JP7803105B2 - Electrode manufacturing method - Google Patents
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Description
本開示は、電極の製造方法に関する。 This disclosure relates to a method for manufacturing an electrode.
電極合材を含む造粒体を作製し、該造粒体を成形して、電極集電体上に電極合材層を配置する方法(造粒体成形法)により、リチウムイオン二次電池等に用いられるシート状の電極を作製する電極の製造方法が知られている。 A known electrode manufacturing method involves preparing granules containing an electrode mixture, molding the granules, and then disposing an electrode mixture layer on an electrode current collector (a granule molding method) to produce sheet-like electrodes for use in lithium-ion secondary batteries, etc.
ここで、高エネルギー密度の電池で採用されることの多い電極シートとして、電極集電体上に電極合材層の形成部(塗工部)と非形成部(非塗工部)とが交互に存在する間欠塗工型の電極シートが知られている。 Here, an intermittently coated electrode sheet, in which formed areas (coated areas) and unformed areas (uncoated areas) of the electrode composite layer alternate on the electrode current collector, is known as an electrode sheet that is often used in high-energy density batteries.
ここで、特許文献1(特開2021-44096号公報)では、電極合材層の幅方向の両端部において、幅方向の外側に突出する突出部が形成された場合に、該突出部を欠き取りブレードにより除去することで、電極合材層について幅方向の寸法のばらつきを小さくする方法が開示されている。 Patent Document 1 (JP 2021-44096 A) discloses a method for reducing the variation in the widthwise dimension of an electrode mixture layer by removing protrusions that protrude outward in the widthwise direction from both widthwise ends of the electrode mixture layer using a chipping blade.
間欠塗工型の電極シートを製造するために、特許文献1のように、電極合材層をブレード等で欠き取ることによって間欠塗工型の電極シートの非塗工部を形成することも考えられる。しかし、この場合、欠き取りブレードにより電極集電体(金属箔等)にダメージを与えてしまう虞があった。 To manufacture an intermittently coated electrode sheet, it is possible to form uncoated portions of the intermittently coated electrode sheet by chipping off the electrode mixture layer with a blade or the like, as described in Patent Document 1. However, in this case, there is a risk that the chipping blade may damage the electrode current collector (metal foil, etc.).
したがって、本開示の目的は、間欠塗工型の電極シートの非塗工部において電極集電体にダメージを与えずに、間欠塗工型の電極シートを製造することのできる、電極の製造方法を提供することである。 Therefore, the object of the present disclosure is to provide a method for manufacturing an electrode that can produce an intermittently coated electrode sheet without damaging the electrode current collector in the uncoated areas of the intermittently coated electrode sheet.
〔1〕本開示の電極の製造方法は、
電極活物質、バインダおよび溶媒を含む造粒体を作製する工程と、
第1ロールと第2ロールとの間の第1ギャップに前記造粒体を供給し、前記造粒体を圧縮成形することにより、電極合材層を形成する工程と、
前記第2ロールと第3ロールとの間の第2ギャップに、前記第2ロール上を搬送された前記電極合材層と、前記第3ロール上を搬送された電極集電体と、を供給することにより、前記電極合材層を前記電極集電体上に配置する工程と、を備える。
前記電極集電体は、前記第3ロール側の面に間欠的に設けられた基材を有し、
前記電極集電体の前記第2ロール側の面の前記基材に対応する部分のみに、前記電極合材層が配置される。
[1] The method for manufacturing an electrode according to the present disclosure includes:
preparing granules containing an electrode active material, a binder, and a solvent;
supplying the granules to a first gap between a first roll and a second roll, and compressing and molding the granules to form an electrode mixture layer;
and a step of supplying the electrode mixture layer transported on the second roll and the electrode current collector transported on the third roll into a second gap between the second roll and the third roll, thereby arranging the electrode mixture layer on the electrode current collector.
the electrode current collector has a substrate intermittently provided on a surface facing the third roll,
The electrode mixture layer is disposed only on a portion of the surface of the electrode current collector on the second roll side that corresponds to the substrate.
