(57)【要約】【課題】電解質フィルムと電極部材との間の接触抵抗を低減する。【解決手段】電解質材料が含まれた電解質フィルムの面に活物質層の材料となる液状体を塗布して、前記活物質層を形成する活物質層形成工程と、前記電解質フィルムと前記活物質層とを圧着する圧着工程と、を有する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質材料が含まれた電解質フィルムの面に活物質層の材料となる液状体を塗布して、前記活物質層を形成する活物質層形成工程と、
前記電解質フィルムと前記活物質層とを圧着する圧着工程と、を有することを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電池用電極の製造方法において、
前記圧着工程では、加熱しながら圧着することを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電池用電極の製造方法において、
前記活物質層形成工程では、前記電解質フィルムの面を溶媒で溶解しながら前記液状体を塗布することを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池用電極の製造方法において、
前記圧着工程では、前記活物質層の端部が前記電解質フィルムで覆われるまで加圧することを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池用電極の製造方法において、
前記活物質層形成工程は、
前記電解質フィルムの一方面に前記活物質層の材料となる液状体を塗布して、第１活物質層を形成する第１活物質層形成工程と、
前記電解質フィルムの他方面に前記活物質層の材料となる液状体を塗布して、第２活物質層を形成する第２活物質層形成工程と、を含むことを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池用電極の製造方法において、
前記活物質層形成工程では、
第１電解質フィルムの一方面に第１活物質層の材料となる第１液状体を塗布して、前記第１活物質層を形成する第１活物質層形成工程と、
第２電解質フィルムの一方面に第２活物質層の材料となる第２液状体を塗布して、前記第２活物質層を形成する第２活物質層形成工程と、を有し、
前記圧着工程では、
前記第１電解質フィルムの他方面と前記第２活物質層とが対向するように重ね合わせて圧着することを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電池用電極の製造方法において、
前記第１活物質層形成工程と前記第２活物質層形成工程では、
前記第１液状体に含まれる活物質濃度と前記第２液状体に含まれる活物質濃度とが異なることを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の電池用電極の製造方法で製造されたことを特徴とする電池用電極。
【請求項９】
正極と、電解質層と、負極と、を備えた電池であって、
前記正極または前記負極の少なくとも一方が、請求項８に記載の電池用電極であることを特徴とする電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池用電極の製造方法、電池用電極、電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題等に対し、例えば、自動車業界にあっては、二酸化炭素排出量の低減のため、モータ駆動用電池の開発が進められている。モータ駆動用電池としては、高出力、高寿命、小型化等の観点からリチウムイオン二次電池が開発されている。リチウムイオン二次電池は、例えば、電解質フィルムと正極部材と負極部材とを積層する構成を有している（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１００３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の構造では、電解質フィルムと電極部材との間の接触抵抗が高い、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる電池用電極の製造方法は、電解質が含まれた電解質フィルムの面に活物質層の材料となる液状体を塗布して、前記活物質層を形成する活物質層形成工程と、前記電解質フィルムと前記活物質層とを圧着する圧着工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、電解質フィルムと活物質層とを圧着すると、圧着力によって、活物質層の内部に電解質フィルムの電解質材料が浸透されるので、電解質フィルムと活物質層との接触抵抗を低減することができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる電池用電極の製造方法は、前記圧着工程では、加熱しながら圧着することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、加熱によって電解質フィルムが溶けやすくなるので、さらに効率良く、活物質層内に電解質を浸透させることができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる電池用電極の製造方法は、前記活物質層形成工程では、前記電解質フィルムの面を溶媒で溶解しながら前記液状体を塗布することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、塗布された液状体に電解質を効率良く浸透させることができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる電池用電極の製造方法は、前記圧着工程では、前記活物質層の端部が前記電解質フィルムで覆われるまで加圧することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、活物質層の端部が電解質フィルムで覆われるので、さらに、電解質フィルムと活物質層との接触抵抗を低下させることができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかる電池用電極の製造方法は、前記活物質層形成工程は、前記電解質フィルムの一方面に前記活物質層の材料となる液状体を塗布して、第１活物質層を形成する第１活物質層形成工程と、前記電解質フィルムの他方面に前記活物質層の材料となる液状体を塗布して、第２活物質層を形成する第２活物質層形成工程と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、電解質フィルムの両面に形成された活物質層に電解質を浸透させることができる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例にかかる電池用電極の製造方法は、前記活物質層形成工程では、第１電解質フィルムの一方面に第１活物質層の材料となる第１液状体を塗布して、前記第１活物質層を形成する第１活物質層形成工程と、第２電解質フィルムの一方面に第２活物質層の材料となる第２液状体を塗布して、前記第２活物質層を形成する第２活物質層形成工程と、を有し、前記圧着工程では、前記第１電解質フィルムの他方面と前記第２活物質層とが対向するように重ね合わせて圧着することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、各活物質層の内部まで均一に電解質を浸透させることができる。
【００１８】
［適用例７］上記適用例にかかる電池用電極の製造方法は、前記第１活物質層形成工程と前記第２活物質層形成工程では、前記第１液状体に含まれる活物質濃度と前記第２液状体に含まれる活物質濃度とが異なることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、各層ごとに活物質濃度が異なる濃度勾配を有する活物質層を形成することができる。
【００２０】
［適用例８］本適用例にかかる電池用電極は、上記の電池用電極の製造方法で製造されたことを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、活物質層と電解質フィルムとの接触抵抗が低減された電池用電極を提供することができる。
【００２２】
［適用例９］本適用例にかかる電池は、正極と、電解質層と、負極と、を備えた電池であって、前記正極または前記負極の少なくとも一方が、上記の電池用電極であることを特徴とする。
【００２３】
これによれば、活物質層と電解質フィルムとの接触抵抗が低減され、高性能な電池を提供することができる。また、この場合の電池としては、例えば、リチウムイオン二次電池の構成に採用することができる。そして、高出力が要求される車両や電動工具等の他、電子機器等への搭載に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
【００２５】
［第１実施形態］
（電池の構成）
まず、本発明にかかる電池の構成について説明する。図１は、電池の構成を示す断面図である。本実施形態では、バイポーラ型のリチウムイオン二次電池（以下、「バイポーラ電池」とも称する）を例に挙げて説明する。
【００２６】
バイポーラ電池１は、電解質フィルム９と、正極活物質層１５と、負極活物質層１９と、集電体１１とで構成された電池用電極１０と、これらを外装するシート材５等で構成されている。本実施形態のバイポーラ電池１では、電池用電極１０が複数積層されて構成されている。なお、電池用電極１０の積層数は特に限定されない。また、積層された電池用電極１０のうち最外層に位置する最外層集電体１１ａ’，１１ｂ’において、正極側最外層集電体１１ａ’は延長されて正極端子６としてシート材５から導出されている。一方、負極側最外層集電体１１ｂ’は延長されて負極端子７としてシート材５から導出されている。正極端子６、負極端子７としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼等を用いることができる。また、シート材５としては、高分子−金属複合ラミネートシート等を用いることができる。
