(57)【要約】【課題】端高部を十分に低減できる電極の製造方法を提供する。【解決手段】この電極の製造方法では、平坦化工程において、端高部３５における電極ペースト１２の表面を乾燥させて第１の乾燥部分３６を形成する。これにより、端高部３５に外力を付加するにあたり、第１の乾燥部分３６が輪郭を保つことで電極ペースト１２の型崩れが抑制される。また、端高部３５に外力を付与したときに、端高部３５の内部のペースト材料が第１の乾燥部分３６で押されるので、端高部３５の内部のペースト材料を未乾燥部分３８に向かって十分に流すことが可能となる。したがって、端高部３５を十分に低減できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置に用いられる電極の製造方法であって、
活物質を含む電極ペーストを所定のパターンで金属箔の塗布面に塗布する塗布工程と、
前記塗布面に塗布された前記電極ペーストの端部に生じる端高部を平坦化する平坦化工程と、を備え、
前記平坦化工程は、
前記端高部における前記電極ペーストの表面を乾燥させて第１の乾燥部分を形成する表面乾燥工程と、
前記表面乾燥工程で形成した前記第１の乾燥部分に外力を付加し、前記端高部の内部のペースト材料を未乾燥部分に向かって流す整形工程と、を有することを特徴とする電極の製造方法。
【請求項２】
前記表面乾燥工程において、前記端高部が位置する前記電極ペーストの側面部の表面を乾燥させて第２の乾燥部分を更に形成することを特徴とする請求項１記載の電極の製造方法。
【請求項３】
前記表面乾燥工程において、１００℃以上の熱によって前記電極ペーストの表面を乾燥させることを特徴とする請求項１又は２記載の電極の製造方法。
【請求項４】
前記整形工程において、前記第１の乾燥部分を前記電極ペーストの厚さ方向にプレスすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の電極の製造方法。
【請求項５】
前記整形工程において、前記端高部における前記電極ペースト及び前記金属箔の厚さよりも幅の小さいスリットに前記金属箔を通すことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄電装置に用いられる電極の製造方法には、例えばアルミニウムからなる金属箔の表面に電極ペーストを塗布し、これを乾燥させて金属箔の表面に活物質層を形成する工程が含まれている。この工程では、金属箔の表面に塗布した際の電極ペーストの平坦性が求められるが、例えば金属箔の表面に矩形状のパターンで電極ペーストを塗布した場合に、表面張力の影響で電極ペーストの縁部が中央部に比べて盛り上がり、端高部が形成されてしまうという問題があった。このような問題に対し、例えば特許文献１に記載の塗工膜の平滑化方法では、スリット型ダイコータで塗工した塗工膜を乾燥させた後、塗工膜のエッジ部分をプレス機で圧縮して塗工膜の平坦化を実施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１９５２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の方法では、塗工膜を乾燥・固化させた後にプレスを行っているため、プレスによる端高部の低減効果が十分に得られないと考えられる。一方、塗工膜を未乾燥の状態でプレスしようとすると、プレス時に塗工膜が型崩れしてしまうため、平坦化は困難である。したがって、端高部を十分に低減するための新たな技術が求められている。
【０００５】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、端高部を十分に低減できる電極の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】
【０００６】
上記課題の解決のため、本発明に係る電極の製造方法は、蓄電装置に用いられる電極の製造方法であって、活物質を含む電極ペーストを所定のパターンで金属箔の塗布面に塗布する塗布工程と、塗布面に塗布された電極ペーストの端部に生じる端高部を平坦化する平坦化工程と、を備え、平坦化工程は、端高部における電極ペーストの表面を乾燥させて第１の乾燥部分を形成する表面乾燥工程と、表面乾燥工程で形成した第１の乾燥部分に外力を付加し、端高部の内部のペースト材料を未乾燥部分に向かって流す整形工程と、を有することを特徴としている。
【０００７】
