(57)【要約】【課題】電極の活物質塗布領域と活物質未塗布領域との境界部に貼り付けられる絶縁テープについて、接着強度および品質の均一化を図る。【解決手段】集電体２の表面に塗布した活物質層３ａと活物質未塗布領域４との境界部が両者に跨る絶縁テープ５にて被覆されている電極の製造方法である。活物質層３ａと活物質未塗布領域４との境界部近傍に熱溶着性の絶縁テープ５を配置し、集電体２に対し絶縁テープ５を加熱型６，７にて押圧することにより熱溶着にて貼り付ける。加熱型６，７に設けた第１，第２のインパルスヒータ８，９の温度条件として、活物質未塗布領域４に対応する第２のインパルスヒータ９の発熱温度を活物質層３ａに対応する第１のインパルスヒータ８の発熱温度よりも低くする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体の表面に活物質を塗布した活物質塗布領域と活物質を塗布していない活物質未塗布領域とが形成されていて、それらの活物質塗布領域と活物質未塗布領域との境界部が両者に跨る絶縁テープにて被覆されている二次電池用電極の製造方法であって、
上記集電体の表面の活物質塗布領域と活物質未塗布領域との境界部に両者に跨るかたちで熱溶着性の絶縁テープを配置し、
上記集電体に対し絶縁テープを加熱型にて押圧することにより当該絶縁テープを熱溶着にて集電体に貼り付けるようになっていて、
上記加熱型の温度条件として、当該加熱型のうち活物質未塗布領域に対応する部分の温度を活物質塗布領域に対応する部分の温度よりも低くすることを特徴とする二次電池用電極の製造方法。
【請求項２】
上記加熱型は、型本体の表層部のうち活物質塗布領域に対応して設けられた第１の発熱体と活物質未塗布領域に対応して設けられた第２の発熱体とを備えていて、
上記第１，第２の発熱体は個別に電流が供給されることで発熱する電流制御型の発熱体であり、
上記第２の発熱体に供給される電流を第１の発熱体に供給される発熱体よりも小さくすることで、加熱型のうち活物質未塗布領域に対応する部分の温度を活物質塗布領域に対応する部分の温度よりも低くすることを特徴とする請求項１に記載の二次電池用電極の製造方法。
【請求項３】
上記加熱型の型本体と第２の発熱体との間には、型本体よりも熱伝導率の小さな低熱伝導率部材を設けてあることを特徴とする請求項２に記載の二次電池用電極の製造方法。
【請求項４】
上記集電体をはさんで対向配置された上部加熱型と下部加熱型とで集電体とともに絶縁テープを加圧挟持することにより当該絶縁テープを熱溶着にて貼り付けるようになっていて、
上記貼り付け工程での双方の加熱型の温度条件として、当該双方の加熱型のうち活物質未塗布領域に対応する部分の温度を活物質塗布領域に対応する部分の温度よりも低くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の二次電池用電極の製造方法。
【請求項５】
上記集電体の表裏両面に活物質を塗布した活物質塗布領域と活物質を塗布していない活物質未塗布領域とがそれぞれに形成されていて、
上記集電体の表裏両面の活物質塗布領域と活物質未塗布領域との境界部に両者に跨るかたちで熱溶着性の絶縁テープをそれぞれに配置し、
上記集電体に対し表裏両面の絶縁テープを双方の加熱型にて押圧することにより当該絶縁テープを集電体の表裏両面に熱溶着にて貼り付けることを特徴とする請求項４に記載の二次電池用電極の製造方法。
【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ような二次電池の正極または負極として用いられる電極の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばラミネートフィルム外装体を使用した薄型リチウムイオン二次電池として、正極電極と負極電極をセパレータとともに複数組積層した電極積層体をラミネートフィルム外装体の内部に格納したものが知られている。そして、正極電極および負極電極は共にアルミニウムその他の金属箔からなる集電体であって、リード部となる活物質未塗布部（集電体露出部）を残して、正極電極については集電体上に正極活物質を塗布することで正極活物質層が、負極電極については集電体上に負極活物質を塗布することで負極活物質層がそれぞれ形成されている。
