(57)【要約】【課題】絶縁層の金属製芯体箔に対する密着強度が向上された電極を製造し得る電極製造装置及び電極製造方法を提供する。【解決手段】正極側金属製芯体箔１５上に形成された正極合剤１６の周縁部１６Ａに絶縁層１８が設けられた正極１７を製造する電極製造装置１であって、絶縁層を形成する絶縁材を融解する融解手段２０と、正極側金属製芯体箔に熱エネルギーを付与する付与手段３０と、融解手段によって融解された絶縁材を、付与手段によって表面が改質された正極側金属製芯体箔上に塗布する塗布手段４０と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製芯体箔上に形成された電極材料の周縁部に絶縁層が設けられた電極を製造する電極製造装置であって、
前記絶縁層を形成する絶縁材を融解する融解手段と、
前記金属製芯体箔に熱エネルギーを付与する付与手段と、
前記融解手段によって融解された前記絶縁材を、前記付与手段によって表面が改質された前記金属製芯体箔上に塗布する塗布手段と、を有する電極製造装置。
【請求項２】
前記付与手段は、誘導加熱手段、レーザー光照射手段、マイクロ波照射手段及びロール型熱プレス手段のうち少なくとも１つから構成される請求項１に記載の電極製造装置。
【請求項３】
前記誘導加熱手段は、
前記金属製芯体箔の延在面に交差する方向の少なくとも片側に設けられる金属柱と、
前記金属柱に巻回されたコイルと、
前記コイルに交流電流を流す電流発生手段と、を有する請求項２に記載の電極製造装置。
【請求項４】
前記金属柱の前記金属製芯体箔側の先端には、前記融解手段によって融解された前記絶縁材が塗布される貫通孔が設けられ、前記金属柱は前記塗布手段を構成する請求項３に記載の電極製造装置。
【請求項５】
前記絶縁材は、熱可塑性樹脂である請求項１〜４のいずれか１項に記載の電極製造装置。
【請求項６】
前記絶縁材は、官能基を有する請求項５に記載の電極製造装置。
【請求項７】
前記金属柱の前記金属製芯体箔側の先端におけるテーパ角が５０度〜７０度の範囲である請求項３〜６のいずれか１項に記載の電極製造装置。
【請求項８】
金属製芯体箔上に形成された電極材料の周縁部に絶縁層が設けられた電極を製造する電極製造方法であって、
前記絶縁層を形成するための融解された絶縁材を、熱エネルギーが付与され表面が改質された前記金属芯体箔上に塗布する工程を有する電極製造方法。
【請求項９】
前記金属芯体箔への前記熱エネルギーの付与は、誘導加熱工程、レーザー光照射工程、マイクロ波照射工程及びロール型熱プレス工程のうち少なくとも一つによって行われる請求項８に記載の電極製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極製造装置及び電極製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車産業や先端電子産業などの分野において、自動車用電池や電子機器用電池への需要が増大しており、特に小型・薄型化や、高容量化などが要求されている。中でも、他の電池に比べて高エネルギー密度である非水電解質二次電池が注目されている。
【０００３】
非水電解質二次電池は、負極活物質を含む負極合剤が負極側金属製芯体箔上に塗布された負極と、正極活物質を含む正極合剤が正極側金属製芯体箔上に塗布された正極と、負極及び正極の間に配置されるセパレータと、を有する。リチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池において、充電時に正極活物質から放出されたリチウムイオンを負極活物質に円滑に吸蔵するため、負極合剤は延在方向に正極合剤が塗布された部分を越えて、セパレータを介して対向していなければならない。したがって、非水電解質二次電池には、正極側金属製芯体箔上であって正極合剤が塗布されていない正極合剤未塗布部分と、負極側金属製芯体箔上であって負極合剤が塗布された負極合剤塗布部分と、が対向する部分が存在する。このような非水電解質二次電池では、製造工程における活物質の脱落などによって正極合剤未塗布部分に導電性の粒子が付着し、導電性の粒子が製造時にセパレータを突き破り内部短絡が生じる可能性がある。
【０００４】
