蓄電材料的制造裝置以及制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種蓄電材料的制造裝置以及制造方法。蓄電材料的制造裝置（1）具備：通過賦予振動來使增稠劑相對于溶劑溶解的溶解裝置（2）、和混勻粘度被調(diào)整后的增稠劑的溶解液和活性物質(zhì)的混勻裝置（4）。使增稠劑相對于溶劑溶解，并將活性物質(zhì)的粉末等在粘度調(diào)整后的增稠劑的溶解液中進行分散、混勻，能夠在短時間進行混勻，從而能夠抑制活性物質(zhì)的損傷。
【專利說明】蓄電材料的制造裝置以及制造方法
[0001]分別在2013年2月12日提交的日本專利申請第2013-024366號的以及在2013年11月15日提交的日本專利申請第2013-236709號的包括說明書、附圖和摘要在內(nèi)的公開，其全部內(nèi)容通過在此引用并組入于此。
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及制造蓄電材料的制造裝置以及制造方法。
【背景技術】
[0003]近年來，在混合動力汽車、電動汽車等中使用有鋰離子二次電池。鋰離子二次電池的電極通過將活性物質(zhì)的粉末等與增稠劑的溶解液混勻，再將得到的活性物質(zhì)材料(蓄電材料)的料漿涂布在鋁箔等基材上并進行干燥制造而成。
[0004]活性物質(zhì)例如如日本專利第4941692號公報所記載的那樣，通過對活性物質(zhì)的前驅(qū)體照射微波，并在低溫下進行熟成制造而成。而且，活性物質(zhì)材料的料漿通過將增稠劑、溶劑以及活性物質(zhì)的粉末等一起投入到混勻裝置并進行攪拌，在溶劑中溶解增稠劑的同時使活性物質(zhì)的粉末等分散，混勻到成為規(guī)定的粘度為止制造而成。
[0005]這時，為了提高料漿中的活性物質(zhì)的粉末等的分散效率，例如如日本專利第4104645號公報、日本特開2011-228062號公報、日本特開2006-310120號公報、以及日本特開2005-276502號公報所記載的那樣，通過對料漿賦予超聲波，使活性物質(zhì)的粉末等進行振動。此外，為了提高料漿中的活性物質(zhì)的粉末等的利用效率，例如如日本特開2000-306598號公報所記載的那樣，通過對料漿賦予微波，來加熱活性物質(zhì)的粉末等。
[0006]通常，增稠劑相對于溶劑難以溶解。例如在作為增稠劑使用了羧甲基纖維素的粉體，作為溶劑使用了水的情況下，羧甲基纖維素的粉體若包含水分則進行凝膠化。由于羧甲基纖維素的粉體進行了凝膠化，從而水分變得難以浸透到已凝膠化的羧甲基纖維素的粉體內(nèi)部，羧甲基纖維素的粉體全部不容易在水中溶解。因此，在如以往那樣將增稠劑、溶劑以及活性物質(zhì)的粉末等一起投入到混勻裝置進行攪拌而混勻的情況下，混勻時間呈變長的趨勢。如果混勻時間變長，則活性物質(zhì)長時間地受到剪切力，因此可能會導致活性物質(zhì)的損傷，而難于得到良好的電池性能。
[0007]此外，通?；钚晕镔|(zhì)材料的料漿的粘度越低，電池的初始性能越高，但是難于良好地進行混勻工序的后期工序亦即涂布工序和干燥工序。因此，活性物質(zhì)材料的料漿的粘度被調(diào)整成兼顧電池的初始性能以及涂布、干燥工序的執(zhí)行性而規(guī)定的值。由于該活性物質(zhì)材料的料漿的粘度調(diào)整通過利用在增稠劑的溶解液中混勻活性物質(zhì)粉末等之際的剪切能量來切斷增稠劑的分子鏈而進行，因此通過以高速進行混勻而能夠提高生產(chǎn)效率。但是，如果以高速進行混勻，則可能使活性物質(zhì)損傷，從而難以獲得良好的電池性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠抑制活性物質(zhì)的損傷并提高生產(chǎn)效率的蓄電材料的制造裝置以及制造方法。
