用于无水二次电池的电极的制作方法_2

文档序号:9602685阅读:来源:国知局
粘剂在希望电极混合物浆体中有粘性时使用,且因而可按需使用。
[0031]分隔件用于使正极和负极电绝缘,并用于保持无水电解液。构成分隔件的材料的示例包括多孔合成树脂膜,尤其是聚烯烃聚合物(聚乙烯、聚丙烯)等的多孔膜。
[0032]对于电解液,可使用通过将诸如LiPF6、LiClO4, LiBF4的锂盐作为支持电解液溶解在诸如碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)和1,2-碳酸亚乙烯酯(VC)的环式碳酸酯和诸如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)的链式碳酸酯的混合有机溶剂中而制成的溶液。
[0033]前述的正极(正极片)和负极(负极片)例如通过分隔件而叠加或卷绕,从而形成电极体。电极体与从正极和负极通向外部的正极端子和负极端子之间的空间彼此电连接。电极体被收纳在适合的电池收纳体(金属或树脂制的壳体、由诸如铝的金属制成的层压膜袋等)中。将无水电解液充填在正极与负极之间,并且密封电池收纳体。因而,构成了锂离子二次电池。
[0034]接下来说明在制造根据本实施方式的用于无水二次电池的电极20时使用的喷雾干燥装置(未示出)和粉末成型装置I。
[0035][粉末干燥装置]粉末干燥装置(未示出)是用于通过喷雾干燥使用包含电极活性物质、导电材料、粘合剂等的电极混合物成分和该成分的分散溶剂制作的电极混合物浆体来获得粒化粒子的装置。这种喷雾干燥装置的一个示例是通过喷雾干燥方法来执行喷雾干燥的喷雾干燥器。通过使用该喷雾干燥器,将电极混合物浆体喷雾成微粒子液滴,所述微粒子液滴然后同时通过与热空气相接触而干燥。这样,获得粒化粒子。本发明中的喷雾干燥法是这样的方法:使用喷雾干燥器将通过将正极活性物质、导电材料、粘合剂和溶剂混合而制成的电极混合物浆体喷雾,并通过热风干燥所述电极混合物浆体,由此形成包含正极活性物质、导电材料和粘合剂的粒化粒子。
[0036][粉末成型装置]粉末成型装置I是用于通过粉末成型来制造用于无水二次电池的电极20的装置。具体而言,粉末成型装置I是用于制造用于无水二次电池的电极20的装置。粉末成型装置I供给变成通过喷雾干燥装置获得的粉末状电极混合物的粒化粒子7到集电箔6上,并在预定挤压条件(加热温度、挤压压力)下执行被供给粒化粒子7的集电箔6的挤压成型(压缩成型),由此形成片状电极。如图1所示,粉末成型装置I主要由粉末供给装置2、传送装置3、整平装置(刮板4)和成型装置10构成。在制造作为无水二次电池的一个示例的锂离子二次电池时,粉末成型装置I可适用于通过在集电箔6的表面上供给粒化粒子7来制造在集电箔6的表面上形成有电极混合物层8的电极(电极片),该集电箔6是电极基材。
[0037]粉末供给装置2是供给粉末状粒化粒子7到集电箔6上并在集电箔6上形成粒化粒子7作为沉积层的装置。粉末供给装置2能够将固定量的粒化粒子7的粉末连续供给到集电箔6上,并且将粒化粒子7沉积在集电箔6上。
[0038]集电箔6是在制造用于无水二次电池的电极20时使用的薄而长的片状电极基材。集电箔6是金属箔(例如,用于正极的铝箔,和用于负极的铜箔)。特定电极混合物层8由粉末成型装置I形成在集电箔6的一个侧面或两个侧面(在本实施方式中,一个侧面)上。
[0039]传送装置3是集电箔6用以与多个滚筒接合的装置。集电箔6从设置在传送装置3的上游侧的用作集电箔供给部的供给滚筒(未示出)供给。传送装置3然后以特定传送速度将集电箔6依次传送到粉末供给装置2、刮板4和成型装置10。传送装置3主要由多个导引滚筒(未示出)、用作集电箔供给部的供给滚筒(未示出)、用作集电箔卷绕部的卷绕滚筒(未示出)和用于驱动卷绕滚筒的驱动装置构成。卷绕滚筒设置在粉末成型装置I的下游侧。传送装置3能够通过驱动驱动装置来将从粉末供给装置2供给到集电箔6上的粒化粒子7传送到下游侧。
