(57)【要約】【課題】極板前駆体を圧延する工程において発生する品質不良を減少させて、生産効率の向上および材料ロスの低減を図ることができる電池用極板の製造方法を提供する。【解決手段】製造方法は、長尺帯状の集電体５の少なくとも一方の面に電極活物質を塗工して活物質層４を形成した極板前駆体１を得る工程（ａ）、活物質層４を所定厚さとするように極板前駆体１を圧延する工程（ｂ）、並びに圧延された極板前駆体１を所望幅の複数条の極板に裁断する工程（ｃ）を含む。上記工程（ａ）において、極板前駆体１の幅方向の両端に活物質４の塗工されない非塗工部分７が設けられ、それを切除する工程（ｄ）が、工程（ｃ）に付随して実施される。【選択図】図１
2010080272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺帯状の集電体の少なくとも一方の面に電極活物質を塗工して活物質層を形成した極板前駆体を作製する工程（ａ）、前記活物質層を所定厚さとするように前記極板前駆体を圧延する工程（ｂ）、並びに前記圧延された極板前駆体を所望幅の複数条の極板に裁断する工程（ｃ）を含む電池用極板の製造方法であって、
前記工程（ａ）において、前記極板前駆体の幅方向の両端に前記活物質の塗工されない非塗工部分が設けられ、
前記非塗工部分を切除する工程（ｄ）が、前記工程（ｃ）に付随して実施される電池用極板の製造方法。
【請求項２】
前記工程（ｂ）は、前記極板前駆体を長手方向に送りながら互いに平行に配設される少なくとも１対のローラの間を通すことにより圧延する請求項１記載の電池用極板の製造方法。
【請求項３】
前記少なくとも１対のローラにより圧延される前記極板前駆体に、圧延の前後において所定の張力が付与されており、前記圧延の前に付与される張力が前記圧延の後に付与される張力よりも大きい請求項１または２記載の電池用極板の製造方法。
【請求項４】
前記極板前駆体の幅方向の両端の非塗工部分の幅をそれぞれ２ｍｍ以上８ｍｍ以下とする請求項１〜３のいずれかに記載の電池用極板の製造方法。
【請求項５】
前記極板前駆体は、総幅が４００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の電池用極板の製造方法。
【請求項６】
前記極板前駆体の幅方向の両端の非塗工部分は、幅が互いに等しい請求項１〜５のいずれかに記載の電池用極板の製造方法。
【請求項７】
前記極板前駆体は、所定幅の非塗工部分をそれぞれの間に挟んで、前記活物質の塗工部分が長手方向に略等ピッチで並ぶように配されている請求項１〜６のいずれかに記載の電池用極板の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｂ）が、複数対のローラを使用して実施される請求項２〜７のいずれかに記載の電池用極板の製造方法。
【請求項９】
前記工程において前記少なくとも１対のローラにより圧延された前記極板前駆体が、さらに前記少なくとも１対のローラにより圧延されることを繰り返す工程を含む請求項２〜８のいずれかに記載の電池用極板の製造方法。
【請求項１０】
前記圧延することを繰り返す工程において、前記極板前駆体の送りの方向は前回の圧延と今回の圧延とで逆向きである請求項９記載の電池用極板の製造方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１対のローラと前記極板前駆体の幅方向の両端の非塗工部分ないしは前記非塗工部分と前記塗工部分との境界近傍の部分とが相対する箇所の少なくとも一箇所に潤滑油が供給される請求項２〜１０のいずれかに記載の電池用極板の製造方法。
【請求項１２】
前記潤滑油が揮発性油である請求項１１記載の電池用極板の製造方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１対のローラの少なくとも初段および最終段の一対のローラは、少なくとも一方のローラの径が、軸方向の中央部で大きく、軸方向の両端部に向かって漸減している請求項２〜１２のいずれかに記載の電池用極板の製造方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１対のローラの少なくとも初段の一対のローラは、少なくとも一方のローラの軸が軸方向に圧縮されて、軸方向の中央部分において他方のローラの軸との軸間距離が小さくなるように撓んでいる請求項２〜１３のいずれかに記載の電池用極板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池用極板の製造方法に関し、更に詳しくは、帯状の集電体に活物質を塗工し、所望寸法に裁断して電池用極板を製造する方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＡＶ機器、パソコン、あるいは携帯型通信機器などの電子機器のポータブル化およびコードレス化が急速に進められている。これらの電子機器の駆動用電源には、従来、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池などの水溶液系電池が主に用いられてきた。しかしながら、近年においては、これらの電源に用いられる電池は、急速充電が可能であり、体積エネルギ密度および重量エネルギ密度が共に高いリチウムイオン二次電池に代表される非水電解液電池が主流になりつつある。一方、上述のニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池は、大きな負荷特性を必要とするコードレスパワーツールや電気自動車などの駆動用電源として使用されており、一層の高容量と大電流放電特性が求められている。
【０００３】