[0009]作為本發(fā)明的一個方式的蓄電材料的制造裝置是制造至少包含增稠劑和活性物質(zhì)的蓄電材料的蓄電材料的制造裝置，其具有:溶解裝置，其通過賦予溶劑振動來將上述增稠劑溶解到上述溶劑中；和混勻裝置，其對上述增稠劑的溶解液和上述活性物質(zhì)進行混勻。
[0010]當在一個混勻裝置中進行了增稠劑相對于溶劑的溶解、活性物質(zhì)的粉末等的分散以及它們的粘度調(diào)整的情況下，尤其是在增稠劑的溶解、粘度調(diào)整中花費時間。因此，由于活性物質(zhì)長時間地受到剪切力，所以可能導致活性物質(zhì)的損傷。但是，上述方式的蓄電材料的制造裝置分開地構(gòu)成使增稠劑在溶劑中溶解的裝置以及將活性物質(zhì)的粉末等在粘度調(diào)整后的增稠劑的溶解液中進行分散、混勻的裝置，因此縮短了活性物質(zhì)受到剪切力的時間。由此，能夠抑制活性物質(zhì)的損傷。此外，尤其是由于能夠并行進行花費時間的增稠劑的溶解與活性物質(zhì)的粉末等的分散、混勻，因此能夠提高生產(chǎn)效率。
[0011]在上述方式的蓄電材料的制造裝置中，上述溶解裝置也可以通過使用微波賦予上述溶劑振動來將上述增稠劑溶解于上述溶劑中?；谖⒉ǖ脑龀韯┫鄬τ谌軇┑娜芙庖环脚c基于攪拌力的增稠劑相對于溶劑的溶解相比溶解時間較短。由此，基于微波的溶解所需的電力相比基于攪拌力的溶解所需的電力降低。
[0012]在上述方式的蓄電材料的制造裝置中，上述混勻裝置也可以混勻上述增稠劑的溶解液、上述活性物質(zhì)以及導電助劑。由此，不僅能夠制造二次電池的負極用的活性物質(zhì)材料，還能夠制造正極用的活性物質(zhì)材料。
[0013]上述方式的蓄電材料的制造裝置也可以構(gòu)成為還具有調(diào)整上述增稠劑的溶解液的粘度的粘度調(diào)整裝置，并混勻上述粘度被調(diào)整后的上述增稠劑的溶解液和上述活性物質(zhì)。
[0014]當在一個混勻裝置中進行了增稠劑相對于溶劑的溶解、活性物質(zhì)的粉末等的分散以及它們的粘度調(diào)整的情況下，尤其是在增稠劑的溶解、粘度調(diào)整中花費時間。因此，活性物質(zhì)長時間地受到剪切力，所以可能導致活性物質(zhì)的損傷。但是，由于在上述方式的蓄電材料的制造裝置中分別具有調(diào)整增稠劑的溶解液的粘度的粘度調(diào)整裝置和將活性物質(zhì)的粉末等在粘度調(diào)整后的增稠劑的溶解液中進行分散、混勻的裝置，因此縮短了活性物質(zhì)受到剪切力的時間。由此，能夠抑制活性物質(zhì)的損傷。此外，尤其是能夠?qū)⒒ㄙM時間的增稠劑的溶解液的粘度調(diào)整與活性物質(zhì)的粉末等的分散、混勻并行進行，因此能夠提高生產(chǎn)效率。
[0015]在上述方式的蓄電材料的制造裝置中，上述粘度調(diào)整裝置也可以通過使用超聲波賦予上述溶劑振動來調(diào)整上述增稠劑的溶解液的粘度?；诔暡ǖ脑龀韯┑娜芙庖旱恼扯日{(diào)整一方與基于攪拌力的增稠劑的溶解液的粘度調(diào)整相比粘度調(diào)整時間較短。因此，基于超聲波的粘度調(diào)整所需的電力相比基于攪拌力的粘度調(diào)整所需的電力降低。
[0016]作為本發(fā)明的其他方式的蓄電材料的制造方法是制造至少包含增稠劑和活性物質(zhì)的蓄電材料的蓄電材料的制造方法，其具有:通過賦予振動來將上述增稠劑溶解于溶劑中的溶解工序；和混勻上述增稠劑的溶解液和上述活性物質(zhì)的混勻工序。
[0017]根據(jù)上述方式的蓄電材料的制造方法，能夠得到與具有上述的蓄電材料的制造裝置相同的有效效果。