この電極の製造方法では、平坦化工程において、まず、端高部における電極ペーストの表面を乾燥させて第１の乾燥部分を形成する。これにより、端高部に外力を付加するにあたり、第１の乾燥部分が輪郭を保つことで電極ペーストの型崩れが抑制される。また、端高部に外力を付与したときに、端高部の内部のペースト材料が第１の乾燥部分で押されるので、端高部の内部のペースト材料を未乾燥部分に向かって十分に流すことが可能となる。したがって、端高部を十分に低減できる。
【０００８】
また、表面乾燥工程において、端高部が位置する電極ペーストの側面部の表面を乾燥させて第２の乾燥部分を更に形成することが好ましい。この場合、第２の乾燥部分が電極ペーストの側面部の輪郭を保つので、電極ペーストの型崩れがより確実に抑制される。また、端高部に外力を付与したときに、端高部の内部のペースト材料が電極ペーストの側面部側に流れることを防止でき、電極ペーストのパターンの膨張も抑えられる。
【０００９】
また、表面乾燥工程において、１００℃以上の熱によって電極ペーストの表面を乾燥させることが好ましい。これにより、端高部の表面のみを乾燥させつつ、内部を未乾燥の状態に保つことができる。したがって、端高部の内部のペースト材料を未乾燥部分に向かって一層好適に流すことができる。
【００１０】
また、整形工程において、第１の乾燥部分を電極ペーストの厚さ方向にプレスすることが好ましい。この場合、端高部の位置に関わらず容易かつ均一に端高部に外力を付与できる。
【００１１】
また、整形工程において、端高部における電極ペースト及び金属箔の厚さよりも幅の小さいスリットに金属箔を通すことが好ましい。この場合、スリットを用意するだけの簡単な構成で端高部に外力を付与できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電極の製造方法によれば、端高部を十分に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る電極の製造方法を実現する装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】塗布工程で塗布される電極ペーストのパターンの一例を示す平面図である。
【図３】塗布工程で生じる電極ペーストの端高部の一例を示す断面図である。
【図４】平坦化工程で実施する表面乾燥工程の一例を示す断面図である。
【図５】平坦化工程で実施する整形工程の一例を示す断面図である。
【図６】平坦化工程で実施する整形工程の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る電極の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る電極の製造方法の一実施形態を示す模式図である。同図に示す電極の製造方法の各工程は、帯状の金属箔１１を所定の方向に搬送する搬送部２と、金属箔１１に電極ペースト１２の塗布面に塗布する塗布部３と、金属箔１１に塗布された電極ペースト１２を平坦化する平坦化部４と、金属箔１１に塗布された電極ペースト１２を乾燥させる乾燥部５とを備えた製造装置１によって実現される。本実施形態では、金属箔１１の一方面１１ａ（図２参照）が電極ペースト１２の塗布面となっている。
【００１６】
搬送部２は、ロール状に巻かれた金属箔１１を繰り出す繰出ローラ２１と、各工程を経た金属箔１１をロール状に巻き取る巻取ローラ２２と、繰出ローラ２１及び巻取ローラ２２間に配置された複数の補助ローラ２３とによって構成されている。搬送部２による金属箔１１の搬送速度は、例えば１０ｍ／ｍｉｎである。
【００１７】
搬送部２によって搬送される金属箔１１は、例えば厚さ数十μｍ程度に圧延されたアルミニウム箔である。圧延の際、金属箔１１の表面には、酸化被膜の形成を抑制するために鉱物油が塗布されており、繰出ローラ２１にセットされた金属箔１１の表面には、酸化被膜の形成を抑制するに十分な量の鉱物油が付着した状態となっている。図示しないが、搬送部２において、熱等によって金属箔１１の表面の脱脂を行う処理部を塗布部３の前段に設けてもよい。
【００１８】
塗布部３は、電極ペースト１２を貯蔵するタンク２６と、電極ペースト１２を金属箔１１に向けて供給する供給管２７及びポンプ２８とを有している。供給管２７から供給される電極ペースト１２は、塗工ロール２９、コンマロール３０、及びバックロール３１の協働によって、金属箔１１の一方面１１ａに間欠的に塗布される。本実施形態の電極ペースト１２は、例えば図２に示すように、金属箔１１の延在方向を長手方向とする略長方形状に所定の間隔でパターニングされる。
【００１９】
