(57)【要約】【課題】表面に突起物を有するシートに対して、均一に塗布液を塗着させることができる電極製造方法を提供する。【解決手段】電極製造装置１００による電極製造方法によれば、一定方向に搬送される表面から外に延びる突起部４ａを有する集電体シート２Ａの表面を押圧することで、当該突起部４ａを集電体シート２Ａの一定方向とは逆の方向に傾斜させる傾斜工程と、傾斜工程により突起部が傾斜され、かつ上記の一定方向に搬送される集電体シート２Ａに対して、スリットダイ１２によって塗布液３Ａを塗布する塗布工程と、を有する。集電体シート２Ａの表面を押圧することによって、シート表面の突起部４ａが搬送方向とは逆の方向に傾斜された後に、当該表面に塗布液３Ａが塗布される。したがって、集電体シート２Ａに対して、塗布液３Ａを均一に塗布することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔を有し、当該貫通孔の縁部から当該貫通孔の外に延びる突起部を有し、一定方向に搬送される集電体シートの突起部を前記集電体シートの搬送方向とは逆の方向に傾斜させる傾斜工程と、
前記傾斜工程により前記突起部が傾斜され、かつ前記一定方向に搬送される前記集電体シートに対して、活物質を含む塗布液を塗布する塗布工程と、
を有する電極製造方法。
【請求項２】
前記傾斜工程と前記塗布工程とを、一定方向に搬送される前記集電体シートを案内する一つのバックアップロールの上で行う請求項１記載の電極製造方法。
【請求項３】
前記傾斜工程において、
前記バックアップロール上を案内される前記集電体シートの突起部を、ニップロールによって当該バックアップロールに対して押圧する請求項２記載の電極製造方法。
【請求項４】
前記傾斜工程において、
前記突起部を含む前記集電体シートの厚さよりも小さく前記突起部を含まない前記集電体シートの厚さ以上の間隔を有するスリットの当該間隔に前記集電体シートを通過させる請求項１記載の電極製造方法。
【請求項５】
前記集電体シートは、複数の四角形の貫通孔を有し、前記突起部は、前記貫通孔の縁部を構成する各辺に、それぞれ当該貫通孔の外に延びるように設けられ、
前記傾斜工程において、前記各辺にそれぞれ設けられる前記突起部のうち、隣接する二辺から延びる一対の突起部は、前記貫通孔を塞ぐ方向に傾斜させ、当該隣接する二辺とは異なる辺から延びる一対の突起部は、前記貫通孔から離間する方向に傾斜させる請求項１〜４のいずれか一項に記載の電極製造方法。
【請求項６】
複数の貫通孔を有し、当該貫通孔の縁部から当該貫通孔の外に延びる突起部を有する集電体シートを一定方向に搬送させる搬送手段と、
前記搬送手段により一定方向に搬送される前記集電体シートの突起部を前記集電体シートの搬送方向とは逆の方向に傾斜させる傾斜手段と、
前記傾斜手段により前記突起部が傾斜され、かつ前記搬送手段により前記一定方向に搬送される前記集電体シートに対して、活物質を含む塗布液を塗布する塗布手段と、
を有する電極製造装置。
【請求項７】
前記搬送手段により一定方向に搬送される前記集電体シートを案内するバックアップロールをさらに備え、
前記塗布手段は、前記バックアップロール上を案内される前記集電体シートに前記塗布液を塗布し、
前記傾斜手段は、前記バックアップロール上を案内される前記集電体シートの突起部を、当該バックアップロールに対して押圧することで、当該突起部を前記集電体シートの搬送方向とは逆の方向に傾斜させるニップロールである請求項６記載の電極製造装置。
【請求項８】
前記ニップロールが前記集電体シートを押圧する線圧は、２〜５０ｋｇｆ／ｃｍである請求項７記載の電極製造装置。
【請求項９】
前記傾斜手段は、
前記突起部を含む前記集電体シートの厚さよりも小さく前記突起部を含まない前記集電体シートの厚さよりも大きい間隔を有するスリットであり、前記スリットは当該間隔を前記搬送手段によって搬送される前記集電体シートが通過するように配置される請求項６記載の電極製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極製造方法及び電極製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１次電池、２次電池（特に、リチウムイオン２次電池）、電気分解セル、キャパシタ（特に、電気化学キャパシタ）等の電気化学デバイスは、様々な場面で幅広く用いられている。このような電気化学デバイスの電極は、通常、貫通孔を有する板状の集電体上に活物質層が積層されてなり、この活物質層は活物質を含有する多数の粒子を含み、集電体上に活物質層に含まれる成分からなる塗布液を集電体シートに塗布することで得ることができる。例えば、特許文献１では、開孔を有する集電体に塗料液を塗着・乾燥した後、加圧することにより表面を平滑化した電極が示されている。
【特許文献１】特開平１１−１１１２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、電極の性能向上を目的として、上記の集電体に対して貫通孔を設ける際に形成されるバリ（突起物）を残存させて活物質層を形成することで、集電体と活物質層との間の密着性を向上させる方法が検討されている。しかしながら、上記の特許文献１記載の方法を用いて、バリ等のように突起物があるために表面が凹凸である集電体に対して塗布液を塗布した場合には、集電体の表面に凹凸があることにより、塗布膜の均一性が低下してしまい高精度な塗工が困難であるという問題を有する。
【０００４】
