(57)【要約】  基材上に供給された電極活物質を含む粉体をスキージロールによりスキージして粉体層を形成した後、前記基材を鉛直下方向に搬送しながら、一対のプレス用ロールにより、前記基材に前記粉体層を圧密して電極シートを製造するリチウムイオン電池用電極の製造方法において、前記基材上に前記粉体を供給する供給工程と、一方の前記プレス用ロールの回転軸を通る鉛直線と、前記回転軸と前記スキージロールの回転軸を通る線の成す角度であるスキージ角度θが、０°〜６０°の位置に配置された前記スキージロールにより、前記基材上に供給された前記粉体を均し前記粉体層を形成する粉体層形成工程と、前記一対のプレス用ロールにより前記基材に前記粉体層を圧密する圧密工程と、を含む。
2016111137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に供給された電極活物質を含む粉体をスキージロールによりスキージして粉体層を形成した後、前記基材を鉛直下方向に搬送しながら、一対のプレス用ロールにより、前記基材に前記粉体層を圧密して電極シートを製造するリチウムイオン電池用電極の製造方法において、
前記基材上に前記粉体を供給する供給工程と、
一方の前記プレス用ロールの回転軸を通る鉛直線と、前記回転軸と前記スキージロールの回転軸を通る線の成す角度であるスキージ角度θが、０°〜６０°の位置に配置された前記スキージロールにより、前記基材上に供給された前記粉体を均し前記粉体層を形成する粉体層形成工程と、
前記一対のプレス用ロールにより前記基材に前記粉体層を圧密する圧密工程と、
を含むことを特徴とするリチウムイオン電池用電極の製造方法。
【請求項２】
前記粉体層形成工程により形成された前記粉体層は、前記粉体のかさ密度の１０５〜１５０％の密度を有することを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池用電極の製造方法。
【請求項３】
前記スキージロールが対向する前記プレス用ロールと同方向に回転することを特徴とする請求項１または２に記載のリチウムイオン電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極活物質等を含む粉体を圧縮成形してリチウムイオン電池用電極を製造するリチウムイオン電池用電極の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、繰り返し充放電が可能なリチウムイオン電池は、環境対応からも今後の需要の拡大が見込まれている。リチウムイオン電池は、エネルギー密度が大きいことから、携帯電話やノート型パソコン等の分野で利用されているが、用途の拡大や発展に伴い、低抵抗化、大容量化等、より一層の性能向上が求められている。【０００３】
リチウムイオン電池用電極は電極シートとして得ることができる。例えば、特許文献１には、基材に粉体を供給して基材の表面に粉体層を形成し、基材を一対のプレス用ロール間を通過させて基材の表面に粉体層を連続的に圧縮成形することにより電極シートを得る電極シートの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２４６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の電極シートの製造方法を用いて電極シートを製造する場合、基材を一対のプレス用ロール間を通過させる際には、基材が上方から下方に搬送されることから、基材上に供給された粉体が一対のプレス用ロールへ搬送されるまでの間に基材上から滑り落ちることがあり電極シートの厚みや密度にむらが生じていた。【０００６】
本発明の目的は、基材上においてスキージされた粉体が一対のプレス用ロールへ搬送されるまでの間に基材上から滑り落ちることがないリチウムイオン電池用電極の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討の結果、スキージロールが設置される角度であるスキージ角度を変更することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。【０００８】
即ち、本発明によれば、
