本發(fā)明涉及將包含電極活性物質(zhì)等的粉體壓縮成型來(lái)制造鋰離子電池用電極的鋰離子電池用電極的制造方法。

背景技術(shù)：

小型重量輕、并且能量密度高、能夠反復(fù)充放電的鋰離子電池從環(huán)境友好的角度出發(fā)，預(yù)計(jì)今后的需求將會(huì)擴(kuò)大。鋰離子電池由于能量密度大，所以被利用在便攜式電話、筆記本電腦等領(lǐng)域，但是隨著用途的擴(kuò)大、發(fā)展，要求低電阻化、大容量化等進(jìn)一步提高的性能。

鋰離子電池用電極能夠以電極片的形式得到。例如，在專利文獻(xiàn)1中公開了一種電極片的制造方法，通過(guò)向基材供給粉體而在基材的表面形成粉體層，使基材在一對(duì)按壓用輥之間經(jīng)過(guò)而在基材的表面將粉體層連續(xù)地壓縮成型，從而得到電極片。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2009-224623號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

然而，在使用上述的電極片的制造方法來(lái)制造電極片的情況下，在使基材在一對(duì)按壓用輥之間經(jīng)過(guò)時(shí)，由于基材從上方向下方輸送，所以有時(shí)供給到基材上的粉體在向一對(duì)按壓用輥輸送的期間從基材上滑落，電極片的厚度、密度產(chǎn)生不均勻。

本發(fā)明的目的在于提供一種在基材上擠壓的粉體在向一對(duì)按壓用輥輸送的期間不會(huì)從基材上滑落的鋰離子電池用電極的制造方法。

用于解決課題的方案

本發(fā)明人等進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)變更作為設(shè)置擠壓輥的角度的擠壓角度，就能夠達(dá)成上述目的，從而完成了本發(fā)明。

即，根據(jù)本發(fā)明，提供：

(1)一種鋰離子電池用電極的制造方法，其特征在于，在通過(guò)擠壓輥對(duì)供給到基材上的包含電極活性物質(zhì)的粉體進(jìn)行擠壓而形成粉體層后，一邊向豎直下方輸送所述基材，一邊通過(guò)一對(duì)按壓用輥在所述基材壓實(shí)所述粉體層來(lái)制造電極片，所述鋰離子電池用電極的制造方法包括：供給工序，將所述粉體供給到所述基材上；粉體層形成工序，通過(guò)配置在擠壓角度θ為0°～60°的位置的所述擠壓輥使供給到所述基材上的所述粉體平整而形成所述粉體層，所述擠壓角度為穿過(guò)一個(gè)所述按壓用輥的旋轉(zhuǎn)軸的豎直直線與穿過(guò)所述旋轉(zhuǎn)軸和所述擠壓輥的旋轉(zhuǎn)軸的直線所成的角度；以及壓實(shí)工序，通過(guò)所述一對(duì)按壓用輥在所述基材壓實(shí)所述粉體層。

(2)如(1)所述的鋰離子電池用電極的制造方法，其特征在于，由所述粉體層形成工序形成的所述粉體層具有所述粉體的表觀密度的105％～150％的密度。

(3)如(1)或(2)所述的鋰離子電池的制造方法，其特征在于，所述擠壓輥與相向的所述按壓用輥向相同的方向旋轉(zhuǎn)。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種在基材上擠壓的粉體在被輸送到一對(duì)按壓用輥期間不會(huì)從基材上滑落的鋰離子電池用電極的制造方法。

附圖說(shuō)明

圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的粉體成型裝置的概略的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的鋰離子電池用電極的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖1是示出在本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的鋰離子電池用電極的制造方法中使用的粉體成型裝置2的概要的圖。如圖1所示，粉體成型裝置2具有由一對(duì)輥4a、4b構(gòu)成的按壓用輥4，所述一對(duì)輥4a、4b是旋轉(zhuǎn)軸14a、14b為相同高度、在水平方向上平行地排列的輥。此外，粉體成型裝置2具有：料斗8，其容納向在水平方向上輸送的基材6上供給的粉體12；以及圓柱形狀的擠壓輥(squeegeeroller)10，其在供給了粉體12的基材6沿著輥4a的外周從水平方向向豎直下方輸送的途中，擠壓基材6上的粉體12，形成厚度均勻的粉體層16。

擠壓輥10配置在擠壓角度θ為0°～60°、優(yōu)選為5°～40°且輥4a的周面和擠壓輥10的周面為規(guī)定的間隔的位置。此處，擠壓角度θ是穿過(guò)輥4a的旋轉(zhuǎn)軸14a的豎直直線與穿過(guò)旋轉(zhuǎn)軸14a和擠壓輥10的旋轉(zhuǎn)軸10a的直線所成的角度。此外，擠壓輥10與相向的輥4a向相同的方向旋轉(zhuǎn)。即，擠壓輥10一邊在與供給了粉體12的基材6的輸送方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)，一邊擠壓基材6上的粉體。