これに関連して、下記の特許文献１には、正極合剤未塗布部分であって負極合剤塗布部分とセパレータを介して対向している部分に、ホットメルトコーティング方式によって絶縁層が形成された非水電解質二次電池が記載されている。この非水電解質二次電池によれば、正極合剤未塗布部分であって負極合剤塗布部分とセパレータを介して対向している部分に絶縁層が設けられているため、内部短絡を好適に防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４―２５９６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の非水電解質二次電池を構成する電極の製造方法では、絶縁層を形成する絶縁材が金属製芯体箔上に塗布される際に金属製芯体箔が十分熱せられておらず、絶縁層が金属製芯体箔に対して所望の密着強度を有さない可能性がある。なお、絶縁材を押し出すための加熱ダイスロットを高温にして金属製芯体箔を加熱することは可能であるが、加熱ダイスロット及び金属製芯体箔の間には空気層があるため伝達効率が悪く不適切である。さらに、加熱ダイスロットを高温にすることで加熱ダイスロットの先端が熱変形し、絶縁材の塗布精度が悪化する虞もある。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、絶縁層の金属製芯体箔に対する密着強度が向上された電極を製造し得る電極製造装置及び電極製造方法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】
【０００８】
上記目的を達成する本発明に係る電極製造装置は、金属製芯体箔上に形成された電極材料の周縁部に絶縁層が設けられた電極を製造する電極製造装置である。電極製造装置は、前記絶縁層を形成する絶縁材を融解する融解手段と、前記金属製芯体箔に熱エネルギーを付与する付与手段と、を有する。電極製造装置はさらに、前記融解手段によって融解された前記絶縁材を、前記付与手段によって表面が改質された前記金属製芯体箔上に塗布する塗布手段を有する。
【０００９】
また、上記目的を達成する本発明に係る電極製造方法は、金属製芯体箔上に形成された電極材料の周縁部に絶縁層が設けられた電極を製造する電極製造方法である。電極製造方法は、前記絶縁層を形成するための融解された絶縁材を、熱エネルギーが付与され表面が改質された前記金属製芯体箔上に塗布する工程を有する電極製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように構成した電極製造装置及び電極製造方法によれば、熱エネルギーが付与され表面が改質された金属製芯体箔上に融解された絶縁材を塗布する。したがって、金属製芯体箔と絶縁材との間の接触面積が増加する。よって、絶縁層の金属製芯体箔に対する密着強度が向上された電極を製造し得る電極製造装置及び電極製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る電極製造装置によって製造される正極を含む非水電解質二次電池の構成を示す断面図である。
【図２】本実施形態に係る電極製造装置を模式的に示す図である。
【図３】正極側金属製芯体箔に熱エネルギーを付与することによって、正極側金属製芯体箔の表面の酸化膜に凹凸が形成される様子を示す図である。
【図４】正極側金属製芯体箔に熱エネルギーを付与することによって、正極側金属製芯体箔表面の酸化膜の細孔が膨張・収縮する様子を示す図である。
【図５】磁場の印加時間と、正極側金属製芯体箔及び絶縁材の到達温度と、の関係を示すグラフである。
【図６】絶縁材ごとの、到達温度と密着強度との関係を示すグラフである。
【図７】金属柱の先端のテーパ形状に起因して発生する磁場を示す図であって、図７（Ａ）は先端形状のテーパ角が６０度、図７（Ｂ）は先端形状のテーパ角が３０度、図７（Ｃ）は先端形状のテーパ角が９０度であるときをそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る電極製造装置１によって製造される正極（電極）１７を含む非水電解質二次電池１０の構成を示す断面図である。
【００１４】