[0040]刮板4设置在粉末供给装置2的下游侧,并且是远端具有锐角的刮板件。刮板4是成角度的并且固定成使得远端面朝下方并在远端和集电箔6的表面之间形成特定间隔(间隙)。刮板4是用于整平由粉末供给装置2供给到集电箔6上的粒化粒子7并形成厚度与上述间隔相同的由粉末状粒化粒子7制成的沉积层的整平装置。根据本实施方式的粉末成型装置I具有包括整平装置(刮板4)的结构,但未被特别地限制于此结构。简言之,整平装置(刮板4)是非必要的。
[0041]成型装置10是设置在刮板4的下游侧的滚筒式加压成型装置,并具有能够旋转的多个加压滚筒(在此实施方式中上下布置的两个滚筒)10a、10a。当粒化粒子7的沉积层形成在其上的集电箔6插入上下布置的两个滚筒10a、1a之间时,成型装置10能够加热并在集电箔的厚度方向上加压,从而能够执行所谓的滚筒挤压处理。具体而言,当将由粒化粒子7制成的粉末状沉积层形成在其上的集电箔6夹在加压滚筒10a、1a之间时,成型装置10在使加压滚筒10a、10a沿彼此相反的方向旋转的同时在特定的热挤压条件(加热温度,挤压压力)下执行滚筒挤压处理。因而,成型装置10能够在从成型装置10的下游侧排出的集电箔6上形成具有被适当地调节的厚度和密度(电极密度)的电极混合物层8。这样,通过粉末成型装置I制造了用于无水二次电池的电极20。
[0042]接下来说明使用喷雾干燥装置和粉末成型装置I制造根据本发明的实施方式的用于无水二次电池的电极20的方法。在本实施方式中说明的用于无水二次电池的电极20的制造方法未被特别限制,而且在制造用于作为无水二次电池的一个示例的上述锂离子二次电池的正极(正极片)时适用。
[0043][用于无水二次电池的电极的制造方法]根据本实施方式的用于无水二次电池的电极20的制造方法是这样的制造方法:如图2所示,形成包含正极活性物质、导电材料和粘合剂的粉末状粒化粒子7,并且通过将粒化粒子7供给到集电箔6上并挤压(压缩成型)粒化粒子7来形成片状电极(正极)。用于无水二次电池的电极20的制造方法主要包括依次执行的浆体制作工序S10、粒化工序S20和粉末成型工序S30(供给工序S40、整平工序S50和成型工序S60)。具体说明上述各工序。
[0044]浆体制作工序SlO是用于使用包含正极活性物质、导电材料和粘合剂的电极混合物成分和用于该成分的分散溶剂制作具有特定组成比和含固率的电极混合物浆体(也称为混合物浆体)的工序。浆体制作工序SlO是用于准备用于粒化工序S20的电极混合物浆体的工序。尽管稍后说明细节,但优选使用Zr (锆)、Hf (铪)、ZrC (碳化锆)、HfC (碳化铪)和WC (碳化钨)中的至少一种金属或金属化合物作为在浆体制作工序SlO中使用的导电材料。除金属和金属化合物外,还优选使用乙炔黑(AB)作为导电材料,AB是一种炭黑。此外,如图3所示,Zr、Hf、ZrC, HfC和WC的金属微粒子属于具有耐电位性的金属群组,并且作为用于无水二次电池的电极材料是有利的。
[0045]可使用诸如锂过渡金属复合氧化物的正极活性物质作为正极活性物质。作为正极活性物质,可使用LiCo02、LiN12, LiMn2O4、通过用另一种元素置换LiCo02、LiN12, LiMn2O4或LiCo02、LiN12, LiMn2O4的一部分而获得锂过
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