非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法及非水电解质二次电池的正极用浆料与流程

文档序号:15576240发布日期:2018-09-29 05:34阅读:158来源:国知局

本发明涉及一种非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法及非水电解质二次电池的正极用浆料。



背景技术:

电池的正极及负极通过将添加有活性物质及粘合剂并且根据需要还添加有炭黑的浆料涂布在集电体上而制作成。

其中,对于负极而言,作为负极用粘合剂,以苯乙烯丁二烯橡胶(sbr)系为代表的水性粘合剂为主流,另一方面,对于正极而言,作为正极用粘合剂,由于丁二烯成分容易氧化劣化,因此,实用电池专门使用聚偏氟乙烯(pvdf)系的溶剂性粘合剂。

然而,在用作该负极用粘合剂的pvdf系粘合剂中,作为浆料的溶剂而使用有机溶剂的n-甲基吡咯烷酮(nmp),其对环境带来的负担较大,因此,环境负担较小的水性粘合剂受到关注。

然而,在钴酸锂(licoo2)、三元系材料(lini0.33co0.33mn0.33o2)等锂复合氧化物中,作为合成未反应物质残留有氢氧化锂,其与水接触会导致ph值上升。而且,ph值超过11的强碱性的浆料在进行涂敷时会使铝集电体腐蚀,从而在活性物质层与铝集电体之间的界面产生氢气。由于该氢气,活性物质层起泡,会引起电极强度的下降和活性物质层的剥离、脱落,并且存在难以得到均匀的电极的问题。

作为其对策,开发有以不让活性物质层与水接触方式进行表面包覆的方法、使用耐碱性优异的不锈钢集电体的方法。

除此以外,防止铝集电体腐蚀的方法有:在浆料中添加酸而进行中和从而控制浆料的ph值的方法。此时,需要将ph值设为铝难以溶解的3~11的范围内。但是,若使用盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸等无机酸作为中和剂,则在添加时有时会溶解活性物质,并且,若过量注入酸则ph值会急剧下降,存在难以控制ph值的问题。

为了解决该问题,专利文献1中记载了,除了上述中和剂以外,优选使用有机酸的内容。通过使用蚁酸、乙酸、草酸、丁酸等有机酸作为中和剂,能够使过量注入酸时的ph值的下降变得缓慢,并且,在电极的干燥工序中,有机酸会分解、蒸发而飞散,能够避免成型电极中残留有酸。

并且,专利文献2中记载了,若用碳酸锂来包覆正极活性物质粒子的表面,则能够抑制该正极活性物质粒子中生成oh单元,被碳酸锂包覆的正极活性物质粒子难以与水分发生反应。

并且,专利文献3中记载了,使锂-镍复合氧化物或锂-钴复合氧化物在干燥条件下与含有酸性气体的气体接触从而对正极活性物质进行中和处理。

并且,专利文献4中提出了,在将锂复合氧化物与导电助剂及粘合剂树脂中的至少一个进行混炼的混炼工序中,在碳酸气体气氛下进行混炼的正极复合材料的制造方法。

并且,专利文献5中提出了,对将正极活性物质和增稠剂搅拌混合而成的糊料中通入碳酸气体,使糊料的ph值成为7~11之后,将其涂布于集电体表面并进行干燥而制作正极板的方法。

并且,专利文献6中提出了,向电极复合材料糊料中混入具有500μm以下的气泡直径的微泡,并将低密度化的糊料涂布于电极集电体而形成电极中间层的方法。

其中,尤其根据专利文献3~6中记载的方法,由于将碳酸气体用作中和剂,因此,酸不会作为杂质而残留于电池内部,并且,在集电体与活性物质层之间的界面上不会形成非导体层,因此,具有能够提高导电性及电池特性的优点。

以往技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平9-180725号公报

专利文献2:日本特开2011-146152号公报

专利文献3:日本特开2012-3891号公报

专利文献4:国际公开第2013/136828号

专利文献5:日本专利第3232910号公报

专利文献6:日本专利第5158453号公报

非专利文献

非专利文献1:r.rajasingam,l.lioe,q.t.pham,e.p.lucien,j.supercrit,fluids31(2004)pp.227-234

非专利文献2:m.r.bohloul,a.vatani,s.m.peyghambarzadeh,fluidphaseequilibria365(2014)pp.106-111



技术实现要素:

发明要解决的技术课题

然而,上述专利文献中记载的防止铝集电体腐蚀的方法存在如下问题。

在专利文献1中记载的方法中存在通过中和而产生的盐的分子量较大导致电极能量密度下降的问题。

并且,在专利文献2中记载的方法中,在将用上述有机酸进行中和后的浆料涂布后进行干燥并将其作为正极活性物质层而使用于电池的情况下,来自所添加的酸的阴离子会溶出于电池的电解液中,可能会引起电池的特性下降。

并且,在专利文献3中记载的方法中,需要将活性物质长时间静置于碳酸气体气氛中,导致工序数增加,因此存在制造准备时间变长的问题。

并且,在专利文献4~6中记载的方法中,由于在碳酸气体气氛下对浆料进行混炼或向浆料中通入碳酸气体,因此,与专利文献3相比,制造准备时间缩短,但是,例如,即便使用100%的碳酸气体,在常压的碳酸气体气氛下,也只有少量的碳酸气体溶解于水,并且,浆料的混炼中所产生的热量会使溶剂的气体溶解度下降,因此,主要通过活性物质(固相)与碳酸气体(气相)的接触而发生中和反应。因此,结束中和反应一般需要1个小时以上,缩短制造准备时间是有限度的。

本发明鉴于上述专利文献所记载的防止铝集电体腐蚀的方法中存在的问题点而完成的,其目的在于提供一种能够在短时间内对含碱金属复合氧化物的浆料的碱成分进行中和,之后能够可靠地将剩余的碳酸气体进行脱气的非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法及非水电解质二次电池的正极用浆料。

用于解决技术课题的手段

为了实现上述目的,本发明的非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法为含锂复合氧化物等碱金属复合氧化物的非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法,其特征在于,所述方法包括电极浆料的制造工序,所述电极浆料的制造工序具备:利用溶解于浆料的溶剂中的无机碳来对浆料中的碱成分进行中和处理的工序;及通过产生气蚀使浆料中的无机碳以碳酸气体的形式进行脱气的工序。

此时,还可以包括通过产生气蚀使浆料的固体成分进行分散、混合的工序。

并且,在利用溶解于浆料的溶剂中的无机碳来对浆料中的碱成分进行中和处理的工序中,所述溶解于浆料的溶剂中的无机碳为将碳酸气体溶解于浆料的溶剂中而生成的无机碳,其中,碳酸气体的压力可以为0.12mpa以上且100mpa以下,优选为0.2mpa以上且50mpa以下,更优选为0.3mpa以上且10mpa以下。

并且,本发明的非水电解质二次电池的正极用浆料为含碱金属复合氧化物的非水电解质二次电池的正极用浆料,其特征在于,浆料的溶剂为包括水在内的溶剂,并且至少溶解有碱金属碳酸氢盐。

并且,使用本发明的非水电解质二次电池的正极用浆料能够制造出非水电解质二次电池的正极,具体而言,能够制造出被碱金属碳酸盐包覆的非水电解质二次电池的正极,并且使用该正极能够制造出非水电解质二次电池,而且该非水电解质二次电池能够很好地使用于电子设备。

发明效果

根据本发明的非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法及非水电解质二次电池的正极用浆料,通过将碳酸气体用作中和剂,能够在短时间内对含碱金属复合氧化物的浆料的碱成分进行中和之后可靠地将剩余的碳酸气体进行脱气,因此,能够缩短电池内部未残留杂质并且在集电体与活性物质层之间的界面未形成非导体层且能够改善导电性及电池特性的非水电解质二次电池的正极的制造准备时间。

附图说明

图1是表示本发明的具备用于制造浆料的分散混合泵的分散混合系统的一实施例的说明图。

图2是表示定量供给装置的主要部分的纵剖视图。

图3是从图2的ⅲ-ⅲ方向观察时的剖视图。

图4是表示分散混合泵的分散混合机构的内部结构的说明图。

图5是从图4的v-v方向观察时的剖视图。

图6是表示分散混合泵的分散混合机构的内部结构的分解立体图。

图7是隔板的概略结构图。

图8是表示再循环机构部的分离部的内部结构的说明图。

图9是用于说明本发明的非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法的工序的说明图。

图10是对实施例10的高倍率放电曲线与比较例3的高倍率放电曲线进行比较的曲线图。

图11是对实施例15的高倍率放电曲线与比较例4的高倍率放电曲线进行比较的曲线图。

具体实施方式

以下,对本发明的非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法及非水电解质二次电池的正极用浆料的实施方式进行说明。

[非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法]

碱金属复合氧化物中所含的碱金属的氢氧化物易溶于水,但作为中和剂的碳酸气体(二氧化碳)在常压下却难溶于水。

例如,锂复合氧化物中所含的氢氧化锂易溶于水,但作为中和剂的碳酸气体(二氧化碳)在常压下却难溶于水。

通过亨利定律可知,碳酸气体溶于溶剂的量与压力成正比。即,若在加压状态下使碳酸气体溶解于溶剂,则能够提高溶剂中的无机碳(二氧化碳、碳酸、碳酸根离子及重碳酸根离子)的浓度。

反应速度很大程度上依赖于反应物质的浓度及环境温度,因此,反应物质的浓度及环境温度越高,化学反应速度就越快。

本发明涉及一种含有碱金属复合氧化物的非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法,所述方法包括电极浆料的制造工序,所述电极浆料的制造工序具备:利用溶解于浆料的溶剂中的无机碳来对浆料中的碱成分进行中和处理的工序;及通过产生气蚀(局部沸腾)以使浆料中的无机碳以碳酸气体的形式进行脱气的工序。

