用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏機。一種用于制造含水電極糊的方法包括：將由活性物質(zhì)和增稠劑制成的粉末以及含水溶劑注入雙軸混捏機（1）內(nèi)，并利用所述雙軸混捏機（1）使所述粉末和所述含水溶劑稠混捏以生成混合物；以及將平均液滴直徑在1μm以上且在所述增稠劑的平均粒徑（D50）以下的霧狀含水溶劑通過噴射而注入所述雙軸混捏機（1）內(nèi)，并利用所述雙軸混捏機（1）用所注入的含水溶劑來稀釋所述混合物。
【專利說明】用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造含水電極糊的方法和一種雙軸混捏機，所述用于制造含水電極糊的方法包括:使包括活性物質(zhì)和增稠劑的粉末以及含水溶劑稠混捏以形成混合物；以及用含水溶劑稀釋所述混合物以制造含水電極糊。
【背景技術(shù)】
[0002]使用電極體作為電池的發(fā)電元件，所述電極體是通過層壓或卷繞正極、負(fù)極和隔板而獲得的并被浸潰有電解液。正極和負(fù)極是通過以下步驟而形成的:通過在正極集電體和負(fù)極集電體上涂覆用于正極和負(fù)極的電極糊而形成涂膜，使涂膜干燥，并壓緊涂膜。
[0003]電極糊是以如下方式制造的:使活性物質(zhì)、增稠劑和溶劑稠混捏以形成混合物，用溶劑稀釋該混合物，且此后向經(jīng)稀釋的混合物添加粘合劑。例如，使用諸如行星式攪拌機之類的混捏機來執(zhí)行稠混捏、稀釋和粘合劑的添加?；炷髾C通過攪拌葉片的旋轉(zhuǎn)來使分別在稠混捏、稀釋和粘合劑添加期間一并(一起，en bloc)注入的活性物質(zhì)、增稠劑、溶劑和粘合劑混捏。這種情況下，在混捏期間必須使用槳葉刮除附著于攪拌葉片上的電極糊。因此，工時增加，從而增加了直接勞動力成本。
[0004]根據(jù)日本專利申請公報N0.2005-222772( JP2005-222772A)中公開的技術(shù)，利用連續(xù)式雙軸混捏機制造電極糊，在所述連續(xù)式雙軸混捏機中設(shè)置有由中空筒體可旋轉(zhuǎn)地支承的兩個旋轉(zhuǎn)軸、螺桿和槳葉等。根據(jù)日本專利申請公報N0.2005-222772( JP2005-222772A)中公開的技術(shù)，使用螺桿傳送注入筒體內(nèi)部的粉末(活性物質(zhì)和增稠劑)和溶劑，并通過槳葉的旋轉(zhuǎn)進行稠混捏。此后，根據(jù)日本專利申請公報N0.2005-222772 (JP2005-222772A)中公開的技術(shù)，粉末和溶劑的混合物被進一步注入筒體內(nèi)部的溶劑稀釋以制造電極糊。
[0005]從材料成本和減少在制造期間產(chǎn)生的廢棄物的觀點來看，使用利用了諸如離子交換水之類的含水溶劑的含水電極糊作為電極糊。這種情況下，使用例如CMC (羧甲基纖維素)作為增稠劑。增稠劑除其一部分外在稠混捏期間吸收含水溶劑并膨潤(溶脹)。亦即，增稠劑的一部分在稀釋期間吸收含水溶劑而膨潤。
[0006]在日本專利申請公報N0.2005-222772 (JP2005-222772A)中公開的技術(shù)中，并未具體地公開在什么狀態(tài)下注入含水溶劑。一般而言，考慮經(jīng)孔板注入棒狀(亦即，未被微粒化的狀態(tài))含水溶劑。當(dāng)這種棒狀含水溶劑作為在稀釋期間使用的溶劑注入時，增稠劑的一部分中包含的不可溶纖維素迅速膨潤且可能產(chǎn)生具有大尺寸的微凝膠。作為其結(jié)果，微凝膠可能不會通過筒體的旋轉(zhuǎn)而被充分地粉碎。
[0007]亦即，在以上示例中，當(dāng)制造含水電極糊時，許多比涂膜的厚度大的微凝膠殘留在含水電極糊中。因此，在涂膜中，出現(xiàn)許多涂覆缺陷，例如不存在涂膜的覆蓋不足和針孔。在含水溶劑一并注入諸如行星式攪拌機之類的混捏機的情況下也是這樣。因此，當(dāng)根據(jù)該示例制造含水電極糊時，電池的合格率降低。
[0008]此外，當(dāng)根據(jù)該示例制造含水電極糊時，涂覆缺陷的最大尺寸變得更大。因此，由于鋰析出，可能發(fā)生電池電阻的上升。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供了一種能夠減小含水電極糊中的微凝膠的尺寸的用于制造含水電極糊的方法和一種雙軸混捏機。
[0010]本發(fā)明的第一方面涉及一種用于制造含水電極糊的方法。所述用于制造含水電極糊的方法包括:將由活性物質(zhì)和增稠劑制成的粉末以及含水溶劑注入雙軸混捏機內(nèi)，并利用所述雙軸混捏機使所述粉末和所述含水溶劑稠混捏以生成混合物；以及將平均液滴直徑在Ium以上且在所述增稠劑的平均粒徑(D50)以下的霧狀含水溶劑通過噴射而注入所述雙軸混捏機內(nèi)，并利用所述雙軸混捏機用所注入的含水溶劑來稀釋所述混合物。
[0011]在上述方面中，在生成所述混合物時，可將用于與所述粉末一起稠混捏的含水溶劑在平均液滴直徑在Ium以上且在所述增稠劑的平均粒徑(D50)以下的霧狀狀態(tài)下噴射到所述雙軸混捏機內(nèi)。
[0012]本發(fā)明的第二方面涉及一種雙軸混捏機。所述雙軸混捏機包括:稠混捏區(qū)，在所述稠混捏區(qū)中，由活性物質(zhì)和增稠劑制成的粉末以及含水溶劑被注入中空外殼的內(nèi)部，并且通過使兩個在互相間隔預(yù)定距離的平行狀態(tài)下由所述中空外殼支承的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所述粉末和所述含水溶劑被稠混捏以生成混合物；稀釋區(qū)，在所述稀釋區(qū)中，含水溶劑被注入所述外殼的內(nèi)部，通過使相應(yīng)的所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所述混合物被所注入的含水溶劑稀釋；和第一噴霧器，所述第一噴霧器設(shè)置于所述稀釋區(qū)并將用于稀釋所述混合物的含水溶劑在平均液滴直徑在Ium以上且在所述增稠劑的平均粒徑(D50)以下的霧狀狀態(tài)下噴射到所述外殼的內(nèi)部。
