锂离子电池的制造方法以及锂离子电池的制造装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种能够在降低经济负担的同时维持电极质量的锂离子电池的制造方法以及锂离子电池的制造装置。其中，在电极箔(1)的表面涂布浆状的电极材料(18)后，将包含与电极材料(18)所包含的液体成分不同的液体成分的固化液作为高压加热蒸汽从电极箔(1)的上方供给到电极材料(18)的表面，同时从电极箔(1)的下方供给高压低温空气，进行冷却电极材料(18)的固化工序。由此，在使电极材料(18)固化之后，从电极材料(18)中去除液体成分，使其干燥。
【专利说明】锂离子电池的制造方法以及锂离子电池的制造装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锂离子电池的制造方法以及锂离子电池的制造装置。
【背景技术】
[0002]锂离子电池是如下所述的二次电池:将正极片、负极片以及设置于这些片之间的隔膜(> 一夕)组装到圆筒型或方形的罐结构、或以Al(铝)等为基体的薄膜状的电池载置体中，注入电解液后进行密封。由于罐结构或薄膜状结构的不同使得制造方法或外观有很大差异，但无论使用哪种结构体，使电池动作的基本构成要素是相同的。
[0003]S卩、正极片具有在电极箔的两面涂布有正极活性物质的结构，负极片具有在电极箔的两面涂布有负极活性物质的结构，在正极片和负极片之间，插入有防止正极活性物质和负极活性物质发生短路的隔膜。活性物质也叫合剂。形成这种由正极片、隔膜、负极片的层积结构体，并将该结构体用含有锂离子的电解液进行浸润，将该层积体密封在各种扁平体中，从而形成锂离子电池。
[0004]关于这种锂离子电池的制造方法，专利文献I (特开平11-288741)中记载了其中一个例子。在专利文献I中，记载了一种锂离子电池的制造工序，即、为了从涂布在电极体表面的电极材料中析出高分子材料，将该电极体浸溃于对高分子材料体现出难溶性的液体中。以下，关于正极的电极制造工序，示出一个例子。
[0005]在正极的制造工序中，首先，将正极活性物质的粉末原料、导电材料粉末、粘合剂溶液以及有机溶剂等进行混炼，制造膏状的浆料(电极材料)，通过涂布机等涂布单元将该浆料薄薄地均匀涂布在集电用铝电极箔上。之后，使涂布的浆料干燥从而形成电极膜。接着，经过用于将电极膜厚调整到规定厚度的压光处理(用辊碾压而使其延展的处理)或用于将电极膜加工成规定形状的分切加工，从而形成用于锂离子电池的电极。这样，集电用电极箔的表面上形成的电极膜例如在电极箔的两面上形成为相同厚度，之后，为增大电池的能量密度，形成为将正极、隔膜、负极无缝隙地层积的结构体。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本专利特开11-288741号公报
【发明内容】
[0009]如上所述，在锂离子电池的制造工序中，需要经过电极用浆料的制造、电极箔的浆料涂布以及干燥一系列的工序，或是需要将这些工序进行组合来制备在电极箔的两面形成有电极膜的电极片。但是，生产这样的电极片需要很大的成本，并且电极质量的维持也有待改善。
[0010]本发明的目的是提供一种可以在降低制造成本的同时保持电极质量的锂离子电池的制造方法、以及锂离子电池的制造装置。
[0011]通过本说明书的记载及附图可明确本发明的上述目的和新特征。[0012]以下是简单说明本申请中所揭示的实施方式中代表性方式的概要的内容。
[0013]在作为本发明的一种实施方式的锂离子电池的制造方法中，在电极箔的表面涂布浆状的电极材料后，将包含与电极材料所包含的液体成分不同的液体成分的固化液作为高压加热蒸汽从电极箔的上方供给到电极材料的表面，从而进行了固化工序之后，从电极材料中去除液体成分来进行干燥。
[0014]此外，作为本发明的一种实施方式中的锂离子电池的制造装置具有蒸汽生成机构，从所述蒸汽生成机构向电极箔表面供给蒸汽，从而固化所述电极箔表面上形成的浆料。
[0015]发明效果
[0016]以下是简单说明基于本申请中所揭示的发明中的代表性方式所获得效果的内容。
[0017]根据本发明，可提供一种在降低成本的同时，能够保持电极或隔膜的质量的锂离子电池的制造方法。
[0018]此外，根据本发明，可提供一种在降低成本的同时，能够保持电极或隔膜的质量的锂离子电池的制造装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是构成本发明第一实施方式的锂离子电池的制造装置的电极制造装置的概要图。
[0020]图2是本发明第一实施方式的锂离子电池的截面图。
[0021]图3是本发明第一实施方式的空气悬浮输送装置的俯视图。
[0022]图4是本发明第一实施方式的空气悬浮输送装置的截面图。
[0023]图5是示出随压力条件而不同的水的饱和点的坐标图。
[0024]图6是构成本发明第一实施方式的锂离子电池的制造装置的固化装置的概要图。
[0025]图7是将本发明第一实施方式的电极膜和比较例中的电极膜的特性进行比较的表。
[0026]图8是构成本发明第二实施方式的锂离子电池的制造装置的电极制造装置的概要图。
[0027]图9是构成本发明第三实施方式的锂离子电池的制造装置的电极制造装置的概要图。
[0028]图10是作为比较例所示出的锂离子电池的制造装置的概要图。
[0029]图11是作为比较例所示出的锂离子电池的制造装置的概要图。
[0030]图12是作为比较例所示出的锂离子电池的制造装置的概要图。
[0031]图13是作为比较例所示出的固化装置的概要图。
【具体实施方式】
[0032]下面，通过与比较例进行比较，并基于附图来详细说明本发明的实施方式。此外，在对实施方式进行说明的所有附图中，对具有相同功能的部件标注了相同的符号，并省略对其的重复说明。此外，在以下的实施方式中，除特别必要的情况外，原则上不重复进行相同或同样的部分的说明。
[0033]锂离子电池是通过如下所述的方式制造的二次电池:将作为电极的正极片和负极片、以及设置于这些片之间的隔膜组装在圆筒型等的容器内，在该容器内注入电解液后，进行密封。
[0034]在本申请中，将构成正极片或负极片、形成在集电用的电极箔表面上的膜称为电极膜，将形成电极膜时，涂布在电极箔上且未经干燥的膜称为电极材料或电极浆料。也就是说通过使电极材料干燥，从而形成电极膜。但是，在后述的实施方式一至三中，有时将经固化、而失去了流动性的膜也称为浆料。此外，将表面上形成有电极膜的电极箔称为正极片、负极片或将这些统称为电极片。此外，本申请中所说的浆料包含粘合剂溶液或有机溶剂等的液体，是具有流动性的液态物质。此外，本申请中只提到“电极箔的表面”时，并不是指包括电极箔的上表面及下表面的全部表面，而是仅指由棍输送系统输送的电极箔的上表面，而不包含背面。
[0035]下面，作为第一至第三比较例，通过图10至图12来说明锂离子电池的电极的制造方法。图10至图12是作为比较例所示出的锂离子电池的制造装置的概要图。
[0036]在图10中，作为第一比较例，示出了单面涂布型的电极制造装置的构成。用于形成锂离子电池用的正极或负极的电极膜的浆料(电极材料)是将例如活性物质粉末、导电材料粉末、以及粘合这些粉末的粘合剂材料等分散到N-甲基吡咯烷酮(NMP)等有机溶剂中的高粘度膏状的液体。在第一比较例中，在电极箔I的表面上形成电极膜时，首先，通过设置在涂布部2的涂布机等的涂布单元3将上述浆料薄薄地均匀涂布在由集电用电极箔辊4供给的电极箔I上。
