KR101942616B1 - 전극용 페이스트의 제조 방법 - Google Patents

전극용 페이스트의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

과제
제조한 전극용 페이스트로부터 용이하고 또한 확실하게 기포를 제거할 수 있는 전극용 페이스트의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 생성된 전극용 페이스트를 사용하여 제조되는 이차 전지를 제공한다.
해결 수단
탈포 탱크 (6) 에 전극용 페이스트 (8) 를 도입하면서, 탈포 탱크 (6) 의 내부를 진공화하여, 전극용 페이스트 (8) 에 포함되는 기포를 진공 탈포하는 공정을 구비하는 전극용 페이스트의 제조 방법으로서, 전극용 페이스트 (8) 에 포함되는 기포를 진공 탈포하는 공정에 있어서, 탈포 탱크 (6) 에 도입하는 전극용 페이스트 (8) 의 유량 (공급 유량 (Q)) 을 조정하여, 탈포 탱크 (6) 에 있어서의 전극용 페이스트 (8) 의 액면의 상승 속도 (액면 상승 속도 (VL)) 를 전극용 페이스트 (8) 에 있어서의 기포의 상승 속도 (기준 기포 상승 속도 (VGa)) 에 비해 작게 한다.

Description

전극용 페이스트의 제조 방법{ELECTRODE PASTE PRODUCTION METHOD}
본 발명은 전극용 페이스트의 제조 방법의 기술에 관한 것이다.
종래, 양질인 (즉, 균질인) 전극용 페이스트를 생성하기 위해서, 2 축 압출 혼련기를 사용하여 전극용 페이스트를 생성하는 기술이 알려져 있고, 예를 들어, 이하에 나타내는 특허문헌 1 에 그 기술이 개시되고 공지되어 있다.
특허문헌 1 에 개시되어 있는 종래 기술에서는, 중공의 배럴과, 배럴의 내부에 형성된 혼련실에 서로 소정의 간격을 두고 평행하게 형성되는 2 개의 회전축을 구비하는 혼련기 (즉, 2 축 압출 혼련기) 로서, 혼련실에 있어서, 분체가 공급되는 분체 투입부보다 분체의 반송 방향에 있어서의 하류측에 결착제가 공급되는 결착제 투입부를 배치하고, 분체 투입부와 결착제 투입부 사이에는 회전축에 형성되고, 분체를 압축하는 스페이서를 구비하는 분체 처리부를 배치하고 있다.
이와 같은 2 축 압출 혼련기를 사용하여, 전극 합제 (전극용 페이스트) 를 생성함으로써 양질인 (즉, 균질인) 페이스트의 생성을 가능하게 하고 있다.
종래, 특허문헌 1 에 나타내는 바와 같은 2 축 압출 혼련기를 사용하여 전극용 페이스트의 제조를 실시하는 경우, 2 축 압출 혼련기의 내부는 기밀성이 없기 때문에 (즉, 개방 회로로 되어 있기 때문에), 2 축 압출 혼련기로부터 배출된 전극용 페이스트는 진공 탈포 처리하기 위한 밀폐 회로 (탈포 탱크) 에 도입하기 전에, 생성된 전극용 페이스트의 전체량을 일단 탱크에서 수용하여 배치 처리할 필요가 있었다.
이 때문에, 2 축 압출 혼련기를 사용하여 전극용 페이스트를 생성하는 경우, 배치 처리를 실시하는 분만큼 생성 시간이 길어지기 때문에, 2 축 압출 혼련기를 사용한 경우에는, 전극용 페이스트의 생성에 필요로 하는 시간의 단축을 도모하는 것이 곤란하였다.
본원 출원인들은, 2 축 압출 혼련기와 모노 펌프를 조합한 전극용 페이스트 제조 시스템에 관련된 기술을 일본 특허출원 2012-151920호 (본원 출원시에는 미공개) 에 있어서 개시하고 있다.
이러한 일본 특허출원 2012-151920호에 있어서 개시된 전극용 페이스트 제조 시스템을 사용함으로써 2 축 압출 혼련기에 의해 생성된 전극용 페이스트를 배치 처리할 필요가 없어져, 탈포 탱크로 이송하는 배관 경로 중에 있어서, 연속적으로 진공 탈포를 실시하는 것을 가능하게 하여, 전극용 페이스트의 제조에 필요로 하는 시간의 단축을 도모하고 있다.
일본 공개특허공보 2011-224435호
일본 특허출원 2012-151920호에 있어서 개시된 전극용 페이스트 제조 시스템에 의해 제조한 전극용 페이스트는, 그 후 탈포 탱크에 있어서 탈포 처리를 실시한다.
그러나, 전극용 페이스트에 대한 탈포 처리 방법의 여하에 따라서는, 탈포 처리에 시간을 필요로 하여, 일본 특허출원 2012-151920호에 있어서 개시된 전극용 페이스트 제조 시스템을 사용하더라도, 전극용 페이스트의 제조에 필요로 하는 시간을 생각만큼 단축할 수 없다는 문제가 있었다.