[0018]在上述方式的蓄電材料的制造方法中也可以還具有調(diào)整上述增稠劑的溶解液的粘度的粘度調(diào)整工序，并混勻上述粘度被調(diào)整后的上述增稠劑的溶解液和上述活性物質(zhì)。[0019]在上述方式的蓄電材料的制造方法中，上述粘度調(diào)整工序也可以將上述增稠劑的溶解液的粘度調(diào)整至規(guī)定的粘度范圍內(nèi)。通過將增稠劑的溶解液的粘度調(diào)整至考慮電池的初始性能并且接近最終的活性物質(zhì)的料漿粘度的規(guī)定的粘度范圍內(nèi)，能夠縮短用于與活性物質(zhì)的粉末等進行混勻并得到最終的活性物質(zhì)材料的料漿粘度的粘度調(diào)整時間。由此，縮短了活性物質(zhì)受到剪切力的時間，因此能夠降低活性物質(zhì)的損傷。
[0020]此外在上述方式的蓄電材料的制造方法中，上述粘度調(diào)整工序也可以調(diào)整至比規(guī)定的粘度范圍的上限值高出規(guī)定值的值。通過將增稠劑的溶解液的粘度調(diào)整至比規(guī)定的粘度范圍的上限值高出規(guī)定值的值，能夠之后通過加入溶劑而重新調(diào)整，以使得易于落入規(guī)定的粘度范圍內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]通過以下參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行的詳細描述，本發(fā)明前述的和其它的特點和優(yōu)點得以進一步明確，其中相同標號用來表示相同元件，其中:
[0022]圖1是本發(fā)明的實施方式所涉及的蓄電材料的制造裝置的概略構(gòu)成圖。
[0023]圖2是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的由蓄電材料的制造裝置的制造控制裝置進行的處理的流程圖。
[0024]圖3是表示基于微波的增稠劑的溶解液的粘度、基于攪拌力的增稠劑的溶解液的粘度以及基于加熱的增稠劑的溶解液的粘度的經(jīng)時變化的圖。
[0025]圖4是表示最終的活性物質(zhì)的料漿的粘度與增稠劑的溶解液的粘度的關系的圖。
[0026]圖5是表示基于超聲波的增稠劑的溶解液的粘度調(diào)整以及基于攪拌力的增稠劑的溶解液的粘度調(diào)整的隨時間的經(jīng)時變化的圖。
[0027]圖6是表示電池的容量維持率，即電池的耐久性(反復充放電特性)與活性物質(zhì)的料漿的粘度的關系的圖。
[0028]圖7是表示電池的容量維持率與活性物質(zhì)材料的累積沖擊能量的關系的圖?！揪唧w實施方式】
[0029]本實施方式所涉及的蓄電材料的制造裝置例如構(gòu)成用于制造鋰離子二次電池的電極(正極和負極)的裝置。鋰離子二次電池的電極通過在鋁箔或銅箔等基材上涂布活性物質(zhì)材料的料漿并進行干燥來作為蓄電材料制造而成。本實施方式的蓄電材料的制造裝置是制造活性物質(zhì)材料的料漿的裝置。
[0030]作為活性物質(zhì)材料的具體例子，在正極電極的情況下，具有作為活性物質(zhì)的鋰鎳氧化物等(固體含量)，作為溶劑的N-甲基吡咯烷酮等(液體含量)，作為導電助材的乙炔黑等以及作為粘合劑的聚偏氟乙烯等。在負極電極的情況下，具有作為活性物質(zhì)的石墨等(固體含量)、作為溶劑的水(液體含量)、作為增粘材料的羧甲基纖維素等以及作為粘合劑的SBR橡膠、聚丙烯酸等。
[0031]參照圖1對本實施方式的蓄電材料的制造裝置進行說明。蓄電材料的制造裝置I構(gòu)成為具備:溶解裝置2、粘度調(diào)整裝置3、混勻裝置4以及制造控制裝置5等。
[0032]溶解裝置2是使增稠劑在溶劑中溶解的裝置，其具備:殼體21、微波裝置22、漏斗23以及供給管路24等。殼體21形成為中空圓筒形狀。微波裝置22具備磁控管，且被配置于殼體21的上表面上部。漏斗23被突出設置在殼體21的上表面，以使得能夠收納增稠劑并向殼體21內(nèi)供給增稠劑。供給管路24被配置于殼體21的下表面，以使得能夠向殼體21內(nèi)供給溶劑。
