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JP7809673B2 - Electrode manufacturing method and battery manufacturing method - Google Patents
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JP7809673B2 - Electrode manufacturing method and battery manufacturing method - Google Patents

Electrode manufacturing method and battery manufacturing method

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JP7809673B2 JP2023122716A JP2023122716A JP7809673B2 JP 7809673 B2 JP7809673 B2 JP 7809673B2 JP 2023122716 A JP2023122716 A JP 2023122716A JP 2023122716 A JP2023122716 A JP 2023122716A JP 7809673 B2 JP7809673 B2 JP 7809673B2
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Description

実施形態は、電極の製造方法及び電池の製造方法に関する。 Embodiments relate to methods for manufacturing electrodes and methods for manufacturing batteries.

ニオブチタン含有酸化物を用いた電極の寿命性能を高めるため、電極にカルボキシメチルセルロース(carboxymethyl cellulose;CMC)などの親水性結着剤を添加することが行われている。しかしながら、この電極は、大型化すると撓みやすく、製造時の取り扱いが困難であるという課題がある。 To improve the lifespan of electrodes using niobium-titanium oxide, hydrophilic binders such as carboxymethyl cellulose (CMC) are added to the electrodes. However, these electrodes tend to bend easily when made large, making them difficult to handle during manufacturing.

特開2019-53944号公報JP 2019-53944 A

実施形態は、製造時の不良発生を低減することが可能な電極の製造方法及び電池の製造方法を提供することを目的とする。 The embodiments aim to provide an electrode manufacturing method and a battery manufacturing method that can reduce the occurrence of defects during manufacturing.

実施形態によれば、ニオブ含有酸化物及びチタン含有酸化物のうちの少なくとも一方と、水を含むスラリーを、集電体に塗工することにより構造体を得る工程と、
スラリーを乾燥させて活物質含有層を形成する工程と、
構造体をプレスする工程と、
構造体を複数積層し、得られた積層体の両方の最外層を加圧しながら乾燥させることにより、活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量を600質量ppm以下とする工程とを含む、電極の製造方法が提供される。
According to an embodiment, the method includes: applying a slurry containing water and at least one of a niobium-containing oxide and a titanium-containing oxide to a current collector to obtain a structure;
a step of drying the slurry to form an active material-containing layer;
pressing the structure;
and laminating a plurality of structures and drying both outermost layers of the resulting laminate under pressure, thereby reducing the moisture content of the active material-containing layer to 600 ppm by mass or less as determined by the Karl Fischer method.

また、実施形態によれば、実施形態の方法で得られた電極を第1電極とし、第1電極と第2電極の間にセパレータを配置して電極群を作製する工程と、
電極群を外装部材に収納する工程と、
外装部材に収納された電極群に非水電解質を保持させる工程とを含む、電池の製造方法が提供される。
According to the embodiment, a method for manufacturing an electrode assembly includes a step of using the electrode obtained by the method of the embodiment as a first electrode and disposing a separator between the first electrode and a second electrode;
a step of housing the electrode group in an exterior member;
and retaining a non-aqueous electrolyte in the electrode group housed in the exterior member.

実施形態の方法の一例を示すフロー図。FIG. 1 is a flow diagram illustrating an example of a method according to an embodiment. 実施形態の方法における塗工及び乾燥の一例を示す模式図。3A and 3B are schematic diagrams showing an example of coating and drying in the method of the embodiment. 構造体の一例を示す平面図。FIG. 1 is a plan view showing an example of a structure. 図3に示す構造体のIV-IV線に沿って切断した断面図。4 is a cross-sectional view of the structure shown in FIG. 3 taken along line IV-IV. 図3に示す構造体のV-V線に沿って切断した断面図。4 is a cross-sectional view of the structure shown in FIG. 3 taken along line VV. 構造体の活物質含有層非形成部を一対のローラで挟んだ状態を示す側面図。FIG. 10 is a side view showing a state in which a portion of the structure without an active material-containing layer is sandwiched between a pair of rollers. 一対のローラで活物質含有層非形成部が挟まれた構造体の、搬送方向と直交する方向に沿って切断した断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a structure in which a portion without an active material layer is sandwiched between a pair of rollers, taken along a direction perpendicular to the conveying direction. 構造体のロールの一例を示す模式的な斜視図。FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a roll of a structure. 実施形態の方法におけるプレス及び巻き取りの一例を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of pressing and winding in the method of the embodiment. 図9に示すプレス工程を示す拡大断面図。FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing the pressing step shown in FIG. 9 . 実施形態の方法における裁断の一例を示す模式的な平面図。FIG. 4 is a schematic plan view showing an example of cutting in the method of the embodiment. 実施形態の方法で製造された電極を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing an electrode manufactured by the method of the embodiment. 皺が発生したタブを有する電極を示す平面図。FIG. 10 is a plan view showing an electrode having a wrinkled tab. 実施形態の方法の第2乾燥で用いる筐体を示す平面図。FIG. 10 is a plan view showing a housing used in the second drying step of the method of the embodiment. 図14に示す筐体をXV-XV線に沿って切断した断面図。15 is a cross-sectional view of the housing shown in FIG. 14 taken along line XV-XV. 実施形態の方法で製造された電池の部分切欠斜視図。FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of a battery manufactured by a method according to an embodiment. 図16のBで示す部分の拡大断面図。FIG. 17 is an enlarged cross-sectional view of a portion indicated by B in FIG. 16 . 実施形態の方法で製造された積層型電極群の他の例を示す斜視図。FIG. 10 is a perspective view showing another example of a stacked electrode group manufactured by the method of the embodiment. 実施形態の方法で製造された電池を端子延出方向と垂直な方向に切断した断面図。3 is a cross-sectional view of a battery manufactured by a method according to an embodiment, taken in a direction perpendicular to the terminal extending direction. FIG. 図19のAで示す部分の拡大断面図。FIG. 20 is an enlarged cross-sectional view of a portion indicated by A in FIG. 19 .

(第1の実施形態)
第1の実施形態は、電極の製造方法に関する。
(First embodiment)
The first embodiment relates to a method for manufacturing an electrode.

ニオブ含有酸化物及びチタン含有酸化物のうちの少なくとも一方と、水を含むスラリーを、集電体に塗工し、乾燥し、プレスし、裁断することにより作製された電極は、電極面積を大きくすると、撓みやすくなる。そのため、電極をバキューム等の搬送装置で搬送する際に電極が撓んで変形したり、搬送装置から電極が落下する等の不良を生じる。 Electrodes made by applying a slurry containing water and at least one of niobium-containing oxide and titanium-containing oxide to a current collector, drying, pressing, and cutting the resulting material, tend to bend easily when the electrode area is increased. This can lead to defects such as the electrode bending and deforming when transported by a transport device such as a vacuum, or falling off the transport device.

実施形態の方法は、ニオブ含有酸化物及びチタン含有酸化物のうちの少なくとも一方と、水を含むスラリーを、集電体に塗工することにより構造体を得る工程と、
前記スラリーを乾燥させて活物質含有層を形成する工程と、
前記構造体をプレスする工程と、
前記構造体を複数積層し、得られた積層体の両方の最外層を加圧しながら乾燥させることにより、前記活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量を600質量ppm以下とする工程とを含む。
The method of the embodiment includes a step of applying a slurry containing water and at least one of a niobium-containing oxide and a titanium-containing oxide to a current collector to obtain a structure;
drying the slurry to form an active material-containing layer;
pressing the structure;
and laminating a plurality of the structures and drying both outermost layers of the resulting laminate under pressure, thereby reducing the moisture content of the active material-containing layer to 600 ppm by mass or less as determined by the Karl Fischer method.

実施形態の方法によれば、電極または電池の製造において、電極を次工程あるいは所定の位置等に搬送する際、電極が適度な硬さを有するため、電極面積を大きくしても撓み難い。その結果、搬送時に電極が撓んで搬送装置から落下するのを回避することができるため、落下による電極の破損(欠け、割れ、剥離など)、所定の位置に電極が搬送されないなどの不良が生じるのを防止することができる。また、この電極と対極との間にセパレータを配置してスタック型電極群を製造する工程を、自動化するのが容易になる。 According to the method of the embodiment, when an electrode or battery is manufactured, the electrode has a moderate hardness, so it is less likely to bend even when the electrode area is large when the electrode is transported to the next process or a predetermined position. As a result, it is possible to prevent the electrode from bending and falling from the transport device during transport, preventing defects such as electrode damage (chipping, cracking, peeling, etc.) due to dropping, or the electrode not being transported to the predetermined position. Furthermore, it becomes easier to automate the process of manufacturing a stacked electrode group by placing a separator between this electrode and counter electrode.

以下、実施形態の方法を図1~図15を参照して説明する。 The method of this embodiment will be described below with reference to Figures 1 to 15.

実施形態の電極の製造方法は、図1に示す工程S1~S5を備えることができる。 The electrode manufacturing method of this embodiment can include steps S1 to S5 shown in Figure 1.

まず、スラリー塗工S1と、第1乾燥S2を説明する。 First, we will explain the slurry coating S1 and first drying S2.

図2は、スラリー塗工S1と、第1乾燥S2で用いる装置の一例を示す。この装置は、スラリー塗工装置20と、乾燥炉21と、湾曲矯正部22とを含む。スラリー塗工装置20は、スラリー貯蔵部23と、第1ダイコータ24と、第2ダイコータ25とを含む。被処理物の集電体3a(例えば負極集電体3a)がロール状に巻かれた集電体ロール26は、搬送経路F1の上流側に配置されている。搬送経路F1の下流側に、巻き取りローラ27が配置されている。集電体ロール26から送り出された集電体3aは、搬送経路F1に沿って移動し、巻き取りローラ27により巻き取られる。 Figure 2 shows an example of an apparatus used in slurry coating S1 and first drying S2. This apparatus includes a slurry coating device 20, a drying furnace 21, and a curvature correction unit 22. The slurry coating device 20 includes a slurry storage unit 23, a first die coater 24, and a second die coater 25. A current collector roll 26, on which a current collector 3a (e.g., a negative electrode current collector 3a) to be processed is wound into a roll, is disposed upstream of the transport path F1. A take-up roller 27 is disposed downstream of the transport path F1. The current collector 3a sent from the current collector roll 26 moves along the transport path F1 and is taken up by the take-up roller 27.

第1ダイコータ24は、搬送経路F1に沿って移動する集電体3aの上方に位置する。また、第2ダイコータ25は、搬送経路F1に沿って移動する集電体3aの下方に位置する。第2ダイコータ25が第1ダイコータ24よりも下流側に位置する。スラリー貯蔵部23は、スラリー供給流路23aを介して第1ダイコータ24にスラリーを供給する。また、スラリー貯蔵部23は、別のスラリー供給流路(図示せず)を介して第2ダイコータ25にスラリーを供給する。スラリー貯蔵部23は、例えば、スラリー貯蔵容器と送液ポンプ(図示を省略)を備えるものである。 The first die coater 24 is located above the current collector 3a moving along the transport path F1. The second die coater 25 is located below the current collector 3a moving along the transport path F1. The second die coater 25 is located downstream of the first die coater 24. The slurry storage unit 23 supplies slurry to the first die coater 24 via a slurry supply flow path 23a. The slurry storage unit 23 also supplies slurry to the second die coater 25 via another slurry supply flow path (not shown). The slurry storage unit 23 includes, for example, a slurry storage container and a liquid feed pump (not shown).

乾燥炉21は、スラリー塗工装置20よりも搬送経路F1の下流側に配置されている。乾燥炉21は、スラリーが塗工された集電体3a(以下、構造体とする)が乾燥炉21内に挿入される入口(図示しない)と、乾燥炉21内を搬送経路F1に沿って移動した構造体が排出される出口(図示しない)とを有する。 The drying furnace 21 is located downstream of the slurry applicator 20 on the transport path F1. The drying furnace 21 has an inlet (not shown) through which the current collector 3a (hereinafter referred to as the structure) coated with the slurry is inserted into the drying furnace 21, and an outlet (not shown) through which the structure is discharged after moving within the drying furnace 21 along the transport path F1.

湾曲矯正部22は、第1ダイコータ24及び第2ダイコータ25の下流側、乾燥炉21内の任意の1箇所もしくは2箇所以上、乾燥炉21と巻き取りローラ27の間、それぞれに配置されている。湾曲矯正部22を第1ダイコータ24及び第2ダイコータ25よりも下流側に配置することで、第1ダイコータ24及び第2ダイコータ25で塗工される面が湾曲矯正部22の影響を受け難くなり、塗工面の平坦性を維持することができる。湾曲矯正部22は、図6及び図7に示す通り、1対のローラから構成することができる。湾曲矯正部22は、搬送経路F1に沿って移動する構造体の上方に位置するガイドローラ28と、搬送経路F1に沿って移動する構造体の下方に位置する搬送ローラ29から構成されている。ガイドローラ28,搬送ローラ29のそれぞれは、例えば、鉄及びステンレス等の金属から形成される。 The curvature correction unit 22 is located downstream of the first die coater 24 and the second die coater 25, at one or more locations within the drying oven 21, or between the drying oven 21 and the take-up roller 27. By locating the curvature correction unit 22 downstream of the first die coater 24 and the second die coater 25, the surface coated by the first die coater 24 and the second die coater 25 is less susceptible to the influence of the curvature correction unit 22, thereby maintaining the flatness of the coated surface. As shown in Figures 6 and 7, the curvature correction unit 22 can be composed of a pair of rollers. The curvature correction unit 22 is composed of a guide roller 28 located above the structure moving along the transport path F1, and a conveying roller 29 located below the structure moving along the transport path F1. The guide roller 28 and the conveying roller 29 are each made of a metal such as iron or stainless steel.

次いで、スラリー塗工S1と、第1乾燥S2それぞれの工程の詳細について説明する。 Next, we will explain the details of each of the slurry coating S1 and first drying S2 processes.

まず、スラリー貯蔵部23に、ニオブ含有酸化物及びチタン含有酸化物のうちの少なくとも一方と、水を含むスラリーが供給される。スラリーは、例えば、ニオブ含有酸化物及びチタン含有酸化物のうちの少なくとも一方と、導電剤と、結着剤とを水を含む溶媒に分散させることにより調製される。活物質、導電剤、結着剤及び溶媒は、後述する。スラリー貯蔵部23に供給されたスラリーは、スラリー供給流路によって第1ダイコータ24及び第2ダイコータ25に供給される。集電体ロール26から送り出された集電体3aは、搬送経路F1に沿って移動し、第1ダイコータ24において、集電体3aの片面のうち、搬送方向(長手方向)と直交する両端部を除いてスラリーが塗工(塗布)される。片面にスラリーが塗工された集電体(構造体)は、搬送経路F1に沿って移動し、乾燥炉21の入口から乾燥炉21内に導入され、乾燥炉21で第1乾燥S2がなされた後、乾燥炉21の出口から排出され、巻き取りローラ27により巻き取られる。これにより、構造体がロール状に巻かれる。 First, a slurry containing at least one of a niobium-containing oxide and a titanium-containing oxide, and water is supplied to the slurry storage unit 23. The slurry is prepared, for example, by dispersing at least one of a niobium-containing oxide and a titanium-containing oxide, a conductive agent, and a binder in a solvent containing water. The active material, conductive agent, binder, and solvent are described below. The slurry supplied to the slurry storage unit 23 is supplied to the first die coater 24 and the second die coater 25 via the slurry supply flow path. The current collector 3a sent out from the current collector roll 26 moves along the conveying path F1, and in the first die coater 24, the slurry is coated (applied) on one side of the current collector 3a, except for both end portions perpendicular to the conveying direction (longitudinal direction). The current collector (structure) with the slurry coated on one side moves along the transport path F1, is introduced into the drying furnace 21 from its entrance, undergoes first drying S2 in the drying furnace 21, and is then discharged from the exit of the drying furnace 21 and taken up by the take-up roller 27. This winds up the structure into a roll.

次いで、ロール状に巻かれた構造体から集電体3aのもう一方の未塗工面を第2ダイコータ25に送り出す。集電体3aのもう一方の未塗工面に搬送方向(長手方向)と直交する両端部を除いてスラリーが塗工(塗布)される。これにより、スラリー塗工S1が完了する。もう一方の片面にスラリーが塗工された集電体(構造体)は、搬送経路F1に沿って移動し、乾燥炉21の入口から乾燥炉21内に導入され、乾燥炉21で第1乾燥S2がなされた後、乾燥炉21の出口から排出され、巻き取りローラ27により巻き取られる。これにより、第1乾燥S2が終了する。 Then, the other uncoated side of the current collector 3a is sent from the rolled structure to the second die coater 25. The other uncoated side of the current collector 3a is coated with slurry, except for both ends perpendicular to the conveying direction (longitudinal direction). This completes the slurry coating S1. The current collector (structure) with the slurry coated on the other side moves along the conveying path F1 and is introduced into the drying furnace 21 from its entrance. After undergoing the first drying S2 in the drying furnace 21, it is discharged from the exit of the drying furnace 21 and taken up by the take-up roller 27. This completes the first drying S2.

