(57)【要約】【課題】電池電極スラリーの品質を安定に保つ。【解決手段】電池電極スラリー作製用混練方法として、バインダー供給部１１と、正極材供給部１２と、導電助剤供給部１３と、配管２１から２４と、モーノポンプ５１と、混練部１４と、温度センサ６１と、温度制御部７１と、を備える電池電極スラリー作製用混練装置１を準備し、温度センサ６１による計測結果に基づき電池電極スラリーを作製するための材料の温度をバインダーの硬化温度より低くなるように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダーを含む電池電極スラリーを作製するための材料を付勢して輸送し混練することで、電池電極スラリーを作製する電池電極スラリー作製用混練方法であって、
前記電池電極スラリーの作製用の複数の材料が供給され、供給された複数の材料を混練して連続的に排出する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて排出された材料を輸送する第２のステップと、
前記第１のステップにおいて混練されている材料と、前記第２のステップにおいて輸送されている材料と、のうち少なくともいずれか１つの温度を計測する第３のステップと、
前記第３のステップにおける計測結果に基づいて、前記第１のステップにおいて混練するために供給される材料と、前記第１のステップにおいて混練されている材料と、前記第２のステップにおいて輸送されている材料と、のうち少なくともいずれか１つの温度を前記バインダーの硬化温度より低くなるように制御する第４のステップと、
を備えることを特徴とする電池電極スラリー作製用混練方法。
【請求項２】
前記第４のステップでは、前記第３のステップにおける計測結果に基づいて、前記第１のステップにおいて混練するために供給される材料と、前記第１のステップにおいて混練されている材料と、前記第２のステップにおいて輸送されている材料と、のうち少なくともいずれか１つの温度を、前記バインダーの硬化温度より低く、かつ、当該材料の粘度が所定の許容値を超える温度よりも高い温度に制御することを特徴とする請求項１に記載の電池電極スラリー作製用混練方法。
【請求項３】
バインダーを含む電池電極スラリーを作製するための材料を付勢して輸送し混練することで、電池電極スラリーを作製する電池電極スラリー作製用混練方法であって、
前記電池電極スラリーの作製用の複数の材料が供給され、供給された複数の材料を混練して連続的に排出する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて排出された材料を輸送する第２のステップと、
前記第２のステップにおいて輸送された材料を貯留するとともに、貯留している材料を連続的に排出する第３のステップと、
前記第１のステップにおいて混練されている材料と、前記第２のステップにおいて輸送されている材料と、前記第３のステップにおいて貯留されている材料と、のうち少なくともいずれか１つの温度を計測する第４のステップと、
前記第４のステップにおける計測結果に基づいて、前記第１のステップにおいて混練するために供給される材料と、前記第１のステップにおいて混練されている材料と、前記第２のステップにおいて輸送されている材料と、前記第３のステップにおいて貯留されている材料と、のうち少なくともいずれか１つの温度を前記バインダーの硬化温度より低くなるように制御する第５のステップと、
を備えることを特徴とする電池電極スラリー作製用混練方法。
【請求項４】
前記第５のステップでは、前記第４のステップにおける計測結果に基づいて、前記第１のステップにおいて混練するために供給される材料と、前記第１のステップにおいて混練されている材料と、前記第２のステップにおいて輸送されている材料と、前記第３のステップにおいて貯留されている材料と、のうち少なくともいずれか１つの温度を、前記バインダーの硬化温度より低く、かつ、当該材料の粘度が所定の許容値を超える温度よりも高い温度に制御することを特徴とする請求項３に記載の電池電極スラリー作製用混練方法。
【請求項５】
前記第１のステップが行われる空間と、前記第２のステップが行われる空間と、が連通して閉鎖された空間を形成し、
前記空間を減圧または不活性ガスを充満させた状態にする第５のステップを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電池電極スラリー作製用混練方法。
【請求項６】
前記第１のステップが行われる空間と、前記第２のステップが行われる空間と、前記第３のステップが行われる空間と、が連通して閉鎖された空間を形成し、
前記空間を減圧または不活性ガスを充満させた状態にする第６のステップを備えることを特徴とする請求項３または４に記載の電池電極スラリー作製用混練方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池電極スラリー作製用混練方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の材料を混練してスラリーを得る方法として、バッチ混練が一般的である。バッチ混練とは、スラリーの作製に必要な複数の材料を全て大釜に投入し、これら複数の材料が均一に混ざるまで混練を行うことである。
【０００３】
ただ、バッチ混練では、複数の材料を一度にまとめて投入してから均一に混ぜるため、混練時間を長くとる必要がある。また、大釜の取り替えや、混練用のブレードや大釜内部の掻きとり作業といった清掃作業を、人手で行う必要がある。さらに、上述の清掃作業は、大釜を取り替えるたびに必要である。以上より、バッチ混練は、スラリーの作製過程における工数増加の原因になっていた。
【０００４】
また、バッチ混練では、大釜に複数の材料を全て投入してから、スラリーが得られるまでに、時間がかかってしまう。このため、ある程度の量のスラリーを短時間で得るためには、１度のバッチ混練で得られるスラリー量を増加させる必要があり、大釜を大きくする必要がある。したがって、装置の小型化が困難であった。
