電極糊的脫氣方法
【專(zhuān)利摘要】提供一種電極糊脫氣方法，其將通過(guò)捏合含有電極活性材料的固體內(nèi)容物和分散介質(zhì)而形成的電極糊引入減壓容器和在對(duì)所述電極糊施加剪切力的同時(shí)將所述電極糊脫氣。將所述電極糊中的固體內(nèi)容物比率設(shè)定為55質(zhì)量％或更高，并將所述減壓容器中的壓力設(shè)定為-50kPa或更高?？梢砸种茪埩魵馀莺碗姌O糊的干燥，由此提高產(chǎn)品收率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
電極糊的脫氣方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電極糊的脫氣方法。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 鋰離子二次電池是可通過(guò)非水電解質(zhì)中的鋰離子在儲(chǔ)存和排放鋰離子的正極和 負(fù)極之間運(yùn)動(dòng)而充電-再充電的非水電解質(zhì)二次電池。最近已在電動(dòng)車(chē)(EV)和插電式混合 動(dòng)力車(chē)(PHV)中安裝大容量鋰離子二次電池。
[0004] 上述鋰離子二次電池的負(fù)極和正極各自具有層狀結(jié)構(gòu)，其中在集電體上形成活性 材料層。通過(guò)在集電體上施加和干燥含有固體內(nèi)容物(如活性材料、粘合劑和增稠劑)和分 散介質(zhì)(溶劑)的正極糊或負(fù)極糊(下文稱(chēng)作"電極糊"），形成活性材料層，此后壓制。
[0005] 通常，如上電極糊通過(guò)混合固體內(nèi)容物，如活性材料、粘合劑和增稠劑并隨后捏合 所得粉末混合物和分散介質(zhì)制造。此時(shí)，在捏合的電極糊中通常含有氣泡；因此，如果就這 樣將這種糊施加到集電體上，沒(méi)有活性材料等施加到與氣泡接觸的集電體部分上，這造成 所謂的"透明（transparency)缺陷"。因此，在捏合過(guò)程之后和在施加過(guò)程之前進(jìn)行脫氣過(guò) 程以消除電極糊中的氣泡。
[0006] 同時(shí)，在電極糊中，為了減少干燥過(guò)程中所需的時(shí)間以提高生產(chǎn)率，通過(guò)降低分散 介質(zhì)的混合比促成更高的固體內(nèi)容物比率。隨著電極糊的固體內(nèi)容物比率變高，其粘度增 加更多，以致更難釋放氣泡。特別地，50質(zhì)量％或更高的電極糊固體內(nèi)容物比率使得難以進(jìn) 行脫氣。
[0007] 日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2014-017064公開(kāi)了在將捏合后的電極糊引入脫氣罐以成 型為膜形式的同時(shí)通過(guò)將該脫氣罐減壓來(lái)除去電極糊中的氣泡的技術(shù)。通過(guò)將真空度設(shè)定 為大約-90kPa，固體內(nèi)容物比率高達(dá)大約50質(zhì)量％的電極糊的脫氣變得可行。在說(shuō)明書(shū)中， 以表壓表示真空度(減壓度）。
[0008] 本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)JP 2014-017064 A中描述的電極糊脫氣方法中的下列 問(wèn)題。在將電極糊的固體內(nèi)容物比率進(jìn)一步提高到55質(zhì)量％或更高的情況下，如果在大約-90kPa的真空度下進(jìn)行脫氣加工，仍存在由于減壓在電極糊中生成的氣泡，這可能在施加過(guò) 程中造成大量透明缺陷。真空度的進(jìn)一步提高減少氣泡，但電極糊有可能由于更高的固體 內(nèi)容物比率而在脫氣過(guò)程中變干。因此，在施加過(guò)程中可能出現(xiàn)條紋缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明提供能將具有55質(zhì)量％或更高的固體內(nèi)容物比率的電極糊有效脫氣的電 極糊脫氣方法。
