(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが帯状の集電体上に電極活物質層を形成した正極板および負極板と、前記正極板と前記負極板との間に介在させる絶縁性のセパレータとを備える捲回型電池を製造する捲回型電池の製造方法において、
前記正極板，前記負極板および前記セパレータを積層して捲回する捲回工程と、
前記捲回工程によって形成される捲回体を扁平状に扁平プレスする扁平プレス工程と、
前記捲回工程以前に行われ、前記正極板および前記負極板のうちで一方または双方の電極板に対し、軟化剤を含ませる軟化剤含蓄工程とを有し、
前記軟化剤含蓄工程は、前記扁平体における所定周回までの部位に対応する前記電極板に対して、前記扁平体の内周側から外周側に向かうにつれて前記軟化剤の含蓄量を減らしてゆくことを特徴とする捲回型電池の製造方法。
【請求項２】
前記軟化剤含蓄工程は、前記軟化剤を滴下する滴下法、前記軟化剤を吹き付ける吹付法、軟化剤を塗布する塗布法、軟化剤を注入する注入法のうちでいずれかの方法で行うことを特徴とする請求項１に記載の捲回型電池の製造方法。
【請求項３】
前記軟化剤含蓄工程は、前記電極板のうちで前記電極板のうちで前記扁平プレス工程の扁平プレスによって得られる扁平体の屈曲部を含む部位に対し、前記軟化剤を含ませることを特徴とする請求項１または２に記載の捲回型電池の製造方法。
【請求項４】
前記軟化剤含蓄工程は、前記扁平プレス工程で扁平プレスを行う際に前記軟化剤が全部乾燥しない時期に前記軟化剤を含ませることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の捲回型電池の製造方法。
【請求項５】
前記軟化剤含蓄工程は、前記軟化剤の含蓄量に対して、前記扁平プレス工程で扁平プレスを行う際に所定割合以上が残存する時期に前記軟化剤を含ませることを特徴とする請求項４に記載の捲回型電池の製造方法。
【請求項６】
前記軟化剤含蓄工程は、前記扁平体における所定の曲率半径以下となる部位に対応する前記電極板に対して前記軟化剤を含ませることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の捲回型電池の製造方法。
【請求項７】
前記軟化剤含蓄工程は、前記扁平体の周回数に基づいて、前記軟化剤の含蓄量を減らすことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の捲回型電池の製造方法。
【請求項８】
前記軟化剤含蓄工程は、前記扁平体の曲率半径に基づいて、前記軟化剤の含蓄量を減らすことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の捲回型電池の製造方法。
【請求項９】
それぞれが帯状の集電体上に電極活物質層を形成した正極板および負極板と、前記正極板と前記負極板との間に介在させる絶縁性のセパレータとを備える捲回型電池を製造する捲回型電池の製造装置において、
前記正極板，前記負極板および前記セパレータを積層して捲回する捲回手段と、
前記捲回手段によって形成される捲回体を扁平状に扁平プレスする扁平プレス手段と、
前記捲回手段以前に行われ、前記正極板および前記負極板のうちで一方または双方の電極板に対し、軟化剤を含ませる軟化剤含蓄手段とを有し、
前記軟化剤含蓄手段は、前記扁平体における所定周回までの部位に対応する前記電極板に対して、前記扁平体の内周側から外周側に向かうにつれて前記軟化剤の含蓄量を減らしてゆくことを特徴とする捲回型電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも正極板，負極板，セパレータを備える捲回型電池を製造する製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、金属箔の内周側と外周側とで電極合剤のバインダ濃度を異ならせ、内周側のバインダ濃度が外周側のバインダ濃度より高くした非水電解液二次電池に関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
また、電極の集電体の内側に塗布された電極合剤の塗布厚みが集電体の外側に塗布された電極合剤の塗布厚みより薄くした非水二次電池に関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献２を参照）。
【０００４】
さらに、正極集電体の最内周の端部には、いずれの面にも正極活物質が塗布されていない正極活物質非塗布部を設け、正極活物質非塗布部に隣接して捲き芯部の一周分が電極活物質の片面塗布部を有する捲回型電池に関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献３を参照）。
【０００５】
そして、正極の電極合剤と心材との界面が、正極に曲げ応力を加えたときに剥離が起こる最弱部であって、捲回時に内側になる電極合剤層と心材との界面の剥離強度が外側の界面の剥離強度より小さくした非水電解液二次電池に関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４２８１８４号公報
【特許文献２】特許第３４８９２８６号公報
【特許文献３】特許第３５０３９３５号公報
【特許文献４】特開２００８−０９１０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の技術を適用して内周側と外周側とで電極合剤のバインダ濃度を異ならせたり、特許文献２の技術を適用して内側と外側とで電極合剤の塗布厚みを異ならせても、扁平プレスによって屈曲される部位が所定の曲率半径よりも小さくなると、電極合剤や集電体等に不具合（例えば割れ，ヒビ等）が発生するという問題がある。