本願は上記を鑑みてなされたものであり、表面に突起物を有する集電体シートに対して、均一に塗布液を塗着させることができる電極製造方法及び電極製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る電極製造方法は、複数の貫通孔を有し、当該貫通孔の縁部から当該貫通孔の外に延びる突起部を有し、一定方向に搬送される集電体シートの突起部を集電体シートの搬送方向とは逆の方向に傾斜させる傾斜工程と、傾斜工程により突起部が傾斜され、かつ一定方向に搬送される集電体シートに対して、活物質を含む塗布液を塗布する塗布工程と、を有することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る電極製造装置は、複数の貫通孔を有し、当該貫通孔の縁部から当該貫通孔の外に延びる突起部を有する集電体シートを一定方向に搬送させる搬送手段と、搬送手段により一定方向に搬送される集電体シートの突起部を集電体シートの搬送方向とは逆の方向に傾斜させる傾斜手段と、傾斜手段により突起部が傾斜され、かつ搬送手段により一定方向に搬送される集電体シートに対して、活物質を含む塗布液を塗布する塗布手段と、を有することを特徴とする。
【０００７】
上記の電極製造方法及び電極製造装置によれば、集電体シートの貫通孔から外に延びる突起部が集電体シートが搬送される方向とは逆の方向に傾斜された後に、同じ方向に搬送される集電体シートに対して塗布液が塗布される。したがって、塗布液を塗布する際に、集電体シートから外に延びる突起部が引っ掛かること等による塗布膜の乱れ等を抑制することができ、塗布液を均一に塗着させることができる。
【０００８】
また、上記の電極製造方法は、傾斜工程と塗布工程とを、一定方向に搬送される集電体シートを案内する一つのバックアップロールの上で行う態様とすることが好ましい。
【０００９】
この場合、集電体シートが一つのバックアップロール上を案内される間に、突起部に対する傾斜工程と塗布液の塗布工程とが集電体シートに対して行われる。したがって、集電体シートを搬送させる間の異物の混入等を減らすことができため、さらに高精度の塗工を行うことができる。
【００１０】
ここで、上記の作用を効果的に奏する電極製造方法として、具体的には、傾斜工程において、バックアップロール上を案内される集電体シートの突起部を、ニップロールによって当該バックアップロールに対して押圧することが挙げられる。
【００１１】
また、上記の作用を効果的に奏する電極製造装置として、具体的には、搬送手段により一定方向に搬送される集電体シートを案内するバックアップロールをさらに備え、塗布手段は、バックアップロール上を案内される集電体シートに塗布液を塗布し、傾斜手段は、バックアップロール上を案内される集電体シートの突起部を、当該バックアップロールに対して押圧することで、当該突起部を集電体シートの搬送方向とは逆の方向に傾斜させるニップロールである態様とすることが挙げられる。
【００１２】
また、本発明に係る電極製造方法の傾斜工程において、突起部を含む集電体シートの厚さよりも小さく突起部を含まない集電体シートの厚さ以上の間隔を有するスリットの当該間隔に集電体シートを通過させる態様とすることもできる。
【００１３】
また、本発明に係る電極製造装置の傾斜手段は、突起部を含む集電体シートの厚さよりも小さく、突起部を含まない集電体シートの厚さよりも大きい間隔を有するスリットであり、スリットは、当該間隔を搬送手段によって搬送される集電体シートが通過するように配置される態様とすることもできる。
【００１４】
この場合、上述の間隔を集電体シートが通過することにより、スリットと接触した突起部が集電体シートの搬送方向と逆方向に傾斜される。したがって、一定方向に搬送される集電体シートに対して塗布液を塗布する際に、突起部に引っ掛かることによる塗布膜の乱れ等の発生を抑制することができるため、集電体シートに対して塗布液を均一に塗着させることができる。
【００１５】
また、上記の集電体シートは、複数の四角形の貫通孔を有し、突起部は、貫通孔の縁部を構成する各辺に、それぞれ当該貫通孔の外に延びるように設けられ、傾斜工程において、各辺にそれぞれ設けられる突起部のうち、隣接する二辺から延びる一対の突起部は、貫通孔を塞ぐ方向に傾斜させ、当該隣接する二辺とは異なる辺から延びる一対の突起部は、貫通孔から離間する方向に傾斜させる態様とすることができる。
【００１６】
上記のように、集電体シートに設けられた四角形の貫通孔から延びる突起部を一定方向に傾斜させることにより、すべての突起部が一様に傾斜するため高精度の塗工ができ、より精度の高い電極を作成することができる。また、突起部が集電体シートに対して傾斜していることから、塗布液に含まれる活物質と突起部を含む集電体との距離が、突起部が集電体に対して垂直に延びた場合と比較して短くなる。したがって、活物質と集電体シートとの間の導電パスが短くなり、インピーダンスを低下させることができる。
【００１７】
また、上記の電極製造装置において、ニップロールが集電体シートを押圧する線圧は、２〜５０ｋｇｆ／ｃｍであることが好ましい。上記の線圧とすることで、集電体シートの突起部を効果的に傾斜させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、表面に突起物を有する集電体シートに対して、均一に塗布液を塗着させることができる電極製造方法及び電極製造装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一または同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電極製造装置１００を用いて形成される電極１を示す概略構成図である。また、図２は電極１の断面図である。
【００２１】
本実施形態の電極１は、図１に示すように、集電体２と、集電体２の表面と裏面とにそれぞれ設けられた活物質層３と、により構成される。図１に示す電極１は、１次電池、２次電池（特に、リチウムイオン２次電池）、電気分解セル、キャパシタ（特に、電気化学キャパシタ）等の電気化学デバイスに好適に用いられる。
【００２２】
