WO2024106127A1 - 圧延粒子層の製造装置及びこれを用いた圧延粒子層の製造方法 - Google Patents

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WO2024106127A1
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particle layer
particles
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squeegee
support
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PCT/JP2023/037857
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優人 細野
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日本ゼオン株式会社
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    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05C1/04Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length
    • B05C1/08Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05D3/12Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by mechanical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/06Lubricating, cooling or heating rolls
    • B21B27/10Lubricating, cooling or heating rolls externally
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B3/00Presses characterised by the use of rotary pressing members, e.g. rollers, rings, discs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture

Definitions

  • the present invention relates to a rolled particle layer manufacturing device and a rolled particle layer manufacturing method using the same.
  • Patent Document 1 a technique is known in which a substrate is transported, granulated particles containing an electrode active material and a binder are supplied onto the substrate, the granulated particles are leveled using a roll-shaped squeegee, and then rolled using a rolling roll.
  • the particles When carrying out a manufacturing method including a step of smoothing particles such as granulated particles containing an electrode active material using a squeegee to continuously form a band-shaped particle layer, the particles may flow outward in the width direction of the particle layer beyond the target forming width of the rolled particle layer, and the smoothness (edge smoothness) of the width direction ends of the obtained rolled particle layer may be insufficient.
  • the present inventors have found that in order to improve the smoothness of the edges of the rolled particle layer, plate-shaped stock guide portions are disposed on both end face sides of the squeegee portion, thereby making it possible to improve the smoothness of the edges of the rolled particle layer.
  • the present inventors have found that when the above-mentioned stock guide portion is arranged, the rolled particle mass (basis weight) per unit area at the widthwise ends of the rolled particle layer tends to be larger than the basis weight at the widthwise center of the rolled particle layer. If the basis weight of the rolled particle layer varies in the width direction, the characteristics of the rolled particle layer in the width direction may become non-uniform. For example, if there is a portion in a laminate of a substrate and a rolled particle layer where the basis weight of the rolled particles is smaller, the rolling pressure in that portion may be lower, and as a result, the peel strength between the substrate and the rolled particle layer in that portion may be smaller.
  • the variation in basis weight in the width direction of the rolled particle layer is small, and in particular, it is preferable that the basis weight at the ends in the width direction of the rolled particle layer is close to the average basis weight in the width direction of the rolled particle layer. Therefore, there is a need for an apparatus for producing a rolled grain layer that can produce a rolled grain layer with small variation in basis weight in the width direction; and a method for producing a rolled grain layer using the apparatus for producing a rolled grain layer.
  • the present inventors have conducted extensive research to solve the above problems, and as a result have found that the above problems can be solved by providing a predetermined protrusion on the stock guide portion, thereby completing the present invention. That is, the present invention provides the following.
  • a supply unit for supplying particles for supplying particles; a conveying unit that conveys the particles supplied by the supplying unit; a support section that supports the particles transported by the transport section; a squeegee portion disposed on the support portion with a gap therebetween and configured to level the particles to form a particle layer; and a pair of stock guide portions defining a width of the particle layer.
  • the pair of stock guide portions each include a parallel portion including a surface parallel to an end face of the squeegee portion and having an upstream end located upstream of the thickness determining portion and a downstream end located downstream of the thickness determining portion; and a protruding portion disposed upstream of the thickness determining portion and protruding toward a width direction center of the squeegee portion,
  • the pair of stock guide portions are arranged so that the distance W between the parallel portions corresponds to the width of the rolled particle layer.
  • [5] The apparatus for producing a rolled particle layer according to [3], wherein a distance between the first surface of the protrusion of each of the pair of stock guide parts and the support part is 0 mm or more and 20 mm or less.
  • [5-1] The apparatus for producing a rolled particle layer according to [5], wherein the protruding portions of each of the pair of stock guide portions are spaced upstream from the thickness determining portion.
  • [6] The apparatus for producing a rolled particle layer according to [4], [5] or [5-1], wherein a distance between the protrusion and the thickness determining portion of each of the pair of stock guide portions is 1 mm or more and 60 mm or less.
  • the present invention provides a rolled particle layer manufacturing apparatus capable of manufacturing a rolled particle layer with small variation in basis weight in the width direction; and a rolled particle layer manufacturing method using the rolled particle layer manufacturing apparatus.
  • FIG. 1 is a side view that illustrates a manufacturing apparatus for a rolled particle layer according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a top view that illustrates a stock guide unit, a squeegee unit, and a support unit that are included in the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a side view that illustrates a stock guide unit, a squeegee unit, and a support unit that are included in the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3-2 is an enlarged view showing a part of FIG. 3-1.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating an example of the stock guide portion.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating an example of a protrusion.
  • FIG. 1 is a side view that illustrates a manufacturing apparatus for a rolled particle layer according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a top view that illustrates a stock guide unit, a squeegee unit,
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a schematic diagram of another example of the protrusion.
  • FIG. 7 is a side view that illustrates a schematic diagram of a manufacturing apparatus for a rolled particle layer according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a side view that illustrates a stock guide unit, a squeegee unit, and a support plate that are included in the manufacturing apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a side view that illustrates a schematic diagram of a manufacturing apparatus for a rolled particle layer according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a side view that illustrates a schematic diagram of a manufacturing apparatus for a rolled particle layer according to a fourth embodiment of the present invention.
  • a "long" film refers to a film that is 5 times or more longer than its width, preferably 10 times or more longer, and specifically refers to a film that is long enough to be wound into a roll for storage or transportation. There is no particular upper limit to the length of the film, and it can be, for example, 100,000 times or less than its width.
  • the directions of elements as “parallel,” “vertical,” and “orthogonal” may include an error within a range that does not impair the effect of the present invention, for example, within the range of ⁇ 5°, ⁇ 3°, ⁇ 2°, or ⁇ 1°.
  • upstream and downstream respectively refer to the upstream and downstream in the particle transport direction in the rolled particle bed manufacturing device.
  • An apparatus for manufacturing a rolled particle layer comprises: A supply unit that supplies particles; a conveying unit that conveys the particles supplied by the supplying unit; a support section that supports the particles transported by the transport section; a squeegee portion disposed on the support portion with a gap therebetween and configured to level the particles to form a particle layer; and a pair of stock guide portions defining a width of the particle layer.
  • the pair of stock guide portions each include a parallel portion including a surface parallel to an end face of the squeegee portion and having an upstream end located upstream of the thickness determining portion and a downstream end located downstream of the thickness determining portion; and a protruding portion disposed upstream of the thickness determining portion and protruding toward a width direction center of the squeegee portion,
  • the pair of stock guide portions are arranged so that the distance W between the parallel portions corresponds to the width of the rolled particle layer.
  • the manufacturing apparatus for a rolled particle layer of this embodiment is preferably an apparatus in which a conveying section continuously conveys particles, a squeegee section continuously forms a particle layer, and a rolling section continuously rolls the particle layer, thereby continuously manufacturing a band-shaped rolled particle layer.
  • the "width of the particle layer” refers to the dimension of the particle layer in the direction perpendicular to the transport direction and thickness direction of the particle layer.
  • the support that supports the particles may directly support the particles, or may indirectly support the particles (for example, indirectly via a substrate).
  • the stock guide section is provided with a protrusion, so that the amount of particles flowing to the widthwise ends of the particle layer can be adjusted, making it possible to manufacture a rolled particle layer with small variation in basis weight in the width direction.
  • First embodiment of the manufacturing apparatus] 1 is a side view showing a schematic diagram of a manufacturing apparatus for a rolled particle layer according to a first embodiment of the present invention.
  • the manufacturing apparatus for a rolled particle layer 100 includes a base material delivery machine 121, a coating section 180 for applying a binder coating liquid containing a binder to a base material 1, a supply section 110 for supplying particles 2, a support roll 130, a squeegee section 140, a pair of stock guide sections 150, a rolling roll 160 as a rolling section, and a winding machine 170.
  • the base material delivery machine 121, the coating section 180, the supply section 110, the support roll 130, and the winding machine 170 are arranged in this order from the upstream of the conveying direction of the particles 2.
  • the substrate payout machine 121 and the support roll 130 rotate in the same direction around their respective rotation axes to transport the substrate 1.
  • the particles 2 are supplied onto the transported substrate 1. Due to the rotation of the substrate payout machine 121 and the support roll 130, the substrate 1 transports the particles 2 downstream.
  • the substrate payout machine 121 and the support roll 130 cooperate to function as a transport section that transports the particles 2 supplied by the supply section 110.
  • the support roll 130 functions as a transport section that transports the particles 2, and also functions as a support section that supports the particles 2 placed on the substrate 1 and transported.
  • the squeegee unit 140 is disposed on the support roll 130 as a support unit with a gap therebetween, and smooths the particles 2 to form a particle layer 3.
  • the support roll 130 and the squeegee unit 140 as support units are each cylindrical (roll-shaped) and configured to be rotatable about their respective rotation axes.
  • the support roll 130 and the squeegee unit 140 are disposed so that their respective rotation axes are parallel.
  • the support roll 130 and the squeegee unit 140 are rotated in the same direction, and the particles 2 are passed through the gap between the support roll 130 and the squeegee unit 140, so that the particles 2 on the substrate 1 are smoothed to form a particle layer 3 on the substrate 1.
  • the squeegee portion 140 may be rotated in the opposite direction to the support roll 130 which rotates in the direction in which the substrate 1 is transported.
  • the rolling roll 160 and the support roll 130 function as a rolling section, and roll the particle layer 3 formed on the substrate 1 to form the rolled particle layer 4. That is, the support roll 130 also functions as a rolling roll.
  • the rolling roll 160 and the support roll 130 are each configured to be rotatable about a rotation axis.
  • the rolling roll 160 and the support roll 130 are arranged so that their respective rotation axes are parallel.
  • the rolling roll 160 and the support roll 130 rotate in opposite directions to each other to transport the rolled particle layer 4 downstream.
  • the laminate 5 of the rolled particle layer 4 and the substrate 1 transported downstream is wound up by a winder 170 .
  • Fig. 2 is a top view showing a stock guide section, a squeegee section, and a support section provided in the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • Fig. 3-1 is a side view showing a stock guide section, a squeegee section, and a support section provided in the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
  • Fig. 3-2 is an enlarged view showing a portion of Fig. 3-1.
  • Fig. 4 is a perspective view showing a schematic example of a stock guide section. As shown in FIG. 2 , the stock guide portion 150 includes a parallel portion 151 and a protruding portion 152 .
  • the parallel portion 151 includes a surface 151P that is parallel to an end surface 140E of the squeegee portion 140.
  • the protruding portion 152 protrudes toward a width direction center 140C of the squeegee portion 140.
  • the width direction of the squeegee portion 140 is a direction perpendicular to the transport direction x of the particles 2.
  • the parallel portions 151, 151 of each of the pair of stock guide portions 150, 150 are arranged such that the distance W between the parallel portions 151, 151 corresponds to the width of the rolled particle layer 4. More specifically, the parallel portions 151, 151 are arranged such that the distance W between the faces 151P, 151P of the parallel portions 151, 151 corresponds to the width of the rolled particle layer 4.
  • the squeegee unit 140 has a thickness regulating portion 141.
  • the thickness regulating portion 141 is a portion of the squeegee unit 140 that is closest to the support roll 130 serving as a support portion.
  • the thickness regulating portion 141 is linear as shown in Fig. 2.
  • the parallel portion 151 of the stock guide portion 150 has an upstream end portion 151E1 located upstream of the thickness specifying portion 141 in the transport direction x of the particle 2, and a downstream end portion 151E2 located downstream of the thickness specifying portion 141 in the transport direction x of the particle 2.
  • the upstream end 151E1 of the parallel portion 151 is located upstream of the upstream end 140E1 of the squeegee portion 140 in the transport direction x of the particle 2, and the downstream end 151E2 of the parallel portion 151 is located downstream of the downstream end 140E2 of the squeegee portion 140 in the transport direction x of the particle 2.
  • the upstream end 140E1 of the squeegee portion 140 refers to a plane (L1 in FIG. 3-1) that includes the rotation shaft 130R of the support roll 130 as a support portion and is in contact with the peripheral surface of the squeegee portion 140 on the upstream side, and a line (140E1 in FIG.
  • the downstream end 140E2 of the squeegee portion 140 refers to a plane (L2 in FIG. 3-1) that includes the rotation shaft 130R of the support roll 130 as a support portion and is in contact with the peripheral surface of the squeegee portion 140 on the downstream side, and a line (140E2 in FIG. 3-1) where the peripheral surface of the squeegee portion 140 contacts.
  • the upstream end 151E1 of the parallel portion 151 of the stock guide portion 150 is located upstream of the upstream end 140E1 of the squeegee portion 140 in the transport direction x of the particles 2, and the downstream end 151E2 of the parallel portion 151 is located downstream of the downstream end 140E2 of the squeegee portion 140 in the transport direction x of the particles 2, so that the particles 2 can be effectively prevented from flowing outward from between the parallel portions 151, 151 in the direction of the rotation axis 130R of the support roll 130.
  • This can effectively prevent a decrease in the edge smoothness and a decrease in the yield of the particles 2.
  • each of the upstream end 151E1 and downstream end 151E2 of the parallel portion 151 and the thickness determining portion 141 of the squeegee portion 140 may be appropriately selected depending on the distance between the support roll 130 as a support portion and the squeegee portion 140; the shape, size, and positional relationship of the support roll 130 and the squeegee portion 140; and the like.
  • the ratio (D1/R140) of the distance D1 between the upstream end 151E1 of the parallel portion 151 and the thickness determining portion 141 to the radius R140 of the squeegee portion 140 may be, for example, 0.05 or more, 0.5 or more, 1.0 or more, or even more than 1.0, and may be, for example, 4.0 or less, 3.0 or less, or 2.0 or less.
  • the ratio (D2/R140) of the distance D2 between the downstream end 151E2 of the parallel portion 151 and the thickness determining portion 141 to the radius R140 of the squeegee portion 140 can be, for example, 0.05 or more, 0.5 or more, 1.0 or more, or even greater than 1.0, and can be, for example, 4.0 or less, 3.0 or less, or 2.0 or less.
  • the parallel portion 151 has a surface 151D that faces the peripheral surface of the support roll 130, which is the support portion.