【０００８】
また、特許文献３の技術を適用して、捲き芯部の一周分（最内周）について正極集電体に不具合が発生するのを防止できたとしても、二周目以降の外周側では扁平プレスによって正極集電体に不具合が発生するという問題がある。片面にのみ正極活物質を塗布する工程が必要になるので、正極活物質が塗布されていない部分の長さを管理するとともに、膜厚を均一にしなければならず、歩留まりが低下するという問題もある。
【０００９】
さらに、特許文献４の技術を適用して内側と外側とで剥離強度を異ならせても、扁平プレスによって屈曲される部位が所定の曲率半径よりも小さくなると、剥離が発生する可能性がある。剥離が発生すると、電極どうしが接触して蓄電力が低下したり、集電体に不具合が発生したりするという問題がある。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、扁平プレスによって屈曲しても、電極活物質層の剥離や集電体の切断等のような不具合の発生を防止できる捲回型電池の製造方法および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】
【００１１】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、それぞれが帯状の集電体上に電極活物質層を形成した正極板および負極板と、前記正極板と前記負極板との間に介在させる絶縁性のセパレータとを備える捲回型電池を製造する捲回型電池の製造方法において、前記正極板，前記負極板および前記セパレータを積層して捲回する捲回工程と、前記捲回工程によって形成される捲回体を扁平状に扁平プレスする扁平プレス工程と、前記捲回工程以前に行われ、前記正極板および前記負極板のうちで一方または双方の電極板に対し、軟化剤を含ませる軟化剤含蓄工程とを有し、前記軟化剤含蓄工程は、前記扁平体における所定周回までの部位に対応する前記電極板に対して、前記扁平体の内周側から外周側に向かうにつれて前記軟化剤の含蓄量を減らしてゆくことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、軟化剤含蓄工程によって電極板に軟化剤を含ませると、当該軟化剤が含蓄された電極板は柔らかくなる。そのため、扁平プレス工程で扁平プレスを行って屈曲させても、電極板を容易に曲げることができる。したがって、電極活物質層の剥離や集電体の切断等のような不具合の発生を防止することができる。また、所定周回（「捲数」とも呼ぶ。以下同じである。）までの部位に対応する電極板に対して軟化剤を含ませるので、電極活物質層の剥離や集電体の切断等のような不具合の発生をより確実に防止することができる。「所定周回」は集電体および電極活物質層の各厚さによって異なるが、例えば１〜３[回]である。さらに、捲きつけてゆく電極板は内周側から外周側に向かって、屈曲する部位の曲率半径が大きくなるので、何ら措置を施さなくても不具合が発生する割合は低下する。扁平体の屈曲部を含む部位に対して含ませる軟化剤の含蓄量を減らしてゆくことで、軟化剤の必要量が少なくて済み、コストを抑えることができる。
【００１３】
なお、「集電体」は導電性の材料（物質を含む。以下同じである。）で帯状（長尺シート状）に形成されるが、板厚は任意である。「セパレータ」は正極板と負極板とが接触するのを防止する部材であって、例えば絶縁性の板材や固体電解質などを含む。「電極活物質層」は合剤層とも呼び、正極活物質層と負極活物質層とでは材料が異なる。正極活物質層は、例えばリチウムイオンなどの軽金属イオンを吸蔵・離脱することが可能な金属硫化物、金属酸化物または高分子化合物などの材料で構成される。負極活物質層は、例えばリチウム（Ｌｉ）やナトリウム（Ｎａ）などの軽金属、これらの軽金属を含む合金または軽金属を吸蔵・離脱することが可能な材料などで構成される。「短辺方向」は、集電体の長辺方向と交差する幅方向であって、かつ、面に沿う方向を意味する。「軟化剤」は、電極板（特に電極活物質層）を軟化させる材料（物質）であれば任意である。例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）や、エタノール、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、イソプロパノール、水などが該当する。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記軟化剤含蓄工程は、前記軟化剤を滴下する滴下法、前記軟化剤を吹き付ける吹付法、軟化剤を塗布する塗布法、軟化剤を注入する注入法のうちでいずれかの方法で行うことを特徴とする。この構成によれば、軟化剤をより確実に電極板（特に電極活物質層）に含ませることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記軟化剤含蓄工程は、前記電極板のうちで前記扁平プレス工程の扁平プレスによって得られる扁平体（すなわち扁平状の電極体）の屈曲部となる部位に対し、前記軟化剤を含ませることを特徴とする。電極活物質層の剥離や集電体の切断等のような不具合は、扁平プレスで屈曲させる曲率半径が小さくなる部位で発生し易い。この構成によれば、扁平体の屈曲部を含む部位に対して軟化剤を含ませるので、電極板を容易に曲げられるようになり、電極活物質層の剥離や集電体の切断等のような不具合の発生をより確実に防止することができる。