上に述べた各種電池は、通常、長尺帯状の金属箔や多孔性金属板等からなる集電体にスラリー状の電極活物質を塗工し、それを乾燥して活物質層を形成することにより極板が製造される。活物質層が形成された集電体（以下、集電体に活物質層が形成されたものを極板前駆体という）は、所定厚となるように例えばローラにより圧延された後、所定幅にスリット加工され、所定長に切断されて電池用極板が完成される。
【０００４】
ここで、図７〜図９に示すように、集電体に活物質層が形成された極板前駆体にはいくつかの態様がある。図７においては、集電体３１に一様に活物質を塗工して１つの活物質層３２が形成されている。図８においては、集電体３１に活物質を間欠的に塗工することにより、活物質の非塗工部分３３を間に挟んで複数の活物質の塗工部分３２Ａが極板前駆体（集電体３１）の長手方向に所定ピッチで並んで活物質層３２を構成している（いわゆる、間欠塗工）。図９においては、集電体３１に活物質を幅方向に分割して筋塗りすることにより、複数条の塗工部分３２Ｂが極板前駆体（集電体３１）の幅方向に並んで活物質層３２が形成されている（いわゆるストライプ塗工）。
【０００５】
そして、これらのいずれの態様においても、極板前駆体の幅方向の両側には、活物質の非塗工部分３５が形成される。極板前駆体の幅方向の両側に活物質の非塗工部分が形成されるのは、長尺帯状の集電体を長手方向に送りながら活物質を主成分とするペーストを塗工するときに、集電体がわずかながら蛇行することもあり、塗工位置の精度に限界が存在するからである。また、ダレ（低粘度ないしは低チキソトロピーによりペーストの塗工形状が保てない状態）等により塗工後のペーストが幅方向にはみ出すおそれも存在する。
【０００６】
そして、上述の圧延工程においては、電池を高容量化するために、近年、加圧力を高めて、塗工された活物質をますます高密度化することが行われている。しかしながら、上記圧延工程における極板前駆体の変形は、その厚さの減少が面方向に沿う均一な伸びによる均衡したものであれば良いが、そうでない場合は様々な不具合と品質不良に繋がる。
【０００７】
例えば、圧延後の極板前駆体が表面および裏面のどちらかに凸となる「湾曲」や、圧延後の極板前駆体において集電体に不規則な凹凸が生じる「しわ」などの不良が引き起こされる。湾曲不良やしわ不良が発生すると、圧延後の極板前駆体をコイル状に巻き取るときにも困難を生じる。
【０００８】
ここで、極板前駆体が面方向に沿って均一に伸びない主な原因は、上述したように、極板前駆体に活物質の塗工部分と非塗工部分とが存在することにある。例えば帯状の極板前駆体を長手方向に送りながら一対のローラの間を通して圧延を行う場合には、活物質の塗工部分にのみ力が掛かり、極板前駆体の幅方向の両側の非塗工部分には殆ど加圧力が掛からない。このように、活物質の塗工部分と非塗工部分との間で極板前駆体に掛かる加圧力に差があると、両者の間に伸びの差を生じ、その伸びの差によりしわが生じたり、塗工部分と非塗工部分との境界部分に切れが発生したりする。
【０００９】
また、圧延による変形が極板前駆体の面方向に沿う変形のみによる場合にも、その変形が幅方向の両側の間で不均一であれば、圧延後の極板前駆体が左右に曲がる「反り」が発生する。このような反りが発生すると、上述のスリット加工等を経て作製された電池用極板を渦巻き状に巻回して極板群を構成する際に、極板が巻芯の軸方向にずれる「巻きずれ」が発生する。また、集電体に塗工された活物質の結着力が圧延による集電体の伸びに追従し得ない場合は、活物質層の表面に「クラック」が生じる。しわやクラックが極板前駆体に発生した電池用極板は活物質の脱落を生じやすく、このような電池用極板を使用して電池を製作すると、特にリチウムイオン二次電池では、重大な品質不良に繋がることがある。
【００１０】
以上のように、極板前駆体は、活物質が塗工された塗工部分と非塗工部分とを併有した状態で圧延されることが、様々な不良の発生原因となっている。このため、それを避けるための様々な対策が実施されている。
例えば、特許文献１に記載されているように、圧延工程の前に、極板前駆体の幅方向両端の非塗工部分を予め切除することが行われている。
【００１１】
更に、活物質を集電体に塗工するときに活物質を含むペーストが集電体の幅方向にはみ出さないようにせき止める必要があることから、上記ペーストの粘度およびチキソトロピーによっては、図１０に示すように、活物質層３２の幅方向の両端が盛り上がることがある。この場合には、圧延時にその部分に応力が集中し、切れの原因となることがある。このため、特許文献２に記載されているように、活物質の非塗工部分のみならず、塗工部分の両端をも含めて切除することも行われている。
【００１２】
一方、活物質を塗工する際に、流動性の高い活物質のペーストを塗工した場合には、塗工後の幅方向断面が、図１１に示すように、両端に近づくに従って厚さが薄くなる形状となることが多い。このような形状の極板前駆体を圧延した後、所望幅にスリット加工して電池用極板を作製した場合には、両端側より切りだされた電池用極板は反りを生じやすくなる。
【００１３】
更には、加圧ローラの前側および後側において極板前駆体に付加される張力は、しわや切れの発生率に大きな影響を及ぼす。すなわち、集電体に掛かる張力が大きすぎると引きつりが生じる。集電体に引きつりが生じたまま極板前駆体を圧延すると、その引きつりが塑性変形であるしわとして固定されてしまう可能性が大きい。この点に関し、特許文献３には、加圧ローラの前後において極板前駆体に弛みを持たせて、長手方向に送られる極板前駆体の巻き出しおよび巻き取りにより圧延時に極板前駆体に張力が掛からないようにすることが提案されている。
【００１４】
また、図８に示すように、極板前駆体の長手方向に活物質の塗工部分３２Ａが間欠的に形成される場合には、加圧ローラが活物質の塗工部分３２Ａと非塗工部分３３との境界を移動するときに衝撃が発生し、特に活物質の塗工部分３２Ａの四隅において切れが発生しやすいことも知られている。発生した切れが大きい場合には、極板前駆体が破断してしまうこともあり、そのような場合には大きな生産ロスが招来される。
