悬浮体制备装置的制作方法

本发明涉及一种悬浮体制备装置，尤其涉及一种用于电极制造的悬浮体制备装置。

背景技术：

二次电池的正极以及负极通常是通过将对电极材料进行混合而形成的悬浮体涂覆到电极基板的表面而形成的。例如，锂离子二次电池的正极以及负极是通过将悬浮体涂覆到金属箔的表面而形成的。以下，将用于电极制造的悬浮体称为电极悬浮体。

这种电极悬浮体是通过对作为电极材料的粉末材料和溶剂进行混合而生成的。即，把电极活性物质粉末、导电材料粉末以及粘结剂粉末混合作为粉末材料，把该混合而成的粉末材料放入溶剂中，使用旋转叶片等进行混合，由此形成电极悬浮体。由于二次电池的电池性能极大地受到电极悬浮体的性状的影响，所以将电极材料均匀混合来制备悬浮体的工序在电极制造以及电池制造中被认为是重要的工序之一。在这样的电极悬浮体的制备工序中，要求没有凝聚物的均匀的悬浮体。

就这样的制备装置而言，提出有一种制备装置，其包括：通过干式方式调整在电池的正极的活性物质层中使用的粉末材料的粉末粒径的装置；以及对粉末粒径调整后的所述粉末材料与溶剂进行混合的装置(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2012-133931号

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题

在专利文献1记载的装置中，为了调整粉末材料的粉末粒径，在制造时调整变成繁杂的作业。本发明提供一种悬浮体制备装置，其不需要如前所述的粉末粒径的调整，就能够制造没有凝聚物的均匀的悬浮体。

解决技术问题的技术方案

本发明涉及的一个方式的悬浮体制备装置，其对多个材料进行混合来制备悬浮体，所述悬浮体制备装置具备：容器，收纳所述材料；第一叶片，可转动地配置在所述容器内；以及第二叶片，以包围所述第一叶片的方式可转动地配置，所述第二叶片具有：垂直叶片部，在所述容器的半径方向上具有规定的宽度，沿上下方向延伸；以及水平叶片部，一端部与所述垂直叶片部的下端部结合，另一端部向半径方向内侧延伸，在所述垂直叶片部与所述容器的内侧面之间具有规定的间隔。

按照该构成，当对多个材料均匀地进行混合时，通过第一叶片和第二叶片的水平叶片部使容器内的材料产生朝向上下方向的流动，并且，利用通过第一叶片产生的流动将材料送向容器的半径方向外侧，在第二叶片的垂直叶片部与容器的内侧面之间的间隔中充分地混合，制备出没有凝聚物的均匀的悬浮体。由此，在制备电极的悬浮体的情况下，成为均匀的电极悬浮体，有助于提高电池的性能，也能够实现制备时间的短缩化带来的生产率的提高。

另外，在该悬浮体制备装置中，所述第二叶片具有：安装部，用于在上部中央安装于装置；以及连接部，连接所述安装部和所述垂直叶片部且沿所述容器的半径方向延伸。按照该构成，通过安装部，第二叶片向装置的安装变得容易。另外，通过调整连接部的尺寸，垂直叶片部的位置的调整变得容易。

另外，在该悬浮体制备装置中，所述第二叶片的所述连接部、所述垂直叶片部、所述水平叶片部分别构成为一对，该一对所述连接部、一对所述垂直叶片部、一对所述水平叶片部以所述安装部为对象进行配置。按照该构成，通过一对连接部、一对垂直叶片部、一对水平叶片部，能够对材料进行均匀、高效地混合。

另外，在该悬浮体制备装置中，一对的所述连接部以所述安装部为对象分别沿所述容器的半径方向笔直地延伸，所述连接部与所述垂直叶片部平滑地连接。按照该构成，如果连接部从安装部沿半径方向以具有角度的方式延伸、或者连接部与垂直叶片部具有角度地连接，则混炼时应力有可能集中于一部分，另外有可能产生混炼所不希望的意外的流动。另一方面，按照上述的构成，能够抑制应力的集中从而实现强度的提高，另外，能够抑制意外的流动，能够进一步对材料进行均匀、高效的混合。

