[發(fā)明專利]用于制造含水電極糊的方法和雙軸混捏機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310552394.7
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103811714A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 上薗知之
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 張魯濱;馬江立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制造含水電極糊的方法和一種雙軸混捏機(jī)，所述用于制造含水電極糊的方法包括：使包括活性物質(zhì)和增稠劑的粉末以及含水溶劑稠混捏以形成混合物；以及用含水溶劑稀釋所述混合物以制造含水電極糊。

背景技術(shù)

使用電極體作為電池的發(fā)電元件，所述電極體是通過層壓或卷繞正極、負(fù)極和隔板而獲得的并被浸漬有電解液。正極和負(fù)極是通過以下步驟而形成的：通過在正極集電體和負(fù)極集電體上涂覆用于正極和負(fù)極的電極糊而形成涂膜，使涂膜干燥，并壓緊涂膜。

電極糊是以如下方式制造的：使活性物質(zhì)、增稠劑和溶劑稠混捏以形成混合物，用溶劑稀釋該混合物，且此后向經(jīng)稀釋的混合物添加粘合劑。例如，使用諸如行星式攪拌機(jī)之類的混捏機(jī)來執(zhí)行稠混捏、稀釋和粘合劑的添加。混捏機(jī)通過攪拌葉片的旋轉(zhuǎn)來使分別在稠混捏、稀釋和粘合劑添加期間一并（一起，en?bloc）注入的活性物質(zhì)、增稠劑、溶劑和粘合劑混捏。這種情況下，在混捏期間必須使用槳葉刮除附著于攪拌葉片上的電極糊。因此，工時增加，從而增加了直接勞動力成本。

根據(jù)日本專利申請公報No.2005-222772（JP2005-222772A）中公開的技術(shù)，利用連續(xù)式雙軸混捏機(jī)制造電極糊，在所述連續(xù)式雙軸混捏機(jī)中設(shè)置有由中空筒體可旋轉(zhuǎn)地支承的兩個旋轉(zhuǎn)軸、螺桿和槳葉等。根據(jù)日本專利申請公報No.2005-222772（JP2005-222772A）中公開的技術(shù)，使用螺桿傳送注入筒體內(nèi)部的粉末（活性物質(zhì)和增稠劑）和溶劑，并通過槳葉的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行稠混捏。此后，根據(jù)日本專利申請公報No.2005-222772（JP2005-222772A）中公開的技術(shù)，粉末和溶劑的混合物被進(jìn)一步注入筒體內(nèi)部的溶劑稀釋以制造電極糊。

從材料成本和減少在制造期間產(chǎn)生的廢棄物的觀點(diǎn)來看，使用利用了諸如離子交換水之類的含水溶劑的含水電極糊作為電極糊。這種情況下，使用例如CMC（羧甲基纖維素）作為增稠劑。增稠劑除其一部分外在稠混捏期間吸收含水溶劑并膨潤（溶脹）。亦即，增稠劑的一部分在稀釋期間吸收含水溶劑而膨潤。

在日本專利申請公報No.2005-222772（JP2005-222772A）中公開的技術(shù)中，并未具體地公開在什么狀態(tài)下注入含水溶劑。一般而言，考慮經(jīng)孔板注入棒狀（亦即，未被微?；臓顟B(tài)）含水溶劑。當(dāng)這種棒狀含水溶劑作為在稀釋期間使用的溶劑注入時，增稠劑的一部分中包含的不可溶纖維素迅速膨潤且可能產(chǎn)生具有大尺寸的微凝膠。作為其結(jié)果，微凝膠可能不會通過筒體的旋轉(zhuǎn)而被充分地粉碎。

亦即，在以上示例中，當(dāng)制造含水電極糊時，許多比涂膜的厚度大的微凝膠殘留在含水電極糊中。因此，在涂膜中，出現(xiàn)許多涂覆缺陷，例如不存在涂膜的覆蓋不足和針孔。在含水溶劑一并注入諸如行星式攪拌機(jī)之類的混捏機(jī)的情況下也是這樣。因此，當(dāng)根據(jù)該示例制造含水電極糊時，電池的合格率降低。

此外，當(dāng)根據(jù)該示例制造含水電極糊時，涂覆缺陷的最大尺寸變得更大。因此，由于鋰析出，可能發(fā)生電池電阻的上升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種能夠減小含水電極糊中的微凝膠的尺寸的用于制造含水電極糊的方法和一種雙軸混捏機(jī)。

本發(fā)明的第一方面涉及一種用于制造含水電極糊的方法。所述用于制造含水電極糊的方法包括：將由活性物質(zhì)和增稠劑制成的粉末以及含水溶劑注入雙軸混捏機(jī)內(nèi)，并利用所述雙軸混捏機(jī)使所述粉末和所述含水溶劑稠混捏以生成混合物；以及將平均液滴直徑在1μm以上且在所述增稠劑的平均粒徑（D50）以下的霧狀含水溶劑通過噴射而注入所述雙軸混捏機(jī)內(nèi)，并利用所述雙軸混捏機(jī)用所注入的含水溶劑來稀釋所述混合物。

在上述方面中，在生成所述混合物時，可將用于與所述粉末一起稠混捏的含水溶劑在平均液滴直徑在1μm以上且在所述增稠劑的平均粒徑（D50）以下的霧狀狀態(tài)下噴射到所述雙軸混捏機(jī)內(nèi)。

本發(fā)明的第二方面涉及一種雙軸混捏機(jī)。所述雙軸混捏機(jī)包括：稠混捏區(qū)，在所述稠混捏區(qū)中，由活性物質(zhì)和增稠劑制成的粉末以及含水溶劑被注入中空外殼的內(nèi)部，并且通過使兩個在互相間隔預(yù)定距離的平行狀態(tài)下由所述中空外殼支承的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所述粉末和所述含水溶劑被稠混捏以生成混合物；稀釋區(qū)，在所述稀釋區(qū)中，含水溶劑被注入所述外殼的內(nèi)部，通過使相應(yīng)的所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所述混合物被所注入的含水溶劑稀釋；和第一噴霧器，所述第一噴霧器設(shè)置于所述稀釋區(qū)并將用于稀釋所述混合物的含水溶劑在平均液滴直徑在1μm以上且在所述增稠劑的平均粒徑（D50）以下的霧狀狀態(tài)下噴射到所述外殼的內(nèi)部。