(57)【要約】【課題】  製造効率の向上が図られた蓄電装置の製造方法を提供する。【解決手段】  蓄電装置の製造方法は、補修工程Ｓ１８において用いられる補修用スラリーには、塗工工程Ｓ１０において用いられる塗工用スラリーの溶媒より沸点の低い溶媒が採用される。そのため、補修用スラリーは、塗工用スラリーよりもその溶媒が蒸散しやすく、補修用スラリーのほうが塗工用スラリーよりも乾燥効率が高い。したがって、補修工程Ｓ１８において、補修用スラリーを用いて補修することで、補修後に要する乾燥時間を短縮することができ、製造効率の向上が実現される。【選択図】  図１
2015064956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に活物質層を有する電極を備える蓄電装置の製造方法であって、
塗工用スラリーを用いて、搬送される前記電極となるべき金属箔シートの表面に前記活物質層を塗工する塗工工程と、
前記塗工用スラリーとは異なり、前記塗工用スラリーより乾燥効率が高い補修用スラリーを用いて、前記塗工工程において塗工された前記活物質層の塗工不良部分を補修する補修工程と
を含む、蓄電装置の製造方法。
【請求項２】
前記補修用スラリーの溶媒の沸点は、前記塗工用スラリーの溶媒の沸点よりも低い、請求項１に記載の蓄電装置の製造方法。
【請求項３】
前記活物質層が塗工された領域の前記金属箔シートを、前記電極の形状に打ち抜く打抜工程をさらに含み、
前記打抜工程の後に前記補修工程をおこなう、請求項２に記載の蓄電装置の製造方法。
【請求項４】
前記補修用スラリーの固形分率は、前記塗工用スラリーの固形分率よりも高い、請求項１に記載の蓄電装置の製造方法。
【請求項５】
前記活物質層が塗工された前記金属箔シートを乾燥させる乾燥工程と、
前記活物質層が塗工された前記金属箔シートをプレスするプレス工程と
をさらに含み、
前記乾燥工程の後であって、かつ、前記プレス工程の前に、前記補修工程をおこなう、請求項４に記載の蓄電装置の製造方法。
【請求項６】
前記蓄電装置が二次電池である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、蓄電装置の一種である二次電池としては、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などがよく知られている。このような二次電池は、蓄電要素として、表面に活物質層を有する電極（正極および負極）を、セパレータを介して積層した積層体（電極組立体）がケースに収容された構成を有する。
【０００３】
このような二次電池を製造する際には、電極となるべき金属箔シートの表面に、活物質や導電補助剤、バインダ、溶媒などを含むスラリーを用いて、活物質層を塗工する。ただし、活物質層を均一に形成することは非常に困難であり、一定の割合で、表面が窪んだ塗工不良部分が生じる。塗工不良部分を含む活物質層は、電極として用いることができない。そこで、塗工不良部分を補修して歩留まりを向上させる技術が、たとえば下記特許文献１−３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１０９０２８号公報
【特許文献２】特開２０１２−０８９３３５号公報
【特許文献３】特開２０１２−２４３４７４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、塗工不良部分の補修に時間を要するようであれば、製造効率の低下を招いてしまう。そのため、製造効率向上の観点から、塗工不良部分の補修時間を短縮することが望まれる。
【０００６】
本発明は、製造効率の向上が図られた蓄電装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一形態に係る蓄電装置の製造方法は、表面に活物質層を有する電極を備える蓄電装置の製造方法であって、塗工用スラリーを用いて、搬送される電極となるべき金属箔シートの表面に活物質層を塗工する塗工工程と、塗工用スラリーとは異なり、塗工用スラリーより乾燥効率が高い補修用スラリーを用いて、塗工工程において塗工された活物質層の塗工不良部分を補修する補修工程とを含む。