また、軟化剤を含ませる部位が限定されるので、必要な軟化剤が少なくて済み、コストを抑えることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記軟化剤含蓄工程は、前記扁平プレス工程で扁平プレスを行う際に前記軟化剤が全部乾燥しない時期に前記軟化剤を含ませることを特徴とする。この構成によれば、扁平プレスを行う際に軟化剤が全部乾燥していなければ、電極板（特に電極活物質層）の柔軟性が確保される。よって、電極活物質層の剥離や集電体の切断等のような不具合の発生をより確実に防止することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記軟化剤含蓄工程は、前記軟化剤の含蓄量に対して、前記扁平プレス工程で扁平プレスを行う際に所定割合以上が残存する時期に前記軟化剤を含ませることを特徴とする。この構成によれば、扁平プレスを行う際に所定割合以上の軟化剤が残存すれば、電極板（特に電極活物質層）の柔軟性が確保される。よって、電極活物質層の剥離や集電体の切断等のような不具合の発生をより確実に防止することができる。「所定割合」は電極板（特に電極活物質層）および軟化剤の各材料によって異なるので、用いる材料に適切な数値（例えば０．５％など）を設定する。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、前記軟化剤含蓄工程は、前記扁平体における所定の曲率半径以下となる部位に対応する前記電極板に対して前記軟化剤を含ませることを特徴とする。所定の曲率半径以下となる部位では、何ら措置を施さなければ電極活物質層の剥離や集電体の切断等のような不具合が発生する可能性がある。この構成によれば、所定の曲率半径以下となる部位に対応する電極板に対して軟化剤を含ませるので、電極活物質層の剥離や集電体の切断等のような不具合の発生をより確実に防止することができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、前記軟化剤含蓄工程は、前記扁平体の周回数に基づいて、前記軟化剤の含蓄量を減らすことを特徴とする。この構成によれば、１周回目よりも２周回目に含ませる軟化剤の含蓄量を減らし、２周回目よりも３周回目に含ませる軟化剤の含蓄量を減らすなどのように周回数に応じて軟化剤の含蓄量を減らす。よって軟化剤の必要量が少なくて済み、コストを抑えることができる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、前記軟化剤含蓄工程は、前記扁平体の曲率半径に基づいて、前記軟化剤の含蓄量を減らすことを特徴とする。この構成によれば、例えば曲率半径が大きくなるにつれて軟化剤の含蓄量を減らす。こうすれば軟化剤の必要量が少なくて済み、コストを抑えることができる。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、それぞれが帯状の集電体上に電極活物質層を形成した正極板および負極板と、前記正極板と前記負極板との間に介在させる絶縁性のセパレータとを備える捲回型電池を製造する捲回型電池の製造装置において、前記正極板，前記負極板および前記セパレータを積層して捲回する捲回手段と、前記捲回手段によって形成される捲回体を扁平状に扁平プレスする扁平プレス手段と、前記捲回手段以前に行われ、前記正極板および前記負極板のうちで一方または双方の電極板に対し、軟化剤を含ませる軟化剤含蓄手段とを有し、前記軟化剤含蓄手段は、前記扁平体における所定周回までの部位に対応する前記電極板に対して、前記扁平体の内周側から外周側に向かうにつれて前記軟化剤の含蓄量を減らしてゆくことを特徴とする。この構成によれば、請求項１に記載の発明と同様に、扁平プレス工程で扁平プレスを行って屈曲させても、電極板を容易に曲げることができる。したがって、電極活物質層の剥離や集電体の切断等のような不具合の発生を防止することができる。また、軟化剤の必要量が少なくて済み、コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】電極板の構成例を模式的に示す側面図である。
【図２】捲回型電池の第１製造方法を示すチャート図である。
【図３】軟化剤を含ませる部位を模式的に示す側面図である。
【図４】軟化剤を含ませる部位を模式的に示す側面図である。
【図５】捲回工程の一例を示す側面図である。
【図６】扁平プレス工程の一例を示す側面図である。
【図７】捲回型電池の第２製造方法を示すチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、各図は本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示してはいない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。「材料」には物質を含む。単に「電極板」と言う場合には、正極板および負極板のうちで一方または双方を意味する。
【００２７】
まず、捲回型電池の基礎となる電極板の構成例について、図１を参照しながら説明する。電極板の構成例を模式的に図１に示す。図１（Ａ）には捲回前の状態を側面図で示し、図１（Ｂ）には扁平プレス後の状態を側面図で示し、図１（Ｃ）には平面図で示す。
【００２８】
捲回型電池の構成要素である電極体（後述する扁平体）は、帯状の電極板を捲回して渦巻き状にし、さらに扁平状にプレスすることで得られる。図１は、見易くするために屈曲部を中心とする一部分を示す。本形態にかかる捲回型電池の正極板と負極板とは、正負が異なるに過ぎない。よって正極板を代表して説明し、負極板については正極板と異なる内容を説明する。
【００２９】