[0033]粘度調(diào)整裝置3是調(diào)整增稠劑的溶解液的粘度的裝置，其具備:殼體31、超聲波裝置32以及導入管路33等。殼體31形成為中空圓筒形狀。超聲波裝置32被配置于殼體31的外周，壓電元件等超聲波發(fā)生元件被緊密固定在殼體31的外周面。導入管路33被配置在溶解裝置2的殼體21的周壁與殼體31的上表面之間，以使得能夠向殼體31內(nèi)導入溶解裝置2的殼體21內(nèi)的增稠劑的溶解液。
[0034]混勻裝置4是混勻粘度被調(diào)整后的增稠劑的溶解液和活性物質(zhì)的裝置，其具備:殼體41、攪拌葉片42、驅(qū)動電機43、漏斗44、導入管路45以及排液管路46等。殼體41形成為中空圓筒形狀。攪拌葉片42的旋轉(zhuǎn)軸被軸支承在殼體41的上表面的中心部，以使得攪拌葉片42能夠在殼體41的內(nèi)部進行旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動電機43被固定于殼體41的上表面上部，驅(qū)動電機43的電機軸與攪拌葉片42的旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)。
[0035]漏斗44被突出設置于殼體41的上表面，以使得能夠收納活性物質(zhì)的粉末等并向殼體41內(nèi)供給該粉末。導入管路45被配置在粘度調(diào)整裝置3的殼體31的下表面與殼體41的下表面之間，以使得能夠向殼體41內(nèi)導入粘度調(diào)整裝置3的殼體31內(nèi)的增稠劑的溶解液。排液管路46被配置在殼體41的周面，以使得能夠?qū)⒒钚晕镔|(zhì)材料的料漿向外部進行排液。
[0036]制造控制裝置5具備:存儲部51、溶解控制部52、粘度調(diào)整部53以及混勻控制部54等。
[0037]在存儲部51中存儲有:表示增稠劑的溶解液的粘度與微波的賦予時間(增稠劑溶解時間)的關系的數(shù)據(jù)(參照圖3)、表示活性物質(zhì)材料的料漿的粘度與增稠劑的溶解液的粘度的關系的數(shù)據(jù)(參照圖4)、表示增稠劑的溶解液的粘度與超聲波的賦予時間(水溶液粘度調(diào)整時間)的關系的數(shù)據(jù)(參照圖5)、以及其他的與溶解控制、粘度調(diào)整、混勻控制等相關的數(shù)據(jù)。
[0038]溶解控制部52是控制溶解裝置2的動作的控制部，其驅(qū)動微波裝置22來產(chǎn)生微波，向被供給到殼體21內(nèi)的溶劑賦予微波并使增稠劑在溶劑中溶解而制造增稠劑的溶解液。即，其對以規(guī)定時間賦予微波的增稠劑的溶解進行控制，以使得成為增稠劑完全在溶劑中溶解了時的增稠劑的溶解液的粘度。
[0039]粘度調(diào)整部53是控制粘度調(diào)整裝置3的動作的控制部，其驅(qū)動超聲波裝置32來產(chǎn)生超聲波，向被供給到殼體31內(nèi)的增稠劑的溶解液賦予超聲波而調(diào)整增稠劑的溶解液的粘度。即，根據(jù)最終的活性物質(zhì)材料的料漿的粘度來決定增稠劑的溶解液的粘度，并對以規(guī)定時間賦予超聲波的粘度調(diào)整進行控制，以使得成為所決定的增稠劑的溶解液的粘度。
[0040]混勻控制部54是控制混勻裝置4的動作的控制部，其對驅(qū)動電機43進行驅(qū)動來使攪拌葉片42旋轉(zhuǎn)，對被供給到殼體41內(nèi)的增稠劑的溶解液和活性物質(zhì)等進行攪拌而制造活性物質(zhì)材料的料漿。之后再詳細敘述，但是根據(jù)活性物質(zhì)材料的粒子的運動能量、活性物質(zhì)材料的粒子的平均自由行程以及活性物質(zhì)材料的混勻時間，來設定混勻指標。然后，設定混勻的條件，以使得所設定的混勻指標成為目標值以下，根據(jù)所設定的混勻的條件來控制活性物質(zhì)材料的混勻。[0041]以往，通過將增稠劑、溶劑以及活性物質(zhì)的粉末等一起投入混勻裝置并進行攪拌，在一臺混勻裝置中進行增稠劑的溶解、活性物質(zhì)的粉末等的分散以及它們的粘度調(diào)整，由于活性物質(zhì)長時間地受到剪切力，因此可能導致活性物質(zhì)的損傷。但是，在本實施方式中，分別在使增稠劑在溶劑中溶解的溶解裝置2、調(diào)整增稠劑的溶解液的粘度的粘度調(diào)整裝置