[0010] 本發(fā)明的電極糊脫氣方法包括將通過(guò)捏合含有電極活性材料的固體內(nèi)容物和分 散介質(zhì)而形成的電極糊引入減壓容器和在對(duì)所述電極糊施加剪切力的同時(shí)將所述電極糊 脫氣，其中將所述電極糊中的固體內(nèi)容物比率設(shè)定為55質(zhì)量％或更高，并將所述減壓容器 中的壓力設(shè)定為_(kāi)50kPa或更高。通過(guò)將所述減壓容器中的壓力設(shè)定為_(kāi)50kPa或更高，可以 抑制殘留氣泡和電極糊的干燥，由此提尚廣品收率。
[0011] 可以在對(duì)所述電極糊施加剪切力的同時(shí)將所述電極糊成型為膜形式。通過(guò)這種配 置，可以促進(jìn)脫氣?？梢詫p壓容器中的壓力設(shè)定為_(kāi)20kPa或更低。通過(guò)這種配置，可以促 進(jìn)脫氣。
[0012] 可以將所述電極糊送至安置在減壓容器中的盤(pán)形轉(zhuǎn)子以對(duì)所述電極糊施加剪切 力。借助簡(jiǎn)單配置，可以對(duì)所述電極糊施加剪切力?？梢允顾鲭姌O糊從轉(zhuǎn)子濺射以碰撞減 壓容器的內(nèi)壁表面?？梢酝ㄟ^(guò)碰撞時(shí)的氣泡破裂促進(jìn)脫氣。從所述減壓容器中排出的電極 糊可以經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾。通過(guò)這種配置，可以消除殘留氣泡。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，可以提供能將具有55質(zhì)量％或更高的固體內(nèi)容物比率的電極糊有效 脫氣的電極糊脫氣方法。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 下面參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義， 其中類(lèi)似數(shù)字是指類(lèi)似元件，且其中：
[0015] 圖1是非水電解質(zhì)二次電池的構(gòu)造實(shí)例的示意性全圖；
[0016] 圖2是電極層狀體的示意性截面圖；
[0017]圖3是電極的不意性截面圖；
[0018] 圖4是解釋根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的電極糊脫氣方法和示意性顯示脫氣裝置 100及其之前的設(shè)備和之后的設(shè)備的圖；
[0019] 圖5是顯示容器110的真空度與脫氣后的各糊中的氣泡數(shù)(氣泡總數(shù)和φο. 3毫米 或更大的氣泡數(shù))之間的關(guān)系的圖；且
[0020] 圖6是顯示容器110的真空度與容器110在施加過(guò)程后的效率百分比之間的關(guān)系的 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 〈第一實(shí)施方案〉下面參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明適用的具體實(shí)施方案。但是，本發(fā) 明不限于下列實(shí)施方案。為了解釋的清楚性，適當(dāng)簡(jiǎn)化下列描述和附圖。
[0022]〈非水電解質(zhì)二次電池〉參考圖1至圖3,描述使用已用根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案 的電極糊脫氣方法脫氣的電極糊制成的非水電解質(zhì)二次電池。在本實(shí)施方案中，作為非水 電解質(zhì)二次電池的一個(gè)實(shí)例解釋鋰離子二次電池。圖1是非水電解質(zhì)二次電池的構(gòu)造實(shí)例 的示意性全圖。圖2是電極層狀體的示意性截面圖。圖3是電極的示意性截面圖。
