(57)【要約】  金属箔の集電体と一体に形成した正極引出タブ、負極引出タブの特性が優れた電池用電極を製造するものであって、活物質が集電帯上に間欠的に塗布された帯状電極から所望のサイズの電池用電極を分離する電池用電極の製造方法であって、前記帯状電極は第ｎの塗布部と、前記第ｎの塗布部に接する第ｎの非塗布部と、前記第ｎの非塗布部の前記第ｎの塗布部とは反対側で接する第ｎ＋１の塗布部を有し（ｎは正の整数）、少なくとも前記第ｎの塗布部、前記第ｎの非塗布部、前記第ｎ＋１の塗布部を含んで切断する電池用電極の製造方法。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体上に活物質が形成された塗布部と、活物質が形成されていない非塗布部とを備えた帯状電極から、前記非塗布部が電極引出タブとなるように電池用電極を分離する電池用電極の製造方法であって、前記塗布部の集電体面と前記電極引出タブとなる前記非塗布部の集電体面とを同一平面上に保持して切断することを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項２】
活物質が集電帯上に間欠的に塗布された帯状電極から所望のサイズの電池用電極を分離する電池用電極の製造方法であって、
前記帯状電極は第ｎの塗布部と、前記第ｎの塗布部に接する第ｎの非塗布部と、前記第ｎの非塗布部の前記第ｎの塗布部とは反対側で接する第ｎ＋１の塗布部を有し（ｎは正の整数）、少なくとも前記第ｎの塗布部、前記第ｎの非塗布部、前記第ｎ＋１の塗布部を含んで切断することを特徴とする請求項１記載の電池用電極の製造方法。
【請求項３】
前記電池用電極の第ｎ＋１の塗布部を切除することを特徴とする請求項２記載の電池用電極の製造方法。
【請求項４】
電池用電極がリチウムイオン二次電池用の電極であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の電池用電極の製造方法。
【請求項５】
活物質が集電帯上に間欠的に塗布された帯状電極から前記帯状電極は第ｎの塗布部と、前記第ｎの塗布部に接する第ｎの非塗布部と、前記第ｎの非塗布部の前記第ｎの塗布部とは反対側で接する第ｎ＋１の塗布部を有し（ｎは正の整数）、
少なくとも前記第ｎの塗布部、前記第ｎの非塗布部、前記第ｎ＋１の塗布部を含んで切断した正極電極と、
前記正極電極と同様に作製した負極電極をセパレーターを介して積層したことを特徴とする電池。
【請求項６】
前記塗布部と、前記第ｎの塗布部に接する第ｎの非塗布部と、前記第ｎの非塗布部の前記第ｎの塗布部とは反対側で接する第ｎ＋１の塗布部を有し（ｎは正の整数）、
少なくとも前記第ｎの塗布部、前記第ｎの非塗布部、前記第ｎ＋１の塗布部を含んで切断した正極電極から第ｎ＋１の塗布部を切断した正極電極と、
前記正極電極と同様に作製した負極電極をセパレーターを介して積層した電極積層体を備えたことを特徴とする請求項５記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池用電極の製造方法に関するものであって、厚みが薄い集電体上に電極活物質層を形成した電池用電極の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池等の正極電極、負極電極は、正極集電体および負極集電体のそれぞれの金属箔面に正極合剤、負極合剤を塗布した塗布部と、塗布しない非塗布部をとを形成した後に、乾燥後、所定の大きさに切断することによって製造している。
正極電極、負極電極の切断時には、正極集電体、負極集電体との間で電流の通電を行うための正極引出タブ、負極引出タブを正極集電体、負極集電体の非塗布部から同時に切り出すことも行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５２０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
金属箔製の集電体上に、正極活物質、あるいは負極活物質を塗布した正極電極基材、負極電極基材のそれぞれを切断する際に、正極活物質を塗布していない部分から正極引出タブを一体に作製し、また、負極活物質層を塗布していない部分から負極引出タブを一体に作製する方法は、正極電極、負極電極に引出タブを接合する工程を省くことができるという特徴を有している。
図６は、従来の電極の切断方法を説明する図である。
図６Ａは、正極電極基材を説明する平面図である。図６Ｂ、および図６Ｃは、正極電極基材を切断装置によって切断する切断過程を説明する断面図である。
図６Ａで示す正極電極基材１０２の正極引出タブ形成部１１３をとおるＣ−Ｃ’線の断面図を図６Ｂおよび図６Ｃで示す。