3、以及將活性物質(zhì)的粉末等在粘度調(diào)整后的增稠劑的溶解液中進行分散/混勻的混勻裝置4中進行，縮短了活性物質(zhì)受到剪切力的時間，因此能夠抑制活性物質(zhì)的損傷。由此，能夠得到良好的電池性能。此外，尤其是能夠?qū)⒒ㄙM時間的增稠劑的溶解、增稠劑的溶解液的粘度調(diào)整以及活性物質(zhì)的粉末等的分散/混勻并行進行，因此還能夠提高生產(chǎn)效率。
[0042]接著，參照圖2對由制造控制裝置5進行的處理進行說明。如圖2所示，讀入與增稠劑的溶解相關的數(shù)據(jù)(步驟SI)，向溶解裝置2投入增稠劑和溶劑(步驟S2)。然后，驅(qū)動溶解裝置2 (步驟S3)，判斷是否經(jīng)過了規(guī)定的溶解時間(步驟S4)。如果經(jīng)過了規(guī)定的溶解時間，則停止溶解裝置2的驅(qū)動(步驟S5)。
[0043]具體而言，溶解控制部52從存儲部51讀出增稠劑和溶劑的各質(zhì)量的數(shù)據(jù)以及溶解時間的數(shù)據(jù)，經(jīng)由漏斗23向殼體21內(nèi)投入規(guī)定量的增稠劑，并且經(jīng)由供給管路24向殼體21內(nèi)投入規(guī)定量的溶劑。然后，驅(qū)動微波裝置22，向殼體21內(nèi)的溶劑賦予規(guī)定的溶解時間的微波。
[0044]這里，對增稠劑相對于溶劑的溶解進行說明。如圖3所示，將溶劑最初的粘度規(guī)定為μ O，將在向溶劑投入增稠劑并使增稠劑在溶劑中已完全溶解時的增稠劑的溶解液的粘度規(guī)定為μ S。由此，增稠劑相對于溶劑的溶解程度能夠通過監(jiān)視增稠劑的溶解液的粘度來判定。 [0045]增稠劑相對于溶劑的溶解也可以如以往那樣通過攪拌來進行，但是在本實施方式中利用微波來使溶劑振動而使增稠劑在溶劑中溶解。如圖3所示，通過實驗確認基于微波的增稠劑相對于溶劑的溶解一方與基于攪拌力的增稠劑相對于溶劑的溶解、基于加熱的增稠劑相對于溶劑的溶解相比，能夠高效地進行。即，對調(diào)整到增稠劑的溶解液的目標值亦即粘度μ S的時間T而言，相對于基于攪拌力的情況花費Τ12，基于加熱的情況花費Τ13 OΤ12)，基于微波的情況能夠縮短為Tll ? Τ12 < Τ13)。由此，基于微波的溶解所需的電力相比基于攪拌力的溶解所需的電力降低。
[0046]基于微波的溶解通過對溶劑照射微波使其振動而使溶劑浸透增稠劑而進行。作為該微波的頻帶，優(yōu)選溶劑易于吸收微波的能量的頻帶，例如在使用水來作為溶劑的情況下，使用0.9GHz~400GHz的頻帶。另外，這里所說的微波是指微波爐等設備所生成的微波。
[0047]接著，讀入與粘度調(diào)整相關的數(shù)據(jù)(步驟S6)，將增稠劑的溶解液導入至粘度調(diào)整裝置3(步驟S7)。然后，驅(qū)動粘度調(diào)整裝置3(步驟S8)，判斷是否經(jīng)過了規(guī)定的粘度調(diào)整時間(步驟S9)。如果經(jīng)過了規(guī)定的粘度調(diào)整時間，則停止粘度調(diào)整裝置3的驅(qū)動(步驟S10)。具體而言，粘度調(diào)整部53經(jīng)由導入管路33，將溶解裝置2的殼體21內(nèi)的增稠劑的溶解液導入至殼體31內(nèi)。然后，驅(qū)動超聲波裝置32，對殼體31內(nèi)的增稠劑的溶解液以規(guī)定的粘度調(diào)整時間賦予超聲波。
[0048]對增稠劑的溶解液的粘度調(diào)整進行說明。如圖4所示，最終的活性物質(zhì)材料的料漿的粘度V與增稠劑的溶解液的粘度μ呈比例的關系。由此，通過將增稠劑的溶解液的粘度μ調(diào)整為規(guī)定值，能夠?qū)⒒钚晕镔|(zhì)材料的料漿的粘度V調(diào)整至兼顧電池的初始性能以及涂布、干燥工序的執(zhí)行性而確定的規(guī)定范圍內(nèi)va~Yb。