図3~図5に示す構造体10において、スラリーが塗工されて活物質含有層が形成される領域を3bで、スラリーが塗工されずに活物質含有層が存在しない領域を3aで示す。構造体のスラリーが塗工されている領域3bは、乾燥炉21での乾燥により短辺方向に収縮する。一方、構造体の搬送方向(長手方向)と直交する両端部3aは、スラリーが塗工されていないため、乾燥による収縮がほとんど生じない。この現象により生じた応力差によって、活物質含有層非形成の端部が湾曲しようとする。湾曲しようとする力の向きを図2において符号30で示す。 In the structure 10 shown in Figures 3 to 5, the region where the slurry is applied to form an active material-containing layer is indicated by 3b, and the region where the slurry is not applied and no active material-containing layer exists is indicated by 3a. The region 3b of the structure where the slurry is applied shrinks in the short side direction due to drying in the drying furnace 21. On the other hand, both end portions 3a perpendicular to the transport direction (longitudinal direction) of the structure do not have slurry applied, and therefore hardly shrink due to drying. The stress difference caused by this phenomenon causes the end portions where the active material-containing layer is not formed to tend to bend. The direction of the force tending to bend is indicated by the symbol 30 in Figure 2.

スラリー塗工後、構造体の短辺方向の両端に位置する活物質含有層非形成部を、図6及び図7に示す通り、ガイドローラ28と搬送ローラ29との間に挟みながら搬送経路F1に沿って巻き取りローラ27まで移動させる。これにより、構造体は、搬送方向(長手方向)と垂直な方向(短手方向)に引き伸ばされつつ、搬送経路F1に沿って移動できるため、スラリーの乾燥による湾曲を抑制することができる。なお、図7は、集電体3aの両面に活物質含有層3bが形成されている例を示しているが、集電体3aの片面に活物質含有層3bを形成する段階でガイドローラ28と搬送ローラ29とによる湾曲矯正を行った後、集電体3aのもう一方の片面に活物質含有層3bを形成する際にガイドローラ28と搬送ローラ29とによる湾曲矯正を行っても良い。巻き取りローラ27によって巻き取られた構造体のロール31の一例を図8に示す。図8では、構造体のロール31の捲回中心に位置する巻芯が省略されている。 After the slurry is applied, the active material-containing layer-free portions located at both ends of the short side of the structure are sandwiched between guide roller 28 and conveying roller 29 and moved along conveying path F1 to take-up roller 27, as shown in Figures 6 and 7. This allows the structure to be stretched in the direction (short direction) perpendicular to the conveying direction (longitudinal direction) while moving along conveying path F1, thereby suppressing curvature due to drying of the slurry. Note that Figure 7 shows an example in which active material-containing layers 3b are formed on both sides of current collector 3a. However, it is also possible to perform curvature correction using guide roller 28 and conveying roller 29 when forming active material-containing layer 3b on one side of current collector 3a, and then perform curvature correction using guide roller 28 and conveying roller 29 when forming active material-containing layer 3b on the other side of current collector 3a. Figure 8 shows an example of a roll 31 of the structure wound by take-up roller 27. The winding core located at the winding center of roll 31 of the structure is omitted in Figure 8.

ここで、第1乾燥は、活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量が、第2乾燥S5後の活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量よりも多ければ良い。また、第1乾燥は、例えば、カールフィッシャー法による含有水分量が1000質量ppm以上10000質量ppm以下の活物質含有層が形成されるように行うことができる。これにより、少なくともプレス時、裁断を行う場合はプレス及び裁断で構造体に破断及び欠けが生じるのを抑制することができる。カールフィッシャー法による含有水分量の測定方法を説明する。構造体のロール31の巻き始めの短辺部と、巻き終わりの短辺部それぞれから3mm×2cmの大きさの試料(集電体を含む)を切り出す。用意した2つの試料は、水分量の測定前にその乾燥が進まないようにする。具体的には、例えば、試料を用意した後、密閉容器に収容して測定器まで持って行くようにする。或いは、測定器のある場所で試料を用意し、その場ですぐに測定を行う。 The first drying step may be performed so that the moisture content of the active material-containing layer measured by the Karl Fischer method is greater than the moisture content of the active material-containing layer measured by the Karl Fischer method after the second drying step S5. The first drying step may be performed, for example, so that the active material-containing layer has a moisture content of 1,000 to 10,000 ppm by mass measured by the Karl Fischer method. This prevents breakage and chipping of the structure during pressing and cutting, at least during pressing and cutting. The method for measuring the moisture content by the Karl Fischer method is described below. Two samples (including the current collector) measuring 3 mm x 2 cm are cut from the short side at the beginning and the short side at the end of the roll 31 of the structure. The two prepared samples are prevented from drying out before measuring the moisture content. Specifically, for example, after preparing the samples, they are placed in a sealed container and taken to the measuring instrument. Alternatively, the samples are prepared at the measuring instrument's location and immediately measured on the spot.

上記のように準備した2つの試料それぞれについて、カールフィッシャー水分計(VA-06型、三菱ケミカルアナリテック社製)を用いて、電量滴定法で水分量の測定を行う。具体的には、試料を140℃に加熱し、200ml/minの流量で窒素ガスを流入させる条件で測定を行う。水とヨウ素との反応に消費された電気量から、水分量を換算する。得られた2つの水分量の平均値を、スラリーのカールフィッシャー法による含有水分量とする。 For each of the two samples prepared as described above, the moisture content is measured by coulometric titration using a Karl Fischer moisture meter (VA-06, manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.). Specifically, the sample is heated to 140°C and nitrogen gas is introduced at a flow rate of 200 ml/min. The moisture content is calculated from the amount of electricity consumed in the reaction between water and iodine. The average of the two moisture contents obtained is taken as the moisture content of the slurry as determined by the Karl Fischer method.

構造体の巻き始めの短辺部は、例えば、構造体が乾燥炉を通過した後に出口から出てきた短辺部であり得る。一方、構造体の巻き終わりの短辺部は、例えば、塗工を完了しヘッドを離した位置であり得る。 The short side of the structure where winding begins may be, for example, the short side where the structure emerges from the exit after passing through a drying oven. On the other hand, the short side of the structure where winding ends may be, for example, the position where the head is released after coating is completed.

活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量を1000質量ppm以上にすることにより、乾燥後に行われるプレスにおいて、構造体に破断及び欠けが生じるのを抑制することができる。含有水分量を10000質量ppm以下にすることによって、プレス時にスラリーがプレスローラに付着する等のプレス時の不良を避けることができる。含有水分量のより好ましい範囲は1500質量ppm以上5000質量ppm以下である。 By setting the moisture content of the active material-containing layer to 1,000 ppm by mass or more as measured by the Karl Fischer method, it is possible to prevent the structure from breaking or chipping during pressing after drying. By setting the moisture content to 10,000 ppm by mass or less, it is possible to avoid defects during pressing, such as the slurry adhering to the press roller. A more preferable range for the moisture content is 1,500 ppm by mass or more and 5,000 ppm by mass or less.

スラリーの乾燥温度は、25℃以上100℃以下の範囲にすることができ、より好ましくは25℃以上、80℃未満である。乾燥温度を25℃以上100℃以下の範囲にすることにより、活物質含有層を構成する材料中の水分を所定量残存させつつ除去することができる。乾燥時間は、25℃以上80℃未満の温度の場合、例えば、10秒以上600秒以下の範囲にすることができる。より好ましくは、60秒以上240秒以下である。ここで、乾燥温度は、例えば、乾燥炉21の炉内の温度である。 The drying temperature for the slurry can be in the range of 25°C or higher and 100°C or lower, and more preferably 25°C or higher and lower than 80°C. By setting the drying temperature in the range of 25°C or higher and 100°C or lower, it is possible to remove moisture from the materials that make up the active material-containing layer while leaving a predetermined amount of moisture remaining. When the drying temperature is in the range of 25°C or higher and lower than 80°C, the drying time can be in the range of 10 seconds or higher and 600 seconds or lower, for example. More preferably, it is in the range of 60 seconds or higher and 240 seconds or lower. Here, the drying temperature is, for example, the temperature inside the drying furnace 21.

活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量は、例えば、乾燥温度、乾燥時間、活物質含有層の組成等により調整することができる。 The moisture content of the active material-containing layer as determined by the Karl Fischer method can be adjusted, for example, by the drying temperature, drying time, and composition of the active material-containing layer.

第1乾燥S2がなされた構造体10は、巻き取りローラ27によって巻き取られる。水分を含む構造体は、構造体同士が接触してお互いの凹凸を転写してしまう恐れがある。構造体10の活物質含有層の含有水分量に応じて巻き取り張力を調整することによって、活物質含有層が圧迫されて表面に凹凸が生じる転写という現象を回避することができる。巻き取り張力は、例えば、5N以上30N以下の範囲にすることができる。 The structure 10 that has undergone the first drying step S2 is wound up by the winding roller 27. Moisture-containing structures may come into contact with each other and transfer unevenness to each other. By adjusting the winding tension according to the moisture content of the active material-containing layer of the structure 10, it is possible to avoid the phenomenon of transfer, in which the active material-containing layer is compressed and unevenness occurs on the surface. The winding tension can be set, for example, in the range of 5 N to 30 N.

なお、塗工S1と第1乾燥S2は、集電体の片面ずつ行っても集電体の両面同時に行っても良い。例えば、スラリーを集電体の一方の面に塗布した後、スラリーの乾燥条件を調整してカールフィッシャー法による測定で1000質量ppm以上10000質量ppm以下の水分を含有する活物質含有層を形成する。次いで、集電体の他方の面にスラリーを塗布した後、スラリーを同様の乾燥方法で乾燥することにより、カールフィッシャー法による測定で1000質量ppm以上10000質量ppm以下の水分を含有する活物質含有層が形成された集電体(構造体)を得ても良い。また、集電体の他方の面へのスラリー塗布と乾燥を省略しても良い。 The coating S1 and first drying S2 may be performed on one side of the current collector at a time, or on both sides of the current collector simultaneously. For example, after applying the slurry to one side of the current collector, the drying conditions for the slurry are adjusted to form an active material-containing layer with a moisture content of 1,000 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less, as measured by the Karl Fischer method. Next, the slurry may be applied to the other side of the current collector, and the slurry may be dried using a similar drying method, thereby obtaining a current collector (structure) with an active material-containing layer with a moisture content of 1,000 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less, as measured by the Karl Fischer method. Furthermore, applying and drying the slurry to the other side of the current collector may be omitted.

次いで、プレスS3について説明する。プレスS3で用いる装置の一例を図9及び図10に示す。 Next, we will explain press S3. An example of the device used in press S3 is shown in Figures 9 and 10.

図9の一例の製造装置32は、圧延部と、巻取り部40を備える。製造装置32では、活物質含有層3bの乾燥が行われた構造体10が、圧延部に搬入される。そして、構造体10は、圧延部から、ガイドローラ35~39をこの順に通って、巻取り部40へ搬送される。巻取り部40は、搬送された構造体10を巻取る。図9の一例では、巻取り部40は、巻取りリールを備え、巻取りリールに、構造体10がロール状に巻取られる。また、図9の一例では、圧延部と巻取り部40との間において、5つガイドローラ35,36,37,38,39によって、構造体10が上流側から下流側へガイドされる。ガイドローラ35~39のそれぞれは、例えば、鉄及びステンレス等の金属から形成される。 The example manufacturing apparatus 32 in FIG. 9 includes a rolling section and a winding section 40. In the manufacturing apparatus 32, the structure 10, after the active material-containing layer 3b has been dried, is transported into the rolling section. The structure 10 then passes through guide rollers 35-39 in this order from the rolling section and is transported to the winding section 40. The winding section 40 winds up the transported structure 10. In the example in FIG. 9, the winding section 40 includes a winding reel, and the structure 10 is wound into a roll on the winding reel. In addition, in the example in FIG. 9, between the rolling section and the winding section 40, the structure 10 is guided from the upstream side to the downstream side by five guide rollers 35, 36, 37, 38, and 39. Each of the guide rollers 35-39 is formed of a metal such as iron or stainless steel.

圧延部は、ロールプレス等によって、搬送されている構造体10において活物質含有層3bを圧延する。圧延部は、図10に示す通り、一対のプレスローラ33,34を備え、プレスローラ33,34のそれぞれは、例えば、鉄及びステンレス等の金属から形成される。そして、プレスローラ33は、構造体10の厚さ方向の一方側から活物質含有層3bを押圧し、プレスローラ34は、構造体10の厚さ方向についてプレスローラ33とは反対側から活物質含有層3bを押圧する。これにより、活物質含有層3bは、構造体10の厚さ方向についてプレスローラ33,34の間で挟まれ、構造体10の厚さ方向への圧力(プレス圧)が活物質含有層3bに印加される。この際、集電体3aの両面に活物質含有層3bが塗工される場合は、プレスローラ33,34のそれぞれが活物質含有層3bに当接する状態で、活物質含有層3bが押圧される。また、集電体3aの片面のみに活物質含有層3bが塗工される場合は、プレスローラ33,34の一方が活物質含有層3bに当接し、かつ、プレスローラ33,34の他方が集電体3aの塗工領域に当接する状態で、活物質含有層3bが押圧される。プレスローラ33,34からの圧力によって、活物質含有層3bは、構造体10の厚さ方向に圧縮されるともに、構造体10の長手方向に引延ばされる。 The rolling unit rolls the active material-containing layer 3b of the transported structure 10 using a roll press or the like. As shown in FIG. 10 , the rolling unit includes a pair of press rollers 33, 34, each made of a metal such as iron or stainless steel. The press roller 33 presses the active material-containing layer 3b from one side of the thickness of the structure 10, while the press roller 34 presses the active material-containing layer 3b from the opposite side of the thickness of the structure 10. As a result, the active material-containing layer 3b is sandwiched between the press rollers 33, 34 in the thickness direction of the structure 10, and pressure (pressing pressure) is applied to the active material-containing layer 3b in the thickness direction of the structure 10. When the active material-containing layer 3b is coated on both sides of the current collector 3a, the active material-containing layer 3b is pressed with the press rollers 33, 34 each in contact with the active material-containing layer 3b. Furthermore, when the active material-containing layer 3b is coated on only one side of the current collector 3a, the active material-containing layer 3b is pressed with one of the press rollers 33, 34 in contact with the active material-containing layer 3b and the other press roller 33, 34 in contact with the coated area of the current collector 3a. The pressure from the press rollers 33, 34 compresses the active material-containing layer 3b in the thickness direction of the structure 10 and stretches it in the longitudinal direction of the structure 10.

圧延後の構造体は、巻き取り部40で巻き取られる。このとき、構造体10には巻き取り張力が与えられる。圧延後の構造体の表面は、平滑になっているので、巻き取り張力を大きくしても互いの凹凸を転写することなく平らな電極を構成できる。また、構造体の水分含有量が低い場合には、破断を避けるために引っ張り応力を小さくすることが望ましい。巻き取り張力は、10N以上100N以下の範囲で調整することができる。プレス時のしわを抑制するため、巻き取り張力を30N以上かけることが好ましい。 After rolling, the structure is wound up in the winding section 40. At this time, winding tension is applied to the structure 10. Because the surface of the structure after rolling is smooth, even if the winding tension is increased, a flat electrode can be formed without transferring unevenness between the two surfaces. Furthermore, if the moisture content of the structure is low, it is desirable to reduce the tensile stress to avoid breakage. The winding tension can be adjusted in the range of 10 N or more and 100 N or less. To suppress wrinkles during pressing, it is preferable to apply a winding tension of 30 N or more.

次いで、裁断S4について説明する。 Next, we will explain cutting S4.

先の工程でロール状に巻き取られた構造体は、送り出され、図11に示す通り、打ち抜き型により打ち抜くことで所定形状に裁断される。図11において、裁断された辺部を点線で示す。これにより、例えば図12に示す構造の電極3を得る。図12に示す通り、電極3は、矩形状の集電体3aと、集電体3aの両方の主面に設けられた活物質含有層3bと、集電体3aの一端部から短冊状に突出した集電タブ3cとを具備する。集電タブ3cは、集電体3aの活物質含有層非形成部を所定形状に打ち抜いたものである。 The structure wound into a roll in the previous process is sent out and cut into a predetermined shape by punching using a punching die, as shown in Figure 11. In Figure 11, the cut edges are indicated by dotted lines. This results in an electrode 3 having the structure shown in Figure 12, for example. As shown in Figure 12, the electrode 3 comprises a rectangular current collector 3a, active material-containing layers 3b provided on both main surfaces of the current collector 3a, and a current collector tab 3c protruding in a strip shape from one end of the current collector 3a. The current collector tab 3c is formed by punching out a predetermined shape from a portion of the current collector 3a where the active material-containing layer is not formed.