[0013]在以上方面中，所述稠混捏區(qū)還可包括第二噴霧器，所述第二噴霧器用于將用于與所述粉末一起稠混捏的含水溶劑在平均液滴直徑在I U m以上且在所述增稠劑的平均粒徑(D50)以下的霧狀狀態(tài)下噴射到所述外殼的內(nèi)部。
[0014]本發(fā)明的第一和第二方面發(fā)揮了能減小含水電極糊中的微凝膠的尺寸的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的要素，并且其中:
[0016]圖1是示出了本發(fā)明的一個實施例的雙軸混捏機的結(jié)構(gòu)的局部截面圖；
[0017]圖2是本發(fā)明的實施例的雙軸混捏機的稠混捏區(qū)的擴大截面圖；
[0018]圖3是本發(fā)明的實施例的雙軸混捏機的稀釋區(qū)的擴大截面圖；
[0019]圖4是示出了當(dāng)制造本發(fā)明的第一示例的含水電極糊時含水溶劑的注入條件以及在涂膜中發(fā)生的最大涂覆缺陷的圖；
[0020]圖5是示出了當(dāng)制造本發(fā)明的第二示例的含水電極糊時含水溶劑的注入條件以及在涂膜中發(fā)生的最大涂覆缺陷的圖；
[0021]圖6是示出了當(dāng)制造第一對比示例的含水電極糊時含水溶劑的注入條件以及在涂膜中發(fā)生的最大涂覆缺陷的圖；
[0022]圖7是示出了當(dāng)制造第二對比示例的含水電極糊時含水溶劑的注入條件以及在涂膜中發(fā)生的最大涂覆缺陷的圖；[0023]圖8是示出了當(dāng)制造第三對比示例的含水電極糊時含水溶劑的注入條件以及在涂膜中發(fā)生的最大涂覆缺陷的圖；
[0024]圖9是示出了當(dāng)制造第四對比示例的含水電極糊時含水溶劑的注入條件以及在涂膜中發(fā)生的最大涂覆缺陷的圖；
[0025]圖10是示出了當(dāng)制造第五對比示例的含水電極糊時含水溶劑的注入條件以及在涂膜中發(fā)生的最大涂覆缺陷的圖；以及
[0026]圖11是示出了涂覆缺陷的評價結(jié)果的圖。
【具體實施方式】
[0027]在下文中，將描述本實施例的用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏機I。
[0028]如圖1所示，使用本實施例的用于制造含水電極糊的方法來通過利用雙軸混捏機I使由活性物質(zhì)和增稠劑制成的粉末Al、含水溶劑A2、A3以及粘合劑A4混捏而制造用于正極和負(fù)極的含水電極糊A5。為了方便描述，使用本實施例的用于制造含水電極糊的方法來制造用于負(fù)極的含水電極糊。
[0029]在下文中，為了方便描述，將圖1中從紙面上的左方向朝向紙面上的右方向的方向當(dāng)作“雙軸混捏機I的傳送方向”(參見圖1的紙面上所示的箭頭標(biāo)記)。此外，將圖1中的紙面上的上下方向當(dāng)作“雙軸混捏機I的上下方向”。
[0030]雙軸混捏機I設(shè)置有殼體10和兩個旋轉(zhuǎn)軸21、22。
[0031]殼體10是形成雙軸混捏機I的外殼的中空部件，且中空部分為混捏室11。
[0032]混捏室11在從輸送方向看時呈兩個正圓部分地重疊的形狀，并且在形狀不變的情況下沿傳送方向從殼體10的上游側(cè)延伸到殼體10的下游側(cè)。在混捏室11中的各圓形部分的曲率中心，分別定位有上下旋轉(zhuǎn)軸21、22。
[0033]上下旋轉(zhuǎn)軸21、22在互相間隔預(yù)定距離的平行狀態(tài)下由殼體10沿上下方向(與軸向方向垂直的方向)可旋轉(zhuǎn)地支承。上下旋轉(zhuǎn)軸21、22的軸向方向與傳送方向平行。上下旋轉(zhuǎn)軸21、22中的每個與預(yù)定驅(qū)動裝置連接，且在驅(qū)動裝置被驅(qū)動時沿在圖1的紙面上的右端部所示的箭頭方向旋轉(zhuǎn)。
[0034]雙軸混捏機I通過上下旋轉(zhuǎn)軸21、22支承諸如傳送螺桿31、32和槳葉33、34之類的部件。因而，在混捏室11中，形成有稠混捏區(qū)30、稀釋區(qū)40、粘合劑混合區(qū)50和返回區(qū)60。
[0035]由下側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸22支承的部件如傳送螺桿32和槳葉34具有與由上側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸21支承的部件如傳送螺桿31和槳葉33的形狀相同的形狀。因此，在下文中，將省略對由下側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸22支承的部件如傳送螺桿32和槳葉34的形狀的描述。
[0036]稠混捏區(qū)30是使粉末Al和含水溶劑A2混捏以生成包括粉末Al和含水溶劑A2的混合物的部分。稠混捏區(qū)30在混捏室11的上游側(cè)端部形成。稠混捏區(qū)30設(shè)置有由上側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸21支承的傳送螺桿31、六個槳葉33和抵抗槳葉35，以及由下側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸22支承的傳送螺桿32、六個槳葉34和抵抗槳葉36。