【０００８】
この蓄電装置の製造方法においては、補修工程で、塗工用スラリーとは異なる補修用スラリーを用いて、塗工不良部分の補修をおこなう。補修用スラリーは、塗工用スラリーより乾燥効率が高いため、補修後に要する乾燥時間を短縮することができ、製造効率の向上が実現される。
【０００９】
また、補修用スラリーの溶媒の沸点は、塗工用スラリーの溶媒の沸点よりも低い態様であってもよい。この場合、確かに、塗工用スラリーより補修用スラリーのほうが乾燥効率が高くなる。
【００１０】
また、活物質層が塗工された領域の金属箔シートを、電極の形状に打ち抜く打抜工程をさらに含み、打抜工程の後に補修工程をおこなう態様であってもよい。この場合、打ち抜かれた電極のうち、補修が必要な電極のみを別途取り出して補修すればよいため、補修が不要な電極の搬送を中断する必要がない。
【００１１】
また、補修用スラリーの固形分率は、塗工用スラリーの固形分率よりも高い態様であってもよい。この場合、確かに、塗工用スラリーより補修用スラリーのほうが乾燥効率が高くなる。
【００１２】
また、活物質層が塗工された金属箔シートを乾燥させる乾燥工程と、活物質層が塗工された金属箔シートをプレスするプレス工程とをさらに含み、乾燥工程の後であって、かつ、プレス工程の前に、補修工程をおこなう態様であってもよい。この場合、塗工工程において生じた塗工不良だけでなく、乾燥工程において生じた乾燥不良も、補修工程において補修することができる。また、補修後の活物質層の表面に凹凸が生じている場合であっても、プレス工程によって活物質層の表面の平坦化が図られる。
【００１３】
なお、上記蓄電装置は二次電池であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、製造効率の向上が図られた蓄電装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一形態に係る蓄電装置の製造方法を示したフロー図である。
【図２】図２は、図１に示した製造方法の一工程を示した図である。
【図３】図３は、異なる態様の製造方法を示したフロー図である。
【図４】図４は、図３に示した製造方法の一工程を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
【００１７】
図１は、蓄電装置の製造方法として、二次電池の製造方法を示したフロー図である。図１に示すように、この製造方法には、塗工工程Ｓ１０、乾燥工程Ｓ１２、打抜工程Ｓ１４、判定工程Ｓ１６、補修工程Ｓ１８、ホットプレス工程Ｓ２０、積層工程Ｓ２２が含まれる。本製造方法は、表面に活物質層を有する電極（正極および負極）が複数積層された積層体（電極組立体）を備える積層型の二次電池に適用される。
【００１８】
塗工工程Ｓ１０では、ロール状に巻かれた帯状の金属箔シートを繰り出し、その表面に、活物質層を塗工する。
【００１９】
金属箔シートは、蓄電装置の電極を構成する金属箔となるべきシートであり、たとえば負極は銅、正極はアルミニウムなどで構成されている。
【００２０】
活物質層は、金属酸化物や炭素材料等の活物質を含む層であり、塗工工程Ｓ１０においては塗工される際はスラリー状態である。活物質層は、金属箔シートの表面に、金属箔シートの搬送方向に沿って、均一厚さで連続的に塗工される。
【００２１】
塗工工程Ｓ１０において活物質層の塗工に用いるスラリー（以下、塗工用スラリーとも称す。）は、活物質や導電補助剤、バインダ、溶媒を含んでいる。塗工用スラリーの溶媒としては、正極活物質の塗工であれば、たとえばＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）が用いられ、負極活物質層の塗工であれば、たとえば水が用いられる。なお、塗工用スラリーの溶媒を選択する際には、均一厚さに塗工するためのある程度の流動性が、重要な選択基準となる。
【００２２】
乾燥工程Ｓ１２では、塗工工程Ｓ１０により金属箔シートの表面に塗工された活物質層を、所定の乾燥条件において乾燥させる。乾燥により、活物質層においては、その内部に含まれる溶媒等が蒸散される。