另外，在该悬浮体制备装置中，可以采用如下的构成：所述第二叶片具有2组的一对所述连接部、一对所述垂直叶片部、一对所述水平叶片部，各所述连接部、所述垂直叶片部、所述水平叶片部以所述安装部为中心错开90度配置。按照该构成，成为连接部、垂直叶片部以及水平叶片部分别配置有4个的第二叶片。

另外，在该悬浮体制备装置中，所述第二叶片部的所述水平叶片部具有相对于所述垂直叶片部倾斜的倾斜面。按照该构成，与第二叶片的水平叶片部只是沿垂直方向延伸而构成的情况相比较，能够有效地使容器内的材料产生朝向上方向的流动，在第一叶片产生朝向与该方向相反的方向的下方的流动的情况下，材料之间互相碰撞，能够有效地使材料混合。

另外，在该悬浮体制备装置中，所述第二叶片的所述水平叶片部在中央部具有开口。按照该构成，由于能够在水平叶片部转动时抑制阻力，所以通过顺畅的转动，能够高效地混合材料，此外能够抑制对第二叶片施加的负荷。

另外，在该悬浮体制备装置中，所述第二叶片的所述水平叶片部在所述容器内使材料产生朝向上方的流动。按照该构成，通过水平叶片部将材料运向上方，所述材料通过第一叶片被运向容器的壁面方向，并被运向对混炼有益的垂直叶片部。由此，能够进行高效的混炼。

另外，在该悬浮体制备装置中，所述第一叶片具有相对于所述容器的垂直方向倾斜的倾斜面。另外，所述第一叶片在所述容器内使材料产生朝向上方或者下方的流动。按照该构成，与第一叶片只是沿垂直方向延伸而构成的情况相比较，针对容器内的材料除了能够产生朝向半径方向外侧的流动以外，还能够有效地产生上下方向的流动。由此，能够进行高效的混炼。

另外，在该悬浮体制备装置中，具备：第一转动机构，使所述第一叶片转动；第二转动机构，使所述第二叶片转动；以及转动驱动控制机构，对所述第一转动机构和所述第二转动机构进行控制，所述转动驱动控制机构使所述第一叶片以比所述第二叶片更高的速度转动。按照该构成，在第一叶片和第二叶片之间能够改变转动速度，例如，能够设置成与第一叶片起到使容器内的材料产生流动的作用、第二叶片起到使材料混合的作用等各自所起的作用符合的合适的转动速度，能够有效地混合材料。

另外，在该悬浮体制备装置中，当对所述材料进行混合时，所述转动驱动控制机构使所述第一叶片与所述第二叶片向相反的方向转动，所述第一叶片产生朝向所述容器内的下方的流动，当对所述材料进行脱气时，所述转动驱动控制机构使所述第一叶片与所述第二叶片向相同的方向转动，所述第一叶片产生朝向所述容器的上方的流动。

按照该构成，当第二叶片的水平叶片部使容器内的材料产生向上方的流动、第一叶片使容器内的材料产生向与该方向相反的下方的流动时，材料之间互相碰撞，能够有效地混合材料。另一方面，在第一叶片与第二叶片的水平叶片部一起使得产生向上方的流动时，能够对容器内的材料赋予向上方的流动，能够有效地对材料内的空气进行脱气。

另外，在该悬浮体制备装置中，优选的是，所述转动驱动控制机构使所述第一叶片在300～6000rpm的范围内转动，使所述第二叶片在1～180rpm的范围内转动。另外，更优选的是，使所述第一叶片在600～1800rpm的范围内转动，使所述第二叶片在3～20rpm的范围内转动。

另外，在该悬浮体制备装置中，优选的是，所述间隔为2～100mm。如果间隔比2mm窄，则悬浮体与叶片共转，各种材料不能混合，此外，当间隔比100mm宽时，各种材料也不能高效地混合。

