特開 2024-120452 電池の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024120452

(43)【公開日】2024-09-05

(54)【発明の名称】電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/04 20060101AFI20240829BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20240829BHJP

   H01M 4/36 20060101ALI20240829BHJP

【ＦＩ】

H01M4/04 Z

H01M4/139

H01M4/36 D

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023027259

(22)【出願日】2023-02-24

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100117606

【弁理士】

【氏名又は名称】安部 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100121186

【弁理士】

【氏名又は名称】山根 広昭

(74)【代理人】

【識別番号】100130605

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 浩治

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 哲也

(72)【発明者】

【氏名】近藤 善彦

(72)【発明者】

【氏名】吉川 桂介

【テーマコード（参考）】

5H050

【Ｆターム（参考）】

5H050AA19

5H050BA17

5H050CA01

5H050CA08

5H050CA09

5H050CB02

5H050CB07

5H050CB08

5H050CB11

5H050GA10

5H050GA29

5H050HA08

(57)【要約】

【課題】電池の品質を安定させる。
【解決手段】電池の製造方法は、複数の電極材料Ａ～Ｃをそれぞれ予め定められた重量計量し容器３１に入れる工程と、容器３１に入れられた複数の電極材料Ａ～Ｃを供給機４０に入れる工程と、複数の電極材料Ａ～Ｃを供給機４０から二軸混練機５０に供給する工程と、二軸混練機５０で複数の電極材料Ａ～Ｃを混練する工程とを含んでいる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電極材料をそれぞれ予め定められた重量計量し容器に入れる工程と、
前記容器に入れられた前記複数の電極材料を供給機に入れる工程と、
前記複数の電極材料を前記供給機から多軸混練機に供給する工程と、
前記多軸混練機で前記複数の電極材料を混練する工程と
を含む、電池の製造方法。

【請求項2】

前記供給機は、羽根と、前記羽根を回転駆動する駆動装置とを備えたサークルフィーダである、請求項１に記載された電池の製造方法。

【請求項3】

前記供給機は、攪拌部材をさらに有し、
前記供給する工程は、前記供給機に入れられた複数の材料を攪拌することを含んでいる、請求項２に記載された電池の製造方法。

【請求項4】

前記攪拌部材は、前記供給機の前記羽根に取り付けられている、請求項３に記載された電池の製造方法。

【請求項5】

前記複数の電極材料は、第１電極材料と、前記第１電極材料よりも密度が大きい第２電極材料とを備え、
前記容器に入れる工程では、前記第２電極材料の一部を前記容器に入れた後に前記第１電極材料を前記容器に入れ、さらに、前記第２電極材料の残りを前記容器に入れる、請求項１～４のいずれか一項に記載された電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１１－２３３３８０号公報には、二次電池用の電極合材スラリーの製造装置が開示されている。製造装置には、計量器が接続されている。計量器は、製造装置の供給部に粉体電池材料を構成するそれぞれの材料に対応させて、材料の配合割合が予め定めた配合割合となるように材料を計量して製造装置の供給部へ投入する。かかる構成によって、粉体電池材料を予め定められた配合割合で、かつ、連続的に供給部に供給することが可能になるとされている。

【0003】

特開２０１１－２３３３８０号公報に開示されている実施形態では、定量フィーダが計量器として用いられている。製造装置には、２台の定量フィーダから原料が供給される。２台の定量フィーダのうち、一方の定量フィーダからは活物質が供給され、他方のフィーダからは導電助剤が供給される。定量フィーダからは、連続製造装置に対して予め定められた量の原料が供給される。定量フィーダは、原料を収容する原料ホッパと、原料を計量するロードセルと、原料を製造装置のフィード部へ向けて送り出すためのスパイラルフィーダと、スパイラルフィーダの粉体送出端に連通する連絡筒体とを備えている。連絡筒体は、製造装置の原料受入口の周縁部から立設されている。２台の定量フィーダのスパイラルフィーダからは、それぞれ予め設定された量の原料が送り出される。原料は、連絡筒体を介して製造装置のケージング内へ供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１－２３３３８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明者は、電池の品質を安定させたいと考えている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

ここで開示される電池の製造方法は、複数の電極材料をそれぞれ予め定められた重量計量し容器に入れる工程と、容器に入れられた複数の電極材料を供給機に入れる工程と、複数の電極材料を供給機から多軸混練機に供給する工程と、多軸混練機で複数の電極材料を混練する工程とを含んでいる。

【0007】

かかる電池の製造方法では、電池の品質が安定する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、電池の製造方法のフローチャートである。

【図2】図２は、スラリー製造装置１０の模式図である。

【図3】図３は、供給機４０の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、ここで開示される技術の一実施形態について図面を参照して説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。また、同一の作用を奏する部材・部位には、適宜に同一の符号を付し、重複する説明は適宜に省略される。