또, 탈포 처리 방법의 여하에 따라서는, 전극용 페이스트 중의 기포를 충분히 제거할 수 없어, 기포가 포함되어 있는 부분을 제외한 전극용 페이스트를 사용하게 되기 때문에, 전극용 페이스트의 수율을 생각만큼 개선시킬 수 없다는 문제도 있었다.
본 발명은 이러한 현상황의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 제조한 전극용 페이스트로부터 용이하고 또한 확실하게 기포를 제거할 수 있는 전극용 페이스트의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상과 같은 것으로, 다음으로 이 과제를 해결하기 위한 수단을 설명한다.
즉, 제 1 발명은, 탈포 탱크에 전극용 페이스트를 도입하면서, 상기 탈포 탱크의 내부를 진공화하여, 상기 전극용 페이스트에 포함되는 기포를 진공 탈포하는 공정을 구비하는 전극용 페이스트의 제조 방법으로서, 상기 전극용 페이스트에 포함되는 기포를 진공 탈포하는 상기 공정에 있어서, 상기 탈포 탱크에 도입하는 상기 전극용 페이스트의 유량을 조정하여, 상기 탈포 탱크에 있어서의 상기 전극용 페이스트의 액면의 상승 속도를 상기 전극용 페이스트에 있어서의 기포의 상승 속도에 비해 작게 하는 것이다.
제 2 발명은, 상기 전극용 페이스트에 포함되는 기포를 진공 탈포하는 상기 공정은, 2 축 압출 혼련기와 모노 펌프를 구비하는 전극용 페이스트의 제조 시스템을 사용하여, 상기 2 축 압출 혼련기의 배출구와 상기 모노 펌프의 흡입구를 접속하고, 또한, 상기 모노 펌프의 토출구를 탈포 탱크에 접속함과 함께, 진공 펌프의 흡입구를 상기 탈포 탱크에 접속하고, 상기 모노 펌프에 있어서의 로터와 스테이터의 접촉부에 있어서 형성하는 기밀 라인을 경계로 하여, 그 기밀 라인보다 상기 탈포 탱크측의 배관계를 밀폐 회로에 구성하고, 상기 진공 펌프에 의해 상기 탈포 탱크로부터 진공 배기를 하고, 상기 기밀 라인보다 상기 탈포 탱크측의 배관계를 진공 상태로 유지하면서, 상기 모노 펌프에 의해 상기 탈포 탱크에 상기 전극용 페이스트를 이송하고, 상기 기밀 라인보다 상기 탈포 탱크측의 배관계의 내부 및 상기 탈포 탱크의 내부에 있어서, 상기 전극용 페이스트를 연속적으로 진공 탈포 처리함으로써 실시되는 것이다.
제 3 발명은, 상기 모노 펌프는, 그 모노 펌프가 갖는 모터축의 축밀봉부에 보다 먼 측의 접속구를 상기 흡입구로 하고, 상기 모터축의 축밀봉부에 보다 가까운 측의 접속구를 상기 토출구로 하는 것이다.
삭제
본 발명의 효과로서, 이하에 나타내는 바와 같은 효과를 발휘한다.
제 1 발명 및 제 2 발명은, 전극용 페이스트에 포함되는 기포를 확실하게 제거할 수 있다.
제 3 발명은, 간이한 구성의 전극용 페이스트의 제조 시스템에 의해, 전극용 페이스트에 포함되는 기포를 보다 확실하게 제거할 수 있다.
삭제
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 전극용 페이스트 제조 시스템의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2 는 본 발명에 관련된 전극용 페이스트 제조 시스템에 구비되는 모노 펌프를 나타내는 모식도이다.
도 3 은 본 발명에 관련된 전극용 페이스트 제조 시스템을 사용한 경우에 있어서의 전극용 페이스트를 제조하는 공정의 흐름을 나타내는 모식도이다.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 전극용 페이스트 제조 시스템에 있어서의 탈포 상황을 나타내는 모식도이다.
도 5 는 종래의 전극용 페이스트 제조 시스템을 사용한 경우에 있어서의 전극용 페이스트를 제조하는 공정의 흐름을 나타내는 모식도이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전극용 페이스트의 제조 방법에 있어서의 전극용 페이스트에 포함된 기포의 제거 상황을 나타내는 도면으로, (a) 는 탈포 탱크로의 전극용 페이스트의 도입 상황을 나타내는 단면 모식도이고, (b) 는 전극용 페이스트의 액면 상승 속도와 그 전극용 페이스트에 포함되는 기포의 기포 상승 속도의 관계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 7 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 전극용 페이스트 제조 시스템의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.
도 8 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 전극용 페이스트 제조 시스템에 있어서의 모노 펌프의 배치 상황을 나타내는 모식도이다.
다음으로, 발명의 실시형태를 설명한다.
먼저 처음으로, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 전극용 페이스트의 제조 시스템의 전체 구성에 대하여, 도 1 내지 도 5 를 사용하여 설명을 한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 전극용 페이스트 제조 시스템 (1) 은, 전극용 페이스트 (8) 를 제조하기 위한 시스템으로, 2 축 압출 혼련기 (2), 버퍼 탱크 (3), 모노 펌프 (4), 탈포 탱크 (6), 진공 펌프 (7) 등을 구비하는 구성으로 하고 있다.
