(57)【要約】 【課題】  電極活物質塗工領域および非塗工領域を有する集電体からなるリチウムイオン２次電池において、安価で単純な連続塗布装置・圧延装置で構成された電池電極の製造装置および製造方法を提供すること。【解決手段】  電極活物質２の塗工領域および非塗工領域３を有する集電体１に電極活物質２を連続的に塗布し、集電体１に塗布する進行方向に対し、平行に非塗工領域３を設けることで、間欠塗布機構・表裏位置合わせ機構を不要とし、高速で単純な連続塗布装置・圧延装置で構成された電池電極の製造装置および製造方法の提供を可能とする。【選択図】  図１
2006196218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の集電体に進行方向と平行な縞状の電極活物質の層を形成する連続塗布機構と、前記電極活物質が塗布されず露出した前記集電体の非塗工領域に所定の間隔で穴を開ける機構と、前記電極活物質が形成され穴が開けられたシー卜状の集電体を所定の厚さ寸法まで圧縮する圧延ロール機構と、前記シー卜状の集電体を所定の電極寸法に裁断する機構とを備えることを特徴とする２次電池の電池電極の製造装置。
【請求項２】
シート状の集電体に進行方向と平行に縞状の電極活物質の層を形成するように連続的に電極活物質を塗布する工程と、前記電極活物質が塗布されず露出した前記集電体の非塗工領域に所定の間隔で穴を開ける工程と、前記電極活物質層が形成され穴が開けられたシー卜状の集電体を所定の厚さ寸法まで圧縮する圧延ロール工程と、圧縮された前記シー卜状の集電体を所定の電極寸法に裁断する工程とを備えることを特徴とする２次電池の電池電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次電池の電池電極の製造装置および製造方法に関し、特に、リチウムイオン２次電池の電池電極シートの塗布及び圧延に好適な電池電極の製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型電話機などの電子機器類において、主電源の高性能化及び高容量化を図れるリチウムイオン２次電池は、有望な電池として知られている。一般的に、この電池は、シート状の正極および負極の間に、セパレータを介挿させて、捲回もしくは積層して電極群を形成し、この電極群を電池外装容器内に封装して作製される。
【０００３】
シート状の両電極は、アルミまたは銅製の１０〜２０μｍのシート状の集電体１に電極活物質２を間欠塗工し、乾燥処理を施し、密度の向上化を図るための圧延処理を施し、所要の寸法・形状に裁断もしくは打ち抜きをして、分離することで作製される。なお、電極活物質２の間欠塗工では、電極群を形成する際に必要なリード箔を溶着するための電極活物質２の非塗工領域３が設けられる。この非塗工領域３は、電極シートの幅寸法以下で十分であり、不要部は、排除しても構わないものである。
【０００４】
図２は、従来例のリチウムイオン２次電池の電池電極の製造装置及び製造方法を示す図である。この製造装置は、塗布装置と圧延装置の機能を有する。リード箔を溶着するための非塗工領域３を除いて、塗布機構７で、集電体１の表裏面にスラリー状の電極活物質２を間欠塗工する。間欠塗工された電極活物質２は、乾燥機構８により乾燥し、巻き取りし、リール状にする。このような塗布工程は、集電体１の表裏について行う。塗布後の電極シート４は、集電体１の両端を切断するためのサイドカッター１０で切断し、圧縮ロール１１で加圧し、所定の電極厚みまで圧縮する。圧縮後、打ち抜き用の金型を備えた裁断機構１２により、所定の寸法に裁断して、電極シート６を得る。
【０００５】
この例の場合は、非塗工領域３と電極活物質２塗工領域が同一の集電体１上にある構造なので、圧延時に圧延方向に非塗工領域３と電極活物質２塗工領域に伸びが生じる。間欠塗工の場合は、集電体の伸びはそれぞれ非塗工領域３と電極活物質２塗工領域１の内部で発生するので、塗布境界に集電体の伸びの差は生じない。
【０００６】
しかしながら、連続塗布方式の場合は、圧延方向に非塗工領域３と電極活物質２塗工領域に伸びの差が生じ、非塗工領域３と電極活物質２塗工領域の伸び率が異なるので、塗布境界で集電体１に歪みが発生し、安定に圧延するのが困難になる。
【０００７】
このような集電体１の歪みを解消するために、圧延工程の直前で非塗工領域３に塑性加工を施し、圧延時に非塗工領域３と電極活物質２塗工領域の伸び率を一致させる方法が特許文献１に開示されている。しかしながら、張力がかかった状態で、１０〜２０μｍのアルミ箔または銅箔の端を除いた部分に塑性加工を施すのは技術的に困難であるという問題があった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３５７８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した従来例では、電極群を形成する際に必要なリード箔を溶着するための非塗工領域３と電極活物質２塗工領域は、同一の集電体１上にある構成で、圧延されるので、圧延時に圧延方向に非塗工領域３と電極活物質２塗工領域に伸びの差が生じる。集電体幅方向に均一に電極活物質２が塗布されていれば、圧延による伸びの差は影響しない。集電体幅方向に均一に電極活物質２を塗布するには、間欠塗布機構を有する塗工装置が必要となる。更に、集電体１の表裏に塗布するために、初期塗布面塗布位置にあわせて、その反対面を塗布する工程が必要となる。この工程の処理は煩雑で、この工程の機能を備えた塗布装置は、非常に構造が複雑で高価装置となり、塗布処理を安定にかつ高速化するのが困難になるという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術課題は、電極活物質塗工領域および非塗工領域を有する集電体からなるリチウムイオン２次電池において、安価で単純な連続塗布装置・圧延装置で構成された電池電極の製造装置および製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための第１の発明は、シート状の集電体に進行方向と平行な縞状の電極活物質の層を形成する連続塗布機構と、前記電極活物質が塗布されず露出した前記集電体の非塗工領域に所定の間隔で穴を開ける機構と、前記電極活物質が形成され穴が開けられたシー卜状の集電体を所定の厚さ寸法まで圧縮する圧延ロール機構と、前記シー卜状の集電体を所定の電極寸法に裁断する機構とを備えることを特徴とする２次電池の電池電極の製造装置である。