【0010】

〈電池の製造方法〉
図１は、電池の製造方法のフローチャートである。図１に示されているように、電池の製造方法は、複数の電極材料をそれぞれ予め定められた重量計量し容器に入れる工程Ｓ１と、容器に入れられた複数の電極材料を供給機に入れる工程Ｓ３と、複数の電極材料を供給機から多軸混練機に供給する工程Ｓ５と、多軸混練機で複数の電極材料を混練する工程Ｓ７とを含んでいる。以下では、電池の製造方法について、スラリー製造装置１０を用いて電池を製造する方法を一例として説明する。

【0011】

〈スラリー製造装置１０〉
図２は、スラリー製造装置１０の模式図である。図２では、材料が供給または搬送される方向は、矢印で示されている。スラリー製造装置１０では、電極材料と、溶媒とが混錬され、電極合材スラリーが製造される。この実施形態では、スラリー製造装置１０では、正極合材を含んだ正極合材スラリーが製造される。図２に示されているように、スラリー製造装置１０は、材料供給装置２０と、反転投入機３０と、供給機４０と、二軸混練機５０とを備えている。

【0012】

はじめに、複数の電極材料Ａ～Ｃは、材料供給装置２０においてそれぞれ予め定められた重量に計量し容器３１に入れられる（Ｓ１）。

【0013】

〈材料供給装置２０〉
材料供給装置２０は、フィーダ２１～２３と、計量装置２７～２９とを備えている。フィーダ２１～２３からは、それぞれ粉体の電極材料Ａ～Ｃが供給される。フィーダ２１～２３としては、一定量の粉体材料を供給可能な公知の装置が用いられうる。フィーダ２１～２３としては、サークルフィーダ、スクリューフィーダ、ロータリーフィーダ、ベルトフィーダ等が用いられうる。

【0014】

フィーダ２１，２３には、電極材料Ａ，Ｃが収容されている。この実施形態では、電極材料Ａ，Ｃは、正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物である。ここでは、電極材料Ａは、平均粒子径４μｍでありタップ密度２．２ｇ／ｃｍ^３のリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物である。電極材料Ｃは、平均粒子径１７μｍでありタップ密度２．４ｇ／ｃｍ^３のリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物である。フィーダ２２には、電極材料Ｂが収容されている。この実施形態では、電極材料Ｂは、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ：PolyVinylidene DiFluoride）である。ここでは、電極材料Ｂは、密度１ｇ／ｃｍ^３のＰＶＤＦである。

【0015】

なお、正極活物質およびバインダは、特に限定されず、従来からリチウムイオン二次電池の正極活物質およびバインダとして用いられる各種の材料を特に制限なく使用することができる。例えば、正極活物質としては、リチウムニッケル酸化物（例えばＬｉＮｉＯ_２）、リチウムコバルト酸化物（例えばＬｉＣｏＯ_２）、リチウムマンガン酸化物（例えばＬｉＭｎ_２Ｏ_４）や、これらの複合体（例えば、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２）などの、リチウムと遷移金属元素とを構成金属元素として含む酸化物（リチウム遷移金属酸化物）の粒子や、リン酸マンガンリチウム（ＬｉＭｎＰＯ_４）、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）などの、リチウムと遷移金属元素とを構成金属元素として含むリン酸塩の粒子などが用いられうる。バインダはとしては、例えば、（メタ）クリル酸エステル重合体などのアクリル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などのハロゲン化ビニル樹脂、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）などのポリアルキレンオキサイドなどが用いられうる。また、後の工程の攪拌および混練の容易性の観点から、フィーダから供給される粉体の電極材料の密度（またはタップ密度）は、０．５～３．０ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。

【0016】

計量装置２７～２９は、フィーダ２１～２３から供給される電極材料Ａ～Ｃを計量する装置である。計量装置２７～２９には、それぞれフィーダ２１～２３から供給される電極材料Ａ～Ｃが入れられる容器３１が載せられている。容器３１は、インデックステーブル２５に配置されている。インデックステーブル２５には、複数（図２に示されている実施形態では、６つ）の容器３１が配置可能である。インデックステーブル２５は、軸２５ａに接続された駆動装置２５ｂによって予め定められた方向に、予め定められたタイミングで回転駆動される。インデックステーブル２５が回転することによって、容器３１は、フィーダ２１～２３から電極材料Ａ～Ｃが供給される位置を順次移動する。この際、計量装置２７～２９によって、容器３１に供給される電極材料Ａ～Ｃの重量がそれぞれ計量される。容器３１が、電極材料Ａ～Ｃが供給される位置を移動する際には、他の容器３１も同じ方向、同じタイミングで移動する。１の容器３１に材料が供給されると、当該容器３１に続く他の容器３１にも順次材料が供給される。