【０００３】
この場合において、ラミネートフィルム外装体を使用した薄型二次電池ではないものの、例えば特許文献１には、二次電池用電極の活物質未塗布部（集電体露出部）と活物質層とに跨って、短絡防止を目的とした絶縁テープを貼り付けるようにした技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０１９１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に代表されるような従来の技術では、絶縁テープとして熱溶着性のものが使用されていて、電極の所定位置に絶縁テープを配置した状態で、いわゆる熱プレス法にて熱圧着させることにより活物質未塗布部（集電体露出部）と活物質層とに跨るかたちで貼り付けるようにしているため、活物質未塗布部（集電体露出部）および活物質層共に均一な接着強度で確実に貼り付けることが困難であった。
【０００６】
特に活物質未塗布部では集電体や絶縁テープに過熱によるダメージを与えてしまうおそれがあり、例えば貼り付け後の絶縁テープにいわゆる「熱しわ」が発生し、それによってテープ貼り付け部の品質低下が危惧される。
【０００７】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、電極の活物質塗布領域と活物質未塗布領域との境界部に両者に跨るかたちで貼り付けられる絶縁テープについて、電極の活物質塗布領域であるか活物質未塗布領域であるかにかかわらず均一な接着強度で貼り付けることができるようにした二次電池用電極の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、集電体の表面に活物質を塗布した活物質塗布領域と活物質を塗布していない活物質未塗布領域とが形成されていて、それらの活物質塗布領域と活物質未塗布領域との境界部が両者に跨る絶縁テープにて被覆されている二次電池用電極の製造方法である。
【０００９】
そして、上記集電体の表面の活物質塗布領域と活物質未塗布領域との境界部に両者に跨るかたちで熱溶着性の絶縁テープを配置し、上記集電体に対し絶縁テープを加熱型にて押圧することにより当該絶縁テープを熱溶着にて集電体に貼り付けるものとする。
【００１０】
その際に、上記加熱型の温度条件として、当該加熱型のうち活物質未塗布領域に対応する部分の温度を活物質塗布領域に対応する部分の温度よりも低くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、活物質塗布領域と活物質未塗布領域との両者に跨るかたちで絶縁テープが貼り付けられることになるが、活物質が塗布されていることによって大きな熱容量を有している活物質塗布領域では加熱型により投与される熱温度が相対的に高く、逆に活物質が塗布されていないために熱容量が小さな活物質未塗布領域では加熱型により投与される熱温度が相対的に低いため、活物質塗布領域であるか活物質未塗布領域であるかにかかわらず、均一な接着強度をもって確実に絶縁テープを貼り付けることができるほか、特に活物質未塗布領域では集電体や絶縁テープへの過熱によるダメージを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る電極の製造方法の第１の実施の形態を示す図で、絶縁テープ貼り付け工程の概略説明図。
【図２】図１の長手方向に沿った断面説明図。
【図３】図１，２の電極シートから切り出される電極の平面説明図。
【図４】本発明に係る電極の製造方法の第２の実施の形態を示す図で、図２と同等部位の断面説明図。
【図５】本発明に係る電極の製造方法の第３の実施の形態を示す図で、図２と同等部位の断面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１，２は本発明に係る二次電池用電極の製造方法を実施するためのより具体的な第１の形態を示していて、図１は絶縁テープの貼り付け工程の概略を、図２は図１の長手方向に沿った断面図をそれぞれ示している。