【０００５】
また、バッチ混練では、大釜の取り替えや清掃作業といった人手で行う必要のある工程が上述のように存在するため、スラリーの作製工程の完全自動化が困難であった。
【０００６】
さらに、バッチ混練では、作製するスラリー量の自由度が低く、スラリーが不足しないよう多めに作製するなどによって、大量に得られたスラリーを使用するまでのタイムラグが問題になることがあった。
【０００７】
そこで、複数の材料を粗混練する予備混練部と、予備混練部で粗混練された材料を本混練する本混練部と、を備え、予備混練部で粗混練された材料を、モーノポンプにより本混練部に供給する混練装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３３９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
二次電池の電池電極（例えば正極）を構成する電極板（例えば正極板）を形成する際、必要な材料を混練して得られた電池電極スラリーを金属シート（例えば正極であればアルミシート）上に塗布し、乾燥させることで、電極板を形成する。この電池電極スラリーには、バインダーが含まれている。バインダーは、電極活物質間を結合させることや、電極活物質と金属シートとを結合させるために、用いられる。混練処理により電池電極スラリーの温度が変動すると、バインダーが硬化するなどの変化が電池電極スラリーに起こり、電池電極スラリーとしての品質が安定しなくなる。特許文献１に示されている混練装置は、混練処理による電池電極スラリーの温度の変動を考慮していないため、電池電極スラリーの品質が安定しないおそれがあった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、電池電極スラリーの品質を安定に保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【００１２】
（１）  本発明は、バインダーを含む電池電極スラリー（例えば、後述の正極スラリーに相当）を作製するための材料を付勢して輸送し混練することで、電池電極スラリーを作製する電池電極スラリー作製用混練方法であって、前記電池電極スラリーの作製用の複数の材料（例えば、後述のバインダー、正極活物質、および導電助剤に相当）が供給され、供給された複数の材料を混練して連続的に排出する第１のステップと、前記第１のステップにおいて排出された材料を輸送する第２のステップと、前記第１のステップにおいて混練されている材料と、前記第２のステップにおいて輸送されている材料と、のうち少なくともいずれか１つの温度を計測する第３のステップと、前記第３のステップにおける計測結果に基づいて、前記第１のステップにおいて混練するために供給される材料と、前記第１のステップにおいて混練されている材料と、前記第２のステップにおいて輸送されている材料と、のうち少なくともいずれか１つの温度を前記バインダーの硬化温度より低くなるように制御する第４のステップと、を備えることを特徴とする電池電極スラリー作製用混練方法を提案している。
【００１３】
この発明によれば、第１のステップにより、供給された複数の材料を混練し、第２のステップにより、第１のステップにおいて混練された材料を輸送することとした。このため、第１のステップおよび第２のステップにより、複数の材料の混練を行いつつ、これら複数の材料の受け入れと、混練した材料の移送と、を行うことができる。すなわち、第１のステップおよび第２のステップにより、混練済みの材料を移送することと、新たに供給される複数の材料を混練することと、を並行して行うことができる。したがって、第２のステップを行う構成の後段への材料の供給を連続的に行うことができる。
【００１４】
また、上述のように第２のステップを行う構成の後段への材料の供給を連続的に行うことができるので、従来のように大釜を取り替える必要がなくなり、本発明における電池電極スラリーの温度管理を容易に行うことができる。
【００１５】
また、上述のように第２のステップを行う構成の後段への材料の供給を連続的に行うことができるので、大量の材料を一度に混練する必要がない。このため、大量の電池電極スラリーが一度に作製されることがなくなるので、電池電極スラリーの温度が、一度に作製された大量の電池電極スラリーの中でばらついてしまうのを抑制することができる。したがって、品質の安定した電池電極スラリーの作製を実現することができる。
【００１６】
また、第１のステップでは、エネルギーを印加しながら材料を混ぜていくため、材料の温度が上昇する。この材料の温度の上昇があまりに大きくなると、材料中に含まれるバインダーが、硬化してしまう可能性がある。材料が硬化してしまうと、所望の品質を有する電池電極スラリーができないだけでなく、電池電極スラリー作製用混練方法を実施する装置の内部に電池電極スラリーが詰まってしまい、電池電極スラリー作製用混練方法を実施する装置の故障を招く可能性もある。
【００１７】
そこで、第３のステップにより、第１のステップにおいて混練されている材料と、第２のステップにおいて輸送されている材料と、のうち少なくともいずれか１つの温度を計測することとした。また、第４のステップにより、第３のステップにおける計測結果に基づいて、第１のステップにおいて混練するために供給される材料と、第１のステップにおいて混練されている材料と、第２のステップにおいて輸送されている材料と、のうち少なくともいずれか１つの温度をバインダーの硬化温度より低くなるように制御することとした。このため、材料の温度がバインダーの硬化温度以上になってしまうのを防止することができるので、電池電極スラリー作製用混練方法を実施する装置の故障を防止することができるとともに、電池電極スラリーの品質を安定させることができる。
【００１８】
