(57)【要約】  活物質層表面の「表面粗さの異方性」が一定値以下であるリチウムイオン電池用電極。具体的には、活物質層の表面において第１ｘｙ直交座標を設定し、第１ｘｙ直交座標のｘ軸方向に測定した活物質層の表面の算術平均粗さをＲａｘとし、第１ｘｙ直交座標のｙ軸方向に測定した活物質層の表面の算術平均粗さをＲａｙとしたとき、Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値が０．２μｍ以下である。また、第１ｘｙ直交座標を、そのｘ軸およびそのｙ軸がなす面内で４５°回転させた第２ｘｙ直交座標を設定し、第２ｘｙ直交座標のｘ軸方向に測定した活物質層の表面の算術平均粗さをＲａｘ'とし、第２ｘｙ直交座標のｙ軸方向に測定した活物質層の表面の算術平均粗さをＲａｙ'としたとき、Ｒａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値が０．２μｍ以下である。
2019142669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウムイオン電池用電極であって、
当該リチウムイオン電池用電極は、集電体と、前記集電体の表面に形成された活物質層とを備え、
前記活物質層は、活物質粒子とバインダー樹脂とを含み、
前記活物質層の表面において第１ｘｙ直交座標を設定し、前記第１ｘｙ直交座標のｘ軸方向に測定した前記活物質層の表面の算術平均粗さをＲａｘとし、前記第１ｘｙ直交座標のｙ軸方向に測定した前記活物質層の表面の算術平均粗さをＲａｙとしたとき、Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値が０．２μｍ以下であり、
前記第１ｘｙ直交座標を、そのｘ軸およびそのｙ軸がなす面内で４５°回転させた第２ｘｙ直交座標を設定し、前記第２ｘｙ直交座標のｘ軸方向に測定した前記活物質層の表面の算術平均粗さをＲａｘ'とし、前記第２ｘｙ直交座標のｙ軸方向に測定した前記活物質層の表面の算術平均粗さをＲａｙ'としたとき、Ｒａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値が０．２μｍ以下であるリチウムイオン電池用電極。
【請求項２】
請求項１に記載のリチウムイオン電池用電極であって、
前記活物質層の密度が３．４ｇ／ｃｃ以上であるリチウムイオン電池用電極。
【請求項３】
請求項１または２に記載のリチウムイオン電池用電極であって、
前記Ｒａｘ、前記Ｒａｙ、前記Ｒａｘ'および前記Ｒａｙ'が、全て、０．５〜１μｍの範囲内にあるリチウムイオン電池用電極。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のリチウムイオン電池用電極であって、
前記活物質層の厚みが１００〜１５０μｍであるリチウムイオン電池用電極。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のリチウムイオン電池用電極であって、
前記活物質粒子が、リチウムコバルト酸化物、リチウムマンガン酸化物、リチウムニッケル酸化物およびリン酸鉄リチウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物を含むリチウムイオン電池用電極。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のリチウムイオン電池用電極を備えたリチウムイオン電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池用電極およびリチウムイオン電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池は、２次電池の代表格として、現代社会において既に欠かせないものとなっている。また、各種の電気・電子機器の高性能化などに伴い、更なる大容量化、安全性向上、生産コスト削減等のための開発が継続されている。【０００３】
例えば、特許文献１には、組成式：Ｌｉｘ（ＮｉｙＭ１−ｙ）Ｏｚ（式中、ＭはＭｎ及びＣｏであり、ｘは０．９〜１．２であり、ｙは０．３〜０．９であり、ｚは１．８〜２．４である）で表される層構造を有するリチウムイオン電池用正極活物質を含む正極合剤を集電体の表面に塗布して作製されたリチウムイオン電池用正極であり、測定長さ４ｍｍで走査して測定した表面粗さ（Ｒｚｊｉｓ）が１０μｍ以下であるリチウムイオン電池用正極が記載されている。【０００４】
また、特許文献２には、リチウムイオンを可逆的に挿入及び離脱することができる正極活物質を含む正極、負極活物質を含む負極および電解液を含むリチウムイオン電池であって、充放電工程を実施した後の正極の表面粗度の算術平均値であるＲａが１５５〜４１９ｎｍ、または、負極の表面粗度の算術平均値であるＲａが１８３〜１１５９ｎｍであるリチウムイオン電池が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１８７１７８号公報
【特許文献２】特開２００５−１０８８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リチウムイオン電池の電極（例えば正極）は、通常、金属箔などの集電体上に形成された活物質を圧延し、巻き取りされることで製造される。