[0049]增稠劑的溶解液的粘度μ調(diào)整至圖4所示的規(guī)定的粘度范圍內(nèi)μ a~μ b或者比該規(guī)定的粘度范圍的上限值Pb高規(guī)定值的值μ C。由于將增稠劑的溶解液的粘度調(diào)整至接近最終的活性物質(zhì)材料的料漿粘度的規(guī)定的粘度范圍內(nèi)Pa~Pb，能夠縮短用于進行與活性物質(zhì)的粉末等混勻而得到最終的活性物質(zhì)材料的料漿粘度的粘度調(diào)整時間。由此，縮短了活性物質(zhì)受到剪切力的時間，所以能夠降低活性物質(zhì)的損傷。此外，即便增稠劑的溶解液的粘度P成為比上限值Pb高規(guī)定值的值μ C，也能夠通過之后加入溶劑而容易再次調(diào)整至規(guī)定的粘度范圍內(nèi)Pa~Pb。
[0050]增稠劑的溶解液的粘度調(diào)整也可以如以往那樣利用基于攪拌力的剪切能量來切斷增稠劑的分子鏈而進行，但是在本實 施方式中通過利用基于超聲波的沖擊能量與剪切能量來切斷增稠劑的分子鏈而進行。如圖5所示，基于超聲波的增稠劑的溶解液的粘度調(diào)整一方與基于攪拌力的增稠劑的溶解液的粘度調(diào)整相比能夠高效地進行調(diào)整。
[0051]即，對調(diào)成至增稠劑的溶解液的目標值亦即粘度μ P的時間T而言，相對于基于攪拌力的情況花費Τ2，基于超聲波的情況能夠縮短至Tl ? Τ2)。由此，基于超聲波的粘度調(diào)整所需的電力相比基于攪拌力的粘度調(diào)整所需的電力降低。另外，增稠劑的溶解液的粘度μ隨著粘度調(diào)整時間τ的經(jīng)過而降低，最終收斂為水的粘度。
[0052]再次參照圖2，讀入與增稠劑的溶解液及活性物質(zhì)的粉末等混勻相關的數(shù)據(jù)(步驟S11)，將增稠劑的溶解液和活性物質(zhì)的粉末等導入混勻裝置4 (步驟S12)。然后，驅(qū)動混勻裝置4(步驟S13)，判斷是否經(jīng)過了規(guī)定的混勻時間(步驟S14)。如果經(jīng)過了規(guī)定的混勻時間，則停止混勻裝置4的驅(qū)動(步驟S15)，從而制造最終的活性物質(zhì)材料的料漿。
[0053]具體而言，混勻控制部54從存儲部51讀出增稠劑的溶解液和活性物質(zhì)的粉末等各質(zhì)量的數(shù)據(jù)以及混勻時間的數(shù)據(jù)，經(jīng)由漏斗44向殼體41內(nèi)投入規(guī)定量的活性物質(zhì)的粉末等，并且經(jīng)由導入管路45向殼體41內(nèi)導入規(guī)定量的增稠劑的溶解液。然后，對驅(qū)動電機43進行驅(qū)動來使攪拌葉片42旋轉(zhuǎn)規(guī)定的混勻時間。
[0054]這里，對混勻的指標以及條件的設定進行說明。如圖6的實驗結(jié)果所示，隨著活性物質(zhì)材料的料漿的粘度V的上升而電池的容量維持率P、即電池的耐久性(反復充放電特性)上升。然而，如果提高混勻裝置的攪拌葉片的混勻周速V (va< vb)，則即便以活性物質(zhì)材料的料漿的粘度V成為相同的方式進行混勻，也使電池的容量維持率P降低。對活性物質(zhì)材料的粒子而言，如果攪拌葉片的混勻周速V變快則混勻中的沖擊次數(shù)增多而導致?lián)p傷的概率增加。而且，如果活性物質(zhì)材料的粒子受到損傷使其分裂的較小，則表面積增大并促進了電解液的分解。由于以上原因，考慮有電池的容量維持率P受到活性物質(zhì)材料的粒子損傷的影響。