（２）  本発明は、（１）の電池電極スラリー作製用混練方法について、前記第４のステップでは、前記第３のステップにおける計測結果に基づいて、前記第１のステップにおいて混練するために供給される材料と、前記第１のステップにおいて混練されている材料と、前記第２のステップにおいて輸送されている材料と、のうち少なくともいずれか１つの温度を、前記バインダーの硬化温度より低く、かつ、当該材料の粘度が所定の許容値を超える温度よりも高い温度に制御することを特徴とする電池電極スラリー作製用混練方法を提案している。
【００１９】
ここで、極端に温度が下がった場合などにおいては、材料の粘度が高くなり、第１のステップにおいて通常と同じエネルギーを材料に対して印加しても、材料にかかるせん断力や摩擦力などが大きく変わってしまうので、所望の品質を有する電池電極スラリーを得られない可能性がある。そこで、この発明によれば、（１）の電池電極スラリー作製用混練方法において、第１のステップにおいて混練するために供給される材料と、第１のステップにおいて混練されている材料と、第２のステップにおいて輸送されている材料と、のうち少なくともいずれか１つの温度を、バインダーの硬化温度より低く、かつ、材料の粘度が所定の許容値を超える温度よりも高い温度に制御することとした。このため、温度上昇に伴う材料の硬化だけでなく、温度低下に伴う材料の粘度の上昇も、抑制することができるので、電池電極スラリーの品質をより的確に向上させることができる。
【００２０】
（３）  本発明は、バインダーを含む電池電極スラリー（例えば、後述の正極スラリーに相当）を作製するための材料を付勢して輸送し混練することで、電池電極スラリーを作製する電池電極スラリー作製用混練方法であって、前記電池電極スラリーの作製用の複数の材料（例えば、後述のバインダー、正極活物質、および導電助剤に相当）が供給され、供給された複数の材料を混練して連続的に排出する第１のステップと、前記第１のステップにおいて排出された材料を輸送する第２のステップと、前記第２のステップにおいて輸送された材料を貯留するとともに、貯留している材料を連続的に排出する第３のステップと、前記第１のステップにおいて混練されている材料と、前記第２のステップにおいて輸送されている材料と、前記第３のステップにおいて貯留されている材料と、のうち少なくともいずれか１つの温度を計測する第４のステップと、前記第４のステップにおける計測結果に基づいて、前記第１のステップにおいて混練するために供給される材料と、前記第１のステップにおいて混練されている材料と、前記第２のステップにおいて輸送されている材料と、前記第３のステップにおいて貯留されている材料と、のうち少なくともいずれか１つの温度を前記バインダーの硬化温度より低くなるように制御する第５のステップと、を備えることを特徴とする電池電極スラリー作製用混練方法を提案している。
【００２１】
この発明によれば、第３のステップにより、第２のステップにおいて輸送された材料を貯留するとともに、貯留している材料を連続的に排出することとした。このため、第１のステップにおいて混練されて連続的に排出された材料は、第３のステップにおいて貯留される。したがって、第１のステップにおいて混練された材料は、第３のステップにおいて貯留されている間に混ざり合うので、第３のステップを行う構成の後段に供給された時点での材料の品質のばらつきは、第１のステップを行う構成から排出された時点での材料の品質のばらつきと比べて、小さくなる。よって、（１）の電池電極スラリー作製用混練方法が奏することのできる上述の効果に加えて、電池電極スラリーの品質をさらに安定させることができるという効果も奏することができる。
【００２２】
（４）  本発明は、（３）の電池電極スラリー作製用混練方法について、前記第５のステップでは、前記第４のステップにおける計測結果に基づいて、前記第１のステップにおいて混練するために供給される材料と、前記第１のステップにおいて混練されている材料と、前記第２のステップにおいて輸送されている材料と、前記第３のステップにおいて貯留されている材料と、のうち少なくともいずれか１つの温度を、前記バインダーの硬化温度より低く、かつ、当該材料の粘度が所定の許容値を超える温度よりも高い温度に制御することを特徴とする電池電極スラリー作製用混練方法を提案している。
【００２３】
この発明によれば、（３）の電池電極スラリー作製用混練方法において、第１のステップにおいて混練するために供給される材料と、第１のステップにおいて混練されている材料と、第２のステップにおいて輸送されている材料と、第３のステップにおいて貯留されている材料と、のうち少なくともいずれか１つの温度を、バインダーの硬化温度より低く、かつ、材料の粘度が所定の許容値を超える温度よりも高い温度に制御することとした。このため、温度上昇に伴う材料の硬化だけでなく、温度低下に伴う材料の粘度の上昇も、抑制することができるので、電池電極スラリーの品質をより的確に安定させることができる。
【００２４】
（５）  本発明は、（１）または（２）の電池電極スラリー作製用混練方法について、前記第１のステップが行われる空間と、前記第２のステップが行われる空間と、が連通して閉鎖された空間を形成し、前記空間を減圧または不活性ガスを充満させた状態にする第５のステップを備えることを特徴とする電池電極スラリー作製用混練方法を提案している。
【００２５】
この発明によれば、（１）または（２）の電池電極スラリー作製用混練方法において、第１のステップが行われる空間と、第２のステップが行われる空間と、が連通して閉鎖された空間を形成することとした。また、この空間を、減圧または不活性ガスを充満させた状態にすることとした。このため、第１のステップが行われる空間に材料が投入されてから、第２のステップが行われる空間から電池電極スラリーが排出されるまでの間において、材料や電池電極スラリーが大気にさらされてしまうのを抑制することができる。したがって、電池電極スラリーの品質をさらに安定させることができる。
【００２６】
（６）  本発明は、（３）または（４）の電池電極スラリー作製用混練方法について、前記第１のステップが行われる空間と、前記第２のステップが行われる空間と、前記第３のステップが行われる空間と、が連通して閉鎖された空間を形成し、前記空間を減圧または不活性ガスを充満させた状態にする第６のステップを備えることを特徴とする電池電極スラリー作製用混練方法を提案している。
