 2 도포막 내의 절연 재료의 이동을 억제할 수 있다. 즉, 고화실(SD)을 이용한 고화 공정을 행하지 않은 경우, 제 1 도포막의 내부 및 제 2 도포막은 건조 시에 액상이기 때문에, 건조 공정 중에 있어서 각 막 내의 바인더 등의 성분이 이동함으로써 각 막 내에 대류 또는 확산이 생긴다. 이 때문에, 건조 후의 전극 재료(ES)의 분포에 편차가 생겨 혼합층(MIX)(도 10 참조)이 큰 두께로 형성될 우려가 있다. 이 경우, 상기 바인더의 이동 또는 재융해 등에 기인하는 전극 재료(ES)의 대류 또는 확산을 억제하기 위해서는 증발 속도를 억제하는 것이 필요하다. 그러나, 증발 속도를 느리게 하면 건조 시간이 장시간화되는 문제가 생긴다.Further, in the present embodiment, as shown in Fig. 9, since the respective coating films are completely solidified by supplying the spraying liquid (LIQ) before the drying step, even if the drying step is carried out at a high speed, 2 Movement of the insulating material in the coating film can be suppressed. That is, when the solidification process using the solidification chamber (SD) is not performed, since the inside of the first coating film and the second coating film are liquid at the time of drying, components such as binders in the respective films move during the drying process, Convection or diffusion occurs. Therefore, there is a possibility that the distribution of the electrode material ES after drying is varied, and the mixed layer MIX (see FIG. 10) may be formed with a large thickness. In this case, it is necessary to suppress the evaporation rate in order to suppress the convection or diffusion of the electrode material (ES) due to the movement or re-melting of the binder. However, if the evaporation rate is slowed, there is a problem that the drying time is prolonged.

이것에 대해 본 실시형태에서는, 건조 공정 전에 고화실(SD)에 있어서 각 도포막을 그 내부까지 완전히 고화시키기 때문에, 건조실(DRY)에 있어서의 건조 공정 중에 전극 재료(ES)가 이동하는 것을 방지할 수 있어 용제 등의 증발 속도를 올리는 것이 가능해진다. 따라서, 건조 시간의 단축이 가능하며 또한 건조 설비의 소형화가 가능해진다. 이것에 의해, 리튬이온 이차전지의 제조 공정에 있어서의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 건조 시간의 단축 또는 건조 설비의 소형화에 의해 리튬이온 이차전지의 제조 코스트를 저감할 수 있다.In contrast to this, in the present embodiment, since each coating film is completely solidified in the solidification chamber SD before the drying process, the electrode material ES can be prevented from moving during the drying process in the drying chamber DRY The evaporation speed of the solvent or the like can be increased. Therefore, the drying time can be shortened and the drying equipment can be downsized. Thus, the throughput in the manufacturing process of the lithium ion secondary battery can be improved. In addition, the manufacturing cost of the lithium ion secondary battery can be reduced by shortening the drying time or miniaturizing the drying equipment.

또한, 상기한 효과는 양극 재료로 이루어지는 양극 전극판에서만 얻어지는 것은 아니며 음극 전극판에서도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 본 실시형태에 있어서 설명한 제조 장치 및 제조 방법은 본 실시형태를 실시할 때의 구체예를 나타낸 것에 지나지 않으며, 그 기술 사상 또는 주요한 특징으로부터 일탈하지 않으면 다양한 형태의 실시형태여도 상기 효과를 얻을 수 있다.Further, the above-mentioned effect is not obtained only from the anode electrode plate made of the cathode material, and the same effect can be obtained in the cathode electrode plate. The manufacturing apparatus and the manufacturing method described in this embodiment are merely illustrative of concrete examples when the present embodiment is carried out and the above effects can be obtained even if various forms of embodiment are not deviated from the technical idea or main characteristic .

또한, 여기에서는 리튬이온 이차전지를 예로 들어 설명했지만 리튬이온 이차전지에 한하지 않으며, 본 실시형태의 효과는 예를 들면 양극, 음극, 및 양극과 음극을 전기적으로 분리하는 세퍼레이터를 구비하는 축전 디바이스에 폭넓게 적용할 수 있다. 당해 축전 디바이스로서 예를 들면 다른 형식의 전지 또는 커패시터 등을 들 수 있다.Although the lithium ion secondary battery is described here as an example, the present invention is not limited to the lithium ion secondary battery. The effect of the present embodiment can be achieved by, for example, a battery device having a positive electrode, a negative electrode, and a separator for electrically separating the positive electrode and the negative electrode And the like. Examples of the electrical storage device include batteries or capacitors of other types.