[0037]上側(cè)的傳送螺桿31具有螺旋葉片部，并與上側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸21同心地被支承而覆蓋上側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸21的外周。上下傳送螺桿31、32配置成在沿相互的軸向方向(傳送方向)的位置匹配的情況下彼此對向且在上下旋轉(zhuǎn)軸21、22旋轉(zhuǎn)時不會彼此接觸。[0038]上側(cè)的槳葉33形成為在從傳送方向看時呈通過截斷三角形的頂點部分而獲得的形狀，并與上側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸21同心地被支承而覆蓋上側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸21的外周。在沿傳送方向彼此鄰接的兩個上側(cè)的槳葉33中，下游側(cè)的槳葉33是通過使其相位相對于上游側(cè)的槳葉33移動而配置的。上下槳葉33、34配置成在相互的軸方向的位置匹配的情況下對向，且對向的槳葉位于同一平面內(nèi)。此外，上下槳葉33、34在上下旋轉(zhuǎn)軸21、22的旋轉(zhuǎn)期間不會彼此接觸。
[0039]上側(cè)的抵抗槳葉35與上側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸21同心地被支承而覆蓋上側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸21的外周，且配置在稠混捏區(qū)30的下游側(cè)端部。上側(cè)的抵抗槳葉35形成為呈下游側(cè)沿徑向向外突出的階梯式大致圓板狀。在上側(cè)的抵抗槳葉35中，形成有小圓板部35a和大圓板部35b。
[0040]小圓板部35a是抵抗槳葉35的上游側(cè)的圓板部。小圓板部35a的厚度(在軸向方向上的長度)略大于大圓板部35b的厚度。
[0041]大圓板部35b是抵抗槳葉35的下游側(cè)的圓板部，亦即，沿抵抗槳葉35的徑向向外突出的部分。
[0042]在下側(cè)的抵抗槳葉36中，在傳送方向上小圓板部36a與大圓板部36b之間的位置關(guān)系與上側(cè)的抵抗槳葉35的小圓板部35a和大圓板部35b相反。
[0043]上下抵抗槳葉35、36配置成在它們沿相互的軸方向的位置匹配的情況下彼此對向。這里，在上下大圓板部35b、36b與殼體10的內(nèi)壁12之間，以及上下抵抗槳葉35、36之間，形成有能壓縮粉末Al的細(xì)微間隙。
[0044]上下抵抗槳葉35、36之間指上側(cè)的小圓板部35a的下端部與下側(cè)的大圓板部36b的上端部之間、上側(cè)的大圓板部35b的上游側(cè)端面與下側(cè)的大圓板部36b的下游側(cè)端面之間、以及上側(cè)的大圓板部35b的下端部與下側(cè)的小圓板部36a的上端部之間。亦即，上下抵抗槳葉35、36在上下旋轉(zhuǎn)軸21、22的旋轉(zhuǎn)期間不會相互接觸。
[0045]在殼體10中，在對應(yīng)于稠混捏區(qū)30的上游側(cè)的部分中形成有在內(nèi)壁12的外部開口的粉末注入口 13。粉末Al從粉末注入口 13注入(參見圖1所示的箭頭Al)。在如本實施例這樣制造用于負(fù)極的含水電極糊A5的情況下，在雙軸混捏機I中，包括例如作為活性物質(zhì)的無定形涂覆石墨和作為增稠劑的CMC (羧甲基纖維素)的粉末從粉末注入口 13注入。
[0046]在殼體10中，在粉末注入口 13的下游側(cè)，形成有在內(nèi)壁12的外部開口的第一溶劑注入口 14。本實施例的雙軸混捏機I具有含水溶劑A2、A3在兩次單獨的注入(參見圖1所示的箭頭A2、A3)中從第一溶劑注入口 14和下述第二溶劑注入口 15注入的結(jié)構(gòu)。在如本實施例這樣制造含水電極糊的情況下，在雙軸混捏機I中，例如，離子交換水從各溶劑注入口 14、15注入。
[0047]如圖2所示，稠混捏區(qū)30的第一溶劑注入口 14設(shè)置有孔板37?？装?7是大致板狀部件，在該大致板狀部件中，在其中心部形成有在上下方向上貫通的孔。
[0048]從第一溶劑注入口 14注入的含水溶劑A2經(jīng)由孔板37注入殼體10的內(nèi)部。亦即，在稠混捏區(qū)30中，棒狀(亦即，未處于被微粒化的狀態(tài))含水溶劑A20從第一溶劑注入口 14注入。
[0049]如圖1和2所示，在雙軸混捏機I中，粉末Al從粉末注入口 13注入，并且棒狀含水溶劑A20從第一溶劑注入口 14注入。亦即，在稠混捏區(qū)30中，粉末Al和含水溶劑A2注入殼體10的內(nèi)部。雙軸混捏機I通過上下旋轉(zhuǎn)軸21、22的旋轉(zhuǎn)而使上下傳送螺桿31、32圍繞軸線旋轉(zhuǎn)。因而，所注入的粉末Al和含水溶劑A2被傳送到上下槳葉33、34。
[0050]然后，雙軸混捏機I通過上下旋轉(zhuǎn)軸21、22的旋轉(zhuǎn)而使上下槳葉33、34圍繞軸線旋轉(zhuǎn)。因而，在上下槳葉33、34與殼體10的內(nèi)壁12之間，向所傳送的粉末Al和含水溶劑A2賦予了高剪切力。此外，雙軸混捏機I通過上下旋轉(zhuǎn)軸21、22的旋轉(zhuǎn)而使上下抵抗槳葉35,36圍繞軸線旋轉(zhuǎn)。因而，在上下大圓板部35b、36b與殼體10的內(nèi)壁12之間，以及上下抵抗槳葉35、36之間，粉末Al被壓縮。