【００２７】
この発明によれば、（３）または（４）の電池電極スラリー作製用混練方法において、第１のステップが行われる空間と、第２のステップが行われる空間と、第３のステップが行われる空間と、が連通して閉鎖された空間を形成することとした。また、この空間を、減圧または不活性ガスを充満させた状態にすることとした。このため、第１のステップが行われる空間に材料が投入されてから、第３のステップが行われる空間から電池電極スラリーが排出されるまでの間において、材料や電池電極スラリーが大気にさらされてしまうのを抑制することができる。したがって、電池電極スラリーの品質をさらに安定させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、電池電極スラリーの品質を安定に保ちつつ、電池電極スラリーを連続的かつ短時間に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電池電極スラリー作製用混練装置の概略を示す構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る電池電極スラリー作製用混練装置の概略を示す構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る電池電極スラリー作製用混練装置が備えるタンクの概略を示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る電池電極スラリー作製用混練装置の概略を示す構成図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る混練部を複数並列に設けた例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組み合わせを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００３１】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る電池電極スラリー作製用混練方法を実現可能な電池電極スラリー作製用混練装置１の概略を示す構成図である。電池電極スラリー作製用混練装置１は、複数の材料としてバインダー、正極活物質、および導電助剤（導電助材）を混練して、リチウムイオン二次電池の正極に用いられる正極スラリーを作製する正極スラリー作製用混練装置である。
【００３２】
バインダーは、バインダー供給部１１に収容される。バインダー供給部１１には、配管２１が連通しており、バインダー供給部１１は、配管２１にバインダーを連続的に供給する。配管２１には、混練部１４が連通しているとともに、モーノポンプ５１が設けられている。モーノポンプ５１は、配管２１に供給されたバインダーを混練部１４に向って付勢する。
【００３３】
なお、上述の連続的とは、本実施形態では、時間的に途切れることなく（とめどなく）という意味である。このため、配管２１にバインダーを連続的に供給するとは、時間的に途切れることなく（とめどなく）配管２１にバインダーを供給するということである。
【００３４】
また、バインダーとしては、有機溶剤に溶かして用いるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの有機溶剤系（非水系）のバインダーを使用することができる。また、水系バインダーとして、水に分散可能であるスチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）や、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリロニトリル、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートなどのエチレン性不飽和カルボン酸エステルや、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸などのエチレン性不飽和カルボン酸や、ＳＢＲと併用されるだけでなく近年バインダーとしても注目されているカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などの水系ポリマーや、アルギン酸化合物などを使用することもできる。また、これらを複数種類混合したものを使用することもできる。
【００３５】
さらに、バインダーは、溶剤に溶解または分散させて使用することもできる。溶剤としては、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、イソプロパノール、トルエン、水などを使用することができ、これらを複数種類混合したものを使用することもできる。これらは、使用する増粘材や活物質の種類および特性に応じて、適宜選択して使用することができる。
【００３６】
正極活物質は、正極材供給部１２に収容される。正極材供給部１２には、配管２２が連通しており、正極材供給部１２は、配管２２に正極活物質を連続的に供給する。配管２２には、混練部１４が連通しているとともに、重量計５３が設けられている。重量計５３は、正極材供給部１２から混練部１４に向かって配管２２の内部を流通した正極活物質の重量を計測して、配管２２に供給された正極活物質の瞬時供給量を測定し、測定結果を制御部３２に送信する。正極材供給部１２には、投入された正極活物質を配管２２に供給するフィーダー（図示省略）が設けられており、制御部３２は、瞬時供給量の変動の有無の確認と、積算供給量の管理と、を行うとともに、重量計５３から送信された測定結果に基づいて供給量を決定し、決定した供給量を正極材供給部１２のフィーダーに送信する。正極材供給部１２のフィーダーは、制御部３２から送信された供給量に基づいて、正極活物質を配管２２に連続的に供給する。配管２２は、鉛直方向に延伸しており、混練部１４は、配管２２の下端に連通している。このため、配管２２に供給された正極活物質は、重力により自由落下して連続的に混練部１４に供給されることになる。