在使用該粉體成型裝置2來(lái)制造作為鋰離子電池用電極的電極片20的情況下，首先，從料斗8向在水平方向上輸送的涂布有粘結(jié)材料的基材6上供給粉體12(供給工序)。

接著，被供給了粉體12的基材6的輸送方向沿輥4a的外周變更成豎直下方，通過(guò)擠壓輥10對(duì)供給到基材6的表面的粉體12進(jìn)行擠壓，在基材6的表面形成粉體層16(粉體層形成工序)。此處，被擠壓的粉體層16具有粉體12的表觀密度的105％～150％的密度。

形成了粉體層16的基材6被輸送到按壓用輥4的按壓點(diǎn)，在一對(duì)輥4a、輥4b之間經(jīng)過(guò)(壓實(shí)工序)。由此，在基材6的表面將粉體層16壓實(shí)而制造電極片20。

在該實(shí)施方式涉及的鋰離子電池用電極的制造方法中，如圖1所示，在擠壓輥10的上游側(cè)為在輥4a與擠壓輥10之間堆積了粉體12的狀態(tài)。因此，由于在粉體12被擠壓輥10擠壓前為粉體12的自重作用于粉體12的狀態(tài)，所以剛擠壓后的粉體層16的密度變大。由此，由于粉體層16的夾持(clip)力變高，所以在被一對(duì)輥4a、4b按壓前粉體12不會(huì)從粉體層16落下，能夠制造厚度、密度均勻的電極片20。

另外，在本實(shí)施方式中，作為基材6只要是薄膜狀的基材即可，通常厚度為1μm～1000μm，優(yōu)選為5μm～800μm。作為基材6，可以舉出鋁、鉑、鎳、鉭、鈦、不銹鋼、銅、其它的合金等的金屬箔或碳、導(dǎo)電性高分子、紙、天然纖維、高分子纖維、布、高分子樹脂膜等，可以根據(jù)目的適當(dāng)選擇。作為高分子樹脂膜，可以舉出聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等的聚酯樹脂膜、含有聚酰亞胺、聚丙烯、聚苯硫醚、聚氯乙烯、芳族聚酰胺膜、pen、peek等而構(gòu)成的塑料膜、片材等。

其中，在制造鋰離子電池電極用的電極片20的情況下，作為基材6可使用金屬箔、碳膜、或?qū)щ娦愿叻肿幽?，?yōu)選使用金屬。其中，從導(dǎo)電性、耐壓性方面考慮，優(yōu)選使用銅、鋁或鋁合金。此外，也可以對(duì)基材6的表面實(shí)施涂膜處理、打孔加工、拋光加工、噴砂加工和/或蝕刻加工等的處理。

粘結(jié)材料用的涂液是sbr水分散液，sbr的濃度為10～40wt％。sbr的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在-50℃～30℃的范圍內(nèi)。在粘結(jié)材料用的涂液中，為了調(diào)整涂液的粘度、潤(rùn)濕性，也可以包含增稠劑、表面活性劑。作為增稠劑、表面活性劑，可以使用公知的增稠劑、表面活性劑。此外，作為粘結(jié)材料，除sbr以外，也可以使用水系的聚丙烯酸(paa)、有機(jī)溶劑系的聚偏氟乙烯(pvdf)等。

作為容納在料斗8的粉體12，可舉出包含電極活性物質(zhì)的復(fù)合粒子。復(fù)合粒子包含電極活性物質(zhì)和粘結(jié)材料，根據(jù)需要也可以含有其它的分散劑、導(dǎo)電材料以及添加劑。

在將復(fù)合粒子作為鋰離子電池的電極材料來(lái)使用的情況下，作為正極用活性物質(zhì)，可舉出能夠可逆地?fù)诫s、去摻雜鋰離子的金屬氧化物。作為這樣的金屬氧化物，例如可以舉出鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等。另外，在上述例示的正極活性物質(zhì)可以適當(dāng)?shù)馗鶕?jù)用途單獨(dú)使用，也可以混合多種來(lái)使用。

另外，作為鋰離子電池用正極的對(duì)電極的負(fù)極的活性物質(zhì)，可以舉出易石墨化碳、難石墨化碳、熱解碳等的低結(jié)晶性碳(非晶碳)、石墨(天然石墨、人造石墨)、錫、硅等的合金系材料、硅氧化物、錫氧化物、鈦酸鋰等的氧化物等。另外，在上述例示的電極活性物質(zhì)可以適當(dāng)?shù)馗鶕?jù)用途單獨(dú)使用，也可以混合多種來(lái)使用。

