(57)【要約】【課題】電池性能を阻害することなく，かつ，電極原板を簡素な工程で良好に切断して電極板を得ることができる，電極板の製造方法を提供すること。【解決手段】非水電解液と電極積層体とを用いる電池における電極板を製造する。まず，集電箔上に電極活物質層を被覆してなる電極原板１の電極活物質層に液体を供給する液供給工程を行う。次いで，液供給工程後の電極原板１のうち電極活物質層に液体が供給された箇所を切断して電極積層体中に積層するサイズの電極板３とする切断工程を行う。ここで，液供給工程で供給する液体として，非水電解液の溶媒と共通する成分のものを用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水電解液と電極積層体とを用いる電池における電極板の製造方法であって，
集電箔上に電極活物質層を被覆してなる電極原板の前記電極活物質層に液体を供給する液供給工程と，
前記液供給工程後の前記電極原板のうち前記電極活物質層に前記液体が供給された箇所を切断して前記電極積層体中に積層するサイズの電極板とする切断工程とを有し，
前記液供給工程で供給する前記液体が，前記非水電解液の溶媒と共通する成分のものであることを特徴とする電極板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，非水電解液と電極積層体とを用いる電池における電極板を製造する方法に関する。さらに詳細には，大判の電極原板から切り出して電極積層体中に積層するサイズのものとする電極板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，電池の構成要素として，正負の電極板を積層してなる電極積層体が用いられている。電極積層体中に積層される電極板は一般的に，大判の電極原板として製造され，切断により，積層に適したサイズとされる。このための切断手法として，特許文献１に開示されているものを挙げることができる。同文献の手法では，電極原板（文献中では「帯状集電体」等と称している）における切断予定箇所に，バインダ樹脂を含む溶媒を塗布することとしている。そしてその塗布した箇所に紫外線を照射する。その後に切断を行うこととしている。切断予定箇所をあらかじめ軟化して切断しやすくすることで，切断刃の長寿命化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2015-173081号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら前記した従来の技術には，次のような問題点があった。電極板の一部に溶媒が塗布される分，電池性能が低下してしまうのである。溶媒の塗布により必然的に，電極板の性状が変化してしまうからである。一応同文献では，そのような性能低下を最小限に抑えようとしている。そのため，塗布する溶媒中のバインダ樹脂を，電極板の活物質層の形成時に使用するものと同じものとしている。しかしそれでも，バインダ樹脂の量が本来の配合よりも過剰となってしまうことは否めない。また，塗布した溶媒中のバインダ樹脂以外の成分は除去しなければならない。このため同文献の技術では，切断後に真空乾燥工程を入れることを余儀なくされている。
【０００５】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，電池性能を阻害することなく，かつ，電極原板を簡素な工程で良好に切断して電極板を得ることができる，電極板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様における電極板の製造方法は，非水電解液と電極積層体とを用いる電池における電極板を製造する方法であって，集電箔上に電極活物質層を被覆してなる電極原板の電極活物質層に液体を供給する液供給工程と，液供給工程後の電極原板のうち電極活物質層に液体が供給された箇所を切断して電極積層体中に積層するサイズの電極板とする切断工程とを有する。ここで，液供給工程で供給する液体は，非水電解液の溶媒と共通する成分のものである。
【０００７】