集電体２は、導電性を有するシートであれば特に制限されないが、例えば銅、アルミニウム、等が好適に用いられる。集電体２の厚みや形状は特に限定されないが、例えば、厚み（図２の厚みＴに相当する）が１０〜３０μｍであり、幅が５０ｍｍ〜２０００ｍｍである帯状シートとすることができる。
【００２３】
集電体２の表面と裏面とには、それぞれ活物質層３が形成されている。活物質層３は、正極又は負極の活物質を含む層である。活物質としては、公知の材料を用いることができる。例えば、リチウム系２次電池用の正極活物質としては、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４等のリチウム酸化物が代表的に使用されるほか、ＴｉＳ２、ＭｎＯ２、ＭｏＯ２、Ｖ２Ｏ５等のカルコゲン化合物のうち、一種或いは複数種を組み合わせて用いられる。また、リチウム２次電池用の負極活物質としては、リチウム、リチウム合金或いはグラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質材料が好適に用いられる。また、電気二重層キャパシタ用の電極としては、種々の電子伝導性を有する多孔体が挙げられる。例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、メソカーボンファイバー（ＭＣＦ）、コークス類、ガラス状炭素、有機化合物焼成体等の炭素材料、を好適に用いることができる。
【００２４】
活物質層３は上記の活物質のほか、バインダー等により構成される。また、必要に応じて導電剤等が含まれる。活物質層３を構成するバインダーとしては、上記の活物質や導電剤等を集電体に固定することができれば特に限定されず、種々の結着剤を使用できる。例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂や、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）と水溶性高分子（カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、デキストリン、グルテンなど）との混合物等が挙げられる。また、導電剤としては、例えば、カーボンブラック類、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ＩＴＯ（IndiumTin Oxide）等の導電性酸化物が挙げられる。
【００２５】
この活物質層３は、上記材料のほか、例えばエーテル類、ケトン類等の溶媒を用いて混練或いは分散することにより活物質層形成用の塗布液として調製して集電体２上に塗布した後、乾燥させることにより形成される。その詳細は後述する。
【００２６】
上記の集電体２には、貫通孔４が設けられると共に、貫通孔４の縁部から集電体２の表面側に延びる突起部４ａと裏面側に延びる突起部４ｂとを有する。この貫通孔４及び突起部４ａ，４ｂの作成方法は特に限定されないが、例えば集電体２として用いる導電性シートの両面から工具等を突き刺すことによって孔部分（貫通孔４となる）の導電性シートが破断され、工具の突き刺す方向に反ること等によって、突起部（４ａ，４ｂ）が形成される。貫通孔４を形成する際に突起部４ａ，４ｂが形成されやすいように工具の先端の形状を変更する等、貫通孔４及び突起部４ａ，４ｂの作成方法は適宜変更することができる。また、本実施形態に示す集電体２には、菱形の貫通孔４が設けられているが、貫通孔４の形状は、四角形であってもよいし、円形等のその他の形状であってもよい。貫通孔４の形状は、貫通孔４を形成する際の工具等の形状や、貫通孔４の形成方法等によって変更することができる。例えば、工具の先端を四角錐状とすると、図１及び図４に示すような四角形状の貫通孔４が形成されやすい。貫通孔４及び突起部４ａ，４ｂを有する集電体２としては、上記のように貫通孔４の形状の工具を用いて導電性シートに貫通孔４を形成したパンチングメタルのほか、導電性シートに千鳥状に切れ目を入れながら押し広げ、その切れ目を菱形や亀甲形に成形したエキスパンドメタル等を好適に用いることができる。
【００２７】
図２に示すように、突起部４ａ，４ｂは、それぞれ集電体２の表面側及び裏面側に延びる。突起部４ａ，４ｂは、一般的な作成方法により作成する場合、貫通孔４を設ける際に形成されるので、その大きさは貫通孔４の大きさによって変更される。また、工具による導電性シートの破断状況によってもその大きさは変更されるが、貫通孔４の縁部からの長さαが３０μｍ〜１００μｍであることが好ましく、特に７０μｍであることが好ましい。突起部４ａ，４ｂの長さαがこの範囲である場合、突起部４ａ，４ｂが活物質層３内に広く配置される。また、突起部４ａ，４ｂの長さαが上記の範囲である場合、集電体２の表面及び裏面に形成される活物質層３の膜厚Ｌは、それぞれ５０〜２００μｍであることが好ましい。さらに、突起部４ａ，４ｂの先端と集電体２のシート部分（本体部分）の表面との距離をＨとしたとき、膜厚Ｌに対する距離Ｈの比（Ｈ／Ｌ）は、０．２４〜０．９９であることが好ましい。Ｈ／Ｌが上記の範囲である場合、突起部４ａ，４ｂが設けられることによる導電パスの短縮及びそれに伴うインピーダンスの低下がより大きくなる。
【００２８】
また、集電体２の突起部４ａ，４ｂと集電体２のシート部分（本体部分）とのなす角は３０〜８０°であり、４０〜６０°であることがさらに好ましい。なお、ここで突起物４ａ，４ｂと集電体２のシート部分とのなす角とは、例えば図２に示す角Ａ１のことをいう。具体的には、角Ａ１は、突起部４ａの先端部分の接線を延長することによる集電体２のシート部分との交点において、接線とシート部分とがなす角のうちの鋭角部分をいう。このように、突起部４ａ，４ｂが集電体２に対して垂直方向に延びるのではなく、上記の範囲の傾きを有することによって物理的なアンカー効果が発生し、突起部４ａ，４ｂを含む集電体２と活物質層３との間の密着性が高くなるという効果を有する。また、突起部４ａ，４ｂが上記の範囲の傾きを有することで、突起部４ａ，４ｂの周辺の活物質層３に含まれる活物質と突起部４ａ，４ｂを含む集電体との間の導電パスが短くなるという効果をさらに有する。