図１（Ａ）に示す正極板１０は、帯状をなす正極集電体１２の面上に正極活物質層１１，１３が形成される。正極集電体１２は、導電性の材料（例えば金属や導電性プラスチック等）で帯状に形成される。厚さは製造する捲回型電池の仕様（例えば蓄電容量や外形寸法等）に合わせて設定され、例えば５〜３００[μｍ]程度である。負極板については、正極板１０と同じ厚さにしてもよく、異なる厚さにしてもよい。形状についても同様であり、例えば平板状，箔状，網状などが該当する。正極活物質層１１は捲回後の外周面側に形成され、正極活物質層１３は捲回後の内周面側に形成される。
【００３０】
正極活物質層１１，１３は、例えばリチウムイオンなどの軽金属イオンを吸蔵・離脱することが可能な金属硫化物、金属酸化物または高分子化合物などの材料で構成される。なお図示しないが、負極板を構成する負極集電体の面上に形成される負極活物質層は、例えばリチウムやナトリウムなどの軽金属、これらの軽金属を含む合金または軽金属を吸蔵・離脱することが可能な材料などで構成される。
【００３１】
扁平プレス後の屈曲部Ｂに対応する部位の正極板１０には、扁平プレスの際に曲げ易くするため、軟化剤を含ませる。具体的には、正極活物質層１１，１３に軟化剤を含ませる。負極板２０についても同様である。軟化剤を含ませる部位は、図１（Ａ）に斜線ハッチで示すように、扁平プレスによって得られる扁平体２００の屈曲部Ｂ（図１（Ｂ）を参照）を含む部位である。なお、外周面側の正極活物質層１３は、内周面側の正極活物質層１１よりも曲率半径が大きくなる。そのため、正極活物質層１３に含ませる軟化剤の含蓄量は、正極活物質層１１よりも少なくしてよい。
【００３２】
軟化剤は、正極活物質層１１，１３を軟化させる材料であれば任意である。すなわち、正極活物質層１１，１３の材料との関係で軟化剤が定まる。例えば、正極活物質層１１，１３のバインダ１０ａとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いる場合には、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）や、エタノールなどが該当する（後述する表１，２を参照）。他の材料を用いる場合には、例えばＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、イソプロパノール、水などが該当する。
【００３３】
上述のように軟化剤を含ませた正極板１０および負極板２０の相互間に絶縁性のセパレータ３０を介在させて捲回し（図５を参照）、さらに扁平プレスすると（図６を参照）、図１（Ｂ）に示すような扁平体２００が形成される。軟化剤によって電極板（特に電極活物質層）は軟らかくなっているので、扁平プレスを行っても電極活物質層の剥離や集電体の切断等のような不具合が発生することはない。
【００３４】
帯状の正極板１０を平面的に見ると、図１（Ｃ）に示すような構造になる。電極板は、後述するスリット工程（図２に示すステップＳ１６，Ｓ２６）において、板幅を示す電極幅Ｗａで切断される。他に、板長（長辺方向の長さ）や板厚等で切断される場合もある。正極板１０には、図２（Ａ）の図面上側に示すように正極活物質層１１が形成されずに正極集電体１２が露出する部位、すなわち正極集電体１２のみの部位がある。当該正極集電体１２のみの部位は、後述する扁平プレス工程（図２に示すステップＳ３４）を行った後、正極集電体１２どうしを電気的に接続して正極とするために用いる。負極板２０の負極集電体２２についても同様である。なお、形成幅Ｗｃは正極集電体１２の面上に正極活物質層１１を形成する幅（幅方向の長さ）である。
【００３５】
図１（Ｃ）に斜線ハッチで示すように、軟化剤を含ませる部位は扁平プレスによって得られる扁平体２００の屈曲部Ｂを含む部位であって、正極活物質層１１（反対面の正極活物質層１３）がある部位である。なお、集電体を軟化させる材料が軟化剤に含まれている場合には、露出する部位の正極集電体１２にも含ませるのが望ましい。
【００３６】
次に、正極板１０，負極板２０，セパレータ３０などを積層して捲回型電池を製造する工程について、チャート図で示す図２を参照しながら説明する。図２に示す製造方法は、正極板１０を形成する第１工程と、負極板２０を形成する第２工程と、形成された正極板１０および負極板２０とともにセパレータ３０を積層して捲回および扁平プレスを行う第３工程とに大きく分けられる。以下では第１工程から第３工程の順番に説明するが、第１工程と第２工程は順不同で行ってよい。
【００３７】
（第１工程）正極板１０の形成工程
まず、正極集電体１２上に形成する正極活物質層１１，１３の混練物を作製する混練工程を行う〔ステップＳ１０〕。混練物は、バインダ１０ａ、正極活物質１０ｂ、導電材１０ｃ、溶媒１０ｄなどを混ぜ合わせて液状またはペースト状にした物である。
【００３８】
バインダ１０ａは、任意の結着剤を用いることができる。例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）や、ポリフッ化ビニリデンの変性体、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アクリレート単位を有するゴム粒子結着剤などが該当する。なお、反応性官能基を導入したアクリレートモノマーや、アクリレートオリゴマーなどを混入してもよい。
【００３９】