이상, 본 발명자들에 의해 이루어진 발명을 실시형태에 의거해 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태 1∼3으로 한정되는 것은 아니며 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경 가능한 것은 물론이다.Although the invention made by the present inventors has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described first to third embodiments, and it goes without saying that various modifications are possible without departing from the gist of the present invention.

본 발명은, 전극층 위에 절연층을 도포해서 전극판을 형성하는 리튬이온 이차전지의 제조 기술에 적용하기 유효하다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is effectively applied to a manufacturing technique of a lithium ion secondary battery in which an electrode layer is formed by applying an insulating layer on an electrode layer.

1 : 마우스피스 3 : 매니폴드
4 : 슬릿 5 : 전극 재료 체류부
8 : 립부 9 : 하류측 메니스커스(액면의 굴곡)
AF : Al박 CF : Cu박
DC1 : 다이 코터, 코터(제 1 도공부) DC2 : 다이 코터, 코터(제 2 도공부)
DRY : 건조실 EL : 전극층
ELQ : 전해액 EP : 집전박
ES : 전극 재료 IF : 절연 재료
IF1 : 절연 재료 LIQ : 분무액
MIX : 혼합층 NA : 활물질
NE : 음극 NZ1 : 분무 노즐
NZ2 : 분무 노즐 PA : 활물질
PE : 양극 RL0 : 집전박 송출 롤
RL1 : 집전용 금속박 롤 RL2 : 롤러
RL3 : 롤러 RL4 : 권취 롤
SD : 고화실 SD1 : 고화실
SD2 : 고화실 SEL : 절연층
SP : 세퍼레이터 SPR : 분무 노즐
1: mouthpiece 3: manifold
4: Slit 5: Electrode material retention part
8: Lip portion 9: Downward meniscus (bending of liquid surface)
AF: Al foil CF: Cu foil
DC1: die coater, coater (first coating part) DC2: die coater, coater (second coating part)
DRY: Drying room EL: Electrode layer
ELQ: electrolyte EP: current collector
ES: Electrode material IF: Insulating material
IF1: Insulation material LIQ: Spray liquid
MIX: mixed layer NA: active material
NE: cathode NZ1: atomizing nozzle
NZ2: Spray nozzle PA: Active material
PE: anode RL0: current collector roll
RL1: Roll of metal foil RL2: Rollers
RL3: roller RL4: winding roll
SD: High definition room SD1: High definition room
SD2: Solidification room SEL: Insulation layer
SP: Separator SPR: Spray nozzle

Claims (20)

(a1) 집전박(集電箔)의 표면 위에, 제 1 도공부(塗工部)를 이용해서 전극재 슬러리를 도포하는 공정,
(b1) 상기 전극재 슬러리에 함유되는 바인더 성분을 석출시키는 성분을 함유하는 제 1 고화액을, 상기 전극재 슬러리에 공급함으로써, 상기 전극재 슬러리의 표면층을 고화시키는 공정,
(c1) 상기 (b1) 공정 후, 상기 전극재 슬러리 위에, 제 2 도공부를 이용해서 절연재 슬러리를 도포하는 공정,
(d1) 상기 전극재 슬러리 및 상기 절연재 슬러리를 건조시키는 공정을 갖고,
상기 건조시키는 공정에 의하여 상기 전극재 슬러리를 건조시켜서 형성한 전극층과 상기 절연재 슬러리를 건조시켜서 형성한 절연층의 계면 근방에는, 상기 전극층과 상기 절연층의 혼합층이 형성되고, 상기 혼합층의 두께는 상기 절연층의 두께의 20% 이하가 되는 리튬이온 이차전지의 제조 방법.
(a1) a step of applying an electrode material slurry on the surface of a current collector foil (collector foil) using a first coating portion (coating portion)
(b1) a step of solidifying the surface layer of the electrode material slurry by supplying a first solidification liquid containing a component for precipitating a binder component contained in the electrode material slurry to the electrode material slurry,
(c1) a step of applying an insulating material slurry on the electrode material slurry after the step (b1) using a second coating portion,
(d1) drying the electrode material slurry and the insulating material slurry,
A mixed layer of the electrode layer and the insulating layer is formed near the interface between the electrode layer formed by drying the electrode material slurry by the drying step and the insulating layer formed by drying the insulating material slurry, Wherein the thickness of the insulating layer is 20% or less of the thickness of the insulating layer.