[0023]通過(guò)將電極層狀體30和非水電解質(zhì)（未顯示)裝在外殼（電池容器）11中，構(gòu)造如圖 1中所示的非水電解質(zhì)二次電池 1。如圖2中所示，通過(guò)堆疊正極21和負(fù)極22及安置在它們之 間以將它們互相隔離的隔片31，形成電極層狀體30。外殼11的外表面帶有用于外部連接的 兩個(gè)外部端子(正極端子和負(fù)極端子)12。
[0024]作為非水電解質(zhì)，可以使用公知的非水電解質(zhì)并可以使用液體、凝膠或固體非水 電解質(zhì)。例如，優(yōu)選使用通過(guò)將含鋰電解質(zhì)溶解在高介電常數(shù)碳酸酯溶劑(如碳酸亞丙酯和 碳酸亞乙酯）和低粘度碳酸酯溶劑（如碳酸二乙酯、碳酸甲基乙基酯和碳酸二甲酯）的混合 溶劑中形成的非水電解質(zhì)。
[0025]作為混合溶劑，例如優(yōu)選使用如碳酸亞乙酯(EC)/碳酸二甲酯(DMC)/碳酸乙基甲 基酯(EMC)，和碳酸亞乙酯(EC)/碳酸二乙酯(DEC)之類(lèi)的混合溶劑。含鋰電解質(zhì)的實(shí)例可包 括鋰鹽，例如1^??6、1^8?4、1^(：1〇4、1^48?6、1^23丨？ 6、1^030尤1^(21{+1)(1^=1至8的整數(shù)）和1^?卩11 {CkF(2k+i)}(6-n)(n = l至5的整數(shù)，k=l至8的整數(shù))及其組合。
[0026]作為隔片31，可以使用任何膜，只要該膜將正極21與負(fù)極22電絕緣并允許鋰離子 透過(guò)，優(yōu)選使用多孔聚合物膜。例如優(yōu)選使用聚烯烴多孔膜，如PP(聚丙烯)多孔膜、PE(聚乙 烯)多孔膜和PP(聚丙烯)-PE(聚乙烯)層狀多孔膜。
[0027] 如圖3中所示，通過(guò)在集電體20A上布置電極活性材料層20B，形成電極20(正極21 或負(fù)極22)。在集電體20A的一個(gè)表面或兩個(gè)表面上形成電極活性材料層20B。圖3顯示布置 在集電體20A的一個(gè)表面上的電極活性材料層20B的一個(gè)實(shí)例。
[0028]例如通過(guò)在鋁箱上施加含有正極活性材料、電極導(dǎo)電助劑如炭粉、粘合劑如聚偏 二氟乙烯(PVDF)和分散介質(zhì)如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)的正極糊、然后干燥和壓制這種 糊，形成正極活性材料層。正極材料的一個(gè)實(shí)例可包括含鋰復(fù)合氧化物，如LiC 〇02、LiMn02、 LiMn2〇4、LiNi〇2、LiNixCo(i-x)〇2和 LiNixCoyMn(i-x-y)〇2,例如（在式中，0〈x〈l，0〈y〈l)。
[0029] 例如通過(guò)在集電體如銅箱上施加含有負(fù)極活性材料、粘合劑如改性苯乙烯-丁二 烯共聚物膠乳(SBR)、增稠劑如羧甲基-纖維素鈉鹽(CMC)和分散介質(zhì)如水的負(fù)極糊、然后干 燥和壓制這種糊，形成負(fù)極活性材料層。作為負(fù)極活性材料，優(yōu)選使用基于Li/Li+具有2. OV 或更小的鋰儲(chǔ)存能力的負(fù)極活性材料。負(fù)極活性材料的實(shí)例可包括摻雜和去摻雜鋰離子的 碳如石墨、金屬鋰、鋰合金和過(guò)渡金屬氧化物/過(guò)渡金屬氮化物/過(guò)渡金屬硫化物及其組合， 等。
[0030] 〈電極糊的脫氣方法〉參考圖4,描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的電極糊脫氣方 法。圖4是解釋根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的電極糊脫氣方法的圖，并且是示意性顯示脫氣 裝置100及其之前的設(shè)備和之后的設(shè)備的圖。圖4的脫氣裝置100以示意性的縱向截面圖顯 示。與脫氣裝置100-起描述電極糊的脫氣方法。