【0017】

計量装置２７～２９では、電極材料Ａ～Ｃは、それぞれ予め定められた重量計量される。計量装置２７～２９としては、例えば、天秤、ロードセル等が用いられうる。はじめに、容器３１は、電極材料Ａが供給される位置に移動する。容器３１は、計量装置２７にセットされる。計量装置２７によって、フィーダ２１から容器３１に供給される電極材料Ａの重量が計量される。次に、容器３１は、電極材料Ｂが供給される位置に移動する。容器３１は、計量装置２８にセットされる。計量装置２８によって、フィーダ２２から容器３１に供給される電極材料Ｂの重量が計量される。次に、容器３１は、電極材料Ｃが供給される位置に移動する。容器３１は、計量装置２９にセットされる。計量装置２９によって、フィーダ２３から容器３１に供給される電極材料Ｃの重量が計量される。

【0018】

計量装置２７～２９で計量される電極材料Ａ～Ｃの重量は、目的の電極合材スラリーの組成に応じて適宜設定される。正極合材スラリーに含まれる正極活物質とバインダと導電材の重量比は、例えば、正極活物質：バインダ：導電材＝９６．０～９９．０：０．５～２．０：０．５～２．０程度に設定されうる。この実施形態では、正極合材スラリーに含まれる正極活物質とバインダと導電材の重量比は、正極活物質：バインダ：導電材＝９７．５：１．０：１．５に設定されている。計量装置２７～２９では、各容器２４～２６の電極材料Ａ～Ｃ重量比が、電極材料Ａ（正極活物質）：電極材料Ｂ（バインダ）：電極材料Ｃ（正極活物質）＝４８．７５：１．０：４８．７５になるように計量されている。なお、この実施形態では、導電材としてアセチレンブラック（ＡＢ）が用いられる。導電材としてのアセチレンブラックは、ペーストの状態で後述する二軸混練機５０に入れられる。

【0019】

この実施形態では、電極材料Ａ、電極材料Ｂ、電極材料Ｃの順で容器３１に入れられている。容器３１には、容器３１の底から開口に向かって順に、電極材料Ａ（正極活物質）、電極材料Ｂ（バインダ）、電極材料Ｃ（正極活物質）が入れられている。容器３１に入れる工程Ｓ１では、相対的に密度の大きい正極活物質を容器３１に入れた後に相対的に密度の小さいバインダを容器３１に入れ、さらに、相対的に密度の大きい正極活物質を容器３１に入れている。

【0020】

なお、電極材料Ａ～Ｃを反転投入機３０に入れる方法は特に限定されない。電極材料Ａ～Ｃは、例えば、異なる容器で計量された後に容器３１に入れられてもよい。また、電極材料Ａ～Ｃを容器３１に入れる順番は、上述した形態に限定されない。例えば、電極材料Ｃ、電極材料Ｂ、電極材料Ａの順で容器３１に入れられてもよい。容器３１に材料を入れる順番は、材料の物性、数等に応じて適宜設定されてもよい。

【0021】

〈反転投入機３０〉
反転投入機３０は、アーム３２と、駆動装置３３とを備えている。アーム３２は、容器３１を把持できるように構成されている。駆動装置３３は、アーム３２に設定された支点３２ａを軸としてアーム３２を駆動する装置である。駆動装置３３は、例えば、モータ、スプロケット等によって実現されうる。

【0022】

容器３１に入れられた電極材料Ａ～Ｃは、反転投入機３０によって供給機４０に入れられる（Ｓ３）。

【0023】

この実施形態では、駆動装置３３は、支点３２ａを軸にして供給機４０に向かってアーム３２を回転させる。駆動装置３３は、アーム３２を約１８０度回転させたところで停止させる。これによって、容器３１の開口は、上方に向けられた状態（図２において破線で示されている）から、下方に向けられた状態に反転される。反転投入機３０および供給機４０の位置は、供給機４０のホッパ４１（図３参照）の上で容器３１が反転する位置に設定されている。ホッパ４１の上部には、材料が投入される投入口４１ａ（図３参照）が設けられている。電極材料Ａ～Ｃは、反転した容器３１から落ち、投入口４１ａからホッパ４１に入れられる。容器３１からは、電極材料Ｃ、電極材料Ｂ、電極材料Ａの順でホッパ４１に投入される。なお、電極材料Ａ～Ｃを供給機４０に入れる際には、反転投入機３０以外の装置が用いられてもよい。例えば、昇降軸に沿って容器が昇降され反転される、昇降式の反転投入機が用いられていてもよい。

【0024】

電極材料Ａ～Ｃが供給機４０に入れられた後は、アーム３２は、駆動装置３３によって逆方向に駆動される。容器３１は、インデックステーブル２５に戻される。その後、容器３１は、インデックステーブル２５の回転によって移動する。このとき、反転投入機３０には、計量された電極材料Ａ～Ｃが入れられた容器３１が、新たに送られる。これが繰り返されることによって、電極材料Ａ～Ｃが入れられた容器３１が一定間隔で反転供給機３０に送られる。