  • the surface 151D is preferably shaped along the surface of the opposing support portion, and in the manufacturing apparatus 100, the surface 151D is a curved surface that follows the peripheral surface of the support roll 130.
  • the ratio (R1/R0) of the radius of curvature R1 of the surface 151D to the radius of curvature R0 of the peripheral surface of the support roll 130 is, for example, 0.95 or more, preferably 0.98 or more, and, for example, 1.10 or less, preferably 1.05 or less.
  • the ratio (R1/R0) is ideally 1.00, and in this case, the radius of curvature R0 of the peripheral surface of the support roll 130 and the radius of curvature R1 of the surface 151D are the same.
  • the surface 151D of the parallel portion 151 may be a flat surface.
  • the parallel portion 151 of the stock guide portion 150 may be in direct contact with the support roll 130 serving as a support portion, indirectly in contact with the support roll 130 via another member (e.g., the base material 1), or may be separated from the support roll 130.
  • the parallel portion 151 is configured to be in indirect contact with the support roll 130 serving as a support portion via the base material 1.
  • the degree of contact between the parallel portion 151 and the support roll 130 serving as the support portion can be adjusted appropriately, taking into consideration the effect on the support roll 130 or the substrate 1 caused by the contact of the parallel portion 151 with the support roll 130.
  • the ratio of the contact length of the parallel portion 151 to the circumferential length of the support roll 130 as the support portion is preferably 7.5% or more, more preferably 7.7% or more, even more preferably 10% or more, and is preferably 17.5% or less, more preferably 17% or less, even more preferably 13.5% or less, and particularly preferably 13% or less.
  • the friction between the parallel portion 151 and the substrate 1 is small.
  • the static friction coefficient between the parallel portion 151 and the substrate 1 is preferably 0.50 or less, and more preferably 0.40 or less.
  • the static friction coefficient between the parallel portion 151 of the stock guide portion 150 and the substrate 1 is ideally 0, and can be 0.04 or more as the lower limit.
  • the static friction coefficient between the parallel portion 151 and the substrate 1 can be measured in accordance with JIS K7125. The smaller the static friction coefficient between the parallel portion 151 and the substrate 1, the more likely it is that the adhesion between the particles 2 and the parallel portion 151 will decrease. Therefore, the smaller the static friction coefficient between the parallel portion 151 and the substrate 1, the more effectively it is possible to suppress the decrease in end smoothness caused by the particles 2 adhering to the parallel portion 151 of the stock guide portion 150.
  • a gap g may be formed between the surface 151D of the parallel portion 151 and the support roll 130 as the support portion.
  • the size of the gap g is preferably adjusted to a degree that can suppress the outflow of the particles 2 from the gap g.
  • the size of the gap g is preferably 70% or less, more preferably 50% or less, and preferably 10% or more, more preferably 20% or more of the volume average particle diameter (D50) of the particles 2.
  • the volume average particle diameter (D50) of particle 2 is the 50% volume average particle diameter measured and calculated in a dry state using a laser diffraction particle size distribution measuring device (e.g., Microtrac MT3300EX II; manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.).
  • the 50% volume average particle diameter is the particle diameter at the point where the cumulative frequency, calculated from the small diameter side, is 50% in the obtained particle size distribution (volume basis).
  • the average particle diameter in the examples is also the 50% volume average particle diameter (D50) measured and calculated using this method.
  • the protruding portion 152 has a first surface 152D facing the peripheral surface of the support roll 130 as a support portion.
  • the first surface 152D is rectangular.
  • the first surface 152D is separated from the peripheral surface of the support roll 130. Since the first surface 152D and the support roll 130 as a support portion are separated, the particles 2 are supplied to the gap between the first surface 152D and the peripheral surface of the support roll 130. As a result, a part of the particles 2 that had been blocked by the protruding portion 152 flows to the width direction end of the particle layer 3, and the supply amount of the particles 2 at the width direction end of the particle layer 3 becomes more uniform. Therefore, the variation in the basis weight in the width direction of the rolled particle layer 4 can be effectively reduced.
  • the first surface of the protrusion may be in contact with the peripheral surface of the support roll via the substrate.
  • the distance D3 between the first surface 152D and the support roll 130 as the support portion can be adjusted as appropriate according to the conveying speed (line speed) of the substrate, but is, for example, preferably 0 mm or more, more preferably 0.08 mm or more, even more preferably 0.3 mm or more, and is preferably 20 mm or less, more preferably 15 mm or less, even more preferably 10 mm or less.
  • the first surface 152D of the protrusion 152 may be a curved surface that follows the circumferential surface of the support roll 130 serving as the support portion, or it may be a flat surface.
  • the protruding portion 152 is spaced from the thickness regulating portion 141 upstream in the conveying direction x of the particles 2. This allows the particles 2 to flow to the surface 151P of the parallel portion 151 in FIG. 2 near the thickness regulating portion 141. This reduces the thickness of the particle layer 3 at the widthwise ends from becoming smaller than the thickness of the particle layer 3 at the widthwise center. As a result, it reduces the variation in basis weight in the width direction of the rolled particle layer 4.
  • the distance D4 between the protruding portion 152 and the thickness regulating portion 141 is preferably smaller than the distance between the upstream end portion 151E1 of the parallel portion 151 and the thickness regulating portion 141. This allows the amount of particles 2 that flows to the surface 151P of the parallel portion 151 in FIG. 2 near the thickness regulating portion 141 to be an appropriate amount, and reduces the thickness at the widthwise ends of the particle layer 3 from being greater than the thickness at the widthwise center of the particle layer 3. As a result, the variation in basis weight in the width direction of the rolled particle layer 4 can be reduced.
  • the distance D4 between the protrusion 152 and the thickness determining portion 141 is, for example, preferably 1 mm or more, more preferably 10 mm or more, even more preferably 20 mm or more, and is preferably 60 mm or less, more preferably 55 mm or less, even more preferably 50 mm or less.
  • the maximum thickness Ws of the protrusion 152 in the width direction of the squeegee portion 140 is preferably 1 mm or more, more preferably 5 mm or more, even more preferably 8 mm or more, and is preferably 100 mm or less, more preferably 50 mm or less, even more preferably 30 mm or less.
  • the maximum thickness Ws of the protrusion 152 in the width direction of the squeegee portion 140 is, for example, preferably 0.1% or more, more preferably 0.5% or more, even more preferably 1% or more, even more preferably 2% or more of the distance W between the parallel portions 151, 151 of the stock guide portion 150 (more specifically, the distance between the faces 151P, 151P, which is the width of the rolled particle layer), and is preferably 25% or less, more preferably 15% or less, even more preferably 10% or less.
  • the thickness of the parallel portion 151 in the width direction of the squeegee portion 140 may be sufficient to hold the particle 2 between the surfaces 151P, 151P of the parallel portions 151, 151.
  • the thickness of the parallel portion 151 may be, for example, 10 mm or more, and may be, for example, 30 mm or less.
  • the shape of the protrusion 152 of the stock guide portion 150 is not limited to that shown in FIG. 4, but may be another shape that protrudes toward the widthwise center 140C of the squeegee portion 140.
  • Fig. 5 is a perspective view showing an example of the protrusion. As shown in Fig. 5, the shape of the surface 152aD of the protrusion 152a facing the support portion is trapezoidal. The protrusion 152a also has a surface 152aS approaching the parallel portion toward the downstream in the transport direction x of the particle 2.
  • Fig. 6 is a perspective view showing a schematic diagram of another example of the protrusion. As shown in Fig.
  • the protrusion 152b has a curved portion 152bR in which the shape of the surface facing the support portion approaches the parallel portion toward the downstream of the transport direction x of the particle 2.
  • the protrusion 152b has a curved surface 152bS in which the shape of the surface facing the support portion approaches the parallel portion toward the downstream of the transport direction x of the particle 2.
  • the protrusion has a surface that approaches the parallel portion downstream in the transport direction x of the particles 2, so that the supplied particles 2 flow more smoothly to the parallel portion, and the variation in basis weight in the width direction of the rolled particle layer 4 can be more effectively reduced.
  • the material that constitutes the stock guide portion is not particularly limited.
  • materials that can be used for the stock guide portion include resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyethylene (PE), ultra-high molecular weight polyethylene, monomer casting nylon (UMC), polyvinyl chloride (PVC), polyacetal, and methacrylic resin.
  • the parallel portion 151 and the protruding portion 152 may be formed as separate members and assembled into an integrated stock guide portion 150, or may be formed as an integrated member.
  • the support roll (rolling roll) 130 and the rolling roll 160 as the rolling section roll the particle layer 3 to form the rolled particle layer 4.
  • the support roll 130 and the rolling roll 160 as the rolling roll apply pressure in a direction perpendicular to the surface direction of the particle layer 3 to roll the particle layer 3 to form the rolled particle layer 4.
  • the particles are compressed, thereby increasing the adhesion between the particles and increasing the adhesion between the substances contained in the particles. As a result, the strength of the rolled particle layer 4 can be increased.
  • the pressing pressure on the particle layer 3 can be adjusted by adjusting the gap between the support roll 130 as a rolling roll and the rolling roll 160.
  • the pressing pressure can be adjusted by adjusting the difference between the size of the gap between the support roll 130 and the squeegee part 140 as a support part and the size of the gap between the support roll 130 and the rolling roll 160 as a rolling roll.
  • This also makes it possible to adjust the density of the rolled particle layer 4.
  • the gap between the support roll 130 and the rolling roll 160 is usually adjusted to be narrower than the gap between the support roll 130 and the squeegee part 140.
  • the specific distance can be adjusted appropriately depending on the thickness and density of the rolled particle layer 4.
  • Examples of materials that form the peripheral surfaces of the support roll 130 and the rolling roll 160 as rolling rolls include rubber, metal, and inorganic materials.
  • the rolling roll 160 may have a mechanism for heating its peripheral surface. This allows the particle layer 3 to be rolled while being heated. By rolling the particle layer 3 while being heated, the binder that may be contained in the particles 2 can be softened or melted, and the particles 2 can be more firmly bound to each other.
  • the supply unit 110 supplies the particles 2, and in this embodiment, supplies a desired amount of the particles 2 onto the substrate 1 transported by a substrate payout machine 121 and a support roll 130 as a transport unit.
  • a hopper can be used as such a supply unit 110.
  • the hopper usually includes a storage unit for storing the particles, an inlet for feeding the particles into the storage unit, and an outlet for discharging the particles from the storage unit.
  • the position of the supply unit 110 is usually upstream of the squeegee unit 140, and is a position where the particles 2 can be supplied onto the transported substrate 1.
  • the supply unit 110 is preferably disposed so as to be able to supply the particles 2 to a central region in a direction (width direction) perpendicular to the transport direction of the transported substrate 1. Specifically, it is preferable to dispose the outlet of the supply unit 110 within a distance range that is preferably 50% or less, or preferably 45% or less, or preferably 40% or less of the width of the substrate 1 from the center in the width direction of the substrate 1.
  • the position of the end of the outlet of the supply unit 110 in the width direction of the substrate 1 is preferably within a range of 40% to 50% of the width of the substrate 1 from the center in the width direction of the substrate 1.
  • the dimension of the outlet of the supply unit 110 in the width direction of the substrate 1 (longitudinal direction of the outlet) is preferably 80% or more and preferably 100% or less of the width of the substrate 1 .
  • the outlet of the supply section 110 may be positioned within a range of distances from the center of the substrate 1 in the width direction, for example, within a range of distances that are 40% or less of the width of the substrate 1, for example, within a range of distances that are 30% or less of the width of the substrate 1.
  • the distance from the surface of the substrate 1 to the outlet of the supply unit 110 can be selected appropriately depending on the amount of particles 2 supplied and the width of the substrate 1.
  • the supply unit 110 typically supplies particles 2 so that the basis weight of the produced rolled particle layer 4 is the desired amount.
  • the coating unit 180 coats the binder coating liquid on the substrate 1 to form a binder coating liquid layer. By supplying the particles 2 onto the binder coating liquid layer, the particles 2 can be more closely attached to the substrate 1. Examples of the coating unit 180 include a slot die head, a gravure head, a bar coat head, and a knife coat head. In another embodiment, the manufacturing apparatus does not need to include a coating unit.
  • the winder 170 as a recovery section is disposed downstream of the support roll 130 and the rolling roll 160 as rolling sections, and winds up and recovers the substrate 1 on which the rolled particle layer 4 has been formed.
  • the manufacturing apparatus does not need to be provided with a recovery section.
  • Fig. 7 is a side view showing a schematic diagram of a manufacturing apparatus for a rolled particle layer according to a second embodiment of the present invention.
  • Fig. 8 is a side view showing a schematic diagram of a stock guide unit, a squeegee unit, and a support plate provided in the manufacturing apparatus according to the second embodiment.
  • the manufacturing apparatus 200 for the rolled particle layer includes a base material feeder 121, a coating unit 180, a supply unit 110, a support plate 230 as a support unit, a squeegee unit 140, a pair of stock guide units 250, rolling rolls 260a, 260b as rolling units, and a winder 170.
  • the base material feeder 121, the coating unit 180, the supply unit 110, the support plate 230, and the winder 170 are arranged in this order from the upstream of the conveying direction of the particles 2.
  • the base material payout machine 121 and the rolling rolls 260a, 260b rotate about their respective rotation axes in a direction in which the base material 1 is transported downstream.
  • the particles 2 are supplied onto the base material 1 and transported together with the base material 1.
  • the base material payout machine 121 and the rolling rolls 260a, 260b transport the particles 2 downstream together with the base material 1 by rotation. Therefore, the base material payout machine 121 and the rolling rolls 260a, 260b cooperate to function as a transport section that transports the particles 2 supplied by the supply section 110.
  • the support plate 230 is plate-shaped and functions as a support portion that supports the particles 2.
  • the squeegee portion 140 is disposed above the support plate 230 as a support portion with a gap therebetween, and smooths the particles 2 to form a particle layer 3.
  • the parallel portion 251 of the stock guide portion 250 has an upstream end 251E1 located upstream of the thickness specifying portion 141 in the transport direction x of the particle 2, and a downstream end 251E2 located downstream of the thickness specifying portion 141 in the transport direction x of the particle 2.
  • the upstream end 251E1 of the parallel portion 251 is located upstream of the upstream end 140E1 of the squeegee portion 140 in the transport direction x of the particle 2
  • the downstream end 251E2 of the parallel portion 251 is located downstream of the downstream end 140E2 of the squeegee portion 140 in the transport direction x of the particle 2.