しかし、従来、例えば圧延後の電極を巻き取るための搬送において電極が破断したり、巻き取り時に不良が発生したりする場合（例えば、電極にシワや縞模様が発生することで、うまく巻き取ることができない場合）があった。これらは、歩留まりの悪化、生産性の低下などの点で問題であった。【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものである。つまり、リチウムイオン電池の電極の製造において、電極の破断や巻き取り不良を抑えることを本発明の目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記問題を解決するため鋭意検討した結果、以下に提供される発明をなし、上記課題を達成できることを見出した。【０００９】
本発明によれば、
リチウムイオン電池用電極であって、
当該リチウムイオン電池用電極は、集電体と、前記集電体の表面に形成された活物質層とを備え、
前記活物質層は、活物質粒子とバインダー樹脂とを含み、
前記活物質層の表面において第１ｘｙ直交座標を設定し、前記第１ｘｙ直交座標のｘ軸方向に測定した前記活物質層の表面の算術平均粗さをＲａｘとし、前記第１ｘｙ直交座標のｙ軸方向に測定した前記活物質層の表面の算術平均粗さをＲａｙとしたとき、Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値が０．２μｍ以下であり、
前記第１ｘｙ直交座標を、そのｘ軸およびそのｙ軸がなす面内で４５°回転させた第２ｘｙ直交座標を設定し、前記第２ｘｙ直交座標のｘ軸方向に測定した前記活物質層の表面の算術平均粗さをＲａｘ'とし、前記第２ｘｙ直交座標のｙ軸方向に測定した前記活物質層の表面の算術平均粗さをＲａｙ'としたとき、Ｒａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値が０．２μｍ以下であるリチウムイオン電池用電極
が提供される。【００１０】
また、本発明によれば、
上記のリチウムイオン電池用電極を備えたリチウムイオン電池
が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、リチウムイオン電池の電極の製造において、電極の破断や巻き取り不良を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。【００１３】
【図１】リチウムイオン電池用電極の構成（特に層構成）を模式的に示した図である。
【図２】算術平均粗さＲａｘ、Ｒａｙ、Ｒａｘ'およびＲａｙ'について説明するための図である。
【図３】リチウムイオン電池用電極の表面おける「表面粗さの異方性」について説明するための図である。
【図４】リチウムイオン電池用電極の製造方法の一態様を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
煩雑さを避けるため、（ｉ）同一図面内に同一の構成要素が複数ある場合には、その１つのみに符号を付し、全てには符号を付さない場合や、（ｉｉ）特に図２以降において、図１と同様の構成要素に改めては符号を付さない場合がある。
すべての図面はあくまで説明用のものである。図面中の各部材の形状や寸法比などは、必ずしも現実の物品と対応するものではない。
【００１５】
本明細書中、数値範囲の説明における「ａ〜ｂ」との表記は、特に断らない限り、ａ以上ｂ以下のことを表す。例えば、「１〜５質量％」とは、１質量％以上５質量％以下のことを表す。
本明細書における基（原子団）の表記において、置換か無置換かを記していない表記は、置換基を有しないものと置換基を有するものの両方を包含するものである。例えば「アルキル基」とは、置換基を有しないアルキル基（無置換アルキル基）のみならず、置換基を有するアルキル基（置換アルキル基）をも包含するものである。
【００１６】
＜リチウムイオン電池用電極＞
図１は、本実施形態のリチウムイオン電池用電極の一例を示すものである。
図１において、リチウムイオン電池用電極１（以下、単に「電極１」とも記載する）は、少なくとも、集電体２と、その少なくとも片面の表面に形成された活物質層３と備える。
なお、活物質層３は、集電体２の両面に備わっていてもよい。
【００１７】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、電極１が備える活物質層３を上面として、電極１を上面視したものである。なお、図２（Ａ）の電極１と、図２（Ｂ）の電極１は、同一のものである。
【００１８】
図２（Ａ）においては、その左に示されているように第１ｘｙ直交座標が設定されている（なお、電極１が長方形状である場合、典型的には、長辺方向にｘ軸が、短辺方向にｙ軸が設定される）。この第１ｘｙ直交座標におけるｘ軸方向に測定した活物質層３の表面の算術平均粗さをＲａｘとし、この座標におけるｙ軸方向に測定した活物質層３の表面の算術平均粗さをＲａｙとしたとき、Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値（ＲａｘとＲａｙの差の絶対値）は０．２μｍ以下である。
【００１９】
図２（Ｂ）においては、その左に示されているように第２ｘｙ直交座標が設定されている。この第２ｘｙ直交座標は、上記の第１ｘｙ直交座標を、そのｘ軸およびｙ軸がなす面内で４５°回転させたものである。そして、この第２ｘｙ直交座標におけるｘ軸方向に測定した活物質層３の表面の算術平均粗さをＲａｘ'とし、この座標におけるｙ軸方向に測定した活物質層３の表面の算術平均粗さをＲａｙ'としたとき、Ｒａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値（Ｒａｘ'とＲａｙ'の差の絶対値）も０．２μｍ以下である。