正極活物質１０ｂは、例えばリチウムイオンなどの軽金属イオンを吸蔵・離脱することが可能な物質で構成される。具体的には、金属硫化物、金属酸化物または高分子化合物などが該当する。金属硫化物や金属酸化物には、例えば硫化チタン（ＴｉＳ2）、硫化モリブデン（ＭｏＳ2）、セレン化ニオブ（ＮｂＳｅ2）または酸化バナジウム（Ｖ2Ｏ5）などのリチウムを含有しないものが挙げられる。金属酸化物には、上記したリチウムを含有しない物質のほか、ＬｉxＭＯyなどで表されるリチウム複合酸化物が挙げられる。なお、Ｍαは、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）などの遷移金属である。ＭβやＭγは、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、クロム（Ｃｒ）、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉのうちで一以上の金属元素、あるいはリン（Ｐ）やホウ素（Ｂ）などの非金属元素である。組成式の添字について、ｘは０．０５≦ｘ≦２．０、ｙは２≦ｙ≦４の範囲内でそれぞれ設定するのが望ましい。
【００４０】
正極活物質１０ｂは、特に高電圧・高エネルギー密度の確保およびサイクル特性を向上させるため、リチウム・コバルト複合酸化物やリチウム・ニッケル酸化物などのリチウム複合酸化物を用いるのが望ましい。上述した金属硫化物や金属酸化物などのうちで二種以上組み合わせて用いてもよい。正極活物質１０ｂに用いる材料は、電池の種類や用途等に応じて任意に選択可能である。
【００４１】
導電材１０ｃは、例えばカーボンブラックなどのような導電性の材料を用いる。カーボンブラックは、ＢＥＴ法による比表面積が３０[ｍ2／ｇ]以上の高比表面積のものを用いるのが望ましい。
【００４２】
溶媒１０ｄは、混練に適したものを用いる。例えば、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどの単独溶媒や、これらの溶媒のうちで二種以上を選択して混合させた混合溶媒などが該当する。
【００４３】
ステップＳ１０で作製した混練物を正極集電体１２上に正極活物質層１１，１３として形成する塗工・乾燥工程を行う〔ステップＳ１２〕。具体的には、混練物を正極集電体１２上に塗工した後、所定温度下で乾燥させて固形化する。塗工は、例えば塗装，塗りつけ，吹きつけ等が該当する。正極活物質層１１，１３は、乾燥後に所定厚さ（例えば１００〜３００[μｍ]）となるように塗工量を調整する。正極集電体１２の厚さは、例えば１０〜２０[μｍ]程度である。こうして帯状の正極板１０が形成される。
【００４４】
その後、プレス機（例えばローラ等）によって正極板１０をプレスするプレス工程〔ステップＳ１４〕と、スリット加工機によって正極板１０を所定形状（板長，板厚，板幅等）に切断するスリット工程〔ステップＳ１６〕とを順不同で行う。こうして、捲回可能な正極板１０が形成される。
【００４５】
（第２工程）負極板２０の形成工程
負極集電体２２に形成する負極活物質層２１，２３の混練物を作製する混練工程を行う〔ステップＳ２０〕。混練物は、バインダ２０ａ、負極活物質２０ｂ、分散材２０ｃ、溶媒２０ｄなどを混練した物である。
【００４６】
バインダ２０ａは、バインダ１０ａと同様に任意の結着剤を用いることができる。例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）や、その変性体などが該当する。なお、リチウムイオン受入れ性を向上させるため、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子（ＳＢＲ）およびその変性体に対し、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）をはじめとするセルロース系樹脂等を併用したり、少量添加したりするのが望ましい。
【００４７】
負極活物質２０ｂは、軽金属、当該軽金属を含む合金、当該合金や軽金属自体を吸蔵・離脱することが可能な材料などで構成される。軽金属は、例えばリチウム（Ｌｉ）やナトリウム（Ｎａ）などが該当する。軽金属を吸蔵・離脱することが可能な材料は、例えば炭素材料、珪素（Ｓｉ）、珪素化合物、金属酸化物または高分子化合物などが該当する。炭素材料は、例えば熱分解炭素類、コークス類、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維または活性炭などが該当する。コークス類には、例えばピッチコークス，ニードルコークス，石油コークスなどを含む。ガラス状炭素類には、難黒鉛化炭素材料などを含む。有機高分子化合物焼成体は、不活性ガス気流中または真空中において高分子化合物（例えばフェノール樹脂やフラン樹脂など）を高温（例えば約５００℃以上）で焼成して炭素化された物質である。珪素化合物は、例えばＣａＳｉ2やＣｏＳｉ2などが該当する。金属酸化物は、例えば酸化スズ（ＳｎＯ2）などが該当する。高分子化合物は、例えばポリアセチレンやポリピロールなどが該当する。負極活物質２０ｂとして用いる材料は、電池の種類や用途等に応じて任意に選択可能である。
【００４８】
分散材２０ｃは任意であり、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン等を用いる。溶媒２０ｄは、溶媒１０ｄと同様に混練に適したものを用いる。溶媒１０ｄと同じ材料でもよく、異なる材料でもよい。
【００４９】
絶縁性のセパレータ３０は、高分子材料（特に多孔質のもの）などから形成できる。セパレータ３０の厚さは、例えば１０〜３０[μｍ]の範囲である。高分子材料は、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテンなどが該当する。さらには、これらの高分子材料から形成した不織布や、延伸多孔質化したフィルムなどを用いてもよい。
【００５０】
