JP5944853B2 - Lithium ion secondary battery electrode sheet manufacturing apparatus and lithium ion secondary battery electrode sheet manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、電極活物質等を含む粉体を圧縮成形してリチウムイオン二次電池電極用シートを製造するリチウムイオン二次電池電極用シートの製造装置およびリチウムイオン二次電池電極用シートの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a lithium ion secondary battery electrode sheet manufacturing apparatus for manufacturing a lithium ion secondary battery electrode sheet by compression molding powder containing an electrode active material and the like, and manufacturing of a lithium ion secondary battery electrode sheet It is about the method.
小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、繰り返し充放電が可能なリチウムイオン二次電池は、環境対応からも今後の需要の拡大が見込まれている。リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が大きく携帯電話やノート型パソコン等の分野で利用されているが、用途の拡大や発展に伴い、低抵抗化、大容量化等、より一層の性能向上が求められている。 The demand for lithium-ion secondary batteries that are small, lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged is expected to increase in the future from the environmental viewpoint. Lithium ion secondary batteries have a high energy density and are used in the fields of mobile phones and laptop computers. However, with the expansion and development of applications, further improvements in performance, such as lower resistance and higher capacity, have been achieved. It has been demanded.
リチウムイオン二次電池電極は電極用シートとして得ることができ、例えば、電極活物質を含む粉体から電極用シート等の圧延シートを製造するために粉体圧延装置を用いた粉体の圧延成形が行われている。粉体圧延装置では一対のプレス用ロールのロール間に供給される粉体を基材上に連続的に圧縮成形することにより圧延シートが得られる。ここで、圧延シートを製造する際には、薄膜であり、かつ、密度分布、膜厚分布のばらつきが少ない、精度のよい圧延シートを製造することが求められる。 Lithium ion secondary battery electrode can be obtained as an electrode sheet, for example, powder rolling using a powder rolling device to produce a rolled sheet such as an electrode sheet from a powder containing an electrode active material Has been done. In a powder rolling device, a rolled sheet is obtained by continuously compression-molding powder supplied between a pair of press rolls on a substrate. Here, when manufacturing a rolled sheet, it is required to manufacture a highly accurate rolled sheet that is a thin film and has little variation in density distribution and film thickness distribution.
例えば、特許文献1においては、一対のプレス用ロールのうちの一方のプレス用ロールを、他方のプレス用ロールより上方に設けることにより、粉体膜がプレス用ロールの外周面から脱落したりや崩壊することを防止する粉体圧延装置が開示されている。 For example, in Patent Document 1, by providing one press roll of a pair of press rolls above the other press roll, the powder film falls off or collapses from the outer peripheral surface of the press roll. A powder rolling apparatus that prevents this is disclosed.
しかし、この粉体圧延装置では粉体固有のスパチュラ角に基づいて装置を製造するため、装置の構成部材の配置は固定されていた。従って、基材への粉体の目付け量の制御をするためには、温度を変化させることによる制御、一対のロールの回転速度を変化をさせることによる制御が考えられるが、温度を変化させる場合には目付け量が変化するまでの応答性が悪く、ロールの回転速度を変化させると生産能力に影響を及ぼしていた。 However, in this powder rolling apparatus, since the apparatus is manufactured based on the inherent spatula angle, the arrangement of the constituent members of the apparatus is fixed. Therefore, in order to control the basis weight of the powder on the substrate, control by changing the temperature and control by changing the rotation speed of the pair of rolls can be considered. The response to the change in the basis weight was poor, and changing the rotation speed of the roll had an effect on the production capacity.
本発明の目的は、基材への粉体の目付け量の制御を簡易で有効な手段により容易に行うことができるリチウムイオン二次電池電極用シートの製造装置およびリチウムイオン二次電池電極用シートの製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery electrode sheet manufacturing apparatus and a lithium ion secondary battery electrode sheet capable of easily controlling the basis weight of powder on a substrate by simple and effective means. It is to provide a manufacturing method.
本発明者らは、鋭意検討の結果、一方のプレス用ロールが設けられた位置を他方のプレス用ロールが設けられた位置に対して変更可能な構成とすることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies, the inventors have found that the above object can be achieved by adopting a configuration in which the position where one press roll is provided can be changed with respect to the position where the other press roll is provided. The headline and the present invention were completed.