그리고, 전극용 페이스트 제조 시스템 (1) 을 사용하여 전극용 페이스트 (8) 를 제조함으로써, 본 발명에 관련된 전극용 페이스트의 제조 방법을 실현할 수 있다.
2 축 압출 혼련기 (2) 는, 복수 종류의 분체나 액체를 혼련하는 데에 사용되는 장치로, 중공의 배럴 (도시 생략) 과, 배럴의 내부에 형성된 혼련실 (도시 생략) 에 있어서, 서로 소정의 간격을 두고 평행하게 형성되는 2 개의 회전축 (도시 생략) 을 구비하고 있다.
그리고, 2 축 압출 혼련기 (2) 는, 혼련실에 분체 (활물질이나 증점재) 나 액체 (용매) 가 공급되어, 분체 및 액체를 압축 등을 하면서 반송하고, 또 혼련 도중에 추가의 액체 (용매) 나 분체 (결착제) 를 혼련실에 공급하면서, 추가로 압축 등을 하면서 반송하고, 각 분체 및 액체를 혼련하여, 전극용 페이스트 (8) 를 생성하는 것이다 (도 3 참조).
버퍼 탱크 (3) 는, 2 축 압출 혼련기 (2) 에서 생성된 전극용 페이스트 (8) 를 모노 펌프 (4) 에 도입하기에 앞서 일시적으로 저류하기 위한 탱크로, 2 축 압출 혼련기 (2) 로부터 배출되는 전극용 페이스트 (8) 의 배출량의 변동을 흡수하는 역할을 하는 것이다.
이 때문에 버퍼 탱크 (3) 는, 2 축 압출 혼련기 (2) 로부터의 전극용 페이스트 (8) 의 배출량과 모노 펌프 (4) 에 의한 전극용 페이스트 (8) 의 공급량이 일치하도록 제어 등을 하고 있는 경우에는 생략하는 것도 가능하다.
모노 펌프 (4) 는, 회전 용적식 1 축 편심 나사 펌프로 분류되는 펌프로, 2 축 압출 혼련기 (2) 에서 생성된 전극용 페이스트 (8) 를 탈포 탱크 (6) 를 향하여 이송하기 위한 수단으로서 사용하고 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 모노 펌프 (4) 는, 케이싱 (4a) 의 내부에 있어서, 로터 (4b) 및 스테이터 (4c) 를 갖는 구조의 펌프이다.
로터 (4b) 는, 소정의 비틀림 각도를 가지면서 대략 나선상으로 만곡하는 금속제의 봉상체이고, 어느 지점에 있어서도 그 단면 형상이 진원이 되도록 구성되어 있다.
또, 스테이터 (4c) 는 로터 (4b) 를 삽입하기 위한 공극부가 형성되어 있는 탄성을 갖는 재료 (예를 들어, EPDM) 로 이루어지는 부재이다.
그리고, 스테이터 (4c) 의 공극부 중에 로터 (4b) 가 삽입되면, 그 스테이터 (4c) 와 로터 (4b) 사이에는 접선에 의해 시일된 나선상의 간극이 형성되고, 이 간극이 밀폐 공간인 복수의 독립적인 캐비티 (4d·4d…) 를 형성하도록 구성되어 있다.
또, 바꾸어 말하면, 모노 펌프 (4) 에서는, 로터 (4b) 와 스테이터 (4c) 가 접촉하는 부위에서, 그 모노 펌프 (4) 의 일차측과 이차측의 기밀성을 확보하는 기밀 라인을 형성하는 구성으로 하고 있다.
또, 모노 펌프 (4) 의 케이싱 (4a) 에는, 그 케이싱 (4a) 의 내부를 향하여 전극용 페이스트 (8) 를 도입하기 위한 흡입구 (4e) 와, 그 케이싱 (4a) 으로부터 전극용 페이스트 (8) 를 배출하기 위한 토출구 (4f) 를 구비하고 있다.
그리고 도 1 에 나타내는 바와 같이, 모노 펌프 (4) 는, 흡입구 (4e) 측이 버퍼 탱크 (3) 에 접속되어 있고, 또, 토출구 (4f) 측이 배관 (5) 에 의해 탈포 탱크 (6) 에 접속되어 있다.
또, 그 배관 (5) 상에는, 전극용 페이스트 (8) 에 포함되는 이물질을 제거하기 위한 필터 (5a·5a) 를 형성하고 있다.
또한 도 2 에 나타내는 바와 같이, 모노 펌프 (4) 에 있어서, 로터 (4b) 는 유니버설 조인트 (4g) 를 통하여, 모터 (도시 생략) 의 축에 고정 형성된 회전축 (4h) 에 연결되어 있고, 모터를 작동시킴으로써 로터 (4b) 를 스테이터 (4c) 내에서 회전시킬 수 있는 구성으로 하고 있다.