ステップＳ１２と同様にして、ステップＳ２０で作製した混練物を負極集電体２０ｅ上に負極活物質層２１，２３として形成する塗工・乾燥工程を行う〔ステップＳ２２〕。具体的には、混練物を負極集電体２０ｅ上に塗工した後、所定温度下で乾燥させて固形化する。負極活物質層２１，２３は、乾燥後に所定厚さ（例えば１００〜２００[μｍ]）となるように塗工量を調整する。負極集電体２０ｅの厚さは、例えば１０〜２０[μｍ]程度である。こうして帯状の負極板２０が形成される。
【００５１】
その後、ステップＳ１２と同様にして負極板２０をプレスするプレス工程〔ステップＳ２４〕と、ステップＳ１６と同様にして負極板２０を所定形状（板長，板厚，板幅等）に切断するスリット工程〔ステップＳ２６〕とを順不同で行う。こうして、捲回可能な負極板２０が形成される。
【００５２】
（第３工程）捲回および扁平プレス
正極板１０および負極板２０が形成された後に行われた後、扁平体２００の屈曲部Ｂに対応する正極板１０および負極板２０のうちで一方または双方に対して軟化剤を含ませる軟化剤含蓄工程を行う〔ステップＳ３０〕。
【００５３】
図５には、滴下機（軟化剤含蓄手段４２）から軟化剤４２ａを滴下し、電極板（特に電極活物質層）に含ませる例を示す。その他、噴射機による軟化剤４２ａの吹き付け、塗布機による軟化剤４２ａの塗布、注入機による軟化剤４２ａの注入などで行ってもよい。滴下機，噴射機，塗布機，注入機などは、いずれも軟化剤含蓄手段４２に相当する。軟化剤を含ませる他の方法を適用してもよい。例えば、スリットダイ塗工法、スクリーン塗工法、カーテン塗工法、ナイフ塗工法、グラビア塗工法、静電スプレー法等が該当する。
【００５４】
軟化剤４２ａを含ませる時期は、早過ぎると軟化剤４２ａが乾燥してしまい、逆に遅すぎると電極板を十分に軟化させられない。そのため、後述するステップＳ３６の扁平プレス工程において扁平プレスを行う際に軟化剤４２ａが全部乾燥しないことや、軟化剤４２ａの含蓄量に対して扁平プレスを行う際に所定割合以上が残存することなどの条件を満たす時期に行うのが望ましい。所定割合は、電極板や軟化剤４２ａに用いる材料に応じて適切な数値（例えば０．５％など）を設定する。
【００５５】
軟化剤を含ませる部位の設定例について、図３，図４を参照しながら説明する。軟化剤を含ませる部位は、後述する扁平プレス工程によって形成される扁平体２００の屈曲部Ｂとなる部位（図３，図４を参照）の範囲内に設定するのが望ましい。軟化剤を含ませる量（含蓄量）が多くなるにつれて、後述する浸透時間（表１，２を参照）を長く確保する必要がある。そのため、電極板を確実に軟化でき、かつ、浸透時間が短くなるように、含蓄量を試験等で適正化するのが望ましい。
【００５６】
図３には、所定周回や曲率半径に基づいて軟化剤の含蓄量を変化させる例を示す。設定する範囲の一例を斜線ハッチで示す。図３（Ａ）には、扁平体２００における所定周回までであって、かつ、屈曲部Ｂに対応する電極板の部位Ａ１を示す。図３（Ｂ）には、扁平体２００における所定の曲率半径Ｒｘ（例えば０〜６００[μｍ]）以下であって、かつ、屈曲部Ｂに対応する電極板の部位Ａ２を示す。
【００５７】
所定周回は、集電体および電極活物質層の各厚さによって異なるが、例えば１〜３[回]である。この場合、周回数に応じて軟化剤４２ａの含蓄量を変化させるのが望ましい。例えば、１周回目よりも２周回目に含ませる軟化剤４２ａの含蓄量を減らし、２周回目よりも３周回目に含ませる軟化剤４２ａの含蓄量を減らすなどである。
【００５８】
図４には、曲率半径に基づいて軟化剤の含蓄量を変化させる例を示す。図４（Ａ）では、設定しようとする周回（斜線ハッチで示す位置）の正極板１０に対して、扁平体２００の屈曲部Ｂにかかる曲率半径に基づいて変化させる。曲率と曲率半径とは逆数の関係にあるので、曲率が大きくなれば曲率半径は小さくなり、曲率が小さくなれば曲率半径は大きくなる。そこで、軟化剤を含ませる位置の曲率に基づいて含蓄量を設定する。例えば、屈曲部Ｂの中心点Ｐｒから電極板の位置までの半径Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，…（すなわち曲率半径）を求め、さらに曲率半径の比率に応じて含蓄量を設定する。式で表すと、例えば「Ｄａ：Ｄｂ：Ｄｃ＝１／Ｒ１：１／Ｒ２：１／Ｒ３」である。
【００５９】
図４（Ｂ）には、屈曲部Ｂの中心点Ｐｒから放射状に伸ばした仮想線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，…と正極板１０とが交差する位置の正極板１０に対し、軟化剤を含ませる例を示す。すなわち、仮想線Ｌ１と正極板１０とが交差する位置Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃ，…や、仮想線Ｌ２と正極板１０とが交差する位置Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ，Ｐ２ｃ，…、仮想線Ｌ３と正極板１０とが交差する位置Ｐ３ａ，Ｐ３ｂ，Ｐ３ｃ，…などに対応して、上述したように曲率半径の比率に応じて含蓄量を設定する。この場合の含蓄量は、必ずしも厳密である必要はなく、階段状に変化させてもよい。
【００６０】
図２に戻って、正極板１０，負極板２０，セパレータ３０などを積層して渦巻き状に捲回する捲回工程を行い〔ステップＳ３４〕、当該捲回工程によって形成される捲回体１００を扁平状にプレスする扁平プレス工程を行う〔ステップＳ３６〕。扁平プレス後は、図１（Ｂ）に示すような扁平体２００が形成される。
【００６１】
ステップＳ３４では、図５に示すように、正極板１０，負極板２０，セパレータ３０などを積層して、捲回手段４０に捲回する。捲回手段４０は、例えば円柱状や円筒状のローラ等が該当し、所定方向（例えば矢印Ｄ１方向）に回転して捲き取る。