即ち、本発明によれば、
(1) 回転軸が平行に配置された一対のプレス用ロールを有し、該一対のプレス用ロールにより基材上に粉体を圧縮成形することにより前記基材上に電極組成物層を成形する際に、前記一対のプレス用ロールの間を前記粉体が通過する圧延部と、前記一対のプレス用ロール間における前記粉体の通過方向と重力方向とのなす角度θが0°<θ<90°の範囲の所定角度となるように前記一対のプレス用ロールのうちの少なくとも一方のプレス用ロールの位置を移動させる駆動部とを備えることを特徴とするリチウムイオン二次電池電極用シートの製造装置、
(2) 前記圧延部により圧縮成形を行った際の前記基材に対する前記粉体の目付量を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記駆動部を駆動させる制御部とを備えることを特徴とする(1)記載のリチウムイオン二次電池電極用シートの製造装置、
(3) 前記駆動部は、前記一対のプレス用ロールのうちの一方のプレス用ロールを他方のプレス用ロールよりも上方に移動させることを特徴とする(1)または(2)記載のリチウムイオン二次電池電極用シートの製造装置、
(4) 前記駆動部は、前記一対のプレス用ロールを支持するフレームを傾斜させることを特徴とする(1)または(2)記載のリチウムイオン二次電池電極用シートの製造装置、
(5) 前記粉体は、電極活物質および結着材を含む成分を造粒することにより得られる複合粒子であることを特徴とする(1)〜(4)の何れかに記載のリチウムイオン二次電池電極用シートの製造装置、
(6) 回転軸が平行に配置された一対のプレス用ロールを有し、該一対のプレス用ロールにより基材上に粉体を圧縮成形することにより前記基材上に電極組成物層を成形する際に、前記一対のプレス用ロールの間を前記粉体が通過する圧延装置を用いて前記基材上に前記電極組成物層を成形する圧延工程と、前記圧延工程における前記基材に対する前記粉体の目付量を測定する測定工程と、前記測定工程による測定結果に基づいて、前記一対のプレス用ロール間における前記粉体の通過方向と重力方向とのなす角度θが0°<θ<90°の範囲の所定角度となるように前記一対のプレス用ロールのうちの少なくとも一方のプレス用ロールを移動させる駆動工程とを含むことを特徴とするリチウムイオン二次電池電極用シートの製造方法、
(7) 前記駆動工程は、前記一対のプレス用ロールのうちの一方のプレス用ロールを他方のプレス用ロールよりも上方に移動させる工程を含むことを特徴とする(6)記載のリチウムイオン二次電池電極用シートの製造方法、
(8) 前記駆動工程は、前記一対のプレス用ロールを支持するフレームを傾斜させる工程を含むことを特徴とする(6)記載のリチウムイオン二次電池電極用シートの製造方法、
(9) 前記粉体は、電極活物質および結着材を含む成分を造粒することにより得られる複合粒子であることを特徴とする(6)〜(8)の何れかに記載のリチウムイオン二次電池電極用シートの製造方法
が提供される。
That is, according to the present invention,
(1) It has a pair of press rolls in which the rotation axes are arranged in parallel, and the electrode composition layer is formed on the base material by compressing the powder onto the base material with the pair of press rolls. In this case, the angle θ formed between the rolling part through which the powder passes between the pair of press rolls and the passage direction of the powder between the pair of press rolls and the direction of gravity is 0 ° <θ. <A lithium ion secondary battery electrode sheet | seat characterized by including the drive part which moves the position of the at least one press roll of the said pair of press rolls so that it may become a predetermined angle of the range of <90 degrees. Manufacturing equipment,
(2) A measurement unit that measures the basis weight of the powder with respect to the base material when compression molding is performed by the rolling unit, and a control unit that drives the drive unit based on a measurement result by the measurement unit (1) The lithium ion secondary battery electrode sheet manufacturing apparatus according to (1),
(3) The drive unit moves one press roll of the pair of press rolls above the other press roll, and the lithium ion according to (1) or (2) Manufacturing apparatus for secondary battery electrode sheet,
(4) The apparatus for manufacturing a sheet for a lithium ion secondary battery electrode according to (1) or (2), wherein the driving unit tilts a frame that supports the pair of press rolls.
(5) The lithium ion according to any one of (1) to (4), wherein the powder is a composite particle obtained by granulating a component including an electrode active material and a binder. Manufacturing apparatus for secondary battery electrode sheet,
(6) It has a pair of press rolls in which the rotation axes are arranged in parallel, and the electrode composition layer is formed on the base material by compressing the powder onto the base material by the pair of press rolls. A rolling step of forming the electrode composition layer on the base material using a rolling device in which the powder passes between the pair of press rolls, and the base material in the rolling step. Based on the measurement step of measuring the basis weight of the powder and the measurement result of the measurement step, the angle θ between the passage direction of the powder and the gravity direction between the pair of press rolls is 0 ° <θ < And a driving step of moving at least one of the pair of press rolls so as to have a predetermined angle in a range of 90 °. A method for producing a sheet for a lithium ion secondary battery electrode ,
(7) The driving step includes a step of moving one press roll of the pair of press rolls above the other press roll. Manufacturing method of secondary battery electrode sheet,
(8) The method for producing a sheet for a lithium ion secondary battery electrode according to (6), wherein the driving step includes a step of inclining a frame that supports the pair of press rolls.