그리고, 로터 (4b) 가 스테이터 (4c) 내에서 회전할 때, 흡입구 (4e) 로부터 케이싱 (4a) 내에 도입된 전극용 페이스트 (8) 가, 이송 방향에 있어서 가장 상류측의 (단부가 개방되어 있는) 캐비티 (4d) 에 흡입되고, 또한 로터 (4b) 가 스테이터 (4c) 내에서 회전하면, 각 캐비티 (4d·4d…) 가 모노 펌프 (4) 의 토출구 (4f) 측으로 이동한다.
즉, 모노 펌프 (4) 에서는 각 캐비티 (4d·4d…) 내에 흡입된 전극용 페이스트 (8) 가, 토출구 (4f) 의 방향으로 연속적으로 이송되어, 최종적으로 토출구 (4f) 로부터 배출된다.
또한, 모노 펌프 (4) 는 모터 (도시 생략) 의 회전 방향을 반전시킴으로써, 흡입구 (4e) 측을 토출구로 하고, 토출구 (4f) 측을 흡입구로 하여 사용할 수도 있다.
이와 같이 모노 펌프 (4) 에서는, 로터 (4b) 및 스테이터 (4c) 의 간극으로서 독립적인 복수의 캐비티 (4d·4d…) 가 형성되어 있고, 각 캐비티 (4d·4d…) 사이에는 로터 (4b) 및 스테이터 (4c) 의 접촉 위치 (접선 위치) 에 있어서 기밀성이 확보되어 있다.
이 때문에, 전극용 페이스트 제조 시스템 (1) 에서는, 모노 펌프 (4) 에 있어서의 기밀 라인 (즉, 로터 (4b) 와 스테이터 (4c) 의 접촉 위치) 을 경계로 하여, 당해 기밀 라인보다 일차측의 배관계를 2 축 압출 혼련기 (2) 및 버퍼 탱크 (3) 와 연통하는 개방 회로로 하면서, 당해 기밀 라인보다 이차측의 배관계를 밀폐 회로로 할 수 있다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 탈포 탱크 (6) 는, 전극용 페이스트 (8) 를 저류하기 위한 용기로서, 그 탈포 탱크 (6) 내를 감압 (예를 들어 -90 ㎪ 정도) 하고, 전극용 페이스트 (8) 중에 혼재하고 있는 기포를 팽창시키는 것에 의해, 당해 기포를 부상, 파포시킴으로써 제거하기 위한 설비이다.
또 진공 펌프 (7) 는, 탈포 탱크 (6) 에 접속되어 있고, 그 탈포 탱크 (6) 내를 진공화하기 위한 설비로서, 탈포 탱크 (6) 내의 진공도를 -90 ㎪ 정도로까지 도달시킬 수 있는 능력을 갖고 있다.
또, 전극용 페이스트 제조 시스템 (1) 에서는, 탈포 탱크 (6) 로부터 모노 펌프 (4) 에 이르는 배관 경로를 밀폐 회로로 하고 있기 때문에, 필터 (5a·5a) 의 이차측에 있어서의 진공도 (도 1 에 나타내는 압력 (P1)) 를 -90 ㎪ 정도로 할 수 있고, 또, 필터 (5a·5a) 의 일차측에 있어서의 진공도 (도 1 에 나타내는 압력 (P2)) 를 -35 ㎪ 정도로 할 수 있다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 종래의 전극용 페이스트 제조 시스템 (51) 을 사용한 경우, 2 축 압출 혼련기 (2) 에서 생성된 전극용 페이스트 (8) 를 버퍼 탱크 (3) 에서 수용하고, 버퍼 탱크 (3) 로부터 모노 펌프 (4) 에서 탈포 탱크 (6) 로 이송한다.
이와 같이, 모노 펌프 (4) 에서 탈포 탱크 (6) 에 생성된 전극용 페이스트 (8) 를 이송할 때, 탈포 탱크 (6) 에서 전극용 페이스트 (8) 의 전체량을 일단 저류하고 나서 (즉, 배치 처리하고 나서), 진공 펌프 (7) 에 의해 탈포 탱크 (6) 의 내부를 진공화하고, 전극용 페이스트 (8) 를 진공 탈포 처리하여, 기포를 제거하는 구성으로 하고 있다.
한편, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 전극용 페이스트 제조 시스템 (1) 을 사용한 경우, 모노 펌프 (4) 에 있어서의 기밀 라인보다 이차측의 배관계를 밀폐 회로로 하고 있기 때문에, 탈포 탱크 (6) 를 향하여 이송하는 전극용 페이스트 (8) 를, 모노 펌프 (4) 로부터 탈포 탱크 (6) 에 이르는 경로 (배관 (5)) 상에서, 배치 처리하지 않고 연속적으로 진공 탈포 처리할 수 있다.
또, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 탈포 탱크 (6) 에서는, 그 탈포 탱크 (6) 에 전극용 페이스트 (8) 를 도입하는 개구부로서, 배관 (5) 에 연통하는 도입구 (6c) 를 형성하고 있다.