[0031] 根據(jù)本實(shí)施方案的電極糊脫氣方法優(yōu)選用于高固體內(nèi)容物比率的電極糊，其不包 括分散介質(zhì)的固體內(nèi)容物如活性材料、粘合劑和增稠劑的比率（固體內(nèi)容物比率)為55質(zhì) 量％或更高。上述電極糊脫氣方法適用于正極的電極糊和負(fù)極的電極糊。
[0032] 如圖4中所示，本實(shí)施方案的脫氣裝置100包括容器110和安置在容器110內(nèi)的轉(zhuǎn)子 120。容器110是可以密封的減壓罐(減壓容器），內(nèi)部通過(guò)包括真空栗的真空裝置Vac.減壓。 容器110包括罐體(其包括漏斗形下部111和圓柱形側(cè)部112)和封閉罐體的上部開(kāi)口的蓋元 件113。蓋元件113帶有糊進(jìn)料部件(未顯示），如進(jìn)料噴嘴，并將電極糊P從這一部件送入容 器110。下部111帶有電極糊P的排出口 111M。
[0033]轉(zhuǎn)子120至少包括水平部121。在本實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子120是包括水平部121和從這 一水平部121斜向上延伸出的側(cè)部122的盤(pán)形轉(zhuǎn)子，將其上部成型為開(kāi)口。轉(zhuǎn)子120的形狀不 限于具體形狀，只要轉(zhuǎn)子120至少包括水平部121，并可以是僅由水平部121形成的簡(jiǎn)單盤(pán)。 [0034]在容器110的蓋元件113上提供電機(jī)124,并將這種電機(jī)124和轉(zhuǎn)子120的水平部121 的中心經(jīng)電機(jī)軸123互相連接。通過(guò)電機(jī)124的驅(qū)動(dòng)使轉(zhuǎn)子120圍繞電機(jī)軸123旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子120 安置在側(cè)部112的中間高度之上的位置(更靠近蓋元件113的位置）。
[0035]在圖4中，安置在脫氣裝置100的前一步驟中的前導(dǎo)設(shè)備200是例如電極糊P的捏合 機(jī)或儲(chǔ)存裝置。將電極糊P從前導(dǎo)設(shè)備200經(jīng)管道等送入脫氣裝置100。
[0036]來(lái)自電極糊P的前導(dǎo)設(shè)備200的電極糊P經(jīng)蓋元件113送入安置在容器110內(nèi)的轉(zhuǎn)子 120。圖4使用箭頭示意性示出了電極糊P從前導(dǎo)設(shè)備200到脫氣裝置100、然后到轉(zhuǎn)子120的 進(jìn)料路徑。
[0037]例如將電極糊P供給到轉(zhuǎn)子120的水平部121的中部附近。通過(guò)轉(zhuǎn)子120的旋轉(zhuǎn)對(duì)進(jìn) 料到水平部121上的電極糊P施以剪切力以成型為具有低粘度的膜形式。此外，電極糊P由于 離心作用而沿側(cè)部122上升，并從轉(zhuǎn)子120的最外周緣120E濺射。濺射的電極糊P碰撞容器 110的側(cè)部112的內(nèi)壁表面112S并沿內(nèi)壁表面112S向下流向排出口 111M。圖4使用箭頭示意 性顯示電極糊P進(jìn)料到脫氣裝置100之后的路徑。
[0038] 從脫氣裝置100的排出口 IllM排出的電極糊P優(yōu)選經(jīng)過(guò)濾器300送入施加裝置400。 脫氣過(guò)程后的電極糊P在一些情況中可能含有少量氣泡或各種外來(lái)污染物。使用過(guò)濾器300 對(duì)脫氣過(guò)程后的電極糊P施以壓力過(guò)濾，由此除去少量殘留氣泡或各種外來(lái)污染物。作為過(guò) 濾器300,可以使用公知的過(guò)濾器。施加裝置400是將電極糊P施加到集電體上的涂布模頭 等。