まず、図１を参照して、非水電解質二次電池１０の構成について簡単に説明する。
【００１５】
非水電解質二次電池１０は、図１に示すように、負極側金属製芯体箔１１の両面に、負極活物質を含む負極合剤１２が塗布された負極１３を有する。非水電解質二次電池１０は、正極側金属製芯体箔（金属製芯体箔）１５の両面に、正極活物質を含む正極合剤（電極材料）１６が塗布された正極（電極）１７を有する。非水電解質二次電池１０はさらに、負極１３及び正極１７の間に、セパレータ１４を有する。
【００１６】
負極合剤１２は、延在方向に正極合剤１６が塗布された部分を越えて、セパレータ１４を介して対向する。すなわち、非水電解質二次電池１０には、正極合剤１６が塗布されていない正極合剤未塗布部分１５Ａと、負極合剤１２が塗布された負極合剤塗布部分１１Ａと、が対向する部分が存在する。この正極合剤未塗布部分１５Ａと負極合剤塗布部分１１Ａとが対向する部分には、絶縁層１８が設けられている。絶縁層１８は、一部が正極合剤１６を覆うように形成される。すなわち、絶縁層１８は、正極側金属製芯体箔１５上に正極合剤１６が塗布された後に形成される。
【００１７】
金属製芯体箔１１，１５を構成する材料は、電池用の金属製芯体箔材料として従来用いられている部材が適宜採用され得る。一例を挙げると、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、チタンまたは銅が挙げられる。中でも、電子伝導性、電池作動電位の観点からは、負極側金属製芯体箔１１として銅が好ましく、正極側金属製芯体箔１５としてアルミニウムが好ましい。金属製芯体箔１１，１５の厚さは、例えば１０〜２０μｍであるが、これに限定されない。
【００１８】
負極合剤１２の負極活物質は、例えば、ハードカーボン（難黒鉛化炭素材料）である。しかし、これに特に限定されず、黒鉛系炭素材料や、リチウム−遷移金属複合酸化物を利用することも可能である。特に、容量及び出力特性の観点から、カーボン及びリチウム−遷移金属複合酸化物からなる負極活物質が好ましい。
【００１９】
正極合剤１６の正極活物質は、例えば、ＬｉＭｎ2Ｏ4である。しかし、これに特に限定されない。なお、容量及び出力特性の観点から、リチウム−遷移金属複合酸化物を適用することが好ましい。
【００２０】
負極１３及び正極１７の厚さは、特に限定されず、電池の使用目的（例えば、出力重視、エネルギー重視）や、イオン伝導性を考慮して設定される。
【００２１】
セパレータ１４の素材は、例えば、電解質を浸透し得る通気性を有するポーラス状のＰＥ（ポリエチレン）である。しかし、これに特に限定されず、ＰＰ（ポリプロピレン）などの他のポリオレフィン、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰの３層構造をした積層体、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、不織布を、利用することも可能である。不織布は、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステルである。
【００２２】
電解質のホストポリマーは、例えば、ＨＦＰ（ヘキサフルオロプロピレン）コポリマーを１０％含むＰＶＤＦ−ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体）である。しかし、これに特に限定されず、その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子や、イオン伝導性を有する高分子（固体高分子電解質）を適用することも可能である。その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子は、例えば、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）である。イオン伝導性を有する高分子は、例えば、ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）やＰＰＯ（ポリプロピレンオキシド）である。
【００２３】