上記〔1〕の製造方法によれば、間欠塗工型の電極シートの非塗工部において電極集電体にダメージを与えずに、間欠塗工型の電極シートを製造することのできる、電極の製造方法を提供することができる。
すなわち、電極集電体13の第3ロール33側の面(電極合材層12を設ける面と反対側の面)に間欠的に基材14を設けておくことで、基材14に対応する位置のみで電極合材層12が電極集電体13に押しつけられ、電極集電体13上に電極合材層12が配置される。したがって、電極集電体13の第2ロール32側の面の基材14に対応する部分のみに、電極合材層12が配置される。このため、本開示の製造方法によれば、上述の特許文献1に開示される方法のように、欠き取りブレードにより電極集電体(金属箔等)にダメージを与えてしまう虞がない。
According to the manufacturing method [1] above, it is possible to provide a method for manufacturing an electrode that can manufacture an intermittently coated electrode sheet without damaging the electrode current collector in the uncoated parts of the intermittently coated electrode sheet.
That is, by providing the substrate 14 intermittently on the surface of the electrode current collector 13 facing the third roll 33 (the surface opposite to the surface on which the electrode mixture layer 12 is provided), the electrode mixture layer 12 is pressed against the electrode current collector 13 only at positions corresponding to the substrate 14, and the electrode mixture layer 12 is disposed on the electrode current collector 13. Therefore, the electrode mixture layer 12 is disposed only in the portion of the surface of the electrode current collector 13 facing the second roll 32 that corresponds to the substrate 14. Therefore, according to the manufacturing method of the present disclosure, there is no risk of the electrode current collector (metal foil or the like) being damaged by the notching blade, as in the method disclosed in Patent Document 1 above.
以下、本開示の一実施形態について説明する。ただし、本開示はこれらに限定されるものではない。なお、本明細書では、「正極」および「負極」を総称して「電極」と記す。 One embodiment of the present disclosure will be described below. However, the present disclosure is not limited to this. In this specification, "positive electrode" and "negative electrode" will be collectively referred to as "electrodes."
図1は、本実施形態の電極の製造方法の概略を示すフローチャートである。図1に示すように、本実施形態の電極の製造方法は、少なくとも造粒体作製工程(S10)と、電極合材層形成工程(S20)と、配置工程(S30)と、を備える。 Figure 1 is a flowchart showing an outline of the electrode manufacturing method of this embodiment. As shown in Figure 1, the electrode manufacturing method of this embodiment includes at least a granule preparation process (S10), an electrode mixture layer formation process (S20), and an arrangement process (S30).
なお、本実施形態で製造される電極は、例えば、リチウムイオン二次電池用のシート状の電極(電極シート)である。電極は、正極および負極のいずれであってもよい。 The electrode manufactured in this embodiment is, for example, a sheet-shaped electrode (electrode sheet) for a lithium-ion secondary battery. The electrode may be either a positive electrode or a negative electrode.
《造粒体作製工程(S10)》
造粒体作製工程では、電極活物質、バインダおよび溶媒を含む造粒体(湿潤造粒体)を作製する。なお、造粒体とは、電極活物質、バインダおよび溶媒を含む造粒粒子(複合粒子)が複数集まった集合体である。
Granule Preparation Step (S10)
In the granule preparation step, granules (wet granules) containing an electrode active material, a binder, and a solvent are prepared. The granules are an aggregate of a plurality of granulated particles (composite particles) containing the electrode active material, the binder, and the solvent.
造粒体は、例えば、電極活物質、バインダ、溶媒等を混合(造粒)することにより、作製することができる。造粒方法としては、例えば、撹拌造粒法を用いることができる。造粒体作製工程に用いられる各種造粒操作としては、例えば、攪拌造粒、流動層造粒、転動造粒等が挙げられる。これらの造粒操作には、攪拌混合装置などの種々の造粒装置を使用できる。攪拌混合装置が撹拌ブレード(ローターブレード)を有している場合、攪拌ブレードの回転数は、例えば、10~5000rpm程度である。 Granules can be produced, for example, by mixing (granulating) electrode active material, binder, solvent, etc. The granulation method can be, for example, agitation granulation. Examples of granulation procedures used in the granule production process include agitation granulation, fluidized bed granulation, and tumbling granulation. Various granulation devices, such as agitation mixers, can be used for these granulation procedures. When the agitation mixer has an agitation blade (rotor blade), the rotation speed of the agitation blade is, for example, approximately 10 to 5,000 rpm.
(電極活物質)
電極活物質は、正極活物質でもよいし、負極活物質でもよい。
(electrode active material)
The electrode active material may be a positive electrode active material or a negative electrode active material.