(9) The lithium ion according to any one of (6) to (8), wherein the powder is a composite particle obtained by granulating a component including an electrode active material and a binder. A method for producing a secondary battery electrode sheet is provided.
本発明に係るリチウムイオン二次電池電極用シートの製造装置およびリチウムイオン二次電池電極用シートの製造方法によれば、基材への粉体の目付け量の制御を容易に行うことができる。 According to the lithium ion secondary battery electrode sheet manufacturing apparatus and the lithium ion secondary battery electrode sheet manufacturing method according to the present invention, the basis weight of the powder on the substrate can be easily controlled.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係るリチウムイオン二次電池電極用シートの製造装置およびリチウムイオン二次電池電極用シートの製造方法について説明する。 Hereinafter, a manufacturing apparatus for a lithium ion secondary battery electrode sheet and a method for manufacturing a lithium ion secondary battery electrode sheet according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、実施の形態に係るリチウムイオン二次電池電極用シートの製造装置である粉体圧延装置の概略を示す図である。図1に示すように、粉体圧延装置2は、初期状態において回転軸14A,14Bが水平かつ平行に配列された一対のロール4A,4Bを含み、ロール4Bの位置がロール4Aの位置に対して移動可能に構成されたプレス用ロール4、プレス用ロール4により圧縮成形された圧延シート6の厚さを測定する膜厚検出センサ8、装置全体の制御を行う制御部10、得られる圧延シート6のシート状成形物28の目標膜厚の入力や圧延シート6の製造開始指示を受け付ける操作部12、プレス用ロール4のロール4A,4Bをそれぞれロール4Aの回転軸14A及びロール4Bの回転軸14Bを中心に回転させるモータ等を有する回転駆動部16A,16B、ロール4Bの位置をガイド18に沿って移動させるモータ等を有するロール位置移動部19を備えている。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a powder rolling apparatus which is a manufacturing apparatus for a lithium ion secondary battery electrode sheet according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the
ここで、プレス用ロール4のロール4A,4Bはそれぞれ図1に示す矢印方向へ回転することにより、プレス用ロール4と仕切板26により形成された空間に貯槽された粉体20を咬み込み、粉体20をバックアップ基材22の一方の面に圧縮してシート状成形物28を成形する。また、回転駆動部16A,16Bは通常、ロール4A及びロール4Bを同一の速度で回転させる。
Here, the
ロール位置移動部19は、初期状態、即ち、図1に示すプレス用ロール4のロール4A,4B間を粉体20が通過する際の粉体20の通過方向Hと重力方向Gとがなす角度θが0°である状態(ロール4Bが図2の点線で示す位置にある状態)から、角度θが0°≦θ≦90°の範囲の所定角度となるようにロール4Bを移動させる。ここで、重力方向は図1及び図2の下方向であり、通過方向は、ロール4Aの回転軸14Aとロール4Bの回転軸14Bとを含む平面24に直交する方向である。
The roll
なお、本実施の形態においては、図2に示すように、実線で示すロール4Bの位置が図2において点線で示すロール4Bの位置(θ=0°)と、図2において一点鎖線で示すロール4Bの位置(θ=90°)との間を矢印で示すように移動可能な場合について説明する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the position of the
また、膜厚検出センサ8としては挟み込みタイプ、接触タイプ等のものを用いることができ、検出方式としてはレーザ式、X線式、赤外線式、ベータ線式、過電流式、電磁式、超音波式、光学式等を用いることができる。
Further, the film
次に、粉体圧延装置2により圧延シート6を製造する手順について説明する。操作部12を介して圧延シート6のシート状成形物28の目標膜厚TDの入力および圧延シート6の製造開始指示が行われると、制御部10はロール位置移動部19を制御してロール4Bを初期状態から目標膜厚TDに応じた位置に移動させる。なお、粉体20の通過方向Hと重力方向Gのなす角度θと得られる圧延シート6のシート状成形物28の膜厚との関係は予め測定して制御部10に記憶されている。また、プレス用ロール4によりバックアップ基材22に圧縮成形される粉体20の目付け量と膜厚との関係も予め制御部10に記憶されている。
Next, a procedure for manufacturing the rolled sheet 6 by the powder
次に、プレス用ロール4のロール4A,4Bを図1に示す矢印方向に回転させることにより粉体20の圧縮成形を開始すると、プレス用ロール4と仕切板26とにより形成された空間に貯槽された粉体20がプレス用ロール4に咬み込まれバックアップ基材22の一方の面に圧縮成形される。即ち、シート状成形物28がバックアップ基材22に積層された圧延シート6が得られる。
Next, when the compression molding of the
また、粉体20の圧縮成形を開始すると、制御部10は膜厚検出センサ8から出力される圧延シート6の厚さの測定結果を示す信号を受信する。
When the compression molding of the
次に、制御部10は、操作部12を介して入力された目標膜厚TDと膜厚検出センサ8からの出力に基づいて求められるシート状成形物28の膜厚TAとを比較し、ロール位置移動部19を駆動してロール4Bの位置を移動させることにより粉体20の通過方向Hと重力方向Gのなす角度θを制御する。ここで、粉体20の通過方向と重力方向のなす角度θ(0°≦θ≦90°)が大きくなるほど、粉体20の咬み込み量を小さくすることができ、圧延シート6に成形されたシート状成形物28の膜厚を薄くすることができる。