【0025】

電極材料Ａ～Ｃは、反転投入機３０によって間欠的に供給機４０へ投入される。材料供給装置２０での電極材料Ａ～Ｃの計量と、反転投入機３０による電極材料Ａ～Ｃの反転投入は、連動して実行されうる。この実施形態では、約３０秒のサイクルで、反転投入機３０の容器３１への電極材料Ａ～Ｃの投入と、反転投入機３０から供給機４０への反転投入が繰り返される。このため、供給機４０には、略一定の量の電極材料Ａ～Ｃが略一定の間隔で投入される。換言すると、電極材料Ａ～Ｃを計量し容器３１に入れる工程Ｓ１と、容器３１に入れられた電極材料Ａ～Ｃを供給機４０に入れる工程Ｓ３は、繰り返し実施される。供給機４０内には、重量比が調整された電極材料Ａ～Ｃが予め定められた間隔で供給されうる。電極材料Ａ～Ｃは、供給機４０内へ投入される度に計量されているので、供給機４０内の電極材料Ａ～Ｃの重量比が安定しやすい。複数の電極材料Ａ～Ｃが用いられる場合にも、供給機４０に投入される混合粉体材料の配合比が保証されやすい。

【0026】

〈供給機４０〉
図３は、供給機４０の模式図である。図３では、電極材料Ａ～Ｃが送られる方向および攪拌部材４５が回転する方向は、矢印で示されている。図３では、供給機４０の高さ方向に沿った断面が模式的に示されている。この実施形態では、供給機４０として、予め定められた分量の材料を連続的に供給する定量供給機（以下、定量供給機４０と称する。）が用いられている。図３に示されているように、定量供給機４０は、ホッパ４１，４２と、羽根４３，４４と、攪拌部材４５と、駆動装置４６とを備えている。この実施形態では、定量供給機４０は、いわゆるサークルフィーダである。

【0027】

ホッパ４１，４２は、電極材料Ａ～Ｃを収容する部位である。この実施形態では、定量供給機４０には、２つのホッパ４１，４２が設けられている。ホッパ４１には、羽根４３と、攪拌部材４５とが設けられている。ホッパ４２には、羽根４４が設けられている。羽根４３，４４には、駆動装置４６が接続されている。

【0028】

ホッパ４１は、略円筒状である。ホッパ４１の上部には、電極材料Ａ～Ｃが投入される投入口４１ａが形成されている。ホッパ４１の底部４１ｂの一部には、開口４１ｂ１が形成されている。ホッパ４１は、開口４１ｂ１を介してホッパ４２と接続されている。開口４１ｂ１の上方には、中間プレート４１ｃが設けられている。中間プレート４１ｃは、一部に形成された開口４１ｃ１を除いて略円盤状である。中間プレート４１ｃは、少なくとも開口４１ｂ１の上方を覆う寸法である。中間プレート４１ｃの開口４１ｃ１と、底部４１ｂの開口４１ｂ１とは、平面視において異なる位置に形成されている。中間プレート４１ｃの開口４１ｃ１と、底部４１ｂの開口４１ｂ１とは、底部４１ｂの略中央部に設けられた羽根４３の軸４３ａを挟んで反対側に設けられている。

【0029】

羽根４３は、軸４３ａと、軸４３ａに取り付けられた送り羽根４３ｂ，４３ｃとを備えている。軸４３ａは、底部４１ｂの略中央部から上方に延びている。送り羽根４３ｂは、中間プレート４１ｃの上面に沿って軸４３ａから径方向外側に向かって延びている。この実施形態では、軸４３ａからは、２本の送り羽根４３ｂが延びている。送り羽根４３ｃは、底部４１ｂに沿って軸４３ａから径方向外側に向かって延びている。この実施形態では、軸４３ａからは、４本の送り羽根４３ｃが延びている。軸４３ａには、駆動装置４６が接続されている。駆動装置４６は、例えば、モータである。駆動装置４６は、減速機、変速機等を介して軸４３ａに接続されていてもよい。駆動装置４６が軸４３ａを回転駆動することによって、送り羽根４３ｂ，４３ｃは、回転する。

【0030】

この実施形態では、羽根４３の軸４３ａの上部には、攪拌部材４５が設けられている。このため、攪拌部材４５は、羽根４３の回転に伴って回転する。攪拌部材４５は、軸４５ａと、攪拌板４５ｂとを有している。軸４５ａは、羽根４３の軸４３ａの上端から上方に向かって延びている。軸４５ａには、２枚のらせん状の攪拌板４５ｂが巻かれている。２枚のらせん状の攪拌板４５ｂは、それぞれ軸４５ａの基端から先端に向かって一周巻かれている。攪拌板４５ｂは、上下方向において、中間プレート４１ｃと底部４１ｂの端部を除いて覆う寸法に設定されている。なお、攪拌部材４５は、かかる形態に限定されず、例えば、軸４５ａに取り付けられた棒状の部材であってもよく、板状の部材であってもよい。攪拌部材４５の角度、数量等は、特に限定されない。