正極活物質としては、例えば、リチウム含有金属酸化物、リチウム含有リン酸塩等が挙げられる。リチウム含有金属酸化物としては、例えば、LiCoO2、LiNiO2、一般式LiNiaCobO2(ただし式中、a+b=1、0<a<1、0<b<1である。)で表される化合物、LiMnO2、LiMn2O4、一般式LiNiaCobMncO2(ただし式中、a+b+c=1、0<a<1、0<b<1、0<c<1である。)で表される化合物、LiFePO4などが挙げられる。ここで、一般式LiNiaCobMncO2で表される化合物としては、例えばLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2などが挙げられる。リチウム含有リン酸塩としては、例えば、LiFePO4等が挙げられる。 Examples of the positive electrode active material include lithium-containing metal oxides and lithium-containing phosphates. Examples of lithium-containing metal oxides include LiCoO 2 , LiNiO 2 , compounds represented by the general formula LiNi a Co b O 2 (wherein a + b = 1, 0 < a < 1, 0 < b < 1), LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , compounds represented by the general formula LiNi a Co b Mn c O 2 (wherein a + b + c = 1, 0 < a < 1, 0 < b < 1, 0 < c < 1), and LiFePO 4 . Examples of the compound represented by the general formula LiNi a Co b Mn c O 2 include LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 . Examples of lithium-containing phosphates include LiFePO4 .
正極活物質の平均粒径は、例えば0.1~25μm程度でよい。なお、ここでの「平均粒径」は、レーザ回折・散乱法によって測定された体積基準の粒度分布において、積算値50%での粒径(D50)を意味する。 The average particle size of the positive electrode active material may be, for example, approximately 0.1 to 25 μm. Note that "average particle size" here refers to the particle size at 50% cumulative value (D50) in the volume-based particle size distribution measured by laser diffraction/scattering.
負極活物質としては、例えば、黒鉛、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素等の炭素系負極活物質、および、珪素(Si)、錫(Sn)等を含有する合金系負極活物質が挙げられる。負極活物質の平均粒径(D50)は、例えば1~25μm程度でよい。 Anode active materials include, for example, carbon-based anode active materials such as graphite, graphitizable carbon, and non-graphitizable carbon, as well as alloy-based anode active materials containing silicon (Si), tin (Sn), etc. The average particle size (D50) of the anode active material may be, for example, approximately 1 to 25 μm.
造粒体の固形分の総量に対する電極活物質の配合比率(すなわち、電極合材層中の電極活物質の含有率)は、例えば、94~99.7質量%程度である。 The blending ratio of the electrode active material to the total amount of solids in the granules (i.e., the content of the electrode active material in the electrode mixture layer) is, for example, approximately 94 to 99.7% by mass.
(バインダ)
バインダとしては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、スチレンブタジエンラバー(SBR)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリル酸(PAA)等が挙げられる。バインダは1種単独で使用されてもよいし、2種以上が組み合わされて使用されてもよい。
(binder)
Examples of binders include carboxymethyl cellulose (CMC), styrene butadiene rubber (SBR), polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylic acid (PAA), etc. One type of binder may be used alone, or two or more types may be used in combination.
造粒体の固形分の総量に対するバインダの配合比率(すなわち、電極合材層中のバインダの含有率)は、例えば、0.3~6質量%程度である。 The binder content relative to the total amount of solids in the granules (i.e., the binder content in the electrode mixture layer) is, for example, approximately 0.3 to 6% by mass.
(溶媒)
溶媒としては、例えば、水系溶媒、有機溶媒などが挙げられる。水系溶媒とは、水、または、水と極性有機溶媒とを含む混合溶媒を意味する。
(solvent)
Examples of the solvent include an aqueous solvent, an organic solvent, etc. An aqueous solvent means water or a mixed solvent containing water and a polar organic solvent.
水系溶媒としては、取扱いの容易さからは、水を好適に用いることができる。混合溶媒に使用可能な極性有機溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、アセトン等のケトン類、テトラヒドロフラン等のエーテル類等が挙げられる。なお、水系溶媒は、負極製造用の溶媒として好適に用いることができる。 Water is a suitable aqueous solvent due to its ease of handling. Examples of polar organic solvents that can be used in the mixed solvent include alcohols such as methanol, ethanol, and isopropyl alcohol, ketones such as acetone, and ethers such as tetrahydrofuran. Aqueous solvents are also suitable for use as solvents for producing negative electrodes.