【００２０】
ここで、Ｒａｘ、Ｒａｙ、Ｒａｘ'およびＲａｙ'の数値は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２０１３に基づく測定により得られる値である。測定装置としては、例えば、キーエンス社製の装置「ＶＲ−３０００」を用いることができる。
なお、測定においては、測定位置による測定結果の恣意性をなくすべく、例えば、電極の重心１点と、その重心を基準に、第１ｘｙ座標でｘ軸方向に±５ｍｍ離れた２点と、ｙ軸方向に±５ｍｍ離れた２点の、計５点で測定することができる。そして、５点の測定結果の平均値を、本明細書におけるＲａｘ、Ｒａｙ、Ｒａｘ'およびＲａｙ'として採用することができる。
【００２１】
「Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値が０．２μｍ以下であること」および「Ｒａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値が０．２μｍ以下であること」の物理的意味を補足する。
Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値が０．２μｍ以下であることと、Ｒａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値が０．２μｍ以下であることの２つにより、活物質層３の「表面粗さの異方性」が十分に小さいということが言える。より詳しく説明すると以下の通りである。
【００２２】
「算術平均粗さ」とは、ある面を１次元に走査したときの、その面の粗さを表す指標である。第１ｘｙ直交座標におけるＲａｘ−Ｒａｙの絶対値が０．２μｍ以下であるとは、活物質層３の表面の「縦方向」（ｘ方向）と「横方向」（ｙ方向）の粗さが同程度であることを意味する。この指標だけでも、一見、活物質層３の表面粗さの「異方性が小さい」言えそうである。
【００２３】
しかし、第１ｘｙ直交座標におけるＲａｘとＲａｙの測定のみであると、実際には表面粗さに異方性がある（ある方向の測定では表面粗さが大きいが、別の方向の測定では表面粗さが小さい）場合であっても、Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値が十分小さく算出されてしまう場合がある。例えば図３に模式的に示されるような場合がこれに該当する。
【００２４】
よって、本実施形態においては、活物質層３の表面の縦方向と横方向の算術平均粗さに加え、「斜め方向」の算術平均粗さに関しても規定した。つまり、上記第２ｘｙ直交座標におけるｘ、ｙ方向それぞれの算術表面粗さの差の絶対値（Ｒａｘ'−Ｒａｙ'）が０．２μｍ以下であることも規定することで、活物質層３表面のあらゆる方向において、粗さの「異方性」が小さいことを規定している。
【００２５】
上記のように、電極１において、Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値およびＲａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値が０．２μｍ以下であること（活物質層３表面のあらゆる方向において、粗さの異方性が小さいこと）により、リチウムイオン電池の電極の製造において、電極の破断や不均一な巻き取りが抑えられる理由は、必ずしも全てが明らかではないが、以下のように説明される。
【００２６】
本発明者は、リチウムイオン電池の電極の製造において、電極の破断や巻き取り不良が発生する原因を様々な観点から検討した。
本発明者は、特に、電極表面の何らかの不均一性が、電極破断や巻き取りの不良の原因の１つと考えて検討した。検討を通じ、活物質層の表面粗さに異方性があると、不良が生じやすい傾向にあるらしいという知見を得た。この理由は、表面粗さに異方性があると、電極表面または電極内部の応力が均一に緩和されず、歪みやシワ、縞模様などが生じやすいためと推測される。
【００２７】
本発明者は上記知見に基づき、活物質層の表面粗さの「異方性」が小さいリチウムイオン電池用電極を新たに設計することにより課題を解決した。
換言すると、本発明者は「Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値」および「Ｒａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値」がともに０．２μｍ以下であるリチウムイオン電池用電極を新たに設計した。そしてこの新たな設計の電極により、リチウムイオン電池の電極の製造において、電極の破断や巻き取り不良を抑えることに成功した。
【００２８】
電極１のような、Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値およびＲａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値の両方が０．２μｍ以下である電極は、例えば、活物質層３の原材料を適切に選択すること等に加え、後述するような特定の製造方法（プレス方法の工夫）により得ることができる。
【００２９】