【0031】

ホッパ４２は、ホッパ４１よりも低い略円筒状である。ホッパ４２には、羽根４４が設けられている。羽根４４は、軸４４ａと、軸４４ａに取り付けられた送り羽根４４ｂとを備えている。軸４４ａは、底部４２ａの略中央部から上方に延びている。送り羽根４４ｂは、底部４２ａに沿って軸４４ａから径方向外側に向かって湾曲して延びている。かかる形状の送り羽根４４ｂによって、電極材料Ａ～Ｃを送る量が安定しやすい。送り羽根４４ｂは、径方向外側に向かうに従って高さが低くなっている。この実施形態では、軸４４ａからは、４本の送り羽根４４ｂが延びている。なお、送り羽根４４ｂの形状、枚数等は、特に限定されず、材料の種類等によって適宜設定されうる。軸４４ａには、駆動装置４６が接続されている。このため、羽根４３，４４は、同じタイミングで回転する。ホッパ４２の底部４２ａには、排出口４２ａ１が形成されている。以下、電極材料Ａ～Ｃの定量供給機４０への供給と、定量供給機４０からの排出について説明する。

【0032】

ホッパ４１の上方で容器３１が反転されることによって、投入口４１ａから投入された電極材料Ａ～Ｃは、容器３１に入れられた順番とは逆の順番（この実施形態では、電極材料Ｃ，Ｂ，Ａの順番）で定量供給機４０に投入される。投入された電極材料Ａ～Ｃは、回転する攪拌部材４５によって攪拌される。これによって、電極材料Ａ～Ｃは、定量供給機４０内で均一に分散しやすくなる。電極材料Ａ～Ｃは、攪拌部材４５の回転に伴いホッパ４１の外壁４１ｄ側に向かって送られる。中間プレート４１ｃに達した電極材料Ａ～Ｃは、送り羽根４３ｂによって中間プレート４１ｃの開口４１ｃ１に向かって徐々に送られる。

【0033】

中間プレート４１ｃの開口４１ｃ１を通った電極材料Ａ～Ｃは、ホッパ４１の底部４１ｂに落ちる。電極材料Ａ～Ｃは、送り羽根４３ｃによって底部４１ｂの開口４１ｂ１に向かって徐々に送られる。電極材料Ａ～Ｃは、開口４１ｂ１を通ってホッパ４２に送られる。ホッパ４２に送られた電極材料Ａ～Ｃは、送り羽根４４ｂによって排出口４２ａ１に向かって徐々に送られ、定量供給機４０から排出される。排出口４２ａ１から排出される電極材料Ａ～Ｃの量は、羽根４３，４４の回転数に応じて設定される。駆動装置４６によって羽根４３，４４が一定速度で回転駆動されることで、排出口４２ａ１からは、略一定量の電極材料Ａ～Ｃが連続的に排出されうる。羽根４３，４４の回転数は、特に限定されないが、電極材料Ａ～Ｃが反転投入される間隔、量等に応じて適宜設定されうる。

【0034】

このように、定量供給機４０では、羽根４３，４４および攪拌部材４５が回転することにより、ホッパ４１，４２内の電極材料Ａ～Ｃの攪拌と、定量供給機４０からの電極材料Ａ～Ｃの排出が同時に行われる。

【0035】

電極材料Ａ～Ｃは、定量供給機４０の排出口４２ａ１から排出され、二軸混練機５０に供給される（Ｓ５）。

【0036】

〈二軸混練機５０〉
二軸混練機５０（図２参照）は、電極材料Ａ～Ｃにせん断力をかけつつ混練するための装置である。電極材料Ａ～Ｃは、二軸混練機５０内を搬送方向に沿って搬送されつつ混練される。図２に示されているように、二軸混練機５０は、バレル５１と、バレル５１内に設けられたシャフト５２と、シャフト５２を駆動する駆動装置５３とを備えている。二軸混練機５０には、バレル５１内の材料の温度を測定するための温度計、バレル５１内の材料の温度を調整するためのチラー等が設けられていてもよい。なお、電極材料を混練する装置は、二軸混練機に限られず、例えば、四軸混練機等の多軸混練機であってもよい。

