(57)【要約】【課題】リチウム二次電池用極板をスリット済みフープにする際、切断面にバリが発生した場合、内部短絡が発生し、さらに前記フープ作成時に切断面の合剤脱落が発生し電池容量悪化の要因となる。【解決手段】前記従来の課題を解決するために、本発明のリチウム二次電池用電極板の製造方法は第１刃および第２刃の刃先の被覆膜がダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ）からなり、前記被覆膜の厚みが０．５μｍ〜２．０μｍのスリッタ用切断刃を使用することでリチウム二次電池極板として安全性が高く、電池容量バラツキの少ない電池を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１刃および第２刃の刃先の被覆膜がダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜からなり、前記被覆膜の厚みが０．５μｍ〜２．０μｍのスリッタ用切断刃を使用したことを特徴とするリチウム二次電池用電極板の製造方法。
【請求項２】
第２刃より第１刃の厚みが薄い形状であることを特徴とする請求項１記載のリチウム二次電池用電極板の製造方法。
【請求項３】
第１刃より第２刃の先端角が小さいことを特徴とする請求項１記載のリチウム二次電池用電極板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム二次電池用電極板の製造方法に関し、特にスリット工程を持つものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、民生用電子機器のポータブル化、コードレス化が進んでいる。現在これら電子機器の駆動用電源としての役割を、ニッケルカドミウム電池あるいはニッケル水素電池が担っていたが、ポータブル化、コードレス化が定着するに伴い、駆動用電源となるリチウム二次電池の高エネルギー密度化、小型軽量化の要望が強くなり、この要望を満たす電池としてリチウム二次電池が開発され主流となっている。
リチウム二次電池は、正極板と負極板とをセパレータを介在させ絶縁した状態で渦巻き状に巻回した極板群を上部が開口している有底の電池ケースに収容し、非水電解液を注入した後、開口部を封口板で封口することによって作製されている。
【０００３】
また、小型軽量化の要望が強い通信機器用には、上記極板群を楕円状に巻回した後、圧延することにより扁平状にした電極群をアルミニウム製の角形電池ケースに収容し、電池ケースと封口板をレーザ溶接した後、封栓より非水電解液を注入し、この封栓をレーザ溶
接することによって作製されている。
【０００４】
楕円状に巻回した後、圧延することにより扁平状にした極板群ではなく、正極板と負極板とをセパレータを介在させ絶縁したスタックを必要枚数積層し、中間の一層に金属箔を配してラミネートケースに収容したスタック構造の電池も作製されている。
【０００５】
いずれのリチウム二次電池の構造の場合についても、芯材の片面または両面に活物質、結着剤、必要に応じて導電剤を溶媒に混練分散させたペーストを塗布、乾燥した後、圧延することによって所定の厚みを有するフープ状の極板を作製し、定寸切断工程、すなわち極板が巻回構造の電池の場合は、スリット工程が、スタック構造の電池の場合は、トムソン打ち抜き工程、ダイカットロール姿抜き工程が不可欠である。
【０００６】
特にスリット工程で金属粉や切断バリ、合剤の脱落が発生し易く、極板上に異物が存在するとそれがセパレータの欠陥を作成する要因となり、結果的に内部短絡が発生する。
【０００７】
また近年のリチウム二次電池は高エネルギー密度化されていることもあり、発熱等の安全性に問題が発生する。
【０００８】
そこで刃物に非極性溶媒を塗布し、刃先と極板との潤滑性を改善し、発生する摩擦熱を低減させて、切断屑の発生を抑制し、極板切断時に発生する合剤の微紛が固まって極板切断面に付着することを抑制する方法が考案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２５７４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では切断面の状態を改質する事はできたが、非極性溶媒の滴下量の管理が難しい面があり、滴下量のバランスにより電池用極板の切断面に多量に付着、若しくは滴下量の不足で切断面の改質が得られない場合があった。
【００１０】
また、刃物の摩耗量に関して非極性溶媒の滴下有無による刃物摩耗量の確認実験を第１