发明效果

本发明当混合多个材料时，通过第二叶片的水平叶片部使材料产生朝向上方的流动，此外通过由第一叶片产生的流动将材料送向半径方向外侧，在转动的垂直叶片部与容器的内侧面之间的间隔中将材料均匀地进行混合。由此，能够制备均匀的悬浮体。

附图说明

图1是表示一个实施方式的悬浮体制备装置的概略构成的主视图。

图2是表示一个实施方式的悬浮体制备装置的概略构成的立体图。

图3是表示一个实施方式的悬浮体制备装置的概略构成的侧视图。

图4是表示一个实施方式的悬浮体制备装置的概略构成的俯视图。

图5是材料或者悬浮体向容器的出入口部的说明图。

图6是表示悬浮体制备装置的变形例的概略构成的主视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明，但是本发明不限定于该实施方式。尤其是，在本实施方式中，作为一个例子，将制备用于电池的电极制造的悬浮体(以下称为电极悬浮体)的制备装置作为例子进行说明，但是本发明不限于此，也能够用于电极以外使用的悬浮体。

[1.制备装置的构造]

图1是表示本发明的一个实施方式的悬浮体制备装置的概略构成的主视图。图2是同实施方式的悬浮体制备装置的概略构成的立体图。如图1、图2所示，电极悬浮体制备装置1具备收纳多个电极材料的容器2、在容器2内的中央沿上下方向延伸的转动轴3、一对第一叶片4、以及第二叶片5作为主要的构成。

一对第一叶片4上下隔开规定的间隔配置在转动轴3上。第二叶片5以包围一对第一叶片4的周围的方式配置在容器2内。另外，在本实施方式中，第一叶片4构成为一对，但是不限于此，例如第一叶片4也可以是仅有一个的构成。

容器2具有：上方开口的容器主体2a、以及关闭容器主体2a的开口的盖部2b。当混合电极材料时，电极材料一直充满到上侧的第一叶片4的上方位置。另外，容器2收纳在冷却容器21内。

第一叶片4具有4个叶片部4a，各叶片部4a沿周向以90°间隔安装在中心的筒状部4b的外周，并且相对于筒状部4b的轴线倾斜45度地安装。另外，叶片部4a的个数和倾斜角是本实施方式的一个例子，不限于此。

此外，转动轴3贯通筒状部4b，筒状部4b安装于转动轴。第一叶片4对应于转动轴3的转动方向，在容器2内使电极材料产生上下方向的流动，并且使电极材料产生朝向容器2的半径方向外侧的流动。当俯视时，这样的叶片部4a配置为十字形。另外，叶片部4a的十字形的配置是本实施方式的一个例子，不限于此。

另外，第一叶片4和容器2的尺寸优选的是在悬浮体的制备中根据下述的式子计算出的范围。在此，第一叶片4的叶片部4a的水平方向长度a与容器2的容器主体2a的内径d的关系是下述的式1。

a＝d/(3～4)···(式1)

第一叶片4的叶片部4a的垂直方向高度b与容器2的容器主体2a的高度l的关系是下述的式2。

b＝l/(5～100)···(式2)

容器2的容器主体2a的内径d与高度l的关系是下述的式3。

d/l＝0.3～3···(式3)

第二叶片5具有：2个垂直叶片部5a，在容器2的半径方向上具有一定的宽度，沿上下方向延伸；以及2个水平叶片部5b，一端部与各垂直叶片部5a的下端部结合，另一端部向半径方向内侧延伸，使电极材料产生朝向上方的流动。即，垂直叶片部5a和水平叶片部5b沿周向以180度的等角度间隔进行配置，当俯视时配置为一字形(参照图3)。

另外，垂直叶片部5a与水平叶片部5b的个数和一字形的构成是本实施方式的一个例子，不限于此，例如也可以采用如下的构成：将垂直叶片部5a和水平叶片部5b设为4个，沿周向以90度的等角度间隔进行配置，当俯视时配置为十字形(参照图6)。