【００１４】
図１，２に示すように、電極シート１は長尺な箔状の集電体２の表裏両面に活物質層３ａ，３ｂが長手方向に沿って間歇的に定着形成されているものであり、図示しない巻き取りロールから繰り出されるようにして矢印方向ａから貼り付け工程Ｓに順次供給される。図１，２の例では、電極１の母体となる集電体２の表裏両面に活物質層３ａ，３ｂが間歇的に形成されている故に、長手方向では活物質塗布領域としての活物質層３ａ，３ｂと活物質が塗布されていない活物質未塗布領域４とが交互に位置していることになる。なお、活物質未塗布領域４は活物質が塗布されていない故に母体となる集電体２がそのまま外部に露出している集電体露出部とみなすことができる。
【００１５】
ここで、図１，２の貼り付け工程Ｓでは、電極シート１の表面側において、活物質層３ａとそれに隣接する活物質未塗布領域４との境界部を両者に跨る絶縁テープ５にて被覆するべく、熱溶着性のある所定幅の絶縁テープ５を熱溶着にて所定の接着強度で貼り付けることを目的としている。そのために、後述するように電極シート１が所定位置にて位置決めされると、活物質層３ａとそれに隣接する活物質未塗布領域４との境界部にそれら両者に跨るかたちで所定幅の絶縁テープ５が電極シート１の全幅にわたり配置される。
【００１６】
なお、ここでは、以下において電極シート１の長手方向（図１及び図２における矢印ａ方向に沿う方向）を電極シートの長手方向、この長手方向に直交する方向を電極幅方向とそれぞれ定義する。
【００１７】
また、電極シート１は図３のような個々の電極１Ａに裁断される前の幅広で且つ長尺な電極母材とも言うべきもので、電極シート１は、図１，２の貼り付け工程Ｓを経た後に、表面側の活物質層３ａと絶縁テープ５および活物質未塗布領域４の三つの領域が直列に並んだものを所定サイズの一枚の電極として裁断された上で、例えばさらなる細切断工程を経て図３のような電極１Ａとして仕上げられる。この場合、集電体露出部でもある活物質未塗布領域４は、いわゆるタブまたはリード部として図示しない別の端子（他の電極シートの集電体、あるいは電池外部に導出される電極端子）との接続部として機能することになる。
【００１８】
図１，２の貼り付け工程Ｓには、電極シート１をはさんで絶縁テープ５と同等幅寸法の上部加熱型６と下部加熱型７とを上下方向で対向配置してある。双方の加熱型６，７は、型本体６ａ，７ａのうち電極シート１と対向する表層部側に発熱体であるヒータとして二つ一組のインパルスヒータ８，９、すなわち第１のインパルスヒータ８と第２のインパルスヒータ９とを並べて配置してある。これらの二つ一組のインパルスヒータ８，９はその全幅をもって絶縁テープ５の全幅をカバーし得るように設定してある。
【００１９】
同時に、それらの二つ一組のインパルスヒータ８，９のうち第１のインパルスヒータ８は電極シート１の活物質層３ａ，３ｂに対応していて、もう一方の第２のインパルスヒータ９は活物質層３ａ，３ｂに隣接する活物質未塗布領域４に対応している。そして、第２のインパルスヒータ９の発熱温度が第１のインパルスヒータ８の発熱温度よりも低くなるように予め設定してある。
【００２０】
これは、熱溶着性のある均一厚みの絶縁テープ５を電極シート１の活物質層３ａとそれに隣接する活物質未塗布領域４との双方に跨るように貼り付けることを前提とした場合に、活物質層３ａではその活物質層３ａの厚み分だけ熱容量が大きく母体である集電体２側に熱が逃げ易いという特性がある一方で、活物質未塗布領域４では活物質が塗布されておらず集電体２そのものが露出しているために熱容量が小さくその集電体２側に熱が逃げ難いという特性に基づいている。
【００２１】
ここで、第１，第２のインパルスヒータ８，９はリボン状のものであると同時に、瞬間的に低電圧・高電流を流して発熱させる方式のもので、きわめて短時間のうちに所定温度まで昇温できる利点がある。そして、第１，第２のインパルスヒータ８，９は、それぞれに独立して通電電圧および電流を制御することで発熱温度を任意に調整することが可能である。先の第１，第２のインパルスヒータ８，９の例では、第２のインパルスヒータ９への通電電流を第１のインパルスヒータ８のそれよりも予め小さく設定してある。