なお、電極１が、表裏の両面に活物質層３を備える場合には、その少なくとも一方について、Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値およびＲａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値の両方が０．２μｍ以下である。好ましくは、両面の活物質層３について、Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値およびＲａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値の両方が０．２μｍ以下である。
【００３０】
Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値およびＲａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値については上述のとおりであるが、Ｒａｘそれ自身の値は、１μｍ以下であることが好ましく、０．５〜１μｍの範囲内にあることがより好ましい。Ｒａｙ、Ｒａｘ'およびＲａｙ'についても同様に、１μｍ以下であることが好ましく、０．５〜１μｍの範囲内にあることがより好ましい。この数値範囲内であることにより、電極の破断や巻き取り不良を一層抑えうる。
【００３１】
電極１の構成、素材等について以下説明する。
電極１は、リチウムイオン電池用の正極または負極である。
まず、電極１が、リチウムイオン電池用の正極である場合について説明する。
【００３２】
（正極の集電体２）
正極の集電体２としては、導電性のある任意の物質を用いることができる。例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタンまたはこれらの合金等を用いることができる。これらの中では、価格や入手容易性、電気化学的安定性等の観点から、アルミニウムが好ましい。また、集電体の形態についても特に限定されず、箔状、平板状、またはメッシュ状などであってよい。集電体の厚さは、好ましくは、０．００１〜０．５ｍｍ（１〜５００μｍ）、より好ましくは５〜１００μｍ、更に好ましくは０．０１〜０．０２ｍｍ（１０〜２０μｍ）の範囲である。
【００３３】
（正極の活物質層３）
活物質層３の表面は上述した粗さの規定を満たす必要がある。一方、活物質層３の化学的な素材、組成などについては従来技術を適宜適用することができる。
電極１が正極である場合、活物質層３は、好ましくは、正極活物質粒子を含む。また、さらにバインダー樹脂や導電助剤を含むことが好ましい。もちろん、これら以外の成分を含んでもよい。
以下、電極１が正極である場合に、活物質層３が含んでもよい成分について説明する。
【００３４】
・正極活物質粒子
正極活物質粒子は、リチウムイオン二次電池の正極に使用可能な正極活物質粒子であれば特に限定されない。例えば、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケルマンガン複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムニッケルアルミニウム複合酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物、リチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物、リチウムニッケルマンガンアルミニウム複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガンアルミニウム複合酸化物等のリチウムと遷移金属との複合酸化物；ＴｉＳ２、ＦｅＳ、ＭｏＳ２等の遷移金属硫化物；ＭｎＯ、Ｖ２Ｏ５、Ｖ６Ｏ１３、ＴｉＯ２等の遷移金属酸化物、オリビン型リチウムリン酸化物等の粒子が挙げられる。オリビン型リチウムリン酸化物は、例えば、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｂ、Ｎｂ、およびＦｅよりなる群のうちの少なくとも１種の元素と、リチウムと、リンと、酸素とを含んでいる。これらの化合物はその特性を向上させるために一部の元素を部分的に他の元素に置換したものであってもよい。また、複数種の正極活物質粒子を併用してもよい。
【００３５】
本実施形態においては、正極活物質粒子は、リチウムコバルト酸化物、リチウムマンガン酸化物、リチウムニッケル酸化物およびリン酸鉄リチウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物を含むことが好ましい。これにより、リチウムイオン電池としたときの充放電容量の増加などが期待できる。
【００３６】
正極活物質粒子の平均粒子径（下限）は、１μｍ以上が好ましく、２μｍ以上がより好ましく、５μｍ以上がさらに好ましい。また、平均粒子径（上限）は、８０μｍ以下が好ましく、４０μｍ以下がより好ましく、２０μｍ以下がさらに好ましい。入出力特性や電極作製上の観点から、適切な粒径が選択される。
ここで、平均粒径は、レーザ回折散乱法による粒度分布（体積基準）における積算値５０％での粒子径（メジアン径：Ｄ５０）を意味する。この数値範囲内とすることで、充放電時の副反応が抑えられて、充放電効率の低下が抑えられる。
【００３７】
正極活物質粒子の含有量は、活物質層３の全体を１００質量部としたとき、８５質量部以上９９．４質量部以下であることが好ましく、９０．５質量部以上９８．５質量部以下であることがより好ましく、９０．５質量部以上９７．５質量部以下であることがさらに好ましい。これによりリチウムの十分な吸蔵および放出が期待できる。