垂直叶片部5a以与容器2的内周面之间存在有间隔c的方式配置，上端部通过向半径方向内侧且向上方倾斜延伸的倾斜叶片部5c与安装用筒状部5d连接。即，倾斜叶片部5c连接垂直叶片部5a和安装用筒状部5d，垂直叶片部5a从倾斜叶片部5c平滑地延伸。

另外，转动轴3贯通该安装用筒状部5d并延伸。此外，第一转动机构11与转动轴3连接，所述第一转动机构11通过转动轴3的转动使第一叶片4正反转动。圆筒状的轴部5f与安装用筒状部5d结合，第二转动机构12与该轴部5f连接，所述第二转动机构12通过轴部5f的转动使第二叶片5转动。

另外，水平叶片部5b的与垂直叶片部5a的下端部结合的一端部位于容器2的内周面附近，另一端部的宽度逐渐变窄并沿水平方向延伸，与位于容器2的中心的中心轴部5e结合。中心轴部5e与第一叶片4的转动轴3为同轴。

另外，如图4的侧视图所示，水平叶片部5b为相对于垂直叶片部5a倾斜大致45°的倾斜板状，在中央部分具有开口5ba，高效地使电极材料产生朝向上方的流动。另外，水平叶片部5b的倾斜角是本实施方式的一个例子，不限于此。另外，也可以采用下述的构成：使水平叶片部5b的下表面成为与下侧容器2的内底面大致平行的平坦面。

另外，第二叶片5的尺寸优选的是在悬浮体的制备中根据下述式子计算出的范围。在此，第二叶片5的垂直叶片部5a的宽度w1与容器2的内径d的关系为下述的式4。

w1＝d/(2.5～40)···(式4)

第二叶片5的垂直叶片部5a的宽度w1与垂直叶片部5a和容器2的内周面的间隔c的关系为下述的式5。

c＝w1/(0.1～30)···(式5)

另外，更优选的是下述的式6的范围，例如，进一步优选的是下述的式7。

w1＝d/(3～20)，c＝w1/(2～15)···(式6)

w1＝d/10，c＝w1/5···(式7)

另外，在本实施方式中，作为一个例子，将间隔c的构成设为20mm。另外，水平叶片部5b的底面与容器2的内底面的间隔s优选s＝2～50mm的范围，更优选15mm。

另外，通过第一转动机构11使第一叶片4进行转动驱动，通过第二转动机构12使第二叶片5进行转动驱动。第一转动机构11以及第二转动机构12与转动驱动控制机构13连接，通过转动驱动控制机构13以使第一叶片4比第二叶片5更高速转动的方式进行驱动控制。

此外，通过第一转动机构11以及第二转动机构12形成的转动被独立地控制。即，转动驱动控制机构13对应于电极材料的粘度等，使第一叶片4在300～6000rpm的范围内转动，使第二叶片5在0～180rpm的范围内转动。优选使第一叶片4在600～1800rpm的范围内转动，使第二叶片5在3～20rpm的范围内转动。

另外，使第二叶片5转动的第二转动机构12在容器2内总是产生朝向上方的流动，另一方面，使第一叶片4转动的第一转动机构11根据对电极材料进行混合的情况与进行脱气的情况，选择上下方向的流动。

即，在对电极材料进行混合的情况下，第一转动机构11使第一叶片4向与第二叶片5的转动方向相反的方向转动，通过第一叶片4的转动使得产生朝向容器2的下方的流动。

另一方面，在对电极材料进行脱气的情况下，第一转动机构11使第一叶片4向与第二叶片5的转动方向相同的方向转动，通过第一叶片4的转动使得产生朝向容器2的上方的流动。

另外，如图5所示，使用设于容器2的下部的阀机构31进行电极材料或电极悬浮体相对于容器2的出入。阀机构31具有与未图示的电极悬浮体的储存容器连接的连接口31a，通过对把手31b进行手动操作来进行出入。另外，将阀机构31设在容器2的下部的旁侧的构成是本实施方式的一个例子，也可以采用设在容器2的下部的下侧的构成。