ホストポリマーに保持される電解液は、例えば、ＰＣ（プロピレンカーボネート）及びＥＣ（エチレンカーボネート）からなる有機溶媒、支持塩としてのリチウム塩（ＬｉＰＦ6）を含んでいる。有機溶媒は、ＰＣ及びＥＣに特に限定されず、その他の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、テトラヒドロフラン等のエーテル類を適用することが可能である。リチウム塩は、ＬｉＰＦ6に特に限定されず、その他の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ3ＳＯ3等の有機酸陰イオン塩を、適用することが可能である。
【００２４】
絶縁層１８を構成する絶縁材は、熱可塑性樹脂である。絶縁材は例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリルスチレン樹脂（ＡＳ樹脂）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ−ＰＥＴ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等である。また、絶縁層１８の正極側金属製芯体箔１５及び正極合剤１６に対する密着強度向上の観点から、絶縁材は官能基を有することが好ましい。官能基が設けられることによって密着強度が向上するメカニズムについては後述する。官能基は、例えば、無水マレイン酸変性等であるが、これに限られない。なお、絶縁材は、熱可塑性エラストマーであってもよい。
【００２５】
次に、本実施形態に係る電極製造装置１について説明する。図２は、本実施形態に係る電極製造装置１を模式的に示す図である。
【００２６】
本実施形態に係る電極製造装置１は、概説すると、図２に示すように、正極側金属製芯体箔１５上に形成された正極合剤１６の周縁部１６Ａに絶縁層１８が設けられた正極１７を製造する電極製造装置１である。電極製造装置１は、絶縁層１８を形成する絶縁材を融解する融解手段２０と、正極側金属製芯体箔１５に熱エネルギーを付与する付与手段３０と、を有する。電極製造装置１はさらに、融解手段２０によって融解された絶縁材を、付与手段３０によって表面が改質された正極側金属製芯体箔１５上に塗布する塗布手段４０を有する。以下、本実施形態に係る電極製造装置１について詳述する。
【００２７】
融解手段２０は、絶縁層１８を形成する絶縁材を融解する。融解手段２０は、例えば温調ユニットである。
【００２８】
付与手段３０は、正極側金属製芯体箔１５に熱エネルギーを付与して正極側金属製芯体箔１５の表面を改質する。この結果、正極側金属製芯体箔１５と絶縁材との間の接触面積が増加し、絶縁層１８の正極側金属製芯体箔１５に対する密着強度が向上する。付与手段３０は、誘導加熱手段であって、金属柱３１と、コイル３２と、電流発生手段３３と、を有する。
【００２９】
金属柱３１は、正極側金属製芯体箔１５を誘導加熱する際に、外周に巻回されたコイル３２の芯材として機能する。金属柱３１は、正極側金属製芯体箔１５の延在面１５Ｂに交差する方向の両側に設けられる。また、金属柱３１の正極側金属製芯体箔１５側の先端はテーパ形状を有する。金属柱３１の正極側金属製芯体箔１５側の先端のテーパ角αは、付与手段３０によって発生する磁場Ｂの磁束密度を高くし、正極側金属製芯体箔１５をより高温に加熱するという観点から、５０度〜７０度の範囲が好ましく、６０度がより好ましい。
【００３０】
金属柱３１の正極側金属製芯体箔１５側の先端には、融解手段２０によって融解された絶縁材が正極側金属製芯体箔１５に塗布される貫通孔３１Ａが設けられ、金属柱３１は塗布手段４０を構成する。金属柱３１は、例えばノズルまたはダイスロットである。また、金属柱３１は中空形状であって、後述するシリンジ４１が内部に収納される。
【００３１】
金属柱３１を構成する材料は、誘導加熱手段の芯材としての機能を発現する鋼材である。鋼材は例えば、Ｆｅ、ＳＵＳであるが、誘導加熱効率の観点からは、より透磁率の大きい軟磁性材料が好ましい。軟磁性材料は例えば、珪素鉄、パーマロイ、スーパーマロイ、ソフトフェライト（Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト等）、パーメンジュール、アモルファス磁性合金、ナノクリスタル磁性合金、センダストである。