[0037]然后，使用一边接触电极箔I的背面一边以一定速度输送电极箔I的棍输送系统5将涂布有浆料的电极箔I输送到作为干燥室6的热风干燥炉内。之后，在干燥室6内通过加热蒸发浆料中的溶剂成分使浆料干燥，从而形成电极膜。卷绕有经过了干燥工序的电极箔I的电极箔辊7被供给到下一工序。在第一比较例的电极膜的制造工序中，对电极箔的表面和背面进行这样的工序，制造由两面涂布后的电极箔构成的电极片。这里，干燥后的电极膜，膜内没有水分，且失去流动性，完全成为固体。
[0038]在上述制造方法中，为了生产品质好、具有较高可靠性的电极片，或为了确保制造时的安全性，可以考虑到干燥时需要花很长时间以及大量成本。也就是说，在浆料的干燥工序中，通过伴随着对于浆料的热量供给而导致的溶剂从浆料表面蒸发，从而来进行干燥。如果该蒸发速度过快，则由于无法在电极箔的整个表面上实现均匀的干燥的问题点、或所形成的电极膜的厚度方向的组成不均匀、不稳定的问题点等，从而受干燥工序的制约，因此需要对制造装置施加很大的负担。对于这样的问题，可以考虑将电极材料分几次进行涂布、干燥，或是将分几次涂布的浆料的组成调整为不同组成等的对策。
[0039]此外，电极材料的干燥工序中的电极箔I的输送速度为I?IOOm/分左右。这时，用I?100分钟左右作为干燥时间来使电极材料干燥。在接近输送速度的下限的区域、即例如输送速度为Irn/分等的情况下，由于干燥室6中的输送速度较慢，因此能够以较低的温度缓慢地进行干燥，干燥室6也是小型的干燥室即可，而且，所制造的电极膜的质量(例如电极膜内的成分分布的均一性)也易于保持稳定。但是，在所述接近输送速度的下限的区域，电极片制造的生产率很小，因此，相对而言生产成本就会增加，存在难以提供低价的锂离子电池的问题。
[0040]另一方面，在接近输送速度的上限的区域、即例如输送速度为IOOm/分等的情况下，虽然可以提高电极片制造的生产率，但为了确保电极质量，需确保必须的干燥时间，因而干燥室就会非常长且大。在这种情况下，则会产生干燥室6自身的设备成本、以及为操作大的干燥室6所需的大量热能等的运行成本增加的问题。此时的干燥室6由于以较低的温度用较长的时间进行干燥，因此，例如在内部需要具有IOOm左右的长的输送路径。
[0041]对于如上所述的相反的问题，可以考虑通过在两个极端的中间区域来调整两者，经验性地求得优选值的方法来构筑电极制造工序、设备，但是，在这种情况下，不能最大限度地发挥两者的优点。鉴于这样的课题，需要实现一种既能够进行快速的干燥，又能够确保高电极质量的电极的制造方法。
[0042]此外，为提高电极片的生产率，也可以考虑利用高温急速地使电极材料干燥。但是，利用这样的方法，会导致只有电极材料的表面先干燥，从而电极材料的内部和表面之间产生浓度差的问题，因此，在上述比较例的方法中，电极材料需要花费较长时间来使其干燥。
[0043]在图11中，作为第二比较例，示出了依次两面涂布型的电极制造装置的构成。在第二比较例中的电极膜的制造工序中，首先，利用设置于涂布部2的涂布机等涂布单元3将电极浆料(电极材料)薄薄地均匀涂布在由集电用电极箔辊4供给的电极箔I的表面上。之后，使用一边接触电极箔I的背面一边以一定速度输送电极箔I的棍输送系统5,将涂布有浆料的电极箔I输送到作为干燥室6的热风干燥炉中。接着，在干燥室6中，通过加热蒸发浆料中的溶剂成分而使浆料干燥，从而形成电极膜。这一系列的工序和图10所示的第一比较例相同。
[0044]在第一比较例中，卷绕经过以上工序在一面上形成有电极膜的电极箔I后，再次进行在电极箔I的背面上形成电极膜的工序。针对于此，在第二比较例中，在两面涂布的情况下，并不卷绕经过了干燥工序的电极箔1，而是通过接下来的涂布部2a使用涂布单元3a在电极箔I的背面上涂布衆料，并通过棍输送系统5a输送电极箔I,在干燥室6a中使背面的浆料干燥。由此，在电极箔I的两面上形成使上述浆料干燥了的电极膜，从而形成包含电极膜以及电极箔I的电极片。之后，将电极片卷绕到电极箔辊7上后，电极箔辊7被供给到下一工序。
[0045]在进行这样的连续涂布的情况下，虽然可以制造在表面和背面的两面上形成有电极膜的电极箔，但是，对于各个涂布则需要单独的干燥室。在这种情况下，也如采用图10所说明的那样，存在为了确保电极箔的品质，会导致制造成本增加等问题。
[0046]在图12中，作为第三比较例，示出了为解决上述课题而想到的两面涂布一起干燥型的制造装置的构成。在第三比较例中的电极膜的制造工序中，首先，通过设置于涂布部2b的表面用涂布机等涂布单元3b以及背面用涂布机等的涂布单元3c将电极浆料(电极材料)薄薄地均匀涂布在由集电用电极箔辊4供给的电极箔I的表面上及背面上。涂布单元3b是用于在电极箔I的表面上涂布浆料的装置，涂布单元3c是用于在电极箔I的所述表面的相反侧的背面上涂布浆料的装置。
[0047]之后，在作为干燥室6b的热风干燥炉内，通过加热蒸发浆料中的溶剂成分而使浆料干燥，从而在电极箔I的两面上形成电极膜，卷绕该电极箔而形成电极箔辊7。在这种情况下，可以在干燥室6b内使表面及背面上涂布的浆料同时干燥，因此，与第二比较例相比，原理上干燥设备可以减半，并能有望降低设备成本及运行成本。[0048]但是，在这种方式中，在电极箔I的表面及背面上涂布有浆料的状态下如何输送电极箔I就成为一个很大的课题。对于背面上涂布有浆料的电极箔，从原理上讲使用如图10及图11所示的接触式的低价的辊输送系统是困难的，从而不可避免地就需要采用空气悬浮输送系统等非接触式的输送系统8。这样的非接触式输送系统8与辊输送系统5等相t匕，价格相对较高，并且还存在传输控制困难等课题，因此，根据图12所示的方式，不足以解决采用图10及图11所说明的课题。此外，即使在如第三比较例所述那样地对电极箔I的两面进行一起干燥的情况下，也会存在如第一比较例中所说明的那样，不能进行急速干燥，而是需要花费较长时间来进行浆料的干燥，因此，则会存在为确保电极膜的质量，从而制造成本增加的问题。
[0049]此外，如果只采用热风干燥来使电极材料干燥，由于电极材料具有流动性，在干燥工序中，电极材料内的粘合剂会在电极材料的表面上发生偏析，则会存在电极材料和电极箔之间的结合性下降的问题。
[0050]此外，除第一至第三的比较例中所说明的课题外，还存在以下课题:S卩、在采用使用了有机溶剂的浆料时，在干燥室内会产生可燃性的有机溶剂蒸汽，因此，需要采取防止蒸汽自身泄露以及应对起火、爆炸等危险的措施。因此除了需要用净气器等回收从干燥室吸引的蒸汽外，还需要设置防爆设备等，存在与干燥相关的各种成本的增加使锂离子电池的制造成本增大的问题。从而要寻求一种能够同时解决包括该课题在内的与干燥相关的各种课题的手段。
[0051]鉴于以上问题点，下面对本申请的实施方式中的锂离子电池的制造方法及锂离子电池的制造装置进行说明。
[0052](实施方式I)
[0053]上述第一至第三的比较例中的制造方法及制造装置是将涂布在集电用电极箔表面上的液态的电极浆料直接导入干燥室进行干燥。针对于此，本实施方式的制造方法是在干燥工序之前，增加一个将液态的电极浆料进行固化的工序，再对固化后的电极材料进行干燥。通过该方法，能够同时避免因直接对液态的电极浆料进行干燥而导致的各种问题。