【００３８】
・バインダー樹脂
バインダー樹脂は公知のものを適宜選択することができ、特に限定されない。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の通常用いられるものを用いることができる。これらバインダー樹脂は、適当な溶媒（代表的にはＮ−メチル−ピロリドン（ＮＭＰ）等の有機溶剤）を用いて、他成分と混合される。
【００３９】
バインダー樹脂の含有量は、活物質層３の全体を１００質量部としたとき、０．１質量部以上１０．０質量部以下であることが好ましく、０．５質量部以上５．０質量部以下であることがより好ましく、１．０質量部以上５．０質量部以下がさらに好ましい。バインダー樹脂の含有量が上記範囲内であると、電極スラリーの塗工性、バインダーの結着性および電池特性のバランスがより一層優れる。また、バインダー樹脂の含有量が上記上限値以下であると、電極活物質の割合が大きくなり、電極質量当たりの容量が大きくなるため好ましい。バインダー樹脂の含有量が上記下限値以上であると、電極剥離が抑制されるため好ましい。
【００４０】
・導電助剤
導電助剤は、電極の導電性を向上させるものであれば特に限定されない。例えば、カーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、天然黒鉛、人工黒鉛、炭素繊維等が挙げられる。これらの導電助剤は１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００４１】
導電助剤の含有量は、活物質層３の全体を１００質量部としたとき、０．５質量部以上５．０質量部以下であることが好ましく、１．０質量部以上４．５質量部以下であることがより好ましく、１．５質量部以上４．５質量部以下がさらに好ましい。導電助剤の含有量が上記範囲内であると、電極スラリーの塗工性、バインダーの結着性および電池特性のバランスがより一層優れる。また、導電助剤の含有量が上記上限値以下であると、電極活物質の割合が大きくなり、電極質量当たりの容量が大きくなるため好ましい。導電助剤の含有量が上記下限値以上であると、電極の導電性がより良好になるため好ましい。
【００４２】
・活物質層３の密度
活物質層３の密度は特に限定されないが、典型的には２．０ｇ／ｃｍ３以上、好ましくは３．０ｇ／ｃｍ３以上である。また、製造のしやすさ等の観点から、典型的には４．０ｇ／ｃｍ３以下、好ましくは３．５ｇ／ｃｍ３以下である。この数値範囲内とすると、高放電レートでの使用時における放電容量が向上するため好ましい。
【００４３】
・活物質層３の厚み
活物質層３の厚みは特に限定されるものではなく、所望の特性に応じて適宜設定することができる。例えば、エネルギー密度の観点からは厚く設定することができ、また出力特性の観点からは薄く設定することができる。活物質層３の厚みは、例えば、１０〜２５０μｍの範囲で適宜設定でき、２０〜２００μｍが好ましく、１００〜１５０μｍがより好ましく、１２０〜１３０μｍが更に好ましい。
【００４４】
（製造方法）
本実施形態のリチウムイオン電池用電極（例えば正極）を得るにあたり、その製造方法は限定されるものではなく、任意の方法により上述の表面粗さに関する規定等を満足する電極を得ればよい。
例えば、（ｉ）まず、正極活物質粒子、バインダー樹脂および導電助剤を適当な溶媒（典型的にはＮ−メチルピロリドン等の有機溶媒）に分散ないし溶解させた電極スラリーを調製し、（ｉｉ）次に、その電極スラリーを集電体２の片面または両面に塗布し、乾燥させて活物質層３を設け、（ｉｉｉ）その後、集電体２の上に形成した活物質層３を、集電体２と一緒にプレス（ロールプレス等）することで、本実施形態のリチウムイオン電池用電極を得ることができる。
【００４５】
ここで、本発明者の知見によれば、Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値が０．２μｍ以下であり、かつＲａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値が０．２μｍ以下であるリチウムイオン電池用電極を得るためには、上記（ｉｉｉ）のプレス工程を工夫することが望ましい。これについて、図４を参照しつつ説明する。
【００４６】
図４は、プレス工程（ロールプレス）の一例を模式的に表したものである。電極１（図には明記していないが、集電体２および活物質層３を備える）は、緩衝フィルム５を介したうえで、互いに対向するように配置された２本のロール１０により挟持される。挟持された電極１および緩衝フィルム５は、２本のロール１０の回転（図４に矢印で示されている）の力などにより、図４の左方向から右方向に送られる。このとき、電極１表面の活物質層３は、緩衝フィルム５を介してロール１０でプレスされることにより、圧縮および／または平坦化される。
【００４７】
なお、図４では、電極１の「両面」に緩衝フィルム５が存在しているが、これは必須ではない。例えば、電極１において、活物質層３が、集電体２の片面にのみ存在する場合には、その集電体２の側にのみ緩衝フィルム５を存在させる態様であってもよい。
【００４８】
本発明者の知見によれば、このように、プレス工程（ロールプレス）において、緩衝フィルム５を介して活物質層３に圧力が加えられることで、Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値が０．２μｍ以下であり、かつＲａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値が０．２μｍ以下であるリチウムイオン電池用電極を得ることができる。
