(57)【要約】【課題】リチウムイオン電池等の蓄電デバイスの製造歩留りを向上させる。【解決手段】電極シート製造装置Ｍ１では、集電箔ＰＥＰの走行する第１方向に、ディスペンサＤＰ、第１スリットダイコータＤＣ１および第２スリットダイコータＤＣ２が順に設置されている。ディスペンサＤＰは、集電箔ＰＥＰの表面にスラリー状の複数の第１絶縁材料ＩＦ１を塗布し、第１スリットダイコータＤＣ１は、集電箔ＰＥＰの表面にスラリー状の正極材料ＰＡＳを塗布し、第２スリットダイコータＤＣ２は、第１絶縁材料ＩＦ１および正極材料ＰＡＳの上面にスラリー状の第２絶縁材料ＩＦ２を塗布する。さらに、複数の第１絶縁材料ＩＦ１は、第１方向と直交する第２方向に互いに離間して塗布され、正極材料ＰＡＳは第２方向に隣り合う第１絶縁膜ＩＦ１の間に塗布される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電箔を第１方向に搬送する搬送機構と、
前記集電箔の表面で、かつ前記第１方向と前記集電箔の表面で直交する第２方向に互いに離間する複数の第１領域に、スラリー状の第１絶縁材料を塗布する第１塗布機構と、
前記集電箔の表面で、かつ前記第２方向に隣り合う前記第１領域に挟まれる第２領域に、スラリー状の第１電極材料を塗布する第２塗布機構と、
前記第１絶縁材料および前記第１電極材料の上面にスラリー状の第２絶縁材料を塗布する第３塗布機構と、
を備える、蓄電デバイスの製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の蓄電デバイスの製造装置において、
前記第１電極材料、前記第１絶縁材料および前記第２絶縁材料を乾燥させる乾燥機構、
をさらに備える、蓄電デバイスの製造装置。
【請求項３】
請求項１記載の蓄電デバイスの製造装置において、
前記第１方向に、前記第１塗布機構、前記第２塗布機構および前記第３塗布機構が順に設置されている、蓄電デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の蓄電デバイスの製造装置において、
前記第２塗布機構と前記第３塗布機構との間に、
前記第１電極材料の上面に、スラリー状の第２電極材料を塗布する第４塗布機構、
をさらに備える、蓄電デバイスの製造装置。
【請求項５】
請求項１記載の蓄電デバイスの製造装置において、
前記第１方向に、前記第２塗布機構、前記第１塗布機構および前記第３塗布機構が順に設置されている、蓄電デバイスの製造装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の蓄電デバイスの製造装置において、
前記第１塗布機構はディスペンサを有し、前記第２塗布機構および前記第３塗布機構はスリットダイコータを有する、蓄電デバイスの製造装置。
【請求項７】
（ａ）第１方向に走行する集電箔の表面に、前記第１方向と前記集電箔の表面で直交する第２方向に互いに離間する複数のスラリー状の第１絶縁材料を塗布する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記第２方向に隣り合う前記第１絶縁材料に挟まれる前記集電箔の表面に、スラリー状の電極材料を塗布する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記電極材料および前記第１絶縁材料の上面にスラリー状の第２絶縁材料を塗布する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記電極材料、前記第１絶縁材料および前記第２絶縁材料を乾燥させる工程、
を有する、蓄電デバイスの製造方法。
【請求項８】
（ａ）第１方向に走行する集電箔の表面に、スラリー状の電極材料を塗布する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記第１方向と前記集電箔の表面で直交する第２方向の前記電極材料の両側の前記集電箔の表面に、スラリー状の第１絶縁材料を塗布する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記電極材料および前記第１絶縁材料の上面にスラリー状の第２絶縁材料を塗布する工程、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記電極材料、前記第１絶縁材料および前記第２絶縁材料を乾燥させる工程、
を有する、蓄電デバイスの製造方法。
【請求項９】
請求項７記載の蓄電デバイスの製造方法において、
前記（ｂ）工程では、バインダの含有量が互いに異なる複数の電極材料が積層される、蓄電デバイスの製造方法。
【請求項１０】
請求項７または８記載の蓄電デバイスの製造方法において、
前記第１絶縁材料の前記第２方向の幅は５ｍｍから１５ｍｍ程度である、蓄電デバイスの製造方法。
【請求項１１】
請求項７または８記載の蓄電デバイスの製造方法において、
前記（ｃ）工程では、前記電極材料の上面が前記第１絶縁材料の上面よりも０μｍから１０μｍ低い、蓄電デバイスの製造方法。
【請求項１２】
請求項７または８記載の蓄電デバイスの製造方法において、
前記（ｃ）工程で塗布される前記第２絶縁材料の厚さは５μｍから４０μｍである、蓄電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電デバイスの製造装置および製造方法に関し、例えば蓄電デバイスの電極材料を塗布する工程に好適に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００３−０４５４９１号公報（特許文献１）がある。この公報には、正極シート状物送出機構と、正極電極物質塗工機構と、正極電極形成用加熱機構と、電解、絶縁物質塗工機構と、電解、絶縁物形成用加熱機構と、負極シート状物送出機構と、負極電極物質塗工機構と、負極電極形成用加熱機構と、電解、絶縁物質塗工機構と、電解、絶縁物形成用加熱機構と、捲回機構とを備えた二次電池製造装置が記載されている。上記捲回機構は、正極電極物質と電解、絶縁物質とが固着された正極シート状物と負極電極物質と電解、絶縁物質とが固着された負極シート状物を積層して所定の形状に捲回する機構である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０４５４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１には、集電箔（金属箔、電極板、基材、基板、シート状物などとも言う）の両面に正極または負極の電極材料（電極物質、電極活物質などとも言う）を塗布し、その電極材料の上に、連続してセパレータとなる絶縁材料（電解、絶縁物質などとも言う）を塗布することによって、二次電池の生産効率の向上および二次電池の製造装置のコンパクト化が可能となることが記載されている。
【０００５】
しかし、このような二次電池の製造方法では、絶縁材料の厚さが、例えば５μｍ〜４０μｍ程度になると絶縁材料に膜切れが生じて電極材料が露出する場合がある。また、例えば１００μｍ〜４００μｍ程度の厚さの電極材料を塗布すると、電極材料の側面が傾斜し、また、電極材料の厚さも不均一となって、所望する形状の電極材料が形成できなくなる。これらが原因となって二次電池の製造歩留りが低下するという問題があった。