Next, the
従って、目標膜厚TDよりもシート状成形物28の膜厚TAの方が薄い場合には、制御部10はロール位置移動部19の駆動源を制御して、粉体20の通過方向Hと重力方向Gのなす角度θが小さくなるようにロール4Bの位置を移動させる。一方、目標膜厚TDよりもシート状成形物28の膜厚TAの方が厚い場合には、制御部10はロール位置移動部19の駆動源を制御して、粉体20の通過方向Hと重力方向Gのなす角度θが大きくなるようにロール4Bの位置を移動させる。また、目標膜厚TDとシート状成形物28の膜厚TAとが一致する場合には、制御部10はロール位置移動部19の駆動源を制御した、粉体20の通過方向Hと重力方向Gのなす角度θの変更を行わない。
Therefore, when the film thickness T A of the sheet-like molded
ここで、ロールニップ点(一対のロール間の間隙が最も狭くなる点)とP点(ロールニップ点近傍のロールの周速度と粉体の移動速度とが同じになる点)までの間が粉体20で満たされていないと、成形の際に粉体の流動・凝集によって、まだら模様やスジが生じる。また、ロールニップ点と前記P点との距離によって、坪量、即ちバックアップ基材22に対する粉体20の目付け量が決定される。
Here, the distance between the roll nip point (the point at which the gap between the pair of rolls becomes the narrowest) and the P point (the point where the peripheral speed of the roll near the roll nip point and the moving speed of the powder are the same) is 20 Otherwise, mottled patterns and streaks occur due to the flow and aggregation of the powder during molding. Further, the basis weight, that is, the basis weight of the
ロールの回転速度が一定である場合には粉体20の通過方向と重力方向のなす角度θを0°より大きくすることでロールニップ点とP点との距離は短くなる。従って、粉体20の通過方向と重力方向のなす角度θを大きくすることによりP点とロールニップ点までの間の容量を小さくすることができ、圧延シート6(シート状成形物28)の成形の際に粉体の流動・凝集を抑えた状態で圧延シート6のシート状成形物28を薄膜とすることができる。
When the rotation speed of the roll is constant, the distance between the roll nip point and the point P is shortened by making the angle θ formed by the passing direction of the
バックアップ基材22としては、薄いフィルム状の基材であればよく、通常、厚さ1μm〜1000μm、好ましくは5μm〜100μmである。バックアップ基材22としては、アルミニウム、白金、ニッケル、タンタル、チタン、ステンレス鋼、銅、その他の合金などの金属箔または炭素、導電性高分子、紙、天然繊維、高分子繊維、布帛、高分子樹脂フィルムなどが挙げられ、目的に応じて適宜選択することができる。高分子樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂フィルム、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリ塩化ビニル、アラミドフィルム、PEN、PEEK等を含んで構成されるプラスチックフィルム、シート等が挙げられる。
The
これらの中でも、圧延シート6として、リチウムイオン二次電池電極用シートを製造する場合には、バックアップ基材22として、金属箔または炭素、導電性高分子を用いることができ、好適には金属が用いられる。これらの中で導電性、耐電圧性の面から銅、アルミニウムまたはアルミニウム合金を使用することが好ましい。
Among these, when manufacturing the sheet | seat for lithium ion secondary battery electrodes as the rolled sheet 6, metal foil, carbon, and a conductive polymer can be used as the
また、バックアップ基材22の表面には塗膜処理、穴あけ加工、バフ加工、サンドブラスト加工及び/又はエッチング加工等の処理が施されていても良い。バックアップ基材表面に接着剤等を塗布した基材は、シート状成形物28を強固に保持することができるため、特に好ましい。
In addition, the surface of the
プレス用ロール4と仕切板26とにより形成される空間に貯槽される粉体20としては、電極活物質を含む複合粒子が挙げられる。複合粒子は、電極活物質及び結着材を含み、必要に応じてその他の分散剤、導電材および添加剤を含んでもよい。
Examples of the
複合粒子をリチウムイオン二次電池の電極材料として用いる場合、正極用活物質としては、リチウムイオンを可逆的にドープ・脱ドープ可能な金属酸化物が挙げられる。かかる金属酸化物としては、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、燐酸鉄リチウム等を挙げることができる。なお、上記にて例示した正極活物質は適宜用途に応じて単独で使用してもよく、複数種混合して使用してもよい。 When the composite particles are used as an electrode material for a lithium ion secondary battery, examples of the positive electrode active material include metal oxides capable of reversibly doping and dedoping lithium ions. Examples of the metal oxide include lithium cobaltate, lithium nickelate, lithium manganate, and lithium iron phosphate. In addition, the positive electrode active material illustrated above may be used independently according to a use, and may be used in mixture of multiple types.