有機溶媒としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)などが挙げられる。なお、有機溶媒は、正極製造用の溶媒として好適に用いることができる。 Examples of organic solvents include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). Organic solvents can be suitably used as solvents for manufacturing positive electrodes.
溶媒の使用量は、特に限定されないが、造粒体の固形分率(不揮発分率)は、70質量%以上100質量%未満、好ましくは70~90質量%、より好ましくは70~80質量%となるように調整すればよい。この場合、後述する配置工程(S30)において、より確実に、電極集電体13の基材14に対応する位置で電極合材層12が電極集電体13に押しつけられたときに、電極合材層12が電極集電体13に配置(固着)され、一方、基材14のない位置で電極合材層12が電極集電体13に押しつけられないときは、電極合材層12が電極集電体13に配置(固着)されない。このため、より確実に電極集電体13の第2ロール32側の面の基材14に対応する部分のみに、電極合材層12が配置(固着)される。したがって、より確実に所望の間欠塗工型の電極シートを製造することができる。
造粒体の固形分率が70質量%未満である場合、溶媒量が多いため、造粒体の作製が難しくなる場合がある。なお、「固形分率」とは、溶媒を含む全ての原材料の質量合計に対する溶媒以外の成分(不揮発成分)質量の比率を意味する。
The amount of solvent used is not particularly limited, but may be adjusted so that the solid content (non-volatile content) of the granules is 70% by mass or more but less than 100% by mass, preferably 70 to 90% by mass, and more preferably 70 to 80% by mass. In this case, in the disposing step (S30) described below, when the electrode mixture layer 12 is pressed against the electrode current collector 13 at a position corresponding to the substrate 14 of the electrode current collector 13, the electrode mixture layer 12 is more reliably disposed (fixed) to the electrode current collector 13. On the other hand, when the electrode mixture layer 12 is not pressed against the electrode current collector 13 at a position where the substrate 14 is not present, the electrode mixture layer 12 is not disposed (fixed) to the electrode current collector 13. Therefore, the electrode mixture layer 12 is more reliably disposed (fixed) only to the portion of the surface of the electrode current collector 13 facing the second roll 32 that corresponds to the substrate 14. Therefore, the desired intermittently coated electrode sheet can be more reliably produced.
If the solid content of the granules is less than 70% by mass, the amount of solvent is large, which may make it difficult to produce the granules. Note that the "solid content" refers to the ratio of the mass of components other than the solvent (non-volatile components) to the total mass of all raw materials including the solvent.
(他の成分)
造粒体の成分としては、上記以外の他の成分を含んでいてもよく、例えば導電材を含んでいてもよい。導電材としては、例えば、アセチレンブラック(AB)、サーマルブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラック、または、カーボンナノチューブ(CNT)が挙げられる。導電材により、電子伝導性の向上が期待される。
(Other ingredients)
The granules may contain other components than those mentioned above, such as a conductive material. Examples of the conductive material include carbon black such as acetylene black (AB), thermal black, and furnace black, and carbon nanotubes (CNT). The conductive material is expected to improve electronic conductivity.
《電極合材層形成工程(S20)》
電極合材層形成工程では、第1ロール31と第2ロール32との間の第1ギャップに造粒体10を供給し、造粒体10を圧縮成形することにより、電極合材層12を形成する。
《Electrode composite material layer formation step (S20)》
In the electrode mixture layer forming step, granules 10 are supplied to a first gap between first roll 31 and second roll 32 and are compression-molded to form electrode mixture layer 12 .
本実施形態の電極の製造方法では、図2および図3に示されるような電極製造装置3が用いられる。電極製造装置3は、フィーダ2と、3本のロール(第1ロール31、第2ロール32および第3ロール33)とを備える。第1ロール31、第2ロール32および第3ロール33の各々の直径は、例えば、10~1000mmであり、各々の軸方向の長さは、例えば、100~2000mmである。 The electrode manufacturing method of this embodiment uses an electrode manufacturing apparatus 3 as shown in Figures 2 and 3. The electrode manufacturing apparatus 3 includes a feeder 2 and three rolls (a first roll 31, a second roll 32, and a third roll 33). The diameter of each of the first roll 31, second roll 32, and third roll 33 is, for example, 10 to 1000 mm, and the length in the axial direction of each is, for example, 100 to 2000 mm.