【0037】

バレル５１は、筒状であり、内部に電極材料、溶媒等が入れられる空間を有する。バレル５１の一方の端部には、電極材料Ａ～Ｃが供給される粉体供給口５１ａが設けられている。粉体供給口５１ａは、定量供給機４０の排出口４２ａ１と接続されている。粉体供給口５１ａよりも下流側には、複数の溶媒供給口５１ｂが設けられている。溶媒供給口５１ｂには、溶媒供給装置５５が接続されている。溶媒供給装置５５には、吐出量を一定にするためのモーノポンプが接続されていてもよい。溶媒供給口５１ｂからは、一定の吐出量の溶媒が連続的に供給される。溶媒としては、例えば、溶媒として、水、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（N-methylpyrrolidone、ＮＭＰ）等が用いられる。複数の溶媒供給口５１ｂの下流側には、ペースト投入口５１ｃが設けられている。ペースト投入口５１ｃには、ペースト供給装置５６が接続されている。ペースト供給装置５６には、溶媒供給装置５５と同様、吐出量を一定にするためのモーノポンプが接続されていてもよい。モーノポンプには、供給される溶媒およびペーストの流量を計測する流量計が設けられていてもよい。吐出量を安定させるために、流量計で計測される流量に応じてモーノポンプのローターの回転が制御されていてもよい。ペースト投入口５１ｃからは、一定の吐出量のペーストが連続的に供給される。この実施形態では、ペースト投入口５１ｃからは、ペースト状の導電材（この実施形態では、アセチレンブラック）が入れられる。このように、バレル５１内には、電極材料Ａ～Ｃ、溶媒、導電材の順で正極合材スラリーの材料が供給される。ペースト投入口５１ｃの下流には、排出口５１ｄが設けられている。排出口５１ｄは、バレル５１において、粉体供給口５１ａとは反対側の端部に設けられている。排出口５１ｄからは、完成した正極合材スラリーが排出される。

【0038】

バレル５１内には、搬送方向に沿って延びるシャフト５２が設けられている。シャフト５２には、スクリュー５２ａと、パドル５２ｂとが設けられている。スクリュー５２ａと、パドル５２ｂとは、搬送方向に沿って複数設けられている。スクリュー５２ａと、パドル５２ｂとは、シャフト５２の外周面に設けられている。スクリュー５２ａは、らせん状に巻かれた羽根を有している。パドル５２ｂは、幅広面を搬送方向に向けた板状の部材である。特に限定されないが、パドル５２ｂは、角部が曲線状に形成された多角形状（例えば、三角形、四角形、六角形等）である。パドル５２ｂの側周面も曲線状に形成されていてもよい。パドル５２ｂの側周面とバレル５１の内周面には、所定の隙間が形成されている。

【0039】

駆動装置５３は、シャフト５２を回転駆動するモータ等でありうる。シャフト５２が回転することによって、スクリュー５２ａおよびパドル５２ｂは、シャフト５２の周方向に沿って回転する。バレル５１内の材料は、スクリュー５２ａの羽根に押されて搬送方向に沿って搬送される。バレル５１内の材料は、パドル５２ｂの側周面とバレル５１の内周面との間で、せん断力がかけられる。二軸混練機５０には、バレル５１内の圧力を計測する圧力計が設けられていてもよい。圧力計によって計測されるバレル５１内の圧力が所要の圧力範囲になるように、駆動装置５３の駆動が制御されていてもよい。

【0040】

電極材料Ａ～Ｃは、上述した二軸混練機５０を用いて混練される（Ｓ７）。

【0041】

定量供給機４０内で攪拌された電極材料Ａ～Ｃは、粉体供給口５１ａから二軸混練機５０のバレル５１内に供給される。バレル５１内には、定量供給機４０によって単位時間あたり略一定量の電極材料Ａ～Ｃが連続的に供給される。

【0042】

電極材料Ａ～Ｃは、スクリュー５２ａによって搬送方向に搬送される。電極材料Ａ～Ｃは、パドル５２ｂの側周面とバレル５１の内周面との間を通過する際にせん断力がかけられつつ、搬送される。バレル５１内を搬送される電極材料Ａ～Ｃは、溶媒供給口５１ｂから供給される溶媒と混ぜられる。溶媒は、搬送方向に沿って設けられた複数の溶媒供給口５１ｂから分けてバレル５１内に入れられる。このため、電極材料Ａ～Ｃと溶媒は、段階的に混ぜられる。これによって、混練される材料内のムラが生じにくい。バレル５１内を搬送される材料（ここでは、電極材料Ａ～Ｃと溶媒）は、ペースト状の導電材と混ぜられる。ペースト状の導電材は、ペースト投入口５１ｃからバレル５１内に入れられる。電極材料Ａ～Ｃ、溶媒、導電材が混練されつつ搬送され、正極合材スラリーが完成する。製造された正極合材スラリーは、排出口５１ｄから排出される。

【0043】

製造された正極合材スラリーを用いて公知の方法で電池を製造することができる。例えば、正極合材スラリーを正極集電体の両面に塗布し、乾燥させる。これを所定のサイズに切り取り、ロールプレスで圧延することにより、正極集電体の両面に正極活物質層を備えた正極シートを準備する。負極合材スラリーを製造し、正極シートを準備した手順と同様の手順で負極活物質を備えた負極シートを準備する。正極シートと負極シートとを、セパレータシートを介して積層し、電極体を作製する。電極体を電池ケースに収容し、電池組立体を作製する。電池組立体に電解液を注液し、初期充電およびエージング処理を実施し、電池が製造される。