[0039] 如上所述，在根據(jù)本實(shí)施方案的電極糊脫氣方法中，將電極糊P進(jìn)料到轉(zhuǎn)子120的 水平部121上，并通過(guò)轉(zhuǎn)子120的旋轉(zhuǎn)作用對(duì)電極糊P施加剪切力以將電極糊P成型為具有低 粘度的膜形式。與容器110中的減壓一起，借助簡(jiǎn)單配置將電極糊P成型為具有低粘度的膜 形式，由此促進(jìn)電極糊P的脫氣。進(jìn)一步使電極糊P濺射到容器110的內(nèi)壁表面112S。與內(nèi)壁 表面112S的碰撞作用打破(消除)在電極糊P中因減壓膨脹的氣泡。通過(guò)上述原理，可以將具 有高固體內(nèi)容物比率和高粘度的電極糊P有效脫氣。
[0040] 在根據(jù)本實(shí)施方案的電極糊脫氣方法中，假定電極糊P的固體內(nèi)容物比率為55質(zhì) 量％或更高。電極糊P可以是正極糊和負(fù)極糊。由于電極糊P的固體內(nèi)容物比率為55質(zhì)量％ 或更高，可以減少施加過(guò)程后的干燥時(shí)間。電極糊P的固體內(nèi)容物比率優(yōu)選為65質(zhì)量％或更 低。如果固體內(nèi)容物比率變得大于65質(zhì)量％，由于粘度提高，有可能在施加過(guò)程中造成條紋 缺陷。
[0041] 根據(jù)本實(shí)施方案的電極糊脫氣方法的特征之一在于，將容器110的內(nèi)壓減壓至-50kPa或更高。在將固體內(nèi)容物比率為大約50質(zhì)量％的電極糊P脫氣的相關(guān)技術(shù)的脫氣方法 中，必須將容器110的內(nèi)壓減壓至大約-90kPa。一直認(rèn)為，在容器110的內(nèi)壓較低時(shí)，進(jìn)一步 促進(jìn)脫氣，即真空度越高越優(yōu)選。
[0042]本發(fā)明發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在將電極糊的固體內(nèi)容物比率設(shè)定為55質(zhì)量％或更高的 情況下，如果在大約_90kPa的真空度下進(jìn)行脫氣加工，在電極糊中因減壓而生成的氣泡不 能完全消除，仍留在電極糊中，這可能在施加過(guò)程中造成大量透明缺陷。此外，還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)， 更高的真空度減少氣泡，但電極糊有可能在脫氣過(guò)程中變干，這可能在施加過(guò)程中造成條 紋缺陷。
[0043]本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，不同于相關(guān)技術(shù)中的一般認(rèn)識(shí)，將容器110的內(nèi)壓設(shè)定為-50kPa或更高，這比相關(guān)技術(shù)高以抑制氣泡和電極糊的干燥，由此降低了缺陷百分比（提高 效率百分比，即產(chǎn)品收率）。如果將容器110的內(nèi)壓設(shè)定為低于-50kPa，由留在該糊中的來(lái)自 溶劑的氣體(如溶解氧)作為氣泡出現(xiàn)，這樣的氣泡沒(méi)有被完全消除并仍留下；因此，氣泡數(shù) 在脫氣過(guò)程后驟增。
[0044]在根據(jù)本實(shí)施方案的電極糊脫氣方法中，真空度可以比現(xiàn)有技術(shù)低(壓力可以更 高），因此可以配置小型真空栗，這在設(shè)施成本和運(yùn)行成本方面優(yōu)選。此外，由于該真空度即 使在容器Iio中有小泄漏也可達(dá)到，因此可以抑制在達(dá)到所需真空度前的生產(chǎn)線停工；因 此，生產(chǎn)率優(yōu)異。容器110的內(nèi)壓可以為任何值，只要其比大氣壓小，但更優(yōu)選將容器110的 內(nèi)壓設(shè)定為_(kāi)20kPa或更低以通過(guò)電極糊P中的氣泡的破裂促進(jìn)脫氣。更優(yōu)選將容器110的內(nèi) 壓設(shè)定為_(kāi)40kPa或更低以抑制施加過(guò)程中的透明缺陷。