【００４９】
このような製法上の工夫によりＲａｘ−Ｒａｙの絶対値およびＲａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値を０．２μｍ以下とできる理由は、以下のように推定される。
【００５０】
リチウムイオン電池の製造でしばしば適用されるロールプレスは、大きな圧力をかけやすいという利点がある。しかし、ロールと電極との接触部分が、面ではなく線となるため、特定の方向に応力がかかりやすく、これが、表面粗さの異方性に繋がっていたと考えられる。また、近年、高容量化の要求に基づきロールプレスの圧力が大きくなる傾向にあり、一層、応力が掛かりやすい傾向にあったと推測される。
一方、緩衝フィルム５を介して活物質層３がロールプレスされると、緩衝フィルム５が「犠牲」となって、応力を緩和してくれるものと考えられる。これにより、表面粗さの異方性が軽減されるものと考えられる。
【００５１】
緩衝フィルム５としては、上述の応力緩和の観点から、好ましくは、ある程度柔らかく、変形性があるものが選択される。
【００５２】
入手性やハンドリング性なども踏まえると、緩衝フィルム５としては、例えばアルミニウムフィルムが選択される。なお、ここでの「アルミニウムフィルム」とは、純アルミニウム製のフィルムのみを指すのではなく、アルミニウムとその他微量の金属元素等との合金のフィルム等も含むものである。
【００５３】
また、合成樹脂フィルムも、柔らかさや変形性の観点から好ましく選択される。合成樹脂フィルムとしては、ポリエステルフィルム（ＰＥＴフィルム等）、ポリオレフィンフィルム（ポチエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム）、その他公知の合成樹脂フィルム各種を適用可能である。
【００５４】
さらに、緩衝フィルム５の選択肢に関する別の観点としては、活物質層３に含まれる正極活物質粒子の硬さを基準として、それより柔らかい材質の緩衝フィルム５を選択することが考えられる。
【００５５】
緩衝フィルム５は、好ましくは、その表面（電極１と接する面）がある程度平坦であることが好ましい。緩衝フィルム５の、電極１と触れる面の算術平均粗さは、例えば０．１〜２．０μｍ、好ましくは０．５〜１．５μｍ、より好ましくは０．６〜０．８μｍである。この数値範囲を満たすことで、活物質層３の表面をより一層平滑にできると考えられる。
緩衝フィルム５の厚みは特に限定されないが、ハンドリング性などの観点から、例えば１０〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍ、より好ましくは１５〜２５μｍである。
【００５６】
図４において、電極１の搬送速度（ロール１０の回転の線速度とほぼ対応する）は、特に限定されないが、典型的には１〜１００ｍ／分、好ましくは２〜５０ｍ／分である。
また、ロールプレスの圧力は、特に限定されないが、典型的には０．７〜２．５［ｔ／ｃｍ］、好ましくは１．３〜１．７［ｔ／ｃｍ］である。
【００５７】
なお、プレスの方法として、図４に示したロールプレス以外の方法も適用可能であることは言うまでもない。ただし、大きな圧力のかけやすさや、連続的な生産の容易性などから、ロールプレスが好ましい。
【００５８】
以上、電極１がリチウムイオン電池用の正極である場合について説明した。
次に、電極１がリチウムイオン電池用の負極である場合について説明する。図面については、正極と同様のもの（図１等）を参照されたい。
【００５９】
（負極の集電体２）
電極１が、リチウムイオン電池用の負極である場合、その集電体２は、導電性のある任意の物質を用いることができる。素材としては、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、これらの合金などを用いることができる、厚み等は、正極としての集電体２に関して説明したとおりである。
【００６０】
（負極の活物質層３）
負極としての活物質層３は、好ましくは、負極活物質粒子を含む。また、必要に応じてバインダー樹脂や導電助剤を含んでもよい。
【００６１】
負極活物質粒子としては、黒鉛、非晶質炭素、シリコン、シリコン酸化物、金属リチウムなどが好ましく挙げられるが、リチウムを吸蔵および放出することが可能な物質であればこれらに限定されない。
【００６２】
負極活物質粒子の平均粒子径（下限）としては、入出力特性や電極作製上の観点から、１μｍが好ましく、２μｍがより好ましく、５μｍがさらに好ましい。また、平均粒子径（上限）としては、８０μｍが好ましく、４０μｍがより好ましい。ここで、平均粒径は、レーザ回折散乱法による粒度分布（体積基準）における積算値５０％での粒子径（メジアン径：Ｄ５０）を意味する。この数値範囲とすることで、充放電時の副反応を抑えて充放電効率の低下を抑えられる。
【００６３】
負極としての活物質層３が含んでもよいバインダー樹脂や導電助剤としては、前述した正極としての活物質層３に用いることができるものと同様のものを用いることができる。なお、バインダー樹脂としてはスチレンブタジエンゴムなどを用いることもできる。また、塗布時の溶媒として、有機溶剤ではなく水を用いることもできる。
【００６４】