尤其涉及在比常压高的压力下将碳酸气体溶解于电极浆料中从而在浆料的溶剂中形成溶解无机碳,并且对碱成分进行中和而获得电极浆料的非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法。

在此,根据非专利文献1,用作浆料的溶剂的有机溶剂(n-甲基吡咯烷酮(nmp))也能够溶解碳酸气体,因此,在本发明中,并不特别限定浆料的溶剂,但是,考虑到要减轻对环境的负担及碳酸气体的溶解度,优选使用水作为溶剂。

作为将碳酸气体溶解于液体的方法,已知有气泡法、碳酸盐分解法及加压法等。

气泡法为向液体内以气泡的形式通入碳酸气体从而使碳酸气体溶解的方法。气泡的体积越微小越能够有效地溶解碳酸气体,但是,若未进行加压,则饱和浓度较低,中和反应所需时间会变长。

碳酸盐分解法为用酸来分解碳酸盐从而使碳酸气体溶解的方法,但是,其需要有酸,因此不适于本发明。

加压法为在加压条件下使碳酸气体溶解于液体的方法。

在本发明中,使用上述碳酸气体溶解法中的加压法。在加压法中,根据亨利定律,可以通过提高压力而获得高浓度的溶解无机碳。

作为中和剂使用将碳酸气体溶解于溶剂而得到的溶解无机碳的理由不仅在于如上所述反应速度较快,还在于即使过量添加中和剂ph值也不会变得低于3。

并且,根据以下反应式,将碳酸气体溶解于溶剂而产生中和反应而生成的盐为碱金属碳酸盐及碱金属碳酸氢盐,并且通过干燥溶解有碱金属碳酸盐及碱金属碳酸氢盐的浆料,能够得到被碱金属碳酸盐包覆的电极。

第1中和反应:2aoh+h2co3→a2co3+2h2o

第2中和反应:a2co3+h2co3→2ahco3

例如,在碱金属a为锂的情况下,根据以下反应式,生成碳酸锂及碳酸氢锂,并且通过干燥溶解有碳酸锂及碳酸氢锂的浆料,能够得到被碳酸锂包覆的电极。

第1中和反应:2lioh+h2co3→li2co3+2h2o

第2中和反应:li2co3+h2co3→2lihco3

由专利文献2的记载可知,被碳酸锂包覆的正极能够提高电极的耐水性。

并且,在通过本发明的浆料的制造方法制造出的电极中,活性物质层包含通过中和反应而生成的盐(碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾中的任一个)。

若电极中不含有碱金属碳酸盐(碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾中的任一个),则电解液会因为过量充电而分解,产生可燃性高的烃气或氢气,但是,在含有碱金属碳酸盐的电极中,若对电池进行过量充电,则在电解液或正极分解之前生成碳酸气体。因此,能够用碳酸气体使电池内压上升以使搭载于电池的压力阀工作。此时放出的主要气体为安全的碳酸气体。

在浆料的中和处理中,可以使用含有溶解无机碳的溶剂作为浆料的溶剂,也可以在混合浆料时进行中和处理,但是,若含有溶解无机碳的溶剂与电极材料(活性物质、导电助剂、粘合剂等)接触则浆料会急剧起泡(碳酸的气化游离),因此难以进行处理。

并且,在包括通过产生气蚀(局部沸腾)以使浆料的固体成分分散、混合的工序的情况下,负压会使溶解无机碳气化游离,会导致分散效率的下降。

因此,优选在进行了浆料的固体成分的分散、混合之后,在加压状态下向浆料添加碳酸气体从而进行中和。

关于碳酸气体的使用量,添加浆料的ph值成为4~11,优选成为5~10,进一步优选成为6~9的量。

对于碳酸气体的压力而言,由于压力越高越能够得到高浓度的溶解无机碳,因此,只要为常压以上即可,并不受特别限定,但是,从中和反应速度的观点来看,压力设为0.12mpa以上,优选设为0.2mpa以上,进一步优选设为0.3mpa以上。

并且,若压力超过100mpa,则不仅会造成制造装置的规模变大,而且残留于中和处理后的浆料中的溶解无机碳的量会增多,导致难以进行之后的脱气处理,因此,压力的上限设为100mpa以下,优选设为50mpa以下,进一步优选设为10mpa以下。

中和处理后的浆料中残留有溶解无机碳,因此,需要进行脱气处理。

在此,若未进行脱气处理而进行电极涂敷,则在干燥工序中,活性物质层会因溶解无机碳而起泡,从而形成过多的空隙,因此,容易引起涂敷不均匀、电极剥离及脱落。

浆料中的溶解无机碳通过脱气处理而能够分离成中和后的浆料和碳酸气体。

实用电池的电极浆料的脱气处理以膜脱气为主流,但是,其需要进行加压因而难以分离形成在浆料中的无机碳。

因此,在本发明中,优选采用减压脱气。

浆料的固体成分的分散、混合方法可以采用现有的混合方法,但是,优选采用通过产生气蚀(局部沸腾)而进行分散、混合的方法。

通过采用通过产生气蚀(局部沸腾)而进行分散、混合的方法,能够使用同一装置而对中和处理后的浆料进行脱气。

即,通过产生气蚀(局部沸腾)而进行分散、混合而制造出的浆料,并在加压状态下将碳酸气体添加于其中以进行中和处理,之后再次使浆料产生气蚀(局部沸腾)而进行减压、脱气,由此,能够使分散、混合装置兼作脱气装置,较为经济。

在浆料中,包含活性物质及粘合剂作为固体成分,并且根据需要添加有导电助剂。

活性物质只要为碱金属复合氧化物即可,其并不受特别限制,若非水电解质二次电池为锂二次电池,则锂复合氧化物可以例举出钴酸锂(licoo2)、镍酸锂(linio2)、三元系材料(lini0.33co0.33mn0.33o2)、富镍三元系材料(lini0.5co0.2mn0.3o2)、镍-钴-铝酸锂(lini0.8co0.15al0.05o2)、磷酸铁锂(lifepo4)、磷酸铁-锰锂(life0.5mn0.5po4)、磷酸锰锂(limnpo4)、磷酸钴锂(licopo4)、磷酸镍锂(linipo4)、磷酸钒锂(li3v2(po4)3)、锂铁硅酸盐(li2fesio4)、锂锰硅酸盐(li2mnsio4)、富锂固溶体系(li2mno3-lini0.33mn0.33co0.33o2)、尖晶石型锰酸锂(limn2o4)、尖晶石型镍-锰酸锂(lini0.5mn1.5o4)、镍-铁-锰酸锂(lini0.33fe0.33mn0.33o2)等材料,并且可以单独使用1种,也可以并用2种以上。另外,上述活性物质的元素比率稍有偏差也没有任何问题。并且,若非水电解质二次电池为钠二次电池,则作为钠复合氧化物,将上述碱金属元素的锂替换为钠即可,若非水电解质二次电池为钾二次电池,则替换为钾即可。

粘合剂可以单独使用1种也可以并用2种以上下述通常使用的材料,例如,聚偏氟乙烯(pvdf)、聚四氟乙烯(ptfe)、聚酰亚胺(pi)、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺(pai)、芳纶、聚丙烯、聚丙烯酸盐、丙烯酸酯、苯乙烯-丁二烯橡胶(sbr)、聚氨酯、乙烯-乙酸乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物(sebs)、羧甲基纤维素(cmc)、纤维素硫酸盐、甲基纤维素醚、甲基乙基纤维素醚、乙基纤维素醚、低氮羟乙基纤维素二甲基二烯丙基氯化铵(聚季铵盐-4)、氯化-[2-羟基-3-(三甲基铵基)丙基]羟乙基纤维素(聚季铵盐-10)、氯化-[2-羟基-3-(十二烷基二甲基铵基)丙基]羟乙基纤维素(聚季铵盐-24)、聚乙烯醇(pva)、聚乙烯醇缩丁醛(pvb)、乙烯-乙烯醇、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、淀粉等材料。

导电助剂并不受特别限制,可例举出金属、碳材料、导电性高分子、导电性玻璃等,但是,优选使用其中的碳材料,具体而言,碳材料可以例举出乙炔黑(ab)、科琴黑(kb)、气相生长碳纤维(vgcf)、碳纳米管(cnt)、石墨、硬碳、软碳、炉法炭黑、石墨烯、玻璃碳、碳纳米角等,并且使用这些材料中的1种或2种以上均没有任何问题。

在正极的活性物质层中,例如将正极活性物质、粘合剂、导电物质的总量设为100质量%时,优选正极活性物质占60~99质量%、粘合剂占0.1~25质量%、导电物质占0.1~10质量%。更优选正极活性物质占80~95质量%、粘合剂占0.5~15质量%、导电物质占0.5~5质量%。

只要是上述正极的活性物质层的组成,就能够得到充分的粘结力及导电性改善效果。

中和剂只要为将碳酸气体溶解于浆料的溶剂中的溶解无机碳即可,其并不受特别限定。即,使用空气等含碳酸气体的气体、从包含干冰在内的固体产生的碳酸气体来生成溶解无机碳均无妨。但是,为了以相对较小的压力有效地得到溶解无机碳,优选使用高浓度的碳酸气体。

而且,使用通过本发明的非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法得到的非水电解质二次电池的正极用浆料能够制造出非水电解质二次电池的正极,具体而言,能够制造出被碱金属碳酸盐包覆的非水电解质二次电池的正极,并且能够使用该正极而制造出非水电解质二次电池,而且,该非水电解质二次电池能够很好地使用于电子设备。

[分散、混合工序(分散混合装置)]