【００２９】
図１及び図２に示す集電体２では、菱形の貫通孔４が形成され、貫通孔４の縁部を構成する菱形の各辺から突起部４ａ，４ｂが延びている。そして、１つの貫通孔４から延びる４つの突起部４ａ，４ｂのうちの一部は貫通孔４を覆う方向へ傾斜し、その他の突起部４ａ，４ｂは貫通孔４から離間する方向へ傾斜する。この結果、集電体２上の全ての突起部４ａ，４ｂが同じ方向（図２の左側）に傾斜する構成となり、突起部４ａ，４ｂと集電体２の本体部分とのなす角は上記の範囲となっている。
【００３０】
なお、集電体２に形成される貫通孔４の形状及び大きさについても特に限定されないが、突起部４ａ，４ｂの長さαが上記の範囲（３０μｍ〜１００μｍ）となるような大きさの貫通孔４を設けることが好ましく、例えば、図１に示すように一辺が１５０μｍの菱形の形状とすることができる。また、貫通孔４の数についても特に限定されないが、集電体２の耐久性が著しく低下しない程度に突起部４ａ，４ｂを有する貫通孔４を備えることにより、上記の導電パスが短くなる効果が増大する。
【００３１】
ここで導電パスが短くなる効果について、図２及び図５を用いて説明する。図５は従来の電極５の構成を示す断面図である。従来の電極５は、集電体２の貫通孔４の縁部から突起部４ａ，４ｂが集電体２に対してそれぞれ垂直な方向へ延びている。したがって、突起部４ａ，４ｂの近傍の活物質層３に含まれる活物質は集電体２との距離が近いため、導電パスが短い。しかしながら、例えば図６中のＹ地点のように、貫通孔４の上部であり、突起部４ｂがＹ地点とは逆の方向（集電体の裏面側）に延びている地点は、突起部４ａ，４ｂからも集電体２の本体からも遠く、導電パスが長くなる。したがって、この長い導電パスによって高いインピーダンスが増大するため、電極５全体として、インピーダンスを十分に低下させることができなかった。
【００３２】
一方、本実施形態に係る電極１では、図５中のＹ地点と同様に、貫通孔４の上部であり、突起部４ｂがＹ地点とは逆の方向（集電体の裏面側）に延びている地点であるＸ地点では、集電体２の本体（シート部分）からの距離は図５の電極５と同じであるが、集電体２の表面側に延びる突起部４ａがＸ地点の方に向かって傾斜しているため、図５のＹ地点と比較して当該突起部４ａとＸ地点との距離が短くなる。したがって、Ｘ地点の活物質による導電パスはＹ地点の活物質による導電パスよりも短くなる。このように、従来の電極５と比較して活物質の導電パスを短くすることができるため、電極１全体としてインピーダンスを十分に低下させることができ、出力特性を向上させることができる。また、突起部４ａ，４ｂと活物質層３とが密着することによって、集電体２と活物質層３との高い密着性も保つことができる。
【００３３】
次に、上記の電極１の製造方法について、図３及び図４を用いて説明する。電極１の製造方法のうち、本発明の特に好適な実施形態に係る電極製造装置１００を用いた集電体シート２Ａに塗布液３Ａを塗布する方法（電極製造方法）について、詳細に説明する。
【００３４】
図３に示すように、本実施形態に係る電極１を作成する電極製造装置１００は、塗布液タンク１０、塗布液供給ポンプ１１、スリットダイ１２、シート供給リール２０、バックアップロール２１、リップロール２２、乾燥機２５、及び、巻き取りリール３０、を含んで構成される。
【００３５】
塗布液タンク１０には、活物質層形成用の塗布液が貯留される。活物質層形成用の塗布液には、上述の活物質、バインダー、導電剤、溶媒等が含まれる。塗布液の粘度は、例えば、５０Ｐ〜５００Ｐとすることが好ましく、１００〜３００Ｐであることが更に好ましい。
【００３６】
上記の塗布液タンク１０とスリットダイ１２との間は供給ラインＬ１により接続されている。ラインＬ１には塗布液タンク１０の液をスリットダイ１２に対して定量供給するポンプ１１が接続されている。ポンプ１１としては、例えば精密ギヤポンプを用いることができる。
【００３７】
シート供給リール２０は、活物質層形成用の塗布液を塗布する集電体シート２Ａを電極製造装置１００に供給するリールである。また、巻き取りリール３０は、シート供給リール２０から供給された後、活物質層形成用の塗布液が塗布され、乾燥機２５により乾燥されることで活物質層が形成された集電体シート２Ａを巻き取るリールである。巻き取りリール３０には図示しないモータが接続され、一定速度で巻き取りリール３０を回転されることにより集電体シート２Ａを巻き取る機能を有する。上記のように、モータ及びモータにより回転する巻き取りリール３０は、電極製造装置１００の搬送手段として機能する。
【００３８】
なお、本実施形態に係る電極製造装置１００で用いられる集電体シート２Ａには、あらかじめその両面に突起部４ａ，４ｂが形成されている。突起部４ａ，４ｂの形成方法は、上述の通り、特に限定されない。
【００３９】
バックアップロール２１は、円筒状の回転可能なロールである。このバックアップロール２１の周囲には、シート供給リール２０から供給されると共に巻き取りリール３０により巻き取られる集電体シート２Ａが掛け渡されている。これにより、バックアップロール２１は、バックアップロール２１上の集電体シート２Ａを案内する。バックアップロール２１の径は特に限定されないが、例えば、外形が１０〜２５０ｍｍとすることができる。また、バックアップロール２１の回転速度は特に限定されないが、掛け渡されている集電体シート２Ａの撓みを防止する目的から、バックアップロール２１の周面における線速度がライン速度（巻き取りリール３０による集電体シート２Ａの巻き取り速度）と等速になるように設定することが好ましい。