【００３２】
金属柱３１と正極側金属製芯体箔１５との間の距離Ｌ１は、目標とする絶縁層１８の厚さにより決定され、１０〜１０００μｍの範囲で行う。なお、誘導加熱の効率の観点から、距離Ｌ１が短いことが好ましい。
【００３３】
コイル３２は、金属柱３１に巻回されて、電流発生手段３３から交流電流が供給されて、磁場Ｂを発生させる。より具体的には、コイル３２は、被加熱物である正極側金属製芯体箔１５に渦電流によるジュール熱を生じさせるための磁場Ｂを発生させる。コイル３２は、正極側金属製芯体箔１５の延在面１５Ｂに交差する方向の両側に設けられる。
【００３４】
電流発生手段３３は、コイル３２に交流電流を流す。電流発生手段３３は、高周波電源３３１及び抵抗３３２から構成される。
【００３５】
誘導加熱の共振周波数は、被加熱物である正極側金属製芯体箔１５の厚さ、形状により決定され、例えば１〜５００ｋＨｚの範囲である。なお、効率、渦電流の浸透深さからは、より高周波であることが望ましい。誘導加熱による正極側金属製芯体箔１５の昇温到達温度は、絶縁材の密着力発現温度（融点近傍）により決定され、例えば５０〜７００℃の範囲である。誘導加熱による正極側金属製芯体箔１５への熱エネルギーの付与時間は、絶縁材の密着力発現エネルギー量により決定され、例えば０．１〜６０００秒の範囲である。
【００３６】
塗布手段４０は、融解手段２０によって融解された絶縁材を、付与手段３０によって表面が改質された正極側金属製芯体箔１５上に塗布する。塗布手段４０は、シリンジ４１と、吐出エアー供給部４２と、金属柱３１と、を有する。塗布手段４０は、図２における上下方向に対称に２つ設けられている。なお、図２では、理解の容易のため、下側のシリンジ４１及び吐出エアー供給部４２は省略されている。
【００３７】
シリンジ４１には、融解手段２０によって融解された絶縁材が、中空のパイプ５０を介して供給される。また、シリンジ４１の下部には、金属柱３１の貫通孔３１Ａに連通される貫通孔４１Ａが設けられる。すなわち、シリンジ４１に供給された絶縁材は、貫通孔４１Ａを介して、貫通孔３１Ａから正極側金属製芯体箔１５に塗布される。シリンジ４１を構成する材料は、耐熱性の観点から、金属製であることが好ましい。
【００３８】
吐出エアー供給部４２は、シリンジ４１に供給された絶縁材をエアーによって押し出し、正極側金属製芯体箔１５上に塗布する。吐出エアー供給部４２は、エアーが発生するエアー発生部４２１及びエアーの量を調整するバルブ４２２を有する。
【００３９】
次に、本実施形態に係る電極製造装置１を用いた正極１７の製造方法を説明する。
【００４０】
本実施形態に係る電極製造装置１を用いた正極１７の製造方法は、概説すると、絶縁層１８を形成するための融解された絶縁材を、熱エネルギーが付与され表面が改質された正極側金属製芯体箔１５上に塗布する工程を有する。以下、正極１７の製造方法について詳述する。
【００４１】
本実施形態に係る正極１７の製造方法は、絶縁層１８を形成する絶縁材を融解する融解工程と、正極側金属製芯体箔１５に熱エネルギーを付与して正極側金属製芯体箔１５の表面を改質する付与工程と、を有する。正極１７の製造方法はさらに、融解工程によって融解された絶縁材を、付与工程によって表面が改質された正極側金属製芯体箔１５上に塗布する塗布工程を有する。付与工程及び塗布工程は同時に行われても、付与工程が行われつつ塗布工程が行われてもよい。なお、本実施形態に係る正極１７の製造方法において、正極側金属製芯体箔１５上に正極合剤１６が塗布された後に、融解工程、付与工程、塗布工程が行われる。しかしながら、正極側金属製芯体箔１５上に正極合剤１６が塗布されるタイミングは、塗布工程が実施される前であればどのタイミングでもよい。また、正極側金属製芯体箔１５は例えばロールツーロール方式で搬送されつつ、所望のタイミングで塗布工程において絶縁材が塗布される。
【００４２】
融解工程では、融解手段２０によって絶縁材が融解される。
【００４３】
付与工程では、付与手段３０によって正極側金属製芯体箔１５に熱エネルギーが付与され正極側金属製芯体箔１５の表面が改質される。
【００４４】