【０００６】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施の形態による蓄電デバイスの製造装置は、第１方向に走行する集電箔の表面に、第１方向と集電箔の表面で直交する第２方向に互いに離間する複数のスラリー状の第１絶縁材料を塗布する第１塗布機構と、第２方向に隣り合う第１絶縁材料に挟まれる集電箔の表面に、スラリー状の電極材料を塗布する第２塗布機構とを備える。さらに、第１絶縁材料および電極材料の上面にスラリー状の第２絶縁材料を塗布する第３塗布機構を備える。
【０００８】
一実施の形態による蓄電デバイスの製造方法は、第１方向に走行する集電箔の表面に、第１方向と集電箔の表面で直交する第２方向に互いに離間する複数のスラリー状の第１絶縁材料を塗布する工程と、第２方向に隣り合う第１絶縁材料に挟まれる集電箔の表面に、スラリー状の電極材料を塗布する工程と、第１絶縁材料および電極材料の上面にスラリー状の第２絶縁材料を塗布する工程とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
一実施の形態によれば、リチウムイオン電池等の蓄電デバイスの製造歩留りを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の電極シートの製造装置の概略図である。
【図２】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の電極シートの製造方法を説明する各塗布工程および乾燥工程の電極シートの断面図である。（ａ）は第１絶縁材料（スペーサ材料）塗布工程の電極シートの断面図（図１のＡ１−Ａ１の断面図）である。（ｂ）は電極材料塗布工程の電極シートの断面図（図１のＢ１−Ｂ１の断面図）である。（ｃ）は第２絶縁材料（セパレータ材料）塗布工程の電極シートの断面図（図１のＣ１−Ｃ１の断面図）である。（ｄ）は乾燥工程の電極シートの断面図（図１のＤ１−Ｄ１の断面図）である。
【図３】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の具体的な製造工程をまとめた工程図である。
【図４】実施の形態２におけるリチウムイオン電池の電極シートの製造装置の概略図である。
【図５】実施の形態２におけるリチウムイオン電池の電極シートの製造方法を説明する各塗布工程および乾燥工程の電極シートの要部断面図である。（ａ）は電極材料塗布工程の電極シートの断面図（図４のＡ２−Ａ２の断面図）である。（ｂ）は第１絶縁材料（スペーサ材料）塗布工程の電極シートの断面図（図４のＢ２−Ｂ２の断面図）である。（ｃ）は第２絶縁材料（セパレータ材料）塗布工程の電極シートの断面図（図４のＣ２−Ｃ２の断面図）である。（ｄ）は乾燥工程の電極シートの断面図（図４のＤ２−Ｄ２の断面図）である。
【図６】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の電極シートの製造装置の概略図である。
【図７】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の電極シートの製造方法を説明する各塗布工程および乾燥工程の電極シートの要部断面図である。（ａ）は第１絶縁材料（スペーサ材料）塗布工程の電極シートの断面図（図６のＡ３−Ａ３の断面図）である。（ｂ）は第１電極材料塗布工程の電極シートの断面図（図６のＢ３−Ｂ３の断面図）である。（ｃ）は第２電極材料塗布工程の電極シートの断面図（図６のＣ３−Ｃ３の断面図）である。（ｄ）は第２絶縁材料（セパレータ材料）塗布工程の電極シートの断面図（図６のＤ３−Ｄ３の断面図）である。（ｅ）は乾燥工程の電極シートの断面図（図６のＥ３−Ｅ３の断面図）である。
【図８】比較例として示すリチウムイオン電池の具体的な製造工程をまとめた工程図である。
【図９】比較例として示すリチウムイオン電池の電極シートの製造装置の概略図である。
【図１０】スリットダイコータによるスラリー状の電極材料の塗布の状態を模式的に説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の実施の形態においては、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００１２】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００１３】
また、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１４】
また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す。また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
以下の説明では、正極材料および負極材料を総括して「電極材料」と呼び、乾燥工程後の正極材料からなる膜を「正極膜」、乾燥工程後の負極材料からなる膜を「負極膜」、正極膜および負極膜を総括して「電極膜」と呼ぶ。また、以下の説明では、乾燥工程前の正極材料、負極材料および絶縁材料は、バインダ溶液および有機溶剤などの液体を含み、流動性を有する物質である。また、以下の説明では、正極膜が形成された集電箔を「正極シート（正極板などとも言う）」、負極膜が形成された集電箔を「負極シート（負極板などとも言う）」、正極シートおよび負極シートを総括して「電極シート（電極板などとも言う）」と呼ぶ。また、以下の説明で「集電箔の表面」という場合は、集電箔の表側の面および裏側の面を含めた全面ではなく、表側の面のみを指すものとする。また、以下の説明では、集電箔が走行する方向を「第１方向」とし、第１方向と集電箔の表面で直交する方向を「第２方向」とする。
【００１６】
本実施の形態では、蓄電デバイスである二次電池としてリチウムイオン電池を例示し、その製造装置およびその製造方法について説明するが、これに限定されるものではない。
【００１７】
リチウムイオン電池は、非水電解質二次電池の一種で、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担う二次電池である。
【００１８】
正極には、例えばリチウム含有複合酸化物を用い、負極には、例えば炭素質材料を用いる。電解質には、例えば炭酸エチレンなどの有機溶剤またはヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）などのリチウム塩を用いる。リチウムイオン電池内では、充電時にリチウムイオンは正極から出て負極に入り、放電時に逆にリチウムイオンは負極から出て正極に入る。
【００１９】
リチウムイオン電池は、例えば集電箔（例えばＡｌ（アルミニウム）箔）の表面に正極材料を塗工した正極シートと、集電箔（例えばＣｕ（銅）箔）の表面に負極材料を塗工した負極シートと、正極膜と負極膜との接触を防止するポリマフィルムなどのセパレータとを捲回した電極捲回体を備えている。そして、リチウムイオン電池では、この電極捲回体が外装缶に挿入されるとともに、外装缶内に電解液（上記電解質）が注入されている。
【００２０】
つまり、リチウムイオン電池では、集電箔の表面に正極材料を塗工した正極シートと、集電箔の表面に負極材料を塗工した負極シートとが帯状に形成され、帯状に形成された正極シートと負極シートとが、正極シート上の正極膜と負極シート上の負極膜とが直接接触しないように、セパレータを介して断面渦巻状に捲回されて電極捲回体が形成されている。
【００２１】
（比較例）
まず、本実施の形態によるリチウムイオン電池の製造装置および製造方法がより明確となると思われるため、比較例として、本発明者らによって検討された、本願発明が適用される前のリチウムイオン電池の製造装置および製造方法について以下に説明する。
【００２２】
図８は、比較例として示すリチウムイオン電池の具体的な製造工程をまとめた工程図である。