図６Ｂで示すように、正極電極基材１０２を切断装置５００に装着し、上部ストリッパー５１０と下部ストリッパー５３０によって両面から正極活物質層１０３上から挟持するとともに、アンビル５４０によって保持している。
正極電極基材１０２は、正極電極１００の電池反応部として作用する正極電極部１１０が上部ストリッパー５１０と下部ストリッパー５３０によって両面が挟持されている。
上部ストリッパー５１０の両端部に設けた切断刃５２０，５２２が上部から下降するとともに、下部ストリッパー５１０が上昇して正極電極用切断体１０６が切断される。【０００５】
正極引出タブ形成部１１３は、上部ストリッパー５１０と下部ストリッパー５３０によって両面から挟持されて保持されていないので、切断刃５２０によって切断される際には切断刃５２０の移動方向への力が作用するために図３Ｃに示すように変形やしわを生じることがあった。【０００６】
本発明は、金属箔製の集電体上に、正極活物質、あるいは負極活物質を塗布した正極電極基材、負極電極基材のそれぞれを切断する際に、正極活物質あるいは負極活物質を塗布していない部分から正極引出タブ、負極引出タブを一体に作製した場合に、品質の優れた正極電極、負極電極を有する積層型二次電池を提供することが可能な電池用電極の製造方法，およびそれによって製造した電池を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するものであって、集電体上に活物質が形成された塗布部と、活物質が形成されていない非塗布部とを備えた帯状電極から、前記非塗布部が電極引出タブとなるように電池用電極を分離する電池用電極の製造方法であって、前記塗布部の集電体面と前記電極引出タブとなる前記非塗布部の集電体面とを略同一平面上に保持して切断する電池用電極の製造方法である。【０００８】
また、本発明は活物質が集電帯上に間欠的に塗布された帯状電極から所望のサイズの電池用電極を分離する電池用電極の製造方法であって、前記帯状電極は第ｎの塗布部と、前記第ｎの塗布部に接する第ｎの非塗布部と、前記第ｎの非塗布部の前記第ｎの塗布部とは反対側で接する第ｎ＋１の塗布部を有し（ｎは１以上）、少なくとも前記第ｎの塗布部、前記第ｎの非塗布部、前記第ｎ＋１の塗布部を含んで切断する電池用電極の製造方法である。
前記電池用電極の第ｎ＋１の塗布部を切除する前記の電池用電極の製造方法である。
電池用電極がリチウムイオン二次電池用の電極である前記の電池用電極の製造方法である。【０００９】
また、活物質が集電帯上に間欠的に塗布された帯状電極から前記帯状電極は第ｎの塗布部と、前記第ｎの塗布部に接する第ｎの非塗布部と、前記第ｎの非塗布部の前記第ｎの塗布部とは反対側で接する第ｎ＋１の塗布部を有し（ｎは１以上）、少なくとも前記第ｎの塗布部、前記第ｎの非塗布部、前記第ｎ＋１の塗布部を含んで切断した正極電極と、前記正極電極と同様に作製した負極電極をセパレーターを介して積層した電池である。
なお、本発明において略同一平面上とは、記塗布部の集電体面と前記電極引出タブとなる前記非塗布部の集電体面とが水平面等の同一平面上にあるもの、および同一平面上にあるものと同様の効果が得られるわずかな傾きがあるものも意味する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電池用電極の製造方法によれば、正極引出タブ、負極引出タブを正極電極、負極電極から一体に作製する際に、正極引出タブ形成部、負極引出タブ形成部をそれぞれ、先端部の正極活物質層、負極活物質層を塗布した部分を挟持して切断したので、箔状の集電体を使用した正極引出タブ形成部、負極引出タブ形成部であっても、切断部にしわが生じたり変形することがなく、品質が安定した電池電極を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、正極電極、負極電極の製造工程の一例を説明する図である。
【図２】図２は、正極電極と負極電極をセパレーターを介して対向して積層した電極積層体の製造方法を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の電池電極の切断方法の一実施例を説明する図であり、正極電極の切断方法を説明する図である。
【図４】図４は、正極電極、負極電極の製造工程の他の一例を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の電池電極の切断方法の他の実施例を説明する図であり、正極電極の切断方法を説明する図である。
【図６】図６は、従来の正極電極の切断方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、図面を参照して本発明を説明するが、リチウムイオン二次電池を例に挙げて本発明を説明する。