打ち抜き型による裁断は、例えば、トムソン刃による裁断(打ち抜き)を挙げることができる。 An example of cutting using a punching die is cutting (punching) using a Thomson blade.

活物質含有層3bの近傍の集電タブ3cにプレス時に皺41が発生した比較例の電極の例を図13に示す。実施形態の方法によれば、プレス時に大きな張力を加えても電極が破断しにくいため、タブ部に皺が発生するのを回避することができる。 Figure 13 shows an example of an electrode for a comparative example in which wrinkles 41 occurred in the current collecting tab 3c near the active material-containing layer 3b during pressing. According to the method of the embodiment, the electrode is less likely to break even when a large tension is applied during pressing, so wrinkles can be avoided in the tab portion.

なお、裁断S4は、所定の形状を得るためのものであるため、S3までの工程で所定の形状が得られる場合には省略することができる。 Note that cutting S4 is performed to obtain the desired shape, so it can be omitted if the desired shape can be obtained through steps up to S3.

次いで、第2乾燥S5について説明する。 Next, we will explain the second drying step S5.

第2乾燥S5は、プレスS3または裁断S4後の構造体(または電極)を、その厚さ方向に沿って複数積層することと、得られた積層体の積層方向と交差する両面を加圧しながら乾燥させることにより、活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量を600質量ppm以下とする。第2乾燥を図14及び図15を参照して説明する。 The second drying step S5 involves stacking multiple structures (or electrodes) after pressing S3 or cutting S4 in the thickness direction, and drying the resulting laminate while applying pressure to both sides of the laminate that intersect with the stacking direction, thereby reducing the moisture content of the active material-containing layer to 600 ppm by mass or less as measured by the Karl Fischer method. The second drying step is described with reference to Figures 14 and 15.

図14及び図15は、第2乾燥に用いる治具を示している。図14及び図15に示す筐体50は、容器51と、蓋板52と、底板53と、ばね部材54とを含む。図14及び図15において、容器51の長辺方向をy軸方向、容器51の短辺方向をx軸方向、容器51の深さ方向をz軸方向で示す。容器51は、有底矩形筒状を有する。底板53は、容器51の内壁で囲まれたxy軸に沿う平面と同じ又は略同じ平面寸法を有する。底板53は、容器51内の底部内面からz軸方向における所定の高さに配置されている。ばね部材54は、例えば、コイルばねである。ばね部材54は、容器51の底部内面と底板53との間に配置されている。底板53は、ばね部材54が収縮すると、容器51内の位置がz軸方向に沿う下方に移動する。また、ばね部材54が伸長すると、容器51内の位置がz軸方向に沿う上方に移動する。第2乾燥S5が施される対象物(例えば電極3)は、複数用意される。複数の電極3を使用するのは、生産効率を高くするためである。複数の電極3は、容器51内の底板53上に電極3の厚さ方向が容器51の深さ方向(z軸方向)と平行になるように積層される。蓋板52は、容器51の開口部に配置される。容器51の開口部の長辺方向(y軸方向)の上端部が内方に折り曲げられることで、容器51の開口部に蓋板52が固定される。電極3の積層物は、蓋板52と底板53との間に挟まれている。また、電極3の積層物は、ばね部材54の弾性力によるz軸方向に沿う上向きの力を底板53を介して受けている。そのため、電極3の積層物は、蓋板52と底板53との間に挟まれ、両面が加圧されている状態にある。これにより、第2乾燥時に、電極3に反り、湾曲などの変形が生じるのを回避することができる。なお、容器51と、蓋板52と、底板53は、例えばAl、Al合金などの金属から形成することができる。 Figures 14 and 15 show a jig used for the second drying. The housing 50 shown in Figures 14 and 15 includes a container 51, a cover plate 52, a bottom plate 53, and a spring member 54. In Figures 14 and 15, the long side direction of the container 51 is indicated as the y-axis direction, the short side direction of the container 51 is indicated as the x-axis direction, and the depth direction of the container 51 is indicated as the z-axis direction. The container 51 has a bottomed rectangular cylindrical shape. The bottom plate 53 has the same or approximately the same planar dimensions as a plane along the x- and y-axes enclosed by the inner wall of the container 51. The bottom plate 53 is positioned at a predetermined height in the z-axis direction from the inner bottom surface of the container 51. The spring member 54 is, for example, a coil spring. The spring member 54 is positioned between the inner bottom surface of the container 51 and the bottom plate 53. When the spring member 54 contracts, the position of the bottom plate 53 within the container 51 moves downward along the z-axis direction. Furthermore, when the spring member 54 expands, the position within the container 51 moves upward along the z-axis direction. Multiple objects (e.g., electrodes 3) are prepared for the second drying step S5. The use of multiple electrodes 3 increases production efficiency. The multiple electrodes 3 are stacked on the bottom plate 53 within the container 51 so that the thickness direction of the electrodes 3 is parallel to the depth direction (z-axis direction) of the container 51. The cover plate 52 is placed at the opening of the container 51. The upper end of the long side (y-axis direction) of the opening of the container 51 is bent inward to fix the cover plate 52 to the opening of the container 51. The stack of electrodes 3 is sandwiched between the cover plate 52 and the bottom plate 53. Furthermore, the stack of electrodes 3 receives an upward force along the z-axis direction due to the elastic force of the spring member 54 via the bottom plate 53. Therefore, the stack of electrodes 3 is sandwiched between the cover plate 52 and the bottom plate 53, with both sides pressurized. This prevents the electrode 3 from warping, curving, or other deformation during the second drying step. The container 51, cover plate 52, and bottom plate 53 can be made of a metal such as Al or an Al alloy.

上記に説明した、電極3の積層物が収容された筐体50を、乾燥炉内に配置して第2乾燥S5を施す。第2乾燥S5は、電極3のカールフィッシャー法による含有水分量が600質量ppm以下となるように行われる。含有水分量を600質量ppm以下にすることにより、電極3の硬度を高くすることができる。これにより、後の工程に電極を搬送する際に、電極の落下、電極の変形、電極を所定位置に搬送できない等の製造不良が生じるのを回避することができる。また、電極3を第1電極とし、第1電極と第2電極の間にセパレータを配置して電極群を作製する際、これらをバキューム等の搬送装置で保持して所定の位置に配置する必要があるが、搬送装置から電極が落下することがないため、電極に位置ずれが生じるのを回避することができると共に、電極に欠けや割れ等が生じるのも防止することができる。その結果、電極群に絶縁不良が生じるのを抑制することができる。 The housing 50 containing the electrode 3 stack described above is placed in a drying oven and subjected to second drying S5. Second drying S5 is performed so that the moisture content of the electrode 3, as measured by the Karl Fischer method, is 600 ppm by mass or less. By reducing the moisture content to 600 ppm by mass or less, the hardness of the electrode 3 can be increased. This prevents manufacturing defects, such as electrode drop, electrode deformation, or inability to transport the electrode to the designated position, when transporting the electrode to a subsequent process. Furthermore, when an electrode group is produced by using the electrode 3 as the first electrode and placing a separator between the first and second electrodes, these electrodes must be held in the designated position by a transport device such as a vacuum. However, because the electrode does not fall from the transport device, misalignment of the electrode can be avoided and chipping, cracking, and other problems can be prevented. As a result, insulation defects in the electrode group can be suppressed.

搬送時の不良発生と、電極群における絶縁不良の発生とを低減することができるため、製造の歩留まりを向上することができる。また、含有水分量を600質量ppm以下にすることは、非水電解質を備えた電池の性能向上に有用である。含有水分量の下限値は、50質量ppmにすることができる。含有水分量を50質量ppm以上にすることにより、電極の細孔部分などに水分を残存させることができるため、電極構成成分(例えば結着剤)の熱劣化を回避することができると共に、電極が必要以上に硬くなって脆くなるのを避けることができる。 This reduces defects during transportation and insulation failure in the electrode group, thereby improving production yield. Furthermore, keeping the moisture content at 600 ppm by mass or less is useful for improving the performance of batteries equipped with non-aqueous electrolytes. The lower limit of the moisture content can be set at 50 ppm by mass. By keeping the moisture content at 50 ppm by mass or more, moisture can be left in the pores of the electrode, thereby preventing thermal degradation of electrode components (e.g., binders) and preventing the electrode from becoming unnecessarily hard and brittle.

第2乾燥における乾燥温度は、80℃以上160℃以下の範囲にすることができ、より好ましくは100℃以上140℃以下である。これにより、電極を適度な硬さに乾燥させることができるため、電極面積を大きくした際の撓み変形を抑制することができる。乾燥時間は、例えば、1時間以上48時間以下の範囲にすることができる。より好ましくは、6時間以上24時間以下である。ここで、乾燥温度は、例えば、乾燥炉の炉内の温度である。 The drying temperature in the second drying step can be in the range of 80°C to 160°C, and more preferably 100°C to 140°C. This allows the electrode to be dried to an appropriate hardness, thereby suppressing bending deformation when the electrode area is increased. The drying time can be, for example, in the range of 1 hour to 48 hours, and more preferably 6 hours to 24 hours. Here, the drying temperature is, for example, the temperature inside the drying oven.

活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量は、例えば、乾燥温度、乾燥時間、活物質含有層の組成等により調整することができる。 The moisture content of the active material-containing layer as determined by the Karl Fischer method can be adjusted, for example, by the drying temperature, drying time, and composition of the active material-containing layer.

第2乾燥は、例えば、真空乾燥、減圧乾燥とすることができる。 The second drying can be, for example, vacuum drying or reduced pressure drying.

電極3のカールフィッシャー法による含有水分量の測定方法を以下に説明する。第2乾燥S5の後、容器51内の電極3の積層物のうち、両方の最外層それぞれに位置する電極3、積層物の中央に位置する電極3の合計3つの電極3それぞれに対し、第1乾燥S2で説明したのと同様な方法でカールフィッシャー法による含有水分量の測定を行う。得られた3つの測定値の平均を、求める値とする。 The method for measuring the moisture content of electrode 3 using the Karl Fischer method is described below. After the second drying S5, the moisture content of each of the three electrodes 3 in the electrode 3 stack in container 51, including the electrode 3 located on each of the outermost layers and the electrode 3 located in the center of the stack, is measured using the Karl Fischer method in the same manner as described for the first drying S2. The average of the three measured values obtained is used as the desired value.

以上説明した工程を含む方法により、電極を製造することができる。 Electrodes can be manufactured using a method including the steps described above.

以下、実施形態の方法で製造される電極の詳細について説明する。 Details of the electrodes manufactured using the method of this embodiment are provided below.

電極は、集電体と活物質含有層とを含むことができる。活物質含有層は、集電体の片面又は両面に積層ないし形成され得る。活物質含有層は、活物質と、任意に導電剤及び結着剤とを含むことができる。 The electrode may include a current collector and an active material-containing layer. The active material-containing layer may be laminated or formed on one or both sides of the current collector. The active material-containing layer may include an active material and, optionally, a conductive agent and a binder.

電極は、正極または負極として使用可能である。 The electrode can be used as a positive or negative electrode.

活物質は、ニオブ含有酸化物及びチタン含有酸化物のうちの少なくとも一方を含む。ニオブ含有酸化物の例として、単斜晶型ニオブ含有酸化物、ニオブチタン含有酸化物が挙げられる。単斜晶型ニオブ含有酸化物の例に、Nb2TiO7、Nb2Ti29、Nb10Ti229、Nb14TiO37、Nb24TiO62などの単斜晶型ニオブチタン含有酸化物が含まれる。ニオブチタン含有酸化物は、Nb及び/又はTiの少なくとも一部が異種元素に置換された置換ニオブチタン複合酸化物であってもよい。置換元素の例は、Na、K、Ca、Co、Ni、Si、P、V、Cr、Mo、Ta、Zr、Mn、Fe、Mg、B、Pb及びAlなどである。置換ニオブチタン複合酸化物は、1種類の置換元素を含んでいてもよく、2種類以上の置換元素を含んでいてもよい。活物質粒子は、1種類のニオブ含有酸化物を含んでいてもよく、複数種類のニオブ含有酸化物を含んでいてもよい。ニオブ含有酸化物は、単斜晶構造のNb2TiO7を含んでいることが好ましい。この場合、容量及びレート性能に優れた電極を得ることができる。 The active material includes at least one of a niobium-containing oxide and a titanium-containing oxide. Examples of niobium-containing oxides include monoclinic niobium-containing oxides and niobium-titanium-containing oxides. Examples of monoclinic niobium-containing oxides include monoclinic niobium-titanium - containing oxides such as Nb2TiO7 , Nb2Ti2O9 , Nb10Ti2O29 , Nb14TiO37 , and Nb24TiO62 . The niobium - titanium-containing oxide may be a substituted niobium-titanium composite oxide in which at least a portion of the Nb and/or Ti is substituted with a different element. Examples of the substituting element include Na, K, Ca, Co, Ni, Si, P, V, Cr, Mo, Ta, Zr, Mn, Fe, Mg, B, Pb, and Al. The substituted niobium titanium composite oxide may contain one type of substitution element or two or more types of substitution elements. The active material particles may contain one type of niobium-containing oxide or multiple types of niobium-containing oxides. The niobium-containing oxide preferably contains Nb2TiO7 with a monoclinic structure. In this case, an electrode with excellent capacity and rate performance can be obtained.

単斜晶構造ニオブチタン含有酸化物の例として、LixTi1-yM1yNb2-zM2z7+δで表される化合物が挙げられる。ここで、M1は、Zr,Si,及びSnからなる群より選択される少なくとも1つである。M2は、V,Ta,及びBiからなる群より選択される少なくとも1つである。組成式中のそれぞれの添字は、0≦x≦5、0≦y<1、0≦z<2、-0.3≦δ≦0.3である。 An example of a monoclinic niobium titanium-containing oxide is a compound represented by Li x Ti 1-y M1 y Nb 2-z M2 z O 7+δ , where M1 is at least one selected from the group consisting of Zr, Si, and Sn. M2 is at least one selected from the group consisting of V, Ta, and Bi. The subscripts in the composition formula are 0≦x≦5, 0≦y<1, 0≦z<2, and −0.3≦δ≦0.3.

単斜晶構造ニオブチタン含有酸化物の他の例として、Ti1-yM3y+zNb2-z7-δで表される化合物が挙げられる。ここで、M3は、Mg,Fe,Ni,Co,W,Ta,及びMoより選択される少なくとも1つである。組成式中のそれぞれの添字は、0≦y<1、0≦z<2、-0.3≦δ≦0.3である。 Another example of the monoclinic structure niobium titanium-containing oxide is a compound represented by Ti1 -yM3y +zNb2 -zO7 , where M3 is at least one selected from Mg, Fe, Ni, Co, W, Ta, and Mo. The subscripts in the composition formula are 0≦y<1, 0≦z<2, and −0.3≦δ≦0.3.

また、単斜晶構造ニオブチタン含有酸化物の別の例として、LiTiMNb2±β7±σ(0≦a≦5、0≦b≦0.3、0≦β≦0.3、0≦σ≦0.3、MはFe,V,Mo及びTaよりなる群から選択される少なくとも1種の元素)で表されるものが挙げられる。 Another example of the monoclinic structure niobium titanium-containing oxide is one represented by Li a TiM b Nb 2±β O 7±σ (0≦a≦5, 0≦b≦0.3, 0≦β≦0.3, 0≦σ≦0.3, M is at least one element selected from the group consisting of Fe, V, Mo, and Ta).

ニオブ含有酸化物は、不可避不純物を含んでいても良い。不可避不純物の例として、K、Na、Si、Pが挙げられる。 The niobium-containing oxide may contain unavoidable impurities. Examples of unavoidable impurities include K, Na, Si, and P.

ニオブ含有酸化物は、充電によりリチウムイオンを含有してもよい。或いは、ニオブ含有酸化物の出発原料として炭酸リチウムのようなリチウムを含む化合物を用いることにより、リチウムを含むニオブ含有酸化物として合成されてもよい。 The niobium-containing oxide may contain lithium ions upon charging. Alternatively, the niobium-containing oxide may be synthesized as a lithium-containing niobium-containing oxide by using a lithium-containing compound such as lithium carbonate as the starting material for the niobium-containing oxide.