電極ペースト１２は、例えば活物質、バインダ、及び溶剤を含むペーストである。電極ペースト１２には、例えばアセチレンブラック等の導電助剤が更に含まれていてもよい。活物質は、正極活物質及び負極活物質のいずれであってもよい。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物は、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとを含む。
【００２０】
負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。
【００２１】
バインダは、例えばポリアミドイミド、ポリイミド等の熱可塑性樹脂であってもよく、主鎖にイミド結合を有するポリマー樹脂であってもよい。溶剤は、例えばＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）、メタノール、メチルイソブチルケトン等の有機溶剤であってもよく、水であってもよい。
【００２２】
かかる電極ペースト１２を塗布部３で間欠的に塗布する際、バックロール３１が塗工ロール２９に対して進出（金属箔１１を介して接触）及び退避する動作に応じてコンマロール３０が電極ペースト１２の供給を制御する。このとき、塗工ロール２９は、バックロール３１の進退に応じて回転及び停止するが、塗工ロール２９の停止中に塗工ロール２９に付着している電極ペースト１２は、重力の作用によって先端位置が下方に移動する。この結果、塗工ロール２９の回転が再開する際、塗工ロールから金属箔１１に転写される電極ペースト１２が転写の始端部において盛り上がる。また、電極ペースト１２が金属箔１１に塗布されると、重力によって生じた盛り上がりに加えて電極ペースト１２の表面張力が作用し、図３に示すように、電極ペースト１２のパターンのうち、搬送方向の先頭側が端部に沿って上方に凸となる端高部３５が形成される。
【００２３】
このような端高部３５を平坦化するため、平坦化部４では、表面乾燥工程と整形工程とが実施される。表面乾燥工程では、例えば図４に示すように、電極ペースト１２の端高部３５の近傍に熱源４１を配置し、端高部３５における電極ペースト１２の表面を乾燥させて第１の乾燥部分３６を形成する。また、端高部３５が位置する電極ペースト１２の側面部１２ａの表面を乾燥させて第２の乾燥部分３７を同時形成する。
【００２４】
熱源４１としては、電極ペースト１２に対して十分な熱量を瞬間的に付与できる装置を用いることが好ましい。このような装置としては、例えば赤外線照射装置や、ジェットノズルを備えた熱風照射装置などが挙げられる。また、熱源４１の温度は、１００℃以上であることが好ましく、熱源４１による乾燥時間は数秒以下程度であることが好ましい。こうすることで、電極ペースト１２の表面のみを好適に乾燥させ、端高部３５の内部のペースト材料を未乾燥の状態に保つことができる。
【００２５】
続いて、整形工程では、例えば図５（ａ）に示すように、プレス治具４２を金属箔１１の上方に配置し、プレス治具４２によって端高部３５を電極ペースト１２の厚さ方向に整形したい所定厚さにプレスする。このプレスにより、図５（ｂ）に示すように、第１の乾燥部分３６によって端高部３５の輪郭がある程度保たれた状態で端高部３５が電極ペースト１２に押し込まれる。そして、端高部３５の内部のペースト材料が中央側の未乾燥部分３８に向かって流れることで、電極ペースト１２が平坦化される。また、上述したように、電極ペースト１２の側面部１２ａには第２の乾燥部分３７が形成されている。したがって、プレスを行った際に、端高部３５の内部のペースト材料が電極ペースト１２の側面部１２ａ側に流れることを防止でき、電極ペースト１２のパターンの膨張も抑えられる。平坦化工程を経た後、電極ペースト１２が塗布された金属箔１１は、乾燥部５に搬送される。なお、プレス治具４２によるプレスを行う際、金属箔１１の反対面側には、プレス治具４２と対向して支持部材４４を配置することが好ましい。支持部材４４としては、プレスの荷重を受けることができる部材であれば特に制限はないが、金属箔１１の搬送に用いるローラやコンベア等をそのまま支持部材４４として用いることもできる。
【００２６】
乾燥部５は、例えば温度調節機能を備えた乾燥炉である。乾燥部５では、金属箔１１に塗布された電極ペースト１２を例えば１００℃で２分間乾燥させる。これにより、電極ペースト１２中の溶剤が除去され、電極が製造される。電極は、例えば二次電池又は電気二重層キャパシタ等の蓄電装置に用いられる。二次電池としては、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池等が挙げられる。金属箔１１は、これらの電池の集電体として機能する。