[0054]通过图1来说明本实施方式中的锂离子电池的制造装置的构成以及锂离子电池的制造工序。图1是示出本实施方式中的单面涂布型的电极制造装置的构成的概要图。
[0055]在本实施方式中的锂离子电池的制造工序中，首先，将涂布于用于锂离子电池的正极或负极上的浆料调整为高粘度膏状的液体，并通过设置于涂布部2上的涂布机等涂布单元3将所述浆料薄薄地均匀涂布在由集电用电极箔辊4供给的电极箔I的表面上。
[0056]本实施方式的液态的电极浆料至少包含正极或负极活性物质粉末，根据情况也含有导电粉末的固态成分。此外，该电极浆料中还包含在干燥后使粉末成分之间或粉末成分与电极箔之间粘合的粘合剂成分，并且还包含本实施方式所涉及的固体材料，以及用于将这些成分调整为膏状的高粘度液体浆料的本实施方式所涉及的第一溶剂。
[0057]也就是说，上述电极浆料含有正极或负极活性物质粉末、粘合剂、固体材料以及第一溶剂，根据情况还含有导电材料粉末的固态成分。但是，作为本实施方式的更加优选的方式，也可以将粘合剂成分作为本实施方式的固化材料使用。因此，电极浆料至少含有正极或负极活性物质粉末、可用作固化材料的粘合剂、以及第一溶剂。关于这种情况，以下对本实施方式的具体方式进行说明。[0058]接下来，通过一边接触如上所述地涂布有浆料的电极箔I的背面、一边以一定速度输送电极箔I的辊输送系统5将电极箔I输送入至固化室9。接着，通过使浆料接触作为本实施方式所涉及的第二溶剂的固化液(未图示)，从而来固化浆料。
[0059]此外，这里所说的固化是指使物质从液体状态变化为固体状态，从而使其物质的流动性降低。作为固化后的物质的状态，包括完全成为固体的情况，还包括具有非常低的流动性的情况、或内部含有水分等多少具有一定柔韧性的情况。即便是经过了固化工序，还是这样地具有较低的流动性时等，则在其之后还需要干燥工序。因此，在本实施方式中，通过在固化工序之后设置干燥工序，从而使固化后的电极材料中的水分蒸发。
[0060]作为第二溶剂的固化液与第一溶剂不同，需要具有不能溶解固化材料的性质，同时还具有与第一溶剂相互溶解的性质。如果使第二溶剂与电极箔I上的涂布膜(浆料)接触，则第二溶剂在置换涂布膜内的第一溶剂的同时浸入涂布膜内。在涂布膜内如果第二溶剂的浓度增加，则由于固化材料的溶解度不足从而固化材料析出，此时，通过固定(活着)浆料内所包含的活性物质粒子之间，从而涂布膜整体得以固化。这种固化过程在远远短于干燥等所需的时间的时间内发生，因此，涂布膜的内部流动性降低，涂布膜内的各种成分的分布等几乎在瞬间被固定。
[0061]在输送保持有固化后的涂布膜的电极箔的情况下，也可以使用与固化后的涂布膜相接触的接触式辊输送系统。即、也可以使用与在本实施方式中固化了的涂布膜相接触的接触式辊输送系统，因此，无需使用复杂且高价的空气悬浮式输送系统，可以利用使用了辊输送系统的低价的干燥室。这一优点如在实施方式三中的后文所述那样，在两面涂布了电极膜后，对两面的电极膜进行一起干燥的情况下，特别能够发挥较好的效果。
[0062]接着，将保持有如上所述地在固化室9内中固化了的浆料的电极箔I输送入干燥室6c，通过热风干燥等公知的方式加热蒸发浆料中的溶剂成分，使浆料干燥，从而形成电极膜。卷绕有经过了干燥工序的电极箔I的电极箔辊7被供给至下一工序。但是，在电极箔I的背面上也形成电极膜的情况下，对作为电极膜的表面的相反侧的背面也进行上述的工序，在制造由两面上都形成有电极膜的电极箔构成的电极片之后，进行下一工序。
[0063]干燥室6c是与第一至第二比较例中所述的干燥室具有相同构造的装置，但与这些比较例中的干燥室相比，干燥室6c的传输路径更短，装置本身的大小较小。例如，如果采用通过图1所说明的本实施方式的制造方法，与通过图10所说明的比较例的制造方法相t匕，干燥室的长度只需十分之一左右的长度(例如IOm)即可。
[0064]通过上述工序，在正极用电极箔(例如Al (铝))的表面上形成正极用电极膜，从而形成正极片。此外，通过上述工序，在负极用电极箔(例如Cu(铜))的表面上形成负极用电极膜，从而形成负极片。此外，形成在正极片和负极片之间存在有隔膜的层积结构。关于隔膜的制造方法的详细内容将在后文中说明。
[0065]在上述干燥室6c中的干燥工序中，不是对具有流动性的液态浆料进行干燥，而是对固化后的浆料进行干燥即可。因此，通过导入使用了固化室9的固化工序，可以防止发生所述第一至第三比较例的制造工序中的浆料干燥时的问题、即发生浆料内的组成的变化、以及膜厚变化，同时可以使浆料干燥，从而可以实现短时间内的急速干燥。
[0066]因此，在本实施方式的锂离子电池的制造工序中，即便是如上所述地使用了输送路径短的干燥室6c、或使用了输送速度快的制造装置，也能够防止电极膜的可靠性降低。此外，即便以更高的温度急速地进行了干燥工序，由于电极材料失去了流动性，因此，可以防止电极材料内的浓度分布不平衡。因此，可以实现干燥设备的小型化，进而可以提高锂离子电池的制造工序中的生产能力，降低制造成本。这样，本实施方式的主要特征是在干燥工序之前增加了通过溶剂的置换来固化液态的电极浆料的工序。
[0067]接着，如图2所示，将采用图1所说明的工序而形成的正极片10和负极片11、以及设置于这些电极片之间的隔膜12层积后切割而成的部件组装入例如圆筒型的容器13内，在该容器内注入电解液后进行封闭，从而完成锂离子电池。图2是锂离子电池的截面图。如图2所示，由容器13、正极端子15、负极端子16等封闭正极片10、负极片11以及隔膜12。正极片10通过由金属膜构成的正极引线14与具有气体排放结构的正极端子15电连接，负极片11通过由金属膜构成的负极引线(未图示)与负极端子16电连接。
[0068]在容器13内，以正极片10、隔膜12、负极片11、隔膜12的顺序层积的层积膜具有由正极片10和负极片11反复交替层积、在相邻的正极片10及负极片11之间存在有隔膜12的结构，该层积膜以被卷在圆筒状容器13内的状态而被密封。
[0069]本实施方式的一个特征在于:如采用图1所说明的那样，在干燥工序前进行固化工序，从而引起溶剂的置换，在干燥室内去除的浆料中的溶剂成分，其绝大部分不是用于浆料调整的第一溶剂，而是本实施方式中的第二溶剂。由此，通过使干燥时去除的溶剂与浆料涂布时的浆料中的溶剂为不同的 溶剂，从而可以避免干燥所伴随的制造上的问题。
[0070]具体来讲，作为浆料涂布时的浆料中所含有的溶剂成分的第一溶剂即使是可燃性溶剂，由于在固化工序中浆料中的第一溶剂被置换为第二溶剂，因此使用非易燃性溶剂来作为第二溶剂，即可防止在干燥室中产生可燃性溶剂蒸汽。因此，无需进行可燃性蒸汽的处理所伴随的各种安全对策，并且也没有设置蒸汽回收设备的必要性，从而可以避免设备上的成本增加。
[0071]下面，对构成本实施方式中的锂离子电池的各种材料以及生产锂离子电池时所采用的各种材料进行详细说明。
[0072]可以考虑在本实施方式中使用的锂离子电池的正极活性物质中，使用含钴酸锂或锰(Mn)的尖晶石结构的含锂复合氧化物。此外，还可以考虑在该正极活性物质中，使用含有镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)的复合氧化物或以橄榄石型磷酸铁为代表的橄榄石型化合物等。但是，正极活性物质所使用的材料并不局限于此。