【００４０】
スリットダイ１２は、バックアップロール２１の軸方向に沿って開口が設けられたスリット１２ｂを有する。このスリットダイ１２は、スリットダイ１２の入口から流入した液体を、スリットダイ１２の内部に空洞として設けられバックアップロール２１の軸方向に伸びるマニホールド１２ａにおいて集電体シート２Ａの幅方向に広げ、スリット１２ｂを介して開口からシート状に吐き出すものである。これにより、集電体シート２Ａの表面に塗布液３Ａが塗布される（塗布工程）。すなわち、スリットダイ１２は、電極製造装置１００の塗布手段として機能する。集電体シート２Ａの表面に形成される塗布液層の膜厚は、５０〜２００μｍとすることが好ましい。
【００４１】
集電体シート２Ａの表面に塗布された塗布液３Ａは、巻き取りリール３０により搬送される途中に設けられた乾燥機２５によって乾燥される。乾燥機としては、熱線ヒータ、蒸気ヒータ、赤外線ヒータ等が挙げられる。
【００４２】
ニップロール２２は、シート供給リール２０とバックアップロール２１との間に設けられ、バックアップロール２１の軸とニップロール２２の軸とが平行になるように設けられる。このニップロール２２は、シート供給リール２０から供給された集電体シート２Ａをバックアップロール２１に対して掛け渡す機能を有する。さらに、バックアップロール２１上を移動する集電体シート２Ａをバックアップロール２１の周面に対して押圧することによって、集電体シート２Ａ上の突起部４ａ，４ｂを傾斜させる傾斜手段として機能する。
【００４３】
ここで、ニップロール２２の押圧によって集電体シート２Ａ上の突起部４ａ，４ｂを搬送方向とは逆の方向へ傾斜させる工程（傾斜工程）について、詳しく説明する。
【００４４】
集電体シート２Ａ上の突起部４ａ，４ｂを傾斜させるために、ニップロール２２を、ニップロール２２の周面とバックアップロール２１の周面との距離Ｗ１が集電体シート２Ａの厚さと突起部４ａ，４ｂが集電体シート２Ａに対して垂直に形成された場合の長さの和（すなわち集電体の本体部分と突起部４ａ，４ｂとを含む全体の厚さ）よりも短い場合、突起部４ａ，４ｂはそれぞれ集電体シート２Ａに対して押し付けられながら、ニップロール２２及びバックアップロール２１の周面に沿って搬送されるため、突起部４ａ，４ｂは、集電体シート２Ａの搬送方向とは逆向きの一定方向に傾斜される。距離Ｗ１は、通常は集電体シート２Ａの厚みと同程度とされて傾斜工程が行われる。
【００４５】
図４は、この電極製造装置１００を流れる集電体シート２Ａについて説明する図である。このうち、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、ニップロール２２及びバックアップロール２１により突起部４ａ，４ｂが傾けられた直後の集電体シート２Ａを示す図であり、図４（Ａ）は矢印Ａで示す方向（図４の右方向）へ進行する集電体シート２Ａを表面側から見た図であり、図４（Ｂ）はそのIVＢ−IVＢ断面図である。図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、貫通孔４から延びる突起部４ａ，４ｂは、いずれも搬送方向の逆方向に傾く。ここで、図４（Ａ）に示すように、集電体シート２Ａに設けられた貫通孔４が菱形であり、その対角線が集電体シート２Ａの搬送方向（矢印Ａ）と平行である場合には、菱形を構成する四辺のうち隣接する二辺（図４（Ａ）では、貫通孔４に対して搬送方向前方となる右側の二辺）の縁部に設けられた突起部４ａ，４ｂは、貫通孔４を塞ぐ方向に傾斜する。一方、他の二辺（貫通孔４に対して搬送方向後方となる左側の二辺）の縁部に設けられた突起部４ａ，４ｂは、貫通孔４から離間する方向に傾斜する。このように、集電体シート２Ａの搬送方向に対して、貫通孔４を構成する辺がいずれも搬送方向とは異なる方向にあるとき、その辺上に形成される突起部４ａ，４ｂは、電極製造装置１００内を進行しながらの押圧によって潰れることなく傾斜する。
【００４６】
なお、集電体シート２Ａを押圧する際の線圧は、２〜５０ｋｇｆ／ｃｍであることが好ましく、５〜１５ｋｇｆ／ｃｍであることが更に好ましい。線圧が５０ｋｇｆ／ｃｍよりも大きい場合、突起部４ａ，４ｂを傾斜させるだけでなく、集電体シート２Ａを損傷させることがある。また、線圧が、２ｋｇｆ／ｃｍよりも小さい場合、突起部４ａ，４ｂを十分に傾斜させることができないことがある。
【００４７】
図３に示す電極製造装置１００では、ニップロール２２によりバックアップロール２１の周面に対して押圧されることにより、集電体シート２Ａの突起部４ａ，４ｂが搬送方向とは逆方向に傾斜された後、集電体シート２Ａは連続的にバックアップロール２１に沿って集電体シート２Ａがスリットダイ１２の開口へと送られる。そして、スリットダイ１２から供給される塗布液が集電体シート２Ａの表面（突起部４ａが形成されている面）に供給される。図４（Ｃ）は、突起部４ａ，４ｂが傾斜した状態で塗布液が供給された際の集電体シート２Ａの断面図である。このように、傾斜した突起部４ａの周囲に塗布液３Ａが塗布される。そして、これが乾燥されることによって、集電体シート２Ａの一方の面に活物質層が形成される。
【００４８】
ここで、集電体シート２Ａ上の突起部４ａがスリットダイ１２に引っ掛かったりすると、塗布膜厚が不均一になるという問題のほか、集電体シート２Ａの位置ズレが発生することによる塗布不良や、集電体シート２Ａの破断等の問題が発生する可能性がある。しかし、本実施形態の集電体シート２Ａは突起部４ａが集電体シート２Ａの搬送方向とは逆方向に傾斜し、集電体シート２Ａに対するスリットダイ１２の移動方向と同じ向きに傾斜する。したがって、スリットダイ１２に突起部４ａが対向しその先端が引っ掛かること等の発生を抑制することができ、スリットダイ１２に突起部４ａが引っ掛かった場合に発生する種々の問題の発生を低減させることができる。
