(57)【要約】【課題】集電体と活物質層との間で高い密着性を有すると共にインピーダンスが低い電極を提供する。【解決手段】電極１は、複数の貫通孔４を有する集電体２と、集電体２の両面に設けられた活物質層３と、を備え、集電体２は、貫通孔４の縁部からそれぞれ集電体２の表面側又は裏面側に延びる突起部４ａ，４ｂを有し、当該突起部４ａ，４ｂと前記集電体の面方向とのなす角は３０〜８０°である。突起部４ａ，４ｂが活物質層３に囲まれる構成となるため、物理的なアンカー効果が生じるため高い密着性を有する。また、突起部４ａ，４ｂが集電体２の面方向に対して傾斜していることから、突起部が集電体２の面方向に対して垂直に延びる場合には当該突起部と離間していた活物質と、突起部４ａ，４ｂを含む集電体２との距離が短くなる。したがって、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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔を有する集電体と、前記集電体の表面に設けられた活物質層と、を備える電極であって、
前記集電体は、前記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、当該突起部と前記集電体の表面とのなす角は３０〜８０°である電極。
【請求項２】
前記突起部と前記集電体の表面とのなす角は４０〜６０°である請求項１記載の電極。
【請求項３】
前記活物質層の膜厚に対する前記突起部の先端と前記集電体の表面との距離の比は、０．２４〜０．９９である請求項１又は２記載の電極。
【請求項４】
前記貫通孔は四角形であって、
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延び、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延びる請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極に関する。
【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む。
【０００３】
上記の電極では、集電体と活物質層との間の密着性の向上が、性能向上のために重要となる。このため、集電体と活物質層との間の密着性を向上させるための技術が種々検討されている。例えば、特許文献１では、金属箔部材に表裏両面から貫通させ、両面に対して垂直方向に延びる反りないしバリを残存させて複数の孔を形成した電極用の芯材（集電体）が示されている。
【特許文献１】特開２００４−１０３４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の技術で、反りやバリが集電体の表面にあることで、集電体と活物質層との密着性は向上するものの、活物質層に含まれる活物質と集電体との導電パスにバラつきがあるという問題がある。すなわち、反りやバリの近傍では集電体と活物質との距離が近いため導電パスが短い。しかし、反りやバリから離間した位置にある活物質は集電体との距離が遠く、導電パスが長くなる。この結果、インピーダンスを十分に低下させることができず、出力特性をさらに向上させる際の障害となっていた。
【０００５】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、集電体と活物質層との間で高い密着性を有すると共にインピーダンスが低い電極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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る電極は、複数の貫通孔を有する集電体と、集電体の表面に設けられた活物質層と、を備える電極であって、集電体は、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、当該突起部と集電体の表面とのなす角は３０〜８０°であることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、電極の集電体から伸びる突起部と集電体の表面とのなす角が３０〜８０°であり、傾斜する突起部が活物質層に囲まれることにより、物理的なアンカー効果が発生するため、集電体と集電体との間の高い密着性が実現される。また、突起部が集電体の表面に対して傾斜していることから、従来のように集電体の表面に対して垂直に延びる突起部とは離間していた活物質も、突起部を含む集電体との距離が短くなる。したがって、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。
【０００８】
ここで、突起部と集電体の表面とのなす角は４０〜６０°であると、より好適にインピーダンスを低下させることができる。
【０００９】
また、活物質層の膜厚に対する突起部の先端と集電体の表面との距離の比は、０．２４〜０．９９であることが好ましい。この場合、突起部を含む集電体と活物質層との間の高い密着性を好適に保つと共にインピーダンスをより効果的に減少させることができる。
【００１０】
ここで、上記作用を効果的に奏する構成としては、具体的には、貫通孔は四角形であって、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、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延び、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延びる態様とすることが挙げられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、集電体と活物質層との間で高い密着性を有すると共にインピーダンスが低い電極が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は、本発明の好適な実施形態に係る電極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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。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。
【００２０】
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大きくなる。
【００２１】
また、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。
【００２２】
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。なお、本実施形態に示す電極１を構成する集電体２では、上述のようにすべての突起部４ａ，４ｂが上記のように同一の方向に傾斜しているが、必ずしも同一の方向に傾斜していなくてもよい。すなわち、突起部４ａ，４ｂが、集電体２のシート部分とのなす角が上記の範囲となっていればよく、その傾斜する方向は特に限定されない。傾斜する方向が突起部４ａ，４ｂによって異なる場合であっても、突起部４ａ，４ｂが傾斜していることによって、上述の密着性の向上及びインピーダンスの低下という効果が示される。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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が掛け渡されていて、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。
【００３３】
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。集電体シート２Ａの表面に形成される塗布液層の厚みは、５０〜２００μｍとすることが好ましい。
【００３４】
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により移動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。
【００３５】
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、ニップロール２２は、バックアップロール２１に対して集電体シート２Ａを掛け渡す際に、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を傾斜させる機能を有する。
【００３６】
ここで、ニップロール２２による押圧による集電体シート２Ａ上の突起部４ａ，４ｂを傾斜させる方法について、詳しく説明する。
【００３７】
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の周面に沿って移動するため、突起部４ａ，４ｂは、集電体シート２Ａの流れる方向とは逆の方向に傾斜される。距離Ｗ１は、通常は集電体シート２Ａの厚みと同程度とされる。
【００３８】
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、いずれも進行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の進行方向（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に対して進行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に対して進行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の進行方向に対して、貫通孔４を構成する辺がいずれも進行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。