[0051]因而，雙軸混捏機I使粉末Al和含水溶劑A2在稠混捏區(qū)30稠混捏以生成包括粉末Al和含水溶劑A2的混合物。這樣的混合物具有比含水電極糊A5高的固體含量比率(粉末Al相對于粉末Al和含水溶劑A2的全部重量的重量％)。
[0052]因而，根據(jù)用于制造含水電極糊的方法，執(zhí)行稠混捏步驟，在該稠混捏步驟中，利用雙軸混捏機I使粉末Al和含水溶劑A2稠混捏以生成混合物。此外，稠混捏區(qū)30通過使上下旋轉(zhuǎn)軸21、22旋轉(zhuǎn)而使粉末Al和含水溶劑A2稠混捏。
[0053]如圖1所示，稀釋區(qū)40是在稠混捏區(qū)30中生成的混合物被含水溶劑A3稀釋的部分。稀釋區(qū)40配置于在稠混捏區(qū)30的下游側(cè)與稠混捏區(qū)30鄰接的位置。稀釋區(qū)40設(shè)置有由上側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸21支承的傳送螺桿41、六個槳葉43和抵抗槳葉45，以及由下側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸22支承的傳送螺桿42、六個槳葉44和抵抗槳葉46。
[0054]上下傳送螺桿41、42以與稠混捏區(qū)30內(nèi)的傳送螺桿31、32相同的方式形成，不同之處在于傳送螺桿41、42配置于稀釋區(qū)40的上游側(cè)端部且沿傳送方向的長度較短。
[0055]上下槳葉43、44以與稠混捏區(qū)30內(nèi)的槳葉33、34相同的方式形成，不同之處在于上下槳葉43、44配置于稀釋區(qū)40的上游側(cè)和下游側(cè)之間。
[0056]上下抵抗槳葉45、46以與稠混捏區(qū)30內(nèi)的抵抗槳葉35、36相同的方式形成，不同之處在于上下抵抗槳葉45、46配置于稀釋區(qū)40的下游側(cè)端部。亦即，在上下抵抗槳葉45、46中，形成有具有與抵抗槳葉35、36的小圓板部35a、36a和大圓板部35b、36b相同的形狀的小圓板部45a、46a和大圓板部45b、46b。
[0057]在殼體10中，在對應(yīng)于稀釋區(qū)40的上游側(cè)的部分中，形成有在內(nèi)壁12的外部開口的第二溶劑注入口 15。制造含水電極糊A5所需的剩余含水溶劑A3 (從第一溶劑注入口14供給的含水溶劑A2以外的含水溶劑)從第二溶劑注入口 15注入(參見圖1所示的箭頭A3)。
[0058]如圖3所示，在稀釋區(qū)40的第二溶劑注入口 15中設(shè)置有空氣輔助式霧化器噴嘴47?？諝廨o助式霧化器噴嘴47利用加壓空氣提供處于霧狀狀態(tài)(使得平均液滴直徑處在預(yù)定范圍內(nèi)的量級內(nèi)的微粒子化的狀態(tài))的液體并從噴口噴射。空氣輔助式霧化器噴嘴47的噴口指向殼體10的內(nèi)部。
[0059]如圖1和3所示，雙軸混捏機I從空氣輔助式霧化器噴嘴47噴射霧狀含水溶劑A31。因而，在稀釋區(qū)40內(nèi)，含水溶劑A3注入殼體10的內(nèi)部。雙軸混捏機I通過上下旋轉(zhuǎn)軸21、22的旋轉(zhuǎn)而使上下傳送螺桿41、42圍繞軸線旋轉(zhuǎn)。因而此，混合物和含水溶劑A3被傳送到上下槳葉43、44。
[0060]然后，雙軸混捏機I通過上下旋轉(zhuǎn)軸21、22的旋轉(zhuǎn)而使上下槳葉43、44圍繞軸線旋轉(zhuǎn)。因而，以與稠混捏區(qū)30內(nèi)的上下槳葉33、34相同的方式，向混合物和含水溶劑A3賦予了高剪切力。因此，雙軸混捏機I通過上下旋轉(zhuǎn)軸21、22的旋轉(zhuǎn)而使上下抵抗槳葉45、46圍繞軸線旋轉(zhuǎn)。
[0061]因而，雙軸混捏機I在稀釋區(qū)40中用從第二溶劑注入口 15注入的含水溶劑A3稀釋混合物以生成漿體，在所述漿體中負(fù)極活性物質(zhì)的粒子分散在包括含水溶劑A2、A3和增稠劑的介質(zhì)中。因而，以與稠混捏區(qū)30內(nèi)的上下抵抗槳葉35、36相同的方式，粉末Al被壓縮。
[0062]因而，根據(jù)用于制造含水電極糊的方法，執(zhí)行稀釋步驟，在該稀釋步驟中，將含水溶劑A3注入雙軸混捏機I中，利用雙軸混捏機1，用所注入的含水溶劑A3來稀釋混合物。進一步，在稀釋區(qū)40內(nèi)，通過使上下旋轉(zhuǎn)軸21、22旋轉(zhuǎn)，用所注入的含水溶劑A3來稀釋混合物。
[0063]如圖1所示，粘合劑混合區(qū)50是漿體和粘合劑A4混合的部分。粘合劑混合區(qū)50配置于在稀釋區(qū)40的下游側(cè)與稀釋區(qū)40鄰接的位置。粘合劑混合區(qū)50設(shè)置有由上側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸21支承的傳送螺桿51和兩個槳葉53，以及由下側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸22支承的傳送螺桿52和兩個槳葉54。
[0064]上下傳送螺桿51、52以與稀釋區(qū)40的傳送螺桿41、42相同的方式形成，不同之處在于傳送螺桿51、52配置于粘合劑混合區(qū)50的上游側(cè)端部。
[0065]上下槳葉53、54以與稀釋區(qū)40的槳葉43、44相同的方式形成，不同之處在于槳葉53,54配置于在粘合劑混合區(qū)50的傳送方向上的中間部和下游側(cè)端部之間。