【００１２】
上記目的を達成するための第２の発明は、シート状の集電体に進行方向と平行に縞状の電極活物質の層を形成するように連続的に電極活物質を塗布する工程と、前記電極活物質が塗布されず露出した前記集電体の非塗工領域に所定の間隔で穴を開ける工程と、前記電極活物質層が形成され穴が開けられたシー卜状の集電体を所定の厚さ寸法まで圧縮する圧延ロール工程と、圧縮された前記シー卜状の集電体を所定の電極寸法に裁断する工程とを備えることを特徴とする２次電池の電池電極の製造方法である。
【００１３】
電極活物質塗工領域および非塗工領域を有する集電体に電極活物質を連続的に塗布し、集電体に塗布する進行方向に対し、平行に非塗工領域を設けることで、間欠塗布機構・表裏位置合わせ機構を不要とし、高速で単純な連続塗布装置・圧延装置で構成された電池電極の製造装置および製造方法を提供することを可能とする。
【発明の効果】
【００１４】
圧延処理工程の前に、リード箔の溶着部を除いた非塗工領域の不必要な部分に孔を空けることで、圧延処理時に非塗工領域と電極活物質塗工領域の伸びの差が発生しても、非塗工領域は間欠的に除去してあるので、この伸びの差に起因した歪は吸収される。その結果、伸び率の違いに起因する歪みを回避し、安定でかつ安価で単純・高速な連続塗布装置・圧延装置構成された電池電極の製造装置および製造方法を提供することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態に係る２次電池の電池電極の製造装置および製造方法は、以下の工程を備えたものである。シート状の集電体１に、進行方向と平行に縞状の電極活物質層を形成するために、リード箔を溶着するための非塗工領域３を除き、電極活物質２を連続的に塗工し、乾燥処理を施す。その後、塗布後の電極シート４の形状に合わせて、非塗工領域３の不要となる部分に孔５を空ける。更に、密度の向上化を図るために、所定の厚さ寸法まで圧縮する圧延処理を施し、所定の寸法・形状に裁断もしくは打ち抜きを行い、分離する。
【００１６】
（実施例）
次に、本発明の実施例について、詳細に説明する。図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）は、本発明に係るリチウムイオン２次電池の電池電極の製造方法および製造装置を示す図である。この製造装置は、塗布装置と圧延装置の機能を有している。図１に示すように、リード箔を溶着するための非塗工領域３を除いて、シート状の集電体１の表裏面にスラリー状の電極活物質２を塗布機構７により連続的に塗布した。次に、塗布後の電極シート４は、乾燥機構８により乾燥した後に、巻き取りを行って、リール状にした。この塗布工程は、集電体１の表裏について行った。
【００１７】
塗布後の電極シート４は、集電体１の両端を切断するサイドカッター１０で非塗工領域３を切断し、穴あけ機構９で非塗工領域３に一定寸法ごとに孔５をあけた。その後、圧縮ロール１１にて加圧し、所定の電極厚みまで圧縮した。圧縮後、打ち抜き用の金型を使用した裁断機構１２により、所定の寸法に裁断された電極シート６を得た。
【００１８】
ここで得た裁断された電極シート６は、圧延処理工程の前に、穴あけ機構９を用いて、リード箔の溶着部を除いた非塗工領域３の不必要な部分に一定寸法ごとに孔５を空けた後に、圧縮しているので、従来の製造装置の問題点であった圧延処理時の非塗工領域３と電極活物質２の塗工領域の伸びの差に起因した歪を回避できた。その結果、安定で、かつ安価で単純・高速な連続塗布装置・圧延装置構成された電池電極の製造装置および製造方法を提供することが可能となった。
【００１９】
以上、この発明を実施するための最良の形態を説明したが、この発明は、この形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、なしえるであろう各種変形、修正を含むことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るリチウムイオン２次電池の電池電極の製造装置および製造方法を示す図。図１（ａ）は塗布装置の斜視図、図１（ｂ）は圧延装置の斜視図、図１（ｃ）は平面図。
【図２】従来例のリチウムイオン２次電池の電池電極の製造装置および製造方法を示す図。図２（ａ）は塗布装置の斜視図、図２（ｂ）は圧延装置の斜視図、図２（ｃ）は平面図。
【符号の説明】
【００２１】
１    集電体
２    電極活物質
３    非塗工領域
４    塗布後の電極シート
５    孔    
６    裁断後の電極シート
７    塗布機構
８    乾燥機構
９    穴明け機構
１０    サイドカッター
１１    圧延ロール
１２    裁断機構
【図１】
2006196218.tif 000003
【図２】
2006196218.tif 000004