刃の刃先、図６（ｂ）ｃから１００μｍの位置、図６（ｂ）ｄを基準点の０μｍに設定し、図６（ｂ）ｃと図６（ｂ）ｄの間にある第１刃当り面、図６（ｂ）ｅの形状測定をリチウム二次電池用電極板の負極板を１０００ｍ切断後に摩耗量確認グラフ図６を作成して検証した結果、非極性溶媒滴下有りの刃先表面形状、図６（ａ）１０１は極性溶媒滴下無しの刃先表面形状、図６（ａ）１０２に対して耐摩耗性の良化は確認できなかった。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、リチウム二次電池用電極板切断時に潤滑剤を必要とせず、耐摩耗性を向上することにより良好な切断面を得る事にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明のリチウム二次電池用電極板の製造方法は第１刃（下刃）および第２刃（上刃）の刃先の被覆膜がダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ）からなり、前記被覆膜の厚みが０．５μｍ〜２．０μｍのスリッタ用切断刃を使用することにより、リチウム二次電池用電極板切断時に潤滑剤を必要とせず、耐摩耗性を向上することにより良好な切断面を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、本発明のスリッタ用切断刃は、刃先がシャープな切断刃に被覆膜をコーティングするに際して、被覆膜の膜厚を０．５μｍ〜２．０μｍとすることにより、刃先の耐摩耗性を兼ね備えることから、優れたスリッティング性能を発揮するものであり、電池用極板を切断する際に発生する合剤、および芯材の切断くずの発生と切断面近傍の活物質の脱落を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について説明する。
【００１５】
図１は本発明の製造方法に係る切断装置である。本発明は、先端角が小さく、かつ刃先がシャープな第２刃をなす切断刃と第２刃より厚みを持ち先端角が大きい第１刃に被覆膜としてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）をコーティングするに際して、被覆膜の膜厚を０．５μｍ〜２．０μｍに加工されたものを用いることによって、切れ味がよい電池用極板スリッタ用切断刃となることを見出したものである。
【００１６】
刃物は先端角が小さく第１刃より厚みが薄い第２刃の刃先周縁部２ａと、第２刃より先端角が大きく厚みをもった第１刃の刃先周縁部の１ａが２ａとの間に所定間隔（オーバーラップ量）Ｗだけ重なった状態で平行に配設され、被切断物を剪断により連続的に切断するスリッタ用切断刃であって、第１刃と第２刃は各々の中心を固定されて、その軸を中心に互いに逆方向に回転するようにセッティングされているのが好ましい。第２刃に与圧を与え、第２刃の撓りを利用し第１刃の刃先周縁部に第２刃の刃先周縁部を摺接させる事により良好な切断面を得ることができる。
【００１７】
第１刃より第２刃の厚みが大きいと、第２刃に与圧を加えた時に、第２刃より先端角の大きい第１刃が撓ってしまう現象が発生する。本発明のスリッタ用切断刃によって切断されるリチウム二次電池用電極板の切断幅は第１刃の間隔で規定されており、上記撓りによりリチウム二次電池用電極板の切断幅にもバラツキが生じ電池容量にも同じ影響を与える。
【００１８】
第２刃の先端角が第１刃より大きいとリチウム二次電池用電極板の端部に（オーバーラップ量）Ｗの重なり量だけ被切削物を切断時に押し付ける作用が働き易くなり、リチウム二次電池用電極板の端部にダメージを与えてしまい、この部分を基点として活物質の脱落が発生する理由で望ましくない。
【００１９】
第２刃先端角の大小はリチウム二次電池用電極板の活物質の種類と膜厚に依存するが、６０°以内に加工した刃物を用いないと切断時にリチウム二次電池用電極板の端部の状態が悪くなるため、６０°以下の先端角が好ましい。
【００２０】
被覆膜は２．０μｍ以下で薄い方が磨耗の度合いも小さく抑制する事ができ、また切断面の状態も良い、しかしながら０．５μｍ未満の被膜にすると膜厚にバラツキが発生し、切断面の状態が悪くなる等の理由で好ましくない。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の実施例を図１を用いて詳細に説明する。
【００２２】
スリッタ用切断刃は概略円板形状の２枚の切断刃である第１刃−１と第２刃−２との刃先周縁部１ａ、２ａが所定間隔（オーバーラップ量）Ｗだけ重なった状態で平行に配設されており、第１刃と第２刃は各々の中心を固定されて、その軸を中心にそれぞれが回転するようにセッティングされている。
【００２３】
正極板は正極活物質であるＬｉＣｏＯ２の粉末１００重量部に、アセチレンブラック５重量部、フッ素樹脂系結着剤を７重量部混合し、これをカルボキシメチルセルロース水溶液に混練分散させてペースト状にした。このペーストを厚さ１５μｍのアルミニウム箔の両面にそれぞれ塗着、乾燥後、ロールプレス機によって１２０μｍに圧延した。
【００２４】
その後、スリット機を用いて幅５６ｍｍに切断し、その後長さ１４００ｍｍに切り出した。
【００２５】
上記のスリット機で正極板を切り出す際、第１刃と第２刃の刃先にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の被膜を１．５μｍ施したものを用いて切断速度１５ｍ／分で極板２０００枚分を切断したものを（実施例１）とした。
また（実施例２）については前記膜厚を２．０μｍ、（比較例１）についても前記膜厚を２．５μｍとしたものを同一条件で極板２０００枚分を切断した。
更に被膜無しのものを（比較例２）とし前記被膜ありのものと同一条件で極板２０００枚を切断した。
【００２６】
負極板は、コークスを加熱処理して得た炭素粉末１００重量部に、フッ素樹脂系結着剤１０重量部を混合し、これをカルボキシメチルセルロース水溶液に混錬分散させてペースト状にした。このペーストを、厚さ１８μｍの銅箔の両面にそれぞれ塗着し、乾燥後ロールプレス機によって厚さ１３０μｍに圧延した。
