(57)【要約】【課題】  電極板が変形することなく捲回する時に重なるようにリード線をとることが可能で、電池反応の効率がよいため、体積あたりのエネルギー量が高く、且つリード線の取り付けが容易で効率的に生産可能な非水電解液二次電池を提供する。【解決手段】  非水電解液二次電池用電極板の正極板と負極板の組み合わせであって、該正極板及び該負極板は所定パターン状に設けられた電極活物質層を備え、該正極板と該負極板の間にセパレータを挟んで重ねて捲回する時に正負両極の活物質層の非塗布部同士及び正負両極の活物質層の塗布部同士が同位置に重なるように、集電体の長手方向の各電極活物質層のピッチが異なることを特徴とする、非水電解液二次電池用電極板の正極板と負極板の組み合わせである。【選択図】      図３
2006260892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水電解液二次電池用電極板の正極板と負極板の組み合わせであって、該正極板及び該負極板は、集電体と該集電体の少なくとも一面へ所定パターン状に設けられた電極活物質層を備え、該パターン形状は少なくとも集電体の長手方向へ電極活物質層が間欠的に配置されてなり、該正極板と該負極板の間にセパレータを挟んで重ねて捲回する時に正負両極の活物質層の非塗布部同士及び正負両極の活物質層の塗布部同士が同位置に重なるように、集電体の長手方向の各電極活物質層のピッチが異なることを特徴とする、非水電解液二次電池用電極板の正極板と負極板の組み合わせ。
【請求項２】
非水電解液二次電池用電極板の正極板と負極板の製造方法であって、集電体へ電極活物質層用塗工組成物を塗布する塗布部と塗布しない非塗布部とを、当該各塗布部のピッチが異なるように、集電体の塗布流れ方向へ設けることにより、正極板及び負極板をセパレータを介して重ねて捲回する時に正負両極の活物質層の非塗布部同士及び正負両極の活物質層の塗布部同士が同位置に重なるような所定パターン状に電極活物質層を形成する工程を少なくとも有することを特徴とする、非水電解液二次電池用電極板の正極板と負極板の製造方法。
【請求項３】
セパレータを間に挟んで重ねて捲回した正極板と負極板を備える非水電解液二次電池であって、該正極板と該負極板は、集電体と該集電体の少なくとも一面へ所定パターン状に設けられた電極活物質層を備え、該パターン形状は少なくとも集電体の長手方向へ電極活物質層が間欠的に配置されてなり、捲回した状態において正負両極の活物質層の非塗布部同士及び正負両極の活物質層の塗布部同士が同位置に重なるように、集電体の長手方向の各電極活物質層のピッチが異なることを特徴とする、非水電解液二次電池。
【請求項４】
前記正極板および負極板の非塗布部にリード線が取り付けられており、正極板のリード線同士および負極板のリード線同士が、それぞれ同位置に重なるように当該電極板が捲回されている、請求項３に記載の非水電解液二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池用の電極、当該電極の製造方法、及び、それらを用いた非水電解液二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
非水電解液二次電池、代表的にはリチウムイオン二次電池は、高エネルギー密度で高電圧を有し、且つ軽量性に優れることから、駆動機器、携帯電子機器、電気自動車等、種々の分野で用いられている。
【０００３】
有機電解液を主成分とする非水電解質を用いる非水電解液二次電池では、非水電解質の電気伝導度が水系電解質に比べて低いので、電極板を薄くする必要がある。また、大電流を取り出すには反応面積を大きくする必要があるため、正、負の電極板をシート状にし、これらの電極板をセパレータを介してロール状に捲回した構造等が採用されている。
【０００４】
電気自動車等に用いられる大型の非水電解液二次電池では、高出力かつ充放電時の発熱を抑えるため、電極を積層した電池、または電極を捲回し、捲回の周回ごとにリード線をとった電池がある。積層型の電池では電極を切り抜くか又は打ち抜いて、セパレータを挟んで積層させる。一方、捲回型電池では、電極の片側に未塗工部を作り、その未塗工部にリード線をタブ付け溶接して集電する方法が開示されている（特許文献１、２）。しかし、この方法では作業中に未塗工部が変形し易く、作業性が悪かった。
【０００５】
また、電極板にリード線をタブ付けするための方法としては、導電性基材の生地部を形成するために、従来から、活物質層用塗工組成物の塗布、乾燥により形成された活物質層を除去することが行なわれている。除去する方法として、一対のナイフ材で筋入れを行なうとともに筋間の活物質層をスリ割フライスにより削り落とす方法（特許文献３）や、両面に塗布された活物質層の上下両方向から刃状体を当接し、活物質層を剥離除去する方法（特許文献４）が提案されている。しかしこれらの方法では、活物質層の剥離除去という余分な作業工程を必要とするだけでなく、除去しきれなかった活物質層があった場合、その影響でリード線のタブ付け溶接が困難であった。
