JPH01267953A

JPH01267953A - リチウム電池における正極の製造方法

Info

Publication number: JPH01267953A
Application number: JP63095444A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Shinoda; 健一篠田; Kohei Yamamoto; 浩平山本; Toshio Mizuno; 水野　利男; Yuzo Tanaka; 田中　雄三; Hiroshi Hamada; 浩浜田
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1988-04-20
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1989-10-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、リチウム電池用正極の製造方法に関し、特
に正極合剤を構成する各粒子が均一に混合分散された状
態で所定の粘度に調整して集電体素材に塗布できるよう
にした方法に関する。

（従来の技術）スパイラル形リチウム電池に用いる正極合剤の工業的な
製造方法は、従来より以下の手順で行なわれていた。

■熱処理した二酸化マンガンに導電剤として黒鉛、アセ
チレンブラックを混合した後、純水を添加して混練し、
最終段階で結着剤、例えばテフロンデイスパージョンを
添加して再度混練し二酸化マンガンと導電剤とを結着剤
で結合させた混線合剤を調整する。

■次いで、この混線合剤を塗布装置の内部に収容し、ロ
ール状に巻かれた集電体素材を繰り出しつつ、塗布装置
に設けた送りガイドを通過させることにより、送りガイ
ドのスリット厚みに応じた厚みで、集電体素材の両面に
混線合剤をコーティングする。

■コーティングした状態で連続的に乾燥炉を通過させて
混線合剤を乾燥固化させた後、プレス用ローラを通過さ
せることによって均一な厚みに合剤を整形し、この状態
で巻き取り、ストック位置に保持する。

■以上の工程を経て得られた正極は二次加工工程で、ス
トック位置に保持されたロールを順次繰り出しつつ所定
寸法にカットし、集電体の一部を露出させてこの部分に
正極リード板を溶接すれば、スパイラル形電池用の正極
が完成する。

（発明が解決しようとする課題）前記■の工程での混練合剤の作成作業は一般的に室温で
行われているが、室内温度は季節、時間帯、日照などで
変化するため、混練する導電剤。

結着剤などの温度も室温に応じて２５部５℃の範囲を上
下していた。

ここで問題なのは、特に、結着剤であるテフロンディス
パージョンのガラス転移点が１９℃であり、例えばこれ
以外の混線対象物の温度が１９℃よりも高い場合には、
混合開始後早期にゲル化しやすく、そのままの状態で塗
布工程に供給すると凝集状態が不均一であるため、各部
分で密度にバラツキが生じ、塗布が不均一となり、乾燥
後のプレス整形時に剥がれなどの不具合を生じたり、密
度むらによる重量のバラツキなどを生じやすい。

このような問題を回避するために、現状ではテフロンデ
ィスパージョンの添加後の混練時間を手早く終了するた
めに、室温に応じて２〜４分以内に設定している。

しかし、この場合には各構成要素の分散が不均一になる
欠点があり、しかもこのように混線時間を短くしても、
周囲温度に応じてロット毎の粘度にバラツキを生じ易か
った。

本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、混
線時間を従来よ、り長くして合剤を構成する各要素を均
一に混合分散したとしても、粘度のバラツキが生ずるこ
とがなく、一定の粘度で集電体に塗布できるようにした
リチウム電池用正極の製造方法を提供することを目的と
するものである。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するため、この発明は、二酸化マンガン
に黒鉛、アセチレンブラックなどの導電剤を添加混合し
、次いで純水を添加して混練し、しかる後に結着剤とし
てテフロンディスパージョンを加えて二酸化マンガンと
導電剤とを結着剤で結合させた混線合剤を調整し、次い
でこの混線合剤を集電体素材に塗布して乾燥固化させる
リチウム電池用正極の製造方法において、前記純水の温
度に応じて混合物の内部温度を調整して前記混線合剤の
温度が１５〜１９℃となるように設定した。