負極における各成分の量は、電池の性能や、製造適性、集電体との密着性など観点から、適宜調整される。
【００６５】
＜リチウムイオン電池＞
本実施形態のリチウムイオン電池は、上述のリチウムイオン電池用電極を備えたものである。
【００６６】
一般にリチウムイオン電池は、正極と負極とを備える。本実施形態のリチウムイオン電池においては、その少なくとも一方が、上述の、表面粗さの異方性が小さい電極で構成される。換言すると、正極と負極の一方が、表面粗さの異方性が小さい電極であり、他方が表面粗さの異方性が小さい電極ではないリチウムイオン電池であっても、その電池は本実施形態のリチウムイオン電池たりうる。ただし、好ましくは、少なくとも正極が、表面粗さの異方性が小さい電極で構成される。
【００６７】
本実施形態のリチウムイオン電池は、一態様として、正極および負極のほか、電解液、セパレータ、外装容器などを備える。これらについて説明する。
【００６８】
（電解液）
電解液は、通常、リチウム塩を含有する非水系のものが用いられる。
リチウム塩の例としては、例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＯ２、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＢ１０Ｃｌ１０、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＢ（Ｃ２Ｈ５）４、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、低級脂肪酸カルボン酸リチウム等を挙げることができる。
【００６９】
リチウム塩を溶解する溶媒としては、公知のものを特に制限なく用いることができる。例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）等のカーボネート類；γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等のラクトン類；トリメトキシメタン、１，２−ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン等のエーテル類；ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類；１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン等のオキソラン類；アセトニトリル、ニトロメタン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド等の含窒素溶媒；ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の有機酸エステル類；リン酸トリエステルやジグライム類；トリグライム類；スルホラン、メチルスルホラン等のスルホラン類；３−メチル−２−オキサゾリジノン等のオキサゾリジノン類；１，３−プロパンスルトン、１，４−ブタンスルトン、ナフタスルトン等のスルトン類等が挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００７０】
（セパレータ）
セパレータとしては公知のものを用いることができる。
セパレータは、例えば、樹脂製の多孔膜、織布、不織布等からなる。その樹脂成分としては、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、またはナイロン樹脂等を用いることができる。特にポリオレフィン系の微多孔膜は、イオン透過性と、正極と負極とを物理的に隔離する性能に優れているため好ましい。
【００７１】
また、必要に応じて、セパレータには無機物粒子を含む層が形成されていてもよい。ここでの無機物粒子としては、絶縁性の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物等を挙げることができる。なかでもＴｉＯ２および／またはＡｌ２Ｏ３を含むことが好ましい。
【００７２】
（外装容器）
外装容器には公知の部材を用いることができる。電池の軽量化の観点からは可撓性フィルムを用いることが好ましい。
可撓性フィルムとしては、基材となる金属層の表裏面に樹脂層が設けられたものを用いることができる。金属層には電解液の漏出や外部からの水分の侵入を防止する等のバリア性を有するものを選択することができ、アルミニウム、ステンレス鋼等を用いることができる。
【００７３】
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
【実施例】
【００７４】
本発明の実施態様を、実施例および比較例に基づき詳細に説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではない。【００７５】
＜実施例１〜３：電極（正極）の製造＞
１．活物質層形成のためのスラリーの調製
（１）実施例１のスラリーの調製
まず、以下の素材を、表示された比率で均一に混合した。
・正極活物質：リチウムニッケル酸化物の粒子（Ｄ５０：８μｍ）とリチウムマンガン酸化物の粒子（Ｄ５０：１２μｍ）を、質量比３：７で混合したもの・・・９３質量％
・導電助剤：カーボンブラック・・・３質量％
・バインダー樹脂：ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）・・・４質量％【００７６】