なお、リチウムイオン二次電池用正極の対極としての負極の活物質としては、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素、熱分解炭素などの低結晶性炭素(非晶質炭素)、グラファイト(天然黒鉛、人造黒鉛)、錫やケイ素等の合金系材料、ケイ素酸化物、錫酸化物、チタン酸リチウム等の酸化物等が挙げられる。なお、上記に例示した電極活物質は適宜用途に応じて単独で使用してもよく、複数種混合して使用してもよい。 Note that the active material of the negative electrode as the counter electrode of the positive electrode for lithium ion secondary batteries includes low-crystalline carbon (amorphous carbon) such as graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, pyrolytic carbon, graphite ( Natural graphite, artificial graphite), alloy materials such as tin and silicon, oxides such as silicon oxide, tin oxide, and lithium titanate. In addition, the electrode active material illustrated above may be used independently according to a use, and may be used in mixture of multiple types.
リチウムイオン二次電池電極用の電極活物質の形状は、粒状に整粒されたものが好ましい。粒子の形状が球形であると、電極成形時により高密度な電極が形成できる。 The shape of the electrode active material for a lithium ion secondary battery electrode is preferably a granulated particle. When the shape of the particles is spherical, a higher density electrode can be formed during electrode molding.
リチウムイオン二次電池電極用の電極活物質の体積平均粒子径は、正極、負極ともに通常0.1〜100μm、好ましくは0.5〜50μm、より好ましくは0.8〜30μmである。 The volume average particle diameter of the electrode active material for a lithium ion secondary battery electrode is usually 0.1 to 100 μm, preferably 0.5 to 50 μm, more preferably 0.8 to 30 μm for both the positive electrode and the negative electrode.
複合粒子に用いられる結着材としては、前記電極活物質を相互に結着させることができる化合物であれば特に制限はない。好適な結着材は、溶媒に分散する性質のある分散型結着材である。分散型結着材として、例えば、シリコン系重合体、フッ素含有重合体、共役ジエン系重合体、アクリレート系重合体、ポリイミド、ポリアミド、ポリウレタン等の高分子化合物が挙げられ、好ましくはフッ素系含有重合体、共役系ジエン重合体およびアクリレート系重合体、より好ましくは共役ジエン系重合体およびアクリレート系重合体が挙げられる。 The binder used for the composite particles is not particularly limited as long as it is a compound capable of binding the electrode active materials to each other. A suitable binder is a dispersion type binder having a property of being dispersed in a solvent. Examples of the dispersion-type binder include high molecular compounds such as silicon polymers, fluorine-containing polymers, conjugated diene polymers, acrylate polymers, polyimides, polyamides, polyurethanes, and preferably fluorine-containing polymers. Polymers, conjugated diene polymers and acrylate polymers, more preferably conjugated diene polymers and acrylate polymers.
分散型結着材の形状は、特に制限はないが、粒子状であることが好ましい。粒子状であることにより、結着性が良く、また、作製した電極の容量の低下や充放電の繰り返しによる劣化を抑えることができる。粒子状の結着材としては、例えば、ラテックスのごとき結着材の粒子が水に分散した状態のものや、このような分散液を乾燥して得られる粒子状のものが挙げられる。 The shape of the dispersion-type binder is not particularly limited, but is preferably particulate. By being particulate, the binding property is good, and it is possible to suppress deterioration of the capacity of the manufactured electrode and deterioration due to repeated charge and discharge. Examples of the particulate binder include those in which the particles of the binder such as latex are dispersed in water, and particulates obtained by drying such a dispersion.