【０００６】
導電性基材の生地部を形成するための方法としては、特許文献５には、特定の粘性を有する電極材料塗布液を、塗布液供給システムに接続されたダイノズルによって吐出させ、走行する導電性基材上に、長手方向の一定間隔ごとに未塗布部を設けながら前記塗布液を塗布することを特徴とするシート状電極板の製造方法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−３０６４７０号公報
【特許文献２】特開平９−３０６４７１号公報
【特許文献３】特公昭６０−４８８６５号公報
【特許文献４】特開平２−９８０４０号公報
【特許文献５】特開平１０−５５７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の実状に鑑みて成し遂げられたものであり、その第一の目的は、電極板が変形することなく捲回する時に重なるようにリード線をとることが可能で、電池反応の効率がよいため、体積あたりのエネルギー量が高く、且つリード線の取り付けが容易で効率的に生産可能な非水電解液二次電池用の正極板と負極板の組み合わせを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第二の目的は、電極板が変形することなく捲回する時に重なるようにリード線をとることが可能で、電池反応の効率がよいため、体積あたりのエネルギー量が高く、且つリード線の取り付けが容易で効率的に生産可能な非水電解液二次電池用電極板の正極板と負極板の製造方法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第三の目的は、上記電極板を用いて、電池反応の効率がよく、高出力且つ充放電時の発熱を抑えることが可能な非水電解液二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る非水電解液二次電池用の正極板と負極板の組み合わせは、該正極板と該負極板とが集電体と該集電体の少なくとも一面へ所定パターン状に設けられた電極活物質層を備え、該パターン形状は少なくとも集電体の長手方向へ電極活物質層が間欠的に配置されてなり、該正極板と該負極板の間にセパレータを挟んで重ねて捲回する時に正負両極の活物質層の非塗布部同士及び正負両極の活物質層の塗布部同士が同位置に重なるように、集電体の長手方向の各電極活物質層のピッチが異なることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る非水電解液二次電池用電極板の正極板と負極板の製造方法は、集電体へ電極活物質層用塗工組成物を塗布する塗布部と塗布しない非塗布部とを、当該各塗布部のピッチが異なるように、集電体の塗布流れ方向へ設けることにより、該正極板と該負極板の間にセパレータを挟んで重ねて捲回する時に正負両極の活物質層の非塗布部同士及び正負両極の活物質層の塗布部同士が同位置に重なるような所定パターン状に電極活物質層を形成する工程を少なくとも有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る非水電解液二次電池は、上記本発明に係る非水電解液二次電池用の正極板と負極板の組み合わせを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、前記各電極活物質層のピッチが、正極板と負極板を重ね合わせて捲回する時に、正負両極の活物質層の塗布部が同位置に重なるように設定されているため、電池反応の効率がよく、体積あたりのエネルギー量が高い。従って、この正極板と負極板の組み合わせを二次電池に用いることにより、高出力が得られ、且つ、充放電時の発熱を抑えることが可能である。
【００１５】
また、本発明においては、少なくとも集電体の長手方向へ電極活物質層が間欠的に配置されてなる正極板と負極板を捲回する時に、正負両極の活物質層の非塗布部が同位置に重なるように、集電体の長手方向の各電極活物質層のピッチが異なるため、当該ピッチに含まれる非塗布部にリード線を取り付けることにより、電極板が変形することなく、捲回する時に正極板のリード線同士および負極板のリード線同士が、それぞれ重なるようにリード線をとることが可能である。