上記態様における電極板の製造方法では，電極原板の切断予定箇所における電極活物質層を，まず液供給工程で湿潤させ軟化させる。その状態で切断工程を行い電極原板を切断する。切断されるのは液供給工程で電極活物質層が軟化した箇所である。このため，切断時の圧力によっても電極活物質層の砕けが生じにくいので，切断は良好になされる。こうして良好な電極板が製造される。その後電極板が電極積層体とされ電池に内蔵された状態でも，電池の非水電解質の性状は，液供給工程で供給された液体によりあまり変化しない。当該液体は非水電解液の溶媒と共通する成分のものだからである。このため，液供給工程で供給された液体が切断工程後も除去されずに残留していたとしても差し支えない。
【発明の効果】
【０００８】
本構成によれば，電池性能を阻害することなく，かつ，電極原板を簡素な工程で良好に切断して電極板を得ることができる，電極板の製造方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本形態に係る電極板の製造方法を実施する装置の構成を示す側面図である。
【図２】切断前の電極原板および切断後の電極板の平面図である。
【図３】電極積層体の構成を概念的に示す断面図である。
【図４】実施例における溶媒供給領域を示す平面図である。
【図５】実施例で測定した露出幅を説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，図１に示す装置により実施される電極板の製造方法として本発明を具体化したものである。図１の装置は，電極原板１をカッター２で切断して電極板３を得る装置である。図１の装置にはカッター２の他，入り側ローラー４，スプレーノズル５，出側ローラー６が設けられている。
【００１１】
図１の装置で切断される電極原板１および切断後の電極板３の平面図を図２に示す。電極原板１は，図２中における左右方向に長く延びた長尺帯状のものである。電極原板１は一般的に，コイル状に巻き取った姿で提供され，そこから引き出されて入り側ローラー４に供給される。電極板３は，電極原板１をその長手方向と交差する方向に切断してカード状としたものである。カード状の電極板３は，正のものと負のものとを交互に積み重ねて電極積層体７（図３参照）として使用される。電極積層体７は，非水電解液とともに電池に内蔵される。なお図３中では正負の電極板３が１枚ずつしか示されていないが，実際の電極積層体７ではむろん，もっと多数の正負の電極板３が積層されている。
【００１２】
図３中の正の電極板３は，集電箔８の表裏両面を正極活物質層９で被覆したものである。負の電極板３は，集電箔１０の表裏両面を負極活物質層１１で被覆し，さらにその両面をセパレータ層１２で覆ったものである。なお，負の電極板３をセパレータ一体型とする代わりに正の電極板３をセパレータ一体型とすることもできるし，正負いずれの電極板３もセパレータ一体型とせず，別にフィルムセパレータを用意して正負の電極板３間に挟み込んでセパレータ層とする形式でもよい。いずれの場合でもセパレータ層は，樹脂等の絶縁物による多孔質層である。
【００１３】
図１の装置についてさらに説明する。カッター２は，電極原板１を切断する刃物である。スプレーノズル５は，電極原板１に対して液体を供給するものである。スプレーノズル５は，電極原板１の表裏両面に対して液体を供給するように構成されている。スプレーノズル５は，電極原板１の流れ方向に対して，カッター２よりも上流側に配置されている。本形態では，スプレーノズル５から電極原板１に供給される液体として，前述の非水電解液の溶媒として使用される成分のもの（以下，「電解液溶媒」という。）を用いることとしている。
【００１４】
図１の装置により実施される電極板３の製造方法について述べる。図１の装置では，入り側ローラー４により，電極原板１がカッター２に向かって搬送される。電極原板１は，カッター２に到達する前に，スプレーノズル５の箇所を通過する。電極原板１における，カッター２で切断される予定の箇所がスプレーノズル５の箇所を通過するとき，スプレーノズル５により，電極原板１に電解液溶媒が供給される。つまり本形態では，スプレーノズル５による電解液溶媒の供給は，連続してではなく間欠的に行われる。スプレーノズル５が電解液溶媒を供給するタイミングは，電極原板１の搬送速度と，電極板３の幅方向寸法Ｗ（図２参照）とにより管理される。なお，電極板３の幅方向寸法Ｗと，電極原板１における電解液溶媒の供給を受ける箇所間の間隔Ｗとは，同じである。
