電極糊劑的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及在鋰離子二次電池等的電極等的制造中使用的電極糊劑的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，混合動力汽車、電動汽車等車輛、筆記本型電腦等便攜電子設(shè)備等的驅(qū)動用電源利用可進(jìn)行充放電的鋰離子二次電池。
[0003]鋰離子二次電池例如具備:在正極集電體上形成有正極活性物質(zhì)層的正極板、在負(fù)極集電體上形成有負(fù)極活性物質(zhì)層的負(fù)極板和非水電解質(zhì)，所述正極活性物質(zhì)層含有可脫離嵌入鋰的鋰氧化物等正極活性物質(zhì)、粘接劑以及導(dǎo)電助劑，所述負(fù)極活性物質(zhì)層含有可吸藏放出鋰的碳材料等負(fù)極活性物質(zhì)和粘接劑。
[0004]正極板例如通過在正極集電體上涂布含有正極活性物質(zhì)、粘接劑、導(dǎo)電助劑和溶劑的正極糊劑而得到。
[0005]例如，專利文獻(xiàn)1中記載了，作為具有金屬箔、和形成于該金屬箔上且含有正極活性物質(zhì)粒子、碳系導(dǎo)電助劑及粘接劑的正極活性物質(zhì)層的正極板的制造方法，具備制作正極糊劑的正極糊劑作制工序、和將該正極糊劑涂布于金屬箔上的涂布工序，正極糊劑作制工序中，在以橫軸為混合粉末密度，以對數(shù)刻度的縱軸為正極糊劑的粘度的單對數(shù)曲線圖中，按照混合粉末的混合粉末密度的值X、及正極糊劑的粘度的值y的組(x，y)進(jìn)入規(guī)定區(qū)域R內(nèi)的方式，制備以在50?65*1:%的范圍選擇的固體成分濃度制備正極糊劑。
[0006]正極糊劑等的電極糊劑的固體成分濃度越高，越能夠減少制造正極板等電極板時的干燥時間及溶劑量，所以優(yōu)選。但是，在將電極糊劑的固體成分濃度設(shè)為例如大于65質(zhì)量％這樣的比現(xiàn)有技術(shù)中假定的濃度高的固體成分濃度的情況下，電極糊劑的粘度會過高，有時難以通過口模涂布機(jī)等涂布裝置進(jìn)行涂布。因此，在制作電極糊劑方面，從進(jìn)一步提高固體成分濃度的觀點(diǎn)來看尚有改善的余地。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-252810號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011]本發(fā)明的目的在于，提供一種電極糊劑的制造方法，可以制造即使為例如大于65質(zhì)量％那樣的高固體成分濃度也能夠進(jìn)行涂布的低粘度的電極糊劑。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]本發(fā)明提供一種含有活性物質(zhì)和溶劑的電極糊劑的制造方法，包含以下的微混合處理工序:通過微混合器對固體成分和溶劑的混合物進(jìn)行混煉，所述混合物含有以高固體成分濃度配合的活性物質(zhì)。
[0014]另外，所述電極糊劑的制造方法中，所述微混合器的混合部的剪切力優(yōu)選在4000kJ/L以上16000kJ/L以下的范圍。
[0015]另外，所述電極糊劑的制造方法中，所述混合物的固體成分濃度優(yōu)選大于65質(zhì)量％。
[0016]另外，所述電極糊劑的制造方法中，在所述微混合處理工序之前，優(yōu)選包含在所述活性物質(zhì)上被覆添加劑的被覆處理工序。
[0017]另外，所述電極糊劑的制造方法中，在所述微混合處理工序中，優(yōu)選還加入了添加劑進(jìn)行混煉。
[0018]另外，所述電極糊劑的制造方法中，優(yōu)選所述活性物質(zhì)含有鋰鎳錳復(fù)合氧化物，所述電極糊劑還含有具有鋰離子導(dǎo)電性的物質(zhì)作為添加劑。
[0019]發(fā)明效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明，可以制造即使為例如大于65質(zhì)量％那樣的高固體成分濃度也能夠進(jìn)行涂布的低粘度的電極糊劑。
【附圖說明】
[0021]圖1是示出本發(fā)明實(shí)施方式的電極糊劑的制造方法的一例的概略圖；
[0022]圖2是示出本發(fā)明實(shí)施方式的電極糊劑的制造方法的另一例的概略圖；
[0023]圖3是示出本發(fā)明實(shí)施方式的電極糊劑的制造方法的另一例的概略圖；
[0024]圖4是示出本發(fā)明實(shí)施方式的電極糊劑的制造方法的另一例的概略圖；
[0025]圖5是示出有關(guān)實(shí)施例1?3及比較例1?4中得到的電極的200循環(huán)后的容量維持率及電池輸出的圖；
[0026]圖6是示出有關(guān)實(shí)施例4及比較例5中得到的電極糊劑的固體成分率及糊粘度的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。本實(shí)施方式是實(shí)施本發(fā)明的一例，本發(fā)明不限于本實(shí)施方式。
[0028]<電極糊劑的制造方法>
[0029]本發(fā)明實(shí)施方式的電極糊劑的制造方法是含有活性物質(zhì)和溶劑的電極糊劑的制造方法，包含以下的微混合處理工序:通過微混合器對含有固體成分和溶劑的混合物進(jìn)行混煉，所述混合物以高固體成分濃度配合有活性物質(zhì)。