[0045] 優(yōu)選將轉(zhuǎn)子120的最外周緣120E的剪切速率設(shè)定在I X IO5至I X IO7S+1的范圍內(nèi)。 對(duì)位于轉(zhuǎn)子120的最外周緣120E處的電極糊P施加這種剪切速率。電極糊P的粘度隨剪切速 率而變，隨著剪切速率變大，粘度變低，以使脫氣變得更容易。具體而言，在小于IX 105s1 勺 剪切速率下，粘度不夠低，以致脫氣變得不足，且通過(guò)碰撞內(nèi)壁表面112S造成的氣泡破裂也 變得不足。另一方面，大于IX IO7S^1的剪切速率在電極糊P碰撞內(nèi)壁表面112S時(shí)生成氣泡， 這反而增加施加過(guò)程中的透明缺陷?？梢酝ㄟ^(guò)公知方法基于轉(zhuǎn)子的最外周緣的最大直徑、 轉(zhuǎn)子的最外周緣的平面圖形狀和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)數(shù)獲得"任何形式的轉(zhuǎn)子的最外周緣的剪切速 率"。
[0046] 可以在使送入轉(zhuǎn)子120的電極糊P穩(wěn)定碰撞容器110的內(nèi)壁表面112S的范圍內(nèi)設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)子120和容器110的內(nèi)壁表面112S之間的距離。為此，優(yōu)選將轉(zhuǎn)子120和容器110的內(nèi)壁表 面112S之間的距離設(shè)定為200毫米或更小。
[0047] 如上所述，根據(jù)本實(shí)施方案，可以提供能將具有高固體內(nèi)容物比率的電極糊P有效 脫氣的電極糊P脫氣方法。
[0048] 〈實(shí)驗(yàn)例〉下面參考實(shí)驗(yàn)例解釋?zhuān)渲惺褂酶鞣N真空度研究氣泡數(shù)和效率百分比以 檢驗(yàn)根據(jù)第一實(shí)施方案的電極糊脫氣方法的效果。在實(shí)驗(yàn)例中，使用負(fù)極糊。使用石墨作為 負(fù)極活性材料，使用羧甲基-纖維素鈉鹽(CMC)作為增稠劑，使用改性苯乙烯-丁二烯共聚物 膠乳(SBR)作為粘合溶劑，并使用水作為分散溶劑。
[0049]固體內(nèi)容物的材料摻合比為石墨/CMC/SBR = 98.6/0.7/0.7 (固體內(nèi)容物的質(zhì)量 比）。將該糊的固體內(nèi)容物比率設(shè)定為60質(zhì)量％。將該糊的溫度設(shè)定為20°C。該糊在2.OiT1剪 切速率下的粘度為14812.5mPa · s。
[0050]使用具有如圖4中所示的結(jié)構(gòu)的脫氣裝置100進(jìn)行上述負(fù)極糊的脫氣。使用真空罐 作為容器110。真空罐的內(nèi)徑為300 mmcp?電極糊相對(duì)于轉(zhuǎn)子120的水平部121的進(jìn)料速 率和電極糊從排出口 IllM的排出速率都是1.4升/分鐘。
[0051 ]作為轉(zhuǎn)子120,使用盤(pán)形轉(zhuǎn)子，其包括水平部121、從這一水平部121斜向上延伸出 的側(cè)部122和開(kāi)放上部。關(guān)于轉(zhuǎn)子120的尺寸，下部直徑為150 mmcp,高度為45毫米。將水 平部121和側(cè)部122的各自厚度設(shè)定為2毫米。將側(cè)部122相對(duì)于水平部121的傾角設(shè)定為 60。。
[0052]轉(zhuǎn)子120和容器110的內(nèi)壁表面112S之間的距離為200毫米或更小。將轉(zhuǎn)子120的旋 轉(zhuǎn)速率設(shè)定為1500rpm。因此，轉(zhuǎn)子120的最外周緣120E的剪切速率為2.8X ΙΟ、+1。在上述各 種條件下，在各自的條件下使用容器110的各種真空度進(jìn)行脫氣：0、-20、-40、-50、-60、-80 和-95kPa。