第1ロール31、第2ロール32および第3ロール33は、第1ロール31、第2ロール32および第3ロール33の各々の回転軸が互いに平行であるように、各々の回転軸が固定されている。第1ロール31と第2ロール32との間の第1ギャップの距離(幅)は一定に維持されている。第2ロール32と第3ロール33との間の第2ギャップの距離も一定に維持されている。第1ロール31、第2ロール32および第3ロール33は、それぞれ回転駆動される。図2および図3において、各ロールに描かれた曲線矢印は、各ロールの回転方向を示している。 The first roll 31, second roll 32, and third roll 33 have their respective rotation axes fixed so that they are parallel to one another. The distance (width) of the first gap between the first roll 31 and the second roll 32 is maintained constant. The distance of the second gap between the second roll 32 and the third roll 33 is also maintained constant. The first roll 31, second roll 32, and third roll 33 are each driven to rotate. In Figures 2 and 3, the curved arrows drawn on each roll indicate the direction of rotation of each roll.
第1ロール31と第2ロール32とは、互いに反対方向に回転駆動される。このような一対のロール(第1ロール31と第2ロール32)の間に、造粒体を供給し、造粒体を一対のロールで圧縮成形することにより、シート状の電極合材層が形成される。 The first roll 31 and the second roll 32 are driven to rotate in opposite directions. Granulated material is supplied between this pair of rolls (first roll 31 and second roll 32), and the granulated material is compressed and molded by the pair of rolls to form a sheet-like electrode mixture layer.
第1ロール31と第2ロール32との間の第1ギャップの距離は、例えば、50μm~10mm程度である。なお、第1ギャップの距離とは、第1ロール31と第2ロール32とが最も近接する位置における、第1ロール31と第2ロール32と間の直線距離である。 The first gap distance between the first roll 31 and the second roll 32 is, for example, approximately 50 μm to 10 mm. Note that the first gap distance is the linear distance between the first roll 31 and the second roll 32 at the position where the first roll 31 and the second roll 32 are closest to each other.
フィーダ2は、第1ロール31と第2ロール32との間のギャップ(第1ギャップ)の直上に配置されている。本工程では、まず、造粒体がフィーダ2に供給される。フィーダ2は、造粒体10を、第1ロール31と第2ロール32との間の第1ギャップに供給する。 Feeder 2 is positioned directly above the gap (first gap) between first roll 31 and second roll 32. In this process, granules are first supplied to feeder 2. Feeder 2 supplies granules 10 to the first gap between first roll 31 and second roll 32.
電極製造装置3は、さらに、第1ロール31および第2ロール32の軸方向に所定の間隔を隔てて、互いに平行に配置された一対の規制板24を備える。この一対の規制板24によって、第1ロール31および第2ロール32の間のギャップ(第1ギャップ)に供給された造粒体10は、幅寸法を規制されつつ、第1ロール31および第2ロール32の(図中の矢印方向の)回転によって、第1ギャップの下方に引き込まれ、第1ギャップを通過する。これにより、電極合材層12の目付量(単位面積当たりの質量)を調整することができる。また、一対の規制板24により、電極集電体13の幅方向の両端に、電極合材層12が配置されない露出部13bを設けることができる(図4)。なお、電極合材層12の目付量は、第1ギャップの距離によっても調整可能である。 The electrode manufacturing apparatus 3 further includes a pair of regulating plates 24 arranged parallel to each other at a predetermined distance in the axial direction of the first roll 31 and the second roll 32. The pair of regulating plates 24 regulate the width of the granules 10 supplied to the gap (first gap) between the first roll 31 and the second roll 32. As the first roll 31 and the second roll 32 rotate (in the direction of the arrow in the figure), the granules are pulled downward through the first gap and pass through the first gap. This allows the weight (mass per unit area) of the electrode mixture layer 12 to be adjusted. The pair of regulating plates 24 also allows exposed portions 13b, where no electrode mixture layer 12 is located, to be formed at both ends of the electrode current collector 13 in the width direction (Figure 4). The weight of the electrode mixture layer 12 can also be adjusted by the distance of the first gap.