그리고 도입구 (6c) 는, 탈포 탱크 (6) 에 있어서의 대략 원기둥상의 부위인 몸체부 (6a) 의 상방에 형성되어 있고, 도입구 (6c) 로부터 탈포 탱크 (6) 내에 도입된 전극용 페이스트 (8) 가, 연직인 내벽면으로 되어 있는 몸체부 (6a) 의 내벽면 (6b) 을 따라 하방을 향하여 흘러, 바닥부 (6d) 에 있어서 저류되도록 구성하고 있다.
또한, 여기서 말하는 「상방」이란, 몸체부 (6a) 보다 위의 부위와, 몸체부 (6a) 에 있어서의 상부를 포함하는 개념으로, 도입구 (6c) 로부터 탈포 탱크 (6) 내에 도입된 전극용 페이스트 (8) 를 내벽면 (6b) 을 따라 유하 (流下) 시킬 수 있는 위치이면 된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전극용 페이스트의 제조 방법에 있어서의, 전극용 페이스트에 포함되는 기포의 제거 방법에 대하여, 도 6 을 사용하여 설명을 한다.
도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 도입구 (6c) 로부터 탈포 탱크 (6) 에 도입된 전극용 페이스트 (8) 는, 몸체부 (6a) 의 내벽면 (6b) 을 유하해 가, 탈포 탱크 (6) 의 바닥부 (6d) 에 저류되어 간다.
이 때, 탈포 탱크 (6) 의 바닥부 (6d) 에 저류되는 전극용 페이스트 (8) 는, 도입구 (6c) 로부터 공급되는 전극용 페이스트 (8) 의 유량 (이하, 공급 유량 (Q) 이라고 기재한다) 에 따라 소정의 속도로 액면이 상승해 간다.
또한 이하에서는, 전극용 페이스트 (8) 의 액면의 상승 속도를 액면 상승 속도 (VL) 라고 부르고, 액면 상승 속도 (VL) 는, 탈포 탱크 (6) 의 몸체부 (6a) 의 내부 공간의 수평 방향에 있어서의 단면적을 A 로 할 때, 이하에 나타내는 수학식 1 에 의해 구할 수 있다.
Figure 112015038225505-pct00001
단위 시간당에 공급되는 전극용 페이스트 (8) 는, 액면에 있어서, 그 공급 유량 (Q) 에 따른 소정의 두께의 박막을 형성한다.
전지용 페이스트 (8) 와 같이 비중이 큰 페이스트 중에 기포가 혼입되어 있는 경우, 감압 환경하에서는 밀도차가 커져, 공급 직후의 페이스트와 이미 기포가 제거되어 있는 페이스트가 2 층으로 분리되기 때문에, 안정적으로 박막이 형성된다.
그리고, 그 박막을 구성하는 전극용 페이스트 (8) 에 포함되는 기포는, 소정의 속도로 액면을 향하여 상승해 간다.
또한 이하에서는, 전극용 페이스트 (8) 에 있어서의 기포의 상승 속도를 기포 상승 속도 (VG) 라고 부른다.
기포 상승 속도 (VG) 는, 두께 (T) 의 박막에 있어서, 그 최하부에서 최상부까지 기포가 상승하는 데에 필요한 시간을 t 로 할 때, VG = T/t 로 나타내어진다.
그리고, 기포 상승 속도 (VG) 는, 스토크스의 식에 기초하여, 이하에 나타내는 수학식 2 에 의해 산출할 수 있다.
또한, 수학식 2 중에 나타내는 r 은 기포의 반경이고, 또, 수학식 2 중의 ρL 은 전극용 페이스트 (8) 의 밀도이고, ρG 는 기포의 밀도이고, η 는 전극용 페이스트 (8) 의 점도이다.
Figure 112015038225505-pct00002
또, 본 실시형태에 관련된 전극용 페이스트의 제조 방법에서는, 전극용 페이스트 (8) 로부터 제거해야 할 기포의 반경 r 의 최소값을 기준 반경 ra 로서 규정하고 있다.
즉, 본 실시형태에서 나타내는 전극용 페이스트 (8) 에 있어서는, 기준 반경 ra 이상의 크기의 기포는 제거해야 하고, 기준 반경 ra 미만의 크기의 기포가 포함되는 것은 허용하고 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전극용 페이스트의 제조 방법에서는, 액면 상승 속도 (VL) 를, 크기가 기준 반경 ra 인 기포의 기포 상승 속도 (VG) (이하, 기준 기포 상승 속도 (VGa) 라고 부른다) 에 비해 작게 하는 (즉, 액면 상승 속도 (VL) ＜ 기준 기포 상승 속도 (VGa)) 구성으로 하고 있다.
구체적으로는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전극용 페이스트의 제조 방법에서는, 액면 상승 속도 (VL) 를 기준 기포 상승 속도 (VGa) 에 비해 작게 하기 위해서, 모노 펌프 (4) 의 모터의 회전수를 인버터 제어하고, 탈포 탱크 (6) 에 대한 전극용 페이스트 (8) 의 공급 유량 (Q) 을 조정하는 구성으로 하고 있다.