[0055]作為活性物質(zhì)材料的粒子損傷的主要原因，除了攪拌葉片的混勻周速V之外，還考慮有活性物質(zhì)材料的混勻時間t、活性物質(zhì)材料的固體含量率(固體含量/ (固體含量十液體含量))H。因此，根據(jù)已知的平均自由行程，通過活性物質(zhì)材料的粒子在規(guī)定空間內(nèi)進行自由運動的模型來求出活性物質(zhì)材料的粒子的沖擊次數(shù)。然后，如下式(I)所示，通過將活性物質(zhì)材料的粒子的運動能量Hiv2 / 2、活性物質(zhì)材料的粒子的沖擊次數(shù)V
(2).η.σ.V、以及活性物質(zhì)材料的混勻時間t相乘，能夠求出成為混勻的指標的活性物質(zhì)材料的累積沖擊能量D。由此，能夠在混勻前的階段預測因混勻活性物質(zhì)材料的粒子的損傷狀態(tài)。
[0056]D= (j^) X (^2 7} σν) X (t)
z(I)
[0057]這里，D:活性物質(zhì)材料的粒子的累積沖擊能量，m:活性物質(zhì)材料的單個粒子重量，V:攪拌葉片的混勻周速，η:活性物質(zhì)材料的固體含量率，σ:活性物質(zhì)材料的粒子平均粒徑，t:活性物質(zhì)材料的混勻時間。
[0058]如圖7所示，求出電池的容量維持率P與活性物質(zhì)材料的累積沖擊能量D的關系。該關系通過調(diào)整成為活性物質(zhì)材料的粒子損傷的主要原因的攪拌葉片的混勻周速V、活性物質(zhì)材料的固體含量率H (固體含量率使固體含量與液體含量的比率變化)以及活性物質(zhì)材料的混勻時間t而求出。然后，求出這時的關系式P = f (D)，求出成為需要最低限的電池的容量維持率Pp的活性物質(zhì)材料的累積沖擊能量Dp，并設定活性物質(zhì)材料的累積沖擊能量成為Dp以下的混勻條件，即攪拌葉片的混勻周速V、活性物質(zhì)材料的固體含量率η以及活性物質(zhì)材料的混勻時間t。
[0059]如上述那樣，根據(jù)活性物質(zhì)材料的粒子的平均自由行程，利用活性物質(zhì)材料的粒子在規(guī)定空間內(nèi)進行自由運動的模型來求出活性物質(zhì)材料的粒子的沖擊次數(shù)。由此，通過將該活性物質(zhì)材料的粒子的沖擊次數(shù)、活性物質(zhì)材料的運動能量以及活性物質(zhì)材料的混勻時間相乘，能夠求出活性物質(zhì)材料的累積沖擊能量，并能夠用作電池的耐久性的指標。而且，由于能夠在混勻前的階段預測因混勻活性物質(zhì)材料的粒子的損傷狀態(tài)，因此能夠進行難以損傷活性物質(zhì)材料的粒子的混勻。由此，能夠制造耐久性較高的電池。 [0060]另外，在上述的實施方式中，對具備具有微波裝置22的溶解裝置2和具有超聲波裝置32的粘度調(diào)整裝置3的結(jié)構(gòu)的蓄電材料的制造裝置I進行了說明，但是也可以為將溶解裝置2替換成具有攪拌葉片的溶解裝置的結(jié)構(gòu)的蓄電材料的制造裝置，或者將粘度調(diào)整裝置3替換成具有攪拌葉片的粘度調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)的蓄電材料的制造裝置。此外，也可以為在一臺裝置中進行溶解和粘度調(diào)整的結(jié)構(gòu)的蓄電材料的制造裝置。此外，對具備攪拌葉片42的結(jié)構(gòu)的混勻裝置4進行了說明，但是也可以為具備螺旋狀物的結(jié)構(gòu)的混勻裝置。[0061 ] 此外，在上述的實施方式中，對制造鋰離子二次電池的負極用的活性物質(zhì)材料的情況進行了說明，但是也能夠應用于制造鋰離子二次電池的正極用的活性物質(zhì)材料的情況。在該情況下，在將聚偏氟乙烯等粘合劑相對于N-甲基吡咯烷酮等溶劑溶解時照射微波，但是當使乙炔黑等導電助材與該溶解液混合時不照射超聲波。這時因為通過乙炔黑等導電助材的混合量能夠調(diào)整溶解液的粘度。此外，作為應用本發(fā)明的蓄電材料，并不局限于鋰離子二次電池的電極用的活性物質(zhì)材料，只要是蓄電材料，例如也能夠應用于電容材料
坐寸ο
【權(quán)利要求】