[2.动作]

接着，对于制备装置1的动作，以第一叶片4和第二叶片5的动作作为中心进行说明。在对电极材料进行混合的情况下，在将电极材料放入容器2之后，使第一叶片4和第二叶片5工作。此时，使第一叶片4向与第二叶片5相反的方向转动。

由此，通过低速转动的第二叶片5的水平叶片部5b产生的电极材料的朝向上方的流动，与通过高速转动的第一叶片4产生的朝向下方的流动碰撞，它们变化为朝向半径方向外侧的流动。该流动与通过第一叶片4的转动本身产生的朝向半径方向外侧的流动相辅相成，将电极材料运向容器2的内周面侧。此外，在转动的垂直叶片部5a与容器2的内周面之间的间隔中积极地混合，成为没有凝聚物的均匀的电极悬浮体。

尤其是，结合有水平叶片部5b的中心轴部5e由于与第一叶片4的转动轴3同轴，所以通过水平叶片部5b产生的朝向上方的流动，由于通过第一叶片4产生的朝向下方的流动而流畅地变为朝向半径方向外侧。因此，不仅能够实现作为电池的特性提高，而且能够实现制备时间的短缩化带来的生产率的提高。

另一方面，在对电极材料进行脱气的情况下，使第一叶片4向与第二叶片5相同的方向转动。由此，通过低速转动的第二叶片5的水平叶片部5b产生的电极材料的朝向上方的流动，通过高速转动的第一叶片4的转动变成进一步向上方流动，使电极材料内的空气向容器2的上部空间脱出而进行脱气。

此外，在对电极材料进行混合、脱气、使电极材料充分混合而成为电极悬浮体之后，从阀机构31取出电极悬浮体，将电极悬浮体回收到未图示的储存容器中。通过使用上述的本实施方式的电极悬浮体制备装置对电极材料进行混合，能够比以往技术更均匀地对各种材料进行混合。此外，通过将这样制备出的电极悬浮体用于电池，能够提高电池性能。

[3.其它实施方式]

如以上所述，参照附图对本发明的适合的实施方式进行了说明，但在不脱离本发明的宗旨的范围内，可以进行各种追加、变形或者删除。例如，在上述的实施方式中，是具备2个垂直叶片部5a和水平叶片部5b的构成，但是也可以是具备4个垂直叶片部5a和水平叶片部5b的构成(参照图6)。另外，也可以是1个或6个垂直叶片部5a和水平叶片部5b的构成。另外，在上述的实施方式中，连接有一对水平叶片部5b的中心轴部5e为圆柱状，但是不限于此，也可以是角柱状或板状的中心轴部，也可以是一对水平叶片部5b平滑地连接的构成。

另外，例如，在上述的实施方式中，将容器2的出入口设为阀机构31，但是不限于此，可以利用空气机构进行自动化。如果这样做，能够消除死区并抑制残渣。另外，通过安装于容器的圆周方向，如果边使叶片转动边打开阀，则能够进行顺畅的排出，并且能够减少容器底部的残渣，对于容量3000升以上的大型机的情况等特别有效。

另外，本实施方式的容器是底面与地面大致平行的有底圆筒形的形状，但是不限于此，也可以是底面向下方突出的盘形的容器。因此，这样的方式也包含在本发明的范围内。

附图标记说明

1电极悬浮体制备装置

2容器

2a容器主体

2b盖部

3转动轴

4第一叶片

4a叶片部

4b筒状部

5第二叶片

5a垂直叶片部

5b水平叶片部

5ba开口

5c倾斜叶片部

5d安装用筒状部

5e中心轴部

11第一转动机构

12第二转动机构

13转动驱动控制机构

21冷却容器

31阀机构