[0073]由于含锰(Mn)的尖晶石结构的含锂复合氧化物其成熟的稳定性非常优越，通过形成含有该物质的电极片，可以生产安全性高的电池。此外，在正极活性物质中，可以仅使用含锰(Mn)的尖晶石结构的含锂复合氧化物，但是，也可以与其他的正极活性物质并用。作为这样的其他正极活性物质，例如可以有用LiJxMO2 (-0.1〈χ〈0.1，M:Co, Ni，Mn，Al，Mg，Zr, Ti等)所表示的橄榄石型化合物等。此外，作为层状结构的含锂过渡金属氧化物的具体例子，可以使用 LiCoO2 或 LiNi1-XCoX-YAlyO2 (0.1 < x < 0.3,0.01 < y < 0.2)等。此外，层状结构的含锂过渡金属氧化物中可以使用至少含有Co、Ni以及Mn的氧化物(LiMn1 73Nii / I3Co1 / 302，LiMn5 7 12Ni5 7 ^Co1 7 602，LiNi3 / J5Mn1 7 办 / 502 等)等。
[0074]本实施方式中使用的负极活性物质，例如可以使用天然石墨(鳞片状石墨)、人造石墨或膨胀石墨等石墨材料。此外，负极活性物质中也可以使用烧制浙青所得到的焦炭等易石墨化碳质材料。此外，在负极活性物质中，也可以使用低温烧制糠醇树脂(PFA)、聚对苯(PPP)或者苯酚树脂等所得到的非晶质碳等易石墨化碳质材料。除碳材料之外，锂(Li)或含锂化合物等也可以用作负极活性物质。
[0075]作为含锂化合物，可以列举出L1-Al等锂合金、Si (硅)、或含有使Sn(锡)等能够与锂(Li)合金化的元素的合金。进而，也可以使用Sn氧化物或Si氧化物等的发化物(醌发物)类材料。
[0076]本实施方式中使用的导电材料用作使正极合剂层含有的电子传导助剂，优选炭黑、乙炔黑、石墨、碳纤维、或碳纳米管等碳材料。在上述碳材料中，从添加量和导电性的效果以及正极合剂层所含组成物(后述)的制造性的角度考虑，特别优选使用乙炔黑等。所述导电材料也可以用作负极合剂层的材料，在有些情况下也是优选的。此外，这里所说的正极或负极的合剂层是指上述的电极浆料或使其固化、干燥后的导电膜。
[0077]在本实施方式中，粘合剂成分可用作本实施方式的固化材料，因此，可以使用如以下所述的粘合剂。
[0078]本实施方式的粘合剂优选还含有用于粘合上述的活性物质以及电子传导助剂的粘合剂。作为粘合剂，优选使用聚偏氟乙烯类聚合物(含有80重量％以上作为主成分单体的聚偏氟乙烯的含氟单体群的聚合物)、或橡胶类聚合物等。上述聚合物也可以并用两种以上。此外，本实施方式中的粘合剂优选以溶解在溶媒中的溶液的形式而被提供。
[0079]作为用于合成上述聚偏氟乙烯类聚合物的含氟单体组是聚偏氟乙烯、或聚偏氟乙烯与其他单体的混合物，可以列举出含有80重量％以上聚偏氟乙烯的单体混合物等。作为其他的单体，例如可以列举出氟乙烯、三氟乙烯、三氟氯乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯以及氟烷基等。
[0080]作为上述橡胶类聚合物可以列举出丁苯橡胶(SBR)、乙烯丙烯橡胶以及氟橡胶等。
[0081]正极及负极的各合剂层中的粘合剂的含量以干燥后的电极剂为基准，为0.1重量％以上,优选为0.3重量％以上，10重量％以下,更优选为5重量％以下。如果粘合剂的含量过少，则不仅是本实施方式的固化工序中的固化不充分，并且干燥后的合剂层的机械性强度也不足，则会存在合剂层从电极箔剥离的问题。此外，如果粘合剂的含量过多，则合剂层中的导电材料的量就会减少，存在电池容量降低的担忧。
[0082]本实施方式中的固化材料可以使用与上述粘合剂相同的材料，或者是上述可以作为粘合剂使用的多种材料的混合物。也可以将不具有作为粘合剂的性能、但具有作为固化材料的性能的成分加入粘合剂中进行使用。
[0083]接着，对本实施方式中锂离子电池的各种材料进行说明。
[0084]在本实施方式中，作为在电极箔上涂布电极材料的方法，可以采用使用了挤压镀膜机、倒转辊、刮板、敷料机等的涂布方法。
[0085]本实施方式中使用的电极箔为代表性示出的电极箔，并不局限于片状的箔，作为其基体，可以使用铝(Al)、铜(Cu)、不锈钢或钛(Ti)等纯金属或合金性导电材料，作为其形状，可以使用加工为网状、冲孔金属、成型金属(7 — A >夕 >)、或板状的箔等。作为导电性基体的厚度可以选择例如5?30iim,优选为8?16iim。此外,在电极箔的一个表面上形成的电极膜的厚度以其干燥后的厚度可以选择10?300 ii m,优选为30?150 iim。
[0086]本实施方式的溶剂，重要的是适当地选择电极浆料中含有的第一溶剂和固化材料中含有的第二溶剂。这些溶剂是在考虑本实施方式的固化材料或兼做固化材料的浆料成分的溶解性、以及溶剂相互的溶解性而选择的。作为第一溶剂，可以选择N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲亚砜、碳酸亚丙酯、二甲基丙酰胺、或Y-丁内酯等所代表的非质子极性溶剂或这些的混合液。
[0087]此外，作为第二溶剂，可以选择水、乙醇、异丙醇或者醋酸乙烯酯等为代表的质子性溶剂或这些的混合液，但并不局限于此处所列举的示例。根据情况，作为第二溶液还可以选择脂肪族饱和烃、脂肪族胺类、酯类、醚类、齒化物类各种溶剂等。进而，根据情况还可以选择将第一溶剂和第二溶剂进行交换。
[0088]本实施方式的溶剂的选择依赖于电极材料所采用的固化成分的选择和与之相符合的两种溶剂的组合。将电极浆料中含有的第一溶剂作为非质子极性溶剂或这些的混合液，将固化材料中含有的第二溶剂作为非质子性溶剂或这些的混合液，从而在电极浆料中粘合剂成分不会同化，而在固化材料中可以容易地使粘合剂成分固化。由此，在使固化材料与电极浆料接触之前，能够将电极浆料和粘合剂大面积地涂布在电极箔的表面上，另一方面，如果使固化材料与电极浆料接触，则可容易地使电极浆料与粘合剂固化。
[0089]下面，对本实施方式中的固化手段、即使用了固化材料的固化方法以及该固化工序所采用的制造装置进行说明。
[0090]本实施方式的固化手段只要是使电极箔上所保持(涂布)的包含第一溶剂的涂布膜(电极材料)与第二溶剂接触、且具有用第二溶剂置换涂布膜中的第一溶剂的功能即可。作为执行基于该置换的固化的手段，可以考虑使电极箔上所保持的涂布膜通过保存有第二溶剂的液体槽内的方式、用喷射器将第二溶剂喷洒在电极箔上所保持的涂布膜上的方式、以及一边使第二溶剂流动一边进行供给的方式。但是，在这些方式中，例如如图13所示，需要使辊输送系统等单元与电极箔I的与溶液接触的面的相反面接触来输送电极箔I。图13是示出作为比较例所示出的、用喷射器将第二溶液喷洒在电极箔的表面上的固化装置的概要图。在图13中，电极箔被从左侧输送到右侧。
[0091]如图13所示，用喷射器供给溶剂的装置具有固化室9a，在固化室9a的底部的液体槽中保存有第二溶液17。在固化室9a的内部具有辊输送系统5所输送的电极箔I通过的路径，电极箔I通过辊输送系统5从固化室9a的外部进入内部，之后被输送到固化室9a的外部。在电极箔I的表面上涂布有含有第一溶剂的电极材料18，上述液体槽内的第二溶剂17通过泵20而被送至固化室9a内的上部，再从电极材料18的上方的喷射器19喷洒向电极材料18。由此，通过上述的两种溶剂的置换，而使电极材料固化。但是，在上述的用喷射器喷洒第二溶剂的比较例的方法中，存在第二溶剂(例如水)的液体会对电极材料18产生冲击而使电极材料18的厚度发生变化的问题。