【００２３】
図８に示すように、リチウムイオン電池の製造工程は、正極シート製造工程と、負極シート製造工程と、電池セル組立工程と、電池モジュール組立工程とを含んでいる。
【００２４】
正極シート製造工程では、まず、フィルム状の集電箔の表面にスラリー状の正極材料を塗布した後（正極材料塗布）、正極材料の上面および側面、並びに正極材料が塗布されていない集電箔の表面にセパレータとなるスラリー状の絶縁材料を塗布する（セパレータ材料塗布）。続いて、スラリー状の正極材料とスラリー状の絶縁材料とを積層した塗膜の全体を乾燥させた後（乾燥）、正極材料からなる正極膜と絶縁材料からなるセパレータとの積層膜が形成された集電箔に圧縮および切断といった加工を行い（加工）、正極膜およびセパレータを有するフィルム状の正極シートを製造する。
【００２５】
一方、負極シート製造工程では、使用される原料となる各種材料は正極シート製造工程とは異なるが、負極シートが製造されるまでの手順は正極シート製造工程と同じである。まず、フィルム状の集電箔の表面にスラリー状の負極材料を塗布した後（負極材料塗布）、負極材料の上面および側面、並びに負極材料が塗布されていない集電箔の表面にセパレータとなるスラリー状の絶縁材料を塗布する（セパレータ材料塗布）。続いて、スラリー状の負極材料とスラリー状の絶縁材料とを積層した塗膜の全体を乾燥させた後（乾燥）、負極材料からなる負極膜と絶縁材料からなるセパレータとの積層膜が形成された集電箔に圧縮および切断といった加工を行い（加工）、負極膜およびセパレータを有するフィルム状の負極シートを製造する。
【００２６】
次に、電池セル組立工程では、フィルム状の正極シートから、電池セルに必要な大きさの正極を切り出し、フィルム状の負極シートから、電池セルに必要な大きさの負極を切り出して、正極と負極とを挟んで重ねて捲き合わせる（捲回）。正極シートおよび負極シートには、すでにセパレータが形成されているので、この捲回工程では、正極と負極との間にセパレータを挟んで重ねて捲き合わせる必要がなく、リチウムイオン電池の製造コストを低減することができる。
【００２７】
次に、捲き合わせた正極および負極の電極対の群を組み立てて溶接する（溶接・組立）。続いて、溶接した電極対の群を、電解液が注入された電池缶内に配置した後（注液）、電池缶を完全に密閉して（封口）、電池セルを作製する。
【００２８】
次に、作製された電池セルを繰り返し充放電して（充放電）、この電池セルの性能および信頼性に関する検査（例えば電池セルの容量および電圧、並びに電池セルの充電時または放電時の電流および電圧等の検査）を行う（単電池検査）。これにより、電池セルが完成し、電池セル組立工程が終了する。
【００２９】
次に、電池モジュール組立工程では、複数個の電池セルを直列に組み合わせて電池モジュールを構成し、さらに、充電／放電制御用コントローラを接続して電池システムを構成する（モジュール組立）。続いて、組み立てられた電池モジュールの性能および信頼性に関する検査（例えば電池モジュールの容量および電圧、並びに電池モジュールの充電時または放電時の電流および電圧等の検査）を行う（モジュール検査）。これにより、電池モジュールが完成し、電池モジュール組立工程が終了する。
【００３０】
図９は、比較例として示すリチウムイオン電池の電極シートの製造装置の概略図である。図９では、正極シートの片面の製造工程を例示している。ここでは省略するが、負極シートの片面の製造工程も同様である。
【００３１】
図９に示すように、集電箔ＰＥＰは、巻き出しロールＳＬ１から送り出され、第１ローラＲＬ１、第２ローラＲＬ２、第３ローラＲＬ３、第４ローラＲＬ４、第５ローラＲＬ５および第６ローラＲＬ６によって巻き取りロールＳＬ２へ搬送される。第３ローラＲＬ３に対向して第１スリットダイコータＤＣ１が設置され、第４ローラＲＬ４に対向して第２スリットダイコータＤＣ２が設置されている。
【００３２】
まず、巻き出しロールＳＬ１から送り出された集電箔ＰＥＰの表面に、第３ローラＲＬ３と対向した位置の第１スリットダイコータＤＣ１から供給されるスラリー状の正極材料ＰＡＳが塗布される。正極材料ＰＡＳはタンクＴＡ１に貯留されており、定量ポンプＰＵ１によって集電箔ＰＥＰの表面に供給される。
【００３３】
続いて、第４ローラＲＬ４と対向した位置の第２スリットダイコータＤＣ２から供給されるスラリー状の絶縁材料ＩＦが塗布される。絶縁材料ＩＦはタンクＴＡ２に貯留されており、定量ポンプＰＵ２によって正極材料ＰＡＳが塗布された集電箔ＰＥＰの表面に供給される。すなわち、絶縁材料ＩＦは正極材料ＰＡＳの上面および側面、並びに正極材料ＰＡＳが塗布されていない集電箔ＰＥＰの表面に塗布される。
【００３４】
続いて、乾燥炉ＤＲＹを通過することで、集電箔ＰＥＰの表面に形成された正極材料ＰＡＳと絶縁材料ＩＦとを積層した塗膜の全体が乾燥し、その表面に塗膜が形成された集電箔ＰＥＰは巻き取りロールＳＬ２に巻き取られる。
【００３５】
図１０は、第１スリットダイコータＤＣ１によるスラリー状の正極材料ＰＡＳの塗布の状態を模式的に説明する断面図を示す。ここでは省略するが、第２スリットダイコータＤＣ２によるスラリー状の絶縁材料ＩＦの塗布の状態も同様である。
【００３６】
図１０に示すように、スラリー状の正極材料ＰＡＳを貯留したタンクから定量ポンプによって、口金Ｄ１のマニホールドＤ２にスラリー状の正極材料ＰＡＳが供給される。マニホールドＤ２において、スラリー状の正極材料ＰＡＳの圧力分布が均一となった後、口金Ｄ１に設けられたスリット部Ｄ３へスラリー状の正極材料ＰＡＳが供給され、吐出される。吐出されたスラリー状の正極材料ＰＡＳは、口金Ｄ１と第１間隔ｈ１を保って口金Ｄ１と相対的に走行する集電箔ＰＥＰとの間に、ビードと呼ばれる電極材料溜りＤ４を形成し、この状態で集電箔ＰＥＰの走行に伴ってスラリー状の正極材料ＰＡＳが引き出されて正極材料ＰＡＳからなる塗膜が形成される。
【００３７】
ここで、塗膜の形成により消費される正極材料ＰＡＳの量と同量の正極材料ＰＡＳをスリット部Ｄ３から供給することにより、塗膜は連続して形成される。蒸発速度の速い有機溶剤系の正極材料ＰＡＳを安定して塗布するためには、電極材料溜りＤ４の下流側メニスカス（液面の屈曲）Ｄ５の形成の安定化が重要となる。そのため、マニホールドＤ２へ正極材料ＰＡＳを供給する圧力は、（スリット部Ｄ３の圧損＋口金Ｄ１の下流側リップ部Ｄ６の圧損＋下流側メニスカスＤ５の圧力）となる。
【００３８】
本発明者らは、リチウムイオン電池の高容量化および小型化を検討しており、その一手段として、セパレータの薄膜化および電極膜（正極膜および負極膜）の厚膜化を検討している。
【００３９】
しかし、セパレータを薄く形成するためには、第２スリットダイコータＤＣ２の口金Ｄ１と集電箔ＰＥＰとの間の第１間隔ｈ１を小さくする必要があるが、第１間隔ｈ１が大き過ぎると、絶縁材料ＩＦを均一に塗布することができなくなり、セパレータに膜切れが生じる。また、電極材料の上面に均一に絶縁材料ＩＦを塗布することができても、電極材料の側面および電極材料が塗布されていない集電箔ＰＥＰの表面に均一に絶縁材料ＩＦを塗布することができない。さらに、電極膜を厚く形成するためには、集電箔ＰＥＰの表面に電極材料を厚く塗布しなくてはならないが、電極材料を厚く塗布すると、電極材料の側面が傾斜し（集電箔ＰＥＰの表面に対して角度を有して傾く）、また、電極材料の上面に窪みが形成されて、電極材料の形状が安定しない。このため、セパレータの薄膜化および電極膜の厚膜化を図ろうとすると、リチウムイオン電池の製造歩留りが低下するという問題があった。
【００４０】