【００１５】
また、長手方向に間欠的に活物質層が形成されている極板前駆体を圧延する場合には、図８に示す、活物質の非塗工部分３３における極板前駆体の幅方向の両側の非塗工部分３５が加圧ローラと癒着し、癒着した非塗工部分が破損する場合がある。その原因は、加圧ローラの活物質の塗工部分３２Ａと対応する部位が摩耗して、非塗工部分３５と対応する部位が相対的に突出するようになるからである。このような場合に、周面に集電体の破片が癒着したままの加圧ローラを使用して圧延を続行すると、加圧ローラが損傷する等の事故が招来される。
【００１６】
極板前駆体の長手方向に間欠的に活物質層が形成されている場合の上述した不都合を防止するために、加圧ローラに間座（スペーサ）を使用することも行われている（特許文献４参照）。また、加圧ローラを多段に設けて、圧延による集電体の塑性変形を徐々に進行させるようにして、各段の加圧ローラにおける加圧力を小さくすることも行われている（特許文献５および６参照）。
【００１７】
【特許文献１】特開平５−４７３７５号公報
【特許文献２】特開平１１−１７６４２４号公報
【特許文献３】特開２００１−１１８７５３号公報
【特許文献４】特開２０００−１３３２５１号公報
【特許文献５】特開２００４−３１１２９６号公報
【特許文献６】特開平８−１９２０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献１および特許文献２に記載されているように、従来は上記した各種不良を防ぐために、圧延工程の前に極板前駆体の幅方向の両端の非塗工部分を予め切除することが必須であった。なお、特許文献２においては、非塗工部分のみならず塗工部分の両端をも含めた極板前駆体の両端部が圧延工程の前に切除される。しかしながら、極板前駆体を所定幅に裁断する裁断工程（スリット加工）とは別にいわゆる「耳切り工程」を乾燥工程と圧延工程の間に介在させることになり、生産効率が低下する。また、圧延工程の前に極板前駆体の幅方向の両端部を切除する工程を介在させると、切削粉が次の圧延工程で活物質層に圧入され、電池完成後に電圧不良を招くことも有り得る。また、耳切りによる切除幅が大きければ、それだけ原材料のロスは大きくなる。
【００１９】
また、特許文献３に記載されているように、圧延の前後において極板前駆体に弛みを持たせて、圧延時に加圧ローラの前後で極板前駆体に張力が掛からないようにすると、圧延による集電体の幅方向の伸びが大きくなり、極板前駆体を所望幅に裁断する裁断工程（スリット加工）において極板前駆体の両端部が切除される部材量が増大する。また、極板前駆体の幅方向の寸法管理も困難となる。更には、極板前駆体が加圧ローラを通過する際に起こりやすい集電体の蛇行走行を防止することも困難となる。
【００２０】
また、特許文献４に記載されているように、加圧ローラの間に間座を配置すると、加圧ローラが、図９に示す、活物質の塗工部分３２Ａと非塗工部分３３との境界を移動するときの衝撃や、活物質の非塗工部分３５が加圧ローラと癒着することは防止される。しかしながら、活物質の塗工部分を含めた極板前駆体の厚さがせいぜい３００μｍであるリチウムイオン二次電池においては、間座を使用すると所望の加圧力を得られなくなるために、最近では間座を使用しないことが多くなっている。
【００２１】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、極板前駆体を圧延する工程において発生する品質不良を減少させて、生産効率の向上および材料ロスの低減を図ることができる電池用極板の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するために、本発明の電池用極板の製造方法は、長尺帯状の集電体の少なくとも一方の面に電極活物質を塗工して活物質層を形成した極板前駆体を作製する工程（ａ）、前記活物質層を所定厚さとするように前記極板前駆体を圧延する工程（ｂ）、並びに前記圧延された極板前駆体を所望幅の複数条の極板に裁断する工程（ｃ）を含む電池用極板の製造方法であって、
前記工程（ａ）において、前記極板前駆体の幅方向の両端に前記活物質の塗工されない非塗工部分が設けられ、
前記非塗工部分を切除する工程（ｄ）が、前記工程（ｃ）に付随して実施される。
【００２３】
ここで、本発明の電池用極板の製造方法においては、前記工程（ｂ）は、前記極板前駆体を長手方向に送りながら互いに平行に配設される少なくとも１対のローラの間を通すことにより圧延するのが好ましい。
また、前記少なくとも１対のローラにより圧延される前記極板前駆体に、圧延の前後において所定の張力が付与されており、前記圧延の前に付与される張力が前記圧延の後に付与される張力よりも大きいのが更に好ましい。
【００２４】
また、本発明の電池用極板の製造方法においては、前記極板前駆体の幅方向の両端の非塗工部分の幅をそれぞれ２ｍｍ以上８ｍｍ以下とするのが好ましい。
また、前記極板前駆体は、総幅が４００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００２５】
また、前記極板前駆体の幅方向の両端の非塗工部分は、幅が互いに等しいのが好ましい。
また、前記極板前駆体は、所定幅の非塗工部分をそれぞれの間に挟んで、前記活物質の塗工部分が長手方向に略等ピッチで並ぶように配されているのが好ましい。
【００２６】
また、前記工程（ｂ）が、複数対のローラを使用して実施されるのが好ましく、前記工程（ｂ）において前記少なくとも１対のローラにより圧延された前記極板前駆体が、さらに前記少なくとも１対のローラにより圧延されることを繰り返す工程を含むのも好ましい。
【００２７】
また、前記圧延することを繰り返す工程において前記極板前駆体の送りの方向は前回の圧延と今回の圧延とで逆向きであるのが好ましい。