【００１５】
電極原板１における電解液溶媒の供給を受けた箇所はやがて，カッター２による切断箇所に至る。そのとき，カッター２により電極原板１が切断される。これにより電極原板１から，電極板３が切り出される。切り出された電極板３は，出側ローラー６により搬出される。
【００１６】
ここで，電極原板１における，カッター２による切断が行われる箇所は前述の通り，スプレーノズル５により電解液溶媒の供給を受けた箇所である。このことにより次のような利点がある。第１に，切断箇所付近における，電極活物質層（正極活物質層９，負極活物質層１１）の集電箔８，１０からの剥がれが，電解液溶媒の供給を行わなかった場合と比較して少量である。第２に，電池として組み立てた際における充放電性能に優れている。
【００１７】
第１の利点が得られる理由は，切断時に，電極活物質層が，電解液溶媒により湿潤して柔軟となっているからである。このため，電極活物質層が切断時にカッター２からの圧力で砕けてしまうことがない。よって，切断後の電極板３における正極活物質層９，負極活物質層１１の残存度合いが高い。このことは，電極板３における有効な電池反応エリアが広く電池の蓄電容量が大きいことを意味する。
【００１８】
第２の利点が得られる理由は，電解液溶媒の成分の種類にある。電解液溶媒が非水電解液の溶媒と同じ成分のものであるということは，電解液溶媒が非水電解液に混入したとしても非水電解液の性状があまり変化しないということである。ということは，切断後に電解液溶媒がその場所に残存したままであったとしても，電極板３を電池に組み込んだ際に非水電解液の性状があまり変化しないということである。このため，切断のための電解液溶媒の残留により電池の充放電性能が阻害されてしまうことがないのである。
【００１９】
もし，スプレーノズル５から供給する液体として上記と違うものを使用したとすると，当該液体が残留した場合に非水電解液の性状が変化してしまう場合がある。別の種類の液体としては例えば，電極活物質層の材料の混練時に用いた混練溶媒が考えられる。異種液体であっても，切断時における電極活物質層の砕けを防止する効果はある。しかしながら異種液体が非水電解液に混入すると，非水電解液が変性して電池の充放電性能が阻害されてしまうことがある。本形態ではこのようなことがない。
【実施例】
【００２０】
次の実施例に示す場合について，本発明の効果を確認する試験を行った。本実施例における各条件は，次の通りとした。
【００２１】
負極構成：
・集電箔１０：銅箔（１０μｍ厚）
・負極活物質層１１：
・・活物質：天然黒鉛粒子（粒径は８０μｍ程度）
・・バインダー：カルボキシメチルセルロース，スチレンブタジエンラバー
・セパレータ層１２：多孔質ポリエチレンフィルム（２０μｍ厚，両面にアクリルバイン                    ダー塗布）
・電極板３の電極面サイズ：１１２ｍｍ×７２ｍｍ
【００２２】
正極構成：
・集電箔８：アルミ箔（１０μｍ厚）
・正極活物質層９：
・・活物質：ニッケル−マンガン−クロム３元系リチウム酸化物（粒径は７０μｍ程度）・・バインダー：ポリフッ化ビニリデン
・電極板３の電極面サイズ：１１０ｍｍ×７０ｍｍ
【００２３】
つまりこれはリチウムイオン電池であり，非水電解液の溶媒としてはエチルメチルカーボネート（ジメチルカーボネートでも可）を溶媒として使用した。そして，スプレーノズル５から供給する液体としてもエチルメチルカーボネートを使用した。図４に示すように，供給領域１３は，切断予定線１４を中心として１０ｍｍ幅とした。そして，図５に示すように，切断後の電極板３における切断片（図５中の上辺および下辺）に生じている露出部分１５の最大幅を測定した。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
結果を表１に示す。表１中の「液供給量」の欄は，図４中の供給領域１３の面積当たりにおけるスプレーノズル５による電解液溶媒の供給量を示している。「時間差」の欄は，スプレーノズル５で電解液溶媒を供給してからカッター２で切断されるまでのタイムラグを示している。これは，図１中におけるスプレーノズル５とカッター２との間の距離により調整した。「露出幅」の欄が試験結果であり，図５に示した露出部分１５の最大幅の測定値である。表１に載せているのは負の電極板３における値である。なお，負の電極板３は前述のようにセパレータ一体型であるが，セパレータ層１２の上から電解液溶媒を供給しても負極活物質層１１を湿潤させる作用は奏される。セパレータ層１２は多孔質であるためである。