従って、非塗布部にリード線を取り付けるためリード線の取り付けが容易で、且つ効率的に生産可能である。また、正極板のリード線群の配置と負極板のリード線群の配置をそれぞれまとめるため、異極間のリード線の接触を確実に防止することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る非水電解液二次電池用電極板は、集電体と該集電体の少なくとも一面へ所定パターン状に設けられた電極活物質層を備えた非水電解液二次電池用の正極板と負極板の組み合わせにおいて、該パターン形状は少なくとも集電体の長手方向へ電極活物質層が間欠的に配置されてなり、該正極板と該負極板の間にセパレータを挟んで重ねて捲回する時に正負両極の活物質層の非塗布部同士及び正負両極の活物質層の塗布部同士が、それぞれ同位置にぴったりと重なるように、集電体の長手方向の各電極活物質層のピッチが異なることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る非水電解液二次電池用の正極板と負極板の製造方法は、集電体へ電極活物質層用塗工組成物を塗布する塗布部と塗布しない非塗布部とを、当該各塗布部のピッチが異なるように、集電体の塗布流れ方向へ設けることにより、正極板と負極板の間にセパレータを挟んで重ねて捲回する時に正負両極の活物質層の非塗布部同士及び正負両極の活物質層の塗布部が同位置にぴったりと重なるような所定パターン状に電極活物質層を形成する工程を少なくとも有することを特徴とするものである。
【００１８】
本発明に用いる正極板は、少なくとも正極活物質及び結着材を含有する正極用活物質層塗工組成物を集電体の少なくとも一面に塗布して、正極活物質層を形成することによって作製される。
一方、負極板は、少なくとも負極活物質及び結着材を含有する負極用活物質層塗工組成物を集電体の少なくとも一面に塗布して、負極活物質層を形成することによって作製される。
【００１９】
正極活物質としては、従来から非水電解液二次電池の正極活物質として用いられている材料を用いることができ、例えば、ＬｉＭｎ2Ｏ4（マンガン酸リチウム）、ＬｉＣｏＯ2（コバルト酸リチウム）若しくはＬｉＮｉＯ2（ニッケル酸リチウム）等のリチウム酸化物、または、ＴｉＳ2、ＭｎＯ2、ＭｏＯ3もしくはＶ2Ｏ5等のカルコゲン化合物を例示することができる。
【００２０】
正極活物質は、塗工層中に均一に分散させるために、１〜１００μｍの範囲の粒径を有し、且つ平均粒径が約１０μｍの粉体であることが好ましい。これらの正極用活物質は単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２１】
一方、負極活物質としては、従来から非水電解液二次電池の負極活物質として用いられている材料を用いることができ、例えば、天然グラファイト、人造グラファイト、アモルファス炭素、カーボンブラック、または、これらの成分に異種元素を添加したもののような炭素質材料が好んで用いられる。溶媒が有機系の場合には金属リチウムまたはリチウム合金のようなリチウム含有金属が好適に用いられる。
【００２２】
負極活物質の粒子形状は特に限定されないが、例えば、鱗片状、塊状、繊維状、球状のものが使用可能である。負極活物質は、塗工層中に均一に分散させるために、１〜１００μｍの範囲の粒径を有し、且つ平均粒径が約１０μｍの粉体であることが好ましい。これらの負極用活物質は単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２３】
塗工組成物中の正極又は負極活物質の配合割合は、溶剤を除く配合成分を基準（固形分基準）とした時に通常は９０〜９８．５重量％とする。
【００２４】
結着材としては従来から用いられているもの、例えば、熱可塑性樹脂、より具体的にはポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアクリル酸エステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリビニル樹脂、フッ素系樹脂またはポリイミド樹脂等を使用することができる。この際、反応性官能基を導入したアクリレートモノマーまたはオリゴマーを結着材中に混入させることも可能である。そのほかにも、ゴム系の樹脂や、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂、アクリレートモノマー、アクリレートオリゴマー或いはそれらの混合物からなる電離放射線硬化性樹脂、上記各種の樹脂の混合物を使用することもできる。
【００２５】
塗工組成物中の結着材の配合割合は、固形分基準で通常は０．５〜１０重量％、好ましくは３〜６重量％とする。
【００２６】