この混合物に、更に溶剤ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）を混合し、正極スラリーを作製した。【００７７】
（２）実施例２のスラリーの調製
正極活物質として、リチウムニッケル酸化物とリチウムマンガン酸化物を、質量比７：３で混合した以外は上記（１）と同様にして正極スラリーを調製した。【００７８】
（３）実施例３のスラリーの調製
正極活物質としてリチウムニッケル酸化物のみを用いた以外は上記（１）と同様にして正極スラリーを調製した。【００７９】
２．集電体上へのスラリーの塗布、および、ロールプレス
上記１．で作製された正極スラリーを、集電体となるアルミニウム基材（厚さ約１５μｍ）の両面に塗布し、乾燥させて、活物質層が未圧縮の正極を得た。
この、活物質層が未圧縮の正極を、ロールプレス装置を用いて、図４で説明したように両面から緩衝フィルムを介して、１．６ｔ／ｃｍの力でプレスした（ロールの直径：φ３００、搬送速度：３ｍ／ｍｉｎ）。
ここで、緩衝フィルムとしては、アルミニウム基材（厚さ２０μｍ、表面粗さ（算術平均粗さ）０．７μｍ）を用いた。
以上により、リチウムイオン電池用電極（正極）を得た。活物質層の密度は３．４ｇ／ｃｃ以上であった。【００８０】
３．表面粗さの測定
まず、上記２．で得られたリチウムイオン電池用電極（正極）を、縦１０ｃｍ×横５ｃｍの長方形状に切り出し、表面粗さ測定用の電極を得た。
この測定用の電極の表面（活物質層が塗布され圧縮された面）の表面粗さを測定した。すなわち、Ｒａｘ、Ｒａｙ、Ｒａｘ'およびＲａｙ'の値を測定・算出した。測定は、前述のように、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２０１３の規定に沿って、キーエンス社製の測定装置ＶＲ−３０００を用い、測定用の電極の中心およびその周辺４か所の計５か所で行い、５か所での平均をとってＲａｘ、Ｒａｙ、Ｒａｘ'およびＲａｙ'の値とした。【００８１】
＜比較例１〜３：（正極）の製造＞
上記「２．集電体上へのスラリーの塗布、および、ロールプレス」において、緩衝フィルムを用いない以外は、実施例１〜３と同様にして（即ち、同様の正極スラリーや集電体を用いて）リチウムイオン電池用電極（正極）を得た。【００８２】
実施例および比較例のＲａｘ、Ｒａｙ、Ｒａｘ'およびＲａｙ'の値、また、Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値およびＲａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値については、後掲の表１にまとめて記載した。【００８３】
＜評価：シワや縞模様の有無＞
上記１．および２．の工程により得られた各実施例および各比較例の電極の表面を観察し、シワや縞模様の発生の有無を評価した。シワや縞模様が全く確認されなかったものについては「無」、シワや縞模様が確認されたものについては「有」とした。
評価結果を表１に示す。【００８４】
＜評価：巻き取り性＞
上記１．および２．の工程により得られた各実施例および各比較例の電極を巻き取った。このとき、すき間や歪みが無くきれいに巻き取ることができたものは「良好」、すき間や歪みが生じてきれいに巻き取れなかったもの、または破断が生じたものは「不良」とした。
評価結果を表１に示す。【００８５】
【表１】
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【００８６】
表１に示されるとおり、Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値が０．２μｍ以下であり、かつ、Ｒａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値が０．２μｍ以下である実施例１〜３の電極は、シワや縞模様が確認されず、巻き取り性も良好という結果が得られた。
つまり、本実施形態のリチウムイオン電池用電極により、歩留まりの悪化が抑えられ、また、生産性の向上が図られることが示された。【００８７】
一方、Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値およびＲａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値の少なくとも一方または両方が０．２μｍを超えた比較例１〜３の電極は、シワや縞模様が認められ、また、巻き取り性が不良であった。【００８８】
特に比較例２は、Ｒａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値は０．０４μｍ（すなわち実施例１〜３と同水準）であり、また、Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値も０．２２μｍ（０．２μｍに近い値）であったが、シワや縞模様、巻き取り性において実施例１〜３に劣る結果であった。Ｒａｘ−Ｒａｙの絶対値およびＲａｘ'−Ｒａｙ'の絶対値の両方を０．２μｍ以下とすることが、課題解決に重要であることがわかる。【００８９】
この出願は、２０１８年１月１７日に出願された日本出願特願２０１８−００５４８６号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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