結着材の量は、得られる電極活物質層と集電体との密着性が充分に確保でき、かつ、内部抵抗を低くすることができる観点から、電極活物質100重量部に対して、乾燥重量基準で通常は0.1〜50重量部、好ましくは0.5〜20重量部、より好ましくは1〜15重量部である。 The amount of the binder is sufficient with respect to 100 parts by weight of the electrode active material from the viewpoint of ensuring sufficient adhesion between the obtained electrode active material layer and the current collector and reducing the internal resistance. The amount is usually 0.1 to 50 parts by weight, preferably 0.5 to 20 parts by weight, more preferably 1 to 15 parts by weight based on the dry weight.
複合粒子には、前述のように必要に応じて分散剤を用いてもよい。分散剤の具体例としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどのセルロース系ポリマー、ならびにこれらのアンモニウム塩またはアルカリ金属塩、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。これらの分散剤は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。 As described above, a dispersant may be used for the composite particles as necessary. Specific examples of the dispersant include cellulose polymers such as carboxymethyl cellulose and methyl cellulose, and ammonium salts or alkali metal salts thereof, polyvinyl alcohol, and the like. These dispersants can be used alone or in combination of two or more.
複合粒子には、前述のように必要に応じて導電材を用いてもよい。導電材の具体例としては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、及びケッチェンブラック(アクゾノーベル ケミカルズ ベスローテン フェンノートシャップ社の登録商標)などの導電性カーボンブラックが挙げられる。これらの中でも、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックが好ましい。これらの導電材は、単独でまたは二種類以上を組み合わせて用いることができる。 As described above, a conductive material may be used for the composite particles as necessary. Specific examples of the conductive material include conductive carbon black such as furnace black, acetylene black, and ketjen black (registered trademark of Akzo Nobel Chemicals Bethloten Fennaut Shap). Among these, acetylene black and ketjen black are preferable. These conductive materials can be used alone or in combination of two or more.
複合粒子は、電極活物質、結着材および必要に応じ添加される前記導電材等他の成分を用いて造粒することにより得られ、少なくとも電極活物質、結着材を含んでなるが、前記のそれぞれが個別に独立した粒子として存在するのではなく、構成成分である電極活物質、結着材を含む2成分以上によって一粒子を形成するものである。具体的には、前記2成分以上の個々の粒子の複数個が結合して二次粒子を形成しており、複数個(好ましくは数個〜数十個)の電極活物質が、結着材によって結着されて粒子を形成しているものが好ましい。 The composite particles are obtained by granulating using an electrode active material, a binder, and other components such as the conductive material added as necessary, and include at least an electrode active material and a binder, Each of the above does not exist as an independent particle, but forms one particle by two or more components including an electrode active material and a binder as constituent components. Specifically, a plurality of (more preferably several to several tens) electrode active materials are formed by combining a plurality of the individual particles of the two or more components to form secondary particles. It is preferable that the particles are bound to form particles.
複合粒子の製造方法は特に制限されず、流動層造粒法、噴霧乾燥造粒法、転動層造粒法などの公知の造粒法により製造することができる。 The production method of the composite particles is not particularly limited, and can be produced by a known granulation method such as a fluidized bed granulation method, a spray drying granulation method, or a rolling bed granulation method.
複合粒子の体積平均粒子径は、所望の厚みの電極活物質層を容易に得る観点から、通常0.1〜1000μm、好ましくは1〜500μm、より好ましくは30〜250μmの範囲である。 The volume average particle diameter of the composite particles is usually in the range of 0.1 to 1000 μm, preferably 1 to 500 μm, more preferably 30 to 250 μm, from the viewpoint of easily obtaining an electrode active material layer having a desired thickness.
なお、複合粒子の平均粒子径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(たとえば、SALD−3100;島津製作所製)にて測定し、算出される体積平均粒子径である。 The average particle size of the composite particles is a volume average particle size calculated by measuring with a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus (for example, SALD-3100; manufactured by Shimadzu Corporation).
本実施の形態に係るリチウムイオン二次電池電極用シートの製造装置及びリチウムイオン二次電池電極用シートの製造方法によれば、基材への粉体の目付け量の制御を簡易で有効な手段により容易に行うことができる。また、一対のプレス用ロール間を粉体が通過する際の粉体の通過方向と重力方向とがなす角度θを大きくすることにより、リチウムイオン二次電池電極用シートを成形する際に粉体にかかる重力の影響を低減することができ、低目付け量の電極用シート、即ち、薄膜の電極用シートを作製することができる。 According to the lithium ion secondary battery electrode sheet manufacturing apparatus and the lithium ion secondary battery electrode sheet manufacturing method according to the present embodiment, a simple and effective means for controlling the basis weight of the powder on the base material Can be easily performed. In addition, by increasing the angle θ formed by the powder passage direction and the gravitational direction when the powder passes between a pair of press rolls, the powder is formed when forming a lithium ion secondary battery electrode sheet. The effect of gravity on the film can be reduced, and a sheet weight electrode sheet, that is, a thin film electrode sheet can be produced.