【００２７】
（電池用電極の構成）
次に、電池用電極の構成について説明する。図２は、本実施形態における電池用電極の構成を示す断面図である。本実施形態では、バイポーラ電極を例に挙げて説明する。
【００２８】
電池用電極１０は、電解質フィルム９と、電解質フィルム９の一方面に形成された正極活物質層１５と、正極活物質層１５に接続された正極集電体１１ａと、電解質フィルム９の他方面に形成された負極活物質層１９と、負極活物質層１９に接続された負極集電体１１ｂと、で構成されている。そして、正極活物質層１５と負極活物質層１９との間に電解質フィルム９によって形成された電解質層を挟んだ積層構造を有している。正極活物質層１５は、正極活物質と導電材を含み、負極活物質層１９は、負極活物質と導電材を含んでいる。
【００２９】
電解質フィルム９は、ポリマー電解質を用いることができる。ポリマー電解質は、電解液を含むゲル電解質と、電解液を含まない真正ポリマー電解質に分類される。ゲル電解質は、イオン伝導性ポリマーからなるマトリックスポリマーに、上記の液体電解質が注入された構成を有する。マトリックスポリマーとして用いられるイオン伝導性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、およびこれらの共重合体等が挙げられる。ゲル電解質から構成される場合には、電解質フィルム９にセパレータを用いてもよい。セパレータとしては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンからなる微多孔膜が挙げられる。
【００３０】
なお、本実施形態の電解質フィルム９では、真正ポリマー電解質を用いている。真正ポリマー電解質は、上記のマトリックスポリマーに支持塩（リチウム塩）が溶解した構成を有し、可塑性である有機溶剤を含まない。従って、電解質フィルム９が真正ポリマー電解質で構成される場合には、液体漏れを防ぐことができる。
【００３１】
ここで、電解質フィルム９の電解質材料を正極活物質層１５または負極活物質層１９の内部に浸透させるため、本実施形態では、電解質フィルム９と正極活物質層１５と負極活物質層１９とを圧着させることにより、電解質フィルム９の電解質材料が正極活物質層１５または負極活物質層１９の内部に浸透させた構成を採用している。
【００３２】
集電体１１（１１ａ，１１ｂ）は、アルミニウム箔、ニッケル箔、銅箔、ステンレス箔等、導電性の材料を採用することができる。集電体１１の厚みは、例えば、１〜３０μｍとすることができる。
【００３３】
正極活物質層１５の正極活物質としては、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）、ニッケル／コバルト酸リチウム（ＬｉＮｉ1-xＣｏxＯ2）、ニッケル／マンガン酸リチウム（ＬｉＮｉ0.5Ｍｎ0.5Ｏ2）、ニッケル／マンガン／コバルト酸リチウム（ＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2）、チタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）、硫化リチウム（Ｌｉ2Ｓ）等を用いることができる。また、上記の２種類以上の材料を併用してもよい。
【００３４】
導電材は、正極活物質層１５（負極活物質層１９）の導電性を向上にさせるために配合させる添加物であり、例えば、アセチレンブラック、グラファイトなどのカーボン粉末や、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ（登録商標））等の種々の炭素繊維を採用することができる。
【００３５】
負極活物質層１９の負極活物質としては、炭素・黒鉛（ＬｉＣ6）、チタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）、シリコン（Ｌｉ22Ｓｉ5）、リチウム（Ｌｉ）等を用いることができる。また、上記の２種類以上の材料を併用してもよい。
【００３６】
（液滴吐出装置の構成）
次に、電池用電極１０の製造に用いられる液滴吐出装置の構成について説明する。本実施形態では、電池用電極１０の活物質層の材料となる液状体を塗布する方法として、液滴吐出法を例に説明する。図３は、液滴吐出法を可能とする液滴吐出装置の構成を示す斜視図である。
【００３７】
図３において、液滴吐出装置３０は、活物質層の材料となる液状体を液滴として吐出するヘッド部５０を有するヘッド機構部３２と、ヘッド部５０から吐出された液滴の吐出対象であるワークＷを載置するワーク機構部３３と、ヘッド部５０に液状体を供給する材料供給部３４と、ヘッド部５０の保守を行うメンテナンス機構部３５と、これら各機構部および供給部を統括的に制御する制御部３６等を備えている。