[0092]此外，作为将第二溶剂供给到电极材料的方法，可以考虑使表面涂布有电极材料的电极箔浸溃在保存有第二溶剂的液体槽中，从而使第二溶剂与电极材料接触来进行固化工序。但是，在这种方法中，电极材料内的粘合剂因过度暴露在第二溶剂中而发生流下，会产生电极材料内的结合力以及电极材料和其衬底的电极箔之间的结合力下降的问题。
[0093]此外，如上所述,相对于如图11所不那样地使用棍输送系统5来输送电极箔I的方法，作为非接触地稳定地输送像电极箔那样的薄且易变形的材料的方法之一，有空气悬浮输送手段。这是一种从电极箔的下方以高于大气压的压力喷出空气，从而在电极箔和输送装置之间形成薄的空气膜，使电极箔从搬运面悬浮起一点点来进行输送的手段。在这种情况下，由于电极箔和输送装置不直接接触，与接触式的辊输送机不同，可低振动地进行高速输送，能够防止电极箔的薄片表面上的微小擦伤。
[0094]图3示出本实施方式的空气悬浮输送装置的俯视图。在输送电极箔的面、即空气悬浮输送装置21的上表面上以均匀分布的方式设置有多个针孔24，从针孔24喷出空气从而在与电极箔之间形成薄的空气膜。空气的喷出除可以使用沟槽来代替针孔24，或者也可以使用多孔质材料。通过该空气膜赋予具有薄而易变形特性的金属箔均匀的压力，能够以防止其变形的方式来输送金属箔。
[0095]图4示出使用了该空气悬浮输送装置的电极箔输送装置。图4是本实施方式中的固化工序所采用的电极箔输送装置22的截面图，电极箔输送装置22配置在如图1所示的固化室9内，具有输送电极箔I的作用、以及向电极箔上的电极材料18供给第二溶剂的作用。电极箔输送装置22具有相对设置的两个空气悬浮输送装置21a、21b，电极箔I在空气悬浮输送装置21a、21b之间被悬浮输送。在电极箔I的表面上从空气悬浮输送装置(第一空气悬浮输送装置)21b不断地供给有形成空气膜的气流。同样地，在电极箔I的背面上从空气悬浮输送装置(第二空气悬浮输送装置)21a不断供给有形成空气膜的气流。此外，在图4中，在电极箔I上断续形成有多个电极材料18，但是，电极箔I上的电极材料18也可以不分离，而以一起较长延伸的方式来进行涂布。
[0096]如图3所不,空气悬浮输送装置21a、21b在与电极箔相对一侧的面上,具有多个以高于大气压的力来排出空气的针孔24。空气悬浮输送装置21a、21b中，例如在空气悬浮输送装置21a的上表面上规则整齐地排列形成有针孔24(参照图3)，可向作为悬浮对象的电极箔I的背面均匀地供给空气。此外，在图4中，是从空气悬浮输送装置21a的下方的一个位置供给高压空气，但是，为了更加均匀地向电极箔I的背面供给空气，也可以分多个位置向空气悬浮输送装置21a中送入高压空气。这在空气悬浮输送装置21b也是同样的。此外，本申请中所说的高压，除非有特别限定之外，其是指高于大气压的压力。
[0097]接着，作为使电极材料18与第二溶剂接触的手段，对经由形成上述空气膜的空气来供给第二溶剂的蒸汽的方法进行说明，其中电极材料18被涂布于被空气悬浮输送的电极箔I的上表面上。此外，这里仅就将水作为第二溶剂的情况进行说明，但第二溶剂不只限于水，也可以使用上述的其他液体。
[0098]此外，图5示出水的各种蒸汽的分布。图5为横轴表示压力、纵轴表示温度的坐标图，圆弧表示饱和点。该饱和点的上侧是作为第二溶剂的水是气体的水蒸气的区域，圆弧的下侧是作为第二溶剂的水作为液体存在的区域。如果冷却位于圆弧的上侧、即加热蒸气区域中的水蒸气，则水蒸气从低于饱和点的时刻开始发生凝固，产生液体的水。即、图5是示出根据压力条件而不同的水的饱和点的坐标图。
[0099]图6示出构成应用了上述的水蒸气凝固原理的本实施方式的锂离子电池的制造装置的固化装置25的示意图。固化装置25具有包括相对设置的两个空气悬浮输送装置21a和21b的电极箔输送装置22。此外，固化装置25具有通过电极箔输送装置22的下部的空气悬浮输送装置21a向电极箔I的下表面供给高压低温空气的高压低温空气供给部(低温空气生成机构)26、以及通过电极箔输送装置22的上部的空气悬浮输送装置21b向电极箔I的上表面供给高压加热蒸汽的高压加热蒸汽供给部(蒸汽生成机构)27。也就是说，低温空气通过空气悬浮输送装置(第二空气悬浮输送装置)21a被吹在电极箔I上，蒸汽通过空气悬浮输送装置(第一空气悬浮输送装置)21b被吹在电极箔I上。
[0100]电极箔I以在其上表面上保持有电极材料18的状态、在两个空气悬浮输送装置21a及21b之间被悬浮输送。即、空气悬浮输送装置21a及21b隔着电极箔而彼此相对。高压低温空气供给单元26由使用了帕尔贴元件28的热交换器30、31、温度传感器29、温度控制器32、电流控制DC电源33构成，通过温度控制器32进行上述高压低温空气的温度管理。温度传感器29与温度控制器32连接，电流控制DC电源33与温度控制器32和帕尔贴元件28连接。
[0101]帕尔贴元件28被设置在上、下配置的两个热交换器30、31之间，具有冷却帕尔贴元件28的下部的热交换器30的功能。帕尔贴元件28上方的热交换器31包括容器、容器内的底部的多个散热片、以及配置于散热片的上部的向散热片输送空气的风扇，该热交换器31具有散热功能，热交换器30具有冷却通过其内部的管内的空气的功能。由高压低温空气供给单元26供给的低温空气的温度为小于图5所示的饱和点的温度。通过该高压低温空气对电极箔I及电极材料18进行冷却，用于使第二溶剂在电极材料18的表面上结露。
[0102]高压加热蒸汽供给单元27是如下所述的装置:通过泵20a将水注入不锈钢罐体34内，将用加热器36加热水35而产生的饱和蒸汽进一步用加热线圈37进行加热，从而产生高压加热蒸汽。此外，高压低温空气供给单元26以及高压加热蒸汽供给单元27不仅限于以上构成，还可以是使用其他方法供给高压低温空气以及高压加热蒸汽的装置。所供给的蒸汽的温度为图5所示的饱和点以上的温度。即、在第二溶剂是水的情况下，在大气压以上的压力下，蒸汽的温度必须为100°C以上。
[0103]通过高压低温空气供给单元26而被冷却至温度低于上述高压加热蒸汽的空气通过空气悬浮输送装置21a被供给至电极箔I的下表面上，电极箔I被保持为温度低于上述高压加热蒸汽。另一方面，通过高压加热蒸汽供给单元27所生成的包含第二溶剂(例如水)的加热蒸汽通过空气悬浮输送装置21b被供给至电极箔I的上表面上。加热蒸汽如果接触到保持低温的电极箔1，则热量被夺走，下降到饱和点以下，在电极箔I上保持的涂布膜、即电极材料18的表面上，均匀地生成凝固的细小水颗粒。该水颗粒迅速浸透到电极材料18中，电极材料18中的第一溶剂置换为作为第二溶剂的水，从而电极材料18固化。
[0104]置换的第二溶剂、即水的量主要取决于高压加热蒸汽的水蒸汽的量、高压低温空气的温度或者电极箔的输送速度，通过适当选择这些值，可容易地得到最合适的水量。此夕卜，如采用图13所说明的那样，在用喷射器喷洒溶剂的方式、或者一边使第二溶剂流下一边供给的方式中，由于第二溶剂(例如水)的液体冲击涂布膜，从而涂布膜的厚度发生变化，但是，在本实施方式中液体的水是在涂布膜上结露生成的，因此，不会给涂布膜的厚度造成影响，从而确保均匀的厚度。