액면 상승 속도 (VL) 가 기준 기포 상승 속도 (VGa) 에 비해 작으면, 도 6(b) 에 나타내는 바와 같이, 전극용 페이스트 (8) 에 포함되는 기포를, 저류된 전극용 페이스트 (8) 상에 다음의 전극용 페이스트 (8) 에 의한 박막이 형성되기 전에, 기액계면까지 부상시킬 수 있다.
기액계면까지 부상하여 액면에 출현한 기포는, 그 기액계면에 있어서, 계면 활성제에 의한 표면 장력으로는 기포를 유지할 수 없는 크기까지 팽창하여, 용이하고 또한 확실하게 파포되기 때문에, 전극용 페이스트 (8) 에 포함되어 있던 기준 반경 ra 이상의 크기의 기포가 그 전극용 페이스트 (8) 중에서 확실하게 제거된다.
또한, 탈포 탱크 (6) 에 도입된 전극용 페이스트 (8) 는, 몸체부 (6a) 의 내벽면 (6b) 에 있어서 박막을 형성하면서 유하되어 가기 때문에, 감압 상태에 있던 내벽면 (6b) 에 있어서의 그 박막에 있어서도 파포가 촉진되어, 탈포 탱크 (6) 의 바닥부 (6d) 에 저류되어 가기 전의 시점에서도, 전극용 페이스트 (8) 로부터 기포가 제거된다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 도 6(a) 에 나타내는 탈포 탱크 (6) 는, 몸체부 (6a) 의 수평 단면에 있어서의 단면적이 일정한 경우를 예시하고 있는데, 본 실시형태에 관련된 전극용 페이스트의 제조 방법에 사용하는 탈포 탱크 (6) 의 형상을 이것에 한정하는 것은 아니고, 예를 들어 도 1, 도 3 및 도 4 에 나타내는 아암상의 바닥부를 갖고, 몸체부 (6a) 의 단면적이 일정하지 않은 형상을 갖는 구성이어도 된다.
이와 같은 단면적이 일정하지 않은 탈포 탱크 (6) 를 사용하는 경우, 액면 높이와 단면적의 관계를 미리 지득해 둠과 함께, 그 탈포 탱크 (6) 에 도입되는 전극용 페이스트 (8) 의 액면 높이를 도시하지 않은 액면 센서 등으로 검출하여, 액면 높이에 따라 전극용 페이스트 (8) 의 공급 유량 (Q) 을 제어하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
그리고, 액면 높이에 따라 전극용 페이스트 (8) 에 공급 유량 (Q) 을 제어함으로써, 액면 상승 속도 (VL) 를 기준 기포 상승 속도 (VGa) 에 비해 큰 값으로 유지하는 구성으로 해도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 탈포 탱크 (6) 에 대해 전극용 페이스트 (8) 를 공급하기 위한 수단이 모노 펌프 (4) 인 경우를 예시하고 있는데, 본 실시형태에 관련된 전극용 페이스트 제조 시스템 (1) 에 있어서의 전극용 페이스트 (8) 의 공급 수단의 구성을 이것에 한정하는 것은 아니다.
본 실시형태에 관련된 전극용 페이스트 제조 시스템 (1) 에 있어서의 전극용 페이스트 (8) 의 공급 수단으로는, 예를 들어 탈포 탱크 (6) 내의 진공도를 높여, 버퍼 탱크 (3) 에 저류되는 전극용 페이스트 (8) 를 흡인하여 탈포 탱크 (6) 내에 도입하는 구성으로 해도 된다.
또 이 경우, 탈포 탱크 (6) 내에 전극용 페이스트 (8) 를 도입하는 배관의 도중에 유량 조정 밸브를 형성하고, 그 유량 조정 밸브의 개도나 탈포 탱크 (6) 내의 진공도를 조정함으로써, 탈포 탱크 (6) 내에 도입하는 전극용 페이스트 (8) 의 공급 유량 (Q) 을 조정하는 구성으로 해도 된다.
즉, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전극용 페이스트의 제조 방법은, 탈포 탱크 (6) 에 전극용 페이스트 (8) 를 도입하면서, 탈포 탱크 (6) 의 내부를 진공화하여, 전극용 페이스트 (8) 에 포함되는 기포를 진공 탈포하는 공정을 구비하는 것으로서, 전극용 페이스트 (8) 에 포함되는 기포를 진공 탈포하는 공정에 있어서, 탈포 탱크 (6) 에 도입하는 전극용 페이스트 (8) 의 유량 (공급 유량 (Q)) 을 조정하여, 탈포 탱크 (6) 에 있어서의 전극용 페이스트 (8) 의 액면의 상승 속도 (액면 상승 속도 (VL)) 를 전극용 페이스트 (8) 에 있어서의 기포의 상승 속도 (기준 기포 상승 속도 (VGa)) 에 비해 작게 하는 것이다.
또, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전극용 페이스트의 제조 방법에 있어서, 전극용 페이스트 (8) 에 포함되는 기포를 진공 탈포하는 공정은, 2 축 압출 혼련기 (2) 와 모노 펌프 (4) 를 구비하는 전극용 페이스트 제조 시스템 (1) 을 사용하여, 2 축 압출 혼련기 (2) 의 배출구와 모노 펌프 (4) 의 흡입구 (4e) 를 접속하고, 또한, 모노 펌프 (4) 의 토출구 (4f) 를 탈포 탱크 (6) 에 접속함과 함께, 진공 펌프 (7) 의 흡입구를 탈포 탱크 (6) 에 접속하고, 모노 펌프 (4) 에 있어서의 로터 (4b) 와 스테이터 (4c) 의 접촉부에 있어서 형성하는 기밀 라인을 경계로 하여, 그 기밀 라인보다 탈포 탱크 (6) 측의 배관계 (배관 (5)) 를 밀폐 회로에 구성하고, 진공 펌프 (7) 에 의해 탈포 탱크 (6) 로부터 진공 배기를 하고, 상기 기밀 라인보다 탈포 탱크 (6) 측의 배관계 (배관 (5)) 를 진공 상태로 유지하면서, 모노 펌프 (4) 에 의해 탈포 탱크 (6) 에 전극용 페이스트 (8) 를 이송하고, 상기 기밀 라인보다 탈포 탱크 (6) 측의 배관계 (배관 (5)) 의 내부 및 탈포 탱크 (6) 의 내부에 있어서, 전극용 페이스트 (8) 를 연속적으로 진공 탈포 처리함으로써 실시되는 것이다.
이와 같은 구성에 의해 전극용 페이스트 (8) 에 포함되는 기포를 확실하게 제거할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 전극용 페이스트의 제조 시스템의 구성에 대하여, 도 7 및 도 8 을 사용하여 설명을 한다.
도 7 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 전극용 페이스트 제조 시스템 (11) 에서는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 전극용 페이스트 제조 시스템 (1) 에 대하여, 모노 펌프 (4) 의 접속 방향을 역방향으로 하는 구성으로 하고 있다.
즉, 전극용 페이스트 제조 시스템 (1) 에 있어서 흡입구 (4e) 로서 사용하고 있던 모노 펌프 (4) 의 일방의 접속구를 전극용 페이스트 (8) 의 이송 방향에 있어서의 하류측에 배치하고 (즉, 토출구로서 사용하고), 토출구 (4f) 로서 사용하고 있던 타방의 접속구를 전극용 페이스트 (8) 의 이송 방향에 있어서의 상류측에 배치하는 (즉, 흡입구로서 사용하는) 구성으로 하고 있다.
그리고, 모노 펌프 (4) 를 이와 같은 배치로 하고, 모터 (도시 생략) 의 회전 방향을 역방향으로 함으로써, 모노 펌프 (4) 에 의해 전극용 페이스트 (8) 를 이송하면서, 모노 펌프 (4) 의 모터 (도시 생략) 측의 케이싱 (4a) 의 내부를 진공화할 수 있고, 또한 회전축 (4h) 의 축밀봉부로부터 케이싱 (4a) 내에 공기를 도입할 수 있는 구성으로 하고 있다.
진공화되어 있는 배관 (5) 의 내부에 공기가 도입되면, 탈포 탱크 (6) 내에 공급되는 전극용 페이스트 (8) 를, 배관 (5) 내를 유동하는 공기에 의해 탄성 지지하여 비산시킬 수 있고, 탈포 탱크 (6) 의 바닥부 (6d) 에 저류된 전극용 페이스트 (8) 의 액면에, 비산된 전극용 페이스트 (8) 를 충돌시켜, 액면으로 부상하고 있는 기포를 보다 확실하게 파포할 수 있다.
탈포 탱크 (6) 내에 파포를 촉진시키기 위한 공기를 도입하기 위해서는, 배관 (5) 에 공기를 도입하기 위한 밸브 등을 사용하는 구성도 채용할 수 있는데, 전극용 페이스트 제조 시스템 (11) 에서는, 모노 펌프 (4) 의 배치 방향을 역방향으로 하는 것만으로, 밸브 등을 별도 구비하지 않고, 간이하게 공기를 도입하는 것이 가능해진다.
즉, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전극용 페이스트의 제조 방법에 있어서, 모노 펌프 (4) 는, 그 모노 펌프 (4) 가 갖는 모터축의 축밀봉부에 보다 먼 측의 접속구 (토출구 (4f)) 를 흡입구로 하고, 모터축의 축밀봉부에 보다 가까운 측의 접속구 (흡입구 (4e)) 를 토출구로 하는 것이다.
이와 같은 구성에 의해, 간이한 구성의 전극용 페이스트 제조 시스템 (11) 에 의해 전극용 페이스트 (8) 에 포함되는 기포를 보다 확실하게 제거할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 각 실시형태에 관련된 전극용 페이스트 제조 시스템 (1·11) 을 사용하여 제조한 전극용 페이스트에 대하여 설명을 한다.
지금까지 설명을 한 각 전극용 페이스트 제조 시스템 (1·11) 을 사용하여 제조한 전극용 페이스트 (8) 에서는, 전극용 페이스트 (8) 에 포함되는 기포가 종래에 비해 확실하게 제거되어 있기 때문에, 그 전극용 페이스트 (8) 를 금속박으로 도공했을 때에 발생하는 불량 (내비침) 이 저감되어 있다.