제 1 항에 있어서,
(c2) 상기 (c1) 공정 후로서, 상기 (d1) 공정 전에, 상기 전극재 슬러리 및 상기 절연재 슬러리에 대해, 상기 전극재 슬러리 및 상기 절연재 슬러리의 각각에 함유되는 바인더 성분을 석출시키는 성분을 함유하는 제 2 고화액을 공급함으로써, 상기 전극재 슬러리 및 상기 절연재 슬러리를 고화시키는 공정을 더 갖는 리튬이온 이차전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
(c2) a step of, after the step (c1), before the step (d1), a step of mixing the electrode material slurry and the insulating material slurry with a component for precipitating a binder component contained in each of the electrode material slurry and the insulating material slurry Wherein the electrode material slurry and the insulating material slurry are solidified by supplying a second solidification liquid to the electrode material slurry.
제 1 항에 있어서,
상기 전극재 슬러리에 함유되는 용제(溶劑)는, 비프로톤성 극성 용제이고,
상기 제 1 고화액에 이용하는 용제는, 물 혹은 알코올류 또는 이들의 혼합액인 리튬이온 이차전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The solvent contained in the electrode material slurry is an aprotic polar solvent,
Wherein the solvent used in the first solidification liquid is water, alcohols, or a mixture thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 전극재 슬러리에 함유되는 용제는, N-메틸피롤리돈, 디메틸설폭시드, 프로필렌카보네이트, 디메틸포름아미드, 혹은 γ-부티로락톤, 또는 이들의 혼합액이고,
상기 제 1 고화액에 이용하는 용제는, 물, 에탄올, 혹은 이소프로필알코올 또는 이들의 혼합액인 리튬이온 이차전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The solvent contained in the electrode material slurry is preferably N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, propylene carbonate, dimethylformamide or? -Butyrolactone, or a mixture thereof,
Wherein the solvent used for the first solidification liquid is water, ethanol, isopropyl alcohol, or a mixture thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 (b1) 공정에서 공급되는 상기 제 1 고화액의 알코올 농도는, 20∼80%인 리튬이온 이차전지의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein an alcohol concentration of the first solidification liquid supplied in the step (b1) is 20 to 80%.
집전박의 표면에 전극재 슬러리를 도포하는 제 1 도공부와,
상기 전극재 슬러리에 함유되는 바인더 성분을 석출시키는 성분을 함유하는 제 1 고화액을, 상기 전극재 슬러리에 공급함으로써, 상기 전극재 슬러리의 표면층을 고화시키는 제 1 고화실과,
상기 표면층이 고화된 상기 전극재 슬러리 위에, 절연재 슬러리를 도포하는 제 2 도공부와,
상기 전극재 슬러리 및 상기 절연재 슬러리를 건조시키는 건조실과,
상기 집전박을, 상기 제 1 도공부, 상기 제 1 고화실, 상기 제 2 도공부 및 상기 건조실의 순으로 반송하는 반송부를 갖고,
상기 제 1 고화실에 구비된, 상기 제 1 고화액을 공급하는 분무 노즐은, 내부 혼합형의 2유체 노즐이고,
상기 분무 노즐에 의한 분무 영역은, 균등 유량 분포를 가지며, 상기 분무 노즐의 중심의 유량의 50% 유량으로 되는 위치는, 상기 집전박의 반송 방향에 직교하는 방향에 있어서, 상기 전극재 슬러리의 단부(端部)보다 바깥에 위치하고,
상기 분무 노즐로부터 공급되는 상기 제 1 고화액의 분무 입자경은, 10㎛ 이하이고,
상기 제 1 고화액의 분무 타력(打力)은, 1g/㎠ 이하이며,
상기 건조실에 의하여 상기 전극재 슬러리를 건조시켜서 형성한 전극층과 상기 절연재 슬러리를 건조시켜서 형성한 절연층의 계면 근방에는, 상기 전극층과 상기 절연층의 혼합층이 형성되고, 상기 혼합층의 두께는 상기 절연층의 두께의 20% 이하가 되는 리튬이온 이차전지의 제조 장치.