また、前記少なくとも１対のローラと前記極板前駆体の幅方向の両端の非塗工部分ないしは前記非塗工部分と前記塗工部分との境界近傍の部分とが相対する箇所の少なくとも一箇所に潤滑油が供給されるのが好ましい。
【００２８】
また、前記潤滑油は揮発性油であるのが好ましい。
また、前記少なくとも１対のローラの少なくとも初段および最終段の一対のローラは、少なくとも一方のローラの径が、軸方向の中央部で大きく、軸方向の両端部に向かって漸減しているのが好ましい。
【００２９】
また、前記少なくとも１対のローラの少なくとも初段の一対のローラは、少なくとも一方のローラの軸が軸方向に圧縮されて、軸方向の中央部分において他方のローラの軸との軸間距離が小さくなるように撓んでいるのが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、長尺帯状の集電体の少なくとも一方の面に電極活物質を塗工して活物質層を形成する工程（ａ）を実施するに際して設けられた、上記活物質の塗工されない非塗工部分を切除する工程（ｄ）が、圧延後の極板前駆体を所望幅の複数条の極板に裁断する工程（ｃ）に付随して実施される。これにより、工数を削減することができ、電池用極板の生産効率を向上させることができる。また、上記工程（ｄ）において切除される極板前駆体の材料を少なくして、材料ロスを低減することができる。さらには、極板前駆体を圧延する工程において生じるしわや切れなどの品質不良の発生を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明は、長尺帯状の集電体の少なくとも一方の面に電極活物質を塗工して活物質層を形成した極板前駆体を作製する工程（ａ）、活物質層を所定厚さとするように極板前駆体を圧延する工程（ｂ）、並びに圧延された極板前駆体を所望幅の複数条の極板に裁断する工程（ｃ）を含む電池用極板の製造方法に関する。ここで、上記工程（ａ）においては、前記極板前駆体の幅方向の両端に前記活物質の塗工されない非塗工部分が設けられ、上記非塗工部分を切除する工程（ｄ）は、前記工程（ｃ）に付随して実施される。
【００３２】
このように、極板前駆体の幅方向の両端の活物質の非塗工部分を切除する工程（ｄ）が、極板前駆体を圧延する工程（ｂ）の前に行われるのではなく、工程（ｂ）の後の、極板前駆体を所望幅の複数条の極板に裁断する工程（ｃ）に付随して実施されるので、工数が減少し、生産の効率化が図れる。
【００３３】
また、本発明は、上記工程（ｂ）が、極板前駆体を長手方向に送りながら互いに平行に配設される、少なくとも１対のローラの間を通すことにより圧延する場合に適用することにより、より顕著な効果を発揮する。極板前駆体の形状からも、ローラにより圧延加工を実施するのが効率的であり、また、本発明は、ローラを使用して極板前駆体を連続的に圧延していく場合に発生する不具合を効果的に抑制することができるものだからである。
【００３４】
ここで、本発明においては、上記少なくとも１対のローラにより圧延される極板前駆体に、圧延の前後において所定の張力を付与するものとし、圧延の前に付与される張力を圧延の後に付与される張力よりも大きくするのがよい。
【００３５】
圧延の前に付与される張力をより大きなものとするのは、圧延による極板前駆体の幅方向の伸びを長手方向の伸びに吸収させるためである。すなわち、活物質層が形成された長尺帯状の集電体、すなわち極板前駆体を長手方向に送りながら一対のローラにより圧延する場合は、圧延による変形が、ローラ間の距離が最小となる位置の直前の位置に集中する。ここで、圧延による変形により極板前駆体が幅方向に伸びてしまうと、後で実施される極板前駆体の幅方向両端の非塗工部分を切除する工程において切除する位置が幅方向の内側となり、材料ロスが増大する。
【００３６】
したがって、圧延の前に極板前駆体に付与される張力を極板前駆体が破断しない範囲で大きなものとして、極板前駆体の変形による幅方向の伸びを長手方向の伸びに吸収させるものとするのが好ましい。
【００３７】
また、圧延の後の極板前駆体には、蛇行を抑えるのに必要十分な程度の比較的小さな張力を付与するものとするのが好ましい。
ここで、極板前駆体に付与する張力は、集電体の材質および厚さ、塗工された活物質の展延性、並びに加圧力の大きさにより増大する圧延変形量等に応じて決定される。
【００３８】
また、本発明においては、上記極板前駆体の幅方向の両端の非塗工部分の幅はそれぞれ２ｍｍ以上８ｍｍ以下とするのがより好ましい。
このように、極板前駆体の幅方向両端の非塗工部分の幅をそれぞれ従来のもの（従来は、１０ｍｍ以上）よりも小さい２ｍｍ以上８ｍｍ以下とすることにより、例えばリチウムイオン二次電池の正極板のように活物質層の圧縮に非常に大きな加圧力を必要とする電池用極板の製造であっても、その非塗工部分を圧延工程（工程ｂ）の後に切除するものとしても、圧延工程においてしわや反り、切れなどの品質不良が発生する発生率を所望の発生率まで十分に低減することが可能となる（図２参照）。
【００３９】
また、工程（ｃ）において切除される極板前駆体の幅方向両端の非塗工部分の幅が小さくなることから材料ロスが低減される。また、非塗工部分の切除が圧延工程の後に行われるので、当該切除により生じる切削粉が活物質層に混入しやすい状態で圧延が行われてしまうのを回避することができ、電圧不良などの品質不良が引き起こされるのを防止することができる。
【００４０】
図２に本発明によるリチウムイオン二次電池の正極板用極板前駆体を圧延する場合における、非塗工部分の幅としわ不良発生率との関係を示す。同図におけるしわ不良発生率は、極板前駆体の全長に対する不良発生部分の長さの割合を表している。詳細は後の実施例において説明するが、同図に示すように、非塗工部分の幅を８ｍｍ以下とすることにより、しわ不良の発生率を極めて小さくすることができる。また、それに伴って、切れや破れなどの品質不良の発生率も非常に小さなものとすることができる。ここで、非塗工部分の幅の下限を２ｍｍとしているのは、極板前駆体の走行をガイドする機構との関係や、塗工される活物質のペーストがダレにより極板前駆体の両側にはみ出す危険性を考慮してのことである。したがって、それらの問題が解消されるならば、非塗工部分の幅は２ｍｍ以下とすることも可能である。