  • upstream end 140E1 of squeegee portion 140 refers to a plane (L1 in FIG. 8) that is perpendicular to the surface of support plate 230 as a support portion and that contacts squeegee portion 140 on the upstream side, and a line (140E1 in FIG. 8) where the peripheral surface of squeegee portion 140 contacts.
  • downstream end 140E2 of squeegee portion 140 refers to a plane (L2 in FIG. 8) that is perpendicular to the surface of support plate 230 as a support portion and that contacts squeegee portion 140 on the downstream side, and a line (140E2 in FIG. 8) where the peripheral surface of squeegee portion 140 contacts.
  • the distance between each of the upstream end 251E1 and downstream end 251E2 of the parallel portion 251 and the thickness determining portion 141 of the squeegee portion 140 may be selected as appropriate.
  • the ratio (D1/R140) of the distance D1 between the upstream end 251E1 of the parallel portion 251 and the thickness determining portion 141 to the radius R140 of the squeegee portion 140, and the ratio (D2/R140) of the distance D2 between the downstream end 251E2 of the parallel portion 251 and the thickness determining portion 141 to the radius R140 of the squeegee portion 140 may be the same as the example and preferred example described in the manufacturing apparatus 100.
  • the parallel portion 251 may be in direct contact with the support plate 230 serving as the support portion, indirectly in contact with it via another member (e.g., the substrate 1), or may be separated from it.
  • the parallel portion 251 has low friction with the substrate 1.
  • the static friction coefficient between the parallel portion 251 and the substrate 1 may be the same as the examples and preferred examples of the static friction coefficient between the parallel portion 151 and the substrate 1.
  • the protrusion 252 of the stock guide portion 250 can be configured similarly to the protrusion 152 protruding from the parallel portion 151 described in the manufacturing device 100, except that it protrudes from the parallel portion 251.
  • the rolling rolls 260a and 260b as the rolling section roll the particle layer 3 formed on the substrate 1 to form the rolled particle layer 4.
  • the rolling rolls 260a and 260b are each configured to be rotatable around a rotation axis.
  • the rolling rolls 260a and 260b are arranged so that their respective rotation axes are parallel.
  • the rolling rolls 260a and 260b rotate in opposite directions to each other to transport the rolled particle layer 4 downstream.
  • the gap between the rolling rolls 260a and 260b can be adjusted, similar to the gap between the support roll 130 and the rolling roll 160.
  • Examples of materials constituting the rolling rolls 260a and 260b include the same materials constituting the peripheral surface of the rolling roll 160.
  • Each of the rolling rolls 260a and 260b may have a mechanism for heating the peripheral surface, similar to the rolling roll 160.
  • FIG. 9 is a side view that illustrates a schematic diagram of a manufacturing apparatus for a rolled particle layer according to a third embodiment of the present invention.
  • the manufacturing apparatus 300 includes a supply unit 110, a support roll 330, a squeegee unit 140, a pair of stock guide units 150, a rolling roll 360, a substrate payout unit 121, a coating unit 180, and a winding machine 170.
  • the supply unit 110, the support roll 330, and the winding machine 170 are arranged in this order from the upstream in the conveying direction of the particles 2.
  • the substrate 1 is fed from the substrate feeder 121 and transported downstream by the rolling rolls 360 .
  • the support roll 330 functions as a conveying section that conveys the particles 2 supplied from the supply section 110, and also functions as a supporting section that supports the particles 2. In addition, as described later, the support roll 330 functions as a rolling section that rolls the particle layer 3 in a pair with the rolling roll 360.
  • the particles 2 supported by the peripheral surface of the support roll 330 are transported downstream by the rotation of the support roll 330. When the particles 2 pass through the gap between the support roll 330 and the squeegee unit 140, they are smoothed by the squeegee unit 140, and a particle layer 3 is formed.
  • the particle layer 3 is rolled between the substrate 1 transported by the rolling roll 360 and the support roll 330 to form a rolled particle layer 4, and the formed rolled particle layer 4 is transferred to the substrate 1.
  • the rolled particle layer 4 transferred to the substrate 1 is wound up by a winder 170 and collected as a laminate 5 of the substrate 1 and the rolled particle layer 4.
  • the manufacturing apparatus 300 may be similar to that described for the manufacturing apparatus 100.
  • FIG. 10 is a side view that illustrates a schematic diagram of a manufacturing apparatus for a rolled particle layer according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the manufacturing apparatus 400 includes base material payout devices 121 and 422, a supply section 110, a support plate 230, a squeegee section 140, a pair of stock guide sections 250, reduction rolls 460a and 460b, a base material winding machine 470, and a winding machine 170.
  • the substrate payout machine 121, the supply section 110, the support plate 230, and the winding machine 170 are arranged in this order from the upstream side in the conveying direction of the particles 2.
  • the substrate payout machine 121 and the rolling rolls 460a, 460b rotate around their respective rotation axes in a direction that transports the substrate 1a downstream.
  • the particles 2 are supplied onto the substrate 1a, and transport the particles 2 downstream together with the substrate 1a.
  • the substrate payout machine 121 and the rolling rolls 460a, 460b work together to function as a transport section that transports the particles 2 supplied by the supply section 110.
  • the substrate 1b is fed from the substrate feeder 422 and transported downstream by the reduction roll 460a.
  • the rolling rolls 460a and 460b as the rolling section roll the particle layer 3 formed on the substrate 1a to form the rolled particle layer 4, which is then transferred to the substrate 1b.
  • the rolling rolls 460a and 460b are each configured to be rotatable about a rotation axis.
  • the rolling rolls 460a and 460b are arranged such that their respective rotation axes are parallel.
  • the rolling rolls 460a and 460b rotate in opposite directions to each other to transport the rolled particle layer 4 downstream.
  • the rolling roll 460b transfers the rolled particle layer 4 to the substrate 1b, and then conveys downstream the substrate 1a peeled off from the rolled particle layer 4.
  • the substrate 1a is wound by a substrate winder 470 and collected.
  • the rolled particle layer 4 transferred to the substrate 1b is transported downstream by the rolls 460a and 460b, and is taken up by the winder 170 and collected.
  • the manufacturing device 400 includes a support plate 230 as a support section and a pair of stock guide sections 250, but in another embodiment, the manufacturing device 400 may include a support roll 130 as a support section and a pair of stock guide sections 150. The manufacturing device 400 may also include a coating section 180.
  • a method for producing a rolled grain layer according to an embodiment of the present invention is a method for producing a rolled grain layer using the above-mentioned apparatus for producing a rolled grain layer, A step (A) of supplying the particles from the supply section; (B) a step of conveying the supplied particles; a step (C) of disposing the transported particles on the support portion, smoothing the particles using the squeegee portion, and forming the particle layer between the parallel portions of the pair of stock guide portions; and (D) rolling the particle layer using the rolling section to form the rolled particle layer.
  • arranging particles on a support includes arranging the particles so that they are in direct contact with the support, and arranging the particles on the support via a substrate.
  • the manufacturing method of this embodiment can produce a rolled particle layer with small variation in basis weight in the width direction.
  • the manufacturing method of this embodiment preferably further includes, for example, a step of supplying a substrate prior to step (A) and carrying out steps (A) to (D) on the substrate, i.e., a manufacturing method using the manufacturing apparatus for the rolled particle layer according to the first or second embodiment.
  • Step (E) is a step of supplying a base material prior to step (A), specifically, a step of supplying a base material from the upstream side of the supply unit of the production apparatus.
  • the substrate is usually supplied in a long length.
  • substrates include metal foils made of aluminum, platinum, nickel, tantalum, titanium, stainless steel, copper, and other alloys; films containing conductive materials (e.g., carbon, conductive polymers); paper; fabrics made of natural fibers, polymer fibers, etc.; polymer resin films or sheets; and the like, and can be appropriately selected according to the purpose.
  • conductive materials e.g., carbon, conductive polymers
  • polymer resin films or sheets examples include polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyimide, polypropylene, polyphenylene sulfide, polyvinyl chloride, aramid, PEN, PEEK, etc.
  • a metal foil, a carbon film, or a conductive polymer film can be preferably used as the substrate, and a metal foil is preferably used.
  • a metal foil it is preferable to use copper foil, aluminum foil, or aluminum alloy foil in terms of conductivity and voltage resistance.
  • the surface of the substrate may be subjected to a coating process, drilling, buffing, sandblasting, and/or etching, etc.
  • the thickness of the substrate is, for example, 1 ⁇ m or more, preferably 5 ⁇ m or more, and, for example, 1000 ⁇ m or less, preferably 800 ⁇ m or less.
  • the width of the substrate can be any width.
  • Step (A) is a step of supplying particles from a supply section. Usually, the particles are supplied from the supply section onto a substrate.
  • the particles are not particularly limited, but examples include granulated particles containing an electrode active material and a binder.
  • the granulated particles may contain other dispersants, conductive materials, and/or additives as necessary.
  • the electrode active material may be a positive electrode active material or a negative electrode active material.
  • the positive electrode active material include metal oxides that can reversibly dope and de-dope lithium ions.
  • metal oxides include lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium iron phosphate (LiFeO 4 ), and ternary active materials in which part of the lithium cobalt oxide is replaced with nickel and manganese (e.g., LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 ).
  • the above-mentioned examples of the positive electrode active materials may be used alone or in combination depending on the application.
  • Anode active materials as a counter electrode to the cathode of a lithium-ion battery include low-crystalline carbon (amorphous carbon) such as graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, and pyrolytic carbon; graphite (natural graphite, artificial graphite); alloy materials containing tin, silicon, and the like; and oxides such as silicon oxide, tin oxide, and lithium titanate.
  • low-crystalline carbon amorphous carbon
  • graphite natural graphite, artificial graphite
  • alloy materials containing tin, silicon, and the like graphite (natural graphite, artificial graphite)
  • oxides such as silicon oxide, tin oxide, and lithium titanate.
  • the above-listed electrode active materials may be used alone or in combination depending on the application.
  • the electrode active material for lithium-ion battery electrodes is preferably granular. If the particles are spherical, a denser electrode can be formed during electrode molding.
  • the volume average particle size (D50) of the electrode active material for lithium ion battery electrodes is preferably 0.1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, more preferably 0.3 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, and even more preferably 0.5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, for both the positive electrode active material and the negative electrode active material.
  • the binder that can be contained in the granulated particles is preferably a compound capable of binding the electrode active materials to each other.
  • a more suitable binder is a dispersible binder that has the property of dispersing in a solvent.
  • dispersible binders include polymeric compounds such as silicone polymers, fluorine atom-containing polymers, conjugated diene polymers, acrylate polymers, polyimides, polyamides, and polyurethanes, and preferably fluorine atom-containing polymers, conjugated diene polymers, and acrylate polymers, and more preferably conjugated diene polymers and acrylate polymers.
  • the shape of the dispersed binder is not particularly limited, but it is preferably particulate. Being particulate provides good binding properties and reduces the capacity loss of the produced electrode and deterioration due to repeated charging and discharging.
  • particulate binders include aqueous dispersions of binder particles such as latex, and particulate binders obtained by drying such aqueous dispersions.
  • the amount of binder is usually 0.1 to 50 parts by mass, preferably 0.5 to 20 parts by mass, and more preferably 1 to 15 parts by mass, based on dry mass per 100 parts by mass of electrode active material, from the viewpoint of ensuring sufficient adhesion between the obtained electrode active material layer and the substrate and reducing internal resistance.
  • a dispersant may be used for the granulated particles as necessary.
  • Specific examples of dispersants include cellulose-based polymers such as carboxymethylcellulose and methylcellulose, as well as ammonium salts or alkali metal salts of these. These dispersants can be used alone or in combination of two or more.
  • a conductive material may be used in the granulated particles as necessary.
  • conductive materials include conductive carbon blacks such as furnace black, acetylene black, and Ketjen black (registered trademark of Akzo Nobel Chemicals Sloten Fennorth Schap). Among these, acetylene black and Ketjen black are preferred.
  • vapor-grown carbon fibers such as VGCF (registered trademark) and carbon nanotubes; graphite-based carbon materials such as expanded graphite and graphite; graphene; and the like can also be used. These conductive materials can be used alone or in combination of two or more.
  • the granulated particles are obtained, for example, by granulating an electrode active material, a binder, and other components such as the conductive material added as necessary, and contain at least the electrode active material and the binder.
  • Each of the components of the granulated particles does not exist as an individual, independent particle, but rather a particle is formed by two or more components including the electrode active material and the binder.
  • multiple individual particles of the two or more components are bonded to form secondary particles, and it is preferable that multiple (preferably several to several tens) pieces of electrode active material are bound by the binder to form a particle.
  • the method for producing the granulated particles is not particularly limited, and they can be produced by known granulation methods such as fluidized bed granulation, spray drying granulation, and rolling bed granulation.
  • the volume average particle diameter (D50) of the particles is preferably 0.1 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, and even more preferably 30 ⁇ m or more and 250 ⁇ m or less, from the viewpoint of easily obtaining a rolled particle layer of the desired thickness.
  • the volume average particle diameter (D50) of particles is the 50% volume average particle diameter calculated by dry measurement using a laser diffraction particle size distribution measuring device (e.g., Microtrac MT3300EX II; manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.).
  • the 50% volume average particle diameter is the particle diameter at the point where the cumulative frequency, calculated from the small diameter side, is 50% in the obtained particle size distribution (volume basis).
  • the amount of particles supplied from the supply unit can be adjusted appropriately depending on the size of the substrate and the desired basis weight.
  • Step (B) is a step of transporting the supplied particles.
  • the particles are supplied onto a substrate and transported together with the substrate.
  • the transport speed of the particles i.e., the transport speed of the substrate, is preferably 1 m/min or more, more preferably 5 m/min or more, even more preferably 10 m/min or more, and is preferably 300 m/min or less, more preferably 250 m/min or less, even more preferably 200 m/min or less.
  • the particles are placed on the support, the squeegee is used to level the particles, and a particle layer is formed between the parallel parts of the pair of stock guides.
  • the particles conveyed by the conveying part are passed through the gap between the support and the squeegee, so that the particles are leveled and a particle layer having a predetermined thickness is formed.