また、得られる圧延シートの膜厚の測定結果に基づいて、一対のプレス用ロール間を粉体が通過する際の粉体の通過方向と重力方向とがなす角度θを制御するフィードバック制御を行うことができるため、所望の厚さの電極用シートを作製することができる。 Further, based on the measurement result of the film thickness of the obtained rolled sheet, feedback control is performed to control the angle θ formed by the powder passing direction and the gravity direction when the powder passes between the pair of press rolls. Therefore, an electrode sheet having a desired thickness can be produced.
なお、上述の実施の形態においては、ロール位置移動部19によりロール4Bの位置を移動させる構成としたが、図3に示すようにプレス用ロール4を支持するフレーム30を設け、このフレーム30を傾斜させることによりロール4Bの位置を移動させる構成としてもよい。即ち、プレス用ロール4はフレーム30により支持され、フレーム30を傾斜させる図示しないフレーム傾斜駆動部を備えている。フレーム傾斜駆動部は、ロール4Bの位置が図3において点線で示す初期状態、即ち、図3に示すプレス用ロール4のロール4A,4B間を粉体20が通過する際の粉体20の通過方向Hと重力方向Gとがなす角度θが0°である状態から、ロール4Bの位置が図3において実線で示す角度θが0°≦θ≦90°の範囲の所定角度となる位置にフレーム30を傾斜させる。
In the above-described embodiment, the roll
また、図3の矢印で示すように、フレーム傾斜駆動部は、フレーム30を、図3においてロール4Bを点線で示す角度θが0°である位置と、図3においてロール4Bを一点鎖線で示す角度θが90°である位置との間で傾斜させることができる。
3, the frame tilt driving unit indicates the
また、上述の実施の形態において、ロール4Bがロール4Aよりも上方に位置することによりプレス用ロール4のロール4A,4B間を粉体20が通過する際の粉体20の通過方向Hと重力方向Gとがなす角度θが0≦θ≦90°となる構成としたが、ロール4Bがロール4Aよりも下方に位置することにより粉体20の通過方向Hと重力方向Gとがなす角度θが0≦θ≦90°となる構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施の形態において、ロール位置移動部19によりロール4Bを移動可能とする構成としたが、ロール位置移動部19は、ロール4Bに代えて、または、加えてロール4Aの位置を移動可能とする構成としてもよい。
In the above embodiment, the
また、上述の実施の形態において、初期状態としてプレス用ロール4のロール4A,4B間を粉体20が通過する際の粉体20の通過方向Hと重力方向Gとがなす角度θが0°である場合について説明したが、圧延シート6を製造する際に角度θを0°≦θ≦90°の範囲で変更することができれば、初期状態の角度θはこれに限られない。即ち、初期状態の角度θは、0°≦θ≦90°の範囲であればよい。
In the above-described embodiment, as an initial state, the angle θ formed by the passing direction H of the
また、上述の実施の形態において、ロール位置移動部19は、角度θが0°≦θ≦90°の範囲の所定角度となるようにロール4Bを移動させる構成としたが、角度θが0°<θ<90°の所定角度となるようにロール4Bを移動させる構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the roll
また、上述の実施の形態においては、バックアップ基材22の一方の面にシート状成形物28を圧縮成形する構成としたが、両面にシート状成形物28を成形してもよく、また、バックアップ基材22を用いずに直接シート状成形物28を圧縮する構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the sheet-like molded
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を更に具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。また、部および%は、特に記載の無い限り重量基準である。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example. Parts and% are based on weight unless otherwise specified.
(造粒粒子の製造)
負極活物質として人造黒鉛(体積平均粒子径:24.5μm、黒鉛層間距離(X線回折法による(002)面の面間隔(d値)):0.354nm)を97部、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩を1.5部、結着剤としてBM−400B(日本ゼオン社製)を固形分換算量で1.5部を混合し、さらにイオン交換水を固形分濃度が20%となるように加え、混合分散して複合粒子用スラリーを得た。そして、得られた複合粒子用スラリーを、スプレー乾燥機(大川原化工機社製)を使用し、回転円盤方式のアトマイザ(直径65mm)を用い、回転数25,000rpm、熱風温度160℃、粒子回収出口の温度90℃の条件にて、噴霧乾燥造粒を行い、負極電極用複合粒子を得た。得られた複合粒子の体積平均粒子径は70μmであった。
(Manufacture of granulated particles)
Artificial graphite (volume average particle size: 24.5 μm, graphite interlayer distance (interval of (002) plane by X-ray diffraction (d value)): 0.354 nm as negative electrode active material, 97 parts, carboxymethylcellulose sodium salt 1.5 parts, and BM-400B (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) as a binder in an amount of 1.5 parts in terms of solid content, and ion-exchanged water is added so that the solid content concentration is 20% The slurry for composite particles was obtained by mixing and dispersing. The obtained composite particle slurry was sprayed using a spray dryer (Okawara Chemical Co., Ltd.) and a rotating disk atomizer (diameter 65 mm), rotating at 25,000 rpm, hot air temperature 160 ° C., particle recovery. Spray drying granulation was performed under conditions of an outlet temperature of 90 ° C. to obtain composite particles for a negative electrode. The obtained composite particles had a volume average particle diameter of 70 μm.