[0066]在殼體10中，在對應(yīng)于粘合劑混合區(qū)50的上游側(cè)端部的部分中，形成有在內(nèi)壁12的外部開口的粘合劑注入口 16。粘合劑A4從粘合劑注入口 16注入(參見圖1所示的箭頭A4)。
[0067]在殼體10中，在對應(yīng)于粘合劑混合區(qū)50的下游側(cè)端部的部分中，形成有在內(nèi)壁12的外部開口的排出口 17。
[0068]在雙軸混捏機I中，粘合劑A4從粘合劑注入口 16注入。雙軸混捏機I通過上下旋轉(zhuǎn)軸21、22的旋轉(zhuǎn)而使上下螺桿51、52圍繞軸線旋轉(zhuǎn)。因而，漿體和粘合劑A4被傳送到上下槳葉53、54。
[0069]然后，在粘合劑混合區(qū)50內(nèi)，通過上下旋轉(zhuǎn)軸21、22的旋轉(zhuǎn)而使上下槳葉53、54圍繞軸線旋轉(zhuǎn)。因而，以與稠混捏區(qū)30的上下槳葉33、34相同的方式，向漿體和粘合劑A4賦予了高剪切力以向漿體添加粘合劑A4。
[0070]因而，雙軸混捏機I制造了含水電極糊A5。此后，在粘合劑混合區(qū)50內(nèi)，所制造的含水電極糊A5從排出口 17排出到殼體10的外部(參見圖1所示的箭頭A5)。
[0071]返回區(qū)60是含水電極糊A5返回排出口 17的部分。返回區(qū)60形成于混捏室11的下游側(cè)端部且配置于在粘合劑混合區(qū)50的下游側(cè)與粘合劑混合區(qū)50鄰接的位置。返回區(qū)60設(shè)置有由上側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸21支承的返回螺桿61和由下側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸22支承的返回螺桿62。
[0072]上下返回螺桿61、62以與粘合劑混合區(qū)50的傳送螺桿51、52相同的方式形成，不同之處在于上下返回螺桿61、62配置在返回區(qū)60內(nèi)且螺旋葉片的方向相反。
[0073]在返回區(qū)60內(nèi)，通過上下旋轉(zhuǎn)軸21、22的旋轉(zhuǎn)而使上下返回螺桿61、62圍繞軸線旋轉(zhuǎn)。因而，含水電極糊A5沿與其傳送方向相反的方向(上游側(cè))被推回，并且含水電極糊A5從排出口 17排出到殼體10的外部。[0074]這里，增稠劑除其一部分外吸收在稠混捏區(qū)30內(nèi)注入的含水溶劑A2，膨潤，并被稠混捏區(qū)30的槳葉33、34粉碎。亦即，增稠劑的一部分中包含的不可溶的纖維素在稠混捏區(qū)30內(nèi)既不會膨潤也不會被粉碎(例如，與增稠劑的已膨潤且被粉碎的其它部分中包含的纖維素相比，僅一半膨潤且粉碎)且被傳送到稀釋區(qū)40。
[0075]接著，增稠劑的一部分中包含的纖維素吸收在稀釋區(qū)40內(nèi)注入的含水溶劑A3，膨潤，被上下槳葉43、44粉碎，并分散在包括含水溶劑A2、A3和增稠劑的介質(zhì)中。
[0076]在增稠劑的一部分中包含的纖維素像這樣吸收棒狀含水溶劑的情況下(參見圖2)，纖維素迅速膨潤。結(jié)果，形成了具有大尺寸的微凝膠。這種情況下，在雙軸混捏機I中，設(shè)置于稀釋區(qū)40的上下槳葉43、44無法粉碎微凝膠。結(jié)果，在含水電極糊中，殘留了具有大尺寸的微凝膠。
[0077]這里，如圖3所示，雙軸混捏機I噴射霧狀含水溶劑A31作為用于稀釋殼體10內(nèi)部的混合物的含水溶劑A3。亦即，雙軸混捏機I向增稠劑的既沒有膨潤又沒有被粉碎的部分中包含的纖維素噴射霧狀含水溶劑A31并允許所述纖維素吸收霧狀含水溶劑A31。
[0078]據(jù)此，雙軸混捏機I能夠使增稠劑的一部分中包含的纖維素緩慢膨潤。亦即，雙軸混捏機I能夠通過配置在稀釋區(qū)40中的上下槳葉43、44粉碎緩慢膨潤的纖維素。
[0079]這里，增稠劑的一部分中包含的纖維素(在稀釋區(qū)40中膨潤的纖維素)在吸收具有大于增稠劑的平均粒徑(D50)的平均液滴直徑的霧狀含水溶劑時迅速膨潤。
[0080]在這方面，雙軸混捏機I噴射平均液滴直徑在增稠劑的平均粒徑(D50)以下的霧狀含水溶劑A31。具體地，當(dāng)增稠劑的平均粒徑(D50)為100 u m時，雙軸混捏機I噴射平均液滴直徑為100 ii m以下的霧狀含水溶劑A31。因而，雙軸混捏機I能夠確實地抑制增稠劑的一部分中包含的纖維素在稀釋區(qū)中迅速膨潤。
[0081]此外，雙軸混捏機I在稀釋區(qū)40中噴射平均液滴直徑在I U m以上的霧狀含水溶劑A31。這是因為，在平均液滴直徑小于Ium的情況下，吐出壓力在液體從空氣輔助式霧化器噴嘴47噴射時過高，并且向稀釋區(qū)40穩(wěn)定地供給液體變得困難。據(jù)此，雙軸混捏機I能夠在適度的吐出壓力(非過高的吐出壓力)下噴射霧狀含水溶劑A31。亦即，雙軸混捏機I能夠穩(wěn)定地噴射霧狀含水溶劑A31。
[0082]如上所述，在該用于制造含水電極糊的方法中，在稀釋步驟中，將用于稀釋混合物的含水溶劑A3在平均液滴直徑在I U m以上且在增稠劑的平均粒徑(D50)以下的霧狀狀態(tài)下噴射到雙軸混捏機I內(nèi)。此外，在雙軸混捏機I中，在混合區(qū)40中，配置有將用于稀釋混合物的含水溶劑A3在平均液滴直徑在I U m以上且在增稠劑的平均粒徑(D50)以下的霧狀狀態(tài)下噴射到殼體10內(nèi)部的空氣輔助式霧化器噴嘴47 (第一噴射器)。