  • the pair of stock guides have parallel parts including a surface parallel to the end face of the squeegee, so that a particle layer is formed between the parallel parts of the pair of stock guides.
  • the gap between the support part and the squeegee part, and the distance between the parallel parts of the pair of stock guide parts can be selected appropriately depending on the desired thickness, size, etc. of the rolled particle layer.
  • Step (D) is a step of rolling the particle layer using a rolling section to form a rolled particle layer.
  • the pressure on the particle layer can be adjusted, for example, by adjusting the distance between a pair of pressure rolls.
  • the pressing pressure on the particle layer can be adjusted by adjusting the distance between each rolling roll.
  • the density of the rolled particle layer can be adjusted by adjusting the difference between the distance between the support section and the squeegee section in step (C) and the distance between each rolling roll.
  • the distance between each rolling roll is usually adjusted to be narrower than the distance between the support section and the squeegee section. The specific distance can be adjusted appropriately depending on the thickness and density of the rolled particle layer.
  • step (D) There are no particular limitations on the thickness of the rolled particle layer obtained by step (D).
  • the manufacturing method of the present embodiment may include, as an optional step, a step of applying a binder coating liquid containing a binder to the surface of the substrate prior to the step (A).
  • the particles are supplied to the surface of the substrate coated with the binder coating liquid.
  • the binder contained in the binder coating liquid is preferably a compound capable of binding the particles and the substrate to each other.
  • the binder coating liquid may contain additives such as thickeners and surfactants to adjust the viscosity and wettability of the coating liquid.
  • thickeners and surfactants can be used.
  • binders include styrene-butadiene rubber (SBR) water dispersions, acrylate polymer water dispersions, polyacrylic acid (PAA) water-based liquids, and polyvinylidene fluoride (PVDF) organic solvent-based liquids.
  • the binder coating liquid may be, for example, a dispersion or solution containing a binder that can be contained in the particles.
  • a manufacturing method preferably includes a step of supplying a substrate after step (C), and in step (D), a rolling section is used to roll the particle layer formed on the support section between the supplied substrate and the support section, thereby transferring the rolled particle layer onto the substrate, i.e., a manufacturing method using the manufacturing apparatus for a rolled particle layer according to the third embodiment.
  • the manufacturing method using the manufacturing apparatus for rolled particle layers of the third embodiment may be similar to the contents described above for the manufacturing method using the manufacturing apparatus for rolled particle layers of the first embodiment, except that steps (A) to (C) are performed on the support part, the method further includes a step of supplying a substrate after step (C), and in step (D), the rolling part is used to roll the particle layer formed on the support part between the substrate and the support part, thereby transferring the rolled particle layer onto the substrate.
  • an optional step may be included between the step of supplying the substrate and step (D) of applying a binder coating liquid containing a binder to the surface of the substrate.
  • a manufacturing method preferably uses the manufacturing apparatus according to the fourth embodiment, and further includes a step of performing steps (A) to (C) on a first substrate as a transfer substrate, and supplying a second substrate after step (C), and includes a step (D) of using a rolling section to roll the particle layer formed on the first substrate between the first substrate and the second substrate, thereby transferring the rolled particle layer onto the second substrate.
  • the rolled particle layer manufacturing apparatus and the manufacturing method using the same according to the present embodiment can be used to manufacture a rolled particle layer by rolling any particles.
  • the manufacturing apparatus for the rolled particle layer according to the present embodiment and the manufacturing method using the same are not particularly limited, but can be used to manufacture electrode active material layers of various batteries. In particular, it is preferable to use the apparatus for manufacturing the electrode active material layer of a lithium ion battery.
  • the substrate on which the electrode active material layer is formed is a conductive substrate, the substrate and the electrode active material layer can be obtained as an electrode (electrode sheet).
  • the rolled particle layer manufacturing apparatus and manufacturing method using the same according to this embodiment can manufacture a rolled particle layer with small variation in basis weight in the width direction.
  • the small variation in basis weight can be confirmed by a small coefficient of variation of the basis weight.
  • the coefficient of variation of the basis weight in the width direction of the rolled particle layer is, for example, preferably 2% or less, more preferably 1.5% or less, even more preferably 1.1% or less, and even more preferably 1% or less; the smaller the better, but it may be 0% or more.
  • the coefficient of variation of the basis weight in the width direction of the rolled particle layer can be measured as follows.
  • the basis weight is measured at a plurality of equally spaced locations (e.g., five locations) along the width direction of the rolled particle layer.
  • the locations to be measured include locations 5 mm inward in the width direction from the width direction ends of the rolled particle layer.
  • the variation coefficient of the basis weight in the width direction of the rolled particle layer can be calculated by the following formula.
  • Coefficient of variation (%) (standard deviation of basis weight ⁇ )/(average basis weight) ⁇ 100
  • Examples 1 to 5 Preparation of slurry for granulated particles
  • a negative electrode active material 97.7 parts of artificial graphite (average particle size: 24.5 ⁇ m, graphite interlayer distance (plane spacing (d value) of (002) plane by X-ray diffraction method): 0.354 nm), 1.6 parts of an acrylic binder in terms of solid content, and 0.7 parts of carboxymethylcellulose (CMC) (BSH-12; manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) in terms of solid content as a water-soluble polymer were mixed, and ion-exchanged water was further added so that the solid content concentration was 35 mass%, and the mixture was mixed and dispersed to obtain a slurry for granulated particles.
  • CMC carboxymethylcellulose
  • the above slurry for granulated particles was supplied to a spray dryer (manufactured by Okawara Kakoki Co., Ltd.) using a rotating disk type pin-type atomizer (diameter 84 mm) at a rate of 255 mL/min, and spray drying granulation was carried out under conditions of a rotation speed of 17,000 rpm, a hot air temperature of 150°C, and a particle recovery outlet temperature of 90°C, to obtain granulated particles with an average particle size of approximately 70 ⁇ m.
  • a band-shaped current collector exposed portion was provided at both ends in the width direction of the negative electrode current collector, and the prepared binder coating liquid was applied between the current collector exposed portions (the central region in the width direction) using a gravure coater (coating unit 180 in FIG. 1 ) so that the coating amount was approximately 0.003 mg/ cm2 , thereby forming a binder coating liquid layer.
  • the prepared granulated particles were then supplied to the central region in the width direction of the conveyed negative electrode current collector by a powder supplying device (supply section) so that the basis weight (per side) was 28 mg/cm 2.