【００３７】
なお、正極活物質としては、一般式ＬｉｘＭＯ２（Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｌの中から選ばれる１種以上の元素であり、ｘは０＜ｘ＜１．５を満たすものとする）などの層状構造・スピネル構造を有する物質や、一般式ＬｉｘＡＰＯ４（Ａは、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｍｎの中から選ばれる１種以上の金属元素であり、ｘは０＜ｘ≦１．２を満たすものとする）などのオリビン型構造を有する物質などを使用することができる。特に、オリビン型リン酸鉄リチウムを有する物質である、一般式ＬｉｘＦｅｙＡ（１−ｙ）ＰＯ４（ただし、ｘは０＜ｘ≦１を満たし、ｙは０＜ｙ≦１を満たし、ＡはＴｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｍｎの中から選ばれる一種の金属元素であるものとする）で表わされるリチウムリン酸金属化合物を使用することが望ましい。また、リチウムリン酸金属化合物の表面にカーボンが被覆された粒子、または、この粒子の凝集体を使用することもできる。
【００３８】
導電助剤は、導電助剤供給部１３に収容される。導電助剤供給部１３には、配管２３が連通しており、導電助剤供給部１３は、配管２３に導電助剤を連続的に供給する。配管２３には、混練部１４が連通しているとともに、重量計５４が設けられている。重量計５４は、導電助剤供給部１３から混練部１４に向かって配管２３の内部を流通した導電助剤の重量を計測して、配管２３に供給された導電助剤の瞬時供給量を測定し、測定結果を制御部３２に送信する。導電助剤供給部１３には、投入された導電助剤を配管２３に供給するフィーダー（図示省略）が設けられており、制御部３２は、瞬時供給量の変動の有無の確認と、積算供給量の管理と、を行うとともに、重量計５４から送信された測定結果に基づいて供給量を決定し、決定した供給量を導電助剤供給部１３のフィーダーに送信する。導電助剤供給部１３のフィーダーは、制御部３２から送信された供給量に基づいて、導電助剤を配管２３に連続的に供給する。配管２３は、鉛直方向に延伸しており、混練部１４は、配管２３の下端に連通している。このため、配管２３に供給された導電助剤は、重力により自由落下して連続的に混練部１４に供給されることになる。
【００３９】
なお、導電助剤としては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、カーボンブラックなどのカーボン粉体を使用することができる。また、これらを複数種類混合したものを使用することもできる。
【００４０】
以上より、混練部１４には、モーノポンプ５１により付勢されたバインダーが適切な分量で連続的に供給されるとともに、重力により自由落下して正極活物質および導電助剤がそれぞれ適切な分量で連続的に供給されることになる。
【００４１】
混練部１４は、連続的に供給されるバインダー、正極活物質、および導電助剤を、逐次、混練して正極スラリーとして連続的に排出する。混練部１４には、配管２４およびフィルタ１８を介してコーター１９が連通しており、混練部１４から連続的に排出された正極スラリーは、モーノポンプ５１からバインダーへの付勢力と、混練部１４からの吐出力と、により、配管２４およびフィルタ１８を介してコーター１９に連続的に供給される。
【００４２】
以上によれば、混練部１４は、バインダー、正極活物質、および導電助剤の混練を行いつつ、これら材料の連続的な受け入れと、コーター１９への正極スラリーの連続的な供給と、を行う。すなわち、混練部１４は、正極スラリーをコーター１９へ連続的に供給することと、新たに供給された材料を連続的に混練することと、を並行して行う。
【００４３】
なお、正極スラリーの温度が低下し過ぎると、正極スラリーの粘度が高くなり過ぎてしまう。一方、正極スラリーの温度が上昇し過ぎると、フィブリル化（硬化）や分離といった変質がバインダーに発生してしまう。
【００４４】
そこで、図１に示すように、配管２４には、温度センサ６１が設けられている。温度センサ６１は、混練部１４から排出された正極スラリーの温度を計測し、計測結果を温度制御部７１に送信する。
【００４５】
温度制御部７１は、温度センサ６１により計測された正極スラリーの温度に応じて、混練部１４で混練されている材料の温度を、バインダーの硬化温度より低く、かつ、正極スラリーの粘度が所定の許容値を超える温度よりも高い温度に制御する。具体的には、温度制御部７１は、混練部１４を取り囲む温度制御用ジャケットを含んで構成される。温度制御用ジャケットは冷却水や温水が循環可能になっており、冷却水あるいは温水を温度制御用ジャケット内に流すことで混練部１４を冷却あるいは加熱して、混練部１４内の正極スラリーの温度を所望の温度に整えることができる。
【００４６】
なお、混練部１４からコーター１９まで距離が長いと、配管２４の長さが長くなり、配管２４の内部を流れる正極スラリーの温度が変化しやすくなる場合がある。そこで、この場合には、冷却用のジャケットや加熱用のジャケットを配管２４に取り付けて、配管２４の内部を流れる正極スラリーの温度を、バインダーの硬化温度より低く、かつ、正極スラリーの粘度が所定の許容値を超える温度よりも高くすることが好ましい。
【００４７】
フィルタ１８は、混練部１４からコーター１９に向かって配管２４の内部を流通する正極スラリーに含まれる不純物を除去する。フィルタ１８により除去される不純物としては、気泡や、未分散の凝集塊などがある。
【００４８】
コーター１９は、フィルタ１８により不純物の除去された正極スラリーを、集電体に塗布する。集電体としては、金属箔のように電気伝導性を有するものであれば使用することができ、材質や形状や大きさには特に制限がない。好ましくは、アルミニウム箔または銅箔を使用することが望ましい。