【００３８】
液滴吐出装置３０は、床上に設置された複数の支持脚４１と、支持脚４１の上側に設置された定盤４２を備えている。定盤４２の上側には、ワーク機構部３３が定盤４２の長手方向（Ｘ軸方向）に延在するように配置されている。ワーク機構部３３の上方には、定盤４２に固定された２本の支持柱５２で支持されているヘッド機構部３２が、ワーク機構部３３と直交する方向（Ｙ軸方向）に延在して配置されている。また、定盤４２の一方の端部には、ヘッド機構部３２のヘッド部５０から連通して液状体を供給する材料供給部３４が配置されている。そして、ヘッド機構部３２の一方の支持柱５２近傍には、メンテナンス機構部３５がワーク機構部３３と並んでＸ軸方向に延在するように配置されている。さらに、定盤４２の下側には、制御部３６が備えられている。
【００３９】
ヘッド機構部３２は、液状体を吐出するヘッド部５０と、ヘッド部５０を懸架したヘッドキャリッジ５１と、ヘッドキャリッジ５１のＹ軸方向への移動をガイドするＹ軸ガイド５３と、Ｙ軸ガイド５３の側方にＹ軸ガイド５３と平行に設置されたＹ軸リニアモータ５４等を備えている。
【００４０】
ワーク機構部３３は、ヘッド機構部３２の下方に位置し、ヘッド機構部３２とほぼ同様の構成でＸ軸方向に延在するように配置されており、ワークＷを載置している載置台６１と、載置台６１の移動をガイドするＸ軸ガイド６３と、Ｘ軸ガイド６３の側方にＸ軸ガイド６３と平行に設置されたＸ軸リニアモータ６４等を備えている。これらの構成により、ヘッド部５０とワークＷとは、それぞれＹ軸方向およびＸ軸方向に往復自在に移動することができる。
【００４１】
ヘッド部５０に液状体を供給する材料供給部３４は、タンク７５と、ポンプ７４と、タンク７５からポンプ７４を経てヘッド部５０までを接続する流路チューブ７９とを備えている。
【００４２】
次に、ヘッド部５０に備えられた吐出ヘッドの構造について説明する。図４は、吐出ヘッドの構造を示し、図４（ａ）は一部破断した斜視図であり、同図（ｂ）は断面図である。
【００４３】
図４（ａ）において、吐出ヘッド１１０は、振動板１１４と、ノズルプレート１１５を備えている。振動板１１４とノズルプレート１１５との間には、液溜まり１１６が配置され、孔１１８を介して供給される液状体が常に充填されるようになっている。また、振動板１１４と、ノズルプレート１１５との間には、複数の隔壁１１２が位置している。そして、振動板１１４と、ノズルプレート１１５と、一対の隔壁１１２とによって囲まれた部分がキャビティ１１１である。キャビティ１１１は、ノズル１２０に対応して設けられているため、キャビティ１１１の数とノズル１２０の数とは同じである。キャビティ１１１には、一対の隔壁１１２間に位置する供給口１１７を介して、液溜まり１１６から液状体が供給される。
【００４４】
図４（ｂ）に示すように、振動板１１４上には、それぞれのキャビティ１１１に対応して振動子１１３が取り付けられている。振動子１１３は、ピエゾ素子１１３ｃと、ピエゾ素子１１３ｃを挟む一対の電極１１３ａ，１１３ｂを有する。この一対の電極１１３ａ，１１３ｂに駆動電圧を与えることで、対応するノズル１２０から液状体が液滴１２１となって吐出される。なお、液状体を吐出させるために、振動子１１３の代わりに電気熱変換素子を用いてもよく、電気熱変換素子による液状体の熱膨張を利用して、液滴として吐出することができる。
【００４５】
図３に戻り、次に、メンテナンス機構部３５について説明する。メンテナンス機構部３５は、キャッピングユニット８６、ワイピングユニット８７、およびフラッシングユニット８８のメンテナンスユニットを備えている。さらに、メンテナンスユニットを載置するメンテキャリッジ８１と、メンテキャリッジ８１の移動をガイドするメンテキャリッジガイド８２と、メンテキャリッジ８１と一体の螺合部８５と、螺合部８５が螺合するボールねじ８４と、ボールねじ８４を回転させるメンテモータ８３とを備えている。これにより、メンテモータ８３が正逆回転すると、ボールねじ８４が回転し、螺合部８５を介してメンテキャリッジ８１が、Ｘ軸方向に移動する。メンテキャリッジ８１がヘッド部５０のメンテナンスのために移動するときには、Ｙ軸ガイド５３に沿ってヘッド部５０が移動して、メンテナンスユニットの直上部に臨んでいる。これらのメンテナンスユニットにより、液滴吐出装置３０の非稼動時やワークＷを交換載置している加工待ち時などに、吐出ヘッド１１０の状態を保全して良好な吐出状態を保つことができる。
【００４６】
これらの構成により、ヘッド部５０とワークＷとは、それぞれＹ軸方向およびＸ軸方向に往復自在に移動することができる。
【００４７】
次に、以上述べた構成を制御する制御部３６の構成について説明する。図５は、制御部３６の構成を示すブロック図である。制御部３６は、指令部１３０と駆動部１４０とを備え、指令部１３０は、ＣＰＵ１３２、記憶手段としてのＲＯＭ１３３、ＲＡＭ１３４および入出力インターフェース１３１からなり、ＣＰＵ１３２が入出力インターフェース１３１を介して入力される各種信号を、ＲＯＭ１３３、ＲＡＭ１３４のデータに基づき処理し、入出力インターフェース１３１を介して駆動部１４０へ制御信号を出力する。