チタン含有酸化物は、例えば、単斜晶構造の二酸化チタン、ルチル構造の二酸化チタン、アナターゼ構造の二酸化チタンを含む。各結晶構造の二酸化チタンは、充電前の組成をTiO2、充電後の組成をLiTiO(xは0≦x≦1)で表すことができる。また、単斜晶構造の二酸化チタンの充電前構造をTiO(B)と表すことができる。 Titanium-containing oxides include, for example, titanium dioxide with a monoclinic structure, titanium dioxide with a rutile structure, and titanium dioxide with an anatase structure. The composition of titanium dioxide with each crystal structure before charging can be expressed as TiO2 , and the composition after charging can be expressed as LixTiO2 (x is 0≦x≦1). The structure of monoclinic titanium dioxide before charging can be expressed as TiO2 ( B).

チタン含有酸化物は、不可避不純物を含んでいても良い。不可避不純物の例として、K,Na、Cs、Ba、Ca、Si、Pが挙げられる。 The titanium-containing oxide may contain unavoidable impurities. Examples of unavoidable impurities include K, Na, Cs, Ba, Ca, Si, and P.

ニオブ含有酸化物及びチタン含有酸化物は、後述する水を含む溶媒と混合されてスラリー中に含まれている状態においては、リチウムを含まないことが望ましい。これにより、スラリーがアルカリ性とならないため、集電体の劣化を抑制することができる。 When the niobium-containing oxide and titanium-containing oxide are mixed with a water-containing solvent (described below) and contained in a slurry, they preferably do not contain lithium. This prevents the slurry from becoming alkaline, thereby preventing deterioration of the current collector.

使用する活物質の種類は1種類または2種類以上にすることができる。また、活物質は、ニオブ含有酸化物及びチタン含有酸化物以外の第2活物質を含んでいても良い。第2活物質の例として、ラムスデライト構造を有するチタン酸リチウム(例えばLi2+yTi37、0≦y≦3)、スピネル構造を有するチタン酸リチウム(例えば、Li4+xTi512、0≦x≦3)、ホランダイト型チタン複合酸化物、直方晶型(orthorhombic)チタン複合酸化物が挙げられる。 The active material may be one or more types. The active material may also contain a second active material other than the niobium-containing oxide and the titanium-containing oxide. Examples of the second active material include lithium titanate having a ramsdellite structure (e.g., Li 2+y Ti 3 O 7 , 0≦y≦3), lithium titanate having a spinel structure (e.g., Li 4+x Ti 5 O 12 , 0≦x≦3), hollandite-type titanium composite oxide, and orthorhombic titanium composite oxide.

活物質は、粒子の形態をとり得る。活物質の粒子は、例えば、一次粒子単独、一次粒子が凝集した二次粒子、一次粒子と二次粒子の混合であり得る。 The active material may be in the form of particles. The active material particles may be, for example, primary particles alone, secondary particles formed by aggregation of primary particles, or a mixture of primary and secondary particles.

導電剤は、集電性能を高め、且つ、活物質と集電体との接触抵抗を抑えるために配合される。導電剤の例には、気相成長カーボン繊維(Vapor Grown Carbon Fiber;VGCF)、カーボンナノチューブ、アセチレンブラックなどのカーボンブラック及び黒鉛のような炭素質物が含まれる。これらの1つを導電剤として用いてもよく、或いは、2つ以上を組み合わせて導電剤として用いてもよい。あるいは、導電剤を用いる代わりに、活物質粒子の表面に、炭素コートや電子導電性無機材料コートを施してもよい。 Conductive agents are added to improve current collection performance and reduce contact resistance between the active material and the current collector. Examples of conductive agents include vapor-grown carbon fiber (VGCF), carbon nanotubes, carbon black such as acetylene black, and carbonaceous materials such as graphite. One of these may be used as the conductive agent, or two or more may be used in combination. Alternatively, instead of using a conductive agent, the surface of the active material particles may be coated with carbon or an electronically conductive inorganic material.

結着剤は、活物質の間隙を埋め、また、活物質と集電体を結着させることが可能である。結着剤は、水含有溶媒と親和性を有し、水含有溶媒に分散または溶解し得るものである。結着剤の例には、カルボキシメチルセルロース(carboxymethyl cellulose;CMC)、及びCMCの塩が含まれる。CMCの塩として、例えば、CMCのナトリウム塩、CMCのカリウム塩が挙げられる。これらの1つを結着剤として用いてもよく、或いは、2つ以上を組み合わせて結着剤として用いてもよい。CMC及び/またはCMCの塩を含む結着剤は、ニオブ含有酸化物粒子の表面を被覆することができるため、ニオブ含有酸化物粒子と電解質との反応を抑制することができる。 The binder fills the gaps between the active material and can bind the active material and the current collector. The binder has affinity for water-containing solvents and can be dispersed or dissolved in water-containing solvents. Examples of binders include carboxymethyl cellulose (CMC) and CMC salts. Examples of CMC salts include sodium CMC salt and potassium CMC salt. One of these may be used as the binder, or two or more may be used in combination as the binder. Binders containing CMC and/or CMC salts can coat the surfaces of niobium-containing oxide particles, thereby suppressing reaction between the niobium-containing oxide particles and the electrolyte.

CMC及び/またはCMCの塩を含む結着剤に、スチレンブタジェンゴムを含有させても良い。これにより、活物質含有層と集電体との結着性を高めることができる。 Styrene-butadiene rubber may be added to the binder containing CMC and/or a salt of CMC. This can improve the bonding strength between the active material-containing layer and the current collector.

水含有溶媒は、水のみであっても、水を含む極性溶媒であっても良い。 The water-containing solvent may be water alone or a polar solvent containing water.

活物質含有層は、固体電解質を含有していても良い。固体電解質のリチウムイオン伝導度は、例えば、25℃で1x10-6Scm-1以上であり得る。リチウムイオン伝導性の固体電解質としては、例えば、リチウムイオン伝導性の酸化物系固体電解質、リチウムイオン伝導性の硫化物系固体電解質を挙げることができる。リチウムイオン伝導性の酸化物系固体電解質としては、NASICON型構造のリチウムリン酸固体電解質、アモルファス状のLIPON(Li2.9PO3.30.46)、又は、ガーネット型構造のLLZ(Li7La3Zr212)などを挙げることができる。 The active material-containing layer may contain a solid electrolyte. The lithium ion conductivity of the solid electrolyte may be, for example, 1 x 10-6 Scm -1 or more at 25°C. Examples of lithium ion conductive solid electrolytes include lithium ion conductive oxide-based solid electrolytes and lithium ion conductive sulfide-based solid electrolytes. Examples of lithium ion conductive oxide-based solid electrolytes include a lithium phosphate solid electrolyte with a NASICON structure , amorphous LIPON ( Li2.9PO3.3N0.46 ), or LLZ ( Li7La3Zr2O12 ) with a garnet structure.

活物質含有層中の活物質、導電剤及び結着剤の配合割合は、一例として、活物質、導電剤及び結着剤を、それぞれ、68質量%以上96質量%以下、2質量%以上30質量%以下及び2質量%以上30質量%以下の割合で配合することが好ましい。導電剤の量を2質量%以上とすることにより、活物質含有層の集電性能を向上させることができる。また、結着剤の量を2質量%以上とすることにより、活物質含有層と集電体との結着性が十分となり、優れたサイクル性能を期待できる。一方、導電剤及び結着剤はそれぞれ30質量%以下にすることが高容量化を図る上で好ましい。 As an example, the active material, conductive agent, and binder in the active material-containing layer are preferably blended in proportions of 68% by mass or more and 96% by mass or less, 2% by mass or more and 30% by mass or less, and 2% by mass or more and 30% by mass or less, respectively. By using 2% or more of conductive agent, the current collection performance of the active material-containing layer can be improved. Furthermore, by using 2% or more of binder, sufficient adhesion between the active material-containing layer and the current collector can be achieved, and excellent cycle performance can be expected. On the other hand, it is preferable to use 30% or less of conductive agent and binder, respectively, in order to achieve high capacity.

集電体は、活物質にリチウム(Li)が挿入及び脱離される電位において電気化学的に安定である材料が用いられる。集電体の一例は、銅、ニッケル、ステンレス又はアルミニウム、或いは、Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、及びSiから選択される一以上の元素を含むアルミニウム合金である。集電体の厚さは、5μm以上20μm以下であることが好ましい。このような厚さを有する集電体は、電極の強度と軽量化のバランスをとることができる。 The current collector is made of a material that is electrochemically stable at the potential at which lithium (Li) is inserted into and extracted from the active material. Examples of current collectors include copper, nickel, stainless steel, aluminum, or an aluminum alloy containing one or more elements selected from Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu, and Si. The thickness of the current collector is preferably 5 μm or more and 20 μm or less. A current collector with this thickness can balance the strength and weight of the electrode.

また、集電体は、その表面に活物質含有層が形成されていない部分を含むことができる。この部分は、集電タブとして働くことができる。 The current collector may also include a portion on its surface where the active material-containing layer is not formed. This portion can function as a current collecting tab.

以上説明した第1実施形態の方法によれば、構造体を、その厚さ方向に沿って複数積層し、得られた積層体の積層方向と交差する両面を加圧しながら乾燥させることにより、活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量を600質量ppm以下とする第2乾燥を含む。その結果、搬送時の不良発生と、電極群における絶縁不良の発生とを低減することができるため、製造の歩留まりを向上することができる。
(第2の実施形態)
第2の実施形態は、電池の製造方法に関する。
According to the method of the first embodiment described above, the second drying step includes stacking a plurality of structures along their thickness direction, and drying the resulting laminate while applying pressure to both surfaces of the laminate intersecting the stacking direction, thereby reducing the moisture content of the active material-containing layer to 600 ppm by mass or less as measured by the Karl Fischer method. As a result, it is possible to reduce the occurrence of defects during transportation and insulation defects in the electrode group, thereby improving the production yield.
Second Embodiment
The second embodiment relates to a method for manufacturing a battery.

第2の実施形態は、第1の実施形態の方法で得られた電極を第1電極とし、第1電極と第2電極の間にセパレータを配置して電極群を作製する工程と、
電極群を外装部材に収納する工程と、
外装部材に収納された電極群に非水電解質を保持させる工程とを含む。
The second embodiment includes a step of preparing an electrode group by using the electrode obtained by the method of the first embodiment as a first electrode and disposing a separator between the first electrode and a second electrode;
a step of housing the electrode group in an exterior member;
and retaining a non-aqueous electrolyte in the electrode group housed in the exterior member.

第2の実施形態の方法は、図1に示すS6~S9の工程を含む。 The method of the second embodiment includes steps S6 to S9 shown in Figure 1.

電極群作製S6について説明する。 We will now explain electrode group preparation S6.

電極群は、例えば、第1電極と第2電極の間にセパレータを配置することで作製される。電極群の形状は、特に限定されず、例えば、第1電極とセパレータと第2電極が積層されたもの、第1電極とセパレータと第2電極が扁平又は円筒状に捲回されたもの、第1電極とセパレータと第2電極が九十九に折り曲げられたもの、などを用いることができる。 The electrode group is produced, for example, by placing a separator between a first electrode and a second electrode. The shape of the electrode group is not particularly limited, and examples include a stack of a first electrode, a separator, and a second electrode; a first electrode, a separator, and a second electrode wound into a flat or cylindrical shape; and a first electrode, a separator, and a second electrode folded in a zigzag pattern.

第2電極、セパレータについて説明する。 Explain the second electrode and separator.

第2電極は、第2集電体と、第2活物質含有層とを含むことができる。第2活物質含有層は、第2集電体の片面又は両面に形成され得る。第2活物質含有層は、第2活物質と、任意に導電剤及び結着剤を含むことができる。第2電極は、正極であっても負極であっても良いが、第1電極が負極の場合、正極になり得る。 The second electrode may include a second current collector and a second active material-containing layer. The second active material-containing layer may be formed on one or both sides of the second current collector. The second active material-containing layer may include a second active material and, optionally, a conductive agent and a binder. The second electrode may be either a positive electrode or a negative electrode, but if the first electrode is a negative electrode, it may be a positive electrode.

第2活物質としては、例えば、酸化物又は硫化物を用いることができる。第2電極は、活物質として、1種類の化合物を単独で含んでいてもよく、或いは2種類以上の化合物を組み合わせて含んでいてもよい。酸化物及び硫化物の例には、Li又はLiイオンを挿入及び脱離させることができる化合物を挙げることができる。 The second active material may be, for example, an oxide or sulfide. The second electrode may contain one type of compound alone as the active material, or a combination of two or more types of compounds. Examples of oxides and sulfides include compounds that can insert and extract Li or Li ions.

このような化合物としては、例えば、二酸化マンガン(MnO2)、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物(例えばLixMn24又はLixMnO2;0<x≦1)、リチウムニッケル複合酸化物(例えばLixNiO2;0<x≦1)、リチウムコバルト複合酸化物(例えばLixCoO2;0<x≦1)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えばLixNi1-yCoy2;0<x≦1、0<y<1)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えばLixMnyCo1-y2;0<x≦1、0<y<1)、スピネル構造を有するリチウムマンガンニッケル複合酸化物(例えばLixMn2-yNiy4;0<x≦1、0<y<2)、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物(例えばLixFePO4;0<x≦1、LixFe1-yMnyPO4;0<x≦1、0<y≦1、LixCoPO4;0<x≦1)、硫酸鉄(Fe2(SO4)3)、バナジウム酸化物(例えばV25)、LiNixCoyz2(x+y+z=1、x≧0.8、MはMnおよびAlからなる)、及び、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LixNi1-y-zCoyMnz2;0<x≦1、0<y<1、0<z<1、y+z<1)が含まれる。 Examples of such compounds include manganese dioxide (MnO 2 ), iron oxide, copper oxide, nickel oxide, lithium manganese composite oxides (e.g., Li x Mn 2 O 4 or Li x MnO 2 ; 0<x≦1), lithium nickel composite oxides (e.g., Li x NiO 2 ; 0<x≦1), lithium cobalt composite oxides (e.g., Li x CoO 2 ; 0<x≦1), lithium nickel cobalt composite oxides (e.g., Li x Ni 1-y Co y O 2 ; 0<x≦1, 0<y<1), lithium manganese cobalt composite oxides (e.g., Li x Mn y Co 1-y O 2 ; 0<x≦1, 0<y<1), and lithium manganese nickel composite oxides having a spinel structure (e.g., Li x Mn 2-y Ni y O 4 ; 0<x≦1, 0<y<2), lithium phosphate oxides having an olivine structure (e.g., LixFePO4 ; 0<x≦1, LixFe1 - yMnyPO4 ; 0<x≦1, 0<y≦ 1 , LixCoPO4 ; 0<x≦1), iron sulfate ( Fe2 ( SO4 ) 3 ), vanadium oxides (e.g. , V2O5 ), LiNixCoyMzO2 (x+ y + z = 1 , x≧0.8, M consists of Mn and Al), and lithium nickel cobalt manganese composite oxides ( LixNi1 -yzCoyMnzO2 ; 0<x≦1 , 0<y<1, 0<z<1, y+z<1).

第2活物質の一次粒径は、100nm以上1μm以下であることが好ましい。一次粒径が100nm以上の第2活物質は、工業生産上の取り扱いが容易である。一次粒径が1μm以下の第2活物質は、リチウムイオンの固体内拡散をスムーズに進行させることが可能である。 The primary particle size of the second active material is preferably 100 nm or more and 1 μm or less. A second active material with a primary particle size of 100 nm or more is easy to handle in industrial production. A second active material with a primary particle size of 1 μm or less allows lithium ions to diffuse smoothly within the solid.

第2活物質の比表面積は、0.1m2/g以上10m2/g以下であることが好ましい。0.1m2/g以上の比表面積を有する第2活物質は、Liイオンの吸蔵・放出サイトを十分に確保できる。10m2/g以下の比表面積を有する第2活物質は、工業生産の上で取り扱い易く、かつ良好な充放電サイクル性能を確保できる。 The specific surface area of the second active material is preferably 0.1 m /g or more and 10 m /g or less. A second active material having a specific surface area of 0.1 m /g or more can ensure sufficient sites for absorbing and releasing Li ions. A second active material having a specific surface area of 10 m /g or less is easy to handle in industrial production and can ensure good charge-discharge cycle performance.

結着剤は、分散された第2活物質の間隙を埋め、また、第2活物質と第2集電体とを結着させるために配合される。結着剤の例には、ポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoro ethylene;PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(polyvinylidene fluoride;PVdF)、フッ素系ゴム、ポリアクリル酸化合物、イミド化合物、カルボキシメチルセルロース(CMC)、及びCMCの塩が含まれる。これらの1つを結着剤として用いてもよく、或いは、2つ以上を組み合わせて結着剤として用いてもよい。 The binder is added to fill the gaps between the dispersed second active material particles and to bind the second active material to the second current collector. Examples of binders include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine-based rubber, polyacrylic acid compounds, imide compounds, carboxymethyl cellulose (CMC), and salts of CMC. One of these may be used as the binder, or two or more may be used in combination.