鋰離子電池電極用的電極活性物質(zhì)的形狀優(yōu)選為整粒成粒狀的形狀。當(dāng)粒子的形狀為球形時(shí)，在電極成型時(shí)能夠形成更高密度的電極。

無(wú)論是正極還是負(fù)極，鋰離子電池電極用的電極活性物質(zhì)的體積平均粒徑通常為0.1～100μm，優(yōu)選為0.5～50μm，更優(yōu)選為0.8～30μm。

作為復(fù)合粒子所使用的粘結(jié)材料，只要是能夠使上述電極活性物質(zhì)彼此粘結(jié)的化合物就不特別限制。優(yōu)選的粘結(jié)材料是具有分散于溶劑的性質(zhì)的分散型粘結(jié)材料。作為分散型粘結(jié)材料，例如可舉出有機(jī)硅系聚合物、含氟聚合物、共軛二烯系聚合物、丙烯酸酯系聚合物、聚酰亞胺、聚酰胺、聚氨酯等高分子化合物，優(yōu)選為含氟聚合物、共軛二烯系聚合物和丙烯酸酯系聚合物，更優(yōu)選為共軛二烯系聚合物和丙烯酸酯系聚合物。

分散型粘結(jié)材料的形狀不特別限制，但優(yōu)選為粒子狀。通過(guò)采用粒子狀，粘結(jié)性良好，此外，能夠抑制制作出的電極的容量的降低、由反復(fù)充放電導(dǎo)致的惡化。作為粒子狀的粘結(jié)材料，例如可舉出如膠乳那樣的粘結(jié)材料的粒子在水中分散的狀態(tài)的粘結(jié)材料、將這樣的分散液干燥而得到的粒子狀的粘結(jié)材料。

從能夠充分地確保所得到的電極活性物質(zhì)與基材的密合性，并且能夠降低內(nèi)阻的觀點(diǎn)出發(fā)，粘結(jié)材料的量相對(duì)于電極活性物質(zhì)100重量份在干燥重量基準(zhǔn)下通常為0.1～50重量份，優(yōu)選為0.5～20重量份，更優(yōu)選為1～15重量份。

可以像上述那樣根據(jù)需要對(duì)復(fù)合粒子使用分散劑。作為分散劑的具體例子，可舉出羧甲基纖維素、甲基纖維素等纖維素系聚合物、以及它們的銨鹽或堿金屬鹽等。這些分散劑可以分別單獨(dú)使用，或組合2種以上來(lái)使用。

像上述那樣，對(duì)復(fù)合粒子可以根據(jù)需要使用導(dǎo)電材料。作為導(dǎo)電材料的具體例子，可以舉出爐黑、乙炔黑、以及科琴黑(akzonobelchemicalsb.v的注冊(cè)商標(biāo))等的導(dǎo)電性炭黑。其中，優(yōu)選乙炔黑和科琴黑。這些導(dǎo)電材料可以單獨(dú)使用，或組合2種以上來(lái)使用。

復(fù)合粒子可以通過(guò)使用電極活性物質(zhì)、粘結(jié)材料以及根據(jù)需要而添加的上述導(dǎo)電材料等其它成分進(jìn)行造粒來(lái)獲得，至少包含電極活性物質(zhì)、粘結(jié)材料，但不是所述各成分作為個(gè)別地獨(dú)立的粒子而存在，而是由包含作為構(gòu)成成分的電極活性物質(zhì)、粘結(jié)材料的2種以上的成分來(lái)形成一個(gè)粒子。具體而言，優(yōu)選的是將多個(gè)上述2種以上成分的各粒子相結(jié)合而形成二次粒子，利用粘結(jié)材料將多個(gè)(優(yōu)選為幾個(gè)～幾十個(gè))電極活性物質(zhì)粘結(jié)而形成粒子。

復(fù)合粒子的制造方法不特別限制，可以采用流化床造粒法、噴霧干燥造粒法、轉(zhuǎn)動(dòng)層造粒法等的公知的造粒方法來(lái)制造。

從容易得到所期望的厚度的電極活性物質(zhì)層的觀點(diǎn)出發(fā)，復(fù)合粒子的體積平均粒徑通常為0.1～1000μm，優(yōu)選為1～500μm，更優(yōu)選為30～250μm的范圍。

另外，復(fù)合粒子的平均粒徑是使用激光衍射粒度分析儀(例如sald-3100，島津制作所制)測(cè)量并算出的體積平均粒徑。