【００２３】
打抜工程Ｓ１４では、上述した金属箔シートのうち、活物質層が塗工された領域を、電極の形状に打ち抜く。電極は、たとえば、矩形状の本体部の一辺から、矩形状のタブ部が突出した形状を有している。なお、電極のタブ部の少なくとも一部には活物質層が形成されず、活物質層が形成されない領域において、二次電池の電極端子と電気的に接続される。なお、電極の打ち抜きには、公知の打抜機（切断装置）を用いることができ、金属箔シートの搬送方向に沿う方向の打ち抜きと金属箔シートの幅方向に沿う方向の打ち抜きの２段階でおこなわれる。
【００２４】
判定工程Ｓ１６では、打抜工程Ｓ１４において打ち抜かれた電極それぞれについて、活物質層の表面状態をカメラ等で確認し、良／不良の判定をおこなう。なお、判定工程では、活物質層の表面状態を確認することで、塗工工程Ｓ１０において生じた塗工不良および乾燥工程Ｓ１２において生じた乾燥不良が表面不良として検出され、これらの検出結果に基づいて上記判定をおこなう。
【００２５】
なお、上述の塗工工程Ｓ１０における塗工不良とは、活物質が不足して活物質層の表面が窪んだ部分であり、「透け」とも呼ばれる。この塗工不良部分の深さは、電極の金属箔に達する程の深さではないが、塗工不良部分を含む活物質層は、電極として用いることができない。また、乾燥工程Ｓ１２における乾燥不良とは、活物質層が乾燥する際に生じる表面の気泡に起因し、活物質の表面状態が劣化した部分である。
【００２６】
判定工程Ｓ１６において、活物質層の表面状態が不良と判定された電極は、補修工程Ｓ１８に送られ、活物質層の表面状態が良と判定された電極は、積層工程Ｓ２２に送られる。
【００２７】
補修工程Ｓ１８では、図２に示すようにして、電極１２の補修がおこなわれる。すなわち、コンベヤ１０で搬送される電極１２は、カメラＣによってその表面不良部分１４の位置や大きさ、形状が確認された後、下流に配置されたディスペンサＤによって、表面不良部分１４にスラリーが滴下される。
【００２８】
補修工程Ｓ１８において活物質層の補修に用いるスラリー（以下、補修用スラリーとも称す。）は、活物質や導電補助剤、バインダ、溶媒を含んでいる。補修用スラリーの溶媒には、上述した塗工用スラリーの溶媒より沸点の低い溶媒が採用される。補修用スラリーの溶媒としては、正極活物質の補修であれば、たとえばメタノール、エタノール、イソプロバノール、アセトン、ヘキサン、ジエチルエーテル、ＤＭＥ（１，２−ジメトキシエタン）、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）、トルエン、キシレン、ＤＭＦ（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）等が用いられ、負極活物質層の補修であれば、たとえばメタノール、エタノール、イソプロバノール、アセトン、ヘキサン、ジエチルエーテル、ＤＭＥ、ＴＨＦ等が用いられる。補修用スラリーの溶媒は、安全性、環境負荷および価格の観点から、特に、エタノールまたはアセトンが好ましい。なお、補修用スラリーの溶媒を選択する際には、塗布性は重要な選択基準ではなく、高い乾燥効率（速乾性）が重要な選択基準となる。
【００２９】
なお、補修工程Ｓ１８において、上記補修の後に、表面不良部分１４に滴下された補修用スラリーに温風を吹きかけたり、ハロゲンヒータ等で加熱したりすることで、補修用スラリーの乾燥を促進させることができる。それにより、後段のホットプレス工程Ｓ２０において、生乾き状態の補修用スラリーが、プレス機に付着する事態を防止することができる。
【００３０】
ホットプレス工程Ｓ２０では、補修工程Ｓ１８において補修された電極１２を、ホットプレスによりプレスする。プレスにより、補修後の電極１２の活物質層表面に凹凸が生じている場合に、活物質層の表面が平坦化される。それと同時に、ホットプレス工程Ｓ２０においてプレスされた電極１２を、所定の焼成温度条件においてホットな状態に昇温しプレスしながら焼成する。
【００３１】