（実施の形態１）
≪リチウムイオン電池の電極シートの製造方法≫
本実施の形態１におけるリチウムイオン電池の電極シートの製造方法を図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施の形態１におけるリチウムイオン電池の電極シートの製造装置の概略図である。図２は、本実施の形態１におけるリチウムイオン電池の電極シートの製造方法を説明する各塗布工程および乾燥工程の電極シートの断面図である。図２（ａ）は第１絶縁材料（スペーサ材料）塗布工程の電極シートの断面図（図１のＡ１−Ａ１の断面図）、図２（ｂ）は電極材料塗布工程の電極シートの断面図（図１のＢ１−Ｂ１の断面図）および図２（ｃ）は第２絶縁材料（セパレータ材料）塗布工程の電極シートの断面図（図１のＣ１−Ｃ１の断面図）である。さらに、図２（ｄ）は乾燥工程の電極シートの断面図（図１のＤ１−Ｄ１の断面図）である。
【００４１】
本実施の形態１では、集電箔が走行する第１方向に沿って集電箔の表面に２列に形成される正極膜の製造方法を例示する。また、本実施の形態１では、正極シートの片面の製造方法を例示するが、負極シートの片面の製造方法も同様である。
【００４２】
図１に示すように、電極シート製造装置Ｍ１においては、集電箔ＰＥＰは、巻き出しロールＳＬ１から送り出され、第１ローラＲＬ１、第２ローラＲＬ２、第３ローラＲＬ３、第４ローラＲＬ４、第５ローラＲＬ５、第６ローラＲＬ６および第７ローラＲＬ７によって巻き取りロールＳＬ２へ搬送される。第３ローラＲＬ３に対向してディスペンサＤＰが設置され、第４ローラＲＬ４に対向して第１スリットダイコータＤＣ１が設置され、第５ローラＲＬ５に対向して第２スリットダイコータＤＣ２が設置されている。
【００４３】
１．第１塗布工程（第１絶縁材料（スペーサ材料）塗布工程）
まず、巻き出しロールＳＬ１から送り出された集電箔ＰＥＰの表面に、第３ローラＲＬ３と対向した位置のディスペンサＤＰから供給されるスラリー状の第１絶縁材料ＩＦ１が塗布される。第１絶縁材料ＩＦ１はタンクＴＡ１に貯留されており、定量ポンプＰＵ１によって集電箔ＰＥＰの表面に供給される。
【００４４】
図２（ａ）に示すように、複数の第１絶縁材料ＩＦ１は、第１方向に走行する集電箔ＰＥＰの表面に、第１方向と集電箔ＰＥＰの表面で直交する第２方向に互いに離間して塗布される。すなわち、複数の第１絶縁材料ＩＦ１は、後の第２塗布工程において第１方向に走行する集電箔ＰＥＰの表面に正極材料ＰＡＳが塗布される領域を、第２方向に挟むように集電箔ＰＥＰの表面に塗布される。言い換えれば、複数の第１絶縁材料ＩＦ１は、後の第２塗布工程において第１方向に走行する集電箔ＰＥＰの表面に塗布される正極材料ＰＡＳの領域の第２方向の幅を規制するように塗布される。本実施の形態１では、集電箔ＰＥＰの表面に第１方向に沿って２列の正極膜を形成するため、複数の第１絶縁材料ＩＦ１は、第２方向に互いに離間し、集電箔ＰＥＰの表面に第１方向に沿って３列塗布される。
【００４５】
第１絶縁材料ＩＦ１の厚さは、後の第２塗布工程において集電箔ＰＥＰの表面に塗布される正極材料ＰＡＳの厚さとほぼ同じである。また、第１絶縁材料ＩＦ１が塗布される領域は、正極シートが完成した後に切断される領域であるため、材料費を抑えるためにも第１絶縁材料ＩＦ１の第２方向の幅は小さく設定される。例えば、切断に要する幅を考慮して、第１絶縁材料ＩＦ１の第２方向の幅は５ｍｍ〜１５ｍｍ程度である。
【００４６】
２．第２塗布工程（電極材料塗布工程）
次に、巻き出しロールＳＬ１から送り出された集電箔ＰＥＰの表面に、第４ローラＲＬ４と対向した位置の第１スリットダイコータＤＣ１から供給されるスラリー状の正極材料ＰＡＳが塗布される。正極材料ＰＡＳはタンクＴＡ２に貯留されており、定量ポンプＰＵ２によって集電箔ＰＥＰの表面に供給される。
【００４７】
図２（ｂ）に示すように、複数の正極材料ＰＡＳは、第１方向に走行する集電箔ＰＥＰの表面で、かつ前の第１塗布工程において集電箔ＰＥＰの表面に塗布された第１絶縁材料ＩＦ１に挟まれた領域に塗布される。本実施の形態１では、集電箔ＰＥＰの表面に第１方向に沿って２列の正極膜を形成するため、複数の正極材料ＰＡＳは、第１絶縁材料ＩＦ１によって分離されて第２方向に互いに離間し、集電箔ＰＥＰの表面に第１方向に沿って２列塗布される。
【００４８】
正極材料ＰＡＳの厚さは、第１絶縁材料ＩＦ１の厚さとほぼ同じである。正極材料ＰＡＳの厚さと第１絶縁材料ＩＦ１の厚さとは同じであることが望ましいが、第１絶縁材料ＩＦ１の上面に正極材料ＰＡＳが塗布されることを防ぐため、正極材料ＰＡＳの上面が第１絶縁材料ＩＦ１の上面よりも０μｍ〜１０μｍ程度低くなるように正極材料ＰＡＳは塗布される。正極材料ＰＡＳの厚さは、例えば第１スリットダイコータＤＣ１の口金Ｄ１の高さ調整（前記図１０参照）および正極材料ＰＡＳの送量によって調整することができる。
【００４９】
第１絶縁材料ＩＦ１を塗布しない場合は、正極材料ＰＡＳを厚く塗布すると、正極材料ＰＡＳの側面が傾斜し、また、正極材料ＰＡＳの上面に窪みが形成されて、正極材料ＰＡＳの形状が安定しないという問題がある。しかし、本実施の形態１では、予め、正極材料ＰＡＳを塗布する領域を第１絶縁材料ＩＦ１で規定しているので、正極材料ＰＡＳを厚く（例えば１００μｍ〜４００μｍ程度）塗布しても、正極材料ＰＡＳの側面が傾斜しないので、正極材料ＰＡＳの形状が安定する。
【００５０】
３．第３塗布工程（第２絶縁材料（セパレータ材料）塗布工程）
次に、第５ローラＲＬ５と対向した位置の第２スリットダイコータＤＣ２から供給されるスラリー状の第２絶縁材料ＩＦ２が塗布される。第２絶縁材料ＩＦ２はタンクＴＡ３に貯留されており、定量ポンプＰＵ３によって第１絶縁材料ＩＦ１および正極材料ＰＡＳの上面に供給される。
【００５１】
図２（ｃ）に示すように、第２絶縁材料ＩＦ２は、集電箔ＰＥＰが走行する第１方向に沿って第１絶縁材料ＩＦ１および正極材料ＰＡＳの上面に塗布される。第２絶縁材料ＩＦ２の厚さは、例えば５μｍ〜４０μｍ程度である。第２絶縁材料ＩＦ２の厚さは、例えば第２スリットダイコータＤＣ２の口金Ｄ１の高さ調整（前記図１０参照）および第２絶縁材料ＩＦ２の送量によって調整することができる。
【００５２】
第２絶縁材料ＩＦ２を薄く塗布するためには、前記図１０に示したように、第２スリットダイコータＤＣ２の口金Ｄ１と集電箔ＰＥＰとの間の第１間隔ｈ１を小さくする必要がある。しかし、ほぼ平坦な面である第１絶縁材料ＩＦ１および正極材料ＰＡＳの上面に第２絶縁材料ＩＦ２は塗布されて、例えば第１絶縁材料ＩＦ１および正極材料ＰＡＳの側面、並びに第１絶縁材料ＩＦ１および正極材料ＰＡＳが塗布されていない集電箔ＰＥＰの表面には塗布されない。従って、第２スリットダイコータＤＣ２の口金Ｄ１と集電箔ＰＥＰとの間の第１間隔ｈ１が小さくても、第２絶縁材料ＩＦ２を均一に塗布することができるので、第２絶縁材料ＩＦ２の膜切れを防ぐことができる。
【００５３】
４．乾燥工程
次に、乾燥炉（乾燥機構）ＤＲＹを通過することで、集電箔ＰＥＰの表面に塗布した正極材料ＰＡＳおよび第１絶縁材料ＩＦ１と、これらの上面に塗布した第２絶縁材料ＩＦ２とを積層した塗膜の全体が乾燥し、その表面に正極膜およびセパレータが形成された集電箔ＰＥＰが巻き取りロールＳＬ２に巻き取られる。
【００５４】