[0083]據(jù)此，該用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏機I能夠減小含水電極糊A5中的微凝膠的尺寸。
[0084]因此，該用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏機I能夠抑制微凝膠的尺寸變得大于通過在負(fù)極集電體上涂覆含水電極糊A5并通過干燥而形成的涂膜的厚度。因而，該用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏機I能夠抑制涂膜中發(fā)生諸如覆蓋不足和針孔之類的涂覆缺陷。亦即，該用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏機I能夠減少涂覆缺陷的發(fā)生數(shù)量。因此，當(dāng)根據(jù)該用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏機I制造含水電極糊A5時，能夠提高電池的合格率。[0085]此外，該用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏機I能夠減小含水電極糊A5中殘留的微凝膠的最大尺寸。因此，當(dāng)根據(jù)該用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏機I制造含水電極糊A5時，能夠抑制鋰析出造成的電池電阻的上升。
[0086]此外，該用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏機I在混捏期間不需要使用槳葉刮除附著于行星式攪拌機的攪拌葉片的含水電極糊。因此，該用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏機I能夠減少工時和降低直接勞動力成本。
[0087]這里，通過使負(fù)極活性物質(zhì)的粒徑更大來提高電池的容量保持率。在使負(fù)極活性物質(zhì)的粒徑更大的情況下，由負(fù)極活性物質(zhì)吸收的油(亞麻仁油)的吸收量(下文稱為“吸油量”)變小。在吸油量小的情況下，有必要提高稠混捏區(qū)30中的固體含量比率(以減小含水量)。
[0088]這種情況下，許多增稠劑在混捏區(qū)30內(nèi)既不會膨潤也不會被粉碎并被傳送到稀釋區(qū)40。亦即，許多增稠劑中包含的纖維素在稀釋區(qū)40中吸收含水溶劑A3且膨潤。
[0089]亦即，在使負(fù)極活性物質(zhì)的粒徑更大以提高電池的容量保持率的情況下，可迅速膨潤的纖維素增加。因此，這種情況下，具有大尺寸的微凝膠趨于殘留在含水電極糊A5中。
[0090]同樣，在像這樣的情況下，雙軸混捏機I能夠通過在稀釋區(qū)40中噴射霧狀含水溶劑A31而使既未膨潤又未被粉碎的大部分纖維素緩慢膨潤。因此，該用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏機I即使在使活性物質(zhì)的粒徑更大以提高電池的容量保持率的情況下也能夠抑制微凝膠的尺寸變大。
[0091]亦即，在通過該用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏機I制造電極糊A5的情況下，能夠減少涂覆缺陷的發(fā)生數(shù)量，并且在減小涂覆缺陷的最大尺寸的同時，能夠提高電池的容量保持率。
[0092]接下來，將描述涂膜的涂覆缺陷的評價結(jié)果。
[0093]在涂覆缺陷的評價中，分別使用無定形涂覆石墨、CMC、離子交換水和SBR (丁苯橡膠)作為負(fù)極活性物質(zhì)、增稠劑、含水溶劑和粘合劑，來制造用于負(fù)極的含水電極糊。
[0094]在評價涂覆缺陷時，制造負(fù)極活性物質(zhì)、增稠劑和粘合劑的比率(含水電極糊的固體含量組分比率)為98.6:0.7:0.7且固體含量比率為54%的含水電極糊。
[0095]在評價涂覆缺陷時，制造例如下述的第一示例、第二示例以及第一至第五對比示例的含水電極糊作為滿足預(yù)定固體含量組分比率和固體含量比率的用于負(fù)極的含水電極糊。在各含水電極糊中，主要是含水溶劑A2、A3的注入條件不同。
[0096]第一示例的含水電極糊是使用例如在本實施例中描述的雙軸混捏機I制造的含水電極糊。亦即，如圖4所示，第一示例的含水電極糊是通過將棒狀含水溶劑A20注入稠混捏區(qū)30內(nèi)并通過將霧狀含水溶劑A31噴射到稀釋區(qū)40內(nèi)而制造的含水電極糊。將霧狀含水溶劑A31的平均液滴直徑設(shè)定在I U m以上且在增稠劑(CMC)的平均粒徑(D50)以下。
[0097]如圖5所示，第二示例的含水電極糊是利用除在第一溶劑注入口 14中設(shè)置有空氣輔助式霧化器噴嘴137以外以與根據(jù)本實施例的雙軸混捏機I相同的方式構(gòu)成的雙軸混捏機制造的含水電極糊。亦即，第二示例的含水電極糊是通過將霧狀含水溶劑A21、A31噴射到稠混捏區(qū)30和稀釋區(qū)40內(nèi)而制造的含水電極糊。將霧狀含水溶劑A21、A31的各平均液滴直徑設(shè)定在Ium以上且在增稠劑(CMC)的平均粒徑(D50)以下。
[0098]如圖6所示，第一對比示例的含水電極糊是如下所示制造的。將粉末和含水溶劑注入市售行星式攪拌機的罐內(nèi)。在通過行星式攪拌機使粉末和含水溶劑稠混捏之后，注入含水溶劑以進行稀釋。此后，將粘合劑注入罐內(nèi)以執(zhí)行最終混捏。在制造第一對比示例的含水電極糊時，在稠混捏和稀釋期間將含水溶劑一并注入行星式攪拌機的罐內(nèi)。