1.一種蓄電材料的制造裝置，是制造至少包含增稠劑和活性物質(zhì)的蓄電材料的蓄電材料的制造裝置，其特征在于，包括: 溶解裝置，其通過對溶劑賦予振動來將所述增稠劑溶解于所述溶劑中；以及 混勻裝置，其對所述增稠劑的溶解液和所述活性物質(zhì)進行混勻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電材料的制造裝置，其特征在于， 所述溶解裝置通過使用微波來對所述溶劑賦予振動而將所述增稠劑溶解于所述溶劑中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電材料的制造裝置，其特征在于， 所述混勻裝置對所述增稠劑的溶解液、所述活性物質(zhì)以及導電助劑進行混勻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電材料的制造裝置，其特征在于， 還包括粘度調(diào)整裝置，該粘度調(diào)整裝置調(diào)整所述增稠劑的溶解液的粘度， 所述混勻裝置對所述粘度被調(diào)整后的所述增稠劑的溶解液和所述活性物質(zhì)進行混勻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電材料的制造裝置，其特征在于， 所述溶解裝置通過使用微波來對所述溶劑賦予振動而將所述增稠劑溶解于所述溶劑中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電材料的制造裝置，其特征在于， 所述粘度調(diào)整裝置通過使用超聲波來對所述溶劑賦予振動來調(diào)整所述增稠劑的溶解液的粘度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蓄電材料的制造裝置，其特征在于， 所述粘度調(diào)整裝置通過使用超聲波來對所述溶劑賦予振動來調(diào)整所述增稠劑的溶解液的粘度。
8.一種蓄電材料的制造方法，該蓄電材料的制造方法是制造至少包含增稠劑和活性物質(zhì)的蓄電材料的蓄電材料的制造方法，其特征在于，包括: 通過賦予振動而將所述增稠劑溶解于溶劑中的溶解工序；以及 對所述增稠劑的溶解液和所述活性物質(zhì)進行混勻的混勻工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蓄電材料的制造方法，其特征在于， 還包括調(diào)整所述增稠劑的溶解液的粘度的粘度調(diào)整工序， 在所述混勻工序中，對所述粘度被調(diào)整后的所述增稠劑的溶解液和所述活性物質(zhì)進行混勻。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蓄電材料的制造方法，其特征在于， 所述粘度調(diào)整工序?qū)⑺鲈龀韯┑娜芙庖旱恼扯日{(diào)整至規(guī)定的粘度范圍內(nèi)， 所述規(guī)定的粘度范圍至少基于電池的初始性能而被決定。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蓄電材料的制造方法，其特征在于， 所述粘度調(diào)整工序?qū)⑺鲈龀韯┑娜芙庖旱恼扯日{(diào)整至比權(quán)利要求10所述的規(guī)定的粘度范圍的上限值高出規(guī)定值的值。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蓄電材料的制造方法，其特征在于， 在所述混勻工序中，對所述增稠劑的溶解液、所述活性物質(zhì)以及導電助劑進行混勻。
【文檔編號】H01M4/36GK103985844SQ201410046316
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月12日
【發(fā)明者】三尾巧美, 西幸二, 藤田順也, 深谷佳文, 藤井崇文, 鈴木和也 申請人:株式會社捷太格特