（１）基材上に供給された電極活物質を含む粉体をスキージロールによりスキージして粉体層を形成した後、前記基材を鉛直下方向に搬送しながら、一対のプレス用ロールにより、前記基材に前記粉体層を圧密して電極シートを製造するリチウムイオン電池用電極の製造方法において、前記基材上に前記粉体を供給する供給工程と、一方の前記プレス用ロールの回転軸を通る鉛直線と、前記回転軸と前記スキージロールの回転軸を通る線の成す角度であるスキージ角度θが、０°〜６０°の位置に配置された前記スキージロールにより、前記基材上に供給された前記粉体を均し前記粉体層を形成する粉体層形成工程と、前記一対のプレス用ロールにより前記基材に前記粉体層を圧密する圧密工程と、を含むことを特徴とするリチウムイオン電池用電極の製造方法、
（２）前記粉体層形成工程により形成された前記粉体層は、前記粉体のかさ密度の１０５〜１５０％の密度を有することを特徴とする（１）に記載のリチウムイオン電池用電極の製造方法、
（３）前記スキージロールが対向する前記プレス用ロールと同方向に回転することを特徴とする（１）または（２）に記載のリチウムイオン電池の製造方法、
が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基材上においてスキージされた粉体が一対のプレス用ロールへ搬送されるまでの間に基材上から滑り落ちることがないリチウムイオン電池用電極の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る粉体成形装置の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係るリチウムイオン電池用電極の製造方法について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るリチウムイオン電池用電極の製造方法に用いる粉体成形装置２の概略を示す図である。図１に示すように、粉体成形装置２は、回転軸１４Ａ，１４Ｂが同じ高さで、水平かつ平行に配列された一対のロール４Ａ，４Ｂからなるプレス用ロール４を有している。また水平方向に搬送される基材６上に供給する粉体１２を収容するホッパー８、粉体１２が供給された基材６がロール４Ａの外周に沿って水平方向から鉛直下方向に搬送される途中において基材６上の粉体１２をスキージし、均一な厚みの粉体層１６を形成する円柱形状のスキージロール１０を有している。
【００１２】
スキージロール１０は、スキージ角度θが、０°〜６０°、好ましくは５°〜４０°の位置にあって、かつロール４Ａの周面とスキージロール１０の周面とが所定の間隔となる位置に配置されている。ここでスキージ角度θとは、ロール４Ａの回転軸１４Ａを通る鉛直線と、回転軸１４Ａとスキージロール１０の回転軸１０Ａを通る線との成す角度である。またスキージロール１０は、対向するロール４Ａと同方向に回転する。即ちスキージロール１０は、粉体１２が供給された基材６の搬送方向と逆方向に回転しながら、基材６上の粉体をスキージする。
【００１３】
この粉体成形装置２を用いてリチウムイオン電池用電極としての電極シート２０を製造する場合には、まず、水平方向に搬送される、結着材が塗布された基材６上にホッパー８から粉体１２が供給される（供給工程）。
【００１４】
次に、粉体１２が供給された基材６は、ロール４Ａの外周に沿って鉛直下方向へ搬送方向が変更され、スキージロール１０によって基材６の表面に供給された粉体１２がスキージされ、基材６の表面に粉体層１６が形成される（粉体層形成工程）。ここでスキージされた粉体層１６は粉体１２のかさ密度の１０５％〜１５０％の密度を有する。
【００１５】
粉体層１６が形成された基材６は、プレス用ロール４のプレス点まで搬送され、一対のロール４Ａ、ロール４Ｂ間を通過する（圧密工程）。これにより、基材６の表面に粉体層１６が圧密され電極シート２０が製造される。
【００１６】
この実施の形態に係るリチウムイオン電池用電極の製造方法においては、図１に示すようにスキージロール１０の上流側でロール４Ａとスキージロール１０の間に粉体１２が堆積した状態となる。従ってスキージロール１０により粉体１２がスキージされる前に粉体１２に自重がかかった状態になることから、スキージ直後の粉体層１６の密度が大きくなる。これにより粉体層１６のグリップ力が高くなるため、一対のロール４Ａ，４Ｂによりプレスされる前に粉体層１６から粉体１２が落下することなく、厚みや密度にむらの無い電極シート２０を製造することができる。
【００１７】