図１は、正極電極、負極電極の製造工程の一例を説明する図である。
正極電極、負極電極は、その構成材料が相違するのみで同様の方法によって作製されているので、以下の説明においては正極電極について説明する。
正極電極は、帯状のアルミニウム箔からなる正極集電体上に、スラリー状の正極合剤を間欠的に両面に塗布し、乾燥後、必要に応じてローラープレス機等によって圧縮して成型を行い正極電極基材から所定の大きさに切断することによって作製する。
正極合剤としては、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物等のリチウムを含有する複合酸化物と、カーボンブラック等の導電性材料、ポリフッ化ビニリデン等の結着剤等をＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させてスラリー状としたものを用いることができる。
【００１３】
図１Ａで示すように、表面に正極活物質を塗布した正極集電体１０１には、網掛け部で示す部分に正極活物質層１０３が間欠的に形成されている。正極活物質層１０３は、破線で表した正極電極部外形線１０４よりも大きな面積で間欠的に形成されている。
次いで、活物質を塗布した正極集電体１０１の長さ方向の両側面部１０５ａ、１０５ｂを所定の正極電極外形線に沿って切断して、図１Ｂに示す正極電極基材１０２を得る。
【００１４】
次いで、正極電極基材１０２の長さ方向に間欠的に塗布した正極活物質層１０３の第ｎ（ｎは正の整数）の塗布部１０３ａに接する第ｎの非塗布部１０３ｂの第ｎの塗布部とは反対側で接する正極活物質の第ｎ＋１の塗布部１０３ｃを両面から挟持した状態で、正極電極基材を、直線部と両端部に４分円等の曲線状部からなる第一切断線１１０に沿って切断する。第一切断線１１０による切断と同時に、第二切断線１１２によって切断して、正極引出タブ形成部１１３の先端部１１４に正極活物質層１０３を残留させた図１Ｃで示す正極電極用切断体１０６が得られる。
このように、正極引出タブ形成部１１３の先端部１１４の近傍の正極活物質層１０３の両面を挟持した状態で切断することで先端部１１４に正極活物質層１０３が残留する。
【００１５】
以上の様に、正極引出タブ形成部１１３の先端部１１４に隣接する正極活物質層１０３を残存させた部材を切断することによって、正極引出タブ形成部１１３の切断時には、正極引出タブ成形部１１３に隣接する部分が両面から挟持されているので、切断時における正極引出タブ形成部１１３の保持が確実となる結果、正極引出タブ形成部１１３にしわや変形部等が生じることはない。
【００１６】
正極引出タブ形成部１１３の先端部１１４に残留する正極活物質層１０３を塗布した部分の除去が必要となるが、正極引出タブ形成部１１３を作製する正極引出タブに対して正極活物質を塗布した先端部の寸法分を加味して作製することで、先端部１１４を切断して除去するのみで図１Ｄに示す所定の寸法の正極引出タブを備えた正極電極１００を得ることができる。
【００１７】
図２は、正極電極と負極電極をセパレーターを介して対向して積層した電極積層体の製造方法を説明する図である。
正極引出タブ形成部１１３および負極引出タブ形成部２１３を有した正極電極用切断体１０６と負極電極用切断体２０６とをセパレーター３００を介して積層して電極積層体４００を作製したものであって、固定テープ４１０でずれが生じないように複数の個所が両面から固定されている。
次いで、電極積層体から引き出された正極引出タブ形成部１１３および負極引出タブ形成部２１３を、それぞれまとめて超音波接合手段等によって相互に接合して一体化する。一体化した正極電極引出タブ形成部の正極活物質層を塗布した先端部１１４、および一体化した負極引出タブ形成部２１３の負極活物質層を塗布した先端部２１４をそれぞれ切断する。以上の様にして正極引出タブ１１５、負極引出タブ２１５を一体に接合した電極積層体４００が完成する。
完成した電極積層体４００は、フィルム状外装材で封口したり、角形容器に収納して電解液を注液することによって電池が完成する。
【００１８】
次に、本発明の正極電極基材、負極電極基材からの正極電極用切断体、負極電極用切断体の切断方法について説明する。
図３は、本発明の電極の切断方法を説明する図であり、正極電極用切断体の作製方法を説明する図である。
図３Ａは、正極電極基材を説明する平面図である。図３Ｂおよび図３Ｃは、正極電極基材を切断装置によって切断する切断過程を説明する断面図である。
図３Ａで示す正極電極基材１０２の正極引出タブ形成部１１３をとおるＡ−Ａ’線の断面図を図３Ｂおよび図３Ｃで示す。