A first coating part for applying an electrode material slurry to the surface of the current collecting foil,
A first solidifying chamber for solidifying the surface layer of the electrode material slurry by supplying a first solidifying liquid containing a component for precipitating a binder component contained in the electrode material slurry to the electrode material slurry,
A second coating portion for applying an insulating material slurry on the electrode material slurry on which the surface layer is solidified,
A drying chamber for drying the electrode slurry and the slurry of the insulating material,
And a transporting section for transporting the current collecting foil in order of the first coating section, the first coating section, the second coating section, and the drying chamber,
Wherein the spray nozzle for supplying the first solidification liquid, provided in the first refinement chamber, is an internally mixed type two-fluid nozzle,
Wherein the spray area by the spray nozzle has an even flow rate distribution and a position at which the flow rate is 50% of the flow rate of the center of the spray nozzle is a position in which the end of the electrode material slurry (The end portion)
Wherein a sprayed particle diameter of the first solidifying liquid supplied from the atomizing nozzle is 10 mu m or less,
The spraying force (striking force) of the first solidifying liquid is 1 g / cm 2 or less,
A mixed layer of the electrode layer and the insulating layer is formed near the interface between the electrode layer formed by drying the slurry of the electrode material by the drying chamber and the insulating layer formed by drying the slurry of the insulating material, Of the thickness of the lithium ion secondary battery.
제 6 항에 있어서,
상기 전극재 슬러리 및 상기 절연재 슬러리에 대해, 상기 전극재 슬러리 및 상기 절연재 슬러리에 함유되는 바인더 성분을 석출시키는 성분을 함유하는 제 2 고화액을 공급함으로써, 상기 전극재 슬러리 및 상기 절연재 슬러리를 고화시키는 제 2 고화실을 더 갖고,
상기 반송부는, 상기 집전박을, 상기 제 1 도공부, 상기 제 1 고화실, 상기 제 2 도공부, 상기 제 2 고화실 및 상기 건조실의 순으로 반송하는 리튬이온 이차전지의 제조 장치.
The method according to claim 6,
And a second solidifying liquid containing a component for precipitating the electrode material slurry and a binder component contained in the insulating material slurry is supplied to the electrode material slurry and the insulating material slurry so as to solidify the electrode material slurry and the slurry of the insulating material Having further a second furnace,
Wherein the conveying section conveys the current collecting foil in the order of the first coating section, the first coating chamber, the second coating section, the second solidification chamber, and the drying chamber.
제 6 항에 있어서,
상기 전극재 슬러리에 함유되는 용제는, 비프로톤성 극성 용제이고,
상기 제 1 고화액에 이용하는 용제는, 물 혹은 알코올류 또는 이들의 혼합액인 리튬이온 이차전지의 제조 장치.
The method according to claim 6,
The solvent contained in the electrode material slurry is an aprotic polar solvent,
Wherein the solvent used in the first solidification liquid is water, alcohols, or a mixture thereof.
제 6 항에 있어서,
상기 전극재 슬러리에 함유되는 용제는, N-메틸피롤리돈, 디메틸설폭시드, 프로필렌카보네이트, 디메틸포름아미드, 혹은 γ-부티로락톤, 또는 이들의 혼합액이고,
상기 제 1 고화액에 이용하는 용제는, 물, 에탄올, 혹은 이소프로필알코올 또는 이들의 혼합액인 리튬이온 이차전지의 제조 장치.
The method according to claim 6,
The solvent contained in the electrode material slurry is preferably N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide, propylene carbonate, dimethylformamide or? -Butyrolactone, or a mixture thereof,
Wherein the solvent used for the first solidification liquid is water, ethanol, isopropyl alcohol, or a mixture thereof.
삭제delete 제 8 항에 기재된 리튬이온 이차전지의 제조 장치를 이용해서 형성된 리튬이온 이차전지.A lithium ion secondary battery formed by using the apparatus for manufacturing a lithium ion secondary battery according to claim 8. 삭제delete 제 11 항에 있어서,
상기 집전박과,
상기 집전박 위의 상기 전극재 슬러리를 건조시켜서 형성한 전극층과,
상기 전극재 슬러리 위의 상기 절연재 슬러리를 건조시켜서 형성한 절연층
을 갖는 전극판을, 복수 겹친 구조를 갖는 리튬이온 이차전지.
12. The method of claim 11,
The current collecting foil,
An electrode layer formed by drying the electrode material slurry on the current collector foil,
An insulating layer formed by drying the slurry of the insulating material on the electrode slurry;
Wherein the electrode plate has a plurality of stacked layers.