在正极用浆料的制造方法中的分散、混合工序中,可以采用通常使用的方法,例如剪切法、超声波法、气蚀(局部沸腾)法等现有的方法。

对于非水电解质二次电池的电池性能而言,已知电极浆料的制造条件给电极特性带来校大影响。同样,在本发明的正极浆料中,也优选电极活性物质、导电助剂及粘合剂均匀地分散。

在浆料的溶剂使用水的情况下,容易形成活性物质及导电助剂的团块或疙瘩,因此浆料的分散状态的不均匀性容易成为问题。因此,优选使用上述分散、混合方法中的能够使正极浆料均匀分散的方法。

尤其,在本发明中,若不利用气蚀(局部沸腾)对浆料中的剩余的碳酸气体进行脱气,则难以制作出均匀的正极,因此,优选使用混合、分散方法中的气蚀(局部沸腾)法。

以下,根据图1~图8对具备分散混合泵的分散混合装置进行说明,其中,分散混合泵利用本发明的非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法的分散、混合工序中使用的气蚀(局部沸腾)法进行分散、混合。

图1中示出具备离心式分散混合泵y的分散混合装置100。

该分散混合装置100使用粉体p(固体成分)作为分散质,使用溶剂r作为液相分散介质,将粉体p分散、混合(包括可溶固体成分的溶解。以下相同)于溶剂r来生成浆料f。

在本实施方式中,例如使用在制造非水电解质二次电池用电极时使用的浆料材料(即,吸着、释放碱金属离子的活性物质、碳系导电助剂及水性粘合剂)作为粉体p,使用水作为溶剂r。

如图1所示,分散混合装置100具备:定量供给装置x,定量供给粉体p;溶剂供给部50,定量供给溶剂r;分散混合泵y,负压吸引从定量供给装置x定量供给的粉体p与从溶剂供给部50定量供给的溶剂r并将其分散混合;以及再循环机构部70,向分散混合泵y循环供给从分散混合泵y吐出的浆料f中的含有未完全分散、混合的粉体p的溶剂r(以下称作“未分散浆料fr”)。

〔定量供给装置〕

如图1所示,定量供给装置x具备:料斗31,从下部开口部31b排出从上部开口部31a接收的粉体p;搅拌机构32,搅拌料斗31内的粉体p;以及容积式定量供给部40,在料斗31的上部开口部31a向大气开放的状态下,利用通过连接于下部开口部31b的下游侧的分散混合泵y的吸引而作用于下部开口部31b的负压吸引力,向分散混合泵y定量供给从下部开口部31b排出的粉体p。

料斗31构成为其直径随着从上部朝向下部而逐渐缩小的倒圆锥形状,并且配设成其中心轴a1沿垂直方向的姿势。从图1的上下方向观察,该料斗31的上部开口部31a及下部开口部31b各自的横截面形状呈以中心轴a1为中心的圆形形状,并且,料斗31的倒圆锥形状的内侧壁面相对于水平面的倾斜角大致为60度。

搅拌机构32具备:搅拌叶片32a,配设于料斗31内,且对料斗31内的粉体p进行搅拌;叶片驱动马达m1,使该搅拌叶片32a绕料斗31的中心轴a1旋转;安装部件32b,使叶片驱动马达m1位于料斗31的上部开口部31a的上方来对其进行支撑;以及传动部件32c,使叶片驱动马达m1的旋转驱动力传递到搅拌叶片32a。

搅拌叶片32a通过将棒状部件弯曲成大致v字形而构成,并配设成其一个边部沿料斗31的内侧壁面,另一个边部的端部以与料斗31的中心轴a1同轴且旋转自如的方式被枢轴支撑。并且,该搅拌叶片32a的横截面形状形成为三角形,形成三角形的一边的面配设成与料斗31的内侧壁面大致平行。由此,搅拌叶片32a配设成能够沿着料斗31的内侧壁面而绕中心轴a1旋转。

如图1~图3所示,容积式定量供给部40为向下游侧的分散混合泵y按照预定量定量供给从料斗31的下部开口部31b供给的粉体p的机构。

具体而言,容积式定量供给部40具备:导入部41,连接于料斗31的下部开口部31b;壳体43,具备供给口43a及排出口43b;计量旋转体44,以能够旋转的方式配设于壳体43内;以及计量旋转体驱动马达m2,对计量旋转体44进行旋转驱动。

导入部41形成为连通料斗31的下部开口部31b与形成于壳体43的上部的供给口43a的筒状,并在最下端形成有与壳体43的供给口43a相同形状的狭缝状开口。该导入部41形成为越靠近壳体43的供给口43a侧越变细的缩口状。该狭缝状开口的形状可以根据料斗31的大小、粉体p的供给量、粉体p的特性等而适当设定,例如,可以将狭缝状开口的长度方向上的尺寸设定为20~100mm左右、将宽度方向上的尺寸设定为1~5mm左右。

壳体43形成为大致长方体形状,并以相对于水平方向(图1的左右方向)倾斜45度的姿势经由导入部41与料斗31连接。

如图2及图3所示,在壳体43的上表面设置有与导入部41的狭缝状开口相对应的狭缝状供给口43a,并构成为能够将来自料斗31的下部开口部31b的粉体p供给至壳体43内。在配置为倾斜状的壳体43的下侧的侧面(图2中的右侧面)的下部设置有经由膨胀室47将由计量旋转体44定量供给的粉体p排出至下游侧的分散混合泵y的排出口43b,该排出口43b上连接有粉体排出管45。该膨胀室47设置在壳体43内的从供给口43a供给到计量旋转体44的粉体容纳室44b的粉体p定量供给的位置,并通过从排出口43b作用的负压吸引力而维持为比供给口43a低的压力。即,由于排出口43b连接于分散混合泵y的初级侧,因而负压吸引力作用于膨胀室47,使得膨胀室47维持为压力比供给口43a低的状态。随着计量旋转体44的旋转,各粉体容纳室44b的状态在负压状态与压力比该负压状态高的状态之间变化。

计量旋转体44构成为,多个(例如,8片)板状隔壁44a放射状等间隔安装于配设于计量旋转体驱动马达m2的驱动轴48上的圆盘部件49中的除了圆盘部件49的中心部以外的部分,从而在周向上等间隔地划分形成多个粉体容纳室44b(例如,8室)。粉体容纳室44b构成为在计量旋转体44的外周面及中心部开口。在计量旋转体44的中心部,开口封闭部件42沿周向偏设并配设为固定状,并且能够使各粉体容纳室44b的中心部侧的开口根据其旋转相位而封闭或开放。另外,通过改变由旋转驱动计量旋转体44的计量旋转体驱动马达m2产生的计量旋转体44的转数,能够调整粉体p的供给量。

随着计量旋转体44的旋转,各粉体容纳室44b的状态以如下顺序反复变化:向膨胀室47开放的膨胀室开放状态、不与膨胀室47及供给口43a连通的第1密闭状态、向供给口43a开放的供给口开放状态、以及不与供给口43a及膨胀室47连通的第2密闭状态。另外,壳体43形成为在第1密闭状态及第2密闭状态中计量旋转体44的外周面侧的开口被封闭,并且开口封闭部件42以在第1密闭状态、供给口开放状态及第2密闭状态中计量旋转体44的中心部侧的开口被封闭的方式固定配设于壳体43。

因而,在定量供给装置x中,储存于料斗31内的粉体p一边被搅拌叶片32a搅拌一边供给至定量供给部40,通过定量供给部40,粉体p从排出口43b经粉体排出管45定量供给至分散混合泵y。

具体而言,通过来自连接于定量供给部40的排出口43b的下游侧的分散混合泵y的负压吸引力,壳体43内的膨胀室47的压力成为负压状态。另一方面,料斗31的上部开口部31a向大气开放,因此料斗31内成为大气压程度的状态。经由计量旋转体44的间隙而与膨胀室47连通的导入部41的内部及下部开口部31b的附近成为上述负压状态与大气压状态之间的压力状态。

该状态下,料斗31的内壁面及下部开口部31b附近的粉体p被搅拌机构32的搅拌叶片32a搅拌,由此料斗31内的粉体p通过由搅拌叶片32a产生的剪切作用而被粉碎,另一方面,计量旋转体驱动马达m2使计量旋转体44旋转,由此空的粉体容纳室44b相继成为与供给口43a连通的状态。而且,料斗31内的粉体p从下部开口部31b流入导入部41并按预定量容纳于相继与供给口43a连通的计量旋转体44的粉体容纳室44b,容纳于该粉体容纳室44b的粉体p流入膨胀室47,并从排出口43b排出。因而,通过定量供给装置x,能够使粉体p经由粉体排出管45并按预定量连续地定量供给至分散混合泵y的第1供给部11。

如图1所示,在粉体排出管45配设有能够停止朝向分散混合泵y的第1供给部11的粉体p供给的开闭阀46。

〔溶剂供给部〕

如图1所示,溶剂供给部50构成为将储存于储存混合罐51中的溶剂r以设定流量连续供给至分散混合泵y的第1供给部11。

具体而言,溶剂供给部50具备:储存混合罐51,储存经由溶剂供给管51r供给的溶剂r并将其输送;供给管52,设置有用于从储存混合罐51输送溶剂r的输送泵52p;流量调整阀(未图示),将从储存混合罐51输送至供给管52的溶剂r的流量调整为设定流量;及混合机构60,将被调整为设定流量的溶剂r与从定量供给部40定量供给的粉体p混合并将其供给至第1供给部11。

在此,如后所述,储存混合槽51构成为,分散、混合有粉体p的状态的浆料f与浆料f中所含的气泡一同从排出路22导入到储存混合罐51。

因此,在储存混合罐51配设有搅拌机构51k,并且连接有空气(气体)g的排放管51g及所制造的浆料f的排出路53。

如图4所示,混合机构60具备将粉体排出管45与供给管52连通连接于第1供给部11的混合部件61。

该混合部件61具备:筒状部62,其直径比圆筒状的第1供给部11小且配设成嵌入于第1供给部11的状态,以便在筒状部62与第1供给部11之间形成环状狭缝63;及环状流路形成部65,在第1供给部11的外周部以遍及环状狭缝63的整周而与其连通的状态形成环状流路64。