塗布工程では、塗布手段４０により、融解手段２０によって融解された絶縁材が、付与手段３０によって表面が改質された正極側金属製芯体箔１５上に塗布される。塗布方法は例えば、ダイ式、ノズル式、またはスプレー式であるが、これらに限定されない。
【００４５】
次に、付与工程において、正極側金属製芯体箔１５に熱エネルギーが付与されることによる改質の効果について、図３，４を参照して説明する。
【００４６】
第１に、付与手段３０が正極側金属製芯体箔１５に熱エネルギーを付与することで、図３に示すように、正極側金属製芯体箔１５の表面（延在面１５Ｂ）の酸化膜に凹凸が形成される。凹凸の形状は、付与する熱エネルギーの強度に関係するが、例えば、波長１〜５０μｍ、深さ５〜１００μｍである。この凹凸によって正極側金属製芯体箔１５と絶縁材との間の接触面積が増加し、絶縁層１８の正極側金属製芯体箔１５に対する密着強度が向上する。
【００４７】
第２に、付与手段３０が正極側金属製芯体箔１５上に熱エネルギーを付与することで、図４に示すように、正極側金属製芯体箔１５表面の酸化膜１５ｂの細孔１５ａ（直径約５μｍ）を膨張及び収縮させることができる。そして、塗布手段４０によって正極側金属製芯体箔１５に絶縁材を塗布することによって、膨張された細孔１５ａの中に絶縁材が入り込んで硬化することによって（アンカー効果）、絶縁層１８の正極側金属製芯体箔１５に対する密着強度が向上する。
【００４８】
第３に、付与手段３０が正極側金属製芯体箔１５上に熱エネルギーを付与することで、正極側金属製芯体箔１５上にすでに配置されている正極合剤１６を結晶溶融・再結晶することができる。この結果、正極合剤１６の正極側金属製芯体箔１５に対する密着強度が向上する。
【００４９】
第４に、付与手段３０が正極側金属製芯体箔１５上に熱エネルギーを付与することで、絶縁層１８の官能基及び正極合剤１６を活性化することができる。この結果、絶縁層１８の正極合剤１６に対する密着強度が向上する。
【００５０】
第５に、付与手段３０が正極側金属製芯体箔１５上に熱エネルギーを付与することで、絶縁層１８を形成する絶縁材が加熱されて融解され、絶縁層１８の官能基及び正極側金属製芯体箔１５を結合（水素結合、配位結合）することができる。この結果、絶縁層１８の正極側金属製芯体箔１５に対する密着強度が向上する。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態に係る電極製造装置１は、正極側金属製芯体箔１５上に形成された正極合剤１６の周縁部１６Ａに絶縁層１８が設けられた正極１７を製造する電極製造装置１である。電極製造装置１は、絶縁層１８を形成する絶縁材を融解する融解手段２０と、正極側金属製芯体箔１５に熱エネルギーを付与する付与手段３０と、を有する。電極製造装置１はさらに、融解手段２０によって融解された絶縁材を、付与手段３０によって表面が改質された正極側金属製芯体箔１５上に塗布する塗布手段４０を有する。このため、正極側金属製芯体箔１５と絶縁材との間の接触面積が増加する。よって、絶縁層１８の正極側金属製芯体箔１５に対する密着強度が向上された正極１７を製造し得る電極製造装置１を提供することができる。
【００５２】
また、付与手段３０は、誘導加熱手段である。このため、簡便な構成によって効率的に正極側金属製芯体箔１５を加熱して表面を改質することができる。よって、容易に絶縁層１８の正極側金属製芯体箔１５に対する密着強度を向上させることができる。
【００５３】
また、誘導加熱手段は、正極側金属製芯体箔１５の延在面１５Ｂに交差する方向の両側に設けられる金属柱３１と、金属柱３１に巻回されたコイル３２と、コイル３２に交流電流を流す電流発生手段３３と、を有する。このため、簡便な構成によって効率的に正極側金属製芯体箔１５を加熱して表面を改質することができる。よって、容易に絶縁層１８の正極側金属製芯体箔１５に対する密着強度を向上させることができる。
【００５４】
また、金属柱３１の正極側金属製芯体箔１５側の先端には、融解手段２０によって融解された絶縁材が塗布される貫通孔３１Ａが設けられ、金属柱３１は塗布手段４０を構成する。このため、金属柱３１は、付与手段３０及び塗布手段４０を兼ねる。よって、より少ない部品点数で電極製造装置１を構成できるため、製造装置１の低コスト化や省スペース化を達成することができる。