図２（ｄ）に示すように、乾燥前は、正極材料ＰＡＳの厚さと第１絶縁材料ＩＦ１の厚さとはほぼ同じであったが、乾燥後は、第１絶縁材料ＩＦ１からなるスペーサＳＰの厚さは正極材料ＰＡＳからなる正極膜ＰＥの厚さよりも薄くなる。これは、正極材料ＰＡＳに含まれる固形物（例えば正極活物質および導電助剤など）の量と第１絶縁材料ＩＦ１に含まれる固形物の量との違いに起因する。すなわち、正極材料ＰＡＳに含まれる固形物の量は相対的に多く、第１絶縁材料ＩＦ１に含まれる固形物の量は相対的に少なく制御することにより、乾燥後には、スペーサＳＰの厚さが正極膜ＰＥの厚さよりも薄くなるようにしている。
【００５５】
これは以下の理由による。すなわち、集電箔ＰＥＰと正極膜ＰＥとの密着性を向上させ、正極材料ＰＡＳ中の固形物を互いに結着させるために、乾燥後、正極膜ＰＥおよびスペーサＳＰと、これらの上面に塗布した第２絶縁材料ＩＦ２からなるセパレータＳＥとの積層膜を切断する前に、この積層膜の圧縮（ロールプレス）を実施している。この圧縮の際には、正極膜ＰＥに荷重を加えることが重要となるので、スペーサＳＰの厚さが正極膜ＰＥの厚さよりも厚いと、正極膜ＰＥに荷重が加わらなくなる。そのため、スペーサＳＰの厚さを正極膜ＰＥの厚さよりも薄くする必要がある。
【００５６】
なお、本実施の形態１では、集電箔ＰＥＰが走行する第１方向に沿って集電箔ＰＥＰの表面に２列に形成される正極膜ＰＥの製造方法を例示したが、これに限定されるものではない。例えば正極膜ＰＥは１列、または３列以上であってもよく、同様の効果を得ることができる。
【００５７】
≪リチウムイオン電池の具体的な製造工程≫
本実施の形態１におけるリチウムイオン電池の具体的な製造工程を図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態１におけるリチウムイオン電池の具体的な製造工程をまとめた工程図である。
【００５８】
図３に示すように、リチウムイオン電池の製造工程は、前記図８に示したリチウムイオン電池の製造工程と同様に、正極シート製造工程と、負極シート製造工程と、電池セル組立工程と、電池モジュール組立工程とを含んでいる。
【００５９】
正極シート製造工程では、まず、フィルム状の集電箔の表面に、スペーサとなるスラリー状の複数の第１絶縁材料を、集電箔が走行する第１方向と直交する第２方向に互いに離間して塗布する（スペーサ材料塗布）。第１絶縁材料は、原料となる各種材料を混連および調合することにより作製される。
【００６０】
続いて、フィルム状の集電箔の表面で、第２方向に互いに離間して塗布された第１絶縁材料の間にスラリー状の正極材料を塗布する（正極材料塗布）。正極材料は、原料となる各種材料を混連および調合することにより作製される。
【００６１】
続いて、フィルム状の集電箔の表面に形成された第１絶縁材料および正極材料の上面に、セパレータとなるスラリー状の第２絶縁材料を塗布する（セパレータ材料塗布）。第２絶縁材料は、原料となる各種材料を混連および調合することにより作製される。
【００６２】
続いて、フィルム状の集電箔の表面に塗布した正極材料および第１絶縁材料と、これらの上面に塗布した第２絶縁材料とを積層した塗膜の全体を乾燥させた後（乾燥）、この塗膜が形成された集電箔に圧縮および切断といった加工を行う（加工）。これにより、フィルム状の集電箔の表面に、正極材料からなる正極膜および第１絶縁材料からなるスペーサと、これらの上面に形成された第２絶縁材料からなるセパレータとが積層されたフィルム状の正極シートが製造される。上記塗膜が形成された集電箔を切断する際には、第１絶縁材料からなるスペーサが形成された領域が切断される。
【００６３】
一方、負極シート製造工程では、使用される原料となる各種材料は正極シート製造工程とは異なるが、負極シートが製造されるまでの手順は正極シート製造工程と同じである。まず、フィルム状の集電箔の表面に、スペーサとなるスラリー状の複数の第１絶縁材料を、集電箔が走行する第１方向と直交する第２方向に互いに離間して塗布する（スペーサ材料塗布）。第１絶縁材料は、原料となる各種材料を混連および調合することにより作製される。
【００６４】
続いて、フィルム状の集電箔の表面で、第２方向に互いに離間して塗布された第１絶縁材料の間にスラリー状の負極材料を塗布する（負極材料塗布）。負極材料は、原料となる各種材料を混連および調合することにより作製される。
【００６５】
続いて、フィルム状の集電箔の表面に形成された第１絶縁材料および負極材料の上面に、セパレータとなるスラリー状の第２絶縁材料を塗布する（セパレータ材料塗布）。第２絶縁材料は、原料となる各種材料を混連および調合することにより作製される。
【００６６】
続いて、フィルム状の集電箔の表面に塗布した負極材料および第１絶縁材料と、これらの上面に塗布した第２絶縁材料とを積層した塗膜の全体を乾燥させた後（乾燥）、この塗膜が形成された集電箔に圧縮および切断といった加工を行う（加工）。これにより、フィルム状の集電箔の表面に、負極材料からなる負極膜および第１絶縁材料からなるスペーサと、これらの上面に形成された第２絶縁材料からなるセパレータとが積層されたフィルム状の負極シートが製造される。上記塗膜が形成された集電箔を切断する際には、第１絶縁材料からなるスペーサが形成された領域が切断される。
【００６７】
次に、電池セル組立工程では、フィルム状の正極シートから、電池セルに必要な大きさの正極を切り出し、フィルム状の負極シートから、電池セルに必要な大きさの負極を切り出して、正極と負極とを挟んで重ねて捲き合わせる（捲回）。正極シートおよび負極シートには、すでにセパレータが形成されているので、この捲回工程では、正極と負極との間にセパレータを挟んで重ねて捲き合わせる必要がなく、製造コストを低減することができる。
【００６８】
その後は、前記図８を用いて説明した比較例のリチウムイオン電池の製造方法と同様にして、電池セルを完成させ、さらに、電池モジュールを完成させる。
【００６９】
≪リチウムイオン電池の各材料≫
本実施の形態１で用いる正極活物質には、例えばコバルト酸リチウムまたはＭｎ（マンガン）を含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物を用いることができる。また、正極活物質には、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）およびＭｎ（マンガン）を含む複合酸化物、またはオリビン型リン酸鉄に代表されるオリビン型化合物などを用いることもできる。ただし、正極活物質に用いる材料は、これらに限定されるものではない。
【００７０】
Ｍｎ（マンガン）を含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物は熱的安定性に優れているため、これを含む正極シートを形成することで、安全性の高いリチウムイオン電池を構成することができる。また、正極活物質には、Ｍｎ（マンガン）を含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物のみを用いてもよいが、他の正極活物質を併用してもよい。このような他の正極活物質としては、例えばＬｉ１＋ｘＭＯ２（−０．１＜ｘ＜０．１、Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｔｉなど）で表わされるオリビン型化合物などが挙げられる。また、層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ２またはＬｉＮｉ１−ｘＣｏｘ−ｙＡｌｙＯ２（０．１≦ｘ≦０．３、０．０１≦ｙ≦０．２）などを用いることができる。また、層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物には、少なくともＮｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）およびＭｎ（マンガン）を含む酸化物（ＬｉＭｎ１／３Ｎｉ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２、ＬｉＭｎ５／１２Ｎｉ５／１２Ｃｏ１／６Ｏ２、ＬｉＮｉ３／５Ｍｎ１／５Ｃｏ１／５Ｏ２など）などを用いることができる。