【００４９】
なお、バインダー供給部１１、正極材供給部１２、および導電助剤供給部１３のそれぞれを初端とし、コーター１９を終端とし、これらが連通して形成される空間は、密閉されており、この空間には空間制御部３１が連通している。空間制御部３１は、上述の空間を、減圧または不活性ガスを充満させた状態にする。不活性ガスとしては、例えば窒素を使用することができる。
【００５０】
以上の電池電極スラリー作製用混練方法は、以下の効果を奏することができる。
【００５１】
本実施形態における電池電極スラリー作製用混練方法は、混練部１４に、バインダー供給部１１および配管２１によりバインダーを供給し、正極材供給部１２および配管２２により正極活物質を供給し、導電助剤供給部１３および配管２３により導電助剤を供給し、混練部１４により、供給された複数の材料を混練し、配管２４により、混練された正極スラリーをコーター１９に供給する。このため、混練部１４は、複数の材料の混練を行いつつ、これら複数の材料の受け入れと、混練した材料のコーター１９への供給と、を行うことができる。すなわち、混練部１４は、混練済みの材料をコーター１９へ供給することと、新たに供給される複数の材料を混練することと、を並行して行うことができる。したがって、コーター１９への材料の供給を連続的に行うことができる。
【００５２】
また、本実施形態における電池電極スラリー作製用混練方法は、上述のようにコーター１９への正極スラリーの供給を連続的に行うことができるので、従来のように大釜を取り替える必要がなくなるので、電池電極スラリー作製用混練装置１における正極スラリーの温度管理を容易に行うことができる。
【００５３】
また、本実施形態における電池電極スラリー作製用混練方法は、上述のようにコーター１９への正極スラリーの供給を連続的に行うことができるので、大量の材料を一度に混練する必要がない。このため、大量の正極スラリーが一度に作製されることがなくなるので、正極スラリーの温度が、一度に作製された大量の正極スラリーの中でばらついてしまうのを抑制することができる。したがって、品質の安定した正極スラリーの作製を実現することができる。
【００５４】
また、本実施形態における電池電極スラリー作製用混練方法は、温度センサ６１により、混練部１４から排出された正極スラリーの温度を計測し、温度制御部７１により、混練部１４で混練されている材料の温度を、バインダーの硬化温度より低くなるように制御する。このため、正極スラリーの温度がバインダーの硬化温度以上になってしまうのを防止することができる。したがって、電池電極スラリー作製用混練装置１の故障を防止することができるとともに、正極スラリーの品質をさらに安定させることができる。
【００５５】
また、本実施形態における電池電極スラリー作製用混練方法は、温度制御部７１により、混練部１４で混練されている材料の温度を、バインダーの硬化温度より低く、かつ、正極スラリーの粘度が所定の許容値を超える温度よりも高い温度に制御する。このため、温度上昇に伴う正極スラリーの硬化と、温度低下に伴う正極スラリーの粘度の上昇と、を抑制することができるので、正極スラリーの品質をさらに安定させることができる。
【００５６】
また、本実施形態における電池電極スラリー作製用混練方法は、モーノポンプ５１により、配管２１により輸送されるバインダーを付勢するとともに、混練部１４から正極スラリーを排出する。このため、モーノポンプ５１による付勢力や、混練部１４からの吐出力により、電池電極スラリー作製用混練装置１に設けられた各構成における材料や排出物が、電池電極スラリー作製用混練装置１内を移送されることになる。したがって、正極スラリーの作製に人手は不要であり、混練の工程全体を自動化することができる。
【００５７】
また、本実施形態における電池電極スラリー作製用混練方法では、混練部１４は、連続的に供給されるバインダー、正極活物質、および導電助剤を、逐次、混練して正極スラリーとして連続的に排出する。さらに、混練部１４の単位時間当たりの処理量は、混練部１４に供給される複数の材料の単位時間当たりの総量に等しいものとする。このため、混練部１４に供給される複数の材料の単位時間当たりの総量と、混練部１４が排出する正極スラリーの単位時間当たりの総量とは、等しくなる。したがって、混練部１４に供給された複数の材料を、配管２１から２３でも混練部１４でも滞留させることなく、コーター１９へ連続的に移送することができる。
【００５８】
また、本実施形態における電池電極スラリー作製用混練方法では、バインダー供給部１１、正極材供給部１２、および導電助剤供給部１３のそれぞれを初端とし、コーター１９を終端とし、これらが連通して形成される空間は、密閉されている。このため、バインダー供給部１１、正極材供給部１２、および導電助剤供給部１３に各材料が投入されてから、コーター１９により正極スラリーが集電体に塗布されるまでの間において、これら材料や正極スラリーが大気にさらされてしまうのを抑制することができる。
【００５９】
また、本実施形態における電池電極スラリー作製用混練方法では、上述の密閉されている空間に、空間制御部３１が連通している。このため、この空間を、減圧させた状態にしたり、不活性ガスを充満させた状態にしたりすることができる。したがって、この空間内部で、材料や正極スラリーが大気にさらされてしまうのを抑制することができる。したがって、正極スラリーの品質をさらに安定させることができる。
【００６０】
＜第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態に係る電池電極スラリー作製用混練方法を実現可能な電池電極スラリー作製用混練装置１Ａの概略を示す構成図である。電池電極スラリー作製用混練装置１Ａは、図１に示した本発明の第１実施形態に係る電池電極スラリー作製用混練装置１とは、タンク４１、配管２８、およびモーノポンプ５８を備える点が異なる。なお、電池電極スラリー作製用混練装置１Ａにおいて、電池電極スラリー作製用混練装置１と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６１】