正極又は負極用活物質層塗工組成物には、導電剤を添加しても良い。導電剤としては、例えば、グラファイト、カーボンブラックまたはアセチレンブラック等の炭素質材料が必要に応じて用いられる。塗工組成物中の導電剤の配合割合は、通常、固形分基準で１．５〜１０．０重量％とする。
【００２７】
正極又は負極用活物質層塗工組成物を調製する溶剤としては、トルエン、メチルエチルケトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン或いはこれらの混合物のような有機溶剤を用いることができる。塗工組成物中の溶剤の割合は、通常は３０〜６０重量％、好ましくは４５〜５５重量％とし、塗工液をスラリー状に調製する。
【００２８】
正極又は負極活物質層用塗工組成物は、適宜選択した正極又は負極活物質、結着材、及び他の配合成分を適切な溶剤中にいれ、ホモジナイザー、ボールミル、サンドミル、ロールミルまたはプラネタリーミキサー等の分散機により混合分散して、スラリー状に調製できる。
【００２９】
このようにして調製された正極又は負極活物質層用塗工組成物を、基体である集電体の少なくとも一面に塗布・乾燥して正極又は負極活物質層を形成する。正極板の集電体としては通常、アルミニウム箔が好ましく用いられる。一方、負極板の集電体としては、電解銅箔や圧延銅箔等の銅箔が好ましく用いられる。集電体の厚さは通常、５〜５０μｍ程度とする。
【００３０】
特に、本発明においては、集電体へ電極活物質層用塗工組成物を塗布する塗布部と塗布しない非塗布部とを、当該各塗布部のピッチが異なるように、集電体の塗布流れ方向へ設けることにより、正極板と負極板の間にセパレータを挟んで捲回する時に正極活物質層と負極活物質層の非塗布部同士、及び、正極活物質層と負極活物質層の塗布部同士が、それぞれ同位置にぴったりと重なるような所定パターン状に電極活物質層を形成する。
図１は、本発明の非水電解液二次電池用電極板１の一例を模式的に示した図であり、集電体２の少なくとも一面に、集電体２の長手方向へ電極活物質層３が間欠的に、すなわち電極活物質層３と非塗布部４が交互に配置されてなり、集電体２の長手方向の各電極活物質層３のピッチ（５（１）、５（２）、・・・５（ｎ））が異なっている。上記電極活物質層（塗布部）のピッチとは、各電極活物質層（塗布部）の集電体の長手方向（塗布流れ方向）の一辺の長さの起点（又は終点）６と、当該電極活物質層（塗布部）に隣接する電極活物質層（塗布部）の集電体の長手方向（塗布流れ方向）の同じ側の一辺の長さの起点（又は終点）６との間の距離をいう。
【００３１】
各塗布部のピッチが異なるとは、ランダムに異なることも、所定の規則性を持って異なることも含まれる。
【００３２】
前記各電極活物質層のピッチは、電池１セル分全体で、又は電池１セル分の中で２以上に分けられた領域の少なくとも１つの領域で、集電体の長手方向に向かって次第に大きくなるか又は次第に小さくなることが、捲回する時に重なるようにリード線をとることが可能になる点から好ましい。なお、電池１セル分９とは、電池１セルに使用する電極板の部分をいう。本発明の電極板は、電池１セル分９が複数個提供できるような長尺の電極板であっても良く、例えば図１に示されるように、電池１セル分９毎の間には、電池作製に使用されない電極活物質層や非塗布部を含んでいても良い。
【００３３】
前記各電極活物質層のピッチが、電池１セル分全体で、集電体の長手方向に向かって次第に大きくなるか又は次第に小さくなる場合の一例としては、図１のような場合が挙げられる。また、電池１セル分の中で２以上に分けられた領域の少なくとも１つの領域で、集電体の長手方向に向かって次第に大きくなるか又は次第に小さくなる場合の一例としては、図２（ａ）のように、電池１セル分の中で３つに分けられた領域１０（１）、１０（２）、１０（３）のうち、１０（２）において、各電極活物質層のピッチが集電体の長手方向に向かって次第に大きくなるか又は次第に小さくなっている場合が挙げられる。また別の一例としては、図２（ｂ）のように、電池１セル分の中で４つに分けられた領域１０（１）、１０（２）、１０（３）、１０（４）のうち、１０（２）及び１０（３）において各々別のピッチで次第に大きくなるか又は次第に小さくなる場合等が挙げられる。
例えば、図２（ｂ）のような、電池１セル分の中で２以上に分けられた領域の２以上において、各電極活物質層のピッチが集電体の長手方向に向かって次第に大きくなるか又は次第に小さくなっている場合には、捲回時に、巻きの内側部におけるリード線を付ける周回数と、巻きの外側部におけるリード線を付ける周回数とを変えていくことが可能になる。例えば、捲回時に、巻きの内側部においては４周回ごとにリード線を付け、巻きの外側部においては３周回ごとにリード線を付けること等ができるようになる。捲回時に、リード線を付ける周回数を適宜調節することにより、非塗布部を最小限に減らして電池容量を上げながら良好に充放電時の発熱を抑える等が可能になる。なお、電池１セル分の中で２以上に分けられた領域には、非塗布部のみからなる領域があっても良い。このような非塗布部のみからなる領域は、例えば、小型電池等において電極板を捲き回した時に最外周に用いられる。