なお、第2ロール32の回転速度は、第1ロール31の回転速度より速いことが好ましい。例えば、第2ロール32の回転速度は、第1ロール31の回転速度の3倍~5倍程度である。第2ロール32の回転速度を第1ロール31の回転速度より速くすることで、図2に示されるように、造粒体が、第2ロール32の表面で第1ロール31の表面より多く引き伸ばされ、造粒体の液架橋の部分が第2ロール32の表面に接する面積が、第1ロール31の表面に接する面積よりも大きくなる。これにより、圧延後の造粒体10(電極合材層12)は、第2ロール32側に張り付き、第2ロール32によって搬送される。 It is preferable that the rotation speed of the second roll 32 is faster than that of the first roll 31. For example, the rotation speed of the second roll 32 is approximately three to five times faster than that of the first roll 31. By making the rotation speed of the second roll 32 faster than that of the first roll 31, as shown in FIG. 2, the granules are stretched more on the surface of the second roll 32 than on the surface of the first roll 31, and the area of the liquid-bridged portion of the granules in contact with the surface of the second roll 32 becomes larger than the area in contact with the surface of the first roll 31. As a result, the granules 10 (electrode mixture layer 12) after rolling adhere to the second roll 32 side and are transported by the second roll 32.
《配置工程(S30)》
配置工程では、第2ロール32と第3ロール33との間の第2ギャップに、第2ロール32上を搬送された電極合材層12と、第3ロール33上を搬送された電極集電体13と、を供給することにより、電極合材層12を電極集電体13上に配置する電極合材層12を電極集電体13上に配置する。
《Placement process (S30)》
In the placement process, the electrode composite layer 12 transported on the second roll 32 and the electrode current collector 13 transported on the third roll 33 are supplied to the second gap between the second roll 32 and the third roll 33, thereby placing the electrode composite layer 12 on the electrode current collector 13.
例えば、電極合材層形成工程(S20)で作製されたシート状の電極合材層12を電極集電体13(負極集電体)に転写することで、電極合材層12を電極集電体13上に配置する。 For example, the sheet-like electrode mixture layer 12 produced in the electrode mixture layer formation step (S20) is transferred to the electrode current collector 13 (negative electrode current collector), thereby disposing the electrode mixture layer 12 on the electrode current collector 13.
具体的には、電極集電体13は第3ロール33上を搬送され、第2ロール32と第3ロール33との間のギャップ(第2ギャップ)に供給される。電極合材層12は、第1ロール31と第2ロール32との間のギャップ(第1ギャップ)を出た後、第2ロール32上を搬送され、第2ロール32と第3ロール33との間のギャップに供給される。第2ロール32と第3ロール33とは互いに反対方向に回転駆動されている(図2および図3の曲線矢印参照)。 Specifically, the electrode current collector 13 is transported on the third roll 33 and supplied to the gap (second gap) between the second roll 32 and the third roll 33. After leaving the gap (first gap) between the first roll 31 and the second roll 32, the electrode mixture layer 12 is transported on the second roll 32 and supplied to the gap between the second roll 32 and the third roll 33. The second roll 32 and the third roll 33 are driven to rotate in opposite directions (see the curved arrows in Figures 2 and 3).
ここで、電極集電体13の第3ロール33側の面(配置工程において第3ロール33側となる面)には、間欠的に基材14が設けられている。これにより、電極集電体13の第2ロール32側の面(配置工程において第3ロール33側となる面)の基材14に対応する部分のみに、電極合材層12が配置される。 Here, substrates 14 are intermittently provided on the surface of the electrode current collector 13 facing the third roll 33 (the surface that faces the third roll 33 in the placement process). As a result, the electrode mixture layer 12 is placed only on the portions of the surface of the electrode current collector 13 facing the second roll 32 (the surface that faces the third roll 33 in the placement process) that correspond to the substrates 14.
すなわち、電極集電体13の基材14に対応する位置で電極合材層12が電極集電体13に押しつけられ、電極合材層12は第2ロール32から離れて、電極集電体13に圧着される。すなわち、電極合材層12が第2ロール32から電極集電体13に転写される。 That is, the electrode mixture layer 12 is pressed against the electrode current collector 13 at a position corresponding to the substrate 14 of the electrode current collector 13, and the electrode mixture layer 12 is separated from the second roll 32 and pressed against the electrode current collector 13. That is, the electrode mixture layer 12 is transferred from the second roll 32 to the electrode current collector 13.