タンク４１は、混練部１４に連通する配管２４と連通している。このタンク４１は、配管２４を介して混練部１４から連続的に供給される正極スラリーを貯留する。
【００６２】
タンク４１には、配管２８が連通しており、タンク４１は、貯留している正極スラリーを配管２８に連続的に供給する。配管２８には、コーター１９が連通しているとともに、モーノポンプ５８およびフィルタ１８が設けられている。タンク４１は、貯留している正極スラリーを配管２８に連続的に供給し、モーノポンプ５８は、配管２８に供給された正極をコーター１９に向って付勢する。タンク４１の構成の一例を、図３を用いて以下に説明する。
【００６３】
図３は、タンク４１の概略を示す断面図である。タンク４１は、モーター４１１、攪拌部４１２、およびケース４１３を備える。攪拌部４１２は、いわゆるアンカー型攪拌翼であり、回転軸４１２１および攪拌翼４１２２を備える。回転軸４１２１は、回転軸４１２１の長手方向の中心線を回転軸として、モーター４１１により回転駆動され、回転軸４１２１が回転すると、攪拌翼４１２２も回転する。タンク４１は、モーター４１１を駆動して攪拌翼４１２２を回転させることで、貯留している正極スラリーを攪拌する。なお、正極スラリーは、タンク４１の側面に設けられた搬入口（図示省略）からタンク４１の内壁をつたってタンク４１内に入る。これは、タンク４１の上方から入ることによって、正極スラリーに気泡が含まれてしまうのを避けるためである。また、タンク４１に貯留されている正極スラリーは、タンク４１の底面に設けられた排出口（図示省略）から排出される。
【００６４】
本実施形態における電池電極スラリー作製用混練方法によれば、第１実施形態における電池電極スラリー作製用混練方法が奏することのできる上述の効果に加えて、以下の効果を奏することができる。
【００６５】
混練部１４には、バインダー供給部１１、正極材供給部１２、および導電助剤供給部１３のそれぞれからバインダー、正極活物質、および導電助剤が予め定められた配合比で供給されてはくる。しかし、フィーダーのタイミング、計量誤差、搬送に基づく影響（搬送速度、搬送タイミング、搬送量など）などにより、僅かではあるが、混練部１４で混練されて連続的に排出される正極スラリーの品質にばらつきが生じてしまうことがある。しかし、電池電極スラリー作製用混練装置１Ａは、混練部１４とコーター１９との間にタンク４１を備える。このため、混練部１４で混練されて連続的に排出される正極スラリーは、タンク４１で貯留された後に、コーター１９に供給される。したがって、混練部１４で混練された正極スラリーは、タンク４１で貯留されている間に混ざり合うので、コーター１９に供給された時点での正極スラリーの品質のばらつきは、混練部１４から排出された時点での正極スラリーの品質のばらつきと比べて、小さくなる。よって、正極スラリーの品質を安定させることができる。
【００６６】
また、本実施形態における電池電極スラリー作製用混練方法では、タンク４１に、貯留している正極スラリーを攪拌する攪拌部４１２が設けられている。このため、混練部１４で混練された正極スラリーは、タンク４１で貯留されている間にさらに混ざり合うので、混練により分散させた、正極スラリーを構成する材料が分離してしまうことなく、正極スラリーを複数の材料が混練された状態に維持することができ、正極スラリーの品質をさらに均一にすることができる。
【００６７】
また、本実施形態における電池電極スラリー作製用混練方法では、混練部１４とコーター１９との間にタンク４１が設けられているので、混練部１４の処理量と、コーター１９の処理量と、が異なっていても、タンク４１をいわゆるバッファとして利用することができ、コーター１９の処理量に等しい量の正極スラリーをコーター１９に供給することができる。具体的には、混練部１４の処理量が、コーター１９の処理量よりも少ない場合、その差分をタンク４１に貯留されている正極スラリーで補って、コーター１９の処理量に等しい量の正極スラリーをコーター１９に供給することができる。また、混練部１４の処理量が、コーター１９の処理量よりも多い場合、その差分をタンク４１に貯留して、コーター１９の処理量に等しい量の正極スラリーをコーター１９に供給することができる。このため、混練部１４により混練された正極スラリーを連続的にコーター１９に供給しつつ、作製する正極スラリーの目標量や、清掃といったメンテナンス状況などに応じて、適宜、混練部１４とコーター１９とを独立して駆動させることができる。
【００６８】
なお、温度制御部７１は、温度センサ６１により計測された正極スラリーの温度に応じて、タンク４１に貯留されている正極スラリーの温度を、バインダーの硬化温度より低く、かつ、正極スラリーの粘度が所定の許容値を超える温度よりも高い温度に制御することとしてもよい。この場合、例えば冷却用のジャケットや加熱用のジャケットを、タンク４１に取り付ければよい。
【００６９】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計なども含まれる。
【００７０】
例えば、上述の各実施形態では、混練部１４の１つの混練部が設けられている場合について説明した。しかし、２つ以上の混練部が直列に接続されていてもよい。
【００７１】
また、上述の各実施形態では、正極スラリーを例を説明したが、本発明は、これに限らず、例えば負極スラリーに対して適用することもできる。
【００７２】
また、上述の第１実施形態では、温度センサ６１により、混練部１４から排出された正極スラリーの温度を計測するものとした。しかし、これに限らず、図４に示すように混練部１４で混練されている材料の温度を計測するものとしてもよい。