導電剤は、集電性能を高め、且つ、第2活物質と第2集電体との接触抵抗を抑えるために配合される。導電剤の例には、気相成長カーボン繊維(Vapor Grown Carbon Fiber;VGCF)、アセチレンブラックなどのカーボンブラック及び黒鉛のような炭素質物が含まれる。これらの1つを導電剤として用いてもよく、或いは、2つ以上を組み合わせて導電剤として用いてもよい。また、導電剤を省略することもできる。 The conductive agent is blended to improve current collection performance and reduce contact resistance between the second active material and the second current collector. Examples of conductive agents include vapor-grown carbon fiber (VGCF), carbon black such as acetylene black, and carbonaceous materials such as graphite. One of these may be used as the conductive agent, or two or more may be used in combination. The conductive agent may also be omitted.

第2活物質含有層において、第2活物質及び結着剤は、それぞれ、80質量%以上98質量%以下、及び2質量%以上20質量%以下の割合で配合することが好ましい。 In the second active material-containing layer, the second active material and binder are preferably blended in proportions of 80% by mass or more and 98% by mass or less, and 2% by mass or more and 20% by mass or less, respectively.

結着剤の量を2質量%以上にすることにより、十分な電極強度が得られる。また、結着剤は、絶縁体として機能し得る。そのため、結着剤の量を20質量%以下にすると、電極に含まれる絶縁体の量が減るため、内部抵抗を減少できる。 By using a binder amount of 2% by mass or more, sufficient electrode strength can be achieved. The binder can also function as an insulator. Therefore, by using a binder amount of 20% by mass or less, the amount of insulator contained in the electrode is reduced, thereby reducing internal resistance.

導電剤を加える場合には、第2活物質、結着剤及び導電剤は、それぞれ、77質量%以上95質量%以下、2質量%以上20質量%以下、及び3質量%以上15質量%以下の割合で配合することが好ましい。 When a conductive agent is added, the second active material, binder, and conductive agent are preferably blended in proportions of 77% by mass or more and 95% by mass or less, 2% by mass or more and 20% by mass or less, and 3% by mass or more and 15% by mass or less, respectively.

導電剤の量を3質量%以上にすることにより、上述した効果を発揮することができる。また、導電剤の量を15質量%以下にすることにより、電解質と接触する導電剤の割合を低くすることができる。この割合が低いと、高温保存下において、電解質の分解を低減することができる。 By setting the amount of conductive agent to 3% by mass or more, the above-mentioned effects can be achieved. Furthermore, by setting the amount of conductive agent to 15% by mass or less, the proportion of conductive agent that comes into contact with the electrolyte can be reduced. This low proportion can reduce electrolyte decomposition during high-temperature storage.

第2集電体は、アルミニウム箔、又は、Mg、Ti、Zn、Ni、Cr、Mn、Fe、Cu及びSiから選択される一以上の元素を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。 The second current collector is preferably aluminum foil or aluminum alloy foil containing one or more elements selected from Mg, Ti, Zn, Ni, Cr, Mn, Fe, Cu, and Si.

アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔の厚さは、5μm以上20μm以下であることが好ましく、15μm以下であることがより好ましい。アルミニウム箔の純度は99質量%以上であることが好ましい。アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔に含まれる鉄、銅、ニッケル、及びクロムなどの遷移金属の含有量は、1質量%以下であることが好ましい。 The thickness of the aluminum foil or aluminum alloy foil is preferably 5 μm or more and 20 μm or less, and more preferably 15 μm or less. The purity of the aluminum foil is preferably 99% by mass or more. The content of transition metals such as iron, copper, nickel, and chromium contained in the aluminum foil or aluminum alloy foil is preferably 1% by mass or less.

また、第2集電体は、その表面に第2活物質含有層が形成されていない部分を含むことができる。この部分は、第2集電タブとして働くことができる。 The second current collector may also include a portion on its surface where the second active material-containing layer is not formed. This portion can function as a second current collecting tab.

第2電極は、例えば、第2活物質、導電剤及び結着剤を溶媒に懸濁してスラリーを調製する。このスラリーを、集電体の片面又は両面に塗工する。次いで、塗工したスラリーを乾燥させて、活物質含有層と集電体との積層体を得る。その後、この積層体にプレスを施す。このようにして、第2電極を作製する。或いは、第2電極は、次の方法により作製してもよい。まず、活物質、導電剤及び結着剤を混合して、混合物を得る。次いで、この混合物をペレット状に成形する。次いで、これらのペレットを集電体上に配置することにより、第2電極を得ることができる。 The second electrode is prepared, for example, by suspending the second active material, conductive agent, and binder in a solvent to prepare a slurry. This slurry is then applied to one or both sides of a current collector. The applied slurry is then dried to obtain a laminate of an active material-containing layer and a current collector. This laminate is then pressed. In this manner, the second electrode is produced. Alternatively, the second electrode may be produced by the following method. First, the active material, conductive agent, and binder are mixed to obtain a mixture. Next, this mixture is formed into pellets. Next, these pellets are placed on a current collector to obtain the second electrode.

セパレータは、例えば、ポリエチレン(polyethylene;PE)、ポリプロピレン(polypropylene;PP)、セルロース、若しくはポリフッ化ビニリデン(PVdF)を含む多孔質フィルム、又は合成樹脂製不織布から形成される。安全性の観点からは、ポリエチレン又はポリプロピレンから形成された多孔質フィルムを用いることが好ましい。これらの多孔質フィルムは、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能なためである。 The separator is formed, for example, from a porous film containing polyethylene (PE), polypropylene (PP), cellulose, or polyvinylidene fluoride (PVdF), or a synthetic resin nonwoven fabric. From a safety standpoint, it is preferable to use a porous film formed from polyethylene or polypropylene. This is because these porous films melt at a certain temperature and are able to interrupt electrical current.

セパレータとして、固体電解質を含む電解質層を用いても良い。固体電解質のリチウムイオン伝導度は、例えば、25℃で1x10-6Scm-1以上であり得る。リチウムイオン伝導性の固体電解質としては、例えば、リチウムイオン伝導性の酸化物系固体電解質、リチウムイオン伝導性の硫化物系固体電解質を挙げることができる。リチウムイオン伝導性の酸化物系固体電解質としては、NASICON型構造のリチウムリン酸固体電解質、アモルファス状のLIPON(Li2.9PO3.30.46)、又は、ガーネット型構造のLLZ(Li7La3Zr212)などを挙げることができる。 An electrolyte layer containing a solid electrolyte may be used as the separator. The lithium ion conductivity of the solid electrolyte may be, for example, 1 x 10-6 Scm -1 or more at 25°C. Examples of lithium ion conductive solid electrolytes include lithium ion conductive oxide-based solid electrolytes and lithium ion conductive sulfide-based solid electrolytes. Examples of lithium ion conductive oxide-based solid electrolytes include a lithium phosphate solid electrolyte with a NASICON structure , amorphous LIPON ( Li2.9PO3.3N0.46 ), or LLZ ( Li7La3Zr2O12 ) with a garnet structure.

次いで、電極群を外装部材に収納するS7について説明する。 Next, we will explain step S7, which involves storing the electrode group in the exterior member.

電極群を外装部材に収納する。外装部材は、封止せず、解放状態のままとする。収納前に、電極群の第1電極と第2電極のそれぞれに集電リードを電気的に接続しても良い。 The electrode group is housed in an outer casing. The outer casing is not sealed and is left open. Before housing, current collecting leads may be electrically connected to each of the first and second electrodes of the electrode group.

外装部材としては、例えば、ラミネートフィルムからなる容器、又は金属製容器を用いることができる。 The exterior member can be, for example, a container made of laminated film or a metal container.

ラミネートフィルムの厚さは、例えば、0.5mm以下であり、好ましくは、0.2mm以下である。 The thickness of the laminate film is, for example, 0.5 mm or less, and preferably 0.2 mm or less.

ラミネートフィルムとしては、複数の樹脂層とこれらの樹脂層間に介在した金属層とを含む多層フィルムが用いられる。樹脂層は、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ナイロン、及びポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate;PET)等の高分子材料を含んでいる。金属層は、軽量化のためにアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔からなることが好ましい。ラミネートフィルムは、熱融着によりシールを行うことにより、外装部材の形状に成形され得る。 The laminate film used is a multilayer film containing multiple resin layers and metal layers sandwiched between these resin layers. The resin layers contain polymeric materials such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon, and polyethylene terephthalate (PET). The metal layers are preferably made of aluminum foil or aluminum alloy foil to reduce weight. The laminate film can be molded into the shape of the exterior component by sealing it with heat.

金属製容器の壁の厚さは、例えば、1mm以下であり、より好ましくは0.5mm以下であり、更に好ましくは、0.2mm以下である。 The wall thickness of the metal container is, for example, 1 mm or less, more preferably 0.5 mm or less, and even more preferably 0.2 mm or less.

金属製容器は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等から作られる。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛、及びケイ素等の元素を含むことが好ましい。アルミニウム合金は、鉄、銅、ニッケル、及びクロム等の遷移金属を含む場合、その含有量は100質量ppm以下であることが好ましい。 The metal container is made of, for example, aluminum or an aluminum alloy. The aluminum alloy preferably contains elements such as magnesium, zinc, and silicon. If the aluminum alloy contains transition metals such as iron, copper, nickel, and chromium, the content thereof is preferably 100 ppm by mass or less.

外装部材の形状は、特に限定されない。外装部材の形状は、例えば、扁平型(薄型)、角型、円筒型、コイン型、又はボタン型等であってもよい。外装部材は、電池寸法や電池の用途に応じて適宜選択することができる。 The shape of the exterior member is not particularly limited. The shape of the exterior member may be, for example, flat (thin), rectangular, cylindrical, coin-shaped, or button-shaped. The exterior member can be selected appropriately depending on the battery dimensions and intended use.

集電リードは、例えば、導電性材料から形成され得る。導電性材料の例として、電極の集電体か、第2電極の集電体と同じ種類の材料を挙げることができる。 The current collecting lead can be formed, for example, from a conductive material. Examples of conductive materials include the same type of material as the current collector of the electrode or the current collector of the second electrode.

外装部材に収納された電極群を80℃以上150℃以下の温度で乾燥させても良い。外装部材は、未封止のまま、乾燥工程を実施する。 The electrode group housed in the exterior member may be dried at a temperature of 80°C or higher and 150°C or lower. The drying process is carried out while the exterior member is still unsealed.

乾燥温度を80℃以上150℃以下の範囲にすることにより、電極群に含まれる材料を熱劣化させることなく、電極群に含まれる水分を除去することができる。乾燥温度が80℃以上150℃以下の場合、乾燥時間は、例えば、1時間以上72時間以下にすることができる。
なお、第2乾燥S5により電極群が適切な含水量に達している場合には、上記の外装部材に電極群を収納した状態での乾燥を省略しても良い。これにより、タクトアップを図ることができる。
By setting the drying temperature in the range of 80° C. to 150° C., it is possible to remove moisture contained in the electrode assembly without thermally deteriorating the materials contained in the electrode assembly. When the drying temperature is 80° C. to 150° C., the drying time can be, for example, 1 hour to 72 hours.
If the electrode group has reached an appropriate moisture content through the second drying step S5, the drying step in which the electrode group is housed in the exterior member may be omitted, thereby enabling shortening of the tact time.

次いで、電解質を外装部材に収納するS8について説明する。 Next, we will explain step S8, which involves storing the electrolyte in the exterior member.

外装部材を解放状態にしたまま、電極群に電解質を保持させる。保持工程は、例えば、除湿雰囲気またはdry airで行われる。 The electrolyte is retained in the electrode group while the exterior member is left open. The retention process is carried out, for example, in a dehumidified atmosphere or dry air.

電解質としては、非水電解質、水系電解質を挙げることができる。非水電解質としては、例えば液状非水電解質又はゲル状非水電解質を用いることができる。液状非水電解質は、溶質としての電解質塩を有機溶媒に溶解することにより調製される。電解質塩の濃度は、0.5mol/L以上2.5mol/L以下であることが好ましい。 Examples of the electrolyte include non-aqueous electrolytes and aqueous electrolytes. Examples of non-aqueous electrolytes that can be used include liquid non-aqueous electrolytes and gel-type non-aqueous electrolytes. Liquid non-aqueous electrolytes are prepared by dissolving an electrolyte salt as a solute in an organic solvent. The concentration of the electrolyte salt is preferably 0.5 mol/L or more and 2.5 mol/L or less.

電解質塩の例には、過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、及びビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム(LiN(CF3SO2)2)のようなリチウム塩、及び、これらの混合物が含まれる。電解質塩は、高電位でも酸化し難いものであることが好ましく、LiPF6が最も好ましい。 Examples of electrolyte salts include lithium salts such as lithium perchlorate ( LiClO4 ), lithium hexafluorophosphate ( LiPF6 ), lithium tetrafluoroborate ( LiBF4 ), lithium hexafluoride ( LiAsF6 ), lithium trifluoromethanesulfonate ( LiCF3SO3 ), and lithium bistrifluoromethylsulfonylimide (LiN( CF3SO2 ) 2 ) , and mixtures thereof. The electrolyte salt is preferably one that is difficult to oxidize even at high potentials, and LiPF6 is most preferred.

有機溶媒の例には、プロピレンカーボネート(propylene carbonate;PC)、エチレンカーボネート(ethylene carbonate;EC)、ビニレンカーボネート(vinylene carbonate;VC)のような環状カーボネート;ジエチルカーボネート(diethyl carbonate;DEC)、ジメチルカーボネート(dimethyl carbonate;DMC)、メチルエチルカーボネート(methyl ethyl carbonate;MEC)のような鎖状カーボネート;テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran;THF)、2メチルテトラヒドロフラン(2-methyl tetrahydrofuran;2MeTHF)、ジオキソラン(dioxolane;DOX)のような環状エーテル;ジメトキシエタン(dimethoxy ethane;DME)、ジエトキシエタン(diethoxy ethane;DEE)のような鎖状エーテル;γ-ブチロラクトン(γ-butyrolactone;GBL)、アセトニトリル(acetonitrile;AN)、及びスルホラン(sulfolane;SL)が含まれる。これらの有機溶媒は、単独で、又は混合溶媒として用いることができる。 Examples of organic solvents include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), and vinylene carbonate (VC); linear carbonates such as diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and methyl ethyl carbonate (MEC); cyclic ethers such as tetrahydrofuran (THF), 2-methyl tetrahydrofuran (2MeTHF), and dioxolane (DOX); linear ethers such as dimethoxyethane (DME) and diethoxyethane (DEE); γ-butyrolactone (GBL), acetonitrile (AN), and sulfolane (SL). These organic solvents can be used alone or as a mixed solvent.

ゲル状非水電解質は、液状非水電解質と高分子材料とを複合化することにより調製される。高分子材料の例には、ポリフッ化ビニリデン(polyvinylidene fluoride;PVdF)、ポリアクリロニトリル(polyacrylonitrile;PAN)、ポリエチレンオキサイド(polyethylene oxide;PEO)、又はこれらの混合物が含まれる。 Gel-type non-aqueous electrolytes are prepared by combining a liquid non-aqueous electrolyte with a polymer material. Examples of polymer materials include polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), polyethylene oxide (PEO), or mixtures thereof.

或いは、非水電解質としては、液状非水電解質及びゲル状非水電解質の他に、リチウムイオンを含有した常温溶融塩(イオン性融体)、高分子固体電解質、及び無機固体電解質等を用いてもよい。 Alternatively, in addition to liquid nonaqueous electrolytes and gel nonaqueous electrolytes, room-temperature molten salts containing lithium ions (ionic melts), polymer solid electrolytes, inorganic solid electrolytes, etc. may also be used as nonaqueous electrolytes.

常温溶融塩(イオン性融体)は、有機物カチオンとアニオンとの組合せからなる有機塩の内、常温(15℃以上25℃以下)で液体として存在し得る化合物を指す。常温溶融塩には、単体で液体として存在する常温溶融塩、電解質塩と混合させることで液体となる常温溶融塩、有機溶媒に溶解させることで液体となる常温溶融塩、又はこれらの混合物が含まれる。一般に、二次電池に用いられる常温溶融塩の融点は、25℃以下である。また、有機物カチオンは、一般に4級アンモニウム骨格を有する。 A room-temperature molten salt (ionic melt) refers to an organic salt composed of a combination of organic cations and anions that can exist as a liquid at room temperature (15°C or higher and 25°C or lower). Room-temperature molten salts include room-temperature molten salts that exist as a liquid on their own, room-temperature molten salts that become liquid when mixed with an electrolyte salt, room-temperature molten salts that become liquid when dissolved in an organic solvent, and mixtures of these. Generally, the melting point of room-temperature molten salts used in secondary batteries is 25°C or lower. Furthermore, organic cations generally have a quaternary ammonium skeleton.