なお、この実施の形態において、基材６としては、薄いフィルム状の基材であればよく、通常、厚さ１μｍ〜１０００μｍ、好ましくは５μｍ〜８００μｍである。基材６としては、アルミニウム、白金、ニッケル、タンタル、チタン、ステンレス鋼、銅、その他の合金などの金属箔または炭素、導電性高分子、紙、天然繊維、高分子繊維、布帛、高分子樹脂フィルムなどが挙げられ、目的に応じて適宜選択することができる。高分子樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂フィルム、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリ塩化ビニル、アラミドフィルム、ＰＥＮ、ＰＥＥＫ等を含んで構成されるプラスチックフィルム、シート等が挙げられる。
【００１８】
これらの中でも、リチウムイオン電池電極用の電極シート２０を製造する場合には、基材６として、金属箔または炭素フィルム、導電性高分子フィルムを用いることができ、好適には金属が用いられる。これらの中で導電性、耐電圧性の面から銅、アルミニウムまたはアルミニウム合金を使用することが好ましい。また、基材６の表面には塗膜処理、穴あけ加工、バフ加工、サンドブラスト加工及び／又はエッチング加工等の処理が施されていても良い。
【００１９】
結着材用の塗液は、ＳＢＲ水分散液であり、ＳＢＲの濃度は、１０〜４０ｗｔ％である。ＳＢＲのガラス転移温度は、−５０℃〜３０℃の範囲内である。結着材用の塗液には、塗液の粘度やぬれ性を調整するために、増粘剤や界面活性剤が含まれていてもよい。増粘剤や界面活性剤としては、公知のものを使用することができる。また、結着材として、ＳＢＲ以外にも、水系のポリアクリル酸（ＰＡＡ）や、有機溶媒系のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などを用いてもよい。
【００２０】
ホッパー８に収容される粉体１２としては、電極活物質を含む複合粒子が挙げられる。複合粒子は、電極活物質及び結着材を含み、必要に応じてその他の分散剤、導電材および添加剤を含んでもよい。
【００２１】
複合粒子をリチウムイオン電池の電極材料として用いる場合、正極用活物質としては、リチウムイオンを可逆的にドープ・脱ドープ可能な金属酸化物が挙げられる。かかる金属酸化物としては、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、燐酸鉄リチウム等を挙げることができる。なお、上記にて例示した正極活物質は適宜用途に応じて単独で使用してもよく、複数種混合して使用してもよい。
【００２２】
なお、リチウムイオン電池用正極の対極としての負極の活物質としては、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素、熱分解炭素などの低結晶性炭素（非晶質炭素）、グラファイト（天然黒鉛、人造黒鉛）、錫やケイ素等の合金系材料、ケイ素酸化物、錫酸化物、チタン酸リチウム等の酸化物、等が挙げられる。なお、上記に例示した電極活物質は適宜用途に応じて単独で使用してもよく、複数種混合して使用してもよい。
【００２３】
リチウムイオン電池電極用の電極活物質の形状は、粒状に整粒されたものが好ましい。粒子の形状が球形であると、電極成形時により高密度な電極が形成できる。
【００２４】
リチウムイオン電池電極用の電極活物質の体積平均粒子径は、正極、負極ともに通常０．１〜１００μｍ、好ましくは０．５〜５０μｍ、より好ましくは０．８〜３０μｍである。
【００２５】
複合粒子に用いられる結着材としては、前記電極活物質を相互に結着させることができる化合物であれば特に制限はない。好適な結着材は、溶媒に分散する性質のある分散型結着材である。分散型結着材として、例えば、シリコン系重合体、フッ素含有重合体、共役ジエン系重合体、アクリレート系重合体、ポリイミド、ポリアミド、ポリウレタン等の高分子化合物が挙げられ、好ましくはフッ素含有重合体、共役ジエン系重合体およびアクリレート系重合体、より好ましくは共役ジエン系重合体およびアクリレート系重合体が挙げられる。
【００２６】
分散型結着材の形状は、特に制限はないが、粒子状であることが好ましい。粒子状であることにより、結着性が良く、また、作製した電極の容量の低下や充放電の繰り返しによる劣化を抑えることができる。粒子状の結着材としては、例えば、ラテックスのごとき結着材の粒子が水に分散した状態のものや、このような分散液を乾燥して得られる粒子状のものが挙げられる。