【００４１】
このように、極板前駆体の幅方向の両端の非塗工部分の幅を小さくするとしわ等の品質不良の発生を低減することができるのは、それらの品質不良の発生原因が活物質の塗工部分と非塗工部分との間で圧延の際の極板前駆体の変形量が異なることによっている。上述したとおり、活物質の塗工部分においては極板前駆体の変形量は大きく、これに対して活物質の非塗工部分においては、極板前駆体はほとんど変形しないからである。非塗工部分が存在しない場合は、変形量の差による応力も発生せず、非塗工部分の幅が大きくなるにしたがって非塗工部分と塗工部分との間に発生する応力も大きなものとなる。
【００４２】
非塗工部分と塗工部分との間に発生する応力が大きくなると、極板前駆体にしわが発生しやすくなり、その応力がある程度以上に大きくなると切れが発生する。したがって、極板前駆体の幅方向両端の非塗工部分の幅を小さくして、非塗工部分と塗工部分との間に発生する応力を小さくすることによってしわの発生を抑えることができる。極板前駆体のしわは活物資層の脱落を起こりやすくする。活物質層の脱落は、特に高容量のリチウムイオン二次電池においては重大な品質不良の原因となる。したがって、しわが発生している極板前駆体は製品に使用することができないので、しわの発生を抑えることによって材料ロスを低減することができる。
【００４３】
ここで、本発明は、主に極板前駆体の総幅が４００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下である場合に適用される。総幅を４００ｍｍ以上とするのは、本発明に適用される集電体の原反幅が通常４００ｍｍ以上であり、また、一連の工程は総幅が大きい程生産性が高いからである。一方、極板前駆体の総幅を２０００ｍｍ以下とするのは、総幅がこれよりも大きいと、集電体に活物質を均一に塗工することが困難となり、品質不良の発生する危険性が顕著に増大するからである。また、総幅が大きくなる程にローラによる加圧力も大きくする必要があり、装置の大型化を招来する。
【００４４】
ここで、極板前駆体の幅方向両端の非塗工部分は、圧延時の極板前駆体の幅方向の応力分布を左右対称にするという観点から、それぞれの幅が互いに等しいものとするのがよい。幅方向の両側で極板前駆体の変形量に差異が生じると、しわ、反り等の各種不良（特に、反り不良）が発生しやすくなるからである。
【００４５】
また、本発明は、極板前駆体が、所定幅の非塗工部分をそれぞれの間に挟んで、活物質の塗工部分が長手方向に略等ピッチで並ぶように形成されている場合に適用することにより、より顕著な効果を発揮する。このように、活物質の塗工部分が極板前駆体の長手方向に間欠的に形成されている場合には、塗工部分と非塗工部分との境界をローラが通過するときの衝撃や、極板前駆体の幅方向両端の非塗工部分の集電体とローラとの間の癒着により、集電体にしわ、切れ、および破れ等の不具合が発生しやすくなる。本発明は、そのような不具合の発生を効果的に抑制することができるからである。
【００４６】
また、上記工程（ｂ）は、複数対のローラを使用して実施されるのが好ましい。これにより、ローラ１対当たりの所要圧延変形量を小さくすることができるために、しわ不良および切れ不良の発生が低減されると同時に、加工速度を大きくすることもできるからである。
また、上記工程（ｂ）は、少なくとも１対のローラにより圧延した極板前駆体を、さらに上記の少なくとも１対のローラにより圧延することを繰り返す工程を含むものとすることができる。
【００４７】
背景技術の欄において述べたように、活物質層を高密度に圧縮して形成する必要がある場合には、大きな加圧力を付加しなければならない。この場合には、ローラの間に間座を配置することもできなくなる。したがって、１度圧延した極板前駆体をもう一度圧延する、という工程を繰り返すものとすることによって、１回当たりの加圧力を小さくすることができ１回当たりの極板前駆体の変形量を小さくすることができるために、しわ、切れ等の品質不良の発生を低減することができるからである。また、このような工程は、同一の機械を用いて実行することができるために、圧延工程の設備を拡充する必要がなく、コストアップを招来することもない。
【００４８】
また、上記圧延することを繰り返す工程において、極板前駆体の送りの方向を前回の圧延と今回の圧延とで逆向きとすれば、圧延により極板前駆体に生じた歪みを解消できるという効果も奏する。
また、上記少なくとも１対のローラと極板前駆体の幅方向の両端の非塗工部分ないしは前記非塗工部分と前記塗工部分との境界近傍の部分とが相対する箇所の少なくとも一箇所に潤滑油を供給するものとすることができる。これにより、例えば極板前駆体の長手方向に間欠的に形成された活物質の非塗工部分における極板前駆体の幅方向両端の非塗工部分と、ローラの周面とが圧接しても、集電体がローラに癒着するのを防止することができる。集電体がローラに癒着すると、癒着部分がローラの周面に張り付いたまま引きちぎられて、切れ不良となり、著しいときは極板前駆体がそこで破断する。また、引きちぎられた集電体の破片が周面に張り付いたままのローラを使用して圧延を続行すると、ローラに無理な力が掛かり、ローラの寿命が短くなる。この原因によるローラの短命化は非常に重大なものであり、その原因を取り除くだけで、本発明を適用した電池の製造現場におけるローラの平均寿命は約６倍（１ヶ月から６ヶ月）に伸びている。
【００４９】
ここで、潤滑油は、電池内に混入しても電池性能に害を及ぼさないものであるのが好ましい。このような観点からは、金属ないし金属イオンなどの不純物を含まず、常温で揮発しやすいものが好ましい。