【００４８】
駆動部１４０は、ヘッドドライバ１４１、モータドライバ１４２、ポンプドライバ１４３及びメンテドライバ１４５から構成されている。モータドライバ１４２は、指令部１３０の制御信号により、Ｘ軸リニアモータ６４、Ｙ軸リニアモータ５４を制御し、ワークＷ、ヘッド部５０の移動を制御する。さらに、メンテモータ８３を制御してメンテナンス機構部３５の必要なユニットをメンテナンス位置へ移動させる。ヘッドドライバ１４１は、吐出ヘッド１１０からの液状体の吐出を制御し、モータドライバ１４２の制御と同調して、ワークＷ上の所定位置に吐出などが行えるようにする。また、ポンプドライバ１４３は、液状体の吐出状態に対応してポンプ７４を制御し、吐出ヘッド１１０への供給を最適に制御する。そして、メンテドライバ１４５は、メンテナンス機構部３５のキャッピングユニット８６、ワイピングユニット８７およびフラッシングユニット８８を制御する。
【００４９】
（電池用電極の製造方法）
次に、電池用電極の製造方法について説明する。図６は、第１実施形態における電池用電極の製造方法を示す工程図である。
【００５０】
まず、活物質層形成工程では、図６（ａ）に示すように、電解質フィルム９の一方面に正極活物質層１５の材料となる第１液状体を塗布する。本実施形態では、液滴吐出装置３０を用いて、第１液状体を液滴１２１として吐出し、電解質フィルム９に第１液状体１５ａを塗布する。第１液状体１５ａは、例えば、溶媒と正極活物質としてのマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）と導電材としてのアセチレンブラックを含む液状体を用いる。そして、第１液状体１５ａを乾燥処理等により固化し、正極活物質層１５を形成する。
【００５１】
次に、図６（ｂ）に示すように、電解質フィルム９の他方面（第１液状体１５ａが塗布される面と反対側の面）に負極活物質層１９の材料となる第２液状体を塗布する。具体的には、液滴吐出装置３０の吐出ヘッド１１０から電解質フィルム９に向けて第２液状体を液滴１２１として吐出して、電解質フィルム９に第２液状体１９ａを塗布する。第２液状体１９ａは、例えば、溶媒に負極活物質としてのチタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）と導電材としてのアセチレンブラックを含む液状体を用いる。そして、第２液状体１９ａを乾燥処理等により固化し、負極活物質層１９を形成する。
【００５２】
上記の工程を経ることにより、電解質フィルム９のそれぞれの面に正極活物質層１５と負極活物質層１９とが形成された電池用電極部材１０ａが形成される。なお、本実施形態では、電池用電極部材１０ａを複数個形成する。
【００５３】
次に、図６（ｃ）に示すように、複数個の電池用電極部材１０ａを配列する。具体的には、一の電池用電極部材１０ａの正極活物質層１５の面と他の電池用電極部材１０ａの負極活物質層１９の面とが対向するように配置するとともに、配列された電池用電極部材１０ａ同士の間に、各活物質層１５，１９との極性が合致するように集電体１１（１１ａ，１１ｂ）を配置する。
【００５４】
次に、圧着工程では、図６（ｄ）に示すように、配列された電池用電極部材１０ａと集電体１１とを圧着する。本実施形態では、電池用電極部材１０ａを加熱しながら圧着する。加熱圧着により、電解質フィルム９が溶解し、電解質フィルム９の電解質材料が、正極活物質層１５の正極活物質と負極活物質層１９の負極活物質の内部に浸透する。
【００５５】
さらに、正極活物質層１５または負極活物質層１９の端部が電解質フィルム９で覆われる状態になるまで加圧する。
【００５６】
上記の工程を経ることにより、電池用電極１０（バイポーラ電極）が形成される。
【００５７】
従って、上記の第１実施形態によれば、以下に示す効果がある。
【００５８】
（１）電解質フィルム９と正極活物質層１５と負極活物質層１９とを圧着することにより、電解質フィルム９の電解質材料が正極活物質層１５と負極活物質層１９に浸透し、各活物質層１５，１９と電解質フィルム９との界面が無くなる。従って、リチウムイオンの移動が円滑に移動することができ、高出力化が可能となる。
【００５９】
（２）圧着工程では、加熱圧着することにより、電解質フィルム９が溶けやすくなるので、さらに効率良く、活物質層１５，１９の内部に電解質フィルム９の電解質材料を浸透させることができる。
【００６０】
（３）圧着工程において、各活物質層１５，１９の端部が電解質フィルム９によって覆われるので、各活物質層１５，１９の厚み方向の他、各活物質層１５，１９の側面側からも浸透しやすくなるとともに、各活物質層１５，１９の側面部における電解質フィルム９との界面が無くなり、接触抵抗を低下させることができる。
【００６１】
［第２実施形態］