一方、電極集電体13の基材14のない位置では電極合材層12が電極集電体13に押しつけられないため、電極合材層12aは第2ロール32から離れずに、さらに第2ロール32上を搬送される。 On the other hand, in areas of the electrode current collector 13 where there is no substrate 14, the electrode mixture layer 12 is not pressed against the electrode current collector 13, so the electrode mixture layer 12a does not separate from the second roll 32 and is further transported over the second roll 32.
なお、電極集電体13上に配置されなかった電極合材層12aは、ブレード4によって掻き取り、造粒体10の材料として再利用することができる。このように、配置工程において電極集電体13上に配置されなかった電極合材層12aを再利用することが好ましい。この場合、電極合材層の材料を有効利用でき、材料コストを削減することができる。 The electrode mixture layer 12a that is not placed on the electrode current collector 13 can be scraped off by the blade 4 and reused as material for the granules 10. In this way, it is preferable to reuse the electrode mixture layer 12a that is not placed on the electrode current collector 13 in the placement process. In this case, the material of the electrode mixture layer can be used effectively, reducing material costs.
このようにして、シート状の電極合材層12を電極集電体13上の所定位置のみに間欠的に配置することができる。したがって、間欠塗工型の電極シートを製造することができる。なお、間欠塗工型の電極シート11とは、例えば、図4に示されるように、電極合材層12の間に電極集電体13の露出部13aを有する電極シート11である。 In this way, the sheet-like electrode mixture layer 12 can be intermittently placed only at predetermined positions on the electrode current collector 13. Therefore, an intermittently coated electrode sheet can be manufactured. An intermittently coated electrode sheet 11 is, for example, an electrode sheet 11 having exposed portions 13a of the electrode current collector 13 between the electrode mixture layers 12, as shown in Figure 4.
基材14としては、例えば、正極合材層、負極合材層、カーボンコート層、金属製シート(SUSシート等)を用いることができる。 The substrate 14 can be, for example, a positive electrode composite layer, a negative electrode composite layer, a carbon coating layer, or a metal sheet (such as a stainless steel sheet).
基材14の厚みは、好ましくは10μm~100mmであり、より好ましくは30μm~1mmであり、例えば、50μmである。
この場合、電極集電体13の基材14に対応する位置で電極合材層12が電極集電体13に押しつけられ、基材14のない位置では電極合材層12が電極集電体13に押しつけられないため、より確実に電極集電体13の第2ロール32側の面の基材14に対応する部分のみに、電極合材層12が配置(固着)される。したがって、より確実に所望の間欠塗工型の電極シートを製造することができる。
The thickness of the substrate 14 is preferably 10 μm to 100 mm, more preferably 30 μm to 1 mm, for example, 50 μm.
In this case, the electrode mixture layer 12 is pressed against the electrode current collector 13 at positions corresponding to the substrate 14 of the electrode current collector 13, and is not pressed against the electrode current collector 13 at positions where the substrate 14 is not present, so that the electrode mixture layer 12 is more reliably disposed (fixed) only in the portions corresponding to the substrate 14 on the surface of the electrode current collector 13 facing the second roll 32. Therefore, the desired intermittently coated electrode sheet can be more reliably manufactured.
電極集電体13の電極合材層12と反対側に残存する基材14が電極(電極シート)の構成部材として必要ない場合(例えば、基材14が金属製シートである場合)は、電極合材層12を乾燥させる前または後に、電極集電体13から剥がすことができる。基材14は、例えば、真空吸引装置や電磁的吸引装置等を用いて基材14を固定した状態で、電極合材層12付きの電極集電体13をロール等で巻き取ることにより、機械的に剥がすことができる。
一方、基材14が正極合材層、負極合材層、カーボンコート層等であり、電極(電極シート)の構成部材として必要な部材である場合は、基材14を剥がす必要はない。
When the substrate 14 remaining on the side of the electrode current collector 13 opposite the electrode mixture layer 12 is not required as a constituent member of the electrode (electrode sheet) (for example, when the substrate 14 is a metal sheet), it can be peeled off from the electrode current collector 13 before or after drying the electrode mixture layer 12. The substrate 14 can be mechanically peeled off by, for example, fixing the substrate 14 using a vacuum suction device, an electromagnetic suction device, or the like, and then winding up the electrode current collector 13 with the electrode mixture layer 12 on a roll or the like.