[0099]如圖7所示，第二對比示例的含水電極糊是利用除在第二溶劑注入口 15中設(shè)置有孔板147以外以與根據(jù)本實施例的雙軸混捏機I相同的方式構(gòu)成的雙軸混捏機制造的含水電極糊。亦即，第二對比示例的含水電極糊是通過將棒狀含水溶劑A20、A30注入稠混捏區(qū)30和稀釋區(qū)40內(nèi)而制造的含水電極糊。換言之，第二對比示例的含水電極糊相當(dāng)于利用普通連續(xù)式雙軸混捏機制造的含水電極糊。
[0100]如圖8所示，第三對比示例的含水電極糊是利用除在第一溶劑注入口 14中設(shè)置有空氣輔助式霧化器噴嘴137且在第二溶劑注入口 15中設(shè)置有孔板147以外以與根據(jù)本實施例的雙軸混捏機I相同的方式構(gòu)成的雙軸混捏機制造的含水電極糊。亦即，第三對比示例的含水電極糊是通過將霧狀含水溶劑A21噴射到稠混捏區(qū)30內(nèi)并通過將棒狀含水溶劑A30注入稀釋區(qū)40內(nèi)而制造的含水電極糊。將霧狀含水溶劑A21的平均液滴直徑設(shè)定在Iiim以上且在增稠劑(CMC)的平均粒徑(D50)以下。
[0101]如圖9所示，第四對比示例的含水電極糊是利用除在第二溶劑注入口 15中設(shè)置有淋噴噴頭247以外以與根據(jù)本實施例的雙軸混捏機I相同的方式構(gòu)成的雙軸混捏機制造的含水電極糊。亦即，第四對比示例的含水電極糊是通過將棒狀含水溶劑A20注入稠混捏區(qū)30內(nèi)并通過將淋噴狀含水溶劑A32注入稀釋區(qū)40內(nèi)而制造的含水電極糊。
[0102]如圖10所示，第五對比示例的含水電極糊是利用除在第一溶劑注入口 14中設(shè)置有空氣輔助式霧化器噴嘴137且在第二溶劑注入口 15中設(shè)置有淋噴噴頭247以外以與根據(jù)本實施例的雙軸混捏機I相同的方式構(gòu)成的雙軸混捏機制造的含水電極糊。亦即，根據(jù)第五對比示例的含水電極糊是通過將霧狀含水溶劑A21注入稠混捏區(qū)30內(nèi)并通過將淋噴狀含水溶劑A32注入稀釋區(qū)40內(nèi)而制造的含水電極糊。將霧狀含水溶劑A21的平均液滴直徑設(shè)定在I U m以上且在增稠`劑(CMC)的平均粒徑(D50)以下。
[0103]通過將第一示例、第二示例以及第二至第五對比示例的各用于制造含水電極糊的雙軸混捏機的上下旋轉(zhuǎn)軸21、22的轉(zhuǎn)速設(shè)定為600rpm，來制造各含水電極糊。此外，在各雙軸混捏機和第一對比示例的用于制造含水電極糊的行星式攪拌機中，將稠混捏區(qū)30 (混合物)內(nèi)的固體含量比率設(shè)定為60%，并制造各含水電極糊。
[0104]如下所述評價涂覆缺陷。將各含水電極糊涂覆在各負(fù)極集電體上，使其干燥，并形成涂膜。使用缺陷檢查儀檢查涂膜。測量諸如覆蓋不足和針孔之類的涂覆缺陷的發(fā)生數(shù)量(涂覆缺陷數(shù)量)。在評價涂覆缺陷時，通過在后續(xù)步驟中考慮電池的合格率，判定缺陷數(shù)量為2個缺陷/m以下的情況為可接受的，且判定缺陷數(shù)量為3個缺陷/m以上為NG。
[0105]在評價涂覆缺陷時，使用顯微鏡觀察涂覆缺陷，并計算涂覆缺陷之中最大的涂覆缺陷的尺寸(最大缺陷尺寸)。在評價涂覆缺陷時，當(dāng)從涂膜的厚度方向觀察涂覆缺陷時，將與從涂覆缺陷的一個端部到另一個端部最長的直線垂直的直線的距離視為最大缺陷尺寸。在評價涂覆缺陷時，通過考慮鋰析出，將最大缺陷尺寸小于100 u m的情況判定為0K，并且將最大缺陷尺寸為100 u m以上的情況判定為NG。
[0106]圖11所示的判定欄示出了涂覆缺陷數(shù)量和最大缺陷尺寸的判定結(jié)果。具體地，在涂覆缺陷數(shù)量和最大缺陷尺寸兩者都被判定為OK的情況下，指示“〇”，而在涂覆缺陷數(shù)量和最大缺陷尺寸中的至少任一者被判定為NG的情況下，指示“ X ”。
[0107]如圖6和11所示，第一對比示例的含水電極糊具有67個缺陷/m的涂覆缺陷數(shù)量和230 iim的最大缺陷尺寸。此外，如圖7和11所示，第二對比示例的含水電極糊具有89個缺陷/m的涂覆缺陷數(shù)量和260 u m的最大缺陷尺寸。亦即，在粉末和含水溶劑被一并注入的情況下，以及在棒狀含水溶劑A20、A30被注入稠混捏區(qū)30和稀釋區(qū)40內(nèi)的情況下，涂覆缺陷發(fā)生點多并且最大缺陷尺寸大。
[0108]亦即，在第一和第二對比示例的含水電極糊中，涂覆缺陷數(shù)量和最大缺陷尺寸兩者都被判定為NG。
[0109]如圖8和11所示，第三對比示例的含水電極糊具有75個缺陷/m的涂覆缺陷數(shù)量和140 的最大缺陷尺寸。亦即，即使在將棒狀含水溶劑A30注入稀釋區(qū)40內(nèi)的情況下，通過將霧狀含水溶劑A21噴射到稠混捏區(qū)30內(nèi)，也可將最大缺陷尺寸減小到約60%。然而，不能減少涂覆缺陷數(shù)量。
[0110]亦即，第三對比示例的含水電極糊在涂覆缺陷數(shù)量和最大缺陷尺寸兩方面都被判定為NG。
[0111]如圖9和11所示，在第四對比示例的含水電極糊中，涂覆缺陷數(shù)量為32個缺陷/m且最大缺陷尺寸為160 iim。此外，如圖10和11所示，第五對比示例的含水電極糊具有30個缺陷/m的涂覆缺陷數(shù)量和190 u m的最大缺陷尺寸。亦即，在淋噴狀含水溶劑A32被注入稀釋區(qū)40內(nèi)的情況下，與第一對比示例和第二對比示例的含水電極糊相比，涂覆缺陷數(shù)量可減少到約一半，并且最大缺陷尺寸可減小到約70%。