【００５０】
また、上記少なくとも１対のローラの少なくとも初段および最終段の一対のローラは、少なくとも一方のローラの径が、軸方向の中央部で大きく、軸方向の両端部に向かって漸減するものとすることができる。また、上記少なくとも１対のローラの少なくとも初段の一対のローラは、少なくとも一方のローラの軸が、軸方向に圧縮されて、軸方向の中央部分において他方のローラの軸との軸間距離が小さくなるように撓んでいるようにすることもできる。
【００５１】
これは、圧延工程においては、極板前駆体の活物質の塗工部分と非塗工部分との境界にローラの圧縮による応力が集中しやすく、その部分に切れが発生しやすいからである。そのような切れ不良の発生を防止するためには、対となっているローラのうちの少なくとも一方のローラ、例えば上側のローラの軸を、前記ローラの中央部で相対するローラとの軸心間距離が狭まる方向に曲がるように加圧したり（以下軸ベンディングという）、対となっているローラのうち少なくとも一方のローラを、径がセンター部分で太く、両端部に接近するにつれてなだらかに細くなる形状（以下クラウンローラという）としたり、することが有効であるからである。
【００５２】
このとき、軸ベンディングは、少なくとも１対のローラの初段のローラの少なくとも一方に適用するのが特に効果的であり、クラウンローラは、少なくとも１対のローラの少なくとも最終段のローラの少なくとも一方に適用するのが特に効果的である。クラウンローラを初段および最終段とするのは、クラウンローラは、極板前駆体に生じた引きつり（弾性変形）を解消しながら圧延する機能を有するからである。引きつりを解消しないままに最終段の圧延を行うと、引きつりがしわ（塑性変形）として固定される場合が多いからである。
【００５３】
また、軸ベンディングを、初段のローラに適用するのは、ローラを多段に設ける場合には、初段のローラの圧延による変形量が最大となり、加圧力も最大となるのが通常だからである。
なお、ローラを１対しか使用しない場合には、その１対のローラの少なくとも一方に、軸ベンディングおよび／またはクラウンローラを適用してもよい。
【実施例】
【００５４】
次に、本発明を実施例および比較例に基づいてより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
《実施例１〜４および比較例１〜３》
図１は、本発明の実施例１〜４において使用した圧延装置の概略構成を示す斜視図である。
図１に示すように、圧延装置は、比較的大径（径：５００ｍｍ、幅：６００ｍｍ）の一対のローラ８Ａ、８Ｂからなる加圧ローラ８を備えている。加圧ローラ８のローラ８Ａ、８Ｂは、所定の間隙をおいて互いに平行に上下に配置されている。表面に活物質層（活物質の塗工部分）４が設けられた集電体５、すなわち極板前駆体１を長手方向（図に矢印Ａにより示している）に送りながら、ローラ８Ａと８Ｂとの間を通すことにより、活物質層４が圧縮されて、極板前駆体１が所定厚さとなるように圧延される。
【００５５】
ここで、加圧ローラ８は、ローラ８Ａおよび８Ｂの両方が図５に示すクラウンローラから構成されるとともに、ローラ８Ａおよび８Ｂの両方に図６に示す軸ベンディングが適用されている。クラウンローラは、図５に示すように、軸方向の中央部の径が最大であり、中央部から両側に向かって径が漸減するローラである。なお、図５においては、ローラ８Ａまたは８Ｂの径の変化量は実際のものよりも拡大されている。また、軸ベンディングは、図６に２本の一点鎖線により示すように、一対のローラの各軸の少なくとも一方を軸方向に圧縮して、軸方向の中央部分において他方のローラの軸との軸間距離が小さくなるように撓ませる手法である。なお、図６においては、一対のローラの各軸の撓みは実際のものよりも拡大されている。
【００５６】
また、加圧ローラ８の、極板前駆体１の送りの方向の前方および後方には、テンションローラ（ニップロール）２および３がそれぞれ配設されている。加圧ローラ８の上記送りの方向における前方に配置された前方テンションローラ２は、比較的小径（径：１２０ｍｍ、幅：６００ｍｍ）の一対のローラ２Ａ、２Ｂから構成されている。前方テンションローラ２は、極板前駆体１を挟持するローラ２Ａ、２Ｂの回転速度を調節することにより、加圧ローラ８との間で極板前駆体１に所定の張力を与えている。また、加圧ローラ８の上記送りの方向における後方に配置された後方テンションローラ３は、比較的小径（径：１２０ｍｍ、幅：６００ｍｍ）の一対のローラ３Ａ、３Ｂから構成されている。後方テンションローラ３は、圧延された極板前駆体１を挟持するローラ３Ａ、３Ｂの回転速度を調節することにより、加圧ローラ８との間で極板前駆体１に所定の張力を与えている。また、テンションローラ２および３は、加圧ローラ８により圧延される極板前駆体１に一定の張力を与えることにより、極板前駆体１が左右に蛇行するのを防止している。
【００５７】
本実施例１〜４においては、リチウムイオン二次電池の正極板を作製した。ここで、集電体５として、幅が４６５ｍｍ、厚さが１５μｍ、１巻きの長さが１９００ｍである長尺帯状のアルミニウム箔を使用した。また、活物質層４は、コバルト酸リチウム等からなる活物質の粉末と、導電剤、増粘剤、および結着剤とを分散媒により分散させてペーストとし、そのペーストを図示しないダイを使用して集電体５の両方の面に塗工し、それを乾燥することにより形成した。乾燥後の集電体５および活物質層４、すなわち極板前駆体１の総厚は、２７０μｍであった。
【００５８】
また、上記ペーストは、活物質層（活物質の塗工部分）４が集電体５の長手方向に所定ピッチで形成されるように塗工された。このとき、１つの塗工部分と隣り合う他の塗工部分との間に、幅７０ｍｍの非塗工部分６を介在させるように、上記ペーストを塗工した。
【００５９】