在混合部件61连接有粉体排出管45以及供给管52,粉体排出管45连接成与筒状部62连通的状态,并且,供给管52连接成相对于环状流路64沿切线方向供给溶剂r。

粉体排出管45、混合部件61的筒状部62及第1供给部11以其轴心a2成为供给方向朝向下方的倾斜姿势(相对于水平面(图1的左右方向)的角度为45度左右)倾斜配置。

即,从定量供给部40的排出口43b排出至粉体排出管45的粉体p经过混合部件61的筒状部62而沿轴心a2导入至第1供给部11。另一方面,溶剂r从切线方向供给至环状流路64,因此,溶剂r经由形成于环状流路64的内周侧的环状的狭缝63,以没有间断的中空圆筒状的涡流状态供给至第1供给部11。

因而,通过圆筒状的第1供给部11,粉体p与溶剂r得到均匀地预混合,其预混合物fp被吸引导入至分散混合泵y的第1导入室13内。

〔分散混合泵〕

根据图1及图4~图8对分散混合泵y进行说明。

如图4所示,分散混合泵y具备壳体1,该壳体1具备两端开口被前壁部2和后壁部3封闭的圆筒状的外周壁部4,并且还具备:以与该壳体1同心状地设置在该壳体1的内部且旋转驱动自如的转子5;在该壳体1的内部以与该壳体1同心状地固定配置于前壁部2的圆筒状定子7;及旋转驱动转子5的泵驱动马达m3等。

如图5所示,在转子5的径向外侧具备多个旋转翼6,该多个旋转翼6以向前壁部2侧即前方侧(图4的左侧)突出且沿周向等间隔排列的状态与转子5形成为一体。

圆筒状定子7具备分别沿周向排列且成为节流流路的多个通孔7a、7b,该定子7位于转子5的前方侧(图4的左侧)且位于旋转翼6的径向内侧并固定配设于前壁部2,在该定子7与壳体1的外周壁部4之间形成有兼作排出室的供旋转翼6进行旋转的环状翼室8。

如图4~图6所示,第1供给部11设置在前壁部2的比中心轴(壳体1的轴心a3)更向外周侧偏移的位置,该第1供给部11通过旋转翼6的旋转而将通过混合机构60预混合的粉体p与溶剂r的预混合物fp吸引并导入至壳体1的内部。

如图4及图6所示,在壳体1的前壁部2的内表面形成有环状槽10,第1供给部11设置成与环状槽10连通。

如图4及图5所示,在壳体1的圆筒状的外周壁部4的周向上的1处,以沿该外周壁部4的切线方向延伸且与翼室8连通的状态设置有吐出将粉体p与溶剂r混合而生成的浆料f的圆筒状的吐出部12。

如图1、图4及图8所示,在该实施方式中,从吐出部12吐出的浆料f经过吐出路18供给至再循环机构部70,并且,在壳体1的前壁部2的中央部(与轴心a3同心状)设置有第2供给部17,在该再循环机构部70的分离部(即,圆筒状容器71)分离气泡后的未分散浆料fr经由设置有被泵驱动马达m4旋转驱动的循环泵16p的循环流路16及该第2供给部17循环供给至壳体1内。

并且,如图4~图6所示,在转子5的前方侧以与该转子5一体旋转的状态设置有将定子7的内周侧划分为前壁部2侧的第1导入室13及转子5侧的第2导入室14的隔板15,并且在隔板15的前壁部2侧设置有刮取翼9。刮取翼9以同心状且沿周向等间隔设置有多个(图6中为4个),并且各刮取翼9配设成,其前端部9t进入到环状槽10内的状态下能够与转子5一体地旋转。

第1导入室13及第2导入室14经由定子7的多个通孔7a、7b而与翼室8连通,并且第1供给部11与第1导入室13连通,第2供给部17与第2导入室14连通。

具体而言,第1导入室13与翼室8通过在定子7的面向第1导入室13的部分沿周向等间隔配设的多个第1导入室13侧的通孔7a连通,第2导入室14与翼室8通过在定子7的面向第2导入室14的部分沿周向等间隔配设的多个第2导入室14侧的通孔7b连通。

对分散混合泵y的各部分进行说明。

如图4所示,转子5构成为其前表面大致圆锥台状膨出的形状,并且在其外周侧以向前方突出的状态等间隔排列设置有多个旋转翼6。另外,在图5中,沿周向等间隔配设有10个旋转翼6。并且,该旋转翼6以随着从内周侧朝向外周侧而向旋转方向的后方倾斜的方式从转子5的外周侧向内周侧突出形成,旋转翼6的前端部的内径形成为比定子7的外径稍大。

该转子5与壳体1同心状地设置在该壳体1内,并在该状态下连结于贯穿后壁部3而插入到壳体1内的泵驱动马达m3的驱动轴19,从而通过该泵驱动马达m3的驱动而旋转。

而且,从转子5的轴心方向观察(如图5所示,从图4的v-v方向观察)时,转子5向旋转翼6的前端部成为前侧的方向旋转驱动,由此,在旋转翼6的旋转方向后侧的面(背面)6a产生所谓的气蚀(局部沸腾)。

如图4、图6及图7所示,隔板15构成为具有外径比定子7的内径稍小的大致漏斗状。具体而言,该漏斗状隔板15构成为如下形状:在其中心部具备漏斗状部15b,该漏斗状部15b的顶部以圆筒状突出而构成筒状滑接部15a并在该筒状滑接部15a开有开口,并且在该漏斗状部15b的外周部具备前表面及后表面均成为与壳体1的轴心a3正交的状态的环状的平板部15c。

而且,如图4及图5所示,该隔板15以顶部的筒状滑接部15a朝向壳体1的前壁部2侧的姿势并且经由沿周向等间隔配设于多个部位(该实施方式中为4个部位)的间隔保持部件20而安装于转子5的前表面的安装部5a。

如图5及图7中(c)所示,在将隔板15分别在多个部位经由间隔保持部件20安装于转子5上时,搅拌叶片21以朝向壳体1的后壁部3侧的姿势一体组装于隔板15,因此,若转子5旋转驱动,则4片搅拌叶片21与转子5一体旋转。

如图4及图6所示,在该实施方式中,圆筒状的第2供给部17以与壳体1同心状设置于该壳体1的前壁部2的中心部。在该第2供给部17形成有节流部14a,该节流部14a的直径比循环流路16的内径小且比隔板15的筒状滑接部15a也小,因此流路面积较小。通过转子5的旋转翼6的旋转,浆料f经由吐出部12吐出,并且经由第2供给部17的节流部14a导入未分散浆料fr,因此,分散混合泵y内得到减压。

如图4~图6所示,第1供给部11以如下方式设置于前壁部2:其向壳体1内开口的开口部(入口部)内包含环状槽10中的周向上的一部分,并且该开口部位于第2供给部17向壳体1内开口的开口部的侧方。并且,第1供给部11以如下姿势设置于壳体1的前壁部2:在俯视观察(从图1及图4的上下方向观察)时,第1供给部11的轴心a2与壳体1的轴心a3平行,并且从与壳体1的轴心a3正交的水平方向观察(从图1及图4的纸面的正背方向观察)时,其轴心a2以越靠近壳体1的前壁部2越靠近壳体1的轴心a3的方式朝向下方倾斜。顺便说一下,第1供给部11相对于水平方向(图1及图4的左右方向)朝向下方倾斜的角度如上所述为45度左右。

如图4及图6所示,定子7安装于壳体1的前壁部2的内表面(与转子5对置的面),并且壳体1的前壁部2与定子7固定成一体。定子7的配设于面向第1导入室13的部分的多个第1导入室13侧的通孔7a形成为大致圆形形状,并且多个第1导入室13侧的通孔7a的总流路面积设定为小于第1导入室13的流路面积,并且,配设于面向第2导入室14的部分的多个第2导入室14侧的通孔7b形成为大致椭圆形,并且多个第2导入室14侧的通孔7b的总流路面积设为小于第2导入室14的流路面积。通过转子5的旋转翼6的旋转,浆料f经由吐出部12吐出,预混合物fp经由第1导入室13室侧的通孔7a供给,并且未分散浆料fr经由第2供给部17导入,因此,分散混合泵y内被减压。

如图6及图7所示,在该实施方式中,各刮取翼9形成为棒状,该棒状刮取翼9的基端部9b以与转子5一体旋转的方式固定在转子5,并且该棒状刮取翼9固定成如下倾斜姿势,即,从转子5的径向观察(从图7中(b)的纸面的正背方向观察)时,越是该棒状的刮取翼9的前端侧越靠近前壁部2侧,并且从转子5的轴心方向观察(在图7中(a)的纸面的正背方向观察)时,越是该棒状的刮取翼9的前端侧越靠近转子5的径向内侧,而且,从转子5的轴心方向观察(在图7中(a)的纸面的正背方向观察)时,该转子向刮取翼9的前端成为前侧的方向(图4~图7中的箭头所示的方向)旋转驱动。

根据图5~图7对刮取翼9进行说明。

刮取翼9构成为从基端朝向前端依次具备固定于隔板15的基端部9b、暴露于第1导入室13的中间部9m及嵌入于(即进入于)环状槽10内的前端部9t的棒状。

如图5、图6及图7中(b)所示,刮取翼9的基端部9b构成为大致矩形板状。

如图5、图6、图7中(a)及(b)所示,刮取翼9的中间部9m构成为横截面形状呈大致三角形的大致三角柱形状(尤其,参考图5)。而且,刮取翼9如上所述设置成倾斜姿势,因此,三角柱形状的中间部9m的三个侧面中的朝向转子5的旋转方向前侧的一个侧面9m(以下,有时记载为“扩散面”)构成为朝向转子5的旋转方向前侧倾斜的前低后高状,而且相对于转子5的径向朝向径向外侧(以下,有时记载为“朝向斜外侧”)(尤其,参考图6、图7)。