高分子固体電解質は、電解質塩を高分子材料に溶解し、固体化することによって調製される。 Polymer solid electrolytes are prepared by dissolving an electrolyte salt in a polymer material and solidifying it.

無機固体電解質は、Liイオン伝導性を有する固体物質である。固体電解質のリチウムイオン伝導度は、例えば、25℃で1x10-6Scm-1以上であり得る。リチウムイオン伝導性の固体電解質の例は、前述した通りである。 The inorganic solid electrolyte is a solid material having Li ion conductivity. The lithium ion conductivity of the solid electrolyte may be, for example, 1×10 −6 Scm −1 or more at 25° C. Examples of lithium ion conductive solid electrolytes are as described above.

次いで、封止S9について説明する。 Next, sealing S9 will be explained.

外装部材を封止することにより、電池を得る。封止方法は、外装部材の種類等により異なる。例えば、ラミネートフィルムからなる容器の場合、ヒートシールを用いることができる。また、金属製容器の場合、レーザ溶接を用いることができる。 A battery is obtained by sealing the exterior material. The sealing method varies depending on the type of exterior material. For example, heat sealing can be used for containers made of laminated film. Laser welding can be used for containers made of metal.

実施形態に係る方法で製造され得る電池の例を図16~図20に示す。 Examples of batteries that can be manufactured using the method of the embodiment are shown in Figures 16 to 20.

図16及び図17は、積層型電極群を備えた電池の例を示している。 Figures 16 and 17 show examples of batteries equipped with stacked electrode groups.

図16及び図17に示す二次電池100は、図16及び図17に示す電極群1と、図16に示す外装部材2と、図示しない非水電解質とを具備する。電極群1及び非水電解質は、外装部材2内に収納されている。非水電解質は、電極群1に保持されている。 The secondary battery 100 shown in Figures 16 and 17 includes an electrode group 1 shown in Figures 16 and 17, an exterior member 2 shown in Figure 16, and a non-aqueous electrolyte (not shown). The electrode group 1 and non-aqueous electrolyte are housed within the exterior member 2. The non-aqueous electrolyte is held in the electrode group 1.

外装部材2は、2つの樹脂層とこれらの間に介在した金属層とを含むラミネートフィルムからなる。 The exterior member 2 consists of a laminate film containing two resin layers and a metal layer sandwiched between them.

電極群1は、図17に示すように、積層型の電極群である。積層型の電極群1は、負極3と正極5とをその間にセパレータ4を介在させながら交互に積層した構造を有している。 As shown in Figure 17, the electrode group 1 is a laminated electrode group. The laminated electrode group 1 has a structure in which negative electrodes 3 and positive electrodes 5 are alternately stacked with separators 4 interposed between them.

電極群1は、複数の負極3を含んでいる。複数の負極3は、それぞれが、負極集電体3aと、負極集電体3aの両面に担持された負極活物質含有層3bとを備えている。また、電極群1は、複数の正極5を含んでいる。複数の正極5は、それぞれが、正極集電体5aと、正極集電体5aの両面に担持された正極活物質含有層5bとを備えている。 The electrode group 1 includes a plurality of negative electrodes 3. Each of the plurality of negative electrodes 3 includes a negative electrode current collector 3a and a negative electrode active material-containing layer 3b supported on both sides of the negative electrode current collector 3a. The electrode group 1 also includes a plurality of positive electrodes 5. Each of the plurality of positive electrodes 5 includes a positive electrode current collector 5a and a positive electrode active material-containing layer 5b supported on both sides of the positive electrode current collector 5a.

各負極3の負極集電体3aは、その一辺において、いずれの表面にも負極活物質含有層3bが担持されていない部分3cを含む。この部分3cは、負極集電タブとして働く。負極集電タブとして働く部分3cは、正極5と重なっていない。また、複数の負極集電タブ(部分3c)は、帯状の負極端子6に電気的に接続されている。帯状の負極端子6の先端は、外装部材2の外部に引き出されている。 The negative electrode current collector 3a of each negative electrode 3 includes a portion 3c on one side where no negative electrode active material-containing layer 3b is supported on any surface. This portion 3c serves as a negative electrode current collector tab. The portion 3c serving as the negative electrode current collector tab does not overlap with the positive electrode 5. Furthermore, the multiple negative electrode current collector tabs (portions 3c) are electrically connected to a strip-shaped negative electrode terminal 6. The tip of the strip-shaped negative electrode terminal 6 extends outside the exterior member 2.

また、図示しないが、各正極5の正極集電体5aは、その一辺において、いずれの表面にも正極活物質含有層5bが担持されていない部分を含む。この部分は、正極集電タブとして働く。正極集電タブは、負極集電タブ(部分3c)と同様に、負極3と重なっていない。また、正極集電タブは、負極集電タブ(部分3c)に対し電極群1の反対側に位置する。正極集電タブは、帯状の正極端子7に電気的に接続されている。帯状の正極端子7の先端は、負極端子6とは反対側に位置し、外装部材2の外部に引き出されている。 Although not shown, the positive electrode current collector 5a of each positive electrode 5 includes a portion on one side where the positive electrode active material-containing layer 5b is not supported on any surface. This portion functions as a positive electrode current collector tab. Like the negative electrode current collector tab (portion 3c), the positive electrode current collector tab does not overlap with the negative electrode 3. The positive electrode current collector tab is located on the opposite side of the electrode group 1 from the negative electrode current collector tab (portion 3c). The positive electrode current collector tab is electrically connected to a strip-shaped positive electrode terminal 7. The tip of the strip-shaped positive electrode terminal 7 is located opposite the negative electrode terminal 6 and is extended to the outside of the exterior member 2.

積層型電極群は、図17に示す構造のものに限られない。積層型電極群1の他の例を図18に示す。九十九に折り畳まれたセパレータ4におけるセパレータ4同士の間に挟まれるように正極5、負極3、正極5、負極3がこの順番に配置されている。正極集電タブ5cは、九十九に折り畳まれたセパレータ4の一方の長辺部から突出している。また、負極集電タブ(図示しない)は、九十九に折り畳まれたセパレータ4の他方の長辺部から突出している。なお、正極5と負極3の順番は、図18の場合に限られず、負極3、正極5の順番であっても良い。 The stacked electrode group is not limited to the structure shown in Figure 17. Another example of a stacked electrode group 1 is shown in Figure 18. A positive electrode 5, a negative electrode 3, a positive electrode 5, and a negative electrode 3 are arranged in this order, sandwiched between separators 4 folded diagonally. A positive electrode current collecting tab 5c protrudes from one long side of the separator 4 folded diagonally. A negative electrode current collecting tab (not shown) protrudes from the other long side of the separator 4 folded diagonally. The order of the positive electrode 5 and negative electrode 3 is not limited to that shown in Figure 18, and the order may be negative electrode 3, positive electrode 5.

図19及び図20は、捲回型電極群を備えた電池の例を示す。 Figures 19 and 20 show examples of batteries equipped with wound electrode groups.

図19及び図20に示す二次電池100は、図19及び図20に示す袋状外装部材2と、図19に示す電極群1と、図示しない電解質とを具備する。電極群1及び非水電解質は、袋状外装部材2内に収納されている。非水電解質(図示しない)は、電極群1に保持されている。 The secondary battery 100 shown in Figures 19 and 20 includes a bag-shaped exterior member 2 shown in Figures 19 and 20, an electrode group 1 shown in Figure 19, and an electrolyte (not shown). The electrode group 1 and non-aqueous electrolyte are housed within the bag-shaped exterior member 2. The non-aqueous electrolyte (not shown) is held in the electrode group 1.

袋状外装部材2は、2つの樹脂層とこれらの間に介在した金属層とを含むラミネートフィルムからなる。 The bag-shaped exterior member 2 is made of a laminate film containing two resin layers and a metal layer sandwiched between them.

図19に示すように、電極群1は、扁平状の捲回型電極群である。扁平状で捲回型である電極群1は、図20に示すように、負極3と、セパレータ4と、正極5とを含む。セパレータ4は、負極3と正極5との間に介在している。 As shown in Figure 19, the electrode group 1 is a flat, wound electrode group. As shown in Figure 20, the flat, wound electrode group 1 includes a negative electrode 3, a separator 4, and a positive electrode 5. The separator 4 is interposed between the negative electrode 3 and the positive electrode 5.

負極3は、負極集電体3aと負極活物質含有層3bとを含む。負極3のうち、捲回型の電極群1の最外殻に位置する部分は、図20に示すように負極集電体3aの内面側のみに負極活物質含有層3bが形成されている。負極3におけるその他の部分では、負極集電体3aの両面に負極活物質含有層3bが形成されている。 The negative electrode 3 includes a negative electrode current collector 3a and a negative electrode active material-containing layer 3b. In the portion of the negative electrode 3 located at the outermost shell of the wound electrode group 1, the negative electrode active material-containing layer 3b is formed only on the inner surface of the negative electrode current collector 3a, as shown in Figure 20. In other portions of the negative electrode 3, the negative electrode active material-containing layer 3b is formed on both sides of the negative electrode current collector 3a.

正極5は、正極集電体5aと、その両面に形成された正極活物質含有層5bとを含んでいる。 The positive electrode 5 includes a positive electrode current collector 5a and a positive electrode active material-containing layer 5b formed on both sides of the positive electrode current collector 5a.

図19に示すように、負極端子6及び正極端子7は、捲回型の電極群1の外周端近傍に位置している。この負極端子6は、負極集電体3aの最外殻に位置する部分に接続されている。また、正極端子7は、正極集電体5aの最外殻に位置する部分に接続されている。これらの負極端子6及び正極端子7は、袋状外装部材2の開口部から外部に延出されている。袋状外装部材2の内面には、熱可塑性樹脂層が設置されており、これが熱融着されていることにより、開口部が閉じられている。 As shown in Figure 19, the negative electrode terminal 6 and positive electrode terminal 7 are located near the outer peripheral edge of the wound electrode group 1. The negative electrode terminal 6 is connected to the outermost portion of the negative electrode current collector 3a. The positive electrode terminal 7 is connected to the outermost portion of the positive electrode current collector 5a. The negative electrode terminal 6 and positive electrode terminal 7 extend outward from the opening of the bag-shaped exterior member 2. A thermoplastic resin layer is provided on the inner surface of the bag-shaped exterior member 2, and the opening is closed by heat sealing this.

第2実施形態の方法で製造された電池は、組電池として使用されても、あるいは電池パックに組み込まれても良い。実施形態に係る電池は、大電流を取り出したときにサイクル性能が優れていることが要求される用途に好適に用いられる。具体的には、デジタルカメラの電源として、または、例えば二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、アシスト自転車、あるいは鉄道用車両(例えば電車)などの車両用電池、または定置用電池として用いられる。特に、車両に搭載される車載用電池として好適に用いられる。 The battery manufactured by the method of the second embodiment may be used as a battery assembly or incorporated into a battery pack. The battery according to this embodiment is suitable for use in applications requiring excellent cycle performance when drawing large current. Specifically, it is used as a power source for digital cameras, or as a vehicle battery for, for example, two- to four-wheeled hybrid electric vehicles, two- to four-wheeled electric vehicles, power-assisted bicycles, or railway vehicles (e.g., electric trains), or as a stationary battery. In particular, it is suitable for use as an on-board battery installed in a vehicle.

以上説明した第2の実施形態によれば、第1の実施形態の方法で製造された電極を用いて電池が製造される。その結果、電極製造時の不良を少なくすることができるため、電池製造の歩留まりを改善することができる。 According to the second embodiment described above, batteries are manufactured using electrodes manufactured using the method of the first embodiment. As a result, defects during electrode manufacturing can be reduced, thereby improving the yield of battery manufacturing.

以下、実施例を説明する。
<実施例1>
活物質として、式TiNb27で表される組成を有する単斜晶型ニオブチタン含有酸化物の粒子を準備した。また、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのカルボキシメチルセルロースとスチレンブタジエンゴムとを準備した。これらを、活物質:アセチレンブラック:カルボキシメチルセルロース:スチレンブタジエンゴムの質量比が90:5:2.5:2.5となるように純水中で混合し、スラリーを得た。このスラリーを厚さが12μmであるアルミニウム箔からなる帯状の集電体の片面に短辺方向の両端部を除いて塗布し、塗膜を60℃に設定した乾燥炉で240秒乾燥させた。この第1乾燥の際に、集電体の短辺方向の両端に位置する活物質含有層非形成部を、図6に示すガイドローラ28と搬送ローラ29とで挟んだ状態で第1乾燥を行った。
Examples will be described below.
Example 1
Particles of monoclinic niobium titanium-containing oxide having a composition represented by the formula TiNb2O7 were prepared as the active material. Acetylene black was also prepared as a conductive agent, and carboxymethyl cellulose and styrene-butadiene rubber were prepared as binders. These were mixed in pure water so that the mass ratio of active material:acetylene black:carboxymethyl cellulose:styrene-butadiene rubber was 90:5:2.5:2.5 to obtain a slurry. This slurry was applied to one side of a strip-shaped current collector made of 12 μm-thick aluminum foil, excluding both ends in the short side direction, and the coating was dried for 240 seconds in a drying oven set at 60°C. During this primary drying, the active material-containing layer-free portions located at both ends in the short side direction of the current collector were sandwiched between guide roller 28 and conveyor roller 29 shown in FIG. 6 .

また、片面塗工が完了した構造体の巻き取り張力を調整し、アルミニウム集電体に対して10Nとした。これにより、半乾燥状態の構造体が相互に転写するのを避けることができる。片面塗布完了後に、帯状集電体の未塗工の片面にスラリーを同様な方法で塗布した。かくして、帯状集電体の両面に短辺方向の両端部を除いて活物質含有層が形成された構造体を400mの長さで得た。構造体はロール状に巻かれていた。構造体の活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量を前述した方法で測定し、その結果を表1に示す。次いで、得られた構造体を活物質含有層の密度が2.65g/cm3となるようにロールプレスに供した。ロールプレス時には、初期の引っ張り張力を100Nに設定し、1m毎分の速度でプレスを行った。このとき、プレス中に破断が生じた場合に、引っ張り張力10Nずつ弱め、圧延距離100mあたり電極が破断しなくなる張力を調べ、その張力でプレスした電極を次の工程に供した。プレス時の張力は80Nであった。 In addition, the winding tension of the structure after single-side coating was adjusted to 10 N relative to the aluminum current collector. This prevented the semi-dried structures from transferring to each other. After single-side coating was completed, the slurry was applied to the uncoated side of the strip-shaped current collector in the same manner. Thus, a 400-m-long structure was obtained in which active material-containing layers were formed on both sides of the strip-shaped current collector, excluding both ends in the short side direction. The structure was wound into a roll. The moisture content of the active material-containing layer of the structure was measured by the Karl Fischer method as described above, and the results are shown in Table 1. The resulting structure was then subjected to roll pressing so that the density of the active material-containing layer was 2.65 g/ cm3 . During roll pressing, the initial tensile tension was set to 100 N, and pressing was performed at a speed of 1 m per minute. If breakage occurred during pressing, the tensile tension was reduced by 10 N increments, and the tension at which the electrode no longer broke per 100 m of rolling distance was determined. The electrode pressed at that tension was then subjected to the next process. The tension during pressing was 80N.

得られた電極をトムソン刃を用いた打ち抜き器によって、図12に示した電極形状に50個打ち抜き、実施例1の電極を作製した。実施例1の電極は、活物質含有層の長辺の長さが150mmで、活物質含有層の短辺の長さが60mmであった。集電タブの幅(活物質含有層の短辺と平行な幅)が30mmであった。集電タブの長さ(活物質含有層の長辺と平行な幅)が10mmであった。実施例1の電極の外周を実体顕微鏡で観察し、活物質含有層の割れ、集電体の割れ、活物質含有層の剥がれ、あるいは集電タブ部のしわによる変形や剥がれが観測された電極を裁断不良とした。裁断不良発生数はゼロであった。 The resulting electrode was punched out into 50 electrode shapes as shown in Figure 12 using a punching machine with a Thomson blade, producing the electrodes of Example 1. The electrode of Example 1 had a long side length of 150 mm and a short side length of 60 mm of the active material-containing layer. The width of the current collecting tab (width parallel to the short side of the active material-containing layer) was 30 mm. The length of the current collecting tab (width parallel to the long side of the active material-containing layer) was 10 mm. The outer periphery of the electrode of Example 1 was observed with a stereomicroscope, and electrodes with observed cracks in the active material-containing layer, cracks in the current collector, peeling of the active material-containing layer, or deformation or peeling due to wrinkles in the current collecting tab were deemed to have been cut poorly. There were zero cutting defects.