【００３４】
前記各電極活物質層のピッチが、電池１セル分全体でランダムである場合であっても、捲回時に、リード線を付ける周回数を適宜ランダムに取れば、捲回する時に重なるようにリード線をとることが可能になる。
【００３５】
塗布部のピッチを変える方法としては、電極活物質層の長手方向の長さと非塗布部の長手方向の長さの両方を変える方法、電極活物質層の長手方向の長さは一定にして非塗布部の長手方向の長さを変える方法、非塗布部の長手方向の長さはそれぞれ一定にして電極活物質層の長手方向の長さを変える方法等が挙げられるが、単位面積当りの電極活物質量を増加する点からは、電極活物質層の長手方向の長さはなるべく長くすることが好ましい。
【００３６】
従って、前記各電極活物質層のピッチに含まれる電極活物質層の集電体の長手方向の長さは、ピッチの長さが長い程それよりも短いピッチに含まれる電極活物質層の集電体の長手方向の長さと同じか又はそれよりも長いことが、単位面積当りの電極活物質量を増加することができ、電池容量の点から好ましい。
【００３７】
更に、リード線を良好に取り付ける目的から非塗布部の長手方向の長さをリード線が良好に取り付けられる最低限の長さに一定に確保して、電極活物質層の長さをピッチの長さに合わせて調節することが、単位面積当りの電極活物質量を増加することができ、電池容量の点から好ましい。
尚、本発明のように集電体へ電極活物質層用塗工組成物を塗布する時に、塗布部と非塗布部とを、集電体の塗布流れ方向へ間歇的に設けることにより以下の効果が得られる。
すなわち、従来、集電体へ電極活物質層用塗工組成物を塗布する時は、集電体の幅方向における少なくとも一方の側縁部に所定の幅で集電体の非塗布部を残し、集電体の長手方向へ切れ間なく塗工組成物を塗布して塗布部を設けることにより、該塗布部と長手方向に平行して非塗布部を形成していた。そして、活物質層を高密度化するために電極板を圧延した後、該非塗布部にリード線が取り付けられていた。しかし、このような電極板を圧延する際には、塗布部と非塗布部の長手方向の伸び率が異なるため、電極板が変形し、歪んでシワが生じてしまう。
これに対して、本発明においては、集電体へ電極活物質層用塗工組成物を塗布する時は、集電体の長手方向へ間歇的に塗工組成物を塗布して塗布部と非塗布部を交互に設ける。そして、集電体の幅方向における側縁部に長手方法と平行にのびた非塗布部がある場合には、該非塗布部を裁断して切り離した後、電極板を圧延し、前記非塗布部にリード線を取り付ける。このため、電極板の圧延の際には、塗布部が長手方向に均一に伸び、電極板が変形したり、歪んでシワを生じさせることなく、電極活物質層を高密度化することができる。
【００３８】
集電体へ電極活物質層用塗工組成物を塗布する塗布部と塗布しない非塗布部とを、当該各塗布部のピッチが異なるように、集電体の塗布流れ方向へ設けることにより、所定パターン状に電極活物質層を形成する工程における塗布方法としては、電極活物質層用塗工組成物をダイヘッドで間欠的に供給するダイコート法を用いて、該電極活物質層用塗工組成物を集電体に塗布する方法や、電極活物質層用塗工組成物をダイヘッドへ連続的に供給し、ダイヘッド及び／又は集電体を離間、接近させて、該電極活物質層用塗工組成物を該集電体に塗布することで、集電体へ塗布する塗布部と塗布しない非塗布部とを集電体の塗布流れ方向へ設ける方法や、電極活物質層用塗工組成物を第１のロール上へ供給しコンマヘッドで掻き取って所定量とし、該所定量の電極活物質組成物をコンマリバース法により第２ロール上に沿って走行する集電体へ転移させる際に、第２ロールを第１ロールから離間、接近させることで、前記集電体へ前記電極活物質組成物の塗布部と非塗布部とを設ける方法等が挙げられる。なお、活物質層は、複数回塗布、乾燥を繰り返すことにより形成してもよい。
【００３９】
塗布された電極活物質層用塗工組成物は、組成物中に含まれる溶剤を除去するために、通常乾燥される。乾燥工程における熱源としては、熱風、赤外線、マイクロ波、高周波、或いはそれらを組み合わせて利用できる。乾燥工程において集電体をサポート又はプレスする金属ローラーや金属シートを加熱して放出させた熱によって乾燥してもよい。また、乾燥後、電子線または放射線を照射することにより、結着材を架橋反応させて活物質層を得ることもできる。
【００４０】
更に、得られた電極活物質層をプレス加工することにより、電極活物質層の密度、集電体に対する密着性、均質性を向上させることができる。