  • the granulated particles supplied onto the negative electrode current collector were conveyed together with the negative electrode current collector to a pair of rolling rolls (support roll 130 and rolling roll 160 in FIG. 1) serving as a rolling section provided downstream, and unevenness in the basis weight was eliminated by a roller squeegee (squeegee section 140 in FIG. 1), and the vertical height was leveled in the width direction of the negative electrode current collector to provide a substantially uniform thickness.
  • the stock guide portion was made of polytetrafluoroethylene (PTFE) and had a parallel portion and a protruding portion.
  • the parallel portion had a surface parallel to the end face of the roller squeegee (squeegee portion), and the distance W between the surface parallel to the end face of the roller squeegee in the parallel portion (distance W corresponds to the width of the negative electrode active material layer as a rolled particle layer) was 200 mm.
  • the protrusion had a distance D3 (gap D3) between the first surface (lower surface) facing the support roll and the peripheral surface of the support roll, which was the size shown in Table 1, and also had a distance D4 between the protrusion and the thickness specifying portion of the squeegee portion (distance D4 from the thickness specifying portion) which was the size shown in Table 1.
  • the maximum thickness (thickness Ws) of the protrusion in the width direction of the squeegee portion was the size shown in Table 1.
  • the percentage of thickness Ws to distance W was as shown in Table 1.
  • the radius R (radius of curvature R0) of the rolling roll, which is the support part, is the same as the radius of curvature R1 of the surface of the parallel part (surface 151D in Figure 3-2) that faces the circumferential surface of the support roll, the contact length with the current collector on the support roll is 13.5% of the circumferential length of the support roll, and the gap with the current collector on the support roll is 0 mm.
  • the radius R of the support roll in the manufacturing device was 125 mm, and the radius of the squeegee section was 50 mm.
  • the squeegee section and the stock guide section were positioned so that the upstream end of the parallel section of the stock guide section was located upstream of the upstream end of the squeegee section, and the downstream end of the parallel section of the stock guide section was located downstream of the downstream end of the squeegee section.
  • the granulated particle layer was rolled by a roll (roll 160 in FIG. 1 ) disposed further downstream, to form a negative electrode active material layer having a thickness of about 115 ⁇ m as an electrode active material layer (rolled particle layer) on the negative electrode current collector.
  • the pressing conditions were as follows: Distance between support roll and rolling roll as rolling section: 100 ⁇ m Line pressure: 1 t/cm Rolling temperature: 50°C
  • the resulting laminate (electrode sheet) of the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector was evaluated using the method described above.
  • Comparative Example 1 The stock guide portion was a plate-like member having only a parallel portion and no protruding portion. Except for the above, the negative electrode active material layer was formed on the negative electrode current collector in the same manner as in Example 1 to obtain a laminate, which was then evaluated by the method described above.

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Abstract

粒子を供給する供給部と、前記供給部により供給された前記粒子を搬送する搬送部と、前記搬送部により搬送された前記粒子を支持する支持部と、前記支持部上に間隙を設けて配置され、前記粒子を均して粒子層を形成するスキージ部と、前記粒子層の幅を規定する一対のストックガイド部と、前記粒子層を圧延して、圧延粒子層を形成する圧延部と、を含み、前記スキージ部は、前記支持部と最も近接する厚み規定部を有し、前記一対のストックガイド部はそれぞれ、前記スキージ部の端面と平行な面を含み、前記厚み規定部よりも上流側に位置する上流側端部と前記厚み規定部よりも下流側に位置する下流側端部とを有する、平行部と、前記厚み規定部よりも上流側に配置され、前記スキージ部の幅方向中央に向かって突出する突出部とを有し、前記一対のストックガイド部のそれぞれが有する前記平行部間の距離が、前記圧延粒子層の幅に相当するように配置された、圧延粒子層の製造装置。

Description

圧延粒子層の製造装置及びこれを用いた圧延粒子層の製造方法
 本発明は、圧延粒子層の製造装置及びこれを用いた圧延粒子層の製造方法に関する。
 例えば、基材を搬送し、搬送された基材上に、電極活物質及び結着材を含む造粒粒子を供給し、ロール状のスキージ部を用いて造粒粒子を均した後、圧延ロールにより圧延する技術が知られている(特許文献1)。
特開2016-115569号公報
 電極活物質を含む造粒粒子などの粒子を、スキージ部を用いて均して、連続的に帯状の粒子層を形成する工程を含む製造方法を実施する場合に、圧延粒子層の狙い成形幅よりも粒子が粒子層の幅方向外側へ流動する場合があり、得られた圧延粒子層の幅方向端部における平滑性(端部平滑性)が不十分となる場合がある。
 本発明者は、圧延粒子層の端部平滑性を良好とすべく、スキージ部の両端面側に、板状のストックガイド部を配置することにより、圧延粒子層の端部平滑性を良好にできることを見出した。
 一方、本発明者は、前記のストックガイド部を配置すると、圧延粒子層の幅方向端部における、単位面積当たりの圧延粒子質量(目付量)が、圧延粒子層の幅方向中央部の目付量よりも、大きくなる傾向があることを見出した。
 圧延粒子層の幅方向における目付量にバラツキがあると、圧延粒子層の幅方向における特性が、不均一となる場合がある。例えば、基材と圧延粒子層との積層体において、圧延粒子の目付量がより小さい部分がある場合、その部分において圧延の圧力がより低い結果、その部分の基材と圧延粒子層とのピール強度が小さいことがありうる。
 したがって、圧延粒子層の幅方向における目付量のバラツキが小さいことが好ましく、特に、圧延粒子層の幅方向端部における目付量が、圧延粒子層の幅方向における目付量平均に近いことが好ましい。
 よって、幅方向における目付量のバラツキが小さい圧延粒子層を製造しうる、圧延粒子層の製造装置;当該圧延粒子層の製造装置を用いた、圧延粒子層の製造方法;が求められる。
 本発明者は、前記課題を解決するべく、鋭意検討した。その結果、前記のストックガイド部に所定の突出部を設けることにより、前記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させた。
 すなわち、本発明は、以下を提供する。
 [1] 粒子を供給する供給部と、
 前記供給部により供給された前記粒子を搬送する搬送部と、
 前記搬送部により搬送された前記粒子を支持する支持部と、
 前記支持部上に間隙を設けて配置され、前記粒子を均して粒子層を形成するスキージ部と、前記粒子層の幅を規定する一対のストックガイド部と、
 前記粒子層を圧延して、圧延粒子層を形成する圧延部と、を含み、
 前記スキージ部は、前記支持部と最も近接する厚み規定部を有し、
 前記一対のストックガイド部はそれぞれ、
 前記スキージ部の端面と平行な面を含み、前記厚み規定部よりも上流側に位置する上流側端部と前記厚み規定部よりも下流側に位置する下流側端部とを有する、平行部と、前記厚み規定部よりも上流側に配置され、前記スキージ部の幅方向中央に向かって突出する突出部とを有し、
 前記一対のストックガイド部のそれぞれが有する前記平行部間の距離Wが、前記圧延粒子層の幅に相当するように配置された、
 圧延粒子層の製造装置。
 [2] 前記スキージ部が、ロール形状である、[1]に記載の圧延粒子層の製造装置。
 [3] 前記一対のストックガイド部のそれぞれが有する前記突出部が、前記支持部と対向する第一の面を有し、前記支持部と前記第一の面とが離れている、[1]又は[2]に記載の圧延粒子層の製造装置。
 [4] 前記一対のストックガイド部のそれぞれが有する前記突出部が、前記厚み規定部から上流側に離れている、[1]~[3]のいずれか一項に記載の圧延粒子層の製造装置。
 [5] 前記一対のストックガイド部のそれぞれが有する前記突出部の前記第一の面と前記支持部との距離が、0mm以上20mm以下である、[3]に記載の圧延粒子層の製造装置。
 [5-1] 前記一対のストックガイド部のそれぞれが有する前記突出部が、前記厚み規定部から上流側に離れている、[5]に記載の圧延粒子層の製造装置。
 [6] 前記一対のストックガイド部のそれぞれが有する前記突出部と前記厚み規定部との距離が、1mm以上60mm以下である、[4]、[5]又は[5-1]に記載の圧延粒子層の製造装置。
 [7] 前記一対のストックガイド部のそれぞれが有する前記突出部は、前記スキージ部の幅方向における最大厚みが、前記距離Wに対し0.1%以上25%以下又は0.5%以上25%以下である、[1]~[6]のいずれか一項に記載の圧延粒子層の製造装置。
 [8] 前記一対のストックガイド部のそれぞれが有する前記突出部は、前記スキージ部の幅方向における最大厚みが、1mm以上100mm以下である、[1]~[7]のいずれか一項に記載の圧延粒子層の製造装置。
 [9] [1]~[8]のいずれか一項に記載の圧延粒子層の製造装置を用いた圧延粒子層の製造方法であって、
 前記供給部から前記粒子を供給する工程(A)と、
 供給された前記粒子を搬送する工程(B)と、
 搬送された前記粒子を前記支持部上に配置し、前記スキージ部を用いて前記粒子を均し、前記一対のストックガイド部が有する平行部の間に前記粒子層を形成する工程(C)と、
 前記圧延部を用いて、前記粒子層を圧延し、前記圧延粒子層を形成する工程(D)と、を含む、圧延粒子層の製造方法。
 本発明によれば、幅方向における目付量のバラツキが小さい圧延粒子層を製造しうる、圧延粒子層の製造装置;当該圧延粒子層の製造装置を用いた、圧延粒子層の製造方法;を提供できる。
図1は、本発明の第一実施形態に係る圧延粒子層の製造装置を模式的に示す側面図である。 図2は、第一実施形態に係る製造装置が備えるストックガイド部と、スキージ部と、支持部とを模式的に示す上面図である。 図3-1は、第一実施形態に係る製造装置が備えるストックガイド部と、スキージ部と、支持部とを模式的に示す側面図である。 図3-2は、図3-1の一部を示す拡大図である。 図4は、ストックガイド部の一例を模式的に示す斜視図である。 図5は、突出部の一例を模式的に示す斜視図である。 図6は、突出部の別の一例を模式的に示す斜視図である。 図7は、本発明の第二実施形態に係る圧延粒子層の製造装置を模式的に示す側面図である。 図8は、第二実施形態に係る製造装置が備えるストックガイド部と、スキージ部と、支持盤とを模式的に示す側面図である。 図9は、本発明の第三実施形態に係る圧延粒子層の製造装置を模式的に示す側面図である。 図10は、本発明に係る第四実施形態に係る圧延粒子層の製造装置を模式的に示す側面図である。
 以下、本発明について実施形態及び例示物を示して詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施形態及び例示物に限定されるものではなく、本発明の請求の範囲及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施しうる。以下に示す実施形態の構成要素は、適宜組み合わせうる。また、図において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
 以下の説明において、「長尺」のフィルムとは、幅に対して、5倍以上の長さを有するフィルムをいい、好ましくは10倍若しくはそれ以上の長さを有し、具体的にはロール状に巻き取られて保管又は運搬される程度の長さを有するフィルムをいう。フィルムの長さの上限は、特に制限は無く、例えば、幅に対して10万倍以下としうる。
 以下の説明において、要素の方向が「平行」、「垂直」及び「直交」とは、別に断らない限り、本発明の効果を損ねない範囲内、例えば±5°、±3°、±2°又は±1°の範囲内での誤差を含んでいてもよい。
 以下の説明において、「上流」及び「下流」とはそれぞれ、別に断らない限り、圧延粒子層の製造装置における、粒子の搬送方向の、上流及び下流を意味する。
 [1.圧延粒子層の製造装置の概要]
 本発明の一実施形態に係る圧延粒子層の製造装置は、
 粒子を供給する供給部と、
 前記供給部により供給された前記粒子を搬送する搬送部と、
 前記搬送部により搬送された前記粒子を支持する支持部と、
 前記支持部上に間隙を設けて配置され、前記粒子を均して粒子層を形成するスキージ部と、前記粒子層の幅を規定する一対のストックガイド部と、
 前記粒子層を圧延して、圧延粒子層を形成する圧延部と、を含み、
 前記スキージ部は、前記支持部と最も近接する厚み規定部を有し、
 前記一対のストックガイド部はそれぞれ、
 前記スキージ部の端面と平行な面を含み、前記厚み規定部よりも上流側に位置する上流側端部と前記厚み規定部よりも下流側に位置する下流側端部とを有する、平行部と、前記厚み規定部よりも上流側に配置され、前記スキージ部の幅方向中央に向かって突出する突出部とを有し、
 前記一対のストックガイド部のそれぞれが有する前記平行部間の距離Wが、前記圧延粒子層の幅に相当するように配置された、
 圧延粒子層の製造装置である。