即,由于棒状的刮取翼9设置成如上所述的倾斜姿势,因而刮取翼9中的暴露于第1导入室13的中间部9m位于比嵌入于环状槽10内的前端部9t更靠转子5的径向外侧,而且,该中间部9m的朝向旋转方向前侧的扩散面9m构成为朝向转子5的旋转方向前侧倾斜的前低后高状,并且相对于转子5的径向朝向斜外侧倾斜。由此,由刮取翼9的前端部9t从环状槽10刮取的预混合物fp被刮取翼9的中间部9m的扩散面9m引导为在第1导入室13内朝向转子5的径向外侧流动。

如图6、图7中(a)及(b)所示,刮取翼9的前端部9t为横截面形状呈大致矩形的大致四角柱形状,并且构成为如下状态的弧状,即,从转子5的轴心方向观察(从图7中(a)的纸面的正背方向观察)时,四个侧面中的朝向转子5的径向外侧的外朝向侧面9o沿着环状槽10的内表面中的朝向径向内侧的内朝向内表面,并且四个侧面中的朝向转子5的径向内侧的内朝向侧面9i沿着环状槽10的内表面中的朝向径向外侧的外朝向内表面。

并且,在四角柱形状的前端部9t的四个侧面中,朝向转子5的旋转方向前侧的刮取面9f构成为朝向转子5的旋转方向前侧倾斜的前低后高状,并且相对于转子5的径向朝向径向外侧(以下,有时记载为“朝向斜外侧”)。

由此,由刮取翼9的前端部9t从环状槽10刮取的预混合物fp通过刮取翼9的前端部9t的刮取面9f流向转子5的径向外方侧而排放至第1导入室13内。

并且,刮取翼9的前端部9t的前端面9t构成为在前端部9t嵌入于环状槽10的状态下与环状槽10的底面平行。

并且,若转子5朝向从其轴心方向观察(图7中(a)的纸面的正背方向观察)时刮取翼9的前端成为前侧的方向旋转驱动,则在刮取翼9的基端部9b、中间部9m、前端部9t分别形成有成为旋转方向的后侧的面(背面)9a。通过刮取翼9的旋转,在该背面9a产生所谓的气蚀(局部沸腾)。

形成为上述形状的4个刮取翼9通过将其基端部9b固定于隔板15的环状平板部15c而设置在隔板15上,并且设置成如上所述的倾斜姿势且隔着90度间隔沿周向排列。

如图4所示,设置有刮取翼9的隔板15以通过间隔保持部件20而与转子5的前表面隔开间隔的状态安装于转子5的前表面的安装部5a,该转子5以隔板15的筒状滑接部15a可滑接旋转地嵌入于第2供给部17的状态配设于壳体1内。

由此,在转子5的膨出状的前表面与隔板15的后表面之间形成越靠近壳体1的前壁部2侧直径越小的缩口状的第2导入室14,并且第2供给部17经由隔板15的筒状滑接部15a而与第2导入室14连通。

并且,在壳体1的前壁部2与隔板15的前表面之间形成与第1供给部11连通的环状的第1导入室13。

而且,若转子5旋转驱动,则隔板15以筒状滑接部15a与第2供给部17滑动接触的状态与转子5一体旋转,即使在转子5及隔板15旋转的状态下,也能够维持第2供给部17经由隔板15的筒状滑接部15a与第2导入室14连通的状态。

〔再循环机构部〕

再循环机构部(分离部的一例)70构成为在圆筒状容器71内通过比重而分离溶解液,如图1所示,从自分散混合泵y的吐出部12经过吐出路18供给的浆料f中,将有可能含有尚未完全分散、混合的粉体p的状态的未分散浆料fr分离到循环流路16,将粉体p几乎完全分散、混合的状态的浆料f与浆料f中所含的气泡一同分离到排出路22。吐出路18及循环流路16分别连接于圆筒状容器71的下部,排出路22从形成于圆筒状容器71的上部的排出部73连接至储存混合罐51。

在此,如图8所示,再循环机构部70构成为,连接于吐出路18的导入管72从圆筒状容器71的底面朝向内部突出配设,在圆筒状容器71的上部具备与排出路22连接的排出部73,并且在下部具备与循环流路16连接的循环部74,在导入管72的吐出上端配设有使从导入管72吐出的浆料f流旋转的扭转板75。由此,能够从浆料f内分离溶剂r的气泡,从而从循环供给循环流路16的未分散浆料fr中分离溶剂r的气泡后供给至第2导入室14内。

〔控制部〕

虽未图示,但分散混合装置100具备由具备cpu及存储部等的公知的运算处理装置构成的控制部,并且能够控制构成分散混合装置100的定量供给装置x、分散混合泵y、溶剂供给部50等各设备的运行。

尤其,控制部构成为能够控制旋转翼6的圆周速度(转子5的转速),并且能够设定旋转翼6的圆周速度(转子5的转速)以使第1导入室13及第2导入室14内的压力成为规定的负压状态,通过使旋转翼6以该设定的圆周速度(转子5的转速)旋转,至少能够将刚通过定子7的第1导入室13侧的通孔7a及第2导入室14侧的通孔7b之后的翼室8内的区域形成为遍及翼室8内的整周而连续产生多个溶剂r的微小气泡(微泡)的微小气泡区域(基于气蚀(局部沸腾)的气泡产生区域)。

在此,设置用于测定第1导入室13及第2导入室14内的压力(本实施方式中为第1导入室13内的压力(在此,在关闭开闭阀46的状态下,第1导入室13和第2导入室14的压力大致相同))的压力表80。

〔分散混合装置的动作〕

接着,对该分散混合装置100的动作进行说明。

首先,在停止定量供给装置x且关闭开闭阀46而停止经由粉体排出管45的粉体p的吸引的状态下,从溶剂供给部50的储存混合罐51仅供给溶剂r的同时使转子5旋转,开始分散混合泵y的运行。若经过规定的运行时间而分散混合泵y内成为负压状态,则打开开闭阀46。由此,使定量供给装置x的膨胀室47成为负压状态,并使导入部41的内部及料斗31的下部开口部31b附近成为该负压状态与大气压状态之间的压力状态。

接着,使定量供给装置x工作,通过搅拌叶片32a的搅拌作用及分散混合泵y的负压吸引力,将储存于料斗31内的粉体p从料斗31的下部开口部31b经由定量供给部40的膨胀室47按预定量连续地定量供给至混合机构60的混合部件61。与此同时,使溶剂供给部50的输送泵52p工作,通过分散混合泵y的负压吸引力,将溶剂r按预定量连续地定量供给至混合机构60的混合部件61。

粉体p从混合机构60的混合部件61经过混合部件61的筒状部62而供给至第1供给部11,并且溶剂r经过环状的狭缝63以没有间断的中空圆筒状涡流状态供给至第1供给部11,粉体p与溶剂r在第1供给部11被预混合,其预混合物fp导入至环状槽10。

若转子5被旋转驱动以使隔板15与该转子5一体旋转,则以同心状设置于该隔板15上的刮取翼9以其前端部9t嵌入于环状槽10的状态进行旋转。

由此,如图4及图5中的实线箭头所示,流过第1供给部11而导入至环状槽10的预混合物fp被嵌入于环状槽10内而进行旋转的刮取翼9的前端部9t刮取,简单地说,该被刮取的预混合物fp在第1导入室13内沿隔板15的漏斗状部15b的前表面和环状平板部15c的前表面向转子5的旋转方向流动,而且,通过定子7的第1导入室13侧的通孔7a而流入翼室8,并在该翼室8内向转子5的旋转方向流动,从而从吐出部12吐出。

导入至环状槽10的预混合物fp被刮取翼9的前端部9t刮取时受到剪切作用。此时,在刮取翼9的前端部9t的外朝向侧面9o与内侧的环状槽10的内朝向内表面之间以及在刮取翼9的前端部9t的内朝向侧面9i与内侧的环状槽10的外朝向内表面之间产生剪切作用。同时,在刮取翼9的旋转方向背面侧的背面9a,通过刮取翼9的旋转而产生所谓的气蚀(局部沸腾)。并且,在通过定子7的第1导入室13侧的通孔7a时产生剪切作用。

即,能够使剪切力作用于第1导入室13内的预混合物fp,并且能够产生局部沸腾,因此被刮取的预混合物fp从刮取翼9及第1导入室13侧的通孔7a受到剪切作用而进行混合,并且通过在刮取翼9的背面9a产生的气蚀(局部沸腾),能够更好地进行相对于溶剂r的粉体p的分散。由此,能够供给该种预混合物fp,并且能够期待粉体p在翼室8内相对于溶剂r良好地分散。

从吐出部12吐出的浆料f经过吐出路18供给至再循环机构部70,并且在再循环机构部70中被分离成含有未完全分散、混合的粉体p的状态的未分散浆料fr及粉体p几乎完全分散、混合的状态的浆料f,并且溶剂r的气泡被分离,接着未分散浆料fr经由设置有被泵驱动马达m4旋转驱动的循环泵16p的循环流路16再次供给至分散混合泵y的第2供给部17,浆料f则经过排出路22供给至储存混合罐51。

未分散浆料fr经由第2供给部17的节流部14a以流量被限制的状态导入至第2导入室14内。在该第2导入室14内,通过旋转的多个搅拌叶片21而受到剪切作用,从而被粉碎得更细,而且,在通过第2导入室14侧的通孔7b时也受到剪切作用而被粉碎。此时,经由第2导入室14侧的通孔7b以流量被限制的状态导入至翼室8。而且,在翼室8内,通过高速旋转的旋转翼6而受到剪切作用而被粉碎,粉体p的凝聚物(块)进一步减少的浆料f与来自第1导入室13的浆料f混合并从吐出部12吐出。

