[发明专利]非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法及其装置

说明书

本发明提供一种非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法及其装置，其能够在短时间内对包含碱金属复合氧化物的浆料中的碱成分进行中和，从而能够用对环境的影响较小的水系溶剂来制作非水电解质二次电池的正极用浆料。使由作为非水电解质二次电池的正极用浆料原料的固体成分(P)及溶剂(R)组成的原料浆料(S)沿路径流动，并且通过供给至沿路径流动的原料浆料(S)的无机碳对原料浆料(S)中的碱成分进行中和处理。

技术领域

本发明涉及一种非水电解质二次电池的正极用浆料的制造方法及其装置。

背景技术

电池的正极及负极通过将添加有活性物质及粘合剂并且根据需要还添加有碳黑的浆料涂布在集电体上而制造出。

其中，对于负极而言，作为负极用粘合剂，使用以苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)系为代表的粘合剂，负极浆料以水系为主流。

另一方面，对于正极而言，作为正极用粘合剂，由于丁二烯成分容易氧化劣化，因此，实用电池专门使用聚偏二氟乙烯(PVDF)系的溶剂性粘合剂。

然而，在用作正极用粘合剂的PVDF系粘合剂中，作为浆料的溶剂而使用有机溶剂的N-甲基吡咯烷酮(NMP)，其对环境的影响较大。

因此，关于正极，也与负极同样制作环境负担较小的水系浆料受到关注。

在此，正极用材料使用碱金属复合氧化物，但由于该碱金属复合氧化物要求具有(1)高电压、(2)高充放电效率、(3)高电极密度等物理性能，因此，作为均衡地满足这些性能的化合物，以往使用了钴酸锂(LiCoO₂)。

并且，鉴于钴材料的资源受到的限制较多，正在进行替代材料的研究，例如，三元系材料(LiNi_0.33Co_0.33Mn_0.33O₂(NCM111)、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(NCM523)等)、锰系(LiMn₂O₄)、镍系(LiNiCoAlO₂)、铁系(LiFePO₄)等多种材料系逐渐被实用化或被开发，并且目前还在进行改善和改良中。而且，除了这些材料系以外，作为下一代材料候补，硫磺(包含有机硫(Organic sulfur)系)系、固溶体系、硅酸盐系也备受关注。

然而，在这些用于正极用材料的碱金属复合氧化物(即，高容量型的镍系(LiNiCoAlO₂)、三元系材料(LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂(NCM622)、LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)等)等锂复合氧化物)中，残留有在合成过程中添加的过量的氢氧化锂，其与水接触使pH值上升。而且，若使用pH值超过11的强碱性的浆料，则在进行涂覆时铝集电体会被腐蚀，在活性物质层与铝集电体之间的界面会产生氢气。通过该氢气，活性物质层会起泡，会导致电极强度下降、活性物质层的剥离及脱落，存在不容易得到均匀的电极的问题。

作为针对该问题的对策，开发有进行表面包覆以免活性物质层与水接触的方法以及使用耐碱性优异的不锈钢集电体的方法。

除此以外，防止铝集电体腐蚀的方法有：在浆料中添加酸以进行中和来控制浆料的pH值的方法。此时，需要将pH值设为铝难以溶解的pH3～10的范围内。但是，若使用盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸等无机酸作为中和剂，则在添加时有时会溶解活性物质，并且，若过量注入酸则pH值会急剧下降，存在难以控制pH值的问题。

并且，若使用柠檬酸、醋酸等有机酸，则存在所生成的盐对电池性能带来恶劣影响的缺点。