 本実施形態の圧延粒子層の製造装置は、好ましくは、搬送部が連続的に粒子を搬送し、スキージ部が連続的に粒子層を形成し、圧延部が連続的に粒子層を圧延して、帯状の圧延粒子層を連続的に製造する装置である。
 「粒子層の幅」とは、別に断らない限り、粒子層の搬送方向及び厚み方向に垂直な方向における、粒子層の寸法を意味する。
 粒子を支持する支持部は、直接的に粒子を支持してもよく、間接的に(例えば基材を介して間接的に)粒子を支持してもよい。
 本実施形態の圧延粒子層の製造装置によれば、ストックガイド部が突出部を備えていることにより、粒子層の幅方向端部へ流動する粒子の量が調整されて、幅方向における目付量のバラツキが小さい圧延粒子層を製造しうる。
 以下、圧延粒子層の製造装置の実施形態を、図を用いて詳細に説明する。
 [2.製造装置の第一実施形態]
 図1は、本発明の第一実施形態に係る圧延粒子層の製造装置を模式的に示す側面図である。図1に示すように、圧延粒子層の製造装置100は、基材繰り出し機121と、基材1に結着材を含む結着材塗工液を塗工するための塗工部180と、粒子2を供給する供給部110と、支持ロール130と、スキージ部140と、一対のストックガイド部150と、圧延部としての圧延ロール160と、巻き取り機170とを、備える。基材繰り出し機121と、塗工部180と、供給部110と、支持ロール130と、巻き取り機170とは、粒子2の搬送方向の上流からこの順に配置されている。
 基材繰り出し機121と支持ロール130とは、それぞれの回転軸を中心として同方向に回転し、基材1を搬送する。粒子2は、搬送される基材1上に供給される。基材繰り出し機121と支持ロール130との回転により、基材1は粒子2を下流に搬送する。したがって、基材繰り出し機121と支持ロール130とは、協働して、供給部110により供給された粒子2を搬送する搬送部として機能している。
 支持ロール130は、粒子2を搬送する搬送部として機能すると共に、基材1上に載せられ搬送される粒子2を支持する支持部として機能している。
 スキージ部140は、支持部としての支持ロール130の上に間隙を設けて配置され、粒子2を均して粒子層3を形成する。製造装置100においては、支持部としての支持ロール130及びスキージ部140は、それぞれ円柱形状(ロール形状)であり、それぞれ回転軸を中心として回転可能に構成されている。支持ロール130とスキージ部140とは、それぞれの回転軸が平行となるように配置されている。製造装置100においては、支持ロール130とスキージ部140とを、互いに同方向に回転させて、粒子2を支持ロール130とスキージ部140との間に設けられた間隙を通過させることにより、基材1上の粒子2を均して基材1上に粒子層3を形成する。
 別の実施形態では、スキージ部140を、基材1を搬送する方向に回転する支持ロール130とは逆の方向に回転させてもよい。
 圧延ロール160及び支持ロール130は、圧延部として機能し、基材1上に形成された粒子層3を圧延して圧延粒子層4を形成する。すなわち、支持ロール130は、圧延ロールとしても機能する。圧延ロール160及び支持ロール130はそれぞれ、回転軸を中心として回転可能に構成されている。圧延ロール160と支持ロール130とは、それぞれの回転軸が平行となるように配置されている。圧延ロール160及び支持ロール130は、互いに逆の方向に回転して、圧延粒子層4を下流に搬送する。
 下流に搬送された圧延粒子層4と基材1との積層体5は、巻き取り機170により巻き取られる。
 (ストックガイド部)
 図2は、第一実施形態に係る製造装置が備えるストックガイド部と、スキージ部と、支持部とを模式的に示す上面図である。図3-1は、第一実施形態に係る製造装置が備えるストックガイド部と、スキージ部と、支持部とを模式的に示す側面図である。図3-2は、図3-1の一部を示す拡大図である。図4は、ストックガイド部の一例を模式的に示す斜視図である。
 図2に示すように、ストックガイド部150は、平行部151と、突出部152とを備える。
 平行部151は、スキージ部140の端面140Eと平行な面151Pを含む。
 突出部152は、スキージ部140の幅方向中央140Cに向かって突出している。ここで、スキージ部140の幅方向とは、粒子2の搬送方向xと垂直な方向である。
 一対のストックガイド部150,150のそれぞれが有する、平行部151,151の間の距離Wが、圧延粒子層4の幅に相当するように、平行部151,151が配置されている。更に詳細には、平行部151,151の、面151P,151Pの間の距離Wが、圧延粒子層4の幅に相当するように、平行部151,151が配置されている。
 図3-1に示すように、スキージ部140は、厚み規定部141を有する。厚み規定部141は、支持部としての支持ロール130と最も近接するスキージ部140の部分である。厚み規定部141は、図2に示すように線状である。
 ストックガイド部150が有する平行部151は、厚み規定部141よりも、粒子2の搬送方向xの上流側に位置する、上流側端部151E1と、厚み規定部141よりも、粒子2の搬送方向xの下流側に位置する、下流側端部151E2とを有する。
 平行部151の上流側端部151E1は、スキージ部140の上流側端部140E1よりも粒子2の搬送方向xの上流側に位置し、平行部151の下流側端部151E2は、スキージ部140の下流側端部140E2よりも粒子2の搬送方向xの下流側に位置する。
 ここで、スキージ部140の上流側端部140E1は、支持部としての支持ロール130の回転軸130Rを含みスキージ部140の周面と上流側で接する平面(図3-1における、L1)と、スキージ部140の周面とが接する線(図3-1における、140E1)を指す。また、スキージ部140の下流側端部140E2は、支持部としての支持ロール130の回転軸130Rを含みスキージ部140の周面と下流側で接する平面(図3-1における、L2)と、スキージ部140の周面とが接する線(図3-1における、140E2)を指す。
 このように、ストックガイド部150が有する、平行部151の上流側端部151E1が、スキージ部140の上流側端部140E1よりも粒子2の搬送方向xの上流側に位置し、平行部151の下流側端部151E2が、スキージ部140の下流側端部140E2よりも粒子2の搬送方向xの下流側に位置するので、粒子2が平行部151,151の間から、支持ロール130の回転軸130R方向の外側へ流動することを効果的に抑制しうる。これにより、端部平滑性の低下及び粒子2の歩留まりの低下を効果的に抑制しうる。
 平行部151の上流側端部151E1及び下流側端部151E2のそれぞれと、スキージ部140の厚み規定部141との距離は、支持部としての支持ロール130とスキージ部140との距離;支持ロール130及びスキージ部140の、形状、大きさ及び位置関係;などに応じて適宜選択してよい。平行部151の上流側端部151E1と厚み規定部141との距離D1の、スキージ部140の半径R140に対する比率(D1/R140)は、例えば、0.05以上でありえ、0.5以上でありえ、1.0以上でありえ、1.0を超えることもありえ、例えば、4.0以下でありえ、3.0以下でありえ、2.0以下でありえる。平行部151の下流側端部151E2と厚み規定部141との距離D2の、スキージ部140の半径R140に対する比率(D2/R140)は、例えば、0.05以上でありえ、0.5以上でありえ、1.0以上でありえ、1.0を超えることもありえ、例えば、4.0以下でありえ、3.0以下でありえ、2.0以下でありえる。
 図3-2に示すように、平行部151は、支持部である支持ロール130の周面と対向する面151Dを有する。面151Dは、対向する支持部の面に沿った形状であることが好ましく、製造装置100では、面151Dは、支持ロール130の周面に沿った曲面である。平行部151及び支持ロール130を、スキージ部140の回転軸に垂直な平面で切断した場合の断面において、面151Dの曲率半径R1の、支持ロール130の周面の曲率半径R0に対する比率(R1/R0)は、例えば、0.95以上、好ましくは0.98以上であり、例えば、1.10以下、好ましくは1.05以下である。比率(R1/R0)は理想的には1.00であり、この場合、支持ロール130の周面の曲率半径R0と面151Dの曲率半径R1とは同一である。別の実施形態では、平行部151が有する面151Dは、平面であってもよい。
 ストックガイド部150の平行部151は、支持部としての支持ロール130とは、直接的に接していてもよく、他の部材(例えば基材1)を介して間接的に接していてもよく、離れていてもよい。本実施形態では、平行部151は、支持部としての支持ロール130に、基材1を介して間接的に接するように構成されている。
 平行部151と支持部としての支持ロール130とを、どの程度接触させるかは、平行部151が支持ロール130と接触することによる、支持ロール130又は基材1への影響を考慮して、適宜調整しうる。
 例えば、支持部としての支持ロール130の周長に対する、平行部151の接触長さの割合は、好ましくは7.5%以上、より好ましくは7.7%以上、更に好ましくは10%以上であり、好ましくは17.5%以下、より好ましくは17%以下、更に好ましくは13.5%以下、特に好ましくは13%以下である。
 平行部151は、基材1との摩擦が小さいことが好ましい。具体的には、平行部151と基材1との静摩擦係数は、好ましくは、0.50以下、より好ましくは0.40以下である。ストックガイド部150の平行部151と基材1との静摩擦係数は、理想的には0であり、下限として0.04以上でありえる。平行部151と基材1との静摩擦係数は、JIS K7125に準拠して測定しうる。
 平行部151と基材1との静摩擦係数が小さいほど、粒子2と平行部151との密着性も低下しやすくなる。よって、平行部151と基材1との静摩擦係数が小さいほど、ストックガイド部150の平行部151へ粒子2が付着することによる端部平滑性の低下を効果的に抑制しうる。
 また、平行部151の面151Dと支持部としての支持ロール130とが、間隙gを有していてもよい。間隙gの大きさは、間隙gから粒子2の流出を抑制しうる程度に調整されることが好ましい。例えば、間隙gの大きさは、粒子2が有する体積平均粒子径(D50)の好ましくは70%以下、より好ましくは50%以下であり、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上である。間隙gの大きさを前記範囲内とすることにより、間隙gからの粒子2の流出を低減しうるとともに基材1への影響を低減しうる。
 ここで、粒子2が有する体積平均粒子径(D50)は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、マイクロトラックMT3300EX II;マイクロトラック・ベル株式会社製)にて乾式で測定し、算出される50%体積平均粒子径である。50%体積平均粒子径は、得られた粒度分布(体積基準)において、小径側から積算した累積頻度が50%となる地点の粒子径である。実施例における平均粒子径も、かかる方法にて測定され、算出された50%体積平均粒子径(D50)である。
 突出部152は、図3-2及び図4に示すように、支持部としての支持ロール130の周面と対向する第一の面152Dを有する。本実施形態では、第一の面152Dは、矩形状である。また本実施形態では、第一の面152Dは、支持ロール130の周面と離れている。第一の面152Dと支持部としての支持ロール130とが、離れていることにより、第一の面152Dと支持ロール130の周面との間隙に、粒子2が供給される。その結果、突出部152によりせき止められていた粒子2の一部が、粒子層3の幅方向端部へ流動して、粒子層3の幅方向端部における粒子2の供給量がより均一に近づく。よって、圧延粒子層4の幅方向における目付量のバラツキを効果的に小さくしうる。
 また別の実施形態では、突出部の第一の面は、支持ロールの周面と、基材を介して接していてもよい。
 第一の面152Dと、支持部としての支持ロール130との距離D3は、基材の搬送速度(ライン速度)に応じて適宜調整しうるが、例えば、好ましくは0mm以上、より好ましくは0.08mm以上、更に好ましくは0.3mm以上であり、好ましくは20mm以下、より好ましくは15mm以下、更に好ましくは10mm以下である。
 突出部152が有する第一の面152Dは、支持部としての支持ロール130の周面に沿った曲面であってもよく、平面であってもよい。
 図3-2に示すように、突出部152は、厚み規定部141から、粒子2の搬送方向xの上流側に離れている。これにより、厚み規定部141付近において、粒子2が図2における平行部151の面151Pまで流動する。そのため、粒子層3の幅方向端部における厚みが、粒子層3の幅方向中央部における厚みよりも小さくなることを低減できる。その結果、圧延粒子層4の幅方向における目付量のバラツキを低減できる。
 突出部152と厚み規定部141との距離D4は、平行部151の上流側端部151E1と厚み規定部141との距離よりも小さいことが好ましい。これにより、厚み規定部141付近において、図2における平行部の151の面151Pまで流動する粒子2の量を適度な量として、粒子層3の幅方向端部における厚みが、粒子層3の幅方向中央部における厚みよりも大きくなることを低減できる。その結果、圧延粒子層4の幅方向における目付量のバラツキを低減できる。
 突出部152と厚み規定部141との距離D4は、例えば、好ましくは1mm以上、より好ましくは10mm以上、更に好ましくは20mm以上であり、好ましくは60mm以下、より好ましくは55mm以下、更に好ましくは50mm以下である。
 突出部152は、スキージ部140の幅方向における最大厚みWsが、好ましくは1mm以上、より好ましくは5mm以上、更に好ましくは8mm以上であり、好ましくは100mm以下、より好ましくは50mm以下、更に好ましくは30mm以下である。
 突出部152は、スキージ部140の幅方向における最大厚みWsが、ストックガイド部150の平行部151,151の間の距離W(詳細には、面151P,151Pの間の距離であって、圧延粒子層の幅)に対し、例えば、好ましくは0.1%以上、より好ましくは0.5%以上、更に好ましくは1%以上、更に好ましくは2%以上であり、好ましくは25%以下、より好ましくは15%以下、更に好ましくは10%以下である。
 平行部151の、スキージ部140の幅方向における厚みは、粒子2を平行部151,151の面151P,151P間に保持しうる程度であってよい。平行部151の厚みは、例えば10mm以上であってよく、例えば30mm以下であってよい。
 (突出部の変形例)
 ストックガイド部150が有する突出部152は、図4において示した形状に限定されず、スキージ部140の幅方向中央140Cに向かって突出する他の形状でありうる。
 図5は、突出部の一例を模式的に示す斜視図である。図5に示すように、突出部152aは、支持部と対向する面152aDの形状が、台形状である。また、突出部152aは、粒子2の搬送方向xの下流に向かって平行部に近づく面152aSを有する。
 図6は、突出部の別の一例を模式的に示す斜視図である。図6に示すように、突出部152bは、支持部と対向する面の形状が、粒子2の搬送方向xの下流に向かって平行部に近づく曲線部152bRを有する。また、突出部152bは、粒子2の搬送方向xの下流に向かって平行部に近づく曲面152bSを有する。
 突出部が、粒子2の搬送方向xの下流に向かって平行部に近づく面を有することで、供給された粒子2が、より円滑に平行部まで流動するため、より効果的に圧延粒子層4の幅方向における目付量のバラツキを低減できる。
 ストックガイド部を構成する材料は、特に限定されない。ストックガイド部の材料としては、例えばポリ四フッ化エチレン(PTFE)、アクリルニトリルブダジエンスチレン共重合体(ABS)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリエチレン(PE)、超高分子ポリエチレン、モノマーキャスティングナイロン(UMC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリアセタール、メタクリル樹脂などの樹脂が挙げられる。
 平行部151と突出部152とは、別々の部材として形成されて、一体のストックガイド部150として組み立てられていてもよいし、一体の部材として形成されていてもよい。
 (圧延部)
 圧延部としての支持ロール(圧延ロール)130と、圧延ロール160とは、粒子層3を圧延して、圧延粒子層4を形成する。圧延ロールとしての支持ロール130と、圧延ロール160とは、粒子層3の面方向に対して垂直方向に圧力を加えることで粒子層3を圧延して、圧延粒子層4を形成する。圧延部においては粒子が圧縮されることにより、粒子同士の密着性を高め、粒子に含まれる物質間の密着性を高めうる。その結果、圧延粒子層4の強度を高めうる。
 圧延ロールとしての支持ロール130と、圧延ロール160との間隙を調整することにより、粒子層3へのプレス圧を調整しうる。例えば、支持部としての支持ロール130及びスキージ部140の間隙の大きさと、圧延ロールとしての支持ロール130及び圧延ロール160の間隙の大きさとの、差を調整することにより、プレス圧を調整しうる。また、これにより圧延粒子層4の密度を調整しうる。支持ロール130と圧延ロール160との間隙は、通常、支持ロール130とスキージ部140との間隙よりも狭くなるように調整される。具体的な距離については、圧延粒子層4の厚み及び密度に応じて適宜調整しうる。
 圧延ロールとして支持ロール130及び圧延ロール160の周面を構成する材料の例としては、ゴム、金属、無機物材料が挙げられる。
 圧延ロール160は、その周面を加熱する機構を有していてもよい。これにより、粒子層3を加熱しながら圧延しうる。粒子層3を加熱しながら圧延することにより、粒子2に含まれうる結着材を軟化又は溶融して、粒子2を互いにより強固に結着しうる。
 (供給部)
 供給部110は、粒子2を供給し、本実施形態においては、所望量の粒子2を、搬送部としての基材繰り出し機121と支持ロール130とにより搬送される基材1上に供給する。このような供給部110としては、例えば、ホッパーを用いうる。ホッパーは、通常、粒子を収容する収容部と、収容部へ粒子を投入する投入口と、収容部から粒子を排出する排出口とを備える。