【００２２】
なお、図１，２では、活物質層３ａ，３ｂおよび絶縁テープ５の厚み寸法のほか、第１，第２のインパルスヒータ８，９の厚み寸法を誇張して描いてある。
【００２３】
したがって、図１，２に示した貼り付け工程Ｓでは、双方の加熱型６，７同士が離間している状態で、それら両者の間に位置している電極シート１が矢印ａ方向に所定量ピッチずつ間歇的に送られることから、電極シート１が１ピッチ分だけ送られると、双方の加熱型６，７同士の間には活物質塗布層３ａ，３ｂとそれに隣接する活物質未塗布領域４との境界部が位置決めされる。そして、この位置決めを待って、図示しないテープ供給手段により表面側の活物質層３ａと活物質未塗布領域４との境界部にそれら両者に跨るようにして、電極シート１の全幅にわたって絶縁テープ５が供給される。熱溶着性の絶縁テープとしては例えばポリプロピレン製のものが使用される。
【００２４】
絶縁テープ５の供給に続いて、双方の加熱型６，７同士が接近動作してそれらの加熱型６，７が電極シート１とともに絶縁テープ５を加圧拘束すると、それと相前後して第１，第２のインパルスヒータ８，９に通電されて、これらの第１，第２のインパルスヒータ８，９が瞬間的に発熱することになる。これにより、活物質層３ａと活物質未塗布領域４との境界部近傍のほかそれに重合配置されている絶縁テープ５は、上下にある第１，第２のインパルスヒータ８，９からの熱の投与を受けることになり、絶縁テープ５はいわゆる熱溶着による接着接合をもって表面側の活物質層３ａと活物質未塗布領域４との境界部に貼り付けられることになる。
【００２５】
この場合において、活物質層３ａ，３ｂ側では熱容量が大きく、母体である集電体２側に熱が逃げ易く、他方、活物質未塗布領域４側では熱容量が小さく、母体である集電体２側に熱が逃げ難いという特性があることから、これらの点を考慮して第１のインパルスヒータ８の発熱温度よりも第２のインパルスヒータ９の発熱温度の方が低くなるように予め設定してあることは先に述べたとおりである。
【００２６】
そのため、活物質未塗布領域４側において集電体２や絶縁テープ５に過熱によるダメージを与えてしまうことがなく、「熱しわ」の発生を未然に防止することができるとともに、活物質層３ａとそれに隣接する活物質未塗布領域４の双方において、均一な接着強度をもって絶縁テープ５を確実に且つ均質に貼り付けることができる。その結果として、絶縁テープ５の貼り付け品質が均一且つ安定したものとなる。
【００２７】
ここで、上部加熱型６側の第１のインパルスヒータ８の発熱温度よりも下部加熱型７側の第１のインパルスヒータ８の発熱温度を低く設定するとともに、同様に上部加熱型６側の第２のインパルスヒータ９の発熱温度よりも下部加熱型７側の第２のインパルスヒータ９の発熱温度を低く設定した上で、下部加熱型７を上部加熱型６に先行して電極シート１に押し当てて、実質的に下部加熱型７を予備加熱型として機能させることもできる。
【００２８】
図４は本発明に係る二次電池用電極の製造方法を実施するためのより具体的な第２の形態を示す図で、先の第１の実施の形態である図２と共通する部分には同一符号を付してある。
【００２９】
この第２の実施の形態では、上部加熱型６と下部加熱型７の双方について、型本体６ａ，７ａと第２のインパルスヒータ９との間に、型本体６ａ，７ａよりも熱伝導率の小さな低熱伝導率部材として断熱材１０を介装してある。
【００３０】
この第２の実施の形態によれば、双方の加熱型６，７における型本体６ａ，７ａと第２のインパルスヒータ９とが断熱材１０の存在により熱的に断絶されているので、第２のインパルスヒータ９の発熱温度が第１のインパルスヒータ８の発熱温度の影響を受けにくく、その第１のインパルスヒータ８の発熱温度と第２のインパルスヒータ９の発熱温度を個別的により緻密にコントロールすることが可能となる。これによって、活物質層３ａと活物質未塗布領域４とにおける絶縁テープ５の接着強度の均一化をはじめとした絶縁テープ５の貼り付け品質が一段と向上することになる。