(目付け量の測定)
図1に示す装置構成の粉体圧延装置2において、粉体20として上述した粒子径が70μmの複合粒子を用い、ロール4Aとロール4Bとのロール間隙を0.1mmとして圧延シート6の作製を行った。また、バックアップ基材22として表面が導電性接着剤で処理された厚さ30μmのアルミニウム箔を用いた。ここで、プレス用ロール4のロール4A,4B間を粉体20が通過する際の粉体20の通過方向Hと重力方向Gとがなす角度θを0°、11.5°、23.6°、36°としてそれぞれシート状成形物28の作製を行った。また、シート状成形物28の作製の際に、複合粒子及びアルミニウム箔を粉体圧延装置2に投入し、プレス用ロール4によりアルミニウム箔に目付けされる粉体の量(目付け量、単位:mg/cm2)を測定し、結果を表2に示す。
(Measurement of basis weight)
In the
表1に示すように、粉体20の通過方向Hと重力方向Gとがなす角度θが大きくなるほど、目付け量は減少した。また、目付け量が少ないほど得られるシート状成形物28の膜厚が薄くなるため、粉体20の通過方向Hと重力方向Gとがなす角度θが大きくなるほど、シート状成形物28の膜厚が薄くなることが示された。
As shown in Table 1, the basis weight decreased as the angle θ formed by the passing direction H of the
2…粉体圧延装置、4…プレス用ロール、6…圧延シート、14A,14B…回転軸、20…粉体、22…バックアップ基材、28…シート状成形物
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記圧延部により圧縮成形を行った際の前記基材に対する前記複合粒子の目付量を測定する測定部と、
前記一対のプレス用ロール間における前記複合粒子の通過方向と重力方向とのなす角度θが0°<θ<90°の範囲の所定角度となるように前記一対のプレス用ロールのうちの少なくとも一方のプレス用ロールの位置を移動させる駆動部と、
前記測定部による測定結果に基づいて前記駆動部を駆動させる制御部と
を備えることを特徴とするリチウムイオン二次電池電極用シートの製造装置。 It has a pair of press rolls arranged in parallel with the rotation axis, and compresses the composite particles obtained by granulating the components including the electrode active material and the binder on the base material by the pair of press rolls When forming the electrode composition layer on the base material by forming, a rolling part through which the composite particles pass between the pair of press rolls,
A measurement unit for measuring the basis weight of the composite particles with respect to the base material when compression molding is performed by the rolling unit;
At least one of the pair of press rolls such that an angle θ between the direction of passage of the composite particles and the direction of gravity between the pair of press rolls is a predetermined angle in a range of 0 ° <θ <90 °. A drive unit for moving the position of the press roll ;
An apparatus for manufacturing a sheet for a lithium ion secondary battery electrode, comprising: a control unit that drives the drive unit based on a measurement result of the measurement unit.
前記圧延工程における前記基材に対する前記複合粒子の目付量を測定部により測定する測定工程と、
前記測定工程による測定結果に基づいて、前記一対のプレス用ロール間における前記複合粒子の通過方向と重力方向とのなす角度θが0°<θ<90°の範囲の所定角度となるように前記一対のプレス用ロールのうちの少なくとも一方のプレス用ロールを駆動部により移動させる駆動工程と
を含むことを特徴とするリチウムイオン二次電池電極用シートの製造方法。 It has a pair of press rolls arranged in parallel with the rotation axis, and compresses the composite particles obtained by granulating the components including the electrode active material and the binder on the base material by the pair of press rolls When forming the electrode composition layer on the substrate by molding, the electrode composition layer is formed on the substrate using a rolling device in which the composite particles pass between the pair of press rolls. Rolling process to form;
A measurement step of measuring the basis weight of the composite particles with respect to the base material in the rolling step by a measurement unit ;
Based on the measurement result of the measurement step, the angle θ between the passing direction of the composite particles and the gravity direction between the pair of press rolls is a predetermined angle in a range of 0 ° <θ <90 °. And a driving step of moving at least one of the press rolls of the pair of press rolls by a drive unit . A method for producing a sheet for a lithium ion secondary battery electrode, comprising:
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