図３Ｂで示すように、正極電極基材１０２を切断装置５００に装着し、上部ストリッパー５１０と下部ストリッパー５３０によって両面から挟持するとともに、アンビル５４０によって保持する。
正極電極基材１０２は、正極電極として作用する部分である第一の塗布部１０３ａのみではなく、第ｎの塗布部１０３ａと隣接する第ｎの非塗布部１０３ｂと第ｎの塗布部とは反対側に位置し、正極電極形成部１１３の後に切断される部分およびその周囲の部分を構成する第ｎ＋１の塗布部１０３ｃも上部ストリッパー５１０と下部ストリッパー５３０によって両面が挟持されている。
【００１９】
上部ストリッパー５１０の両端部に設けた切断刃５２０，５２２が上部から下降するとともに、下部ストリッパー５３０が上昇して、正極引出タブを取り出す第二切断線１１２によって正極引出タブ形成部１１３の先端部に正極活物質層１０３を残留させた正極引出タブ形成部１１３と、正極引き出しタブ形成部を取り出した部分とは反対側の第一切断線１１０も同時に切断することで正極電極用切断体１０６が得られる。
この工程後、上部ストリッパー５１０、切断刃５２０，５２２が上昇するので正極電極用切断体１０６を取り出すことができる。切断装置５００から取り出した正極電極用切断体１０６は、正極引出タブ形成部１１３に残存した先端部の正極活物質を塗布した部分を切断することで正極電極を作製することができる。
【００２０】
本発明の電極の製造方法では、先端部１１４の近傍の第ｎ＋１の塗布部１０３ｃが上部ストリッパー５１０、下部ストリッパー５３０によって両面から挟持されているので、図に示すように正極電極として作用する第ｎの塗布部１０３ａと正極引出タブ形成部１１３には段差があっても正極引出タブ形成部にしわや変形が生じることはない。すなわち、このような間欠塗布方法に本発明の製法を適用すると、あえて正極引出タブの先端部に隣合う塗布部を残した状態での分離するようにできるため、切断部にしわが生じることや変形することを防ぐことができ、品質の優れた正極引出タブ形成部が得られ、その結果、性能の優れた二次電池を作製することができる。
また、正極電極切断工程と同様の工程によって負極電極用切断体を作製することができる。
【００２１】
図４は、正極電極、負極電極の製造工程の他の一例を説明する図である。
本例においても正極電極、負極電極は、その構成材料が相違するのみで同様の方法によって作製できるので、以下の説明においては正極電極について説明する。
図４Ａに示すように、表面に正極活物質を塗布した正極集電体１０１には、網掛け部で示す部分に正極活物質層１０３が形成されている。
正極集電体１０１には、網掛け部で示す部分に正極活物質層１０３ｄと１０３ｅが形成されている。正極電極は、帯状のアルミニウム箔からなる正極集電体上に、スラリー状の正極合剤を塗布し、乾燥して正極活物質層を形成後、必要に応じてローラープレス機等によって圧縮して成型を行い正極電極基材から所定の大きさに切断することによって作製される。活物質を塗布した正極集電体１０１の長さ方向の両側面部１０５ａ、１０５ｂを所定の正極電極外形線に沿って切断して、図４Ｂに示す正極電極基材１０２を得る。
【００２２】
図４Ｂに示すように、本例における正極合剤を塗布した正極活物質塗布部１０３ｄと１０３ｅの間には正極活物質が形成されていない非塗布部が塗布方向に沿って残され、正極電極は破線で表した正極電極部外形線１０４の形状に打ち抜かれることで作製されている。
次いで、図４Ｃに示すように打ち抜いて、正極引出タブ形成部１１３に正極活物質層が塗布された先端部１１４を有する正極電極用切断体１０６を作製した後に、先端部１１４を切断して除去するのみで図４Ｄに示す所定の寸法の正極引出タブを備えた正極電極１００を得ることができる。
正極合剤としては、図１を説明する際に述べたものと同様のものを用いることができる。
【００２３】
図５は、図４で説明した電極の切断方法を説明する図であり、正極電極用切断体の作製方法を説明する図である。
本例においても図３Ｂで説明したのと同様に、正極電極基材１０６は、正極電極として作用する部分である正極活物質層１０３ｄのみではなく、正極引出タブの先端部の正極活物質層１０３ｅも上部ストリッパー５１０と下部ストリッパー５３０によって両面が挟持されていることから、正極電極として作用する部分の集電体面と、正極引出タブの先端部の集電体面は、同一平面上に保持されている。これによって、切断部にしわが生じることや変形することを防ぐことができるので品質の優れた正極引出タブ形成部が得られ、その結果、性能の優れた二次電池を作製することができる。
また、正極引出タブの先端部の正極活物質層１０３ｅは、正極電極として作用する部分とは独立しているので、正極活物質層１０３ｅには、正極活物質を含有しない合成樹脂組成物を正極活物質層と同一の厚さとなるように塗布することによっても、正極活物質を塗布した場合と同様に本発明の効果を得ることができる。