積層工程Ｓ２２では、補修された電極を、判定工程Ｓ１６において表面状態が良と判定された電極とともに積層し、それにより二次電池の電極組立体を構成する。
【００３２】
以上で説明したとおり、補修工程Ｓ１８において用いられる補修用スラリーには、塗工工程Ｓ１０において用いられる塗工用スラリーの溶媒より沸点の低い溶媒が採用される。そのため、補修用スラリーは、塗工用スラリーよりもその溶媒が蒸散しやすく、補修用スラリーのほうが塗工用スラリーよりも乾燥効率が高い。
【００３３】
したがって、上述した二次電池の製造方法では、補修工程Ｓ１８において、補修用スラリーを用いて補修することで、補修後に要する乾燥時間を短縮することができ、製造効率の向上が実現される。
【００３４】
なお、上述した補修用スラリーを、塗工用スラリーに用いることは難しい。なぜなら、補修用スラリーの溶媒であるアセトン等は、スラリー中のバインダなど、一部の成分の溶解性が低い上、多量に用いると環境負荷が高くなってしまうためである。
【００３５】
また、補修用スラリーが高い速乾性を有するため、その溶媒が活物質層へ浸透する事態も効果的に抑制されているため、電極性能の向上も図られている。
【００３６】
さらに、上述した二次電池の製造方法においては、乾燥工程Ｓ１２の後に、補修工程Ｓ１８をおこなっている。それにより、塗工工程Ｓ１０において生じた塗工不良だけでなく、乾燥工程Ｓ１２において生じた乾燥不良も、補修工程Ｓ１８において補修することができる。
【００３７】
その上、上述した二次電池の製造方法においては、打抜工程Ｓ１４の後に、補修工程Ｓ１８をおこなっている。それにより、打ち抜かれた電極のうち、補修が必要な電極のみを補修工程Ｓ１８をおこなう補修用の搬送ルートに乗せ、補修が不要な電極は通常の搬送ルートに乗せることができる。このように補修が必要な電極のみを別途取り出して補修することで、補修が不要な電極の搬送を中断する必要がなく、補修に伴う製造効率の低下を抑制している。
【００３８】
なお、補修工程Ｓ１８として、図２に示すような、コンベヤ１０で電極１２を搬送しつつ補修をおこなう態様を示したが、必ずしも補修の際に搬送する必要はなく、テーブル上で、静止状態で電極１２の修復をおこなってもよい。
【００３９】
また、補修工程Ｓ１８では、ディスペンサＤの代わりに、インクジェットを用いることも可能である。ただし、インクジェットに適用可能な粘度（２０ｍＰａ・ｓ以下）は、上述した補修用スラリーの粘度に比べて低いため、より高い粘度（５０〜３０００００ｍＰａ・ｓ）に適用可能であるディスペンサのほうが、補修用スラリーの粘度に近い点で好ましい。
【００４０】
本発明は、上述した積層型の二次電池だけでなく、巻回型の二次電池にも適用可能である。以下、図３、４を参照しつつ、上述とは異なる態様の二次電池の製造方法について説明する。
【００４１】
図３に示すように、この製造方法は、塗工工程Ｓ３０、第１乾燥工程Ｓ３２、補修工程Ｓ３４、第２乾燥工程Ｓ３６、ロールプレス工程Ｓ３８、焼成工程Ｓ４０を含む。本製造方法は、表面に活物質層を有する帯状（長尺状）の電極が巻かれた巻回体（電極組立体）を備える巻回型の二次電池に適用される。
【００４２】
塗工工程Ｓ３０では、上述した塗工工程Ｓ１０同様、ロール状に巻かれた帯状の金属箔シートの表面に、活物質層を塗工する。塗工工程Ｓ３０において活物質層の塗工に用いる塗工用スラリーも、上述した塗工工程Ｓ１０の塗工用スラリー同様、活物質や導電補助剤、バインダ、溶媒を含んでいる。ただし、塗工工程Ｓ３０において用いる塗工用スラリーは、その固形分率が、後述する補修工程Ｓ３４で用いる補修用スラリーの固形分率よりも低くなっている。
【００４３】
第１乾燥工程Ｓ３２では、上述した乾燥工程Ｓ１２同様、塗工工程Ｓ３０により金属箔シートの表面に塗工された活物質層を、所定の乾燥条件において乾燥させる。
【００４４】
補修工程Ｓ３４では、図４に示すようにして、金属箔シート１０Ａの表面に形成された活物質層１２Ａの補修がおこなわれる。すなわち、搬送される金属箔シート１０Ａ上の活物質層１２Ａは、カメラＣによってその表面不良部分１４Ａの位置や大きさ、形状が確認された後、下流に配置されたディスペンサＤによって、表面不良部分１４Ａにスラリーが滴下される。