【００４９】
この後、集電体シート２Ａにおける塗布液３Ａの塗布面が逆となるように（本実施形態では、集電体シート２Ａの裏面となるように）、一方の面に活物質層が形成された集電体シート２Ａを配置し、再び、ニップロール２２によって集電体シート２Ａを押圧することにより突起部を傾斜させた後、連続的に塗布液３Ａを塗布し乾燥させる。これにより、集電体シート２Ａの両面に活物質層が形成される。その後、これを所定の大きさに切断することにより、本実施形態に係る電極１を得ることができる。
【００５０】
このように、本実施形態に係る電極製造装置１００を用いた電極製造方法によれば、押圧によって、集電体シート２Ａの搬送方向とは逆方向に突起部４ａ，４ｂが傾斜された直後に塗布液３Ａが当該搬送方向に搬送される集電体シート２Ａに対して塗布される。したがって、突起部４ａ，４ｂが搬送方向とは逆の方向に均一に傾斜された状態で塗布液３Ａが塗布されるため、均一に塗布液３Ａを塗布することができる。また、塗布液３Ａの塗布（塗布工程）の直前に傾斜工程が行われることから、傾斜工程後の異物のトラップを減少させることができ、より高精度の塗工を行うことができる。これは、本実施形態の電極製造装置１００のように、バックアップロール２１の周面を進む集電体シート２Ａを押圧することにより、突起部４ａ，４ｂを傾斜させた後、同じくバックアップロール２１の周面を進む集電体シート２Ａに対して塗布液３Ａを塗布することによって、より具体的に実現される。
【００５１】
また、本実施形態に係る電極製造装置１００を用いて電極を製造した場合、図２に示すように、突起部が一定方向に傾斜し、インピーダンスを低減させた電極１を作成することができる。
【００５２】
さらに、一つのロール（バックアップロール２１）上を集電体シート２Ａが移動する間に、ニップロール２２による突起部４ａ，４ｂの傾斜と、スリットダイ１２による塗布液の塗布とが集電体シート２Ａに対して行われる。したがって、塗布液の塗布の直前に突起部の傾斜が行われ、集電体シート２Ａが搬送される間の異物の混入等を減らすことができる。また、ニップロール２２の押圧によって、集電体シート２Ａが熱的に活性な状態にある時点で塗布液が供給されるため、従来の熱的に活性な状態ではない導電性シートを用いた場合と比較して、アンカー効果によって集電体と活物質層との密着性をさらに高めることができる。さらに、一つのロール上を移動して、傾斜工程が行われた直後に塗布工程が行われることから、ニップロール２２の押圧により突起部４ａ，４ｂが傾斜された後、集電体シート２Ａの材質（特に弾性率）によってこの突起部４ａ，４ｂの傾斜が戻りきる前に塗布工程を行うことができるため、突起部４ａ，４ｂを十分に傾斜させたまま塗布液の塗布を行うことができる。
【００５３】
また、電極製造装置１００を用いた電極の製造方法の場合、図４（Ａ）に示すように、電極製造装置１００内を進む集電体シート２Ａの搬送方向とは異なる方向に伸びる辺を起点として突起部が形成された場合には、突起部に対する押圧に由来する突起部の破損を減らすことができるため、インピーダンスの低減及び密着性の向上がより効果的に実現される。
【００５４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る電極製造装置について説明する。第２実施形態に係る電極製造装置では、傾斜手段として２枚の板部を設け、その間を集電体シートを通過させることにより、集電体シートの突起部を傾斜させる点が第１実施形態の傾斜手段と異なる点である。以下、図６を用いて、第２実施形態に係る電極製造装置の傾斜手段について説明する。
【００５５】
図６は、第２実施形態に係る電極製造装置の傾斜手段を示す概略構成図である。図６（Ａ）に示すように、この傾斜手段は２枚の板部４０，４１により構成される所定の間隔を有するスリットである。この板部４０，４１により構成されるスリットの間隔Ｗは、突起部４ａ，４ｂを含まない集電体シート２Ａの本体部分の厚さ以上であり、突起部４ａ，４ｂを含む集電体シート２Ａ全体の厚さよりも小さく設定される。そしてこの間隔Ｗだけ離間された２枚の板部４０，４１により構成されるスリットは、その間を搬送手段によって搬送される集電体シート２Ａが通過するように配置される。このときの集電体シート２Ａの搬送方向は矢印Ｂで示す方向（図６の下方向）である。この結果、図６（Ｂ）に示すように、板部４０，４１の間を通過した集電体シート２Ａの突起部４ａ，４ｂのうち板部４０，４１に引っ掛かった部分は、搬送方向とは逆の方向に傾斜される。その後、図６では図示していないが、この一定方向に傾斜した突起部４ａ，４ｂを有する集電体シート２Ａに対して塗布手段（例えば第１実施形態で用いられたスリットダイ等）によって塗布液を塗布した後、乾燥することによって、電極１を製造することができる。
【００５６】
このように、突起部４ａ，４ｂを傾斜させる方法は、第１実施形態に示す電極製造装置１００を構成するニップロール２２を用いた方法でなくてもよい。すなわち、本実施形態のように、集電体シート２Ａを、集電体シート２Ａ全体の厚さよりも小さく、集電体シート２Ａ本体の厚さ以上の間隔を有するスリット通過させる方法によっても、突起部４ａ，４ｂを集電体シート２Ａの搬送方向とは逆の方向に傾斜させることができる。したがって、第１実施形態に係る電極製造方法と同様に、突起部４ａ，４ｂを有する集電体シート２Ａに対して塗布手段によって塗布液を均一に塗着させることができるという効果を有する。
【００５７】
なお、本実施形態の傾斜手段のスリットは、２枚の板部４０，４１により構成されるが、これは１枚によって構成されてもよい。すなわち、本実施形態の傾斜手段としては、突起部を傾斜させる目的から集電体シート本体と突起部とを含む集電体シート２Ａ全体の厚さよりも小さい間隔Ｗを有する隙間に集電体シート２Ａを通過させることが重要である。したがって、１枚の板を加工して、上述の間隔Ｗを設けることによって傾斜手段に係るスリットを構成することもできる。