On the other hand, when the substrate 14 is a positive electrode composite layer, a negative electrode composite layer, a carbon coating layer, or the like, and is a necessary component of the electrode (electrode sheet), the substrate 14 does not need to be peeled off.
なお、基材14と電極集電体13とは、例えば、粘着シート(両面テープ)等で貼り合わせられている。粘着シートの厚みは、好ましくは10μm~100mmであり、より好ましくは30μm~1mmであり、例えば、50μmである。基材14と電極集電体13との間の剥離強度は、90°剥離試験の測定値で1~100N/10mmであることが好ましい。
なお、90°剥離試験は「JIS Z 0237:粘着テープ・粘着シート試験方法」に準拠して実際し得る。
The substrate 14 and the electrode current collector 13 are bonded together with, for example, an adhesive sheet (double-sided tape). The thickness of the adhesive sheet is preferably 10 μm to 100 mm, more preferably 30 μm to 1 mm, for example, 50 μm. The peel strength between the substrate 14 and the electrode current collector 13 is preferably 1 to 100 N/10 mm as measured in a 90° peel test.
The 90° peel test can be carried out in accordance with "JIS Z 0237: Test method for adhesive tapes and adhesive sheets."
電極合材層12を乾燥させた後に、電極シート11を例えばスリッタ等を用いて所定のサイズに切断加工してもよい。 After the electrode mixture layer 12 has dried, the electrode sheet 11 may be cut to a predetermined size using, for example, a slitter.
本開示の製造方法によって得られる電極は、例えば、リチウムイオン二次電池(非水電解質二次電池)の電極として用いることができる。そのリチウムイオン二次電池は、例えば、ハイブリッド自動車(HV)、電気自動車(EV)、プラグインハイブリッド車(PHV)等の電源として用いることができる。ただし、本開示の製造方法によって得られる電極は、このような車載用途に限られず、あらゆる用途に適用可能である。 The electrodes obtained by the manufacturing method of the present disclosure can be used, for example, as electrodes for lithium-ion secondary batteries (nonaqueous electrolyte secondary batteries). These lithium-ion secondary batteries can be used as power sources for hybrid vehicles (HVs), electric vehicles (EVs), plug-in hybrid vehicles (PHVs), and the like. However, the electrodes obtained by the manufacturing method of the present disclosure are not limited to such in-vehicle applications and can be used for a variety of applications.
今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments and examples disclosed herein should be considered in all respects to be illustrative and not restrictive. The scope of the present disclosure is indicated by the claims, not the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
10 造粒体、12,12a 電極合材層、13 電極集電体、13a,13b 露出部、14 基材、2 フィーダ、24 規制板、3 電極製造装置、31 第1ロール、32 第2ロール、33 第3ロール、4 ブレード。 10 Granules, 12, 12a Electrode mixture layer, 13 Electrode current collector, 13a, 13b Exposed portion, 14 Substrate, 2 Feeder, 24 Regulating plate, 3 Electrode manufacturing device, 31 First roll, 32 Second roll, 33 Third roll, 4 Blade.
Claims (3)
第1ロールと第2ロールとの間の第1ギャップに前記造粒体を供給し、前記造粒体を圧縮成形することにより、電極合材層を形成する工程と、
前記第2ロールと第3ロールとの間の第2ギャップに、前記第2ロール上を搬送された前記電極合材層と、前記第3ロール上を搬送された電極集電体と、を供給することにより、前記電極合材層を前記電極集電体上に配置する工程と、を備え、
前記電極集電体は、前記第3ロール側の面に間欠的に設けられた基材を有し、
前記電極集電体の前記第2ロール側の面の前記基材に対応する部分のみに、前記電極合材層が配置され、
前記第2ロールと前記第3ロールとは、互いに反対方向に回転駆動されている、
電極の製造方法。 preparing granules containing an electrode active material, a binder, and a solvent;
supplying the granules to a first gap between a first roll and a second roll, and compressing and molding the granules to form an electrode mixture layer;
and supplying the electrode mixture layer transported on the second roll and the electrode current collector transported on the third roll into a second gap between the second roll and the third roll, thereby disposing the electrode mixture layer on the electrode current collector,
the electrode current collector has a substrate intermittently provided on a surface facing the third roll,
the electrode mixture layer is disposed only on a portion of the surface of the electrode current collector facing the second roll, the portion corresponding to the substrate;
The second roll and the third roll are driven to rotate in opposite directions.
Electrode manufacturing method.
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