【００４５】
補修工程Ｓ３４において用いる補修用スラリーは、上述した補修工程Ｓ１８の補修用スラリー同様、活物質や導電補助剤、バインダ、溶媒を含んでいる。補修用スラリーには、上述した塗工用スラリーの固形分率より高い固形分率を有するスラリーが採用される。一例として、塗工用スラリーの固形分率を４０％（固形分量１００ｇ、溶媒量１５０ｇ）とし、補修用スラリーの固形分率を５７％（固形分量１００ｇ、溶媒量７５ｇ）とすることができる。このとき、溶媒低減率は５０％である。また、他の例として、塗工用スラリーの固形分率を７５％（固形分量１００ｇ、溶媒量３３ｇ）とし、補修用スラリーの固形分率を８０％（固形分量１００ｇ、溶媒量２５ｇ）とすることができる。このとき、溶媒低減率は２５％である。
【００４６】
第２乾燥工程Ｓ３６では、金属箔シートを乾燥炉に送り、表面不良部分１４Ａに滴下された補修用スラリーの乾燥を促進させる。それにより、後段のプレス工程Ｓ３８において、生乾き状態の補修用スラリーが、プレス機に付着する事態を防止することができる。なお、第２乾燥工程Ｓ３６では、補修用スラリーの乾燥が目的であるため、より簡易な乾燥手段(ドライヤ等）に適宜変更可能である。
【００４７】
ロールプレス工程Ｓ３８では、補修工程Ｓ３４において補修された金属箔シート１０Ａの活物質層１２Ａを、ロールプレスによりプレスする。プレスにより、補修後の金属箔シートの活物質層表面に凹凸が生じている場合に、活物質層の表面が平坦化される。
【００４８】
焼成工程Ｓ４０では、ロールプレス工程Ｓ３８においてプレスされた金属箔シート１０Ａを、所定の焼成温度条件において焼成する。その後、金属箔シート１０Ａを巻回することにより、それにより巻回型二次電池の電極組立体が得られる。
【００４９】
以上で説明したとおり、補修工程Ｓ３４において用いられる補修用スラリーには、塗工工程Ｓ３０において用いられる塗工用スラリーよりも固形分率の高いスラリーが採用される。すなわち、補修用スラリーは、塗工用スラリーよりもその溶媒の割合が少なく、補修用スラリーのほうが塗工用スラリーよりも乾燥効率が高い。
【００５０】
そのため、上述した二次電池の製造方法であっても、補修工程Ｓ３４において、上記補修用スラリーを用いて補修することで、補修後に要する乾燥時間を短縮することができ、製造効率の向上が実現される。また、補修用スラリーが高い速乾性を有するため、その溶媒が活物質層へ浸透する事態も効果的に抑制されているため、電極性能の向上も図られている。
【００５１】
なお、上述した補修用スラリーを、塗工用スラリーに用いることは難しい。なぜなら、補修用スラリーの固形分率と同様の高い固形分率の塗工用スラリーでは、流動性が低く、活物質層を均一な厚さにすることが困難だからである。
【００５２】
さらに、上述した二次電池の製造方法においても、第１乾燥工程Ｓ３２の後に、補修工程Ｓ３４をおこなっている。それにより、塗工工程Ｓ３０において生じた塗工不良だけでなく、第１乾燥工程Ｓ３２において生じた表面不良も、補修工程Ｓ３４において補修することができる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００５４】
たとえば、蓄電装置は、リチウムイオン二次電池等の二次電池に限らず、その他の蓄電装置（たとえば電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等）であってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０Ａ…金属箔シート、１２…電極、１２Ａ…活物質層、１４、１４Ａ…表面不良部分、Ｓ１０、Ｓ３０…塗工工程、Ｓ１２、Ｓ３２…乾燥工程、Ｓ１４…打抜工程、Ｓ１８、Ｓ３４…補修工程、Ｓ２０、Ｓ３８…プレス工程。
【図１】
2015064956.tif 000003
【図２】
2015064956.tif 000004
【図３】
2015064956.tif 000005
【図４】
2015064956.tif 000006