【００５５】
また、絶縁材は、熱可塑性樹脂である。このため、絶縁層１８が形成された後は、比較的変形が生じにくく、非水電解質二次電池１０としての性能や耐久性が向上する。
【００５６】
また、絶縁材は、官能基を有する。このため、付与手段３０が正極側金属製芯体箔１５上に熱エネルギーを付与することで、上述のように絶縁層１８の正極側金属製芯体箔１５及び正極合剤１６に対する密着強度がより向上する。
【００５７】
また、金属柱３１の正極側金属製芯体箔１５側の先端におけるテーパ角が５０度〜７０度の範囲である。このため、付与手段３０によって発生する磁場Ｂの磁束密度を高くし、正極側金属製芯体箔１５をより高温に加熱することができ、絶縁層１８の正極側金属製芯体箔１５に対する密着強度がより向上する。
【００５８】
また、以上説明したように、本実施形態に係る電極製造方法は、正極側金属製芯体箔１５上に形成された正極合剤１６の周縁部１６Ａに絶縁層１８が設けられた正極１７を製造する電極製造方法である。本実施形態に係る電極製造方法は、絶縁層１８を形成するための融解された絶縁材を、熱エネルギーが付与され表面が改質された正極側金属製芯体箔１５上に塗布する工程を有する。このため、正極側金属製芯体箔１５と絶縁材との間の接触面積が増加する。よって、絶縁層１８の正極側金属製芯体箔１５に対する密着強度が向上された正極１７を製造し得る電極製造方法を提供することができる。
【００５９】
また、正極側金属製芯体箔１５への熱エネルギーの付与は、誘導加熱工程によって行われる。このため、簡便な工程によって効率的に正極側金属製芯体箔１５を加熱して表面を改質させることができる。よって、容易に絶縁層１８の正極側金属製芯体箔１５に対する密着強度を向上させることができる。
【００６０】
（改変例）
本実施形態では、付与手段３０は誘導加熱手段であった。しかしながら、付与手段３０は、レーザー光照射手段、マイクロ波照射手段またはロール型熱プレス手段であってもよい。また、これらを組み合わせてもよい。レーザー光照射手段は、正極側金属製芯体箔１５上にレーザー光を照射することによって、正極側金属製芯体箔１５の表面を改質する。また、マイクロ波照射手段は、正極側金属製芯体箔１５上にマイクロ波を照射することによって、正極側金属製芯体箔１５の表面を改質する。また、ロール型熱プレス手段は、凹凸が表面に設けられたロールを加熱しつつ正極側金属製芯体箔１５上にプレスすることによって、正極側金属製芯体箔１５の表面を改質する。これらの構成によれば、簡便な構成によって効率的に正極側金属製芯体箔１５を加熱することができる。よって、容易に絶縁層１８の正極側金属製芯体箔１５に対する密着強度を向上させることができる。
【００６１】
また、本実施形態では、金属柱３１及びコイル３２は、正極側金属製芯体箔１５の延在面１５Ｂに交差する方向の両側に設けられた。しかしながら、金属柱３１及びコイル３２は、正極側金属製芯体箔１５の延在面１５Ｂに交差する方向の片側のみに設けられてもよい。
【００６２】
また、正極合剤１６は正極側金属製芯体箔１５上において端部に行くほど肉厚が薄くなるため、金属柱３１と正極合剤１６との間の距離は一定でなく、塗布される絶縁材の量がばらつき、均一な塗布が困難となる。これを防止するために、正極側金属製芯体箔１５の搬送時に、金属柱３１と正極合剤１６との間の距離が一定になるように、金属柱３１を図２において上下方向に駆動可能な駆動部がさらに設けられてもよい。
【００６３】
また、本実施形態では、金属柱３１は、付与手段３０及び塗布手段４０を兼ねた。しかしながら、金属柱３１は付与手段３０のみを構成してもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、金属柱３１の正極側金属製芯体箔１５側の先端におけるテーパ角αは、５０度〜７０度の範囲であった。しかしながら、これに限られず、金属柱３１の先端形状は任意の形状が選択可能である。
【実施例】
【００６５】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【００６６】