また、極板前駆体１には、幅方向の両端に、活物質が塗工されてない、等幅の非塗工部分７を設けた。ここで、非塗工部分７のそれぞれの幅が、２ｍｍ（実施例１）、４ｍｍ（実施例２）、６ｍｍ（実施例３）、および８ｍｍ（実施例４）のいずれかである４種類の極板前駆体１を用意した。このとき、ダイの吐出口の開口幅やペーストの粘度等を調整して、図３に示すように、非塗工部分７の近傍まで平坦な活物質層４が形成されるように集電体５に活物質を塗工した。
【００６０】
そして、上記実施例１〜４の極板前駆体１を、図１の圧延装置により、総厚が約２００μｍとなるまで圧延した。このとき、圧延率（圧延率：圧延による活物質の塗工部分の厚さの減少量／圧延前の活物質の塗工部分の厚さ）は２７．５％であった。またこのとき、加圧ローラ８と前方テンションローラ２との間における極板前駆体１の張力が３．２Ｎ／ｃｍとなり、加圧ローラ８と後方テンションローラ３との間における極板前駆体１の張力が２．１Ｎ／ｃｍとなるように調節しながら極板前駆体１を圧延した。
また、加圧ローラ８と非塗工部分７とが相対する箇所に揮発性潤滑油（アクア化学（株）製、アクアプレスＧＳ−５）を供給するように、加圧ローラ８の両端部近傍の非塗工部分７と相体する部位１０に図示しない供給用配管により供給される上記揮発性潤滑油をフェルトにより塗布した。
【００６１】
そして、全長が１９００ｍ（圧延により多少の伸びはある）である極板前駆体１の中でしわ不良が発生している部分の長さを測定し、その不良部分の長さの全長に対する割合を算出することにより、しわ不良発生率を求めた。ここで、しわ不良の発生している部分の長さは、圧延されて図示しない巻き取りリールにより巻き取られた極板前駆体１を目視で観察することにより判断した。実施例１〜４について求められたしわ不良発生率を図２に示す。
また、極板前駆体１を圧延するに際して、イメージセンサを使用した切れ不良の検査を行いながら圧延処理を実施した。その結果、本実施例１〜４においては、極板前駆体１の約１９００ｍの全長にわたって切れ不良の発生は確認されなかった。
【００６２】
以上のようにして圧延された極板前駆体１を、所定幅の複数条の極板前駆体１に裁断して、正極板を作製した。このとき、裁断工程に付随して非塗工部分７を切除する切除工程を実施した。
【００６３】
また、実施例１〜４と同様の材料を使用して、総厚が２７０μｍであり、非塗工部分７のそれぞれの幅が、１０ｍｍ（比較例１）、１２ｍｍ（比較例２）、および１４ｍｍ（比較例３）のいずれかである４種類の極板前駆体１を用意した。図１の圧延装置を使用して、実施例１〜４と同様にして、上記極板前駆体１を圧延した。
そして、実施例１〜４と同様にしてしわ不良発生率を求めた。比較例１〜３について求められたしわ不良発生率を図２に示す。
【００６４】
同図に示すように、非塗工部分７のそれぞれの幅が８ｍｍよりも大きくなっている比較例１〜３においては、非塗工部分７の幅が大きくなるほどにしわ不良発生率が急激に上昇している。これに対して、上記実施例１〜４においては、しわ不良発生率はほとんど零に近い値となっている。この結果は、非塗工部分７のそれぞれの幅を２〜８ｍｍとした本発明の優位性を明白に示すものである。
また、本比較例１〜３においても上記実施例１〜４と同様に、極板前駆体１を圧延するに際して、イメージセンサを使用した切れ不良の検査を行いながら圧延処理を実施した。その結果、本比較例１〜３においては、数箇所の切れ不良の発生が確認された。
【００６５】
《実施例５〜８》
実施例１〜４と同様の材料を使用して、非塗工部分７のそれぞれの幅が、２ｍｍ（実施例５）、４ｍｍ（実施例６）、６ｍｍ（実施例７）、および８ｍｍ（実施例８）のいずれかである４種類の極板前駆体１を用意した。図１の圧延装置を使用して、総厚が２７０μｍである極板前駆体１を圧延ローラ１により総厚が２１０μｍとなるように圧延した。この圧延処理単独の圧延率は２３．５％であった。圧延後に図示しない巻き取りリールにより巻き取られた極板前駆体１を、表裏を反転させてリールから巻き出しながら、再び図１の圧延装置を使用して、総厚が１９０μｍとなるまで圧延した。この圧延処理単独の圧延率は１０．３％であった。それ以外は、実施例１〜４と同様にして、正極板を作製した。このとき、通算した圧延率は３１．４％であった。
【００６６】
ここで、実施例１〜４と同様にしてしわ不良発生率を求めた結果、本実施例５〜８においてはしわの発生はほとんど認められなくなった。以上の結果は、本実施例５〜８においては１回の圧延率が実施例１〜４よりも小さいためであると考えられる。圧延率が小さくなると、圧延による不良の発生率は同等ないしはそれ以上に低下するからである。
また、極板前駆体１を圧延するに際して、イメージセンサを使用した切れ不良の検査を行いながら圧延処理を実施した。その結果、本実施例５〜８においても、極板前駆体１の約１９００ｍの全長にわたって切れ不良の発生は確認されなかった。
なお、本実施例５〜８においては、２回の圧延処理を行う必要があることから、実施例１〜４におけるよりも圧延工程全体の時間は長くなった。しかしながら、上述したとおり、圧延率が低下される割合と同等以上に品質不良の発生率を低減しながら、全体としてはより大きな圧延率で圧延を行うことが可能となった。
【００６７】
《実施例９〜１２》
図４に示すように、実施例９〜１２においては、図１の装置における加圧ローラ８の後段且つ後方テンションローラ３の前段の位置に、１対のローラ９Ａ、９Ｂからなる後段加圧ローラ９を追加して配置した圧延装置を使用した。ここで、後段加圧ローラ９の各ローラ９Ａ、９Ｂは、クラウンローラとした（図５参照）。
【００６８】
実施例１〜４と同様の材料を使用して、総厚が２７０μｍであり、非塗工部分７のそれぞれの幅が、２ｍｍ（実施例９）、４ｍｍ（実施例１０）、６ｍｍ（実施例１１）、および８ｍｍ（実施例１２）のいずれかである４種類の極板前駆体１を用意した。それらの極板前駆体１を、上記した圧延装置を使用して、加圧ローラ８により総厚が２１０μｍとなるまで圧延（圧延率は２３．５％）した後、後段加圧ローラ９により総厚が１９０μｍとなるまで圧延（圧延率は１０．３％）した。このとき、通算した圧延率は３１．４％であった。