在此,控制部构成为能够控制旋转翼6的圆周速度(转子5的转速),并且设定旋转翼6的圆周速度(转子5的转速),以使第1导入室13及第2导入室14内的压力成为规定的负压状态,通过以该设定的圆周速度(转子5的转速)使旋转翼6旋转,至少能够将刚通过定子7的第1导入室13侧的通孔7a及第2导入室14侧的通孔7b之后的翼室8内的区域形成为遍及翼室8内的整周而连续地产生多个溶剂r的微小气泡(微泡)的微小气泡区域(基于气蚀(局部沸腾)的气泡产生区域)。

由此,在翼室8内的整周,渗透于粉体p的凝聚物(所谓的块)的溶剂r起泡,促进该凝聚物的粉碎,而且,通过所产生的微小气泡在翼室8内被加压而消除时的冲击力,粉体p的分散得到进一步促进,其结果,关于存在于翼室8内的整周的几乎所有浆料f,能够生成粉体p良好地分散于溶剂r中的高品质的浆料f。

而且,若来自定量供给装置x的料斗31的预定量的粉体p的供给结束,则停止定量供给装置x,关闭配设于粉体排出管45的开闭阀46,停止经由粉体排出管45的粉体p的吸引。

由此,在不供给粉体p时,能够防止比开闭阀46更靠上游侧的粉体排出管45的内部潮湿而堵塞,同时,能够防止空气从分散混合泵y的第1供给部11被吸引。

该状态下持续运行规定时间的分散混合泵y。

此时,从溶剂供给部50的储存混合罐51供给已替换溶剂r的浆料f。

而且,在不供给该粉体p时,由于空气不会从第1供给部11被吸引,因此分散混合泵y内(即,第1导入室13及第2导入室14)的真空度提高(在此,在关闭开闭阀46的状态下,第1导入室13和第2导入室14压力大致相同),因此通过使旋转翼6以所设定的圆周速度(转子5的转速)旋转,至少能够将刚通过定子7的第1导入室13侧的通孔7a及第2导入室14侧的通孔7b之后的翼室8内的区域形成为遍及翼室8内的整周而连续地产生多个溶剂r的微小气泡(微泡)的微小气泡区域(基于气蚀(局部沸腾)的气泡产生区域)。

由此,在翼室8内的整周,渗透于粉体p的凝聚物(所谓的块或疙瘩)的溶剂r起泡,促进该凝聚物的粉碎,而且,通过所产生的微小气泡在翼室8中被加压而消除时的冲击力,粉体p的分散得到进一步促进,其结果,关于存在于翼室8内的整周的几乎所有浆料f,能够更可靠地生成分体p良好地分散于溶剂r中的高品质的浆料f。

所生成的高品质的浆料f储存于储存混合罐51。

然后,停止分散混合泵y的运行。

〔浆料的制造〕

接着,对使用具备该分散混合泵y的分散混合装置100制造浆料的制造方法进行说明。

浆料的制造方法为制造含碳浆料的制造方法,其具备对含有活性物质作为固体成分的液体(具体而言,作为固体成分(粉体p),使用在非水电解质二次电池用电极的制造中所使用的浆料材料(即,吸着、释放碱金属离子的活性物质、碳系导电助剂及水性粘合剂);作为溶剂r使用水)赋予剪切力而进行固体成分的分散、混合的工序,所述制造方法的特征在于,在-0.025~-0.10mpa的范围的负压状态下赋予所述剪切力。

在此,所述负压状态是指利用压力表80测定的第1导入室13及第2导入室14内的压力(本实施方式中为第1导入室13内的压力(在此,在关闭了开闭阀46的状态下,第1导入室13及第2导入室14的压力大致相同))。

即,在本实施例中,在停止定量供给装置x且关闭配设于粉体排出管45的开闭阀46而停止经由粉体排出管45的粉体p的吸引的状态下运行分散混合泵y时(不供给粉体p时),将分散混合泵y的旋转翼6的圆周速度(转子5的转速)设定为6~80m/s,优选设为15~50m/s,以使第1导入室13及第2导入室14内的压力成为-0.01~-0.10mpa,优选-0.03~-0.09mpa,更优选-0.04~-0.08mpa的范围的负压状态。

由此,在翼室8内的整周,渗透于粉体p的凝聚物(所谓的块或疙瘩))的溶剂r起泡,促进该凝聚物的粉碎,而且,通过所产生的微小气泡在翼室8中被加压而消除时的冲击力,粉体p的分散得到进一步促进,其结果,关于存在于翼室8内的整周的几乎所有浆料f,能够更可靠地生成粉体p良好地分散在溶剂r中的高品质的浆料f。

即,在负压状态下产生的气蚀的气泡(气室)刚通过定子7的第2导入室14侧的通孔7b之后,通过在翼室8内高速旋转的旋转翼6而进一步粉碎成微小的气泡,由此,浆料f成为泡状,凝聚状态的粉体p被分解,其分散得到促进。

如此,泡状的浆料f通过在翼室8内高速旋转的旋转翼6而受到剪切作用而被粉碎,同时通过离心力而向翼室8的外周部移动,并从吐出部12吐出,而在此期间,通过泡状的浆料f变回液体状态时产生的冲击,浆料f中所含的凝聚状态的粉体p的分散得到进一步促进,能够生成粉体p分散至1次粒子的高品质的浆料f。

[中和处理]

如图9的本发明的非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法的工序图所示,对上述分散、混合工序中存储于储存混合罐51的生产出的浆料f进行中和处理。

该中和处理如下进行:停止分散混合装置100,向设为密闭状态的储存混合罐51内例如经由空气(气体)g的排放管51g供给加压状态的碳酸气体,从而在加压状态下使碳酸气体溶解于浆料f。

此时,可以根据需要驱动搅拌机构51k。

另外,也可以将储存于储存混合罐51的生产出的浆料f从储存混合罐51经由排出路53排出至系统外的罐(省略图示),并将该罐设为密闭状态,向罐内供给加压状态的碳酸气体,从而在加压状态下使碳酸气体溶解于浆料f。

[脱气处理]

如图9的本发明的非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法的工序图所示,对在上述中和工序中进行了中和处理后的储存混合罐51内的浆料f进行脱气处理。

在该脱气处理中,可以使用分散混合装置100产生气蚀,从而使浆料中的无机碳以碳酸气体的形式进行脱气。

另外,在设置于系统外的罐中进行中和处理的情况下,将中和处理后的浆料f例如经由溶剂供给管51r返回到储存混合罐51中后进行脱气处理。

与分散、混合工序的后半部分相同,在使用分散混合装置100进行的脱气处理时,停止定量供给装置x且关闭配设于粉体排出管45的开闭阀46来停止经由粉体排出管45的粉体p的吸引的状态下进行。

在该状态下,使分散混合泵y持续运行规定时间。

此时,从溶剂供给部50的储存混合罐51供给中和处理后存储于储存混合罐51的浆料f。

而且,在不供给该粉体p时,由于空气不会从第1供给部11被吸引,因此分散混合泵y内(即,第1导入室13和第2导入室14)的真空度增高(在此,在关闭开闭阀46的状态下,第1导入室13和第2导入室14压力大致相同),因此通过使旋转翼6以所设定的圆周速度(转子5的转速)旋转,至少能够使刚通过定子7的第1导入室13侧的通孔7a及第2导入室14侧的通孔7b之后的翼室8内的区域成为遍及翼室8内的整周连续地产生多个溶剂r的微小气泡(微泡)的微小气泡区域(基于气蚀(局部沸腾)的气泡产生区域),由此,浆料f的分散、混合得到促进,而且,通过产生气蚀(局部沸腾)的减压区域中的脱气作用,能够使浆料f中的无机碳以碳酸气体的形式脱离。

由此,在翼室8内的整周,渗透于粉体p的凝聚物(所谓的块或疙瘩)的溶剂r起泡,促进该凝聚物的粉碎,而且,通过所产生的微小气泡在翼室8中被加压而消除时的冲击力,粉体p的分散得到进一步促进,其结果,关于存在于翼室8内的整周的几乎所有浆料f,能够生成分散良好的高品质的浆料f,并且,能够将浆料f中的无机碳以碳酸气体的形式进行脱气。

而且,从浆料f脱离或脱气的碳酸气体与浆料f一同经由吐出路18、再循环机构部70及排出路22而导入至储存混合罐51,并从空气(气体)g的排放管51g排出,而脱气处理后的浆料f则存储于储存混合罐51。

然后,停止分散混合泵y的运行。

之后,结束脱气处理后的浆料f经由排出路53供给至后续工序。

[非水电解质二次电池的正极的制造方法]

作为本发明的非水电解质二次电池的正极的制造方法,可以举出将已中和后的浆料涂布或填充于集电体,进行临时干燥之后,进行热处理而得到正极的方法。

作为临时干燥的方法,只要是能够挥发去除浆料内的溶剂的方法即可,其并不受特别限定,例如,可以举出在大气中且在50~400℃的温度气氛下进行热处理的方法。

上述热处理可以通过在减压下保持50~400℃温度0.5~50小时来进行。

集电体只要是具有导电性且能够对所保持的正极材料进行通电且耐氧化性优异的材料即可,其并不受特别限定。例如,可以使用碳、钛、铬、铝、金、不锈钢等金属或碳、含有这些金属或碳的合金(例如,不锈钢、anviloy钢、哈斯特洛伊钢等)。并且,也可以是使用碳包覆上述金属的表面而成的材料。

集电体的形状有线状、棒状、板状、箔状、网状、织布、无纺布、膨胀体、多孔体或发泡体,其中,若以高能量密度化为目的,则优选膨胀体或发泡体,若以低成本化为目的,则优选箔状或多孔体。