【００５８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。
【００５９】
例えば、本実施形態に係る電極製造装置１００では、塗布液を塗布する装置としてスリットダイ１２を用いて説明したが、突起部４ａ，４ｂを傾斜させた後に連続的に塗布液を塗布することができる装置であれば、他の装置を用いることができる。例えば圧延ローラやドクターブレード等を用いて塗布液を塗布する態様としてもよい。
【００６０】
また、本実施形態に係る集電体シート２Ａには、表面及び裏面の両面に傾斜した突起部４ａ，４ｂが設けられているが、一方の面のみに突起部が形成されている態様であってもよい。その場合でも、突起部を一定方向に傾斜させた後に活物質を含む塗布液３Ａが塗布されることから、高精度の塗工が行われる効果を有すると共に、塗布液３Ａを乾燥することにより得られる活物質層３との間で高い密着性を持つという効果を有する。
【実施例】
【００６１】
（実施例１）
厚さ２０μｍの銅製の集電体シートに、突起部（バリ）の長さαが７０μｍとなるように菱形の貫通孔を５００μｍのピッチで等間隔で表裏面から交互突出する配置となるように設けて、集電体シートの両面に突起部を形成した。上記の電極製造装置１００を用いて、この集電体シートの突起部を傾斜させ、その表面を観察した。このとき、電極製造装置１００のニップロール２２の径は１２０ｍｍ、バックアップロール２１の径は１２０ｍｍであり、ライン速度は８ｍｍ／ｍｉｎであった。また、ニップロール２２により線圧１ｋｇｆ／ｃｍで押圧したところ、ニップロール２２による傾斜処理が行われた後の集電体シート２Ａ全体の厚みは、集電体シート２Ａの本体部分の厚みをＴとし、突起部４ａ，４ｂの長さをそれぞれαとしたとき、“Ｔ＋１．８α”であった。上記の操作により突起部を傾斜させた後の集電体シートに対して、活物質層の膜厚が７０μｍとなるように塗布液を塗布した。塗布液を塗布し乾燥させ、実施例１に係る電極を得た。そして、この実施例１に係る電極の表面の塗布状態を観察した。なお、本実施例の電極の作成に用いた塗布液は、活物質として黒鉛（商品名：ＯＭＡＣ、大阪ガス株式会社製）９０質量部及びグラファイト（商品名：ＫＳ−６、ロンザ社製）１質量部と、導電助剤としてカーボンブラック（商品名：ＤＡＢ、電気化学工業（株）製）２質量部と、並びに、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（商品名：ＫＹＮＡＲ  ７６１、ＡＴＦＩＮＡ社製）７質量部と、を混合分散した後、溶媒としてＮ−メチル−ピロリドン（ＮＭＰ）を適量投入して粘度調節し、スラリー状の負極用塗布液を調製した溶液であり、その粘度は２７０Ｐであった。
【００６２】
（実施例２〜１１）
ニップロール２２による押圧時の線圧を表１に示す条件に変更したほかは、実施例１と同じ方法で集電体シートの突起部を傾斜させた後、塗布液を塗布することにより、実施例２〜１１に係る電極を得た。
【００６３】
（比較例１）
ニップロール２２による押圧を行わず、集電体シートに対して塗布液を塗布することにより、比較例１に係る電極を得た。
【００６４】
上記実施例１〜１１及び比較例１において、ニップロール２２により集電体シート２Ａを押圧する際の線圧、それぞれの線圧によって集電体シート２Ａを押圧して突起部を傾斜させた後の集電体シート２Ａの厚み、及び、電極表面の塗布状態の観察結果を表１に示す。
【００６５】
表１に示す処理後の集電体シートの厚みは、上述のように集電体シート本体部分の厚みをＴとし、突起部が集電体シートに対して垂直に延びている場合の先端と集電体シートの距離、すなわち突起部の長さをαとして記載した。実施例１〜５及び比較例１に用いた集電体シートには突起部が両面に設けられているので、例えば比較例１のニップロール２２による押圧が行われておらず、突起部が集電体シートに対して垂直に伸びる場合の集電体シートの集電体厚みは“Ｔ＋２α”で示される。なお、実施例８〜１１については、集電体シート２Ａを押圧することによって突起部が傾斜されるのと同時に集電体シート２Ａ本体においてうねりが発生したため、処理後の集電体厚み（本体部分と突起部が含まれる）はほとんど変化がなかった。
【００６６】
上記の結果、集電体シートの突起部を傾斜させた実施例１〜１１の電極では、塗布表面にムラがなく、均一に塗布されたことが確認された。さらに、線圧が５〜１５ｋｇｆ／ｃｍである場合に、最も好適に突起部を傾斜させることができ、より高精度に塗布液の塗工を行うことができた。
【００６７】
【表１】
2010080127.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電極１を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電極１の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る電極１を作成する電極製造装置１００を示す概略構成図である。
【図４】電極製造装置１００を流れる集電体シート２Ａについて説明する図である。
【図５】従来の電極５の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る電極製造装置の傾斜手段を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６９】
１，５…電極、２…集電体、３…活物質層、４…貫通孔、４ａ，４ｂ…突起部、１０…塗布液タンク、１１…ポンプ、１２…スリットダイ、２０…シート供給リール、２１…バックアップロール、２２…ニップロール、２５…乾燥機、３０…巻取りリール、１００…電極製造装置。