【００７１】
本実施の形態１で用いる負極活物質には、例えば天然黒鉛（鱗片状黒鉛）、人造黒鉛または膨張黒鉛などの黒鉛材料を用いることができる。また、負極活物質には、ピッチを焼成して得られるコークスなどの易黒鉛化性炭素質材料を用いることもできる。また、負極活物質には、フルフリルアルコール樹脂（ＰＦＡ）、ポリパラフェニレン（ＰＰＰ）またはフェノール樹脂などを低温焼成して得られる非晶質炭素などの難黒鉛化性炭素質材料を用いてもよい。また、炭素材料の他に、Ｌｉ（リチウム）またはリチウム含有化合物なども負極活物質として用いることができる。
【００７２】
リチウム含有化合物としては、Ｌｉ−Ａｌなどのリチウム合金、あるいはＳｉ（ケイ素）またはＳｎ（スズ）などとＬｉ（リチウム）との合金化が可能な元素を含む合金が挙げられる。さらに、Ｓｎ酸化物またはＳｉ酸化物などの酸化物系材料も用いることも可能である。
【００７３】
本実施の形態１で用いる導電助剤は、正極膜に含有させる電子伝導助剤として用いるもので、例えばカーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト、カーボンファイバーまたはカーボンナノチューブなどの炭素材料が好ましい。上記炭素材料の中でも、添加量と導電性の効果、および塗布用正極合剤スラリの製造性の点から、アセチレンブラックまたはケッチェンブラックが特に好ましい。導電助剤は負極膜に含有させることも可能であり、好ましい場合もある。
【００７４】
本実施の形態１で用いるバインダは、活物質および導電助剤を結着するためのバインダも含有していることが好ましい。バインダとしては、例えばポリビニリデンフルオライド系ポリマー（主成分モノマーであるビニリデンフルオライドを８０質量％以上含有する含フッ素モノマー群の重合体）またはゴム系ポリマーなどが好適に用いられる。上記ポリマーは、２種以上を併用してもよい。また、バインダは、溶媒に溶解した溶液の形態で供されるものが好ましい。
【００７５】
上記ポリビニリデンフルオライド系ポリマーを合成するための含フッ素モノマー群としては、ビニリデンフルオライド、またはビニリデンフルオライドと他のモノマーとの混合物で、ビニリデンフルオライドを８０質量％以上含有するモノマー混合物などが挙げられる。他のモノマーとしては、例えばビニルフルオライド、トリフルオロエチレン、トリフルオロクロロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンおよびフルオロアルキルビニルエーテルなどが挙げられる。
【００７６】
上記ゴム系ポリマーとしては、例えばスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴムおよびフッ素ゴムなどが挙げられる。
【００７７】
電極膜中におけるバインダの含有量は、乾燥後の電極膜を基準として０．１質量％以上、より好ましくは０．３質量％以上であって、１０質量％以下、さらに、５質量％以下であることがより望ましい。バインダの含有量が少な過ぎると、乾燥工程における固化が不十分となるばかりでなく、乾燥後の電極膜の機械的強度が不足し、電極膜が集電箔から剥離するおそれがある。また、バインダの含有量が多過ぎると、電極膜中の活物質量が減少して、電池容量が低くなるおそれがある。
【００７８】
本実施の形態１で用いる絶縁材料には、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）またはＳｉＯ２（シリカ）などの無機酸化物を用いることができる。また、ポリプロピレンまたはポリエチレンの微粒子を混同したスラリを用いてもよく、これを用いることで、シャットダウン性を持たせることができる。また、絶縁材料に用いた無機酸化物粒子を結着させるために、バインダとして樹脂を用いる。バインダには、電極膜に用いられるバインダが好適に用いられる。
【００７９】
本実施の形態１で用いる集電箔は、シート状の箔に限定されることはない。その基体としては、例えばＡｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、ステンレス鋼またはＴｉ（チタン）などの純金属または合金性導電材料を用いて、その形状として、網、パンチドメタル、フォームメタルまたは板状に加工した箔などが用いられる。集電箔の厚さとしては、例えば５μｍ〜３０μｍ、より好ましくは８μｍ〜１６μｍが選択される。また、集電箔の一方の面（表面）に形成される電極膜の厚さは、乾燥後の厚さで、例えば５０μｍ〜４００μｍ程度である。
【００８０】
なお、本実施の形態１におけるリチウムイオン電池は、前述した方法で製造される正極および負極を含むこと以外は、従来のリチウムイオン電池と同様に製造することができる。電池の容器の構造またはサイズ、あるいは正極および負極を主構成要素とする電極体の構造等について、特に制限はない。
【００８１】
このように、本実施の形態１によれば、集電箔ＰＥＰの表面に電極膜となる電極材料を厚く塗布しても、電極材料の側面が傾斜せず、電極材料の形状が安定する。従って、集電箔ＰＥＰの表面に厚く電極材料を塗布することができる。また、電極材料を厚く塗布し、セパレータＳＥとなる第２絶縁材料ＩＦ２を薄く塗布しても、第２絶縁材料ＩＦ２の膜切れが生じないので、第２絶縁材料ＩＦ２を薄くかつ均一に塗布することができる。これにより、リチウムイオン電池の製造歩留りを低下させることなく、セパレータＳＥの薄膜化および電極膜の厚膜化を図ることができる。
【００８２】
（実施の形態２）
前述の実施の形態１と相違する点は、スペーサとなる第１絶縁材料を塗布する工程と、電極膜となる電極材料を塗布する工程との工程順である。すなわち、前述の実施の形態１では、第１絶縁材料ＩＦ１を集電箔ＰＥＰの表面に塗布した後、正極材料ＰＡＳを集電箔ＰＥＰの表面に塗布したが、本実施の形態２では、正極材料ＰＡＳを集電箔ＰＥＰの表面に塗布した後、第１絶縁材料ＩＦ１を集電箔ＰＥＰの表面に塗布する。
【００８３】
≪リチウムイオン電池の電極シートの製造方法≫
本実施の形態２におけるリチウムイオン電池の電極シートの製造方法を図４および図５を用いて説明する。図４は、本実施の形態２におけるリチウムイオン電池の電極シートの製造装置の概略図である。図５は、本実施の形態２におけるリチウムイオン電池の電極シートの製造方法を説明する各塗布工程および乾燥工程の電極シートの断面図である。図５（ａ）は電極材料塗布工程の電極シートの断面図（図４のＡ２−Ａ２の断面図）、図５（ｂ）は第１絶縁材料（スペーサ材料）塗布工程の電極シートの断面図（図４のＢ２−Ｂ２の断面図）および図５（ｃ）は第２絶縁材料（セパレータ材料）塗布工程の電極シートの断面図（図４のＣ２−Ｃ２の断面図）である。さらに、図５（ｄ）は乾燥工程の電極シートの断面図（図４のＤ２−Ｄ２の断面図）である。
【００８４】
本実施の形態２では、集電箔が走行する第１方向に沿って集電箔の表面に１列に形成される正極膜の製造方法を例示する。また、本実施の形態２では、正極シートの片面の製造方法を例示するが、負極シートの片面の製造方法も同様である。
【００８５】