【００６２】
ステップＳ３６では、図６に示すように平面台４４（平面の作業台）上に固定した捲回体１００に対して、扁平プレス手段４６を矢印Ｄ２方向に移動させて扁平プレスする。扁平プレス手段４６は、平面状のプレス面４６ａを有するプレス機などが該当する。
【００６３】
捲回体１００を扁平プレスして扁平体２００を得る際に不具合（具体的には電極の破断）が発生するか否かについて、軟化剤４２ａの割合やＳＰ値差などの試験条件を変えて試験した。まず、試験条件を以下に示す。
【００６４】
（試験条件）
正極板１０は、正極活物質１０ｂにリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）を用い、導電材１０ｃにデンカブラックを用い、バインダ１０ａにポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いた。混合比率をＬｉＦｅＰＯ4：デンカブラック：ＰＶＤＦ＝９０：５：５としてスラリーを作製し、作製したスラリーを塗布、乾燥、プレス、スリットすることで正極板１０を作製した。この作製形状は、電極幅Ｗａ＝４０[mm]、形成幅Ｗｃ＝３４[mm]、板長＝１．４[ｍ]、全板厚＝２０５[μｍ]、正極集電体１２の厚さ＝１５[μｍ]、密度＝１．９[g/cm3]である。
【００６５】
負極板２０は、負極活物質２０ｂにメソカーボンマイクロビーズ（大阪ガスケミカル株式会社製「ＭＣＭＢ−２５−２８」、平均粒子径２５[μｍ]）を用い、分散材２０ｃにカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を用い、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を用いた。混合比率を負極活物質：ＣＭＣ：ＳＢＲ＝９４：３：３としてスラリーを作製し、作製したスラリーを塗布、乾燥、プレス、スリットすることで負極板２０を作製した。この作製形状は、電極幅Ｗａ＝４２[mm]、形成幅Ｗｃ＝３７[mm]、板長＝１．５[ｍ]、全板厚＝１５０[μｍ]、負極集電体２２の厚さ＝１０[μｍ]、密度＝１．３４[g/cm3]である。
【００６６】
図５に示すように軟化剤含蓄手段４２から軟化剤４２ａを正極板１０および負極板２０に滴下した。滴下して軟化剤を含ませる範囲は、扁平プレスによって屈曲される部位を中心として５[mm]の範囲である。軟化剤４２ａの材料は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、エタノール、水を設定した。電極板に軟化剤４２ａと滴下してから扁平プレスを行うまでの浸透時間は、１分間、５分間、１０分間を設定した。
【００６７】
軟化剤４２ａを含ませた後、正極板１０，負極板２０，セパレータ３０などを積層して、図５に示すように捲回手段４０に捲回し、図６に示すように扁平プレス手段４６で扁平プレスを行った。なお、セパレータ３０はポリエチレンで作製し、電極幅Ｗａ＝４３[mm]、板厚＝２０[μｍ]とした。試験結果を下記の表１と表２とに分けて示す。すなわち、表１には試験番号が「１」〜「１０」を示し、表２には試験番号が「１１」〜「１９」を示す。不具合の欄には、電極破断が発生すれば「有」を示し、発生しなければ「無」を示す。結果の欄には、電極破断が全く発生しなければ「○」を示し、最内周にのみ電極破断が発生すれば「△」を示し、２周回以降にも電極破断が発生すれば「×」を示す。
【００６８】
【表１】
0005622048.tif 000002
【００６９】
【表２】
0005622048.tif 000003
【００７０】
上記の結果表から明らかなように、軟化剤４２ａと電極活物質層のバインダ１０ａ，２０ａとにかかるＳＰ値差が小さくなるほど電極破断が発生しにくくなる。特に所定値範囲内（±１０以内）で電極破断が発生しにくい。また、浸透時間が長くなるにつれて、電極破断が発生しにくくなる。
【００７１】
上述した実施の形態によれば、以下に示す各効果を得ることができる。
（１）正極板１０，負極板２０およびセパレータ３０を積層して捲回する捲回手段４０（捲回工程）と、捲回手段４０によって形成される捲回体１００を扁平状に扁平プレスする扁平プレス手段４６（扁平プレス工程）と、正極板１０および負極板２０のうちで一方または双方の電極板に対して軟化剤４２ａを含ませる軟化剤含蓄手段４２（軟化剤含蓄工程）とを有する構成とした（図２を参照）。この構成によれば、扁平プレスを行って屈曲させても、軟化剤４２ａを含んだ電極板は容易に曲げられるので、電極活物質層の剥離や集電体の切断等のような不具合の発生を防止することができる。
【００７２】
（２）軟化剤含蓄手段４２（軟化剤含蓄工程）は、軟化剤４２ａを滴下する滴下法、軟化剤４２ａを吹き付ける吹付法、軟化剤４２ａを塗布する塗布法、軟化剤４２ａを注入する注入法のうちでいずれかの方法で行う構成とした（図２のステップＳ３０を参照）。この構成によれば、軟化剤４２ａをより確実に電極板（特に電極活物質層）に含ませることができる。
【００７３】
（３）軟化剤含蓄手段４２（軟化剤含蓄工程）は、電極板のうちで扁平プレスによって得られる扁平体２００の屈曲部Ｂとなる部位に対し、軟化剤４２ａを含ませる構成とした（図１，図３を参照）。この構成によれば、扁平体２００の屈曲部Ｂを含む部位に対して軟化剤４２ａを含ませるので、電極板を容易に曲げられるようになり、電極活物質層の剥離や集電体の切断等のような不具合の発生をより確実に防止することができる。また、軟化剤４２ａを含ませる部位が限定されるので、必要な軟化剤４２ａが少なくて済み、コストを抑えることができる。
【００７４】