図４は、温度センサ６１を混練部１４Ａに設けた電池電極スラリー作製用混練装置１Ｂの概略を示す構成図である。この電池電極スラリー作製用混練装置１Ｂでは、温度センサ６１により、混練部１４で混練されている材料の温度を計測し、温度制御部７１により、温度センサ６１により計測された材料の温度に応じて、混練部１４で混練されている材料の温度を、バインダーの硬化温度より低く、かつ、正極スラリーの粘度が所定の許容値を超える温度よりも高い温度に制御する。
以上の電池電極スラリー作製用混練装置１Ｂによる電池電極スラリー作製用混練方法は、第１実施形態における電池電極スラリー作製用混練方法や、第２実施形態における電池電極スラリー作製用混練方法と、同様の効果を奏することができる。
【００７３】
また、上述の第１実施形態では、温度制御部７１により、混練部１４で混練されている材料の温度を、バインダーの硬化温度より低く、かつ、正極スラリーの粘度が所定の許容値を超える温度よりも高い温度に制御するものとした。しかし、これに限らず、例えば、バインダー供給部１１に収容されているバインダーや、配管２１の内部を流通するバインダーの温度や、配管２４の内部を流通する正極スラリーの温度を、上述のように制御するものとしてもよい。
【００７４】
また、上述の第１実施形態では、バインダー供給部１１から混練部１４へのバインダーの供給を、モーノポンプ５１により行うものとした。しかしこれに限らず、例えば、ダイヤフラムポンプ、ピストンポンプ、プランジャーポンプ、デラスコポンプ、ギヤーポンプ、ベーンポンプなどを用いることもできる。また、バインダー供給部１１を混練部１４よりも高い位置に設け、重力を利用してバインダーに圧力を付勢することで、バインダー供給部１１から混練部１４へのバインダーの供給を行うものとしてもよい。なお、重力を利用する場合でも、供給する材料の供給量を制御するために、配管２１にモーノポンプ５１を設けておくことが好ましい。
【００７５】
また、上述の第１実施形態では、混練部１４は、１つ設けられるものとしたが、これに限らず、例えば図５に示すように、複数（図５では２つ）が並列に設けられるものとしてもよい。この場合、温度センサ６１は、図５に示すように、複数の混練部１４の後段にまとめて１組だけ設けられ、各混練部１４からそれぞれ排出されて合わせられた正極スラリーの温度を温度センサ６１にて計測し、この計測結果が送信された温度制御部７１によりそれぞれの混練部１４内の正極スラリーの温度が整えられる。これによれば、作製する正極スラリーの目標量や、清掃といったメンテナンス状況に応じて、複数の混練部１４のそれぞれを独立して駆動させることができる。また、複数の混練部１４からの排出物を一括で制御するため、少ないコストでの排出物の温度制御を実現できる。
【００７６】
また、上述の第１実施形態では、バインダー供給部１１、正極材供給部１２、および導電助剤供給部１３のそれぞれから、すなわち異なる構成から、バインダー、正極活物質、および導電助剤のそれぞれが供給されるものとした。しかし、これに限らず、バインダー、正極活物質、および導電助剤のそれぞれが、同一の構成から供給されるものとしてもよい。
【００７７】
また、上述の第１実施形態では、モーノポンプ５１は、配管２１に設けられるものとした。しかし、これに限らず、配管２４に設けられるものとしてもよく、また、配管２１、２４のうち複数に設けられるものとしてもよい。配管２４に設ける場合には、付勢手段として、圧力などによりスラリーを吸引するようにして付勢する構成を設けることが好ましい。さらに、配管２４に設ける場合には、最初の正極スラリーが混練部１４から排出されるまで、配管２１に設けられたモーノポンプ５１によりバインダーを付勢させたり、混練部１４にある程度の付勢力を有する構成を設けて材料を付勢させたりすることが好ましい。このように付勢させることで、電池電極スラリー作製用混練装置１内における材料やスラリーの移送をよりスムーズに行うことができる。
【００７８】
また、温度制御用ジャケットを用いずに、冷却水や温水を循環可能な空間を混練部１４の内部に形成し、この空間内に冷却水や温水を流すようにしてもよい。
【００７９】
また、温度制御用ジャケットを用いずに、温度制御部７１の制御により、混練部１４において材料を混練するローターの回転速度を変える（高温時には回転速度を遅くして発熱を抑え、低温時には回転速度を速めて発熱を促す）ようにして、正極スラリーの温度を所望の温度に整えるようにしてもよい。なお、上述のローターの回転速度を可変にすることによって混練対象の材料群が混練処理を受ける時間にばらつきが生じないように、ローターの回転速度の変更に伴って温度制御部７１によりモーノポンプによる付勢力を調整するようにしてもよい。モーノポンプによる付勢力が可変になることから材料の移動速度がばらつく場合は、混練部１４の排出側にタンク４１のような貯留手段を設けて混練部１４から排出される正極スラリーを貯留し、所望の付勢力を与えるようなモーノポンプにより、貯留した正極スラリーを排出するようにすればよい。
【００８０】
また、上述の各実施形態では、温度制御用ジャケットに冷却水または温水を流すこととしたが、これに限らず、例えば冷却風や温風を流してもよい。
【００８１】
また、上述の各実施形態では、混練部１４には、３種類の材料が供給されるものとしたが、これに限らず、例えば２種類の材料や、４種類の材料が供給されるものとしてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１、１Ａ、１Ｂ；電池電極スラリー作製用混練装置
１１；バインダー供給部
１２；正極材供給部
１３；導電助剤供給部
１４；混練部
１８；フィルタ
１９；コーター
２１から２４；配管
３１；空間制御部
３２；制御部
４１；タンク
５１、５８；モーノポンプ
６１；温度センサ
７１；温度制御部
【図１】
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【図２】
2017188397.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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