実験条件因子として、磁場Ｂの印加時間、絶縁材の材料（変性ポリプロピレン、無変性ポリプロピレン）を振って、正極側金属製芯体箔１５及び絶縁材の到達温度、密着性（密着強度）、絶縁性を評価した。変性ポリプロピレンは、無変性ポリプロピレンに官能基が加えられたものである。
【００６７】
（結果１）
図５は、磁場Ｂの印加時間と、正極側金属製芯体箔１５及び絶縁材の到達温度と、の関係を示すグラフである。図５において、ひし形が正極側金属製芯体箔１５を、正方形が変性ポリプロピレンを、三角形が無変性ポリプロピレンをそれぞれ示す。磁場Ｂを印加する際の高周波電源条件は、出力０．５ｋＷ、共振周波数３０ｋＨｚである。図５に示すように、印加時間とともにそれぞれの到達温度は上昇し、印加時間５秒以降では正極側金属製芯体箔１５の到達温度は２５０℃付近で定常状態となった。また、正極側金属製芯体箔１５の温度が先行し、絶縁材の温度が追従した。温度上昇の傾向は、絶縁性の種類（変性ポリプロピレン、無変性ポリプロピレン）による差は見られなかった。
【００６８】
（結果２）
図６は、絶縁材ごとの、到達温度と密着強度との関係を示すグラフである。図６において、ひし形が変性ポリプロピレンを、三角形が無変性ポリプロピレンを、それぞれ示す。変性ポリプロピレン及び無変性ポリプロピレンを同じ温度で比較すると、変性ポリプロピレンの方が、密着強度が向上する結果となった。また、変性ポリプロピレン及び無変性ポリプロピレンともに、１４０℃から１６０℃の間で密着強度が向上した。また、変性ポリプロピレン及び無変性ポリプロピレンともに１６０℃以上で定常状態となった。
【００６９】
（結果３）
表１は、テーパ角α、磁場Ｂの印加時間の条件を振ったときの、変性ポリプロピレンの到達温度、密着強度、絶縁性判定を示す。表２は、テーパ角α、磁場Ｂの印加時間の条件を振ったときの、無変性ポリプロピレンの到達温度、密着強度、絶縁性判定を示す。表１，２から正極側金属製芯体箔１５に磁場Ｂを印加することによって密着強度が向上した。また、表１，２の磁場Ｂの印加時間３秒の箇所に注目すると、テーパ角αが３０度、９０度のときに比べて、テーパ角αが６０度のときの方が、絶縁材の温度が上昇し、密着強度も向上した。このメカニズムを、図７（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。図７は、金属柱３１の先端のテーパ形状に起因して発生する磁場Ｂを示す図である。図７（Ａ）はテーパ角αが６０度、図７（Ｂ）はテーパ角αが３０度、図７（Ｃ）はテーパ角αが９０度であるときをそれぞれ示す。図７（Ａ）に示すように、テーパ角αが６０度であれば、磁場Ｂの磁束密度が高くなり、正極側金属製芯体箔１５をより高温に加熱することができ、絶縁層１８の正極側金属製芯体箔１５に対する密着強度がより向上する。これに対して、図７（Ｂ）に示すように、テーパ角αが３０度であるとき、磁場Ｂの印加範囲が広くなり磁束密度が低下することがわかる。また、図７（Ｃ）に示すように、テーパ角αが９０度であるとき、正極側金属製芯体箔１５側に進行する磁力線が減り磁束密度が低下することがわかる。
【００７０】
【表１】
2014235975.tif 000003
【００７１】
【表２】
2014235975.tif 000004
【符号の説明】
【００７２】
１    電極製造装置、
１０    非水電解質二次電池、
１５    正極側金属製芯体箔（金属製芯体箔）、
１６    正極合剤（電極材料）、
１６Ａ    周縁部、
１７    正極（電極）、
１８    絶縁層、
２０    融解手段、
３０    付与手段、
３１    金属柱、
３１Ａ    貫通孔、
３２    コイル、
３３    電流発生手段、
４０    塗布手段、
Ｂ    磁場、
α    テーパ角。
【図１】
2014235975.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
2014235975.tif 000008
【図５】
2014235975.tif 000009
【図６】
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【図７】
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