（４）軟化剤含蓄手段４２（軟化剤含蓄工程）は、扁平プレスを行う際に軟化剤４２ａが全部乾燥しない時期に軟化剤４２ａを含ませる構成とした（図２のステップＳ３０を参照）。この構成によれば、電極活物質層の剥離や集電体の切断等のような不具合の発生をより確実に防止することができる。
【００７５】
（５）軟化剤含蓄手段４２（軟化剤含蓄工程）は、軟化剤４２ａの含蓄量に対して、扁平プレス工程で扁平プレスを行う際に所定割合以上が残存する時期に軟化剤４２ａを含ませる構成とした（図２のステップＳ３０を参照）。この構成によれば、電極活物質層の剥離や集電体の切断等のような不具合の発生をより確実に防止することができる。
【００７６】
（６）軟化剤含蓄手段４２（軟化剤含蓄工程）は、扁平体２００における所定の曲率半径以下となる部位に対応する電極板に対して軟化剤４２ａを含ませる構成とした（図３（Ｂ）を参照）。この構成によれば、電極活物質層の剥離や集電体の切断等のような不具合の発生をより確実に防止することができる。
【００７７】
（７）軟化剤含蓄手段４２（軟化剤含蓄工程）は、扁平体２００における所定周回までの部位に対応する電極板に対して軟化剤４２ａを含ませる構成とした（図３（Ａ）を参照）。この構成によれば、電極活物質層の剥離や集電体の切断等のような不具合の発生をより確実に防止することができる。
【００７８】
（８）軟化剤含蓄手段４２（軟化剤含蓄工程）は、扁平体２００の内周側から外周側に向かうにつれて、軟化剤４２ａの含蓄量を減らす構成とした（図４を参照）。この構成によれば、軟化剤４２ａの必要量が少なくて済み、コストを抑えることができる。
【００７９】
（９）軟化剤含蓄手段４２（軟化剤含蓄工程）は、扁平体２００の周回数に基づいて、軟化剤４２ａの含蓄量を減らす構成とした（図２のステップＳ３０，図３（Ａ）を参照）。この構成によれば、よって軟化剤４２ａの必要量が少なくて済み、コストを抑えることができる。
【００８０】
（１０）軟化剤含蓄手段４２（軟化剤含蓄工程）は、扁平体２００の曲率半径に基づいて、軟化剤４２ａの含蓄量を減らす構成とした（図２のステップＳ３０，図３（Ｂ）を参照）。この構成によれば、軟化剤４２ａの必要量が少なくて済み、コストを抑えることができる。
【００８２】
〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。
【００８３】
上述した実施の形態では、集電体（正極集電体１２や負極集電体２２）の両面に電極活物質層（正極活物質層１１，１３や負極活物質層２１，２３）を形成した電極板を適用した（図１等を参照）。この形態に代えて、集電体の片面にのみ電極活物質層を形成した電極板を適用することもできる。電極活物質層の形成面が相違するに過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００８４】
上述した実施の形態では、バインダ１０ａ，正極活物質１０ｂ，導電材１０ｃ，溶媒１０ｄを混練した混練物を正極集電体１２上に正極活物質層１１，１３として形成する構成とした（図２，図１１のステップＳ１２，Ｓ２２に示す塗工・乾燥工程を参照）。この形態に代えて、バインダ１０ａ，正極活物質１０ｂ，導電材１０ｃ，溶媒１０ｄを正極集電体１２上に並行して（あるいは前後して順番に）塗工することで、正極集電体１２上に直接的に正極活物質層１１，１３として形成する構成としてもよい。負極集電体２２上に負極活物質層２１，２３として形成する場合も同様である。この形態によれば、混練工程が不要になるので、電極板の形成に要する時間を短縮することができる。
【００８５】
上述した実施の形態では、正極板１０および負極板２０についてそれぞれスリット工程（ステップＳ１６，Ｓ２６）を行った後、軟化剤４２ａを含ませる軟化剤含蓄工程（ステップＳ３０）を行う構成とした（図２を参照）。この形態に代えて、スリット工程よりも前に軟化剤含蓄工程を行う構成としてもよい。例えば図７に示すように、正極板１０の形成ではプレス工程（ステップＳ１４）の後に行う構成としてもよく、負極板２０の形成では塗工・乾燥工程（ステップＳ２２）の後に行う構成としてもよい。いずれの構成も、扁平プレスを行う際に軟化剤４２ａが全部乾燥しないことや、軟化剤４２ａの含蓄量に対して扁平プレスを行う際に所定割合以上が残存することなどの条件を満たせばよい。また、正極板１０および負極板２０のうち一方または双方に適用可能である。この構成であっても、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１０  正極板（電極板）
１０ａ，２０ａ  バインダ（結着剤）
１０ｂ  正極活物質（電極活物質）
１０ｃ  導電材
１０ｄ，２０ｄ  溶媒
１１，１３  正極活物質層（電極活物質層）
１２  正極集電体（集電体）
２０  負極板（電極板）
２０ｂ  負極活物質（電極活物質）
２０ｃ  分散材
２１，２３  負極活物質層（電極活物質層）
２２  負極集電体（集電体）
３０  セパレータ
４０  捲回手段
４２  軟化剤含蓄手段
４２ａ  軟化剤
４６  扁平プレス手段
１００  捲回体
２００  扁平体
【図１】
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【図２】
0005622048.tif 000005
【図３】
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【図４】
0005622048.tif 000007
【図５】
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【図６】
0005622048.tif 000009
【図７】
0005622048.tif 000010