【0044】

ところで、本発明者は、電池の品質を安定させるために、電極合材スラリーに含まれる材料の均一性を向上させたいと考えている。電池の品質を安定させるためには、電極合材スラリーに含まれる材料の混合比を精度よく調整する必要がある。また、本発明者の知見によると、多軸混練機のバレル内の限られた空間で材料を混練することによって、材料に高いせん断力をかけつつ材料を混合し、溶媒等に希釈することができる。その結果、材料の均一性が高いスラリーが製造される。しかしながら、例えば、電極合材スラリーに含まれる材料には、電極合材スラリー内に均一に分散しにくい材料が含まれる場合がある。均一に分散しにくい材料としては、例えば、バインダ、増粘剤等が挙げられる。これらの材料を電極合材スラリー内に均一に分散させるためには、これらの材料に対して高いせん断力をかけて混練する必要がある。しかしながら、多軸混練機内の材料に高いせん断力をかける場合には、シャフトにかかる負荷も大きくなりうる。多軸混練機のシャフトの長さが長い場合には、シャフトは、かかる負荷に耐えられない懸念がある。

【0045】

上述した実施形態では、複数の電極材料Ａ～Ｃをそれぞれ予め定められた重量計量し容器３１に入れる工程Ｓ１と、容器３１に入れられた複数の電極材料Ａ～Ｃを定量供給機４０に入れる工程Ｓ３と、複数の電極材料Ａ～Ｃを定量供給機４０から二軸混練機５０に供給する工程Ｓ５と、二軸混練機５０で複数の電極材料Ａ～Ｃを混練する工程Ｓ７とを含んでいる。電極材料Ａ～Ｃそれぞれが予め定められた重量計量され、容器３１に入れられ、次いで、定量供給機４０に入れられる。このため、定量供給機４０の電極材料Ａ～Ｃの重量比は、精度よく調整されている。二軸混練機５０には、重量比が精度よく調整された電極材料Ａ～Ｃが単位時間あたり略一定量ずつ連続的に供給される。これによって、二軸混練機５０内では、目的の混合比に調整された電極材料Ａ～Ｃが混練されやすい。その結果、材料が均一に分散されたスラリーが調整されやすく、電池の品質が安定する。また、電極材料Ａ～Ｃは、容器３１に入れられ、一度に二軸混練機５０に投入される。

【0046】

上述した実施形態では、電極材料Ａ～Ｃは、定量供給機４０から二軸混練機５０の粉体供給口５１ａに供給されている。換言すると、二軸混練機５０では、電極材料Ａ～Ｃは、一箇所からまとめて供給されている。このため、例えば、複数箇所に分けて電極材料が供給される多軸混練機を含んだスラリー製造装置と比較して、二軸混練機５０のバレル５１およびシャフト５２の長さを短くすることができる。シャフト３２を短くすることによって、電極材料Ａ～Ｃに高いせん断力をかけた場合にもシャフト３２への負荷が低減される。その結果、電極材料がＡ～Ｃに高いせん断力をかけることができ、スラリーに含まれる材料を均一に分散させやすくなる。

【0047】

なお、複数の電極材料Ａ～Ｃをそれぞれ予め定められた重量計量し容器３１に入れる工程Ｓ１は、電極材料Ａ～Ｃを計量する工程と、計量された電極材料Ａ～Ｃを容器３１に入れる工程とを含んでいてもよい。

【0048】

上述した実施形態では、定量供給機４０は、羽根４３，４４と、羽根４３，４４を回転駆動する駆動装置４６とを備えたサークルフィーダである。サークルフィーダを用いることによって、二軸混練機５０に対して連続的に電極材料Ａ～Ｃが供給される。これによって、電極材料Ａ～Ｃの供給量が安定しうる。また、例えば、スクリューフィーダ等を用いた場合と比較して設備が小型化されうる。

【0049】

上述した実施形態では、定量供給機４０は、攪拌部材４５をさらに有している。供給する工程Ｓ５は、定量供給機４０に入れられた電極材料Ａ～Ｃを攪拌することを含んでいる。これによって、電極材料Ａ～Ｃは、二軸混練機５０で混練される前に、定量供給機４０内で予備的に混合される。これによって、正極合材スラリーに含まれる電極材料Ａ～Ｃが均一に分散されやすくなる。また、攪拌部材４５は、定量供給機４０の羽根４３に取り付けられている。このため、電極材料Ａ～Ｃを攪拌するための設備を別途設ける必要がなく、設備が小型化されうる。