【００６９】
ここで、実施例１〜４と同様にしてしわ不良および切れ不良の発生を調査した結果、実施例５〜８とほぼ同様の結果が得られた。また、本実施例９〜１２においては、加圧ローラ８および後段加圧ローラ９それぞれによる圧延率は実施例１〜４におけるものよりも小さいので、より速い速度で、極板前駆体１を圧延することができた。これにより、生産性が向上した。
【００７０】
《実施例１３〜１６》
本実施例１３〜１６においては、実施例１〜４において使用した圧延装置により、リチウムイオン二次電池の負極板を作製した。このとき、集電体５として、幅が１１００ｍｍ、厚さが１０μｍ、１巻きの長さが１９００ｍである長尺帯状の銅箔を使用した。また、活物質層４は、主として黒鉛からなる活物質の粉末と、導電剤、増粘剤、および結着剤とを分散媒により分散させてペーストとし、そのペーストを図示しないダイを使用して集電体５の両方の面に塗工し、それを乾燥することにより形成した。乾燥後の集電体５および活物質層４の総厚、すなわち極板前駆体１の総厚は１５０μｍであった。
【００７１】
また、上記ペーストは、活物質層（活物質の塗工部分）４が極板前駆体１の長手方向に所定ピッチで形成されるように塗工した。このとき、１つの塗工部分と隣り合う他の塗工部分との間に、幅９０ｍｍの非塗工部分６を介在させるように、上記ペーストを塗工した。
【００７２】
また、極板前駆体１には、幅方向の両端に、活物質が塗工されてない、等幅の非塗工部分７を設けた。ここで、非塗工部分７のそれぞれの幅が、４ｍｍ（実施例１３）、６ｍｍ（実施例１４）、８ｍｍ（実施例１５）、および１０ｍｍ（実施例１６）のいずれかである４種類の極板前駆体１を用意した。このとき、ダイの吐出口の開口幅やペーストの粘度等を調整して、図３に示すように、非塗工部分７の近傍まで平坦な活物質層４が形成されるように活物質を塗工した。
【００７３】
そして、上記実施例１３〜１５の極板前駆体１を、総厚が１３０μｍとなるまで圧延して（圧延率は１４．３％）、負極の極板前駆体１を作製した。このとき、加圧ローラ８と前方テンションローラ２との間における極板前駆体１の張力が３．５Ｎ／ｃｍとなり、加圧ローラ８と後方テンションローラ３との間における極板前駆体１の張力が２．３Ｎ／ｃｍとなるように調節した。
また、加圧ローラ８と非塗工部分７とが相対する箇所には特に潤滑油は供給しなかった。
【００７４】
そして、全長が１９００ｍである極板前駆体１についてしわ不良の発生を実施例１〜４におけると同様にして調査した。しかしながら、上記実施例１３〜１５のいずれにおいてもしわ不良の発生は全く確認されなかった。また、上記実施例１３〜１５においては切れ不良の発生も確認されなかった。
以上の結果は、負極板の製造においては、活物質である黒鉛は展延性が良く、上記実施例における圧延率も小さいので、極板前駆体１の幅方向の両端の非塗工部分の幅が８ｍｍを超えている場合にも圧延によるしわは発生しなかったためと考えられる。上記非塗工部分の２ｍｍ以上８ｍｍ以下という制限は、大きな加圧力を必要とするリチウムイオン二次電池の正極板のような圧延であってもしわ不良等を発生させないための条件である。したがって、この条件を満足することによってリチウムイオン二次電池の正極板を含む全ての電池の極板前駆体の圧延においてしわ不良等の発生を顕著に抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の電池用極板の製造方法は、活物質層を圧縮するように、極板前駆体を圧延する際に発生するしわ、反りなどの不良の発生率を低減させることができるので、電池の生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に適用される、極板前駆体を圧延するための装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例および比較例におけるしわ不良発生率を示すグラフである。
【図３】活物質層が、幅方向の両端が非塗工部分の近傍に至るまで平坦に形成された極板前駆体の横断面図である。
【図４】本発明の別の実施の形態に係る電池用極板の製造方法を実施するための圧延装置の別の一例を模式的に示す側面図である。
【図５】クラウンローラの形状を模式的に示す正面図である。
【図６】軸ベンディングの概念を模式的に示す正面図である。
【図７】活物質層が一様に形成された極板前駆体の斜視図である。
【図８】活物質層が長手方向に間欠的に形成された極板前駆体の斜視図である。
【図９】活物質層が幅方向に分割されて形成された極板前駆体の斜視図である。
【図１０】活物質層が、幅方向の両端が盛り上がるように形成された極板前駆体の横断面図である。
【図１１】活物質層が、幅方向の両端が薄くなっているように形成された極板前駆体の横断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  極板前駆体
８、９  加圧ローラ
２、３  テンションローラ
４  活物質層（活物質の塗工部分）
５  集電体
６、７  非塗工部分
【図１】
2010080272.tif 000003
【図２】
2010080272.tif 000004
【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】
2010080272.tif 000009
【図８】
2010080272.tif 000010
【図９】
2010080272.tif 000011
【図１０】
2010080272.tif 000012
【図１１】
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