【００２４】
これらの例の様にして作製した正極電極用切断体、負極電極用切断体をセパレーターを介して積層して、フィルム状外装材または、金属製の電池缶に収納し、電解液を注入の後に封口して電池を作製することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の電池用電極の製造方法は、厚みの薄い金属箔からなる集電体上に間欠的に電極活物質を塗布した電極基材を切断工程によって切断して正極引出タブ、負極引出タブを一体に作製する際に、正極引出タブ、負極引出タブに、しわ、変形等が生じることがないので、特性が優れた電池を効率的に製造することが可能となる。
【符号の説明】
【００２６】
１００・・・正極電極、１０１・・・正極集電体、１０２・・・正極電極基材，１０３・・・正極活物質層、１０３ａ・・・第ｎの塗布部、１０３ｂ・・・第ｎの非塗布部、１０３ｃ・・・第ｎ＋１の塗布部、１０３ｄ・・・正極活物層、１０３ｅ・・・正極活物層、１０４・・・正極電極部外形線、１０５ａ，１０５ｂ・・・両側面部、１０６・・・正極電極用切断体、１１０・・・第一切断線、１１２・・・第二切断線、１１３・・・正極引出タブ形成部、１１４・・・先端部、１１５・・・正極引出タブ、２０６・・・負極電極用切断体、２１３・・・負極引出タブ形成部、２１４・・・先端部、２１５・・・負極引出タブ、３００・・・セパレーター、４００・・・電極積層体、４１０・・・固定テープ、５００・・・切断装置、５１０・・・上部ストリッパー、５２０・・・切断刃、５２２・・・切断刃、５３０・・・下部ストリッパー、５４０・・・アンビル
【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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【手続補正書】
【提出日】平成25年1月3日(2013.1.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体上に活物質が形成された塗布部と、活物質が形成されていない非塗布部とを備えた帯状電極から、前記非塗布部が電極引出タブとなるように電池用電極を分離する電池用電極の製造方法であって、前記塗布部の集電体面と前記電極引出タブとなる前記非塗布部の集電体面とを同一平面上に保持して、前記電極引き出しタブ形成部を取り出した部分とは反対側の第一切断線と、前記電極引出タブを取り出す第二切断線を同時に打ち抜くことを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項２】
活物質が集電帯上に間欠的に塗布された帯状電極から所望のサイズの電池用電極を分離する電池用電極の製造方法であって、
前記帯状電極は第ｎの塗布部と、前記第ｎの塗布部に接する第ｎの非塗布部と、前記第ｎの非塗布部の前記第ｎの塗布部とは反対側で接する第ｎ＋１の塗布部を有し（ｎは正の整数）、少なくとも前記第ｎの塗布部、前記第ｎの非塗布部、前記第ｎ＋１の塗布部を含んで切断することを特徴とする請求項１記載の電池用電極の製造方法。
【請求項３】
前記電池用電極の第ｎ＋１の塗布部を切除することを特徴とする請求項２記載の電池用電極の製造方法。
【請求項４】
電池用電極がリチウムイオン二次電池用の電極であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の電池用電極の製造方法。
【請求項５】
活物質が集電帯上に間欠的に塗布された帯状電極から前記帯状電極は第ｎの塗布部と、前記第ｎの塗布部に接する第ｎの非塗布部と、前記第ｎの非塗布部の前記第ｎの塗布部とは反対側で接する第ｎ＋１の塗布部を有し（ｎは正の整数）、
少なくとも前記第ｎの塗布部、前記第ｎの非塗布部、前記第ｎ＋１の塗布部を含んで切断した正極電極と、
前記正極電極と同様に作製した負極電極をセパレーターを介して積層したことを特徴とする電池。
【請求項６】
前記塗布部と、前記第ｎの塗布部に接する第ｎの非塗布部と、前記第ｎの非塗布部の前記第ｎの塗布部とは反対側で接する第ｎ＋１の塗布部を有し（ｎは正の整数）、
少なくとも前記第ｎの塗布部、前記第ｎの非塗布部、前記第ｎ＋１の塗布部を含んで切断した正極電極から第ｎ＋１の塗布部を切断した正極電極と、
前記正極電極と同様に作製した負極電極をセパレーターを介して積層した電極積層体を備えたことを特徴とする請求項５記載の電池。
【国際調査報告】
2013031889.tif 000009
2013031889.tif 000010
2013031889.tif 000011
2013031889.tif 000012