【００４１】
プレス加工は、例えば、金属ロール、弾性ロール、加熱ロールまたはシートプレス機等を用いて行う。本発明においてプレス温度は、活物質層の塗工膜を乾燥させる温度よりも低い温度とする限り、室温で行っても良いし又は加温して行っても良いが、通常は室温（室温の目安としては１５〜３５℃である。）で行う。
【００４２】
ロールプレスは、ロングシート状の負極板を連続的にプレス加工できるので好ましい。ロールプレスを行う場合には定位プレス、定圧プレスのいずれを行っても良い。プレスのライン速度は通常、５〜５０ｍ／ｍｉｎ．とする。ロールプレスの圧力を線圧で管理する場合、加圧ロールの直径に応じて調節するが、通常は線圧を０．５ｋｇｆ／ｃｍ〜１ｔｆ／ｃｍとする。
【００４３】
また、シートプレスを行う場合には通常、４９０３〜７３５５０Ｎ／ｃｍ２（５００〜７５００ｋｇｆ／ｃｍ２）、好ましくは２９４２０〜４９０３３Ｎ／ｃｍ２（３０００〜５０００ｋｇｆ／ｃｍ２）の範囲に圧力を調節する。プレス圧力が小さすぎると活物質層の均質性が得られにくく、プレス圧力が大きすぎると集電体を含めて電極板自体が破損してしまう場合がある。活物質層は、一回のプレスで所定の厚さにしてもよく、均質性を向上させる目的で数回に分けてプレスしてもよい。
【００４４】
電極活物質層の塗工量は通常、２０〜２５０ｇ／ｍ2とし、その厚さは、乾燥、プレス後に通常１０〜２００μｍ、好ましくは５０〜１７０μｍの範囲にする。負極活物質層の密度は、塗工後は１．０ｇ／ｃｃ程度であるが、プレス後は１．５ｇ／ｃｃ以上（通常は１．５〜１．７５ｇ／ｃｃ程度）まで増大する。従って、プレス加工を支障なく行って体積エネルギー密度を向上させることにより、電池の高容量化を図ることが出来る。
【００４５】
このようにして得られる電極板の活物質層は、少なくとも正極又は負極活物質及び結着材を含有し、さらに必要に応じて導電剤やその他の成分を含有してなるものであり、乾燥後の活物質層に含有される各成分の配合割合は、活物質層用塗工組成物の固形分基準での配合割合と同じである。
【００４６】
図３に模式的に示すように、本発明において用いられる正極板と負極板は、該正極板１ａと該負極板１ｂの間にセパレータ２を挟んで重ねて捲回すると、正負両極の活物質層の非塗布部同士４ａ、４ｂが同位置にぴったりと重なり、且つ、正負両極の活物質層の塗布部３ａ、３ｂが同位置にぴったりと重なる。
正極板と負極板を捲回した状態で、正負両極の活物質層の非塗布部同士及び正負両極の活物質層の塗布部を、それぞれ同位置に重ねるためには、本発明のように、巻きの周回距離に合わせて、塗工部と非塗工部を含む活物質層のピッチを調節する必要がある。展開状態の集電体の長手方向に等間隔に塗工部と非塗工部を設ける場合には、捲回した状態で塗布部同士及び非塗布部同士を同位置に重ねることが出来ない。
【００４７】
本発明においては、正極板と負極板を捲回した状態で、正負両極の活物質層の塗布部同士がセパレータを間に介して同位置にぴったりと重なるため、正極活物質層塗布部と負極活物質層塗布部がセパレータを介してぴったりと重ならない場合よりも、電池反応の効率を向上させ、体積あたりのエネルギー量を増大させることができる。
【００４８】
また、本発明においては、電極板を捲回する時に正極活物質層の非塗布部と負極活物質層の非塗布部が同位置に重なるように、集電体の長手方向の各電極活物質層のピッチが異なるため、当該ピッチに含まれる非塗布部にリード線を取り付けることにより、電極板が変形することなく捲回の周回ごとに、同極のリード線同士がそれぞれ重なり、且つ、異極リード線と接触しないようにリード線をとることが可能である。その結果、高出力が得られ、且つ、充放電時の発熱を抑えることが可能である。
図４には、非塗布部にリード線７ａが取り付けられた正極板１ａと、非塗布部にリード線７ｂが取り付けられた負極板１ｂの組み合わせが、正極活物質層の各非塗布部のリード線７ａ同士及び負極活物質層の各非塗布部のリード線７ｂ同士が、それぞれ同極ごとに同位置に重なるように捲回されて、テープ８で固定されている一例の概略図を示す。
例えば、図５（ａ）と図５（ｂ）に示すように、正極活物質層非塗布部に溶接されるリード線と負極活物質層非塗布部に溶接されるリード線が、集電体の異なる端側から外部へ突出するように溶接されていると、正極のリード線と負極のリード線との間に距離が保たれ、上記効果を得ることができる。
【００４９】
リード線は公知のリード線でよく、例えば集電体に溶接すること等により固定することができる。リード線は、電極板を捲回する１回ごとに同位置に重ならなくてもよく、電極板を捲回する複数回ごとにリード線が同位置に重なるようにしても良い。