【図１】
2010080127.tif 000004
【図２】
2010080127.tif 000005
【図３】
2010080127.tif 000006
【図４】
2010080127.tif 000007
【図５】
2010080127.tif 000008
【図６】
2010080127.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成21年10月30日(2009.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
活物質層３は上記の活物質のほか、バインダー等により構成される。また、必要に応じて導電剤等が含まれる。活物質層３を構成するバインダーとしては、上記の活物質や導電剤等を集電体に固定することができれば特に限定されず、種々の結着剤を使用できる。例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂や、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）と水溶性高分子（カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、デキストリン、グルテンなど）との混合物等が挙げられる。また、導電剤としては、例えば、カーボンブラック類、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）等の導電性酸化物が挙げられる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
また、集電体２の突起部４ａ，４ｂと集電体２のシート部分（本体部分）とのなす角は３０〜８０°であり、４０〜６０°であることがさらに好ましい。なお、ここで突起物４ａ，４ｂと集電体２のシート部分とのなす角とは、例えば図２に示す角Ａ１のことをいう。具体的には、角Ａ１は、突起部４ａの先端部分の接線を延長することによる集電体２のシートの表面部分との交点において、突起部４ａの先端部分の接線とシートの表面部分とがなす角のうちの鋭角部分をいう。このように、突起部４ａ，４ｂが集電体２に対して垂直方向に延びるのではなく、上記の範囲の傾きを有することによって物理的なアンカー効果が発生し、突起部４ａ，４ｂを含む集電体２と活物質層３との間の密着性が高くなるという効果を有する。また、突起部４ａ，４ｂが上記の範囲の傾きを有することで、突起部４ａ，４ｂの周辺の活物質層３に含まれる活物質と突起部４ａ，４ｂを含む集電体との間の導電パスが短くなるという効果をさらに有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
ここで導電パスが短くなる効果について、図２及び図５を用いて説明する。図５は従来の電極５の構成を示す断面図である。従来の電極５は、集電体２の貫通孔４の縁部から突起部４ａ，４ｂが集電体２に対してそれぞれ垂直な方向へ延びている。したがって、突起部４ａ，４ｂの近傍の活物質層３に含まれる活物質は集電体２との距離が近いため、導電パスが短い。しかしながら、例えば図５中のＹ地点のように、貫通孔４の上部であり、突起部４ｂがＹ地点とは逆の方向（集電体の裏面側）に延びている地点は、突起部４ａ，４ｂからも集電体２の本体からも遠く、導電パスが長くなる。したがって、この長い導電パスによってインピーダンスが増大するため、電極５全体として、インピーダンスを十分に低下させることができなかった。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図３に示すように、本実施形態に係る電極１を作成する電極製造装置１００は、塗布液タンク１０、塗布液供給ポンプ１１、スリットダイ１２、シート供給リール２０、バックアップロール２１、ニップロール２２、乾燥機２５、及び、巻き取りリール３０、を含んで構成される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
ニップロール２２の周面とバックアップロール２１の周面との距離Ｗ１が、集電体シート２Ａの厚さと突起部４ａ，４ｂが集電体シート２Ａに対して垂直に形成された場合の長さとの和（すなわち集電体の本体部分と突起部４ａ，４ｂとを含む全体の厚さ）よりも短くなるようにニップロール２２を配置した場合、突起部４ａ，４ｂは、それぞれ集電体シート２Ａに対して押し付けられながらニップロール２２及びバックアップロール２１の周面に沿って搬送されるため、突起部４ａ，４ｂは、集電体シート２Ａの搬送方向とは逆向きの一定方向に傾斜される。距離Ｗ１は、通常は集電体シート２Ａの厚みと同程度とされて傾斜工程が行われる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
図３に示す電極製造装置１００では、ニップロール２２によりバックアップロール２１の周面に対して押圧されることにより、集電体シート２Ａの突起部４ａ，４ｂが搬送方向とは逆方向に傾斜された後、集電体シート２Ａは連続的にバックアップロール２１に沿って集電体シート２Ａがスリットダイ１２の開口へと送られる。そして、スリットダイ１２から供給される塗布液が集電体シート２Ａの表面（突起部４ａが形成されている面）に供給される。図４（Ｃ）は、突起部４ａ，４ｂが傾斜した状態で塗布液３Ａが供給された際の集電体シート２Ａの断面図である。このように、傾斜した突起部４ａの周囲に塗布液３Ａが塗布される。そして、これが乾燥されることによって、集電体シート２Ａの一方の面に活物質層が形成される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2010080127.tif 000010