 供給部110の位置は、通常、スキージ部140よりも上流側であって、搬送される基材1上へ粒子2を供給しうる位置である。供給部110は、好ましくは、搬送される基材1の搬送方向と直交する方向(幅方向)の中央領域に粒子2を供給しうるように配置される。
 具体的には、基材1の幅方向における中心から好ましくは基材1の幅の50%以下、または、好ましくは45%以下、または、好ましくは40%以下となる距離の範囲に、供給部110の排出口を配置することが好ましい。供給部110の排出口の、基材1の幅方向における端部の位置は、基材1の幅方向における中心から基材1の幅の40%以上50%以下の範囲内にあることが好ましい。
 また、供給部110の排出口の、基材1の幅方向(排出口の長手方向)における寸法は、基材1の幅の好ましくは80%以上であり、好ましくは100%以下である。
 別の実施形態においては、基材1の幅方向における中心からの距離が、例えば基材1の幅の40%以下となる距離の範囲、例えば、基材1の幅の30%以下となる距離の範囲に、供給部110の排出口を配置してもよい。
 基材1の表面から、供給部110の排出口までの距離は、粒子2の供給量、基材1の幅に応じて適宜選択しうる。
 供給部110は、通常、製造される圧延粒子層4の目付量が、所望の量となるように、粒子2を供給する。
 (塗工部)
 塗工部180は、結着材塗工液を基材1上に塗工して結着材塗工液層を形成する。結着材塗工液層上に粒子2を供給することにより、基材1上へ粒子2をより密着させることができる。塗工部180としては、例えば、スロットダイヘッド、グラビアヘッド、バーコートヘッド、ナイフコートヘッドなどが挙げられる。別の実施形態では、製造装置は塗工部を備えていなくてもよい。
 (回収部)
 回収部としての巻き取り機170は、圧延部としての支持ロール130及び圧延ロール160よりも下流側に配置されており、圧延粒子層4が形成された基材1を巻き取って回収する。別の実施形態では、製造装置は回収部を備えていなくてもよい。
 [3.製造装置の第二実施形態]
 図7は、本発明の第二実施形態に係る圧延粒子層の製造装置を模式的に示す側面図である。図8は、第二実施形態に係る製造装置が備えるストックガイド部と、スキージ部と、支持盤とを模式的に示す側面図である。
 図7に示すように、圧延粒子層の製造装置200は、基材繰り出し機121と、塗工部180と、供給部110と、支持部としての支持盤230と、スキージ部140と、一対のストックガイド部250と、圧延部としての圧延ロール260a,260bと、巻き取り機170とを、備える。基材繰り出し機121と、塗工部180と、供給部110と、支持盤230と、巻き取り機170とは、粒子2の搬送方向の上流からこの順に配置されている。
 基材繰り出し機121と圧延ロール260a,260bとは、それぞれの回転軸を中心として、基材1を下流へ搬送する方向に回転する。粒子2は、基材1上に供給され、基材1と共に搬送される。基材繰り出し機121及び圧延ロール260a,260bは、回転により、基材1と共に粒子2を下流に搬送する。したがって、基材繰り出し機121及び圧延ロール260a,260bは、協働して、供給部110により供給された粒子2を搬送する搬送部として機能している。
 支持盤230は、板状であり、粒子2を支持する支持部として機能している。スキージ部140は、支持部としての支持盤230の上に間隙を設けて配置され、粒子2を均して粒子層3を形成する。
 図8に示すように、ストックガイド部250が有する平行部251は、厚み規定部141よりも、粒子2の搬送方向xの上流側に位置する、上流側端部251E1と、厚み規定部141よりも、粒子2の搬送方向xの下流側に位置する、下流側端部251E2とを有する。
 平行部251の上流側端部251E1は、スキージ部140の上流側端部140E1よりも粒子2の搬送方向xの上流側に位置し、平行部251の下流側端部251E2は、スキージ部140の下流側端部140E2よりも粒子2の搬送方向xの下流側に位置する。
 ここで、スキージ部140の上流側端部140E1は、支持部としての支持盤230の表面と垂直でありスキージ部140と上流側で接する平面(図8における、L1)と、スキージ部140の周面とが接する線(図8における、140E1)を指す。また、スキージ部140の下流側端部140E2は、支持部としての支持盤230の表面と垂直でありスキージ部140と下流側で接する平面(図8における、L2)と、スキージ部140の周面とが接する線(図8における、140E2)を指す。
 このような構成により、ストックガイド部150と同様に、粒子2が平行部251,251の間から、支持部である支持盤230の幅方向(粒子2の搬送方向に垂直な方向)外側へ流動することを、効果的に抑制しうる。これにより、端部平滑性の低下及び粒子2の歩留まりの低下を効果的に抑制しうる。
 平行部251の上流側端部251E1及び下流側端部251E2のそれぞれと、スキージ部140の厚み規定部141との距離は、適宜選択してよい。平行部251の上流側端部251E1と厚み規定部141との距離D1の、スキージ部140の半径R140に対する比率(D1/R140)、及び、平行部251の下流側端部251E2と厚み規定部141との距離D2の、スキージ部140の半径R140に対する比率(D2/R140)はそれぞれ、製造装置100において説明した例及び好ましい例と同様としてよい。
 平行部251は、支持部としての支持盤230とは、直接的に接していてもよく、他の部材(例えば基材1)を介して間接的に接していてもよく、離れていてもよい。
 第一実施形態における平行部151と同様に、平行部251は、基材1との摩擦が小さいことが好ましい。平行部251と基材1との静摩擦係数は、平行部151と基材1との静摩擦係数の例及び好ましい例と同様としてよい。
 ストックガイド部250が有する突出部252は、平行部251から突出する以外は、製造装置100において説明した、平行部151から突出する突出部152と同様の構成としうる。
 圧延部としての圧延ロール260a,260bは、基材1上に形成された粒子層3を圧延して圧延粒子層4を形成する。圧延ロール260a,260bはそれぞれ、回転軸を中心として回転可能に構成されている。圧延ロール260a,260bは、それぞれの回転軸が平行となるように配置されている。圧延ロール260a,260bは、互いに逆の方向に回転して、圧延粒子層4を下流に搬送する。
 圧延ロール260aと圧延ロール260bとの間隙は、支持ロール130と圧延ロール160との間隙と同様に、調整しうる。
 圧延ロール260a,260bを構成する材料の例としては、圧延ロール160の周面を構成する材料と同様の例が挙げられる。圧延ロール260a,260bはそれぞれ、圧延ロール160と同様に、周面を加熱する機構を有していてもよい。
 [4.製造装置の第三実施形態]
 図9は、本発明の第三実施形態に係る圧延粒子層の製造装置を模式的に示す側面図である。
 製造装置300は、供給部110と、支持ロール330と、スキージ部140と、一対のストックガイド部150と、圧延ロール360と、基材繰り出し機121と、塗工部180と、巻き取り機170とを、備える。供給部110と、支持ロール330と、巻き取り機170とは、粒子2の搬送方向の上流からこの順に配置されている。
 基材1は、基材繰り出し機121から繰り出され、圧延ロール360により下流に搬送される。
 支持ロール330は、供給部110から供給された粒子2を搬送する搬送部として機能すると共に、粒子2を支持する支持部としても機能する。また、後述するように、圧延ロール360と対となって、粒子層3を圧延する圧延部としても機能する。
 支持ロール330の周面により支持された粒子2は、支持ロール330の回転により下流に搬送される。粒子2は、支持ロール330とスキージ部140との間隙を通過する際に、スキージ部140により均されて、粒子層3が形成される。
 圧延ロール360により搬送された基材1と支持ロール330との間で粒子層3が圧延されて、圧延粒子層4が形成されるとともに、形成された圧延粒子層4は基材1に転写される。基材1に転写された圧延粒子層4は、基材1と圧延粒子層4との積層体5として、巻き取り機170により巻き取られて回収される。
 製造装置300は、前記の点以外は、製造装置100について説明した内容と同様としうる。
 [5.製造装置の第四実施形態]
 図10は、本発明に係る第四実施形態に係る圧延粒子層の製造装置を模式的に示す側面図である。
 製造装置400は、基材繰り出し機121,422と、供給部110と、支持盤230と、スキージ部140と、一対のストックガイド部250と、圧延ロール460a,460bと、基材巻き取り機470と、巻き取り機170とを備える。
 基材繰り出し機121と、供給部110と、支持盤230と、巻き取り機170とは、粒子2の搬送方向の上流からこの順に配置されている。
 基材繰り出し機121と圧延ロール460a,460bとは、それぞれの回転軸を中心として、基材1aを下流へ搬送する方向に回転する。粒子2は、基材1a上に供給され、基材1aと共に粒子2を下流に搬送する。したがって、基材繰り出し機121及び圧延ロール460a,460bは、協働して、供給部110により供給された粒子2を搬送する搬送部として機能している。
 基材1bは、基材繰り出し機422から繰り出され、圧延ロール460aにより下流に搬送される。
 圧延部としての圧延ロール460a,460bは、基材1a上に形成された粒子層3を圧延して、圧延粒子層4を形成し、基材1bに転写する。圧延ロール460a,460bはそれぞれ、回転軸を中心として回転可能に構成されている。圧延ロール460a,460bは、それぞれの回転軸が平行となるように配置されている。圧延ロール460a,460bは、互いに逆の方向に回転して、圧延粒子層4を下流に搬送する。
 圧延ロール460bは、圧延粒子層4を基材1bに転写した後、圧延粒子層4から剥離された基材1aを下流に搬送する。基材1aは、基材巻き取り機470に巻き取られて回収される。
 基材1bに転写された圧延粒子層4は、圧延ロール460a,460bにより下流に搬送され、巻き取り機170により巻き取られて回収される。
 製造装置400は、支持部としての支持盤230と一対のストックガイド部250とを備えているが、別の実施形態では、支持部としての支持ロール130と一対のストックガイド部150とを備えていてもよい。また、製造装置400は、塗工部180を備えていてもよい。
 [6.圧延粒子層の製造方法]
 本発明の一実施形態に係る圧延粒子層の製造方法は、前記の圧延粒子層の製造装置を用いた製造方法であり、
 前記供給部から前記粒子を供給する工程(A)と、
 供給された前記粒子を搬送する工程(B)と、
 搬送された前記粒子を前記支持部上に配置し、前記スキージ部を用いて前記粒子を均し、前記一対のストックガイド部が有する平行部の間に前記粒子層を形成する工程(C)と、
 前記圧延部を用いて、前記粒子層を圧延し、前記圧延粒子層を形成する工程(D)と、を含む。
 本実施形態の製造方法において、粒子を支持部上に配置するとは、粒子を支持部上に直接接触するように配置する場合と、粒子を基材を介して支持部上に配置する場合とを含む。
 本実施形態の製造方法によれば、幅方向における目付量のバラツキが小さい圧延粒子層を製造しうる。
 本実施形態の製造方法は、例えば、工程(A)の前に基材を供給する工程を更に含み、基材上で工程(A)~(D)を行うことを含む製造方法、すなわち、前記の第一実施形態又は第二実施形態に係る圧延粒子層の製造装置を用いた製造方法であることが好ましい。
 以下、本実施形態の製造方法における各工程について説明する。
 (工程(E):基材供給工程)
 工程(E)は、工程(A)よりも前に、基材を供給する工程であり、具体的には、製造装置の供給部よりも上流側から基材を供給する工程である。
 基材としては、通常、長尺の基材が供給される。
 基材としては、具体的には、アルミニウム、白金、ニッケル、タンタル、チタン、ステンレス鋼、銅、その他の合金で形成された金属箔;導電性材料(例、炭素、導電性高分子)を含むフィルム;紙;天然繊維、高分子繊維などで形成された布帛;高分子樹脂フィルム又はシート;などが挙げられ、目的に応じて適宜選択することができる。高分子樹脂フィルム又はシートに含まれうる重合体の例としては、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリ塩化ビニル、アラミド、PEN、PEEK等が挙げられる。
 これらの中でも、リチウムイオン電池電極用の電極シートを製造する場合には、基材として、好ましくは金属箔、炭素フィルム、導電性高分子フィルムを用いることができ、好適には金属箔が用いられる。これらの中で導電性、耐電圧性の面から銅箔、アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔を使用することが好ましい。また、基材の表面には塗膜処理、穴あけ加工、バフ加工、サンドブラスト加工及び/又はエッチング加工等の処理が施されていても良い。
 基材の厚みは、例えば、1μm以上、好ましくは5μm以上であり、例えば、1000μm以下、好ましくは800μm以下である。基材の幅については任意の幅とすることができる。
 (工程(A):粒子の供給)
 工程(A)は、供給部から粒子を供給する工程である。通常、供給部から基材上に粒子を供給する。
 粒子としては、特に限定されないが、例えば、電極活物質及び結着材を含む造粒粒子が挙げられる。造粒粒子は、必要に応じてその他の分散剤、導電材及び/又は添加剤を含んでもよい。
 造粒粒子が電極活物質を含む場合、電極活物質は、正極活物質であってもよく、負極活物質であってもよい。造粒粒子をリチウムイオン電池の電極材料として用いる場合、正極活物質の例としては、リチウムイオンを可逆的にドープ及び脱ドープ可能な金属酸化物が挙げられる。かかる金属酸化物としては、例えば、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、マンガン酸リチウム(LiMn)、リン酸鉄リチウム(LiFeO)、コバルト酸リチウムの一部をニッケルとマンガンとで置換した三元系活物質(例えば、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3)等を挙げることができる。前記例示の正極活物質は適宜用途に応じて単独で使用してもよく、複数種を組み合わせて使用してもよい。
 リチウムイオン電池用正極の対極としての負極活物質としては、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素、熱分解炭素などの低結晶性炭素(非晶質炭素);グラファイト(天然黒鉛、人造黒鉛);スズやケイ素等を含む合金系材料;ケイ素酸化物、スズ酸化物、チタン酸リチウム等の酸化物;等が挙げられる。なお、前記例示の電極活物質は適宜用途に応じて単独で使用してもよく、複数種組み合わせて使用してもよい。
 リチウムイオン電池電極用の電極活物質は、粒状に整粒されていることが好ましい。粒子の形状が球形であると、電極成形時により高密度な電極が形成できる。
 リチウムイオン電池電極用の電極活物質の体積平均粒子径(D50)は、正極活物質、負極活物質ともに好ましくは0.1μm以上100μm以下、より好ましくは0.3μm以上50μm以下、更に好ましくは0.5μm以上30μm以下である。
 造粒粒子に含まれうる結着材としては、好ましくは、前記電極活物質を相互に結着させることができる化合物である。より好適な結着材は、溶媒に分散する性質のある分散型結着材である。分散型結着材として、例えば、シリコーン系重合体、フッ素原子含有重合体、共役ジエン系重合体、アクリレート系重合体、ポリイミド、ポリアミド、ポリウレタン等の、高分子化合物が挙げられ、好ましくはフッ素原子含有重合体、共役ジエン系重合体及びアクリレート系重合体、より好ましくは共役ジエン系重合体及びアクリレート系重合体が挙げられる。
 分散型結着材の形状は、特に制限はないが、粒子状であることが好ましい。粒子状であることにより、結着性が良く、また、作製した電極の、容量の低下及び充放電の繰り返しによる劣化を、低減できる。粒子状の結着材としては、例えば、ラテックスのごとき結着材粒子の水系分散体や、このような水系分散体を乾燥して得られる粒子状の結着材が挙げられる。
 結着材の量は、得られる電極活物質層と基材との密着性が充分に確保でき、かつ、内部抵抗を低くすることができる観点から、電極活物質100質量部に対して、乾燥質量基準で、通常0.1質量部以上50質量部以下、好ましくは0.5質量部以上20質量部以下、より好ましくは1質量部以上15質量部以下である。
 造粒粒子には、前述のように必要に応じて分散剤を用いてもよい。分散剤の具体例としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどのセルロース系ポリマー、並びにこれらのアンモニウム塩又はアルカリ金属塩などが挙げられる。これらの分散剤は、それぞれ単独で又は二種以上を組み合わせて使用できる。
 造粒粒子には、前記のように必要に応じて導電材を用いてもよい。導電材の具体例としては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、及びケッチェンブラック(アクゾノーベル ケミカルズ スローテン フェンノートシャップ社の登録商標)などの導電性カーボンブラックが挙げられる。これらの中でも、アセチレンブラック及びケッチェンブラックが好ましい。また、VGCF(登録商標)、カーボンナノチューブなどの、気相成長炭素繊維;膨張黒鉛、黒鉛などの黒鉛系炭素材料;グラフェン;なども使用できる。これらの導電材は、単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
 造粒粒子は、例えば、電極活物質、結着材及び必要に応じ添加される前記導電材等他の成分を用いて造粒することにより得られ、少なくとも電極活物質、結着材を含んでなる。前記の造粒粒子の構成成分のそれぞれが個別に独立した粒子として存在するのではなく、構成成分である電極活物質、結着材を含む二成分以上によって一粒子を形成するものである。具体的には、前記二成分以上の個々の粒子の複数個が結合して二次粒子を形成しており、複数個(好ましくは数個~数十個)の電極活物質が、結着材によって結着されて粒子を形成しているものが好ましい。
 造粒粒子の製造方法は特に制限されず、流動層造粒法、噴霧乾燥造粒法、転動層造粒法などの公知の造粒法により製造することができる。