【００２６】
表１における実施例１〜３は，時間差を一定としつつ液供給量を変更したものである。これらを見ると，最も液供給量の少ない実施例１でも，比較例（液供給なし）と比べて露出幅が約６０％程度に低減されている。液供給量を増やした実施例２，３では，露出幅が比較例との対比で４分の１以下に低減されている。ただし，実施例２と実施例３との差は有意といえるほどではない。
【００２７】
表１における実施例４〜６は，液供給量を実施例３と同水準としつつ，時間差を変更したものである。実施例３より時間差を短くした実施例４でも実施例１とほぼ同程度の効果はあった。実施例３より時間差を長くした実施例５，６では，実施例３とほぼ同程度の効果であった。特に，時間差を１秒とした実施例５では，表１中で最高の結果が得られた。これより，負の電極板３では，液供給から切断までのタイムラグが０．０５秒程度と短くてもある程度の効果はあるが，タイムラグを０．５秒以上取った方がより効果が大きい，ということが分かる。これは，スプレーノズル５から供給された電解液溶媒がセパレータ層１２を通って負極活物質層１１に浸透していくのにある程度の時間を要するためであると考えられる。セパレータ一体型でない場合には，このタイムラグを取る必要性は少ないと考えられる。
【００２８】
なお，上記の正負極の構成では混練時の溶媒は水やＮ−メチル−２−ピロリドンであるが，それらの液体をスプレーノズル５から供給したのでは，前述のように，電極活物質層を軟化させる効果はあっても，非水電解液を変性させてしまうのでよくない。また，特にＮ−メチル−２−ピロリドンの場合には，セパレータ層１２の表面のアクリルバインダー層を溶解させてしまうという点でもよくない。本実施例では，非水電解液の成分であるエチルメチルカーボネートを使用することで，それらの弊害を防止しているのである。
【００２９】
以上詳細に説明したように本実施の形態および実施例によれば，長尺状の電極原板１からカード状の電極板３を切り出すに当たり，まず切断予定箇所に電解液溶媒を供給し，その供給した箇所を切断することとしている。これにより，電池性能を阻害することなく切断を良好に行うことができる一方，切断後に特に厳格な乾燥工程を行う必要もない，電極板の製造方法が実現されている。
【００３０】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば前記形態および実施例では，電極原板１をその長手方向と垂直な方向に切断することでカード状の電極板３を得る態様を説明した。そしてその電極板３からなる電極積層体７は平積み型のものであった。しかしこれに限らず，２条分の幅を持つ長尺状の電極原板を，その長手方向と平行に２つに切断して２本の長尺状の電極板を得る態様にも本発明の適用は可能である。この場合にはスプレーノズルからの電解液溶媒の供給は，局所的にかつ連続的に行われることとなる。この場合にはまた，得られた切断後の電極板は通常，捲回型の電極積層体とされる。
【００３１】
また，対象とする電池の種類としては，リチウムイオン電池に限らずニッケル水素電池等，他の種類のものでもよい。また，非水電解液の溶媒と共通する成分の液体とは，非水電解液の溶媒と完全に一致することを要しない。例えば，非水電解液の溶媒として２種類以上の有機溶媒の混合液を利用する場合，スプレーノズルから供給する電解液溶媒は，配合比が違っているものであってもよいし，２種類以上の有機溶媒のうち一部の種類を欠いているものであってもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１    電極原板
２    カッター
３    電極板
５    スプレーノズル
７    電極積層体
８    集電箔
９    正極活物質層
１０  集電箔
１１  負極活物質層
１４  切断予定線
【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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