[0105]如采用图4所说明的那样，在空气悬浮输送装置21b的下表面上形成有规则整齐地排列的针孔24(参照图3)，可以将蒸汽均匀地供给至电极箔I上的电极材料18的上表面上。因此，第二溶剂在电极材料18的表面上以均匀的量而结露，因此，电极材料18能够以相同的质量进行固化。因此，可以防止因电极材料18的部分不同而产生固化状态不均匀的现象，从而能够提高锂离子电池的质量。此外，与将电极箔浸溃在第二溶剂中进行固化的情况相比，可以防止粘合剂过度的流下。因此，可以防止电极材料内的结合力以及电极材料和电极箔之间的结合力下降，提高锂离子电池的可靠性。[0106]此外，如图6所示的电极箔输送装置22也可以具有相反地从下方供给高压加热蒸汽、从上方供给高压低温蒸汽的结构。
[0107]在图3、图4以及图6中，对在空气悬浮输送装置的一个面上规则整齐地配置针孔24(参照图3)的情况进行了说明。针孔24的配置方法例如也可以是沿上述面，在互相正交的两个方向排列多个针孔24，从而呈矩阵状地排列针孔24。此外，也可以假定从上述表面的中心画同心圆状的多个圆，沿这些圆来排列多个针孔24。
[0108]此外，针孔24的配置也可以不是规则整齐的配置，只要是能向电极箔均匀地供给空气或蒸汽的配置，可进行适当变更。此外，不仅限于针孔，也可以是在如图6所示的空气悬浮输送装置21b的下表面上、即与电极箔I相对的面上形成多个沟槽，通过使蒸汽通过该沟槽，向电极箔I上的电极材料18的上表面均匀地供给蒸汽。作为这种情况下的沟槽的形状，可以考虑从上述下表面的中心放射线状地形成多个沟槽的情况。此外，也可以组合多个沟槽和多个针孔，例如在上述下表面上形成格子状的沟槽，在该格子状的沟槽的交点处形成有针孔。
[0109]此外，图3、图4以及图6所示的空气悬浮输送装置可以不是使用针孔或沟槽的装置，也可以是通过多孔质的板向电极箔的表面供给空气的装置。通过使用多孔质的板，可以向电极箔的表面整体均匀地吹出空气，使电极箔悬浮。此外，通过使用多孔质的板，也可以向电极箔的表面整体均匀地吹出由第二溶剂构成的蒸汽。
[0110]在图1的干燥室6c进行的电极材料的干燥手段可以考虑使用温风干燥的手段，但不仅限于此。作为干燥手段，也可以使用照射红外线、远红外线或可视光等的电磁波的加热方式。此外，还可以使用基于高频电场的电感加热方式、或者利用磁通的变化的电感加热方式。此外，也可以采用利用组合了加热器的加热辊或热板等的接触加热方式，还可以采用将上述的干燥手段的几种进行了组合的加热方式。
[0111]下面，对本实施方式的锂离子电池的制造工序中进行的各工序进行说明，使用比较例，来说明本实施方式中的在干燥工序之前进行固化工序的效果。
[0112]在正极活性物质中，可以选择作为锂过渡金属复合氧化物的镍钴锰酸锂。将上述锂过渡金属复合氧化物、导电材料的石墨粉末、导电材料的乙炔黑、以及作为本实施方式的固化材料的粘合剂的聚偏氟乙烯(PVDF)按照重量比85:8:2:5的比例进行混合，再依次添加作为本实施方式的第一溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。将这些混合成分用行星搅拌机混匀并调整正极浆料。浆料是膏状的液体，浆料中作为本实施方式中的固化材料的粘合剂成分溶解在NMP中。用旋转粘度计测定的浆料的粘度约为IOPa.S。
[0113]这样，用涂布器将这样混匀了的浆料(电极材料)在厚度为20μπι的铝箔(正极集电体)上以厚度为100 μ m来进行涂布。以上的工序为采用涂布手段在电极箔的表面涂布液态的电极浆料的本实施方式的第一工序。
[0114]接着，通过采用图6所说明的固化装置25向涂布有上述正极浆料的铝箔供给作为第二溶剂的纯水，从而固化正极浆料。固化现象是指如下所述的现象:作为浆料中的第一溶剂的NMP被作为第二溶剂的纯水置换，从而浆料中的粘合剂不溶化而被析出，使正极剂粒子之间粘合。由此固化的浆料失去流动性和粘合性，并保持在铝箔上，因此，对于使辊与浆料表面接触的辊输送也能够充分耐受。
[0115]上述的固化工序是如下所述的本实施方式的第二工序:使固化液与电极浆料接触，对电极浆料进行固化，其中，所述固化液含有与电极浆料中含有的作为第一溶剂的液体成分不同的作为第二溶剂的液体成分。
[0116]接着，将经过上述第二工序而固化了的浆料(电极材料)在温风干燥炉内以120°C的温度干燥10分钟，蒸发去除浆料中置换后的纯水及微量残留的NMP，从而形成在铝箔上形成有电极膜的锂离子电池用的正极片。上述干燥工序为从电极浆料中去除液体成分并进行干燥的本实施方式的第三工序。
[0117]另一方面，作为比较例，以下说明如本实施方式所述的干燥工序前不进行固化工序时的锂离子电池的制造工序。在比较例的锂离子电池的制造工序中，在铝箔上涂布与本实施方式相同成分的浆料，直接在温风干燥炉内使铝箔上的浆料以120°C的温度干燥10分钟，通过蒸发去除浆料中的NMP，从而形成在铝箔上形成有电极膜的锂离子电池用电极。由此，在比较例中，通过省略了本实施方式的固化工程的制造方法来制造与本实施方式的相同组成的锂离子电池用电极。
[0118]这里，图7示出了比较通过本实施方式的制造方法和比较例的制造方法所得到的电极膜的各项特性的表。如上所述，在具有固化工序的本实施方式中，在进行干燥工序前的状态下对电极材料进行固化，而与此相对，在比较例的制造方法的干燥工序中，例如通过温风干燥炉对液态的电极材料进行干燥。因此，在本实施方式中，可以在干燥工序中是辊等与电极材料涂布表面接触从而来进行搬运，但是，在比较例的方法中，使用这样的输送方法在原理上是不可行的。
[0119]此外，本实施方式的效果在电极膜组成分布等方面也表现突出。对于干燥后的电极膜，作为分析手段，可以通过利用扫描电子显微镜(SEM =ScanningElectron Microscope)以及能量分散 X 线分析装置(EDX:Energy Dispersive X-rayspectroscopy),来测定电极膜的截面的厚度方向的组成分布。将通过相关手段测定的粘合剂成分的膜厚方向的浓度定义为:在电极表面与铝箔所接触的底面上，其比为两倍以上时为“分布大”，小于两倍时为“分布小”。根据分布的比较，本实施方式的电极膜为“分布小”，比较例的电极膜为“分布大”，可以确认有显著的差异。
[0120]粘合剂成分的分布可以推定为:在比较例的方法中，由于电极材料干燥时浆料为液态，因此在膜内发生粘合剂等成分的物质发生移动、即对流或扩散，从而产生了粘合剂成分的分布。针对于此，在本实施方式中，在固化工序中电极材料发生固化的同时，电极材料的成分也被固定，在干燥时就不会移动，因此分布变小。
[0121 ] 此外，通过对电极膜的观察得到的膜中作为固体粒子的正极活性物质以及导电材料的分布，也是在比较例的方法中分布较大，针对于此，本实施方式中的电极膜的分布较小,可以确认是均匀的膜。
[0122]综上所述，本实施方式通过采用固化工序，从而使得制造装置、工序条件得到改善，此外，可以提高质量，提高电极膜的成分的均匀性。此外，不仅是以上含有正极材料的正极电极膜可以得到本实施方式的效果，负极电极膜也可以得到同样效果。
[0123]此外，比较例的制造方法存在干燥时电极材料的组成及膜厚发生变化的问题，但是，根据本实施方式，在干燥工序前引入固化工序，从而能够稳定维持电极材料的组成及膜厚。此外，在本实施方式中，通过进行固化工序，可在排除了引起上述各种变化的担忧之后进行干燥，因此，可以实现短时间内的急速干燥。因此，通过采用使用了本实施方式的制造装置的锂离子电池的制造方法，能够使电极膜的质量稳定，并且能够使干燥设备小型化，从而可以降低锂离子电池的制造成本。