本発明においては、非塗布部にリード線を取り付けるためリード線の取り付けが容易で、且つ効率的に生産可能である。さらに、集電体の長手方向へ電極活物質層が間欠的に配置されていることから、高密度化するための圧延プレス時の高圧でもシワが発生しないというメリットも有する。
【００５０】
電極板を捲回する時に正極または負極活物質層の非塗布部は、捲回の毎周回ごとに出現する必要はなく、電極板を捲回する複数回ごとに非塗布部が同位置に重なるようにしても良い。
また、本発明に用いる非水電解液二次電池用の正極板及び負極板電極板において、上記のように間欠的に配置された電極活物質層は、集電体の少なくとも一方の面にあればよい。
なお、各塗布部のピッチ、非塗布部の集電体の長手方向の長さ、電極活物質層の集電体の長手方向の長さ等は、製造する非水電解液二次電池の設計によりそれぞれ適宜調節されるものであり、特に制限されない。
【００５１】
以上のようにして本発明に係る非水電解液二次電池用の正極板と負極板の組み合わせが得られ、この正極板と負極板を用いて非水電解液二次電池を作製することができる。
【００５２】
通常、正極板及び負極板を、ポリエチレン製多孔質フィルムのようなセパレータを介して渦巻状に捲き回し、外装容器に挿入する。挿入後、正極板に取り付けられたリード線を外装容器に設けた正極端子に接続し、一方、負極板に取り付けられたリード線を外装容器に設けた負極端子に接続し、外装容器に非水電解液を充填し、密封することによって、本発明に係る電極板を備えた非水電解液二次電池が完成する。
【００５３】
リチウム系二次電池を作製する場合には、溶質であるリチウム塩を有機溶媒に溶かした非水電解液が用いられる。リチウム塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ等の無機リチウム塩、または、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３、ＬｉＯＳＯ２ＣＦ３、ＬｉＯＳＯ２Ｃ２Ｆ５、ＬｉＯＳＯ２Ｃ３Ｆ７、ＬｉＯＳＯ２Ｃ４Ｆ９、ＬｉＯＳＯ２Ｃ５Ｆ１１、ＬｉＯＳＯ２Ｃ６Ｆ１３、ＬｉＯＳＯ２Ｃ７Ｆ１５等の有機リチウム塩等が用いられる。
【００５４】
リチウム塩を溶解するための有機溶媒としては、環状エステル類、鎖状エステル類、環状エーテル類、鎖状エーテル類等を例示できる。より具体的には、環状エステル類としては、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ビニレンカーボネート、２−メチル−γ−ブチロラクトン、アセチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等を例示できる。
【００５５】
鎖状エステル類としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルブチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ブチルプロピルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル等を例示できる。
【００５６】
環状エーテル類としては、テトラヒドロフラン、アルキルテトラヒドロフラン、ジアルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、アルキル−１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキソラン等を例示できる。
【００５７】
鎖状エーテル類としては、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテル等を例示することができる。
【実施例】
【００５８】
（実施例１）
正極用活物質としてＬｉＭｎ2Ｏ4（粉末を９０重量部と、正極用導電剤としてアセチレンブラックを５重量部と、正極用結着材としてポリフッ化ビニリデンを５重量部と、固形分が組成物中６０重量％になるように溶剤としてＮ−メチル−ピロリドンを用いて、これらをプラネタリーミキサーで混合することにより、正極活物質層用塗工組成物の調製を行った。集電体として厚さ１５μｍのアルミ箔に、捲回時に１周ごとに非塗布部が重なるように、ダイヘッドで間欠的に供給するダイコート法を用いて、正極活物質層用塗工組成物を塗工した。一面あたりの塗工量は約１５０ｇ／ｍ2となるようにし、両面に同じパターンで塗工した。電池１セル分において、非塗布部は２０ｍｍに固定し、最初に塗布した塗布部の集電体の長手方向の長さが１８０ｍｍで、塗布部は各ピッチごとに２０ｍｍずつ長手方向に長くなるように１５回塗布した。また、各電池１セル分の間は、非塗布部を４０ｍｍ、塗布部を１００ｍｍ設けた。