【0050】

上述した実施形態では、複数の電極材料Ａ～Ｃは、第１電極材料（この実施形態では、電極材料ＢとしてのＰＶＤＦ）と、第１電極材料よりも密度が大きい第２電極材料（この実施形態では、電極材料Ａ，Ｃとしての正極活物質）とを備えている。容器３１に入れる工程では、第２電極材料の一部（電極材料Ａ）を容器３１に入れた後に第１電極材料（電極材料Ｂ）を容器３１に入れ、さらに、第２電極材料の残り（電極材料Ｃ）を容器３１に入れる。容器３１内では、相対的に密度の小さい電極材料Ｂは、相対的に密度の大きい電極材料Ａ，Ｃで挟まれている。これによって、容器３１への電極材料Ａ～Ｃの投入時、および、容器３１から定量供給機４０への電極材料Ａ～Ｃの投入時に、電極材料Ｂの舞い上がりが低減されうる。その結果、二軸混練機５０に供給される電極材料Ａ～Ｃの重量比が安定しやすい。

【0051】

なお、ここでは、正極合材スラリーを製造する方法を一例として説明したが、かかる形態に限定されない。スラリー製造装置１０では、負極合材スラリーが製造されてもよい。

【0052】

負極合材スラリーには、例えば、負極活物質と、増粘剤と、バインダとが含まれうる。負極合材スラリーに含まれる材料は、特に限定されず、従来からリチウムイオン二次電池の材料として用いられる各種の材料を特に制限なく使用することができる。負極活物質としては、例えば、人造黒鉛、天然黒鉛、アモルファスカーボンおよびこれらの複合体（例えばアモルファスカーボンコートグラファイト）などに代表される炭素材料、あるいは、シリコン（Ｓｉ）などのリチウムと合金を形成する材料、シリコン化合物（ＳｉＯなど）などのリチウム貯蔵性化合物が用いられうる。増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）が用いられうる。バインダとしては、例えば、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）等が用いられうる。負極合材スラリーに含まれる負極活物質と増粘剤とバインダの重量比は、例えば、負極活物質：増粘剤：バインダ＝９６．０～９９．０：０．５～２．０：０．５～２．０程度に設定されうる。

【0053】

負極合材スラリーを製造する場合には、材料供給装置２０の容器２４，２６には、負極活物質が入れられ、容器２５には、増粘剤としてのＣＭＣが入れられうる。バインダとしてのＳＢＲは、正極合材スラリーを製造する時のペースト状のアセチレンブラックと同様、ペースト投入口５１ｃから投入されうる。負極合材スラリーを製造する工程は、正極合材スラリーを製造する工程と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【0054】

以上、ここで開示される技術について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた実施形態などは本発明を限定しない。また、ここで開示される技術は、種々変更でき、特段の問題が生じない限りにおいて、各構成要素やここで言及された各処理は適宜に省略され、または、適宜に組み合わされうる。

【0055】

また、本明細書は、以下の各項に記載の開示を含んでいる。

【0056】

項１：
複数の電極材料をそれぞれ予め定められた重量計量し電極材料を容器に入れる工程と、
前記容器に入れられた前記複数の電極材料を供給機に入れる工程と、
前記複数の電極材料を前記供給機から多軸混練機に供給する工程と、
前記多軸混練機で前記複数の電極材料を混練する工程と
を含む、電池の製造方法。

【0057】

項２：
前記供給機は、羽根と、前記羽根を回転駆動する駆動装置とを備えたサークルフィーダである、項１に記載された電池の製造方法。

【0058】

項３：
前記供給機は、攪拌部材をさらに有し、
前記供給する工程は、前記供給機に入れられた複数の材料を攪拌することを含んでいる、項２に記載された電池の製造方法。

【0059】

項４：
前記攪拌部材は、前記供給機の前記羽根に取り付けられている、項３に記載された電池の製造方法。

【0060】

項５：
前記複数の電極材料は、第１電極材料と、前記第１電極材料よりも密度が大きい前記第２電極材料とを備え、
前記容器に入れる工程では、前記第２電極材料の一部を前記容器に入れた後に前記第１電極材料を前記容器に入れ、さらに、前記第２電極材料の残りを前記容器に入れる、項１～４のいずれか一項に記載された電池の製造方法。

【符号の説明】

【0061】

１０ スラリー製造装置
２０ 材料供給装置
２１～２３ フィーダ
２５ インデックステーブル
２７～２９ 計量装置
３０ 反転投入機
３１ 容器
３２ アーム
３３ 駆動装置
４０ 定量供給機（供給機）
４１，４２ ホッパ
４１ａ 投入口
４１ｂ，４２ａ 底部
４１ｂ１，４１ｃ１ 開口
４１ｃ 中間プレート
４２ａ１ 排出口
４３，４４ 羽根
４３ａ，４４ａ，４５ａ 軸
４３ｂ，４３ｃ 送り羽根
４５ 攪拌部材
４５ｂ 攪拌板
４６ 駆動装置
５０ 二軸混練機
５１ バレル
５１ａ 粉体供給口
５１ｂ 溶媒供給口
５１ｃ ペースト投入口
５１ｄ 排出口
５２ シャフト
５２ａ スクリュー
５２ｂ パドル
５３ 駆動装置
５５ 溶媒供給装置
５６ ペースト供給装置
Ａ～Ｃ 電極材料

【図1】

【図2】

【図3】