[0124]此外，在干燥工序之前、或在干燥工序中，可以在输送保持有固化后的涂布膜(电极材料)的电极箔时，使用与固化后的涂布膜接触的接触式辊输送系统，从而可以获得制造方法的选择自由度、即制造装置的构成的选择自由度提高的效果。
[0125]此外，本实施方式的特征在于，在干燥室内去除的浆料中的溶剂成分的绝大部分不是浆料调整所使用的第一溶剂，而是第二溶剂。通过使所述干燥时的溶剂为与浆料涂布时的溶剂不同的溶剂，从而可以避免伴随着干燥的制造上的各种问题。
[0126]具体来说，在浆料生成时以及涂布浆料时，作为浆料中的溶剂成分所使用的第一溶剂即使为可燃性溶剂，在本实施方式的固化工序中，浆料中的溶剂被置换为第二溶剂，因此可以通过选择难燃性溶剂作为第二溶剂，从而防止产生干燥室内的可燃性溶剂蒸汽。因此，可以消除安全上以及设备上的问题。由此，可以实现避免制造工序上的问题及限制的工序(process)设计。
[0127]此外，在本实施方式中，通过在进行电极材料的固化工序后进行干燥工序，从而电极材料失去流动性，在干燥工序中，在电极材料的表面上粘合剂不会发生偏析。由此，可防止电极膜和电极箔之间的结合性下降的问题。
[0128]并且，上述本实施方式的制造工序中的、基于固化室内的溶剂的置换而进行的固化工序不仅用于正极片和负极片的制造，也可以用于形成存在于正负极片之间的隔膜12 (参照图2)的形成工序中。
[0129]作为隔膜的生产方法，可以考虑如下所述的方法:与形成正极片及负极片的工序相同，在基板(箔)上涂布膏状的隔膜材料(以下称为隔离材料)后，使其干燥，从而形成固体的隔膜。在具体的隔膜制造工序中，例如首先经过采用图4所说明的电极膜的形成工序，将在电极箔I上形成有电极膜的电极片卷绕在电极箔辊7上。之后，将电极箔辊7设置在与如图4所示装置相同的隔膜形成装置中，与电极膜的形成工序相同地，在涂布部中在电极箔上隔着正极用或负极用的电极膜涂布膏状的隔离材料后，通过在干燥室内使其干燥，从而在电极膜上层积形成隔膜。
[0130]在完成的锂离子电池内，隔膜可以由多孔性聚丙烯膜或聚乙烯等构成，存在于正极片和负极片之间，防止相邻电极的两极活性物质之间的接触，同时，在隔膜中的空洞内保持电解液，从而形成电极间的离子传导通道。为了形成隔膜而涂布在电极片上的隔离材料中，可以考虑使用将二氧化硅(氧化硅)或者矾土(氧化铝)、上述粘合剂、以及第一溶剂(例如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP))混合的混合浆料。
[0131]将这样的浆料涂布在电极膜上后，通过采用图4、图6所说明的固化工序，将第二溶剂(例如水)供给浆料，从而固化浆料，之后，通过温风干燥等进行干燥工序，从而可在电极箔上隔着电极膜层积形成浆料。
[0132]如采用图10所说明比较例的制造方法那样，在不引入利用了溶剂的置换的固化工序，仅通过干燥工序使浆料变为固体从而形成隔膜的情况下，如上所述，则会产生所形成的膜的质量下降、以及制造成本增大的问题等。针对于此，如本实施方式那样，使用图6中所示的固化装置25供给第二溶剂，在干燥工序前使隔离材料的浆料固化，可以实现隔离材料的组成的稳定化、干燥装置的简化、生产能力的提高等的效果，从而可在降低制造成本的同时保持隔膜的质量。
[0133]此外，作为隔膜的形成方法有如下所述的方法:在形成作为隔膜的衬底的电极膜后，也就是经过固化工序以及干燥工序使形成正极或负极时使用的浆料状的电极材料形成电极膜之后，将隔离材料涂布为电极膜状进行固化工序及干燥工序。此外，还可以采用在上述电极材料的固化工序之后干燥工序之前进行隔离材料的涂布，然后在进行隔膜的固化工序之后,一起进行电极材料和隔离材料的干燥工序。
[0134]此外，也可以将浆料状的电极材料涂布到电极箔上后，继续将浆料状的隔离材料涂布在电极材料上，之后一起进行隔离材料及电极材料的固化工序及干燥工序。由此，可以省略进行固化工序及干燥工序的次数，提高生产能力，此外，也可缩小制造装置，简化锂离子电池的制造工序，降低生产成本。
[0135](第二实施方式)
[0136]通过图8对本实施方式中的锂离子电池的制造方法进行说明。图8是示出本实施方式中的依次两面涂布型的电极制造装置的构成的概要图。关于与上述实施方式I相同的构成，这里省略其说明。
[0137]本实施方式的特点在于，在对电极箔I的表面进行了涂布电极浆料的工序、固化电极浆料的工序、干燥电极箔的工序后，对电极箔I的背面进行涂布电极浆料的工序、固化电极浆料的工序、干燥电极箔I的工序。
[0138]在本实施方式的锂离子电池用的制造工序中，首先将正、负极材料的浆料调整为高粘度膏状的液体，通过采用设置在表面用涂布部2的涂布机等涂布单元3将该浆料薄薄地均匀涂布在由集电用电极箔辊4供给的电极箔I上。
[0139]这样，米用一边接触涂布有衆料的电极箔I的背面一边以一定速度输送电极箔I的辊输送系统5将电极箔I输送入固化室9，使作为本实施方式的第二溶剂的固化液(未图示)与电极浆料接触，从而固化浆料。
[0140]接着，将保持有固化后的浆料的电极箔I输送入干燥室6c，通过热风干燥等手段加热蒸发浆料中的溶剂成分，使浆料干燥。
[0141]接着，利用设置于背面用涂布部2a的涂布机等涂布单元3a对干燥后的电极箔I将电极材料浆料薄薄地均匀涂布在电极箔I的背面上。
[0142]将涂布了所述浆料的电极箔I输送入背面用固化室％，使浆料与作为本实施方式的第二溶剂的固化液(未图示)接触，从而进行固化。
[0143]接着，将保持有通过本实施方式的手段固化后的浆料的电极箔I输送入干燥室6c，通过热风干燥等手段加热蒸发浆料中的溶剂成分，使浆料干燥。卷绕有干燥后的电极箔I的电极箔辊7被供给至下一工序。
[0144]在本实施方式中，电极箔的表面及背面上的电极形成，是区分表面及背面各自的涂布、固化、干燥的工序来进行的。与图11所示的比较例的方法相比，能够容易地实现电极膜的质量提高和干燥设备小型化的并存。此外，通过将同样的工序适用于隔膜的制造工序中，也能够实现隔膜质量的提高以及干燥设备小型化。
[0145]此外，在本实施方式中，也可以使用如下所述的方法:在不进行表面侧的电极材料的干燥的状态下，在进行了背面侧的电极材料的涂布工序及固化工序之后，对分别位于电极箔两面的电极材料一起进行干燥。由此，可以省略一个干燥室，缩小制造装置，提高生产量，降低锂离子电池的制造成本。
[0146](第三实施方式)
[0147]通过图9对本实施方式中的锂离子电池的制造方法进行说明。图9是示出本实施方式中的两面涂布一起干燥型的电极制造装置的构成的概要图。关于与上述实施方式I相同的构成，这里省略对其的说明。
[0148]将本实施方式所涉及的锂离子电池用正、负极材料的浆料调整为高粘度膏状的液体，使用设置在涂布部2b的涂布机等表面用涂布单元3b及背面用涂布单元3c将所述浆料薄薄地均匀涂布在由集电用电极箔辊4供给的电极箔I的两面上。
[0149]接着，将两面上涂布有浆料的电极箔I输送入固化室9，从而在电极箔I的两面上使作为第二溶剂的固化液(未图示)一起接触电极浆料，从而来固化浆料。只要是固化后的衆料，就可以用一边接触电极箔I的背面一边以一定速度进行输送的棍输送系统5来进行输送。
[0150]这时，固化室9与图1及图8的固化室不同，其包括两个装置，即包括固化电极箔I的表面的电极材料的装置以及固化所述表面的相反面的背面的电极材料的装置。例如，输送至固化室9的电极箔I通过从上方供给第二溶剂来固化表面侧的电极材料，之后，电极箔I通过从下方供给的第二溶剂来固化背面侧的电极材料。