【００２７】
その後スリット機を用いて幅５７ｍｍに切断し、その後長さ１６００ｍｍの大きさに切り出した。
【００２８】
上記のスリット機で負極板を切り出す際、第１刃と第２刃の刃先にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）の被膜を１．５μｍ施したものを用いて切断速度１５ｍ／分で極板２０００枚分を切断したものを（実施例３）とした。また（実施例４）については前記膜厚を２．０μｍ、（比較例３）についても前記膜厚を２．５μｍとしたものを用い同一条件で極板２０００枚分を切断した。
【００２９】
更に被膜無しのものを（比較例４）とし前記被膜ありのものと同一条件で極板２０００枚を切断した。
【００３０】
本発明の実施例１と３を比較例２と４の極板と比較してみると、比較例２と４の場合は、負極板および正極板切断面近辺からの合剤の欠落や切断面に長さ１００μｍ以上の芯材の切断くずが付着しているのが観察された。
【００３１】
これに対して本発明の実施例１と３の場合は、スリット機で切り出す時に刃先にダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ）を形成しているので、切断による刃先の摩擦熱が発生しにくく、さらに合剤の微紛が固まることが抑制されるので、正極、負極板切断面近辺の合剤の欠落や直径１００μｍ以上の大きさの合剤屑および芯材の切断屑の切断面への付着などは観察されなかった。
【００３２】
実施例２と４については実施例１と３のものと同様の切断状態の結果が得られたが、比較例１と３については比較例２と４のものと同様の切断状態の不具合を確認する事ができた。
【００３３】
第１刃、第２刃の刃物の摩耗量の測定にはキーエンス製マイクロスコープ  ＶＨＸ−９００で３Ｄ画像を取得し、２次元プロファイル処理を行い特許文献１の効果検証実験と同様に第１刃の刃先、図６（ｂ）ｃから１００μｍの位置、図６（ｂ）ｄを基準点の０μｍに設定し、図６（ｂ）ｃと図６（ｂ）ｄの間にある第１刃当り面、図６（ｂ）ｅの形状測定を行い断面積の計測を行った。比較例２では断面積で約１８％の減少を確認する事ができ、比較例４では断面積で約１９％の減少を確認する事ができた、しかし実施例１の刃物の断面積の減少は約１％であり、実施例３の刃物の断面積の減少も同様に約１％であった。実施例２については約４％の断面積の減少が確認でき、実施例４についても約３％の断面積の減少を確認できた、比較例１については約１０％の断面積の減少を確認する事ができ、比較例１と３についての断面積の減少は８％であった。
【００３４】
比較例１と３の刃先を観察するとＤＬＣ膜が剥離した際の面積が約３μｍ存在する事が確認できたが、実施例１、２、３、４に関してはそのような状態の刃先の状態は確認する事はできなかった。
【００３５】
この結果よりコーティングの膜厚を２μｍより以上に増やすと刃先の形状が丸みを帯びリチウム二次電池用極板を切断する際に大きな抵抗となりダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ）が剥離する事により母材が露出し、ＤＬＣ膜本来の特性を発揮する事ができなかったと推察する。すなわちコーティングの膜厚は２μｍ以下に設定したものを使用する事が最良の結果を得る事が可能となることを知見した。
【００３６】
被覆膜は２．０μｍ以下で薄い方が磨耗の度合いも小さく抑制する事ができ、また切断面の状態も良い。しかしながら０．５μｍ未満の被膜にすると膜厚にバラツキが発生し期待した効果が得られなかった。
【００３７】
また、リチウム二次電池用電極板を定寸切断する時に本発明のスリッタ用切断刃は、刃先がシャープな切断刃に被覆膜をコーティングするに際して、被覆膜の膜厚を０．５μｍ〜２．０μｍとすることにより、刃先の耐摩耗性を兼ね備える刃物となることから、優れたスリッティング性能を発揮するものであり、結果として合剤と芯材のくずの発生を抑制する事ができる、また刃先に発生する摩擦熱を低減でき、刃先の長寿命化が期待できる。
【００３８】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のリチウムイオン二次電池極板の製造方法は、不良の少ないリチウムイオン二次電池の製造に適しているので、市場においても有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例にかかる第１刃と第２刃の側面概略図
【図２】本発明の実施例にかかる第１刃と第２刃の断面概略図
【図３】本発明の実施例にかかる第１刃の先端角の概略図
【図４】本発明の実施例にかかる第２刃の先端角の概略図
【図５】特許文献１の効果検証結果を示す図
【図６】特許文献１の効果検証結果を導くための刃物磨耗確認位置を示す図
【符号の説明】
【００４１】
１    第１刃
２    第２刃
３    電極板進行方向
１ａ  第１刃刃先周縁部
１ｂ  第１刃回転方向
２ａ  第２刃刃先周縁部
２ｂ  第２刃回転方向
ｗ    オーバーラップ量
【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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