锂离子二次电池的制造装置和制造方法_4

文档序号:8548279阅读:来源:国知局
面内方向的均匀性。
[0088]作为喷雾嘴23的种类,可以使用仅喷出液体的一流体喷嘴和混合喷出液体和气体的二流体喷嘴。从减轻水与通过喷雾固化的涂布膜接触时的冲击的观点出发,优选为能够喷雾更细微液滴的二流体喷嘴。另外,通过将从喷雾嘴23喷雾的喷雾粒子的平均粒径D50设为20 μπι以下、更优选设为10 μπι以下,能够防止涂布膜缺陷等损伤。
[0089]作为单个喷嘴的喷射图案,根据喷嘴的喷口形状,可以使用平面图案、直线图案、全锥形图案等。另外,作为流量分布,在组合喷嘴时,只要形成图4所示的均等流量分布即可,单个喷嘴时可以使用具有山形流量分布、均等流量分布等各种流量分布的喷雾嘴。进一步,从对涂布膜的损伤的观点出发,每单位面积的喷雾冲击力优选调整为5g/cm以下,更优选调整为lg/cm。
[0090]接着,对于本实施例1的锂离子二次电池制造涉及的各工序进行更具体说明。
[0091]就正极活性物质而言,可以选择作为锂过渡金属复合氧化物的镍钴锰酸锂。将作为导电助剂的石墨粉末和乙炔黑、与作为固化液兼粘合剂的聚偏氟乙烯(以下称为PVdF)以重量比计85:8:2:5的比例混合,进一步逐次添加作为第I溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮(以下,称为NMP),使用行星混合机混炼这些成分而调制高粘度的正极浆料。在正极浆料中,固化液兼粘合剂成分溶解在NMP中。使用旋转粘度计测定的正极浆料的粘度为约1Pa *s。接着,在厚度20 μm、宽度200mm的铝箔(正极集电箔)上按照厚度100 μm、宽度150mm的方式使用敷料器涂布混炼的正极浆料。这里,非涂布部中的集电片安装位置距涂布膜末端15mmο
[0092]以上的工序为在集电箔的表面涂布浆料状电极材料的涂布工序。接着,将涂布有电极材料的铝箔运入图2所示的固化室18内,向涂布膜表面喷雾固化液,从而将电极材料固化。固化液使用纯水,喷雾嘴使用内部混合型的二流体喷嘴。从该二流体喷嘴喷出的喷雾粒子的平均粒径D50为10 μπι。从喷雾嘴到涂布膜的距离为100mm,喷雾压力设为0.1MPa,将喷雾冲击力调整为lg/cm。喷雾图案为全锥形的圆形形状,喷雾区域直径为80mm,50%流量区域为70mm。在涂布膜的宽度方向配置2个该喷雾嘴,向涂布膜表面喷雾。
[0093]以上的工序为使包含与电极材料所含的第一溶剂不同的第2溶剂的固化液与电极材料接触而将电极材料固化的固化工序。
[0094]上述固化现象是指:通过喷雾附着的水一边与涂布膜中的NMP互溶一边浸透,涂布膜中的水分浓度上升,由此涂布膜所含的粘合剂的溶解度减少、析出的现象。利用析出的粘合剂,使正极粒子间等粘结,将涂布膜固化。这样固化的电极材料无流动性和粘着性,保持在铝箔上,因此也能够充分耐受接触辊筒的接触式运送方法。
[0095]接着,将保持有固化的涂布膜的铝箔运送至干燥室中,通过在热风干燥炉中在120°C干燥10分钟,将固化的涂布膜中所含的纯水和NMP蒸发除去,制造锂离子二次电池用正极板。以上的工序为从电极材料将溶剂成分除去而干燥的干燥工序。
[0096]测定本实施例1得到的正极板截面的沿着厚度方向的组成分布,结果铝箔侧的粘合剂量为5.2%,表面侧为4.4%,铝箔侧的粘合剂量多16%。另外,观察铝箔的集电片安装位置表面,结果未确认到电极材料的附着。
[0097](实施例2)
[0098]在本实施例2中,对于按照沿着与集电箔运送方向垂直的方向的固化液的接触宽度在涂布膜的宽度以上、且在集电片安装位置以内的方式在固化室中配置了喷雾嘴与喷雾掩模的电极板制造装置进行说明。
[0099]如图5所示,本实施例2的固化室18与实施例1同样,由金属制或者合成树脂制的外壁21包围,在集电箔15的运送路径上,设有与外部隔开的空间。涂布有电极材料的涂布膜22的集电箔15通过辊筒运送系统14被导入喷雾嘴23、储存固化液24的固化液罐25、供给泵26、具有废液罐27的固化室18中。然后,通过与由喷雾嘴23供给的固化液24接触,涂布膜22固化,并运出至下个干燥装置中。
[0100]本实施例2的喷雾嘴23,可以使用与实施例1所记载的同样种类的喷雾嘴,但与实施例1不同的是,由配置在喷雾嘴23与辊筒运送系统14之间的喷雾掩模29决定喷雾区域,因此不限于喷雾图案的形状。