図４に示すように、電極シート製造装置Ｍ２においては、集電箔ＰＥＰは、巻き出しロールＳＬ１から送り出され、第１ローラＲＬ１、第２ローラＲＬ２、第３ローラＲＬ３、第４ローラＲＬ４、第５ローラＲＬ５、第６ローラＲＬ６および第７ローラＲＬ７によって巻き取りロールＳＬ２へ搬送される。第３ローラＲＬ３に対向して第１スリットダイコータＤＣ１が設置され、第４ローラＲＬ４に対向してディスペンサＤＰが設置され、第５ローラＲＬ５に対向して第２スリットダイコータＤＣ２が設置されている。
【００８６】
１．第１塗布工程（電極材料塗布工程）
まず、巻き出しロールＳＬ１から送り出された集電箔ＰＥＰの表面に、第３ローラＲＬ３と対向した位置の第１スリットダイコータＤＣ１から供給されるスラリー状の正極材料ＰＡＳが塗布される。正極材料ＰＡＳはタンクＴＡ１に貯留されており、定量ポンプＰＵ１によって集電箔ＰＥＰの表面に供給される。
【００８７】
図５（ａ）に示すように、正極材料ＰＡＳは、第１方向に走行する集電箔ＰＥＰの表面に塗布される。
【００８８】
２．第２塗布工程（第１絶縁材料（スペーサ材料）塗布工程）
次に、巻き出しロールＳＬ１から送り出された集電箔ＰＥＰの表面に、第４ローラＲＬ４と対向した位置のディスペンサＤＰから供給されるスラリー状の第１絶縁材料ＩＦ１が塗布される。第１絶縁材料ＩＦ１はタンクＴＡ２に貯留されており、定量ポンプＰＵ２によって集電箔ＰＥＰの表面に供給される。
【００８９】
図５（ｂ）に示すように、複数の第１絶縁材料ＩＦ１は、第１方向に走行する集電箔ＰＥＰの表面に、前の第１塗布工程において集電箔ＰＥＰの表面に塗布された正極材料ＰＡＳを第１方向と集電箔ＰＥＰの表面で直交する第２方向に挟むように塗布される。言い換えれば、第１絶縁材料ＩＦ１は、正極材料ＰＡＳの第２方向の両側面に接し、正極材料ＰＡＳの第２方向の外側の集電箔ＰＥＰの表面に塗布される。
【００９０】
第１絶縁材料ＩＦ１の厚さは、正極材料ＰＡＳの厚さとほぼ同じである。前述の実施の形態１と同様に、正極材料ＰＡＳの厚さと第１絶縁材料ＩＦ１の厚さとは同じであることが望ましいが、第１絶縁材料ＩＦ１の上面に正極材料ＰＡＳが塗布されることを防ぐため、正極材料ＰＡＳの上面が第１絶縁材料ＩＦ１の上面よりも０μｍ〜１０μｍ程度低くなるように第１絶縁材料ＩＦ１は塗布される。また、第１絶縁材料ＩＦ１が塗布される領域は、正極シートが完成した後に切断される領域である。
【００９１】
ディスペンサＤＰは、その機構の特徴として、第１スリットダイコータＤＣ１よりも位置の調整が容易であるという利点を有している。例えば前述の実施の形態１のように、第１絶縁材料ＩＦ１を塗布した後に、正極材料ＰＡＳを塗布すると、第１スリットダイコータＤＣ１の位置がずれて、第１絶縁材料ＩＦ１の上面に正極材料ＰＡＳが塗布される可能性がある。しかし、本実施の形態２では、正極材料ＰＡＳを塗布した後に、位置合わせの調整が容易であるディスペンサＤＰを用いて第１絶縁材料ＩＦ１を塗布しているので、第１絶縁材料ＩＦ１と正極材料ＰＡＳとの合わせずれを解消することができる。ただし、正極材料ＰＡＳの厚さを厚くすると、正極材料ＰＡＳの側面が傾斜するため、前述の実施の形態１の場合のように、正極材料ＰＡＳの厚さを厚く形成することはできない。
【００９２】
３．第３塗布工程（第２絶縁材料（セパレータ材料）塗布工程）
次に、前述の実施の形態１の第３塗布工程（第２絶縁材料（セパレータ材料）塗布工程）と同様に、第５ローラＲＬ５と対向した位置の第２スリットダイコータＤＣ２から供給されるスラリー状の第２絶縁材料ＩＦ２が塗布される。第２絶縁材料ＩＦ２はタンクＴＡ３に貯留されており、定量ポンプＰＵ３によって第１絶縁材料ＩＦ１および正極材料ＰＡＳの上面に供給される。
【００９３】
図５（ｃ）に示すように、第２絶縁材料ＩＦ２は、集電箔ＰＥＰが走行する第１方向に沿って第１絶縁材料ＩＦ１および正極材料ＰＡＳの上面に塗布される。第２絶縁材料ＩＦ２の厚さは、例えば５μｍ〜４０μｍ程度である。第２絶縁材料ＩＦ２の厚さは、例えば第２スリットダイコータＤＣ２の口金Ｄ１の高さ調整（前記図１０参照）および第２絶縁材料ＩＦ２の送量によって調整することができる。
【００９４】
前述の実施の形態１と同様、ほぼ平坦な面である第１絶縁材料ＩＦ１および正極材料ＰＡＳの上面に第２絶縁材料ＩＦ２は塗布されて、例えば第１絶縁材料ＩＦ１および正極材料ＰＡＳの側面、並びに第１絶縁材料ＩＦ１および正極材料ＰＡＳが塗布されていない集電箔ＰＥＰの表面には塗布されない。従って、第２絶縁材料ＩＦ２を均一に塗布することができるので、第２絶縁材料ＩＦ２の膜切れを防ぐことができる。
【００９５】
４．乾燥工程
次に、前述の実施の形態１の乾燥工程と同様に、乾燥炉（乾燥機構）ＤＲＹを通過することで、集電箔ＰＥＰの表面に塗布した正極材料ＰＡＳおよび第１絶縁材料ＩＦ１と、これらの上面に塗布した第２絶縁材料ＩＦ２とを積層した塗膜の全体が乾燥し、その表面に正極膜およびセパレータが形成された集電箔ＰＥＰが巻き取りロールＳＬ２に巻き取られる。
【００９６】
図５（ｄ）に示すように、乾燥前は、正極材料ＰＡＳの厚さと第１絶縁材料ＩＦ１の厚さとはほぼ同じであったが、乾燥後は、正極材料ＰＡＳに含まれる固形物の量と第１絶縁材料ＩＦ１に含まれる固形物の量との違いから、第１絶縁材料ＩＦ１からなるスペーサＳＰの厚さは正極材料ＰＡＳからなる正極膜ＰＥの厚さよりも薄くなる。
【００９７】
なお、本実施の形態２では、集電箔ＰＥＰが走行する第１方向に沿って集電箔ＰＥＰの表面に１列に形成される正極膜ＰＥの製造方法を例示したが、これに限定されるものではない。例えば正極膜ＰＥは２列以上であってもよく、同様の効果を得ることができる。
【００９８】
このように、本実施の形態２によれば、第１絶縁材料ＩＦ１と電極材料との合わせずれが解消される。また、セパレータＳＥとなる第２絶縁材料ＩＦ２を薄く塗布しても、第２絶縁材料ＩＦ２の膜切れが生じないので、第２絶縁材料ＩＦ２を薄くかつ均一に塗布することができる。これにより、リチウムイオン電池の製造歩留りを低下させることなく、セパレータＳＥの薄膜化を図ることができる。
【００９９】
（実施の形態３）
前述の実施の形態１と相違する点は、電極材料を塗布する工程数である。すなわち、前述の実施の形態１では、一度の塗布工程によって、正極材料ＰＡＳを集電箔ＰＥＰの表面に塗布したが、本実施の形態３では、二度の塗布工程によって、正極材料ＰＡＳを集電箔ＰＥＰの表面に塗布する。
【０１００】
≪リチウムイオン電池の電極シートの製造方法≫
本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の電極シートの製造方法を図６および図７を用いて説明する。図６は、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の電極シートの製造装置の概略図である。図７は、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の電極シートの製造方法を説明する各塗布工程および乾燥工程の電極シートの断面図である。図７（ａ）は第１絶縁材料（スペーサ材料）塗布工程の電極シートの断面図（図６のＡ３−Ａ３の断面図）、図７（ｂ）は第１電極材料塗布工程の電極シートの断面図（図６のＢ３−Ｂ３の断面図）および図７（ｃ）は第２電極材料塗布工程の電極シートの断面図（図６のＣ３−Ｃ３の断面図）である。さらに、図７（ｄ）は第２絶縁材料（セパレータ材料）塗布工程の電極シートの断面図（図６のＤ３−Ｄ３の断面図）および図７（ｅ）は乾燥工程の電極シートの断面図（図６のＥ３−Ｅ３の断面図）である。
【０１０１】
本実施の形態３では、集電箔が走行する第１方向に沿って集電箔の表面に２列に形成される正極膜の製造方法を例示する。また、本実施の形態３では、正極シートの片面の製造方法を例示するが、負極シートの片面の製造方法も同様である。