[0053][氣泡數(shù)的測(cè)量方法]從排出口 IllM排出脫氣后的糊，將IOcc的各糊置于彼此相對(duì) 的一對(duì)玻璃(它們之間有一定距離)之間并使用光學(xué)相機(jī)拍攝各糊的照片。對(duì)各所得照片進(jìn) 行公知的圖像分析以獲得每IOcc各糊的氣泡數(shù)。關(guān)于氣泡數(shù)，測(cè)定氣泡總數(shù)和具有0.3毫米 或更大的直徑的氣泡數(shù)。
[0054][優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品測(cè)定]使用深度過(guò)濾器(具有50微米平均開(kāi)孔直徑的樹(shù)脂過(guò)濾器)壓濾 脫氣后的各糊。隨后，使用模頭涂布機(jī)將各過(guò)濾糊施加到成幅的銅箱(集電體)上，并使其經(jīng) 過(guò)干燥爐以干燥。通過(guò)測(cè)定是否可通過(guò)模頭涂布機(jī)施加，目視檢查條紋缺陷，并將無(wú)條紋的 產(chǎn)品確定為優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。通過(guò)使用Futec Inc.制造的缺陷檢查系統(tǒng)研究每單位長(zhǎng)度的各銅箱 的缺陷數(shù)，測(cè)定透明缺陷。將每米缺陷數(shù)不多于預(yù)定基準(zhǔn)值的產(chǎn)品確定為優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。
[0055]下面解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖5是顯示容器110的真空度與脫氣后的各糊中的氣泡數(shù)(氣 泡總數(shù)和具有0.3毫米或更大的直徑的氣泡數(shù))之間的關(guān)系的圖。橫軸代表真空度，縱軸代 表每IOcc的各糊中的氣泡數(shù)。為了參考，脫氣前的氣泡數(shù)也顯示在圖5中。白色正方形標(biāo)記 指示氣泡總數(shù)，黑色正方形標(biāo)記指示具有0.3毫米或更大的直徑的氣泡數(shù)。圖6是顯示容器 110的各真空度與施加過(guò)程后的效率百分比之間的關(guān)系的圖。橫軸代表真空度，縱軸代表效 率百分比（％)。在各圖5和圖6中，在橫軸中，真空度朝右變高(壓力變?。?br>[0056]如圖5中所示，通過(guò)將容器110的壓力設(shè)定為_(kāi)50kPa或更高，可以降低氣泡總數(shù)和 具有0.3毫米或更大的直徑的氣泡數(shù)。因此，如圖6中所示，具有-50kPa或更高壓力的容器 11〇的情況表現(xiàn)出更高的效率百分比。特別地，具有_20kPa至-50kPa的壓力的容器110的各 情況表現(xiàn)出大于80%的效率百分比，且具有-40kPa至-50kPa的壓力的容器110的各情況表 現(xiàn)出大于90%的效率百分比。在容器110的壓力從OkPa到-40kPa變低時(shí)氣泡數(shù)降低的原因 被認(rèn)為是，最初存在于糊中的氣泡因減壓而膨脹破裂。
[0057]相反，如果將容器110的壓力設(shè)定為進(jìn)一步低于_50kPa，如圖6中所示，氣泡數(shù)開(kāi)始 增加，因此效率百分比急劇降低。具體而言，具有_50kPa的壓力的容器110的情況表現(xiàn)出大 于90 %的效率百分比，但具有-60kPa的壓力的容器110的情況表現(xiàn)出小于40 %的效率百分 比。在壓力為-60kPa或更高的情況下，沒(méi)有檢測(cè)到條紋缺陷，只有歸因于氣泡的透明缺陷影 響效率百分比。在容器110的壓力從-50kPa到_80kPa變低時(shí)氣泡數(shù)增加的原因被認(rèn)為是，來(lái) 自于糊中存在的溶劑的氣體(如溶解的氧）由于減壓而重新作為氣泡出現(xiàn)，這些氣泡沒(méi)有被 完全消除并仍留下。