実施例1の方法で作製した100枚の電極を負極として用いた。これら負極を、図14及び図15に示す筐体50の容器51内に挿入し、蓋板52と底板53で挟んで140℃、12時間で真空乾燥した。乾燥後、電極の積層物の上下最外層に位置する負極及び中心部に配置された負極3枚についてカールフィッシャーによる水分含有量を前述した方法で測定し、その平均値を算出し、表1に示す。 One hundred electrodes prepared using the method of Example 1 were used as negative electrodes. These negative electrodes were inserted into the container 51 of the housing 50 shown in Figures 14 and 15, sandwiched between the cover plate 52 and the bottom plate 53, and vacuum dried at 140°C for 12 hours. After drying, the moisture content of the negative electrodes located on the top and bottom outermost layers of the electrode stack and the three negative electrodes located in the center was measured using the Karl Fischer method described above, and the average value was calculated and shown in Table 1.

次に、正極活物質として、コバルト酸リチウム(LiCoO2)の粒子を準備した。また、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてPVdFを準備した。これらを、活物質:アセチレンブラック:PVdFの質量比が90:5:5となるようにN-メチル-2-ピロリドン(NMP)中に分散して、スラリーを得た。このスラリーを12μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布して、塗膜を100℃で240秒乾燥させた。かくして、集電体の両面上に活物質含有層が形成された積層体を得た。次いで、得られた積層体を活物質含有層の密度が2.2g/cm3となるようにロールプレスに供し、正極ロールを得た。得られた正極ロールから58mm×148mmの形状に打ち抜き、正極を90枚作製した。 Next, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) particles were prepared as the positive electrode active material. Acetylene black was also prepared as a conductive agent, and PVdF was prepared as a binder. These were dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) so that the mass ratio of active material:acetylene black:PVdF was 90:5:5 to obtain a slurry. This slurry was applied to both sides of a current collector made of 12 μm aluminum foil, and the coating was dried at 100°C for 240 seconds. Thus, a laminate was obtained in which an active material-containing layer was formed on both sides of the current collector. The resulting laminate was then subjected to a roll press so that the density of the active material-containing layer was 2.2 g/cm 3 , obtaining a positive electrode roll. Ninety positive electrodes were fabricated by punching out a 58 mm x 148 mm shape from the obtained positive electrode roll.

以上のようにして作製した正極と負極とポリエチレン製セパレータを用いて、積層型電極群を作成した。正極、負極、セパレータを電極積層体製造装置にセットした。正極及び負極は積層体製造装置の真空式チャックによって搬送され、これら正極と負極の間にポリエチレン製セパレータがつづら折り状に挟まるように積層することで、扁平形状の積層型電極群を得た。かくして正極9枚、負極10枚とした電極積層体を10セット製作した。この電極群に正極端子及び負極端子を接続した。この積層型電極群の絶縁性を確認するため、絶縁抵抗計を用いて絶縁抵抗検査を実施した。直流600Vを印加して、5MΩ以上であれば合格とした。10セット全てが合格であった。従って、作製された電極群に内部短絡が認められなかった。内部短絡発生数を表1に示す。
<実施例2>
スラリーの乾燥温度(第1乾燥における乾燥炉の温度)、乾燥時間を下記表1に示す通りに変更して活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量を下記表1に示す通りに変更した。これ以外は、実施例1と同様にして負極を100枚製造した。得られた実施例2の負極について、実施例1と同様にして裁断不良発生数を測定したところ、ゼロであった。
A laminated electrode assembly was fabricated using the positive and negative electrodes and polyethylene separators fabricated as described above. The positive and negative electrodes were set in an electrode laminate manufacturing device. The positive and negative electrodes were transported by a vacuum chuck of the laminate manufacturing device, and the polyethylene separator was sandwiched between the positive and negative electrodes in a zigzag pattern to obtain a flat laminated electrode assembly. Ten sets of electrode laminates each consisting of nine positive electrodes and ten negative electrodes were thus fabricated. Positive and negative terminals were connected to the electrode assembly. To confirm the insulation properties of the laminated electrode assembly, an insulation resistance test was performed using an insulation resistance tester. A DC voltage of 600 V was applied, and a resistance of 5 MΩ or higher was deemed pass. All ten sets passed. Therefore, no internal short circuits were observed in the fabricated electrode assembly. The number of internal short circuits that occurred is shown in Table 1.
Example 2
The drying temperature of the slurry (temperature of the drying oven in the first drying) and drying time were changed as shown in Table 1 below, and the moisture content of the active material-containing layer measured by the Karl Fischer method was changed as shown in Table 1 below. Except for this, 100 negative electrodes were produced in the same manner as in Example 1. When the number of cutting defects occurred for the obtained negative electrode of Example 2 was measured in the same manner as in Example 1, it was found to be zero.

これら負極を、筐体50の容器51内に挿入し、蓋板52と底板53で挟んで140℃、48時間で真空乾燥した。乾燥後、電極の積層物の上下最外層に位置する負極及び中心部に配置された負極3枚についてカールフィッシャーによる水分含有量を前述した方法で測定し、その平均値を算出し、表1に示す。 These negative electrodes were inserted into container 51 of housing 50, sandwiched between cover plate 52 and bottom plate 53, and vacuum dried at 140°C for 48 hours. After drying, the moisture content of the negative electrodes located on the top and bottom outermost layers of the electrode stack and the three negative electrodes located in the center was measured using the Karl Fischer method described above, and the average value was calculated and shown in Table 1.

次に、実施例1と同様にして正極を90枚作製した。 Next, 90 positive electrodes were produced in the same manner as in Example 1.

以上のようにして作製した正極と負極とポリエチレン製セパレータを用いて、積層型電極群を作成した。正極、負極、セパレータを電極積層体製造装置にセットした。正極及び負極は積層体製造装置の真空式チャックによって搬送され、これら正極と負極の間にポリエチレン製セパレータがつづら折り状に挟まるように積層することで、扁平形状の積層型電極群を得た。かくして正極9枚、負極10枚とした電極積層体を10セット製作した。この電極群に正極端子及び負極端子を接続した。この積層型電極群の絶縁性を確認するため、絶縁抵抗計を用いて絶縁抵抗検査を実施した。直流600Vを印加して、5MΩ以上であれば合格とした。10セット全てが合格であった。従って、作製された電極群に内部短絡が認められなかった。内部短絡発生数を表1に示す。
<実施例3>
スラリーの乾燥温度(第1乾燥における乾燥炉の温度)、乾燥時間を下記表1に示す通りに変更して活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量を下記表1に示す通りに変更した。これ以外は、実施例1と同様にして負極を100枚製造した。得られた実施例3の負極について、実施例1と同様にして裁断不良発生数を測定したところ、ゼロであった。
A laminated electrode assembly was fabricated using the positive and negative electrodes and polyethylene separators fabricated as described above. The positive and negative electrodes were set in an electrode laminate manufacturing device. The positive and negative electrodes were transported by a vacuum chuck of the laminate manufacturing device, and the polyethylene separator was sandwiched between the positive and negative electrodes in a zigzag pattern to obtain a flat laminated electrode assembly. Ten sets of electrode laminates each consisting of nine positive electrodes and ten negative electrodes were thus fabricated. Positive and negative terminals were connected to the electrode assembly. To confirm the insulation properties of the laminated electrode assembly, an insulation resistance test was performed using an insulation resistance tester. A DC voltage of 600 V was applied, and a resistance of 5 MΩ or higher was deemed pass. All ten sets passed. Therefore, no internal short circuits were observed in the fabricated electrode assembly. The number of internal short circuits that occurred is shown in Table 1.
Example 3
The drying temperature of the slurry (temperature of the drying oven in the first drying) and drying time were changed as shown in Table 1 below, and the moisture content of the active material-containing layer measured by the Karl Fischer method was changed as shown in Table 1 below. Except for this, 100 negative electrodes were produced in the same manner as in Example 1. When the number of cutting defects occurred for the obtained negative electrode of Example 3 was measured in the same manner as in Example 1, it was found to be zero.

これら負極を、筐体50の容器51内に挿入し、蓋板52と底板53で挟んで140℃、24時間で真空乾燥した。乾燥後、電極の積層物の上下最外層に位置する負極及び中心部に配置された負極3枚についてカールフィッシャーによる水分含有量を前述した方法で測定し、その平均値を算出し、表1に示す。 These negative electrodes were inserted into container 51 of housing 50, sandwiched between cover plate 52 and bottom plate 53, and vacuum dried at 140°C for 24 hours. After drying, the moisture content of the negative electrodes located on the top and bottom outermost layers of the electrode stack and the three negative electrodes located in the center was measured using the Karl Fischer method described above, and the average value was calculated and shown in Table 1.

次に、実施例1と同様にして正極を90枚作製した。 Next, 90 positive electrodes were produced in the same manner as in Example 1.

以上のようにして作製した正極と負極とポリエチレン製セパレータを用いて、積層型電極群を作成した。正極、負極、セパレータを電極積層体製造装置にセットした。正極及び負極は積層体製造装置の真空式チャックによって搬送され、これら正極と負極の間にポリエチレン製セパレータがつづら折り状に挟まるように積層することで、扁平形状の積層型電極群を得た。かくして正極9枚、負極10枚とした電極積層体を10セット製作した。この電極群に正極端子及び負極端子を接続した。この積層型電極群の絶縁性を確認するため、絶縁抵抗計を用いて絶縁抵抗検査を実施した。直流600Vを印加して、5MΩ以上であれば合格とした。10セット全てが合格であった。従って、作製された電極群に内部短絡が認められなかった。内部短絡発生数を表1に示す。
<比較例1>
スラリーの乾燥温度(第1乾燥における乾燥炉の温度)、乾燥時間を下記表1に示す通りに変更して活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量を下記表1に示す通りに変更した。これ以外は、実施例1と同様にして負極を100枚製造した。得られた比較例1の負極について、実施例1と同様にして裁断不良発生数を測定したところ、ゼロであった。
A laminated electrode assembly was fabricated using the positive and negative electrodes and polyethylene separators fabricated as described above. The positive and negative electrodes were set in an electrode laminate manufacturing device. The positive and negative electrodes were transported by a vacuum chuck of the laminate manufacturing device, and the polyethylene separator was sandwiched between the positive and negative electrodes in a zigzag pattern to obtain a flat laminated electrode assembly. Ten sets of electrode laminates each consisting of nine positive electrodes and ten negative electrodes were thus fabricated. Positive and negative terminals were connected to the electrode assembly. To confirm the insulation properties of the laminated electrode assembly, an insulation resistance test was performed using an insulation resistance tester. A DC voltage of 600 V was applied, and a resistance of 5 MΩ or higher was deemed pass. All ten sets passed. Therefore, no internal short circuits were observed in the fabricated electrode assembly. The number of internal short circuits that occurred is shown in Table 1.
<Comparative Example 1>
The drying temperature of the slurry (temperature of the drying oven in the first drying) and drying time were changed as shown in Table 1 below, and the moisture content of the active material-containing layer measured by the Karl Fischer method was changed as shown in Table 1 below. Except for this, 100 negative electrodes were produced in the same manner as in Example 1. When the number of cutting defects occurred for the obtained negative electrode of Comparative Example 1 was measured in the same manner as in Example 1, it was found to be zero.

これら負極を、筐体50の容器51内に挿入し、蓋板52と底板53で挟んで140℃、20時間で真空乾燥した。乾燥後、電極の積層物の上下最外層に位置する負極及び中心部に配置された負極3枚についてカールフィッシャーによる水分含有量を前述した方法で測定し、その平均値を算出し、表1に示す。 These negative electrodes were inserted into the container 51 of the housing 50, sandwiched between the cover plate 52 and the bottom plate 53, and vacuum dried at 140°C for 20 hours. After drying, the moisture content of the negative electrodes located on the top and bottom outermost layers of the electrode stack and the three negative electrodes located in the center was measured using the Karl Fischer method described above, and the average value was calculated and shown in Table 1.

次に、実施例1と同様にして正極を90枚作製した。 Next, 90 positive electrodes were produced in the same manner as in Example 1.

以上のようにして作製した正極と負極とポリエチレン製セパレータを用いて、積層型電極群を作成した。正極、負極、セパレータを電極積層体製造装置にセットした。正極及び負極は積層体製造装置の真空式チャックによって搬送され、これら正極と負極の間にポリエチレン製セパレータがつづら折り状に挟まるように積層することで、扁平形状の積層型電極群を得た。かくして正極9枚、負極10枚とした電極積層体を10セット製作した。この電極群に正極端子及び負極端子を接続した。この積層型電極群の絶縁性を確認するため、絶縁抵抗計を用いて絶縁抵抗検査を実施した。直流600Vを印加して、5MΩ以上であれば合格とした。10セット中の7セットが合格であった。内部短絡発生数を表1に示す。
<比較例2>
第1乾燥及び第2乾燥を実施しせず、比較例2の電池を製造した。
A laminated electrode assembly was produced using the positive and negative electrodes and polyethylene separators prepared as described above. The positive and negative electrodes, along with the separator, were placed in an electrode laminate manufacturing device. The positive and negative electrodes were transported by a vacuum chuck of the laminate manufacturing device, and the polyethylene separator was sandwiched between the positive and negative electrodes in a zigzag pattern to obtain a flat laminated electrode assembly. Ten sets of electrode laminates each consisting of nine positive electrodes and ten negative electrodes were thus produced. Positive and negative terminals were connected to the electrode assembly. An insulation resistance test was performed using an insulation resistance tester to confirm the insulation of the laminated electrode assembly. A DC voltage of 600 V was applied, and a test result of 5 MΩ or higher was deemed pass. Seven of the ten sets passed. The number of internal short circuits is shown in Table 1.
<Comparative Example 2>
A battery of Comparative Example 2 was manufactured without carrying out the first drying and the second drying.

実施例1と同様な組成のスラリーを厚さが12μmであるアルミニウム箔からなる帯状の集電体の両面に短辺方向の両端部を除いて塗布し、スラリーを100℃で乾燥させた。得られた構造体を活物質含有層の密度が2.65g/cm3となるようにロールプレスに供した。プレス後、露点40℃環境下で120時間加湿することにより、活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量を2000質量ppmに設定した。得られた電極をトムソン刃を用いた打ち抜き器によって、実施例1と同様な電極形状に100個打ち抜き、比較例2の負極を作製した。 A slurry having the same composition as in Example 1 was applied to both sides of a strip-shaped current collector made of 12 μm-thick aluminum foil, excluding both ends in the short side direction, and the slurry was dried at 100°C. The resulting structure was subjected to a roll press so that the density of the active material-containing layer was 2.65 g/ cm3 . After pressing, the active material-containing layer was humidified for 120 hours in an environment with a dew point of 40°C, thereby setting the moisture content of the active material-containing layer to 2000 ppm by mass as determined by the Karl Fischer method. The resulting electrode was punched out into 100 electrodes with the same electrode shape as in Example 1 using a punching tool with a Thomson blade, to prepare a negative electrode of Comparative Example 2.

次に、実施例1と同様にして正極を90枚作製した。 Next, 90 positive electrodes were produced in the same manner as in Example 1.

以上のようにして作製した正極と負極とポリエチレン製セパレータを用いて、積層型電極群を作成した。正極、負極、セパレータを電極積層体製造装置にセットした。正極及び負極は積層体製造装置の真空式チャックによって搬送され、これら正極と負極の間にポリエチレン製セパレータがつづら折り状に挟まるように積層することで、扁平形状の積層型電極群を得た。かくして正極9枚、負極10枚とした電極積層体を10セット製作した。この電極群に正極端子及び負極端子を接続した。この積層型電極群の絶縁性を確認するため、絶縁抵抗計を用いて絶縁抵抗検査を実施した。直流600Vを印加して、5MΩ以上であれば合格とした。10セット中の8セットが合格であった。内部短絡発生数を表1に示す。 A stacked electrode assembly was produced using the positive and negative electrodes and polyethylene separators prepared as described above. The positive and negative electrodes, along with the separator, were placed in an electrode stack manufacturing device. The positive and negative electrodes were transported by the vacuum chuck of the stack manufacturing device, and the positive and negative electrodes were stacked with the polyethylene separator sandwiched between them in a zigzag pattern, resulting in a flat stacked electrode assembly. Ten sets of electrode stacks, each consisting of nine positive electrodes and ten negative electrodes, were thus produced. Positive and negative terminals were connected to these electrode assemblies. To confirm the insulation properties of this stacked electrode assembly, an insulation resistance test was conducted using an insulation resistance meter. A DC voltage of 600 V was applied, and a resistance of 5 MΩ or higher was deemed pass. Eight of the ten sets passed. The number of internal short circuits that occurred is shown in Table 1.