[0112]然而，在第四和第五對比示例的含水電極糊中，涂覆缺陷數(shù)量和最大缺陷尺寸兩者都被判定為NG。亦即，在第四和第五對比示例的含水電極糊中，已確認(rèn)的是，通過將淋噴狀含水溶劑A32注入稀釋區(qū)40內(nèi)，能夠減小含水電極糊中的微凝膠的尺寸。然而，無法充分確保含水電極糊的品質(zhì)。
[0113]另一方面，如圖4和11所示，根據(jù)第一示例的含水電極糊，涂覆缺陷數(shù)量為I個缺陷/m，且最大缺陷尺寸為80 ym。此外，如圖5和11所示，根據(jù)第二示例的含水電極糊，涂覆缺陷數(shù)量為I個缺陷/m且最大缺陷尺寸為70 u m。
[0114]亦即，第一和第二示例的含水電極糊在涂覆缺陷數(shù)量和最大缺陷尺寸兩方面都被判定為0K。
[0115]如從以上結(jié)果也顯而易見的，發(fā)現(xiàn)在通過將霧狀含水溶劑A31噴射到稀釋區(qū)40內(nèi)而制造含水電極糊的情況下，可大幅減少涂覆缺陷數(shù)量，并且可大大減小最大缺陷尺寸。亦即，發(fā)現(xiàn)在通過將霧狀含水溶劑A31噴射到稀釋區(qū)40內(nèi)而制造含水電極糊的情況下，可將含水電極糊中的微凝膠的尺寸減小至能夠充分確保含水電極糊的品質(zhì)的程度。
[0116]還發(fā)現(xiàn)，如圖4和5所示，在霧狀含水溶劑A31被噴射到稀釋區(qū)40內(nèi)的結(jié)構(gòu)中，在霧狀含水溶劑A21也被噴射到稠混捏區(qū)30內(nèi)的情況下，與棒狀含水溶劑A20被注入稠混捏區(qū)30內(nèi)的情況相比，能夠減小最大缺陷尺寸。這是因為增稠劑中包含的纖維素在稠混捏區(qū)30內(nèi)也能緩慢地膨潤。
[0117]亦即，根據(jù)該用于制造含水電極糊的方法優(yōu)選的是，在稠混捏步驟中，將用于與粉末Al —起稠混捏的含水溶劑A2在平均液滴直徑在I y m以上且在增稠劑的平均粒徑(D50)以下的霧狀狀態(tài)下噴射到雙軸混捏機I內(nèi)。還優(yōu)選的是，雙軸混捏機I在稠混捏區(qū)中設(shè)置有將用于與粉末Al —起稠混捏的含水溶劑A2在平均液滴直徑在I U m以上且在增稠劑的平均粒徑(D50)以下的霧狀狀態(tài)下噴射到殼體10內(nèi)部的空氣輔助式霧化器噴嘴137 (第二噴射器)。
[0118]本實施例的用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏機I在制造用于正極的含水電極糊的情況下同樣能以與制造用于負(fù)極的含水電極糊的情況相同的方式減小含水電極糊中的微凝膠的尺寸。因此，本實施例的用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏機I在制造用于正極的含水電極糊的情況下同樣能夠提高電池的合格率并抑制鋰析出造成的電池電阻的上升。
[0119]在稀釋區(qū)40內(nèi)不必配置有空氣輔助式霧化器噴嘴47。亦即，稀釋區(qū)40可設(shè)置有利用液體的壓力來噴射霧狀液體的噴嘴。在霧狀含水溶劑A21被噴射到稠混捏區(qū)30內(nèi)的情況下也是如此。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造含水電極糊的方法，其特征在于包括: 將由活性物質(zhì)和增稠劑制成的粉末以及含水溶劑注入雙軸混捏機(I)內(nèi)，并利用所述雙軸混捏機(I)使所述粉末和所述含水溶劑稠混捏以生成混合物；以及 將平均液滴直徑在Ium以上且在所述增稠劑的平均粒徑(D50)以下的霧狀含水溶劑通過噴射而注入所述雙軸混捏機(I)內(nèi)，并利用所述雙軸混捏機(I)用所注入的含水溶劑來稀釋所述混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造含水電極糊的方法，其特征在于， 在生成所述混合物時，將用于與所述粉末一起稠混捏的含水溶劑在平均液滴直徑在Ium以上且在所述增稠劑的平均粒徑(D50)以下的霧狀狀態(tài)下噴射到所述雙軸混捏機(I)內(nèi)。
3.一種雙軸混捏機(I)，其特征在于包括: 稠混捏區(qū)(30)，在所述稠混捏區(qū)中，由活性物質(zhì)和增稠劑制成的粉末以及含水溶劑被注入中空外殼的內(nèi)部，并且通過使兩個在互相間隔預(yù)定距離的平行狀態(tài)下由所述中空外殼支承的旋轉(zhuǎn)軸(21，22)旋轉(zhuǎn)，所述粉末和所述含水溶劑被稠混捏以生成混合物； 稀釋區(qū)(40)，在所述稀釋區(qū)中，含水溶劑被注入所述外殼的內(nèi)部，并且通過使相應(yīng)的所述旋轉(zhuǎn)軸(21，22)旋轉(zhuǎn)，所述混合物被所注入的含水溶劑稀釋；和 第一噴霧器，所述第一噴霧器設(shè)置于所述稀釋區(qū)(40)并將用于稀釋所述混合物的含水溶劑在平均液滴直徑在Ium以上且在所述增稠劑的平均粒徑(D50)以下的霧狀狀態(tài)下噴射到所述外殼的內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙軸混捏機(I)，其特征在于還包括: 位于所述稠混捏區(qū)(30)中的第二噴霧器，所述第二噴霧器用于將用于與所述粉末一起稠混捏的含水溶劑在平均液滴直徑在Ium以上且在所述增稠劑的平均粒徑(D50)以下的霧狀狀態(tài)下噴射到所述外殼的內(nèi)部。
【文檔編號】H01M4/04GK103811714SQ201310552394
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】上薗知之 申請人:豐田自動車株式會社