[0151]也就是说，例如在固化室9中，并列配置有两个如图6所示的电极箔输送装置22，其中一个具有从上方供给高压加热蒸汽、从下方供给高压低温蒸汽的结构，另一个具有从下方供给高压加热蒸汽、从上方供给高压低温蒸汽的结构。这是因为如果只通过一个电极箔输送装置22在两面同时供给第二溶剂，则不能对电极箔进行冷却，不能精确度优良地使第二溶剂在电极材料的表面上结露。
[0152]接着，将两面保持有通过本实施方式的手段进行了固化的浆料的电极箔I输送入干燥室6c，利用热风干燥等的手段对两面一起加热蒸发浆料中的溶剂成分，从而使浆料干燥。卷绕了干燥后的电极箔I的电极箔辊7被供给下一工序。这里，输送至干燥室6c中的电极材料也是已经固化的，因此，无需如采用图13所说明的那样，使用在内部具有空气悬浮式输送系统的干燥室，在干燥室6c中的输送中，可以采用直接接触固化后的背面的浆料的棍输送系统5。
[0153]在本实施方式中，在一起进行电极箔表面及背面上的电极形成的情况下，可以实现进一步发挥在干燥工序之前进行固化的本实施方式的优点。也就是说，与如图13所示的比较例的方法相比，在可以实现提高电极质量以及干燥设备小型化的同时，在输送保持有固化后的涂布膜的电极箔时，也可以使用直接与固化后的涂布膜接触的低价的接触式辊输送系统。
[0154]也就是说，在本实施方式中，可以使用与固化后的电极浆料接触的接触式辊输送系统，因此，即使在进行两面一起干燥的情况下，也无需使用复杂且价格高昂的空气悬浮式输送系统，可以利用使用了辊输送系统的价格低廉的干燥室。
[0155]此外，通过将同样的工序适用于隔膜的制造工序，从而也可以实现隔膜质量的提高以及干燥设备小型化，在保持有固化后的隔离材料的电极箔的输送中也可以使用辊输送系统，从而可以降低锂离子电池的制造成本。
[0156]以上，基于实施方式对由发明人们所完成的发明进行了详细说明，但是，本发明并不仅限于以上实施方式，在不脱离其主旨的范围内可以有各种变化。[0157]工业上的可利用性
[0158]本发明可适用于具有电极材料或隔离材料的干燥工序的锂离子电池的生产技术，且非常有效。
[0159]附图标记说明
[0160]I电极箔2、2a、2b涂布部
[0161]3、3a~3c涂布单元4集电用电极箔辊
[0162]5、5a棍输送系统6、6a~6c干燥室
[0163]7电极箔辊8非接触式输送系统
[0164]9、9a、9b固化室10正极片
[0165]11负极片12隔膜
[0166]13容器14正极引线
[0167]15正极端子16负极端子
[0168]17第二溶剂18电极材料
[0169]19 喷射器20、20a 泵
[0170]21、21a、21b空气悬浮输送装置
[0171]22电极箔输送装置
[0172]24针孔25固化装置
[0173]26高压低温空气供给部27高压加热蒸汽供给部
[0174]28帕尔贴元件29温度传感器
[0175]30、31热交换器32温度控制器
[0176]33电流控制DC电源34不锈钢罐体
[0177]35水36加热器
[0178]37加热线圈。
【权利要求】
1.一种锂离子电池的制造方法，其特征在于，包括: (a)在电极箔的一侧的面上涂布浆料的工序； (b)将包含有与所述浆料中含有的液体成分不同的液体成分的固化液作为蒸汽，供给至形成于所述电极箔的所述一侧的面上的所述浆料的工序； (c)从所述浆料中去除液体成分而使其干燥的工序；以及 (d)形成包含所述电极箔的锂离子电池的工序。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池的制造方法，其特征在于，在所述(b)工序中具有以下工序:在供给所述蒸汽时，以高于大气压的压力，向所述电极箔的所述一侧的面的相反侧的另一面上供给温度低于所述蒸汽的低温空气。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述浆料是电极材料。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述浆料是隔膜材料。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池的制造方法，其特征在于， 在所述(b)工序中，所述电极箔的输送使用第一空气悬浮输送装置， 通过所述第一空气悬浮输送装置供给所述蒸汽。
6.根据权利要求2所述的锂离子电池的制造方法，其特征在于， 在所述(b)工序中，所述电极箔的输送使用第二空气悬浮输送装置， 通过所述第二空气悬浮输送装置供给所述低温空气。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池的制造方法，其特征在于， 在所述(b)工序中，使用具有彼此相对的第一空气悬浮输送装置以及所述第二空气悬浮输送装置的固化装置， 在所述第一空气悬浮输送装置和所述第二空气悬浮输送装置之间输送所述电极箔时，通过所述第一空气悬浮输送装置向利用所述低温空气经由所述电极箔而冷却的所述浆料供给所述蒸汽。
8.根据权利要求5所述的锂离子电池的制造方法，其特征在于， 所述第一空气悬浮输送装置在与所述电极箔相对的面上具有多个针孔或多个沟槽， 通过所述多个针孔或所述多个沟槽供给所述蒸汽。
9.根据权利要求5所述的锂离子电池的制造方法，其特征在于， 在所述(b)工序之后、所述(c)工序之前，使用与所述浆料接触的辊来输送所述电极箔。
10.一种锂离子电池的制造装置，其特征在于， 具有蒸汽生成机构，从所述蒸汽生成机构向电极箔的一侧的面供给蒸汽，从而固化形成于所述电极箔的所述一侧的面上的浆料。
11.根据权利要求10所述的锂离子电池的制造装置，其特征在于， 所述蒸汽中包含的固化液包含有与所述浆料中含有的液体成分不同的液体成分。
12.根据权利要求10所述的锂离子电池的制造装置，其特征在于， 所述锂离子电池的制造装置具有低温空气生成机构，向所述电极箔的所述一侧的面的相反侧的面供给温度低于所述蒸汽的低温空气，从而冷却所述浆料。
13.根据权利要求12所述的锂离子电池的制造装置，其特征在于， 所述锂离子电池的制造装置具有固化装置，所述固化装置具有彼此相对的第一空气悬浮输送装置和第二空气悬浮输送装置， 由所述蒸汽生成机构，通过所述第一空气悬浮输送装置，向所述第一空气悬浮输送装置和所述第二空气悬浮输送装置之间的所述电极箔的所述一侧的面上形成的所述浆料供给所述蒸汽， 由所述低温空气生成机构，通过所述第二空气悬浮输送装置，供给所述低温空气。
14.根据权利要求13所述的锂离子电池的制造装置，其特征在于， 所述第一空气悬浮输送装置在与所述电极箔相对的面上具有多个针孔或多个沟槽， 通过所述多个针孔或所述多个沟槽供给所述蒸汽。
15.根据权利要求13所述的锂离子电池的制造装置，其特征在于， 所述第一空气悬浮输送装置在与所述电极箔相对的面上具有多孔质板， 通过所述多孔质板供给所·述蒸汽。
【文档编号】H01M10/0525GK103715450SQ201310382354
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2012年9月28日
【发明者】藤井武, 森恭一, 二之宫荣作, 高原洋一, 洼田千惠美 申请人:株式会社日立高新技术