正极的活性物质层的厚度还与正极电容密度有关,但例如优选为0.5~500μm。通过将电极的活性物质层的厚度设为该范围,集电体能够支撑电极活性物质,并且能够得到实用性的电容。

正极电容密度优选为0.1~20mah/cm2。例如,若获得了正极电容密度为0.1~2mah/cm2的本发明的正极,则适于超高输出用途,若正极电容密度为0.5~3mah/cm2,则适于长寿命用途和高输出用途,若正极电容密度为3~20mah/cm2,则适于高电容用途。另外,关于正极电容密度,例如除了可以通过充放电循环容量试验等进行测定以外,还可以通过从活性物质涂布质量计算出电容并将其值除以电极面积而求得。

〔非水电解质二次电池〕

如此得到的正极经由负极而与隔膜接合,并以浸渍于电解液内的状态被密闭而成为二次电池。

作为隔膜,可以使用公知的非水电解质二次电池中使用的隔膜。

隔膜的形状可以举出微多孔膜、织布、无纺布以及压粉体。

隔膜的材质并不受特别限定,但是,优选使用例如聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、ptfe、pet、聚酰亚胺(pi)、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺(pai)、芳纶、聚丙烯腈(pan)、纤维素等材料。并且,也可以使用在现有的隔膜上涂覆或填充陶瓷而提高了耐热性的隔膜。

电解液只要由电解质及其溶剂构成即可,其并不受特别限定。但是,非水电解质二次电池为锂二次电池时,电解质中需要含有锂离子,因此,作为其电解质盐只要能够在锂二次电池中使用就并不受特别限定。例如,优选锂盐,具体而言,可以使用选自包括六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲磺酸锂及三氟甲磺酸酰亚胺锂的组中的至少1种以上。

并且,非水电解质二次电池为钠二次电池、钾二次电池时,只要在上述锂盐的锂位置替换钠、钾即可。

作为上述电解质的溶剂,可使用选自包括碳酸丙烯酯(pc)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、γ-丁内酯、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、二乙醚、环丁砜、甲基环丁砜、硝基甲烷、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜的组中的至少1种,尤其优选碳酸丙烯酯单体、碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯的混合物、或γ-丁内酯单体。另外,关于上述碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯的混合物的混合比,碳酸乙烯酯及碳酸二乙酯均可在10~90vol%的范围内进行任意调整。

或者,不使用溶剂而使用固体电解质也可。

根据上述结构的非水电解质二次电池,发挥二次电池的作用。

非水电解质二次电池的结构并不受特别限定,可以适用于层叠式电池、卷绕式电池(windingbattery)等现有电池的形态及结构。

具备本发明的电极的二次电池的输出特性及高温耐久性良好,因此,能够作为各种电气设备(包括使用电气的车辆)的电源而利用。

本发明所涉及的非水电解质二次电池可以为锂二次电池、锂聚合物电池、固态锂电池、钠二次电池、钠聚合物电池、固态钠电池、钾二次电池等。其中,从单电池的电压及电容的观点出发,优选锂二次电池。

从制造成本及量产性优异的观点出发,本发明的非水电解质二次电池可以作为各种电气设备(包括使用电气的车辆)的电源而利用。

实施例

以下,根据实施例对本发明进行更加具体的说明,但是,本发明并不受这些实施例的任何限定。

<浆料的评价>

作为试验正极浆料,利用上述分散混合装置100生成水性浆料,并向该浆料中以规定的加压条件添加碳酸气体进行中和处理,接着,进行了脱气处理。浆料调整为如下:在将固体成分设为100质量%时,活性物质为90质量%、粘合剂层为5质量%、导电助剂成5质量%。浆料中的固体成分浓度(活性物质、粘合剂及导电助剂)为41质量%。

浆料的分散、混合条件设为如下:圆周速度25m/s、循环时间10分钟、减压度-0.06~0.08mpa、温度25℃。

·(实施例1~3及比较例1)富锂固溶体系的水性浆料的制作

实施例1~3及比较例1的浆料如下制作:作为活性物质使用富锂固溶体系(li2mno3-lini0.33mn0.33co0.33o2);作为粘合剂使用丙烯酸酯;作为导电助剂使用乙炔黑(ab)。表1中示出未进行中和处理的浆料以及在各个条件下进行了中和处理后的使用了富锂固溶体系的浆料的ph值。

[表1]

从表1中能够明确确认到,中和处理前的浆料(比较例1)的ph值为11.8,相对于此,中和处理后的浆料(实施例1~3)的ph值低于比较例1的ph值。

并且还确认到,将中和处理前的浆料(比较例1)涂敷于铝箔上时产生氢气,但中和处理后的浆料即使涂敷于铝箔上也未产生氢气,能够均匀地进行涂敷。

并且还确认到,在使用中和处理前的浆料(比较例1)时,若以使相对于电极面积的电容成为2.5mah/cm2以上的方式进行涂敷,则干燥时引起电极剥离而无法制作出正极,但是,使用中和处理后的浆料(实施例1~3)能够制作出4mah/cm2以上的正极。

·(实施例4~7及比较例2)富镍三元系材料(lini0.5co0.2mn0.3o2)的水性浆料的制作

实施例4~7及比较例2的浆料如下制作:作为活性物质使用富镍三元系材料(lini0.5co0.2mn0.3o2);作为粘合剂使用丙烯酸酯;作为导电助剂使用乙炔黑(ab)。表2中示出未进行中和处理的浆料以及在各个条件下进行了中和处理后的使用了富镍三元系材料的浆料的ph值。

[表2]

从表2中能够明确确认到,中和处理前的浆料(比较例2)的ph值为10.7,相对于此,中和处理后的浆料(实施例4~7)的ph值低于比较例2的ph值。

并且还确认到,将中和处理前的浆料(比较例2)涂敷于铝箔上时产生氢气,但中和处理后的浆料即使涂敷于铝箔上也未产生氢气,能够均匀地进行涂敷。

并且还确认到,在使用中和处理前的浆料(比较例2)时,若以使相对于电极面积的电容成为2.5mah/cm2以上的方式进行涂敷,则干燥时引起电极剥离而无法制作出正极,但是,使用中和处理后的浆料(实施例4~7)能够制作出4mah/cm2以上的正极。

·(实施例8~11及比较列3)三元系材料(lini0.33co0.33mn0.33o2)的水性浆料的制作

实施例8~11及比较列3的浆料如下制作:作为活性物质使用三元系材料(lini0.33co0.33mn0.33o2);作为粘合剂使用丙烯酸酯;作为导电助剂使用乙炔黑(ab)。表3中示出未进行中和处理的浆料以及在各个条件下进行了中和处理后的使用了三元系材料的浆料的ph值。

[表3]

从表3中能够明确确认到,中和处理前的浆料(比较例3)的ph值为11.4,相对于此,中和处理后的浆料(实施例8~11)的ph值低于比较例3的ph值。

并且还确认到,将中和处理前的浆料(比较例3)涂敷于铝箔上时产生氢气,但中和处理后的浆料即使涂敷于铝箔上也未产生氢气,能够均匀地进行涂敷。

并且还确认到,在使用中和处理前的浆料(比较例3)时,若以使相对于电极面积的电容成为2.5mah/cm2以上的方式进行涂敷,则干燥时引起电极剥离而无法制作出正极,但是,使用中和处理后的浆料(实施例8~11)能够制作出4mah/cm2以上的正极。

·(实施例12~15及比较例4)镍-钴-铝酸锂(lini0.8co0.15al0.05o2)的水性浆料的制作

实施例12~15及比较例4的浆料如下制作:作为活性物质使用镍-钴-铝酸锂(lini0.8co0.15al0.05o2);作为粘合剂使用丙烯酸酯;作为导电助剂使用乙炔黑(ab)。表4中示出了未进行中和处理的浆料及在各条件下进行了中和处理后的使用了三元系材料的浆料的ph值。

[表4]

从表4中能够明确确认到,中和处理前的浆料(比较例4)的ph值为12.6,相对于此,中和处理后的浆料(实施例12~15)的ph值低于比较例4的ph值。

并且还确认到,将中和处理前的浆料(比较例4)涂敷于铝箔上时产生氢气,但中和处理后的浆料即使涂敷于铝箔上也不易产生氢气,与比较例4相比,能够均匀地进行涂敷。

并且还确认到,在使用中和处理前的浆料(比较例4)时,若以使相对于电极面积的电容成为2.5mah/cm2以上的方式进行涂敷,则干燥时引起电极剥离而无法制作出正极,但是,使用中和处理后的浆料(实施例12~15)能够制作出4mah/cm2以上的正极。

·(实施例16~18及比较例5)尖晶石型锰酸锂(limn2o4)的水性浆料的制作

实施例16~18及比较例5的浆料如下制作:作为活性物质使用尖晶石型锰酸锂(limn2o4);作为粘合剂使用丙烯酸酯;作为导电助剂使用乙炔黑(ab)。表5中示出了未进行中和处理的浆料及在各条件下进行了中和处理后的使用了尖晶石型锰酸锂的浆料的ph值。

[表5]

从表5中能够明确确认到,中和处理前的浆料(比较例5)的ph值为9.0,相对于此,中和处理后的浆料(实施例16~18)的ph值低于比较例5的ph值。

·(实施例19及比较例6)尖晶石型锰-镍酸锂(limn1.5ni0.5o4)的水性浆料的制作

实施例19及比较例6的浆料如下制作:作为活性物质使用尖晶石型锰-镍酸锂(limn1.5ni0.5o4);作为粘合剂使用丙烯酸酯;作为导电助剂使用乙炔黑(ab)。表6中示出未中和处理的浆料及在各个条件下进行了中和处理后的使用了尖晶石型锰-镍酸锂的浆料的ph值。

[表6]