次に、本発明にかかる第２実施形態について説明する。なお、電池の基本的な構成、液滴吐出装置の構成は、第１実施形態と同様なので説明を省略する。
【００６２】
（電池用電極の構成）
まず、電池用電極の構成について説明する。図７は、本実施形態における電池用電極の構成を示す断面図である。本実施形態では、バイポーラ電極を例に挙げて説明する。
【００６３】
電池用電極２００は、電解質フィルム９と、電解質フィルム９の一方面に形成された正極活物質層２７０と、正極活物質層２７０に接続された正極集電体３４０と、電解質フィルム９の他方面に形成された負極活物質層３３０と、負極活物質層３３０に接続された負極集電体３５０と、で構成されている。そして、正極活物質層２７０と負極活物質層３３０との間に電解質フィルム９によって形成された電解質層を挟んだ積層構造を有している。正極活物質層２７０は、正極活物質と導電材を含み、負極活物質層３３０は、負極活物質と導電材を含んでいる。なお、電解質フィルム９、正極／負極集電体３４０，３５０、正極／負極活物質層２７０，３３０および導電材の材質等については、第１実施形態と同様なので説明を省略する。
【００６４】
ここで、電解質フィルム９の電解質材料を正極活物質層２７０または負極活物質層３３０の内部に浸透させるため、本実施形態では、電解質フィルム９と正極活物質層２７０と負極活物質層３３０とを圧着させることにより、電解質フィルム９の電解質材料が正極活物質層２７０または負極活物質層３３０の内部に浸透させた構成を採用している。
【００６５】
正極活物質層２７０は、複数の正極活物質層から構成されている。本実施形態では、正極集電体３４０側に形成された第１正極活物質層２２０と、第１正極活物質層２２０の上に形成された第２正極活物質層２３０と、第２正極活物質層２３０の上に形成された第３正極活物質層２４０と、の３層構造で構成されている。そして、正極活物質層２７０に含まれる正極活物質の濃度が、正極集電体３４０側から正極活物質層２７０の表面側（電解質フィルム９側）に向けて増加している。本実施形態では、第１正極活物質層２２０から第３正極活物質層２４０に向かうに従って、各正極活物質層２２０，２３０，２４０毎に正極活物質の濃度が増加している。
【００６６】
さらに、正極活物質層２７０に含まれる導電材の濃度が、正極活物質層２７０の表面側から正極集電体３４０側に向けて増加している。本実施形態では、第３正極活物質層２４０から第１正極活物質層２２０に向かうにしたがって、導電材の濃度が増加している。
【００６７】
負極活物質層３３０は、複数の負極活物質層から形成されている。本実施形態では、負極集電体３５０側に形成された第１負極活物質層２８０と、第１負極活物質層２８０の上に形成された第２負極活物質層２９０と、第２負極活物質層２９０の上に形成された第３負極活物質層３００と、の３層構造で構成されている。そして、負極活物質層３３０に含まれる負極活物質の濃度が、負極集電体３５０側から負極活物質層３３０の表面側（電解質フィルム９側）に向けて増加している。本実施形態では、第１負極活物質層２８０から第３負極活物質層３００に向かうに従って、各負極活物質層２８０，２９０，３００毎に負極活物質の濃度が増加している。
【００６８】
さらに、負極活物質層３３０に含まれる導電材の濃度が、負極活物質層３３０の表面側から負極集電体３５０側に向けて増加している。本実施形態では、第３負極活物質層３００から第１負極活物質層２８０に向かうにしたがって、導電材の濃度が増加している。
【００６９】
（電池用電極の製造方法）
次に、電池用電極の製造方法について説明する。図８は、第２実施形態における電池用電極の製造方法を示す工程図である。
【００７０】
まず、第１〜第３正極活物質層２２０，２３０，２４０の形成方法について説明する。図８（ａ）に示すように、活物質層形成工程では、第１電解質フィルム９ａの表面に第１正極活物質層２２０の材料となる第１液状体を塗布する。本実施形態では、液滴吐出装置３０を用いて、第１液状体を液滴１２１として吐出し、第１電解質フィルム９ａに第１液状体２２０ａを塗布する。第１液状体２２０ａは、例えば、溶媒と正極活物質としてのマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4：５ｗｔ％）と導電材としてのアセチレンブラック（２ｗｔ％）を含む液状体を用いる。そして、第１液状体２２０ａを乾燥処理等を行って固化させ、第１正極活物質層２２０を形成する。
【００７１】
次に、図８（ｂ）に示すように、第２電解質フィルム９ｂを用意して、電解質フィルム９ｂの表面に第２正極活物質層２３０の材料となる第２液状体を液滴１２１として吐出して、第２液状体２３０ａを塗布する。第２液状体２３０ａは、例えば、溶媒と正極活物質としてのマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4：１０ｗｔ％）と導電材としてのアセチレンブラック（１ｗｔ％）を含む液状体を用いる。そして、第２液状体２３０ａを乾燥処理等を行って固化させ、第２正極活物質層２３０を形成する。