【００３１】
図５は本発明に係る二次電池用電極の製造方法を実施するためのより具体的な第３の形態を示す図で、先の第２の実施の形態である図４と共通する部分には同一符号を付してある。
【００３２】
この第３の実施の形態は、電極シート１の表面側だけでなく裏面側にも同時に絶縁テープ５を貼り付ける場合の例であり、表面側の絶縁テープ５と正対するように電極シート１をはさんでその裏面側にも絶縁テープ１５が配置される。そして、双方の加熱型６，７同士を接近動作させて、電極シート１とともに表裏両面の絶縁テープ５，１５を加圧拘束すれば、電極シート１の表裏両面側において活物質層３ａ，３ｂと活物質未塗布領域４との境界部にそれらの両者に跨るようにしてそれぞれに絶縁テープ５，１５が熱溶着にて貼り付けられることになる。
【００３３】
そして、電極シート１の表裏両面側において二枚の絶縁テープ５，１５を同時に貼り付けることから、先の第１，第２の実施の形態のように電極シート１の表面側のみに絶縁テープ５を貼り付ける場合と比べて、必然的に必要とされる熱的条件が異なることになる。このような異なる熱的条件の要求に対しては、上部加熱型６および下部加熱型７の双方において、第１，第２のインパルスヒータ８，９の発熱温度を個別に調整するべく、それらの第１，第２のインパルスヒータ８，９への通電電流を制御するものとする。
【００３４】
したがって、この第３の実施の形態によれば、一枚の絶縁テープ５を貼り付ける場合と同等の貼り付け品質をもって二枚の絶縁テープ５，１５を同時に貼り付けることができることにより、工程の短縮化が図れるほか、加熱型の数や消費電力の削減を図ることができる利点がある。
【００３５】
なお、上記第１〜第３の実施の形態においては、加熱型を、発熱温度を個別に制御できる第１のインパルスヒータ８及び第２のインパルスヒータ９で構成し、第１のインパルスヒータ８の発熱温度よりも第２のインパルスヒータ９の発熱温度の方が低くなるように発熱量を個別に制御しているが、この限りではない。すなわち、加熱型表面の絶縁テープへの接触面の温度を、活物質層３ａ（活物質塗布領域）に対応する領域に対する温度よりも活物質未塗布領域４に対応する領域の温度を低く設定できれば良く、必ずしも第１のインパルスヒータ８の発熱温度よりも第２のインパルスヒータ９の発熱温度の方が低くなるように発熱量を個別に制御する必要はない。
【００３６】
例えば、第１のインパルスヒータ８及び第２のインパルスヒータ９の発熱温度を同等とすると共に、第２のインパルスヒータ９の表面に熱伝導率の低い材料で形成されたテープを貼り付ける、或いはコーティングを施す等によって低熱伝導率層を形成した加熱型を構成することで、加熱型の絶縁テープへの接触面の温度を、活物質層３ａに対応する領域に対する温度よりも活物質未塗布領域４に対応する領域の温度を低くしても良い。あるいは、第１のインパルスヒータ８及び第２のインパルスヒータ９を一体のヒータで構成すると共に、加熱型表面の活物質未塗布領域４に対応する領域に低熱伝導率層を形成して加熱型を構成することで、加熱型の絶縁テープへの接触面の温度を、活物質層３ａに対応する領域に対する温度よりも活物質未塗布領域４に対応する領域の温度を低くしても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１…電極シート
１Ａ…電極
２…集電体
３ａ，３ｂ…活物質層（活物質塗布領域）
４…活物質未塗布領域
５…絶縁テープ
６…上部加熱型
６ａ…型本体
７…下部加熱型
７ａ…型本体
８…第１のインパルスヒータ（第１の発熱体）
９…第２のインパルスヒータ（第２の発熱体）
１０…断熱材（低熱伝導率部材）
１５…絶縁テープ
Ｓ…貼り付け工程
【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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