从表6中能够明确确认到,中和处理前的浆料(比较例6)的ph值为7.8,相对于此,中和处理后的浆料(实施例19)的ph值低于比较例6的ph值。

·(实施例20~24及比较例7)镍酸锂(linio2)的水性浆料的制作

实施例20~24及比较例7的浆料如下制作:作为活性物质使用镍酸锂(linio2);作为粘合剂使用丙烯酸酯;作为导电助剂使用乙炔黑(ab)。表7中示出未进行中和处理的浆料及在各条件下进行了中和处理后的使用了镍酸锂的浆料的ph值。

[表7]

从表7中能够明确确认到,中和处理前的浆料(比较例7)的ph值为12.8,相对于此,中和处理后的浆料(实施例20~24)的ph值低于比较例7的ph值。

并且还确认到,将中和处理前的浆料(比较例7)涂敷于铝箔上时产生氢气,但中和处理后的浆料即使涂敷于铝箔上也不易产生氢气,与比较例7相比,能够均匀地进行涂敷。

并且还确认到,在使用中和处理前的浆料(比较例7)时,若以使相对于电极面积电容成为2.5mah/cm2以上的方式进行涂敷,则干燥时引起电极剥离而无法制作出正极,但是,使用中和处理后的浆料(实施例20~24)能够制作2.5mah/cm2以上的正极。尤其确认到,在实施例22~24中能够制作出4mah/cm2以上的正极。

·(实施例25、26及比较例8)钴酸(licoo2)的水性浆料的制作

实施例25、26及比较例8的浆料如下制作:作为活性物质使用钴酸锂(licoo2);作为粘合剂使用丙烯酸酯;作为导电助剂使用乙炔黑(ab)。表8中示出未进行中和处理的浆料及在各个条件下进行了中和处理后的使用了钴酸锂的浆料的ph值。

[表8]

从表8中能够明确确认到,中和处理前的浆料(比较例8)的ph值为9.8,相对于此,中和处理后的浆料(实施例25、26)的ph值低于比较例8的ph值。

·(实施例27~29及比较例9)磷酸铁锂(lifepo4)的水性浆料的制作

实施例27~29及比较例9的浆料如下制作:作为活性物质使用磷酸铁锂(lifepo4);作为粘合剂使用丙烯酸酯;作为导电助剂使用乙炔黑(ab)。表9中示出未进行中和处理的浆料及在各个条件下进行了中和处理后的使用了磷酸铁锂的浆料的ph值。

[表9]

从表9中能够明确确认到,中和处理前的浆料(比较例9)的ph值为9.2,相对于此,中和处理后的浆料(实施例27~29)的ph值低于比较例9的ph值。

并且还确认到,在将中和处理前的浆料(比较例9)涂敷于涂碳铝箔上而制作出相对于电极面积的电容成为3mah/cm2以上的电极时,集电体的涂碳层会剥离而无法制作出电极,但是,使用中和处理后的浆料能够制作出3.5mah/cm2以上的正极。尤其确认到,在实施例29中能够制作出4mah/cm2以上的正极。

·(实施例30~35及比较例10)锂铁硅酸盐(li2fesio4)的水性浆料的制作

实施例30~35及比较例10的浆料如下制作:作为活性物质使用锂铁硅酸盐(li2fesio4);作为粘合剂使用丙烯酸酯;作为导电助剂使用乙炔黑(ab)。表10中示出未进行中和处理的浆料及在各个条件下进行了中和处理后的使用了锂铁硅酸盐的浆料的ph值。

[表10]

从表10中明确可知,中和处理前的浆料(比较例10)的ph值为12.7。并且确认到,在中和处理后的浆料中,实施例30的中和处理不够充分,ph值并没有变化,但实施例31~35的ph值低于比较例9的ph值。

并且还确认到,将中和处理前的浆料(比较例10)涂敷于铝箔上时产生氢气,但中和处理后的浆料即使涂敷于铝箔上氢气的产生也比较平稳,与比较例10相比,能够均匀地进行涂敷。

并且还确认到,在使用中和处理前的浆料(比较例10)时,若以使相对于电极面积的电容成为2.5mah/cm2以上的方式进行涂敷,则干燥时引起电极剥离而无法制作出正极,但是,使用实施例34及实施例35能够制作出3.5mah/cm2以上的正极。

<电池特性的评价>

试验正极通过以下方法制作:将脱气处理后的浆料涂敷于厚度为20μm的铝箔上并进行干燥之后,使用辊压机使铝箔与活性物质层紧密接合,接着进行热处理(减压下,160℃,12小时以上)而制作。在脱气工序中,对中和后的浆料在与分散、混合工序相同的圆周速度25m/s、循环时间10分钟、减压度-0.06~0.08mpa、温度25℃下进行了脱气处理。表11中示出试验正极的电容密度。作为对电极,使用具有试验电极计算容量的100倍以上的电容的金属锂、并且使用1mol/l的lipf6/碳酸乙烯酯(ec):碳酸二乙酯(dec)=50:50vol%作为电解液、使用玻璃无纺布(日本东洋滤纸株式会社制造,#ga-100)作为隔膜制造出了纽扣电池(cr2032)。

制作出的试验电池(锂二次电池)在30℃环境下,以表11中示出的截止电位,以0.1c率进行了充电之后,以各放电率(rate)进行了放电。

[表11]

表12中示出了富锂固溶体系正极(实施例1~3及比较例1)的平均放电电压。

表13中示出了富镍三元系正极(实施例4~7及比较例2)的平均放电电压。

表14中示出了三元系正极(实施例8~11及比较例3)的平均放电电压。

表15中示出了镍-钴-铝酸锂正极(实施例12~15及比较例4)的平均放电电压。

表16中示出了尖晶石型锰酸锂正极(实施例16~18及比较例5)的平均放电电压。

表17中示出了尖晶石型锰-镍酸锂正极(实施例19及比较例6)的平均放电电压。

表18中示出了镍酸锂正极(实施例20~24及比较例7)的平均放电电压。

表19中示出了钴酸锂正极(实施例25、26及比较例8)的平均放电电压。

表20中示出了磷酸铁锂正极(实施例27~29及比较例9)的平均放电电压。

表21中示出了锂铁硅酸盐正极(实施例30~35及比较例10)的平均放电电压。

[表12]

[表13]

[表14]

[表15]

[表16]

[表17]

[表18]

[表19]

[表20]

[表21]

从表12~21中明确可知,即使使用进行了碳酸中和后的浆料制造出正极,也并没有发现对电池特性造成太大的影响。并且,最优选的碳酸中和条件根据正极活性物质而异,富锂固溶体系正极在实施例1中、富镍三元系正极在实施例5及实施例6中、三元系正极在实施例8~11中、镍-钴-铝酸锂正极在实施例12~15中、尖晶石型锰酸锂正极在实施例16~18中、尖晶石型锰-镍酸锂正极在实施例19中、镍酸锂正极在实施例20~24中、钴酸锂正极在实施例25及实施例26中、磷酸铁锂正极在实施例27~29中、锂铁硅酸盐正极在实施例34中分别示出高于比较例的电压。

作为一例,图10中示出了实施例10与比较例3的高倍率放电曲线。由此可以看出,与较例3相比,实施例10的放电电压及放电容量更高,显示出更优异的输出特性。

同样地,作为一例,图11中示出了实施例15与比较例4的高倍率放电曲线。由此可以看出,与比较例4相比,实施例15的放电电压及放电容量更高,显示出更优异的输出特性。

根据本发明的非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法及非水电解质二次电池的正极用浆料,通过将碳酸气体用作中和剂,能够在短时间内对含碱金属复合氧化物的浆料的碱成分进行中和之后可靠地将剩余的碳酸气体进行脱气,因此,能够缩短电池内部未残留对电池特性产生不良影响的杂质并且在集电体与活性物质层之间的界面未形成非导体层且能够提高导电性及电池特性的非水电解质二次电池的正极的制造准备时间,除此以外,还能够期待以下作用效果。

1.不会出现为了中和处理而添加的酸的过量注入导致ph值急剧下降(一般而言,ph值不会下降至5以下)。

2.活性物质难以变性。

3.进行中和处理时不会产生氯气、氟气等有毒气体,并且废液中也不会含有有毒物质,其接近中性,因此,安全且容易处理。

4.可以使用气瓶或碳酸水等来供给碳酸气体,设备结构变得简单。

5.通过中和处理而生成的盐不会对电池的化学反应产生不良影响。

6.进行碳酸中和而得到的正极具有优异的输出特性及寿命特性。

以上,根据实施方式对本发明的非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法及非水电解质二次电池的正极用浆料进行了说明,但是,本发明并不限定于上述实施方式中记载的内容,在不脱离本发明宗旨的范围内,能够适当改变其构成。

产业上的可利用性

本发明的非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法及非水电解质二次电池的正极用浆料具有能够在短时间内对含碱金属复合氧化物的浆料的碱成分进行中和之后可靠地将剩余的碳酸气体进行脱气的特性,因此,能够很好地使用于非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法及非水电解质二次电池的正极用浆料的用途。

符号说明

1-壳体,5-转子,6-旋转翼,6a-背面部,7-定子,7a-节流流路(通孔),7b-节流流路(通孔),8-翼室(排出室),9-刮取翼,10-环状槽,11-第1供给部,12-吐出部,13-第1导入室,14-第2导入室,14a-节流部,15-隔板,16-循环流路,16p-循环泵,17-第2供给部,22-排出路,50-溶剂供给部,51-储存混合罐,52-供给管,52p-输送泵,60-混合机构(供给机构部),70-再循环机构部,71-圆筒状容器(分离部),80-压力表,100-分散混合装置,y-分散混合泵,f-浆料,fp-预混合物,fr-未分散浆料,p-粉体(固体成分),r-溶剂(液相分散介质),g-空气(气体)。

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