前記混線合剤の配合比は一般に以下の通りとなっている
。

二酸化マンガン　　１００部（重量、以下同じ）黒鉛　
　　　　　　　　６部アセチレンブラック　　２部純水　　　　　　　　５０部テフロンディスバージョン　　７．５部合計　　　　　　　１６５．５部工業的生産に当たっては、部をｋｇに置き換えれば一ロ
ット毎の製造に適合した量となる。

なお、混線合剤の温度範囲を１５〜１９℃とした限定理
由は、以下の通りである。

１９℃を上回ると、前述のごとくテフロンディスパージ
ョンのガラス転移点を越え、早期にゲル化を生ずる。

また、１５℃を下回った場合にはほとんど凝集しないた
め、得られた混合物は流動性が大きくなりすぎるので、
一定厚みの塗布が難しくなり、また塗布装置の送りガイ
ドに付むし、除去が難しいため、好ましくない。したが
って、以上の温度範囲を保つことが必要である。

（作　用）以上の方法によれば、混線剤の温度がテフロンディスパ
ージョンのガラス転移点以下の温度に保たれた状態で混
練され、合剤のゲル化が生ずる前に時間をかけて混線を
完了できる。

混線完了時点で、合剤の粘度は一定の安定状態に保たれ
る。

その後集電体素材に対する塗布時までに温度は緩やかに
上昇し、それに応じて混練合剤の粘度も上昇するが、従
来に比べて塗布状態での粘度のバラツキは極めて小さく
なる。

（実　施　例）以下、この発明の一実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。

第１図における工程順序は前述の■〜■の工程を示して
いる。

まず二酸化マンガン（Ｍｎ　０２　）　１００部を容器
１内に投入し、次いで黒鉛（Ｃ）６部、アセチレンブラ
ック２部（導電剤）を容器１内に投入し、次いで純水３
０部を投入し、撹拌機２を介して十分に混合撹拌する。

次いで容器１内に純水２０部を投入し、さらに撹拌機２
を介して混合撹拌する。

この純水は、二酸化マンガンおよび黒鉛、アセチレンブ
ラックを均一に分散させるための溶媒とし、での機能と
、冷却媒体など温度調整媒体としての機能を兼用するも
のであって、容器１内の温度は少なくても上限が１９℃
を上回らない範囲、下限が１５℃を下回らない範囲に保
たれるようにその温度が設定される。

なお、この設定温度は取扱量および周囲の室温によって
も異なる例えば、周囲の室温が一定であって、純水の水温を一定
とした場合には、取扱い量が多いと温度変化が小さいし
、取扱量が少なければ温度変化も大きなものとなる。

また、室温に対する温度勾配が小さい場合と多い場合に
よってもその温度変化は異なる。例えば、室温が２５℃
±５内に設定されている場合には最大限３０℃に対する
温度勾配と、最低限１５℃に対する温度勾配（この場合
には０）を考慮して純水温度が設定される。

したがって、純水の当初温度は取扱い量と周囲の室温と
を加味して設定される。

いずれにあっても、この発明方法を工業的生産に実施し
た場合には、容器１内が１５〜１９℃に保たれるべく純
水の当初温度を１６℃以下の温度に設定しておくことに
より、目的を達成できることが判明している。

以上の混合作業の後、テフロンディスパージョン（テト
ラフルオロエチレンのエマルジョン溶液）７．５部を添
加し、十分に混練する。この混線時間は各粒子が十分に
混合分散される時間で良く、その間に粘性が増してくる
。

第２図は、テフロンディスパージョンを純水に分散した
場合の温度と凝集速度との関係を示すものであり、１５
℃以下ではほとんど凝集が進行せず、逆に１９℃を越え
ると急速に凝集素速度が大きくなることが示されている
。

したがって混線合剤の混練時間は１５〜１９℃の範囲で
は温度勾配に応じて十分な時間をかけるこ、Ｌができる
。。

そして、工業的生産方法においては、前記温度範囲内で
６〜８分程度の時間をかけることができ、従来の混練時
間（２〜４分）の２〜４倍の時間をかけることが出来、
各粒子を均一に分散混合できる。