【００７２】
次に、図８（ｃ）に示すように、第３電解質フィルム９ｃを用意して、電解質フィルム９ｃの表面に第３正極活物質層２４０の材料となる第３液状体を液滴１２１として吐出して、第３液状体２４０ａを塗布する。第３液状体２４０ａは、例えば、溶媒と正極活物質としてのマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4：２０ｗｔ％）を含む液状体を用いる。そして、第３液状体２４０ａを乾燥処理等を行って固化させ、第３正極活物質層２４０を形成する。
【００７３】
なお、図８（ａ）〜（ｃ）について、順を追って説明したが、加工順序は特に限定されない。また、個別に液滴吐出装置３０を用いることにより第１〜第３正極活物質層２２０，２３０，２４０を同時期に形成することもできる。
【００７４】
次に、第１〜第３負極活物質層２８０，２９０，３００の形成方法について説明する。図８（ｄ）に示すように、第４電解質フィルム９ｄの表面に第３負極活物質層３００の材料となる第４液状体３００ａを塗布する。本実施形態では、液滴吐出装置３０を用いて、第４液状体を液滴１２１として吐出し、第４電解質フィルム９ｄに第４液状体３００ａを塗布する。第４液状体３００ａは、例えば、溶媒と負極活物質としてのチタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12：２０ｗｔ％）を含む液状体を用いる。そして、第４液状体３００ａを乾燥処理等を行って固化させ、第３負極活物質層３００を形成する。
【００７５】
次に、図８（ｅ）に示すように、第５電解質フィルム９ｅを用意して、電解質フィルム９ｅの表面に第２負極活物質層２９０の材料となる第５液状体を液滴１２１として吐出して、第５液状体２９０ａを塗布する。第５液状体２９０ａは、例えば、溶媒と負極活物質としてのチタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12：１０ｗｔ％）と導電材としてのアセチレンブラック（１ｗｔ％）を含む液状体を用いる。そして、第５液状体２９０ａを乾燥処理等を行って固化させ、第２負極活物質層２９０を形成する。
【００７６】
次に、図８（ｆ）に示すように、第６電解質フィルム９ｆを用意して、第６電解質フィルム９ｆの表面に第１負極活物質層２８０の材料となる第６液状体を液滴１２１として吐出して、第６液状体２８０ａを塗布する。第６液状体２８０ａは、例えば、溶媒と負極活物質としてのチタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12：５ｗｔ％）と導電材としてのアセチレンブラック（２ｗｔ％）を含む液状体を用いる。そして、第６液状体２８０ａを乾燥処理等を行って固化させ、第１負極活物質層２８０を形成する。
【００７７】
なお、図８（ｄ）〜（ｆ）について、順を追って説明したが、加工順序は特に限定されない。また、個別に液滴吐出装置３０を用いることにより第１〜第３負極活物質層２８０，２９０，３００を同時期に形成することもできる。
【００７８】
次に、図８（ｇ）に示すように、各電解質フィルム９に形成された第１〜第３正極活物質層２２０，２３０，２４０と、各電解質フィルム９に形成された第１〜第３負極活物質層２８０，２９０，３００と、正極集電体３４０と、負極集電体３５０と、を厚み方向に配列する。より具体的には、正極集電体３４０を基準にした場合に、正極集電体３４０の面と第１正極活物質層２２０の表面が対向するように配列し、続けて、第２正極活物質層２３０、第３正極活物質層２４０の順に配列する。さらに続いて、第３負極活物質層３００、第２負極活物質層２９０、第１負極活物質層２８０、そして、負極集電体３５０の順序となるように配列する。また、本実施形態では、第３正極活物質層２４０が形成された電解質フィルム９と第３負極活物質層３００との間に別個に電解質フィルム９’を配置した。正極活物質層２７０と負極活物質層３３０との間に電解質層を形成するためである。ただし、正極活物質層２７０と負極活物質層３３０との間に電解質層が形成されるように設定すれば電解質フィルム９ａを省略してもよい。
【００７９】
次に、圧着工程では、図８（ｈ）に示すように、配列された上記の各活物質層と電解質フィルムとを圧着する。本実施形態では、加熱圧着によって圧着させる。加熱圧着により、各電解質フィルム９が溶解し、電解質フィルム９の電解質材料が、それぞれの活物質層の内部に浸透する。さらに、各活物質層が電解質フィルム９で覆われる状態になるまで加圧する。
【００８０】
上記の工程を経ることにより、電池用電極２００（バイポーラ電極）が形成される。
【００８１】
従って、上記の第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え、以下に示す効果がある。
【００８２】