【００３９】
なお、集電体シート２Ａを押圧する際の線圧は、集電体シート２Ａの材質・厚さや突起部４ａ，４ｂの長さ等によって異なるが、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。
【００４０】
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が進行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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
このように、本実施形態に係る電極製造装置１００を用いた電極の製造方法によれば、ニップロール２２による押圧によって集電体シート２Ａの突起部４ａ，４ｂが傾斜された状態で、塗布液３Ａが集電体シート２Ａに塗布されることによって活物質層が形成される。したがって、図２に示すように、突起部が一定方向に傾斜し、この結果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。また、同時に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、従来のパンチドメタルを用いた場合と比較して、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。
【００４４】
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の進行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。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明な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。
【００４６】
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を用いて説明しているが、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。
【００４７】
また、本実施形態に係る電極製造装置１００では、ニップロール２２により集電体シート２Ａを押圧することによって突起部４ａ，４ｂを傾斜させる方法について説明しているが、他の方法により突起部４ａ，４ｂを傾斜させることもできる。例えば、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い間隔を有するスリットに対して集電体シートを通過させることにより、集電体シート２Ａの突起部４ａ，４ｂを傾斜させる方法としてもよい。
【００４８】
また、本実施形態に係る電極１の集電体２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、傾斜した突起部とその突起部が設けられた面上に形成された活物質層３との間で高い密着性を持つと共にインピーダンスを低減させるという効果を有する。
【００４９】
また、本実施形態では、あらかじめ集電体シート２Ａに対して貫通孔を形成する際に垂直に延びる突起部を形成し、この突起部を上記の電極製造装置１００を用いて傾斜させた後に塗布液を塗布することにより活物質層を形成する方法について説明しているが、この方法とは異なる方法によって本実施形態に係る電極を製造することもできる。例えば、集電体シート２Ａに対して工具を突き刺すことにより貫通孔を設ける際に用いる工具の先端を端部に対して傾斜を有するような形状とし、集電体シートに対する工具の突き刺す長さを調整して、工具の先端の形状と同じ傾斜を有する突起部を集電体シートに設ける等の方法を用いることもできる。
【実施例】
【００５０】
（実施例１）
厚さ２０μｍの銅製の集電体シートに、突起部（バリ）の長さが７０μｍとなるように菱形形状の貫通孔を５００μｍの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た後、塗布液を塗布して活物質層を形成して、電極を作成した。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８ｍ／ｍｉｎであった。また、活物質層形成用の塗布液は、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液体であり、その粘度は２７０Ｐであった。また、ニップロール２２により線圧４０ｋｇｆ／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２と突起部とのなす角は３０°となった。次いで、活物質層の膜厚Ｌが１５０μｍとなるように塗布液を塗布した。塗布液を塗布した集電体シートを乾燥させて、一方の面の活物質層を形成した。このとき、傾斜した突起部の先端と集電体シートの表面との距離Ｈの活物質層の膜厚Ｌに対する比Ｈ／Ｌは０．２３であった。電極製造装置１００によりもう一方の面の活物質層を形成した後、両面に活物質層を備える集電体シートを切断して実施例１に係る電極を得た。この電極のインピーダンスを測定した。
【００５１】
（実施例２〜１２及び比較例１〜４）
ニップロール２２による押圧時の線圧及び活物質層の膜厚Ｌを表１に示す条件に変更したほかは、実施例１と同様の方法により実施例２〜１２及び比較例１〜４に係る電極を作成した。このうち、比較例１としては貫通孔を作成した後、突起部を除去した集電体シートを用いた。この結果、突起部と集電体シートとのなす角及び比Ｈ／Ｌはそれぞれ表１に示す値となった。これらの電極について、インピーダンスをそれぞれ測定した。
【００５２】
上記実施例１〜１２及び比較例１〜４の結果を表１に示す。表１に示すように、比較例１〜４と比べて、実施例１〜１２においてインピーダンスが低減されたことを確認できた。なお、実施例３に係る電極では、突起部の先端のうちの一部が活物質層から突出する構造となり、電極として使用する際に短絡が発生する場合があった。
【００５３】
【表１】
2010080128.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の好適な実施形態に係る電極１を示す概略構成図である。
【図２】本発明の好適な実施形態に係る電極１の断面図である。
【図３】本発明の好適な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。
【符号の説明】
【００５５】
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】
2010080128.tif 000004
【図２】
2010080128.tif 000005
【図３】
2010080128.tif 000006
【図４】
2010080128.tif 000007
【図５】
2010080128.tif 000008
【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】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明によれば、電極の集電体から伸びる突起部と集電体の表面とのなす角が３０〜８０°であり、傾斜する突起部が活物質層に囲まれることにより、物理的なアンカー効果が発生するため、集電体と活物質層との間の高い密着性が実現される。また、突起部が集電体の表面に対して傾斜していることから、従来のように集電体の表面に対して垂直に延びる突起部とは離間していた活物質も、突起部を含む集電体との距離が短くなる。したがって、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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
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３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また、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４】
【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】
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５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
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６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
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の周面に沿って移動するため、突起部４ａ，４ｂは、集電体シート２Ａの流れる方向とは逆の方向に傾斜される。距離Ｗ１は、通常は集電体シート２Ａの厚みと同程度とされる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
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が進行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８】
【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】
2010080128.tif 000009