混線合剤が一定の粘度となった状態でこれをホッパー状
に形成された塗布装置３内に移し替える。

塗布装置３の上部にはロール状に巻回されｔ−集電体素
材４が位置し７ている。

この集電体素材４は、ステンレスなどの金網、エキスバ
ンドメタル、パンチングメタルであって、塗布装置３の
先端に開口した送りガイド３ａを通じて外部に引き出さ
れ、送りガイド３ａに設定された隙間に応じて集電体素
材４の両面に対する塗布合剤５の塗布厚みが設定される
。

塗布装置３を出た集電体素材４は連続して直ちに乾燥炉
６内を通過する。乾燥炉６を通過することにより、両面
に塗（Ｉｉされた塗６ｉ合剤５は乾燥固化して集電体素
材４の両面に定着する。

次いで集電体素材４は圧延ローラ７を通過し、これによ
って塗布合剤５の厚みを一定に揃えられる。その後、巻
取ローラ８に巻き取られ、ストック位置に保存され、前
述の■の二次加工工程に供されることになる。

次に以上の方法を実施して作られた正極と従来の方法に
より形成された正極を比較したところ、以下の第３図、
第４図に示す結果を得られた。

第３図は合剤を圧延ローラで圧延した後の厚さ分布を示
しており、従来品が０．７５〜１，０５ｌ１１１の範囲
までばらついていたが、本発明品の厚さ分布は０　、８
５〜０　、　９５　ｍ＋＊の範囲となり、均一な厚みと
なっていることが判明した。

次に第４図は同じく圧延後のｔｆＩ量分布を示すもので
あって、従来品が標準重量に対して±１５％のバラツキ
があるのに対し、本発明品では±８％の範囲で正規分布
し、安定していることが判明した。

さらに製品の１０００個当たりの合剤剥離による不良数
量、塗布むらによる重量不良数を検査したところ、以下
の表１２表２に示す結果を得られた。

表　１　（合剤剥離による不良数）＊不良率　１０％→４％に低下表　２　（重量不良による不良数）＊不良率　１５％→４％に低下なお、全体としての正極合剤の歩留まりは従来が７５％
であったのが９４％まで向上することができることを確
認している。

（発明の効果）以上実施例によって詳細に説明したように、この発明に
よるリチウム電池における正極の製造方法によれば、以
下の効果がある。

混合物温度がテフロンディスパージョンのガラス転移点
以下の温度に保たれた状態で混練され、混練合剤のゲル
化が生ずる前に時間をかけて配合出来るので、各粒子を
十分均一に混合分散できる。

混練完了時点で、混練合剤の粘度は一定の安定状態に保
たれ、集電体素材に対する塗布時までに温度は緩やかに
上昇し、それに応じて混線合剤の粘度も上昇するが、従
来に比べて塗布状態での粘度のバラツキは極めて小さく
なる。

したがって、厚み分布、重量分布は均一となり、これに
伴い剥離や重量不良数を従来より大巾に減することがで
き、歩留まりを大巾に向上できるとともに、均一な製品
を得ることができる。

また、この発明方法によれば、作業環境温度に応じて添
加する純水の温度を管理するだけで良いため、容易に実
施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための工程説明図、第２
図は凝集速度と温度との関係を示すグラフ、第３図は圧
延後の合剤の厚さ分布を従来と本発明とで比較したグラ
フ、第４図は合剤の重量分布を従来と本発明とで比較し
たグラフである。３・・・塗布装置　　　　３ａ・・・送りガイド４・・
・集電体素材　　　５・・・塗布合剤６・・・乾燥炉　
　　　　７・・・圧延ローラ第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）二酸化マンガンに黒鉛、アセチレンブラックなど
の導電剤を添加混合し、次いで純水を添加して混練し、
しかる後に結着剤としてテフロンディスパージョンを加
えて二酸化マンガンと導電剤とを結着剤で結合させた混
練合剤を調整し、次いでこの混練合剤を集電体素材に塗
布して乾燥固化させるリチウム電池用正極の製造方法に
おいて、前記純水の温度に応じて混合物の内部温度を調
整して前記混練合剤の温度が１５〜１９℃となるように
することを特徴とするリチウム電池における正極の製造
方法。