 粒子の体積平均粒子径(D50)は、所望の厚みの圧延粒子層を容易に得る観点から、好ましくは0.1μm以上1000μm以下、より好ましくは1μm以上500μm以下、更に好ましくは30μm以上250μm以下である。
 粒子の体積平均粒子径(D50)は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、マイクロトラックMT3300EX II;マイクロトラック・ベル株式会社製)にて乾式で測定し、算出される50%体積平均粒子径である。50%体積平均粒子径は、得られた粒度分布(体積基準)において、小径側から積算した累積頻度が50%となる地点の粒子径である。
 供給部から供給される粒子の供給量は、基材の大きさ及び所望の目付量に応じて適宜調整しうる。
 (工程(B):搬送工程)
 工程(B)は、供給された粒子を搬送する工程である。
 本実施形態の製造方法では、基材上に粒子が供給され、基材とともに粒子が搬送される。粒子の搬送速度、すなわち、基材の搬送速度は、好ましくは1m/分以上、より好ましくは5m/分以上、更に好ましくは10m/分以上であり、好ましくは300m/分以下、より好ましくは250m/分以下、更に好ましくは200m/分以下である。
 (工程(C):粒子層形成工程)
 工程(C)は、搬送された粒子を支持部上に配置し、スキージ部を用いて粒子を均し、一対のストックガイド部が有する平行部の間に粒子層を形成する工程である。工程(C)においては搬送部により搬送された粒子を支持部及びスキージ部の間の隙間を通過させることにより、粒子を均して、所定の厚みを有する粒子層を形成する。また、前記の製造装置においては、一対のストックガイド部が、スキージ部の端面と平行な面を含む平行部を有することから、一対のストックガイド部のそれぞれが有する平行部の間に粒子層が形成される。
 支持部とスキージ部との隙間、及び一対のストックガイド部の平行部間の距離については所望の圧延粒子層の厚み、大きさ等に応じて適宜選択しうる。
 (工程(D):圧延工程)
 工程(D)は、圧延部を用いて、粒子層を圧延し、圧延粒子層を形成する工程である。
 工程(D)では、例えば、一対の圧延ロールの間の距離を調整することにより、粒子層への圧力を調整しうる。
 圧延部として一対の圧延ロールを用いる場合、各圧延ロール間の距離を調整することにより、粒子層へのプレス圧を調整しうる。例えば、工程(C)における支持部及びスキージ部の距離と、各圧延ロール間の距離との差を調整することにより、圧延粒子層の密度を調整しうる。各圧延ロール間の距離は、通常、支持部及びスキージ部の距離よりも狭くなるように調整される。具体的な距離については、圧延粒子層の厚み及び密度に応じて適宜調整しうる。
 工程(D)により得られる圧延粒子層の厚みについては、特に限定されない。
 (工程(F):結着材塗工液塗工工程)
 本実施形態の製造方法は、任意の工程として、前記工程(A)の前に、前記基材表面に結着材を含む結着材塗工液を塗工する工程を有していてもよい。この場合、前記の工程(A)では、前記結着材塗工液が塗工された前記基材表面に前記粒子を供給する。
 結着材塗工液に含まれる結着材は、好ましくは、粒子と基材を相互に結着させられることができる化合物である。結着材塗工液には、塗液の粘度やぬれ性を調整するために、増粘剤や界面活性剤などの添加剤が含まれていてもよい。増粘剤及び界面活性剤としては、公知のものを使用することができる。結着材として、例えば、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)水分散液、アクリレート系重合体水分散液、ポリアクリル酸(PAA)水系液、及びポリフッ化ビニリデン(PVDF)有機溶媒系液が挙げられる。また、結着材塗工液としては、例えば、粒子に含まれうる結着材を含む分散液又は溶液を用いうる。
 また、別の実施形態に係る製造方法は、好ましくは、工程(C)の後に基材を供給する工程を含み、工程(D)では、圧延部を用いて、支持部上に形成された粒子層を、供給された基材及び支持部の間で圧延することにより、圧延粒子層を基材上に転写することを含む製造方法、すなわち、前記の第三実施形態の圧延粒子層の製造装置を用いた製造方法である。
 第三実施形態の圧延粒子層の製造装置を用いた製造方法では、工程(A)~(C)が支持部上で行われる点、工程(C)後に基材を供給する工程を更に含む点、及び工程(D)において、圧延部を用いて、支持部上に形成された粒子層を基材及び支持部間で圧延することで、圧延粒子層を基材上に転写する点以外は、前記の第一実施形態の圧延粒子層の製造装置を用いた製造方法で説明した内容と同様としうる。
 本実施形態の製造方法においては、任意の工程として、基材を供給する工程と、工程(D)との間に、前記基材表面に結着材を含む結着材塗工液を塗工する工程を有していてもよい。
 更に別の実施形態に係る製造方法は、好ましくは、第四実施形態に係る製造装置を用い、転写基材としての第一基材上で工程(A)~(C)を行い、工程(C)後に第二基材を供給する工程を更に含み、工程(D)において、圧延部を用いて、第一基材上に形成された粒子層を第一基材及び第二基材間で圧延することで、圧延粒子層を第二基材上に転写することを含む製造方法である。
 [7.圧延粒子層]
 本実施形態に係る圧延粒子層の製造装置及びこれを用いた製造方法は、任意の粒子を圧延して圧延粒子層を製造するために用いうる。
 本実施形態に係る圧延粒子層の製造装置及びこれを用いた製造方法は、特に限定されないが、種々の電池の電極活物質層の製造に用いうる。中でも、リチウムイオン電池の電極活物質層の製造に用いることが好ましい。また、電極活物質層を形成する基材が、導電性を有する基材である場合、基材及び電極活物質層を電極(電極シート)として得ることができる。
 本実施形態に係る圧延粒子層の製造装置及びこれを用いた製造方法によれば、幅方向における目付量のバラツキが小さい圧延粒子層を製造しうる。目付量のバラツキが小さいことは、目付量の変動係数が小さいことにより確認しうる。
 圧延粒子層の幅方向における目付量の変動係数は、例えば、好ましくは2%以下、より好ましくは1.5%以下、更に好ましくは1.1%以下、更に好ましくは1%以下であり、小さいほど好ましいが、0%以上であってもよい。
 圧延粒子層の幅方向における目付量の変動係数は、下記のとおりにして測定しうる。
 圧延粒子層の幅方向に沿った等間隔の複数箇所(例えば、5箇所)の目付量を測定する。測定する複数箇所には、圧延粒子層の幅方向端から幅方向内側5mmの箇所が含まれるようにする。それら複数箇所における目付量に基づき、圧延粒子層の幅方向における目付量の変動係数を、下記の式により求めうる。
 変動係数(%)=(目付量の標準偏差σ)/(目付量の平均値)×100
 以下、実施例を示して本発明について具体的に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではなく、本発明の請求の範囲及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施しうる。
 以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、別に断らない限り、質量基準である。また、以下に説明する操作は、別に断らない限り、常温(20℃±15℃)及び常圧(1atm)の条件において行った。
 〔評価方法〕
 (目付量の変動係数)
 圧延粒子層としての負極活物質層の、幅方向における目付量の変動係数を、下記の方法に従って求めた。
 ハンドパンチ(野上技研製)により、実施例及び比較例で得られた電極シートから、直径15.95mmであり、面積が2cmである円形の試験片を打ち抜いた。詳細には、電極シートの幅方向に沿って、等間隔に5箇所打ち抜いた。5箇所には、電極シートの幅方向端から幅方向内側5mmの箇所が含まれるようにした。
 打ち抜いた5枚の試験片のそれぞれの質量を測定し、1cm当たりの負極活物質層の質量(目付量)を計算して、5箇所の目付量についての変動係数を、下式に基づいて求めた。
 変動係数(%)=(目付量の標準偏差σ)/(目付量の平均値)×100
 変動係数が小さいほど、負極活物質層の幅方向における目付量のバラツキが小さいことを意味する。
 (電極シートの表面状態)
 実施例及び比較例で得られた電極シートを、負極活物質層側から目視で観察し、線状の凹凸、表面の荒れの有無を評価した。線状の凹凸及び表面の荒れがない場合を「良」、線状の凹凸及び/又は表面の荒れがある場合を「不良」と評価した。
 「良」の評価であれば、基材に粒子の供給過多又は供給不足がないと判断した。
 〔実施例1~5〕
 (造粒粒子用スラリーの作製)
 負極活物質として人造黒鉛(平均粒子径:24.5μm、黒鉛層間距離(X線回折法による(002)面の面間隔(d値)):0354nm)を97.7部、アクリル系バインダを固形分換算量で1.6部、水溶性高分子としてカルボキシメチルセルロース(CMC)(BSH-12;第一工業製薬社製)を固形分換算量で0.7部を混合し、さらにイオン交換水を固形分濃度が35質量%となるように加え、混合分散して造粒粒子用スラリーを得た。
 (造粒粒子の製造)
 上記造粒粒子用スラリーを回転円盤方式のピン型アトマイザー(直径84mm)を用いたスプレー乾燥機(大川原化工機社製)に255mL/分で供給し、回転数17,000rpm、熱風温度150℃、粒子回収出口の温度を90℃の条件で噴霧乾燥造粒を行い、平均粒子径が約70μmの造粒粒子を得た。
 (負極活物質層の製造)
 次に、上記造粒粒子に使用したバインダと同じアクリル系バインダを水に分散させることで結着材塗工液を用意した。この結着材塗工液の性状は、固形分濃度が30質量%で、粘度が6.7mPa・s(25±2℃、60rpm)、表面張力が32mN/m(Wilhelmy法)であった。また、基材(負極集電体)として、厚みが10μmで、幅が250mmの長尺状銅箔を用意し、図1に示す電極製造ライン(製造装置)にセットした。ライン速度(基材の搬送速度)は、表1に示すとおりとした。
 負極集電体の幅方向の両端部に帯状の集電体露出部を確保し、この集電体露出部の間(幅方向の中央領域)に、用意した結着材塗工液を塗工量が約0.003mg/cmとなるようにグラビアコーター(図1における、塗工部180)により塗工し、結着材塗工液層を形成した。
 そして、搬送される負極集電体の幅方向の中央領域に、用意した造粒粒子を粉体供給装置(供給部)により目付量(片面あたり)が28mg/cmとなるように供給した。負極集電体上に供給した造粒粒子については、負極集電体とともに、下流に設けた一対の圧延部としての圧延ロール(図1中、支持ロール130及び圧延ロール160)へ搬送し、ローラスキージ(図1中、スキージ部140)により目付量のムラを解消するとともに、負極集電体の幅方向で鉛直方向の高さを均して、略均一な厚みとした。
 この際、ローラスキージの両端面にストックガイド部(図1中、ストックガイド部150)を設けることにより、集電体幅方向への造粒粒子の流動を抑制した。
 ストックガイド部として、平行部及び突出部を有する部材を用いた。ストックガイド部の材質はポリテトラフルオロエチレン(PTFE)であった。
 平行部は、ローラスキージ(スキージ部)の端面と平行な面を有しており、平行部における、ローラスキージの端面と平行な面の間の距離W(距離Wは、圧延粒子層としての負極活物質層の幅に相当する。)は、200mmであった。
 突出部は、支持ロールと対向する第一の面(下面)と支持ロールの周面との距離D3(隙間D3)が、表1に示す大きさであり、また、突出部とスキージ部の厚み規定部との距離D4(厚み規定部からの距離D4)が、表1に示す大きさであった。突出部の、スキージ部の幅方向における最大厚み(厚みWs)は、表1に示す大きさであった。また、厚みWsの、距離Wに対する百分率(Ws/W×100)は、表1に示すとおりであった。
 支持部である圧延ロールの半径R(曲率半径R0)と支持ロールの周面と対向する平行部の面(図3-2における面151D)の曲率半径R1が同一であり、支持ロール上の集電体との接触長さが支持ロールの周長に対して13.5%であり、支持ロール上の集電体との間隙が0mmであった。
 また、製造装置における支持ロールの半径Rは、125mmであり、スキージ部の半径は50mmであった。また、ストックガイド部の平行部における上流側端部がスキージ部の上流側端部よりも上流側に位置し、ストックガイド部の平行部における下流側端部がスキージ部の下流側端部よりも下流側に位置するように、スキージ部及びストックガイド部を配置した。
 次いで、更に下流に配置された圧延ロール(図1中、圧延ロール160)にて、造粒粒子層に対してロール圧延を施すことで、電極活物質層(圧延粒子層)として、厚さが約115μmの負極活物質層を負極集電体上に形成した。なお、プレスの条件は、以下のとおりとした。
 圧延部としての支持ロールと圧延ロールとの間隔:100μm
 線圧:1t/cm
 圧延温度:50℃
 得られた負極活物質層と負極集電体との積層体(電極シート)について、前記の方法により、評価を行った。
 〔比較例1〕
 ストックガイド部として、平行部のみを有し、突出部を有さない板状の部材を用いた。
 以上の事項以外は、実施例1と同様にして、負極集電体上に負極活物質層を形成して積層体を得て、前記の方法により評価を行った。
 各実施例及び比較例の製造条件及び評価結果を下表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1中、「*1」は、負極活物質層の幅方向端部の目付量が、幅方向の平均目付量よりも大きく、シートの端部が湾曲していたことを示す。
 以上の結果は、ストックガイド部が突出部を備えることにより、圧延粒子層としての負極活物質層の、幅方向における目付量のバラツキを低減できることを示す。さらに、ストックガイド部が突出部を備えることにより、表面状態が良好な、圧延粒子層と基材との積層体としての電極シートを得られることがわかる。
 1 基材
 1a 基材
 1b 基材
 2 粒子
 3 粒子層
 4 圧延粒子層
 5 積層体
 100 製造装置
 110 供給部
 121 基材繰り出し機(搬送部)
 130 支持ロール(搬送部、支持部、圧延部、圧延ロール)
 130R 回転軸
 140 スキージ部
 140C 幅方向中央
 140E 端面
 140E1 上流側端部
 140E2 下流側端部
 141 厚み規定部
 150 ストックガイド部
 151 平行部
 151D 面
 151E1 上流側端部
 151E2 下流側端部
 151P 面
 152 突出部
 152D 面
 152a 突出部
 152aD 面
 152aS 面
 152b 突出部
 152bR 曲線部
 152bS 曲面
 160 圧延ロール(圧延部)
 170 巻き取り機(回収部)
 180 塗工部
 200 製造装置
 230 支持盤(支持部)
 250 ストックガイド部
 251 平行部
 251E1 上流側端部
 251E2 下流側端部
 252 突出部
 260a,260b 圧延ロール(圧延部、搬送部)
 300 製造装置
 330 支持ロール(搬送部、支持部、圧延部)
 360 圧延ロール
 400 製造装置
 422 基材繰り出し機
 460a,460b 圧延ロール(搬送部、圧延部)
 470 基材巻き取り機

Claims (9)

  1.  粒子を供給する供給部と、
     前記供給部により供給された前記粒子を搬送する搬送部と、
     前記搬送部により搬送された前記粒子を支持する支持部と、
     前記支持部上に間隙を設けて配置され、前記粒子を均して粒子層を形成するスキージ部と、前記粒子層の幅を規定する一対のストックガイド部と、
     前記粒子層を圧延して、圧延粒子層を形成する圧延部と、を含み、
     前記スキージ部は、前記支持部と最も近接する厚み規定部を有し、
     前記一対のストックガイド部はそれぞれ、
     前記スキージ部の端面と平行な面を含み、前記厚み規定部よりも上流側に位置する上流側端部と前記厚み規定部よりも下流側に位置する下流側端部とを有する、平行部と、前記厚み規定部よりも上流側に配置され、前記スキージ部の幅方向中央に向かって突出する突出部とを有し、
     前記一対のストックガイド部のそれぞれが有する前記平行部間の距離Wが、前記圧延粒子層の幅に相当するように配置された、
     圧延粒子層の製造装置。
  2.  前記スキージ部が、ロール形状である、請求項1に記載の圧延粒子層の製造装置。
  3.  前記一対のストックガイド部のそれぞれが有する前記突出部が、前記支持部と対向する第一の面を有し、前記支持部と前記第一の面とが離れている、請求項1に記載の圧延粒子層の製造装置。
  4.  前記一対のストックガイド部のそれぞれが有する前記突出部が、前記厚み規定部から上流側に離れている、請求項1に記載の圧延粒子層の製造装置。
  5.  前記一対のストックガイド部のそれぞれが有する前記突出部の前記第一の面と前記支持部との距離が、0mm以上20mm以下である、請求項3に記載の圧延粒子層の製造装置。
  6.  前記一対のストックガイド部のそれぞれが有する前記突出部と前記厚み規定部との距離が、1mm以上60mm以下である、請求項4に記載の圧延粒子層の製造装置。
  7.  前記一対のストックガイド部のそれぞれが有する前記突出部は、前記スキージ部の幅方向における最大厚みが、前記距離Wに対し0.1%以上25%以下である、請求項1に記載の圧延粒子層の製造装置。
  8.  前記一対のストックガイド部のそれぞれが有する前記突出部は、前記スキージ部の幅方向における最大厚みが、1mm以上100mm以下である、請求項1に記載の圧延粒子層の製造装置。
  9.  請求項1~8のいずれか一項に記載の圧延粒子層の製造装置を用いた圧延粒子層の製造方法であって、
     前記供給部から前記粒子を供給する工程(A)と、
     供給された前記粒子を搬送する工程(B)と、
     搬送された前記粒子を前記支持部上に配置し、前記スキージ部を用いて前記粒子を均し、前記一対のストックガイド部が有する平行部の間に前記粒子層を形成する工程(C)と、
     前記圧延部を用いて、前記粒子層を圧延し、前記圧延粒子層を形成する工程(D)と、を含む、圧延粒子層の製造方法。
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