【００２７】
以上説明したように、この電極の製造方法では、平坦化工程において、端高部３５における電極ペースト１２の表面を乾燥させて第１の乾燥部分３６を形成すると共に、端高部３５が位置する電極ペースト１２の側面部１２ａの表面を乾燥させて第２の乾燥部分３７を形成する。これにより、端高部３５に外力を付加するにあたり、第１の乾燥部分３６及び第２の乾燥部分３７が輪郭を保つことで電極ペースト１２の型崩れが抑制される。
【００２８】
また、端高部３５に外力を付与したときに、端高部３５の内部のペースト材料が第１の乾燥部分３６で押されるので、端高部３５の内部のペースト材料を未乾燥部分３８に向かって十分に流すことが可能となる。したがって、端高部３５を十分に低減できる。さらに、第２の乾燥部分３７によって端高部３５の内部のペースト材料が電極ペースト１２の側面部１２ａ側に流れることを防止でき、電極ペースト１２のパターンの膨張も抑えられる。これにより、電極ペースト１２の密度の向上も図られる。
【００２９】
また、この電極の製造方法では、表面乾燥工程において、１００℃以上の熱によって電極ペースト１２の表面を乾燥させている。これにより、端高部３５の表面のみを乾燥させつつ、内部を未乾燥の状態に保つことができる。したがって、端高部３５の内部のペースト材料を未乾燥部分３８に向かって好適に流すことができる。
【００３０】
さらに、この電極の製造方法では、整形工程において、第１の乾燥部分３６をプレス治具４２によって電極ペースト１２の厚さ方向にプレスしている。このような手法により、電極ペースト１２のパターンにおける端高部３５の位置に関わらず容易かつ均一に端高部３５に外力を付与できる。
【００３１】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、電極ペースト１２における搬送方向の先頭側の端部に形成された端高部３５を平坦化の対象としているが、表面張力による端高部は電極ペースト１２の他の端部にも生じることがある。この場合、他の端部に生じた端高部についても同様の方法で平坦化を行ってもよい。また、上述した実施形態では、平坦化部４を乾燥部５と別体に設けているが、乾燥部５を構成する乾燥炉の内部の入口付近に平坦化部４を設けてもよい。
【００３２】
さらに、例えば上述した実施形態では、整形工程において、プレス治具４２を用いて端高部３５に外力を付与しているが、外力の付与方法は種々の変形を適用できる。例えば図６（ａ）に示すように、プレス治具４２に代えてスリット４３を金属箔１１の搬送経路上に配置してもよい。この場合、スリット４３の幅を端高部３５における電極ペースト１２の厚さよりも小さくし、図６（ｂ）に示すように、金属箔１１がスリット４３を通過する際にスリット４３に端高部３５を当てることで、端高部３５に外力を付与できる。なお、スリット４３の幅は、整形したい所定厚さとすることが好ましい。
【００３３】
このような手法によっても、上述した実施形態と同様の作用効果が得られる。また、金属箔１１の搬送経路上にスリット４３を用意するだけの簡単な構成で端高部３５に外力を付与できる。なお、図６に示すように、スリット４３における端高部３５との接触部分４３ａは、テーパ形状（或いはＲ形状）とすることが好ましい。これにより、スリット４３に当たった時に、端高部３５の内部のペースト材料を未乾燥部分３８に向かって好適に流すことができる。また、端高部３５がスリット４３によって過剰に変形することを防止できる。
【００３４】
スリット４３は、図６に示したように、金属箔１１を通す孔部を有する一体的な部材を用いてもよいが、金属箔１１の上側に配置した板状部材（或いはブロック状部材）と、図５に示した支持部材４４とを組み合わせてスリット４３としてもよい。支持部材４４は、プレスの場合と同様に、金属箔１１の搬送に用いるローラやコンベア等を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１１…金属箔、１１ａ…一方面（塗布面）、１２…電極ペースト、１２ａ…側面部、３５…端高部、３６…第１の乾燥部分、３７…第２の乾燥部分、４３…スリット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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