이 때문에, 전극용 페이스트 제조 시스템 (1·11) 을 사용하여 제조한 전극용 페이스트 (8) 로부터 이차 전지를 제조함으로써, 이차 전지의 내부 불량을 저감시킬 수 있어, 이차 전지의 신뢰성 향상 등의 품질 개선에 기여할 수 있다.
또, 각 전극용 페이스트 제조 시스템 (1·11) 을 사용하여 제조한 전극용 페이스트 (8) 에서는, 탈포 탱크 (6) 의 내부에 저류된 상태에 있어서, 전체에 걸쳐서 기포가 제거되어 있어 상청을 제거할 필요가 없고, 생성된 모든 전극용 페이스트 (8) 를 사용할 수 있기 때문에, 전극용 페이스트 (8) 의 수율이 종래에 비해 개선되어 있다.
이 때문에, 전극용 페이스트 제조 시스템 (1·11) 을 사용하여 제조한 전극용 페이스트 (8) 로부터 이차 전지를 제조함으로써, 이차 전지의 비용 저감에 기여할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 이차 전지는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전극용 페이스트의 제조 방법에 의해 제조된 전극용 페이스트 (8) 를 사용하여 제조된 것이다.
이와 같이, 기포가 확실하게 제거된 전극용 페이스트 (8) 를 사용함으로써, 내비침 등의 불량이 적은 품질이 양호한 전극체를 제조할 수 있고, 또한, 이로써 이차 전지의 성능 향상에 기여할 수 있다.
산업상 이용가능성
본 발명은 이차 전지를 제조하기 위한 전극용 페이스트뿐만 아니라, 페이스트 중의 기포를 제거할 필요가 있는 페이스트의 제조 방법으로서 널리 적용하는 것이 가능하고, 예를 들어 페이스트상의 식품, 화학 제품, 약품 등을 제조하기 위한 기술로서 응용하는 것이 가능하다.
1 : 전극용 페이스트 제조 시스템
2 : 2 축 압출 혼련기
4 : 모노 펌프
6 : 탈포 탱크
7 : 진공 펌프
8 : 전극용 페이스트

Claims (4)

  1. 탈포 탱크에 전극용 페이스트를 도입하면서, 상기 탈포 탱크의 내부를 진공화하여, 상기 전극용 페이스트에 포함되는 기포를 진공 탈포하는 공정을 구비하는 전극용 페이스트의 제조 방법으로서,
    상기 전극용 페이스트에 포함되는 기포를 진공 탈포하는 상기 공정에 있어서,
    상기 탈포 탱크에 도입하는 상기 전극용 페이스트의 유량을 조정하여,
    상기 탈포 탱크에 있어서의 상기 전극용 페이스트의 액면의 상승 속도를
    상기 전극용 페이스트에 있어서의 기포의 상승 속도에 비해 작게 하고,
    상기 탈포 탱크에 저류된 전극용 페이스트에 포함되는 기포가 상기 탈포 탱크에 저류된 전극용 페이스트 상에 도입되는 상기 전극용 페이스트에 의한 박막이 형성되기 전에 기액계면까지 부상하여 계면 활성제에 의한 표면 장력으로는 기포를 유지할 수 없는 크기까지 팽창하여 파포되는 것을 특징으로 하는 전극용 페이스트의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극용 페이스트에 포함되는 기포를 진공 탈포하는 상기 공정은,
    2 축 압출 혼련기와 모노 펌프를 구비하는 전극용 페이스트의 제조 시스템을 사용하여,
    상기 2 축 압출 혼련기의 배출구와 상기 모노 펌프의 흡입구를 접속하고, 또한,
    상기 모노 펌프의 토출구를 탈포 탱크에 접속함과 함께, 진공 펌프의 흡입구를 상기 탈포 탱크에 접속하고,
    상기 모노 펌프에 있어서의 로터와 스테이터의 접촉부에 있어서 형성하는 기밀 라인을 경계로 하여, 그 기밀 라인보다 상기 탈포 탱크측의 배관계를 밀폐 회로에 구성하고,
    상기 진공 펌프에 의해, 상기 탈포 탱크로부터 진공 배기를 하고, 상기 기밀 라인보다 상기 탈포 탱크측의 배관계를 진공 상태로 유지하면서,
    상기 모노 펌프에 의해 상기 탈포 탱크에 상기 전극용 페이스트를 이송하고,
    상기 기밀 라인보다 상기 탈포 탱크측의 배관계의 내부 및 상기 탈포 탱크의 내부에 있어서, 상기 전극용 페이스트를 연속적으로 진공 탈포 처리함으로써 실시되는 것을 특징으로 하는 전극용 페이스트의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 모노 펌프는,
    그 모노 펌프가 갖는 모터축의 축밀봉부에 보다 먼 측의 접속구를 상기 흡입구로 하고,
    상기 모터축의 축밀봉부에 보다 가까운 측의 접속구를 상기 토출구로 하는 것을 특징으로 하는 전극용 페이스트의 제조 방법.
  4. 삭제
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