【００２７】
結着材の量は、得られる電極活物質層と基材との密着性が充分に確保でき、かつ、内部抵抗を低くすることができる観点から、電極活物質１００重量部に対して、乾燥重量基準で通常は０．１〜５０重量部、好ましくは０．５〜２０重量部、より好ましくは１〜１５重量部である。
【００２８】
複合粒子には、前述のように必要に応じて分散剤を用いてもよい。分散剤の具体例としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどのセルロース系ポリマー、ならびにこれらのアンモニウム塩またはアルカリ金属塩などが挙げられる。これらの分散剤は、それぞれ単独でまたは２種以上を組み合わせて使用できる。
【００２９】
複合粒子には、前述のように必要に応じて導電材を用いてもよい。導電材の具体例としては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、及びケッチェンブラック（アクゾノーベル  ケミカルズ  ベスローテン  フェンノートシャップ社の登録商標）などの導電性カーボンブラックが挙げられる。これらの中でも、アセチレンブラックおよびケッチェンブラックが好ましい。これらの導電材は、単独でまたは二種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００３０】
複合粒子は、電極活物質、結着材および必要に応じ添加される前記導電材等他の成分を用いて造粒することにより得られ、少なくとも電極活物質、結着材を含んでなるが、前記のそれぞれが個別に独立した粒子として存在するのではなく、構成成分である電極活物質、結着材を含む２成分以上によって一粒子を形成するものである。具体的には、前記２成分以上の個々の粒子の複数個が結合して二次粒子を形成しており、複数個（好ましくは数個〜数十個）の電極活物質が、結着材によって結着されて粒子を形成しているものが好ましい。
【００３１】
複合粒子の製造方法は特に制限されず、流動層造粒法、噴霧乾燥造粒法、転動層造粒法などの公知の造粒法により製造することができる。
【００３２】
複合粒子の体積平均粒子径は、所望の厚みの電極活物質層を容易に得る観点から、通常０．１〜１０００μｍ、好ましくは１〜５００μｍ、より好ましくは３０〜２５０μｍの範囲である。
【００３３】
なお、複合粒子の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（たとえば、ＳＡＬＤ−３１００；島津製作所製）にて測定し、算出される体積平均粒子径である。
【図１】
2016111137.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月27日(2017.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に供給された電極活物質を含む粉体をスキージロールによりスキージして粉体層を形成した後、前記基材を鉛直下方向に搬送しながら、一対のプレス用ロールにより、前記基材に前記粉体層を圧密して電極シートを製造するリチウムイオン電池用電極の製造方法において、
前記基材上に前記粉体を供給する供給工程と、
一方の前記プレス用ロールの回転軸を通る鉛直線と、前記回転軸と前記スキージロールの回転軸を通る線の成す角度であるスキージ角度θが、０°〜６０°の位置に配置された前記スキージロールにより、前記基材上に供給された前記粉体を均し前記粉体層を形成する粉体層形成工程と、
前記一対のプレス用ロールにより前記基材に前記粉体層を圧密する圧密工程と、
を含むことを特徴とするリチウムイオン電池用電極の製造方法。
【請求項２】
前記粉体層形成工程により形成された前記粉体層は、前記粉体のかさ密度の１０５〜１５０％の密度を有することを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池用電極の製造方法。
【請求項３】
前記スキージロールが対向する前記プレス用ロールと同方向に回転することを特徴とする請求項１または２に記載のリチウムイオン電池用電極の製造方法。
【国際調査報告】
2016111137.tif 000004
2016111137.tif 000005
2016111137.tif 000006
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