表1に示す通り、実施例1~3の方法によると、適度な硬さの負極が得られるため、積層型電極群に絶縁不良が発生するのを防止することができる。また、実施例1~3の方法によると、含水状態の活物質含有層をプレスすることから、プレス時に大きな張力を加えても破断しにくい。張力プレスによって、プレス後の電極の湾曲を抑制することができるため、塗工部と未塗工部のゆがみを抑制できることから、結果として電極の裁断不良を低減することができる。さらに、実施例1~3のように、スラリー乾燥時(第1乾燥)に湾曲矯正を行うと、裁断不良抑制効果をより高くすることができる。 As shown in Table 1, the methods of Examples 1 to 3 produce negative electrodes with appropriate hardness, preventing insulation defects from occurring in the stacked electrode assembly. Furthermore, the methods of Examples 1 to 3 press the active material-containing layer in a hydrated state, making it less likely to break even when a large tension is applied during pressing. The tension press can prevent the electrode from curving after pressing, thereby reducing distortion of the coated and uncoated areas, thereby reducing cutting defects in the electrode. Furthermore, correcting the curvature during drying of the slurry (first drying), as in Examples 1 to 3, can further enhance the effect of preventing cutting defects.

一方、比較例1の方法によると、第2乾燥後の含有水分量が600ppmより多いため、負極がスタック中にたわみ、スタック位置ずれが発生したため、絶縁不良による内部短絡が確認された。 On the other hand, when using the method of Comparative Example 1, the moisture content after the second drying was greater than 600 ppm, causing the negative electrode to sag during stacking and resulting in stack misalignment, resulting in an internal short circuit due to poor insulation.

また、比較例2の方法によると、プレス後に負極を加湿するため、得られた負極がスタック中にたわみ、スタック位置ずれが発生したため、絶縁不良による内部短絡が確認された。さらに、比較例2は、プレス後に露点環境下で電極を暴露して水を含ませるので裁断不良が発生しにくくなるものの、含水のための時間が必要であること、プレス時に引っ張り張力がかけられないことから、電極タブ部分のしわが発生し、良品を得ることができなかった。 Furthermore, with the method of Comparative Example 2, the negative electrode was humidified after pressing, which caused the resulting negative electrode to warp during stacking and resulted in stack misalignment, resulting in an internal short circuit due to poor insulation. Furthermore, in Comparative Example 2, the electrode was exposed to a dew-point environment after pressing to soak up water, which made cutting defects less likely, but because time was required for soaking up water and tension could not be applied during pressing, wrinkles occurred in the electrode tab area, and a non-defective product could not be obtained.

従って、実施形態の方法によると、タクトアップ(生産効率)と歩留まりを改善することができる。 Therefore, the method of the embodiment can improve tact time (production efficiency) and yield.

これらの少なくとも一つの実施形態又は実施例の電極の製造方法によれば、ニオブ含有酸化物及びチタン含有酸化物のうちの少なくとも一方と、水を含むスラリーを、集電体に塗工することにより構造体を得る工程と、スラリーを乾燥させて活物質含有層を形成する工程と、構造体をプレスする工程と、構造体を複数積層し、得られた積層体の両方の最外層を加圧しながら乾燥させることにより、活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量を600質量ppm以下とする工程とを含む。そのため、搬送時の不良発生と、電極群における絶縁不良の発生とを低減することができるため、製造の歩留まりを向上することができる。 The electrode manufacturing method of at least one of these embodiments or examples includes the steps of: applying a slurry containing at least one of a niobium-containing oxide and a titanium-containing oxide and water to a current collector to obtain a structure; drying the slurry to form an active material-containing layer; pressing the structure; and stacking multiple structures and drying the outermost layers of both of the resulting stacks under pressure, thereby reducing the moisture content of the active material-containing layer to 600 ppm by mass or less as measured by the Karl Fischer method. This reduces the occurrence of defects during transportation and insulation defects in the electrode group, thereby improving manufacturing yield.

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments may be embodied in a variety of other forms, and various omissions, substitutions, and modifications may be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their variations are within the scope and spirit of the invention, and are also included in the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims.

以下に、実施形態に係る発明を付記する。
<1>
ニオブ含有酸化物及びチタン含有酸化物のうちの少なくとも一方と、水を含むスラリーを、集電体に塗工することにより構造体を得る工程と、
前記スラリーを乾燥させて活物質含有層を形成する工程と、
前記構造体をプレスする工程と、
前記構造体を複数積層し、得られた積層体の両方の最外層を加圧しながら乾燥させることにより、前記活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量を600質量ppm以下とする工程と
を含む電極の製造方法。
<2>
前記スラリーの乾燥は、前記活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量が1000質量ppm以上10000質量ppm以下となるように行われる、<1>に記載の電極の製造方法。
<3>
前記塗工は、前記集電体を搬送方向に移動させつつ、かつ少なくとも前記集電体の搬送方向と平行な端部を除いて行われ、
前記スラリーの乾燥は、前記構造体を前記搬送方向に移動させつつ、かつ前記構造体の前記端部を前記搬送方向と交差する方向に引っ張りながらなされる、<1>または<2>に記載の電極の製造方法。
<4>
前記構造体の搬送方向に加わる張力を、前記含有水分量に応じて調整する工程をさらに含む、<1>~<3>のいずれかに記載の電極の製造方法。
<5>
前記プレス後、前記プレス後の前記構造体を裁断する工程をさらに備える、<1>~<4>のいずれかに記載の電極の製造方法。
<6>
前記ニオブ含有酸化物は、一般式LixTi1-yM1yNb2-zM2z7+δで表されるニオブ含有酸化物、及び、一般式LixTi1-yM3y+zNb2-z7-δで表されるニオブ含有酸化物からなる群より選択される少なくとも1種を含み、
前記M1は、Zr,Si,及びSnからなる群より選択される少なくとも1つであり、前記M2は、V,Ta,及びBiからなる群より選択される少なくとも1つであり、前記M3は、Mg,Fe,Ni,Co,W,Ta,及びMoからなる群より選択される少なくとも1つであり、前記xは0≦x≦5を満たし、前記yは0≦y<1を満たし、前記zは0≦z<2を満たし、前記δは-0.3≦δ≦0.3を満たす、<1>~<5>のいずれかに記載の電極の製造方法。
<7>
前記チタン含有酸化物は、単斜晶型二酸化チタン、アナターゼ型二酸化チタン、ルチル型二酸化チタン及びブロンズ型二酸化チタンよりなる群から選択される少なくとも1種を含む、<1>~<6>のいずれかに記載の電極の製造方法。
<8>
<1>~<7>のいずれか1項に記載の方法で得られた電極を第1電極とし、前記第1電極と第2電極の間にセパレータを配置して電極群を作製する工程と、
前記電極群を外装部材に収納する工程と、
前記外装部材に収納された前記電極群に非水電解質を保持させる工程とを含む、電池の製造方法。
The invention according to the embodiment will be described below.
<1>
a step of applying a slurry containing water and at least one of a niobium-containing oxide and a titanium-containing oxide to a current collector to obtain a structure;
drying the slurry to form an active material-containing layer;
pressing the structure;
and laminating a plurality of the structures and drying both outermost layers of the resulting laminate under pressure, thereby reducing the water content of the active material-containing layer to 600 ppm by mass or less as determined by the Karl Fischer method.
<2>
The method for manufacturing an electrode according to <1>, wherein the drying of the slurry is carried out so that the water content of the active material-containing layer measured by Karl Fischer method is 1,000 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less.
<3>
the coating is performed while the current collector is being moved in a transport direction, excluding at least an end portion of the current collector parallel to the transport direction,
The method for manufacturing an electrode according to <1> or <2>, wherein the drying of the slurry is performed while moving the structure in the transport direction and pulling the end of the structure in a direction intersecting the transport direction.
<4>
The method for manufacturing an electrode according to any one of <1> to <3>, further comprising a step of adjusting tension applied to the structure in a transport direction according to the moisture content.
<5>
The method for manufacturing an electrode according to any one of <1> to <4>, further comprising, after the pressing, cutting the structure after the pressing.
<6>
The niobium-containing oxide includes at least one selected from the group consisting of niobium-containing oxides represented by the general formula Li x Ti 1 -y M1 y Nb 2-z M2 z O 7+δ and niobium-containing oxides represented by the general formula Li x Ti 1-y M3 y+z Nb 2-z O 7-δ ,
The method for producing an electrode according to any one of <1> to <5>, wherein M1 is at least one selected from the group consisting of Zr, Si, and Sn, M2 is at least one selected from the group consisting of V, Ta, and Bi, M3 is at least one selected from the group consisting of Mg, Fe, Ni, Co, W, Ta, and Mo, x satisfies 0≦x≦5, y satisfies 0≦y<1, z satisfies 0≦z<2, and δ satisfies −0.3≦δ≦0.3.
<7>
The method for producing an electrode according to any one of <1> to <6>, wherein the titanium-containing oxide includes at least one selected from the group consisting of monoclinic titanium dioxide, anatase titanium dioxide, rutile titanium dioxide, and bronze titanium dioxide.
<8>
a step of preparing an electrode group by using the electrode obtained by the method according to any one of <1> to <7> as a first electrode and disposing a separator between the first electrode and a second electrode;
a step of housing the electrode group in an exterior member;
and causing the electrode group housed in the exterior member to retain a non-aqueous electrolyte.

1…電極群、2…外装部材、3…負極、3a…負極集電体、3b…負極活物質含有層、3c…負極集電タブ、4…セパレータ、5…正極、5a…正極集電体、5b…正極活物質含有層、5c…正極集電タブ、6…負極端子、7…正極端子、10…構造体、20…スラリー塗工装置、21…乾燥炉、22…湾曲矯正部、23…スラリー貯蔵部、24…第1ダイコータ、25…第2ダイコータ、26…集電体ロール、27…巻き取りローラ、F1…搬送経路、28…ガイドローラ、29…搬送ローラ、31…構造体のロール、32…製造装置、33、34…プレスローラ、35~39…ガイドローラ、40…巻取り部、50…筐体、51…容器、52…蓋板、53…底板、54…ばね部材、100…二次電池、S1…スラリー塗工、S2…第1乾燥、S3…プレス、S4…裁断、S5…第2乾燥、S6…電極群作製、S7…電極群を外装部材に収納、S8…電解質を外装部材に収納、S9…封止。


REFERENCE SIGNS LIST 1...electrode group, 2...exterior member, 3...negative electrode, 3a...negative electrode current collector, 3b...negative electrode active material-containing layer, 3c...negative electrode current collector tab, 4...separator, 5...positive electrode, 5a...positive electrode current collector, 5b...positive electrode active material-containing layer, 5c...positive electrode current collector tab, 6...negative electrode terminal, 7...positive electrode terminal, 10...structure, 20...slurry coating device, 21...drying furnace, 22...curvature correction section, 23...slurry storage section, 24...first die coater, 25...second die coater, 26...current collector roll, 27...winding roller, F1...conveyor Feed path, 28...guide roller, 29...conveyor roller, 31...structural roll, 32...manufacturing apparatus, 33, 34...press rollers, 35-39...guide rollers, 40...winding section, 50...casing, 51...container, 52...cover plate, 53...bottom plate, 54...spring member, 100...secondary battery, S1...slurry coating, S2...first drying, S3...pressing, S4...cutting, S5...second drying, S6...electrode group production, S7...electrode group stored in exterior member, S8...electrolyte stored in exterior member, S9...sealing.


Claims (8)

ニオブ含有酸化物及びチタン含有酸化物のうちの少なくとも一方と、水を含むスラリーを、集電体に塗工することにより構造体を得る工程と、
前記スラリーを乾燥させて活物質含有層を形成する工程と、
前記構造体をプレスする工程と、
前記構造体を複数積層し、得られた積層体の両方の最外層を加圧しながら乾燥させることにより、前記活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量を600質量ppm以下とする工程と
を含む電極の製造方法。
a step of applying a slurry containing water and at least one of a niobium-containing oxide and a titanium-containing oxide to a current collector to obtain a structure;
drying the slurry to form an active material-containing layer;
pressing the structure;
and laminating a plurality of the structures and drying both outermost layers of the resulting laminate under pressure, thereby reducing the water content of the active material-containing layer to 600 ppm by mass or less as determined by the Karl Fischer method.
前記スラリーの乾燥は、前記活物質含有層のカールフィッシャー法による含有水分量が1000質量ppm以上10000質量ppm以下となるように行われる、請求項1に記載の電極の製造方法。 The electrode manufacturing method described in claim 1, wherein the slurry is dried so that the moisture content of the active material-containing layer, as measured by the Karl Fischer method, is 1,000 ppm by mass or more and 10,000 ppm by mass or less. 前記塗工は、前記集電体を搬送方向に移動させつつ、かつ少なくとも前記集電体の搬送方向と平行な端部を除いて行われ、
前記スラリーの乾燥は、前記構造体を前記搬送方向に移動させつつ、かつ前記構造体の前記端部を前記搬送方向と交差する方向に引っ張りながらなされる、請求項2に記載の電極の製造方法。
the coating is performed while the current collector is being moved in a transport direction, excluding at least an end portion of the current collector parallel to the transport direction,
The method for manufacturing an electrode according to claim 2 , wherein the drying of the slurry is performed while the structure is being moved in the transport direction and while the end portion of the structure is being pulled in a direction intersecting the transport direction.
前記構造体の搬送方向に加わる張力を、前記含有水分量に応じて調整する工程をさらに含む、請求項3に記載の電極の製造方法。 The electrode manufacturing method described in claim 3 further includes a step of adjusting the tension applied to the structure in the transport direction according to the moisture content. 前記プレス後、前記プレス後の前記構造体を裁断する工程をさらに備える、請求項1に記載の電極の製造方法。 The electrode manufacturing method described in claim 1 further comprises a step of cutting the pressed structure after the pressing. 前記ニオブ含有酸化物は、一般式LixTi1-yM1yNb2-zM2z7+δで表されるニオブ含有酸化物、及び、一般式LixTi1-yM3y+zNb2-z7-δで表されるニオブ含有酸化物からなる群より選択される少なくとも1種を含み、
前記M1は、Zr,Si,及びSnからなる群より選択される少なくとも1つであり、前記M2は、V,Ta,及びBiからなる群より選択される少なくとも1つであり、前記M3は、Mg,Fe,Ni,Co,W,Ta,及びMoからなる群より選択される少なくとも1つであり、前記xは0≦x≦5を満たし、前記yは0≦y<1を満たし、前記zは0≦z<2を満たし、前記δは-0.3≦δ≦0.3を満たす、請求項1に記載の電極の製造方法。
The niobium-containing oxide includes at least one selected from the group consisting of niobium-containing oxides represented by the general formula Li x Ti 1 -y M1 y Nb 2-z M2 z O 7+δ and niobium-containing oxides represented by the general formula Li x Ti 1-y M3 y+z Nb 2-z O 7-δ ,
2. The method for producing an electrode according to claim 1, wherein M1 is at least one selected from the group consisting of Zr, Si, and Sn, M2 is at least one selected from the group consisting of V, Ta, and Bi, M3 is at least one selected from the group consisting of Mg, Fe, Ni, Co, W, Ta, and Mo, x satisfies 0≦x≦5, y satisfies 0≦y<1, z satisfies 0≦z<2, and δ satisfies −0.3≦δ≦0.3.
前記チタン含有酸化物は、単斜晶型二酸化チタン、アナターゼ型二酸化チタン、ルチル型二酸化チタン及びブロンズ型二酸化チタンよりなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1に記載の電極の製造方法。 The method for manufacturing an electrode according to claim 1, wherein the titanium-containing oxide includes at least one selected from the group consisting of monoclinic titanium dioxide, anatase titanium dioxide, rutile titanium dioxide, and bronze titanium dioxide. 請求項1~7のいずれか1項に記載の方法で得られた電極を第1電極とし、前記第1電極と第2電極の間にセパレータを配置して電極群を作製する工程と、
前記電極群を外装部材に収納する工程と、
前記外装部材に収納された前記電極群に非水電解質を保持させる工程とを含む、電池の製造方法。


a step of preparing an electrode group by using the electrode obtained by the method according to any one of claims 1 to 7 as a first electrode and disposing a separator between the first electrode and a second electrode;
a step of housing the electrode group in an exterior member;
and causing the electrode group housed in the exterior member to retain a non-aqueous electrolyte.


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