[0101]图6表不喷雾掩模的一例。在中央部设置了开口的喷雾掩模29,为了使过量的固化液不流入涂布膜侧,具有中央部侧高、外周侧低的倾斜部30。在本实施例2中,示出了直线状的倾斜部30的例子,也可以设为在倾斜部30上具有7—少(R)的喷雾掩模29。另外,在喷雾掩模29的外周设有用于将过量的固化液排出至外部的排出槽31。通过使用这样的喷雾掩模29,能够更简便地控制喷雾区域,能够防止电极材料向集电片安装位置流出。
[0102]在厚度20 μ m、宽度200mm的铝箔(正极集电箔)上按照厚度100 μ m、宽度150mm的方式使用敷料器涂布实施例1调制的正极浆料。这里,非涂布部中的集电片安装位置距涂布膜末端为15mm。
[0103]接着,将涂布有电极材料的铝箔运入图2所示的固化室18内,向涂布膜表面喷雾固化液,从而使电极材料固化。固化液使用纯水,喷雾嘴使用内部混合型的二流体喷嘴。从该二流体喷嘴喷出的喷雾粒子的平均粒径D50为10 μπι。从喷雾嘴至涂布膜的距离为100_,喷雾压力设为0.1MPa,将喷雾冲击力调整为lg/cm。喷雾图案为全锥形的圆形形状,喷雾区域直径为100mm,50%流量区域为80mm。在涂布膜的宽度方向配置2个该喷雾嘴,在喷雾嘴与涂布膜之间安装喷雾掩模,向涂布膜表面喷雾。这里,喷雾掩模的开口径在涂布宽度方向设为100mm,在运送方向设为50mm。
[0104]接着,将保持有固化的涂布膜的铝箔运送至干燥室,在热风干燥炉中在120°C干燥10分钟,从而将固化的涂布膜中所含的纯水和NMP蒸发除去,制造锂离子二次电池用正极板。
[0105]测定本实施例2得到的正极板截面的沿着厚度方向的组成分布,结果铝箔侧的粘合剂的量为5.0%,表面侧为4.3%,铝箔侧的粘合剂量多14%。另外,观察铝箔的集电片安装位置表面,结果未确认到电极材料的附着。
[0106](实施例3)
[0107]在本实施例3中,对于在实施例2所使用的喷雾掩模上安装了加热器的电极板制造装置进行说明。
[0108]本实施例2的固化室18,与实施例2同样,由金属制或者合成树脂制的外壁21包围,在集电箔15的运送路径上,设有与外部隔开的空间。涂布有电极材料的涂布膜22的集电箔15,通过辊筒运送系统14被导入喷雾嘴23、储存固化液24的固化液罐25、供给泵26、具有废液罐27的固化室18中。然后,通过与由喷雾嘴23供给的固化液24接触,将涂布膜22固化,并运出至下个干燥装置中。
[0109]在喷雾嘴23与辊筒运送系统14之间配置有内置了加热器的喷雾掩模29。
[0110]图7表示喷雾掩模的一例。为了使过量的固化液不流向涂布膜侧,喷雾掩模29具有中心侧高、外周侧低的倾斜部30。在该倾斜部30,内置有加热器32。在本实施例3中,与实施例2同样,示出了直线状的倾斜部30的例子,也可以设为在倾斜部30具有7—少(R)的喷雾掩模29。另外,在喷雾掩模29的外周,设有用于排出过量的固化液的排出槽31。
[0111]通过在倾斜部30内置加热器32,向喷雾掩模29的表面喷雾的多余的固化液蒸发,因此能够防止积存在喷雾掩模29表面的固化液滴下而附着在涂布膜上的现象。通过使用这样的喷雾掩模,与实施例2相比,即使在喷雾了更大量的固化液的情况下,也能够精度良好地控制喷雾区域,且能够防止多余的固化液的附着,能够提高电极材料向集电片安装位置流出的防止效果、和电极膜的面内方向的均匀性。
[0112]测定本实施例3得到的正极板截面的沿着厚度方向的组成分布,结果铝箔侧的粘合剂的量为5.2%,表面侧为4.5%,铝箔侧的粘合剂量多15%。另外,观察铝箔的集电片安装位置表面,结果未确认到电极材料的附着。
[0113](比较例I)
[0114]这里,在厚度20μπι的铝箔(正极集电箔)上按照厚度100 μπι的方式使用敷料器涂布实施例1的正极浆料,直接在热风干燥炉中在120°C干燥10分钟后,将涂布膜中所含的NMP蒸发除去而制造锂离子二次电池用正极板。本比较例I的制造方法相当于以前的制造方法。
[0115]测定本比较例I得到的正极板截面的厚度方向的组成分布,结果铝箔侧的粘合剂的量与表面附近相比减少。具体而言,铝箔侧
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