(a) 집전박의 표면 위에, 제 1 도공부를 이용해서 결착재를 함유하는 전극재 슬러리를 도포하는 공정,
(b) 상기 전극재 슬러리 위에, 제 2 도공부를 이용해서, 상기 결착재를 석출시키는 제 1 성분을 함유하는 절연재 슬러리를 도포하는 공정,
(c) 상기 (b) 공정 후, 상기 결착재를 석출시키는 제 2 성분을 함유하는 고화액을, 상기 전극재 슬러리에 공급함으로써, 상기 전극재 슬러리를 고화시키는 공정,
(d) 상기 (c) 공정 후, 상기 전극재 슬러리 및 상기 절연재 슬러리를 건조시키는 공정
을 갖는 리튬이온 이차전지의 제조 방법.
(a) a step of applying an electrode material slurry containing a binder on the surface of the current collector foil by using a first coating portion,
(b) applying a slurry of an insulating material containing a first component for depositing the binder onto the slurry of the electrode material using a second coating portion,
(c) a step of solidifying the electrode material slurry by supplying a solidifying liquid containing a second component for precipitating the binder to the electrode material slurry after the step (b)
(d) a step of drying the electrode material slurry and the insulating material slurry after the step (c)
Of the lithium ion secondary battery.
제 14 항에 있어서,
상기 제 1 성분 및 상기 제 2 성분은, 물 또는 알코올을 함유하는 리튬이온 이차전지의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the first component and the second component contain water or an alcohol.
제 15 항에 있어서,
상기 알코올이 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 헵탄올 또는 옥탄올을 함유하는 리튬이온 이차전지의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the alcohol contains methanol, ethanol, propanol, butanol, hexanol, heptanol or octanol.
제 14 항에 있어서,
상기 (d) 공정에서는, 상기 전극재 슬러리를 건조시켜서 전극층을 형성하며, 상기 전극재 슬러리 위의 상기 절연재 슬러리를 건조시켜서 절연층을 형성하고,
(e) 상기 집전박, 상기 전극층 및 상기 절연층을 갖는 전극판을, 복수로 겹치는 공정을 더 갖는 리튬이온 이차전지의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
In the step (d), the electrode material slurry is dried to form an electrode layer, the insulating material slurry on the electrode material slurry is dried to form an insulating layer,
(e) a step of overlapping a plurality of electrode plates having the current collector foil, the electrode layer and the insulating layer.
집전박의 표면에, 결착재를 함유하는 전극재 슬러리를 도포하는 제 1 도공부와,
상기 전극재 슬러리 위에, 상기 결착재를 석출시키는 제 1 성분을 함유하는 절연재 슬러리를 도포하는 제 2 도공부와,
상기 결착재를 석출시키는 제 2 성분을 함유하는 고화액을, 상기 전극재 슬러리에 공급함으로써, 상기 전극재 슬러리를 고화시키는 고화부와,
상기 전극재 슬러리 및 상기 절연재 슬러리를 건조시키는 건조실과,
상기 집전박을, 상기 제 1 도공부, 상기 제 2 도공부, 상기 고화부 및 상기 건조실의 순으로 반송하는 반송부
를 갖는 리튬이온 이차전지의 제조 장치.
A first coating part for coating the surface of the current collecting foil with an electrode material slurry containing a binder,
A second coating portion for applying an insulating material slurry containing a first component for depositing the binder onto the electrode material slurry;
A solidifying portion for solidifying the electrode material slurry by supplying a solidifying liquid containing a second component for precipitating the binder to the electrode material slurry,
A drying chamber for drying the electrode slurry and the slurry of the insulating material,
And a conveying part for conveying the current collecting foil in order of the first coating part, the second coating part, the solidification part,
And a secondary battery.
제 18 항에 있어서,
상기 제 1 성분 및 상기 제 2 성분은, 물 또는 알코올을 함유하는 리튬이온 이차전지의 제조 장치.
19. The method of claim 18,
Wherein the first component and the second component contain water or an alcohol.
제 19 항에 있어서,
상기 알코올이 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 헵탄올 또는 옥탄올을 함유하는 리튬이온 이차전지의 제조 장치.
20. The method of claim 19,
Wherein the alcohol contains methanol, ethanol, propanol, butanol, hexanol, heptanol or octanol.
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