（１）正極／負極活物質層２７０，３３０のそれぞれを３層構造として、各層ごとに電解質フィルム９を設けて、これらを圧着した。従って、正極／負極活物質層２７０，３３０のそれぞれの内部に電解質材料を効率良く浸透させることができる。また、これにより、リチウムイオンの移動がさらに円滑化され、高出力が可能とすることができる。
【００８３】
（２）正極／負極活物質層２７０，３３０のそれぞれを３層構造に分け、各活物質層２７０，３３０に含まれる活物質の濃度が、各活物質層２７０，３３０の表層に向うほど増加するように濃度勾配を設けた。従って、活物質濃度が最も高い活物質の表層領域における化学反応を促進させることができる。また、各活物質層２７０，３３０に含まれる導電材の濃度が、各活物質層２７０，３３０の表層側から各集電体３４０，３５０に向けて濃度が高くように濃度勾配を形成した。従って、各活物質層２７０，３３０に対応する集電体３４０，３５０側の領域において電子移動速度を速めることができる。すなわち、電子移動抵抗を低減することができる。そして、このように構成された電池用電極を構成要素とする電池は、イオン伝導性、電子伝導性に優れ、高出力時における充放電特性を高めることができる。
【００８４】
なお、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形例が挙げられる。
【００８５】
（変形例１）本実施形態では、圧着工程において、正極／負極集電体１１ａ，１１ｂとともに圧着したが、圧着工程において、正極／負極集電体１１ａ，１１ｂを省略してもよい。電解質フィルム９と活物質層１５，１９とが圧着される構成をとってもよい。このようにしても、電解質材料を活物質層１５，１９に浸透させることができる。
【００８６】
（変形例２）本実施形態では、電解質フィルム９に正極／負極活物質層１５，１９の材料となる液状体１５ａ，１９ａを塗布したが、液状体１５ａ，１９ａを塗布する際に、電解質フィルム９を溶媒で溶かしながら液状体１５ａ，１９ａを塗布するようにしてもよい。このようにすれば、塗布時において電解質材料が液状体１５ａ，１９ａに溶け込み、効率良く活物質層１５，１９の内部に電解質材料を浸透させることができる。
【００８７】
（変形例３）第２実施形態では、正極／負極活物質層２７０，３３０をそれぞれ３層構造としたがこれに限定されない。例えば、２層構造でもよいし、４層以上の構造であってもよい。さらに、正極活物質層２７０と負極活物質層３３０とで積層数が異なってもよい。このようにしても、正極／負極活物質層２７０，３３０において活物質の濃度勾配または導電材の濃度勾配を形成することができる。
【００８８】
（変形例４）第２実施形態では、正極／負極活物質層２７０，３３０をそれぞれ３層構造とし、活物質の濃度勾配または導電材の濃度勾配を形成したが、特に、この構成に限定されない。例えば、各層の活物質の濃度または導電材の濃度が同じであってもよい。このようにしても、それぞれの活物質層の内部に電解質材料を効率良く浸透させることができるとともに、製造工程を簡略化することができる。
【００８９】
（変形例５）第２実施形態では、例えば、第１正極活物質層２２０と第２正極活物質層２３０との間に配列された電解質フィルム９は、圧着によって第１正極活物質層２２０または第２正極活物質層２３０に溶け込み、第１正極活物質層２２０と第２正極活物質層２３０との間には電解質フィルム９による電解質層がない構成を説明したが、第１正極活物質層２２０と第２正極活物質層２３０との間に圧着された電解質フィルム９による電解質層を有した構成を採用してもよい。このようにしても、上記同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】電池の構成を示す断面図。
【図２】第１実施形態における電池用電極の構成を示す断面図。
【図３】液滴吐出装置の構成を示す斜視観図。
【図４】吐出ヘッドの構成を示し、（ａ）は一部破断した斜視図、（ｂ）は断面図。
【図５】液滴吐出装置の制御部の構成を示すブロック図。
【図６】第１実施形態における電池用電極の製造方法を示す工程図。
【図７】第２実施形態における電池用電極の構成を示す断面図。
【図８】第２実施形態における電池用電極の製造方法を示す工程図。
【符号の説明】
【００９１】
１…電池としてのバイポーラ電池、９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ，９’…電解質フィルム、１０，２００…電池用電極、１１，１１ａ，１１ｂ…集電体、１５，２７０（２２０，２３０，２４０）…正極活物質層、１９，３３０（２８０，２９０，３００）…負極活物質層、１５ａ，１９ａ，２２０ａ，２３０ａ，２４０ａ，２８０ａ，２９０ａ，３００ａ…液状体、３０…液滴吐出装置、１１０…吐出ヘッド、１２１…液滴。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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