[0058]如圖5和圖6中所示，在容器110具有_80kPa的壓力的情況下，氣泡數(shù)變得最大，且 效率百分比變得最小。如果將容器Iio壓力降至-95kPa，氣泡數(shù)降低，且效率百分比改進(jìn)到 接近80%。在容器110具有-95kPa的壓力的情況下，檢測(cè)到由糊變干造成的條紋缺陷。具體 而言，發(fā)現(xiàn)較高固體內(nèi)容物比率和較高真空度都重新造成糊變干。
[0059]如上述實(shí)驗(yàn)例中所示，在將具有55 %或更大的固體內(nèi)容物比率的高固體內(nèi)容物比 率電極糊脫氣時(shí)，將容器Iio的真空度降低(將壓力提高）到-50kPa或更高，這比相關(guān)技術(shù) 低，由此抑制留在電極糊中的氣泡數(shù)以及電極糊的干燥，由此提高產(chǎn)品產(chǎn)率。在具有_40kPa 的真空度的樣品的情況中，證實(shí)氣泡通過(guò)過(guò)濾完全消除。
[0060]本發(fā)明不限于上述實(shí)施方案和實(shí)施例，并可以適當(dāng)作出設(shè)計(jì)變動(dòng)而不背離本發(fā)明 的精神。例如，本發(fā)明不限于非水電解質(zhì)二次電池并可用于制造用于任何用途的電極糊，只 要該電極糊具有55質(zhì)量％或更高的固體內(nèi)容物比率。施加剪切力的方式不限于旋轉(zhuǎn)，例如 可以通過(guò)使用刮刀薄鋪電極糊來(lái)施加剪切力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 電極糊的脫氣方法，其特征在于包括： 將通過(guò)捏合含有電極活性材料的固體內(nèi)容物和分散介質(zhì)而形成的電極糊引入減壓容 器和 在對(duì)所述電極糊施加剪切力的同時(shí)將所述電極糊脫氣， 其中 將所述電極糊中的固體內(nèi)容物比率設(shè)定為55質(zhì)量％或更高，并將所述減壓容器中的壓 力設(shè)定為_(kāi)50kPa或更高。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的脫氣方法，其中 在對(duì)所述電極糊施加剪切力的同時(shí)將所述電極糊成型為膜形式。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的脫氣方法，其中 將所述減壓容器中的壓力設(shè)定為_(kāi)20kPa或更低。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)的脫氣方法，其中 將所述電極糊送至安置在所述減壓容器中的盤(pán)形轉(zhuǎn)子以對(duì)所述電極糊施加剪切力。5. 根據(jù)權(quán)利要求4的脫氣方法，其中 使所述電極糊從轉(zhuǎn)子濺射以碰撞所述減壓容器的內(nèi)壁表面。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的脫氣方法，其中 從所述減壓容器中排出的所述電極糊經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾。
【文檔編號(hào)】H01M4/04GK105914342SQ201610085610
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年2月15日
【發(fā)明人】杉原敦史, 中島雅夫, 下園雄二, 后藤英史
【申請(qǐng)人】豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社