【００５９】
また、負極用活物質として人造黒鉛を９７重量部と、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを１重量部と、負極用結着材としてスチレン−ブタジエンゴムを２重量部と、固形分が組成物中４５重量％になるように溶剤としてイオン交換水を用いて、これらをプラネタリーミキサーで混合することにより、負極活物質層用塗工組成物の調製を行った。集電体として厚さ１０μｍの銅箔に、捲回時に１周ごとに非塗布部が重なるように、ダイヘッドで間欠的に供給するダイコート法を用いて、負極活物質層用塗工組成物を塗工した。一面あたりの塗工量は約５０ｇ／ｍ2となるようにし、両面に同じパターンで塗工した。電池１セル分において、非塗布部は１８ｍｍに固定し、最初に塗布した塗布部の集電体の長手方向の長さが１９０ｍｍで、塗布部は各ピッチごとに２０ｍｍずつ長手方向に長くなるように１５回塗布した。また、各電池１セル分の間は、非塗布部を４０ｍｍ、塗布部を１００ｍｍ設けた。
【００６０】
塗工乾燥後、ロールプレス機にて、正極は塗工部が３．２０ｇ／ｃｃ、負極は塗工部が１．２０ｇ／ｃｃになるように圧延加工を行った。
その後、正極は１００ｍｍ幅、負極は１０５ｍｍ幅になるようにスリットを行い、各電極板を作製した。
【００６１】
得られた正極板と負極板の各非塗布部にリード線をタブ付けした。当該正極板と負極板を外装容器に挿入できるように、セパレータを介して、両極の非塗布部同士及び両極の塗布部同士がぴったりと重なるように捲き回した。捲き回した電極板を外装容器に挿入し、電解液として１Ｍ  ＬｉＰＦ6のエチレンカーボネート／メチルエチルカーボネート（１／１）溶液を注入した。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る電極板の活物質層の配置の一例を模式的に示した図である。
【図２（ａ）】本発明に係る電極板の活物質層の配置の他の一例を模式的に示した図である。
【図２（ｂ）】本発明に係る電極板の活物質層の配置の他の一例を模式的に示した図である。
【図３】本発明に係る正極板と負極板の組み合わせを捲回した状態の一部を模式的に示した断面図である。
【図４】本発明に係る電極板にリード線が取り付けられて捲回した一例を示した概略図である。
【図５（ａ）】本発明に係る電極板にリード線が取り付けられた場合の一例を模式的に示した図である。
【図５（ｂ）】本発明に係る電極板にリード線が取り付けられた場合の一例を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…非水電解液二次電池用電極板
１ａ…正極板
１ｂ…負極板
２…集電体
３（３ａ、３ｂ）…電極活物質層
４（４ａ、４ｂ）…電極活物質層非塗布部
５（１）、５（２）、・・・５（ｎ）…各電極活物質層のピッチ
６…各電極活物質層の集電体の長手方向の一辺の長さの起点又は終点
７（７ａ、７ｂ）…リード線
８…テープ
９…電池１セル分
１０（１）、１０（２）、・・１０（ｎ）…電池１セル分で２以上に分けられた領域
【図１】
2006260892.tif 000003
【図２（ａ）】
2006260892.tif 000004
【図２（ｂ）】
2006260892.tif 000005
【図３】
2006260892.tif 000006
【図４】
2006260892.tif 000007
【図５（ａ）】
2006260892.tif 000008
【図５（ｂ）】
2006260892.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成17年4月1日(2005.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
図３に模式的に示すように、本発明において用いられる正極板と負極板は、該正極板１ａと該負極板１ｂの間にセパレータを挟んで重ねて捲回すると、正負両極の活物質層の非塗布部同士４ａ、４ｂが同位置にぴったりと重なり、且つ、正負両極の活物質層の塗布部３ａ、３ｂが同位置にぴったりと重なる。
正極板と負極板を捲回した状態で、正負両極の活物質層の非塗布部同士及び正負両極の活物質層の塗布部を、それぞれ同位置に重ねるためには、本発明のように、巻きの周回距離に合わせて、塗工部と非塗工部を含む活物質層のピッチを調節する必要がある。展開状態の集電体の長手方向に等間隔に塗工部と非塗工部を設ける場合には、捲回した状態で塗布部同士及び非塗布部同士を同位置に重ねることが出来ない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2006260892.tif 000010