[0030]微混合器例如為可通過高壓栗將漿料送入噴嘴部等混合部、通過流過混合部時產(chǎn)生的高剪切力(例如500kJ/L以上16000kJ/L以下，優(yōu)選為4000kJ/L以上16000kJ/L以下，更優(yōu)選為8000kJ/L以上16000kJ/L以下)進(jìn)行混煉的混煉裝置，并且用于進(jìn)行混煉的噴嘴部等混合部的直徑為1000 μm以下，優(yōu)選為30 μπι?100 μm，更優(yōu)選為50 μπι?100 μπι的微尺度。微混合器為可將水和油之類的物質(zhì)混合使其乳化的裝置，例如可舉出吉田機(jī)械興業(yè)株式會社制的于7工4夕等。
[0031]如果微混合器的剪切力低于500kJ/L，則正極活性物質(zhì)等的凝集不易解開，有時分散不充分，如果大于16000kJ/L，則有時正極活性物質(zhì)微粉化。
[0032]如果微混合器的噴嘴部等混合部的直徑低于30 μ m，則有時混合部堵塞，如果大于1000 μ m，則正極活性物質(zhì)等的凝集不易解開，有時分散不充分。
[0033]圖1示出本實(shí)施方式的電極糊劑的制造方法的一例的概略。如圖1所示，例如將儲存于混合槽14的、混合了含有正極活性物質(zhì)等活性物質(zhì)、導(dǎo)電助劑和粘接劑的固體成分、以及溶劑的混合物(混合漿料)通過栗16送入微混合器10的具有噴嘴部等混合部的混煉部12，通過流過混合部時產(chǎn)生的高剪切力進(jìn)行混煉、分散，從而獲得正極糊劑等電極糊劑(微混合處理工序)。
[0034]本說明書中，“高固體成分濃度”例如是指上述混合物中的固體成分的濃度大于65質(zhì)量％，優(yōu)選大于69質(zhì)量％。上述混合物中的固體成分濃度上限例如為75質(zhì)量％以下。如果固體成分的濃度大于75質(zhì)量％，則有時混煉、分散變得困難。
[0035]在電池制造生產(chǎn)線中，將電極糊劑涂布于集電體上并進(jìn)行干燥從而得到電極板的電極涂布工序，設(shè)備費(fèi)用較高，其中涂布裝置的干燥裝置的設(shè)備費(fèi)用較高。為抑制設(shè)備費(fèi)用，期望縮短干燥爐的爐長，作為其方法之一，考慮降低所使用的電極糊劑的溶劑量、即提高電極糊劑中的固體成分濃度。但是，在現(xiàn)有的制造方法中，如果提高電極糊劑的固體成分濃度，則電極糊劑的粘度大幅增加，有時會超過口模涂布機(jī)等涂布裝置可涂布的糊劑粘度規(guī)格范圍。
[0036]本實(shí)施方式的電極糊劑的制造方法中，通過使用微混合器進(jìn)行混煉，與現(xiàn)有的二軸混煉機(jī)等混煉裝置相比，可以以更高的剪切力進(jìn)行混煉，因此，可以解開磷酸鋰等添加劑、正極活性物質(zhì)等的凝集，制作大致均勻地分散了的電極糊劑，另外，得到的電極糊劑的粘度降低。因此，即使為高于現(xiàn)有技術(shù)的固體成分濃度、例如大于65質(zhì)量％的高固體成分濃度，也能夠制作滿足可進(jìn)行電極涂布的要件的低粘度的電極糊劑。
[0037]作為正極活性物質(zhì)，只要可以是脫離嵌入鋰的物質(zhì)即可，沒有特別限制，例如可舉出 LiCo02、LiNi02、LiMn02、LiCoNi02、LiNiCoMn02等層狀氧化物、LiMn 204等尖晶石系氧化物、LiFeP04等橄欖石系氧化物等鋰氧化物等。
[0038]作為正極活性物質(zhì)，除此之外還優(yōu)選舉出可充電至約5V左右的鋰鎳錳復(fù)合氧化物。作為鋰鎳猛復(fù)合氧化物，例如可舉出1^祖。.5]?111.504等LiNi mMnn0p等。也可以一部分通過T1、Fe等進(jìn)行元素置換。
[0039]作為導(dǎo)電助劑，只要是賦予導(dǎo)電性的助劑即可，沒有特別限制，但例如可舉出乙炔黑、科琴黑、爐黑、石墨、碳纖維等碳系導(dǎo)電助劑。
[0040]作為粘接劑，只要是能夠適度分散正極活性物質(zhì)等的粘接劑即可，沒有特別限制，例如可舉出聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)等氟系樹脂等。
[0041]作為溶劑，只要是能夠適度分散正極活性物質(zhì)等固體成分的溶劑即可，沒有特別限制，例如可舉出N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等。
[0042]但是，過去，為實(shí)現(xiàn)鋰離子二次電池的進(jìn)一步高性能化(例如高能量密度化、高輸出化等)，探討了通過正極材料的變更等實(shí)現(xiàn)的電池的高電壓化。但是，在高電壓條件下電解液發(fā)生氧化分解，有時產(chǎn)生該氧化分解導(dǎo)致的循環(huán)特性降低。作為其對策之一，探討了通過在正極活性物質(zhì)上被覆保護(hù)層來實(shí)現(xiàn)抑制氧化分解，但相反地存在因被覆而導(dǎo)致電阻增加、導(dǎo)致輸出降低的可能性。
[0043]例如，特開2003-308842號公報中記載了，在作為高電壓正極材料使用鋰鎳錳復(fù)合氧化物時，通過使正極活性物質(zhì)層內(nèi)含有0.5?5%的磷酸鋰，可以抑制非水電解液的分解，提高充放電效率。
[0044]該技術(shù)中，即使僅通過添加混合磷酸鋰，也能夠抑制氧化分解。要抑制電解液的分解，0.