【０１０２】
図６に示すように、電極シート製造装置Ｍ３においては、集電箔ＰＥＰは、巻き出しロールＳＬ１から送り出され、第１ローラＲＬ１、第２ローラＲＬ２、第３ローラＲＬ３、第４ローラＲＬ４、第５ローラＲＬ５、第６ローラＲＬ６、第７ローラＲＬ７および第８ローラＲＬ８によって巻き取りロールＳＬ２へ搬送される。第３ローラＲＬ３に対向してディスペンサＤＰが設置され、第４ローラＲＬ４に対向して第１スリットダイコータＤＣ１が設置され、第５ローラＲＬ５に対向して第２スリットダイコータＤＣ２が設置され、第６ローラＲＬ６に対向して第３スリットダイコータＤＣ３が設置されている。
【０１０３】
１．第１塗布工程（第１絶縁材料（スペーサ材料）塗布工程）
まず、前述の実施の形態１の塗布工程（第１絶縁材料（セパレータ材料）塗布工程）と同様に、集電箔ＰＥＰの表面に第１絶縁材料ＩＦ１が塗布される。
【０１０４】
図７（ａ）に示すように、複数の第１絶縁材料ＩＦ１は、第１方向に走行する集電箔ＰＥＰの表面に、第１方向と集電箔ＰＥＰの表面で直交する第２方向に互いに離間して塗布される。すなわち、複数の第１絶縁材料ＩＦ１は、後の第２および第３塗布工程において第１方向に走行する集電箔ＰＥＰの表面に正極材料ＰＡＳが塗布される領域を、第２方向に挟むように集電箔ＰＥＰの表面に塗布される。言い換えれば、複数の第１絶縁材料ＩＦ１は、後の第２および第３塗布工程において第１方向に走行する集電箔ＰＥＰの表面に塗布される正極材料ＰＡＳの領域の第２方向の幅を規制するように塗布される。本実施の形態３では、集電箔ＰＥＰの表面に第１方向に沿って２列の正極膜を形成するため、複数の第１絶縁材料ＩＦ１は、第２方向に互いに離間し、集電箔ＰＥＰの表面に第１方向に沿って３列塗布される。
【０１０５】
第１絶縁材料ＩＦ１の厚さは、後の第２および第３塗布工程において集電箔ＰＥＰの表面に塗布される正極材料ＰＡＳの厚さとほぼ同じである。また、第１絶縁材料ＩＦ１が塗布される領域は、正極シートが完成した後に切断される領域であるため、材料費を抑えるためにも第１絶縁材料ＩＦ１の第２方向の幅は小さく設定される。例えば、切断に要する幅を考慮して、第１絶縁材料ＩＦ１の第２方向の幅は５〜１５ｍｍ程度である。
【０１０６】
２．第２塗布工程（第１電極材料塗布工程）
次に、巻き出しロールＳＬ１から送り出された集電箔ＰＥＰの表面に、第４ローラＲＬ４と対向した位置の第１スリットダイコータＤＣ１から供給されるスラリー状の第１正極材料ＰＡＳ１が塗布される。第１正極材料ＰＡＳ１はタンクＴＡ２に貯留されており、定量ポンプＰＵ２によって集電箔ＰＥＰの表面に供給される。
【０１０７】
図７（ｂ）に示すように、複数の第１正極材料ＰＡＳ１は、第１方向に走行する集電箔ＰＥＰの表面で、かつ前の第１塗布工程において集電箔ＰＥＰの表面に塗布された第１絶縁材料ＩＦ１に挟まれた領域に塗布される。本実施の形態３では、集電箔ＰＥＰの表面に第１方向に沿って２列の正極膜を形成するため、複数の第１正極材料ＰＡＳ１は、第１絶縁材料ＩＦ１によって分離されて第２方向に互いに離間し、集電箔ＰＥＰの表面に第１方向に沿って２列塗布される。
【０１０８】
第１正極材料ＰＡＳ１の厚さは、前の第１塗布工程において集電箔ＰＥＰの表面に塗布された第１絶縁材料ＩＦ１の厚さよりも薄い。すなわち、第１正極材料ＰＡＳ１の上面は第１絶縁材料ＩＦ１の上面よりも低い位置にある。第１正極材料ＰＡＳ１の厚さは、例えば第１スリットダイコータＤＣ１の口金Ｄ１の高さ調整（前記図１０参照）および第１正極材料ＰＡＳ１の送量によって調整することができる。
【０１０９】
３．第３塗布工程（第２電極材料塗布工程）
次に、巻き出しロールＳＬ１から送り出された集電箔ＰＥＰの表面に、第５ローラＲＬ５と対向した位置の第２スリットダイコータＤＣ２から供給されるスラリー状の第２正極材料ＰＡＳ２が塗布される。第２正極材料ＰＡＳ２はタンクＴＡ３に貯留されており、定量ポンプＰＵ３によって第１正極材料ＰＡＳ１の上面に供給される。ここで、第２正極材料ＰＡＳ２のバインダの含有量は、第１正極材料ＰＡＳ１のバインダの含有量よりも少ない。
【０１１０】
図７（ｃ）に示すように、第２正極材料ＰＡＳ２は、第１正極材料ＰＡＳ１の上面に塗布されて、第１正極材料ＰＡＳ１と第２正極材料ＰＡＳ２とが積層されてなる正極材料ＰＡＳが形成される。
【０１１１】
集電箔ＰＥＰの表面から正極材料ＰＡＳの上面までの高さと集電箔ＰＥＰの表面から第１絶縁材料ＩＦ１の上面までの高さとがほぼ同じとなるように、第２正極材料ＰＡＳ２は塗布される。すなわち、正極材料ＰＡＳの厚さは、前の第１塗布工程において集電箔ＰＥＰの表面に塗布された第１絶縁材料ＩＦ１の厚さとほぼ同じとなる。正極材料ＰＡＳの厚さと第１絶縁材料ＩＦ１の厚さは同じであることが望ましいが、第１絶縁材料ＩＦ１の上面に第２正極材料ＰＡＳ２が塗布されることを防ぐため、正極材料ＰＡＳの上面が、第１絶縁材料ＩＦ１の上面よりも０μｍ〜１０μｍ程度低くなるように第２正極材料ＰＡＳ２は塗布される。第２正極材料ＰＡＳ２の厚さは、例えば第２スリットダイコータＤＣ２の口金Ｄ１の高さ調整（前記図１０参照）および第２正極材料ＰＡＳ２の送量によって調整することができる。
【０１１２】
本実施の形態３では、バインダの含有量が互いに異なる第１正極材料ＰＡＳ１と第２正極材料ＰＡＳ２とを積層して正極材料ＰＡＳを構成している。これは以下の理由による。
【０１１３】
まず、単層で正極材料ＰＡＳを構成した場合の課題について説明する。スラリー状の正極材料ＰＡＳは、活物質および導電助剤に加えて、活物質と導電助剤とを結着するためのバインダを含有している。しかし、このバインダは、乾燥工程において正極材料ＰＡＳの上面側に偏析しやすく、バインダの含有量が少な過ぎると、これが原因となって、集電箔ＰＥＰと正極材料ＰＡＳとの界面で正極材料ＰＡＳが剥がれることがある。特に、正極材料ＰＡＳを厚く塗膜した場合には、バインダの偏析が顕著となるため、正極材料ＰＡＳの剥がれは深刻な問題となる。一方、正極材料ＰＡＳに含まれるバインダの含有量を増やすことにより、バインダの偏析を生じにくくすることはできる。しかし、バインダの含有量が多過ぎると、活物質の量が減少して電池容量が低くなる、または、バインダは混ざりにくいため、正極膜の通電にばらつきが生じてしまう。このため、正極材料ＰＡＳの粘度および表面張力との兼ね合いもあり、正極材料ＰＡＳに含まれるバインダの含有量を最適な含有量に調整することが難しく、特に、正極材料ＰＡＳを厚く塗膜する場合には、よりバインダの含有量の調整が難しくなる。
【０１１４】
しかし、本実施の形態３では、相対的にバインダの含有量が多い第１正極材料ＰＡＳ１を塗布し、その上に相対的にバインダの含有量が少ない第２正極材料ＰＡＳ２を塗布する。乾燥工程において、第１正極材料ＰＡＳ１と第２正極材料ＰＡＳ２とは混ざり合うものの、第１正極材料ＰＡＳ１と第２正極材料ＰＡＳ２との２層で正極材料ＰＡＳを塗膜した場合は、単層で正極材料ＰＡＳを塗膜した場合よりも、正極材料ＰＡＳの上面側におけるバインダの偏析が少なくなるので、本実施の形態３では、正極材料ＰＡＳの剥がれを防止することができる。
【０１１５】
また、最適なバインダの含有量を設定するために、例えば第１正極材料ＰＡＳ１および第２正極材料ＰＡＳ２の側面が傾斜するような粘度および表面張力を有する第１正極材料ＰＡＳ１および第２正極材料ＰＡＳ２を使用しなくてはならない場合がある。しかし、このような場合であっても、本実施の形態３では、予め、第１正極材料ＰＡＳ１および第２正極材料ＰＡＳ２を塗布する領域を第１絶縁材料ＩＦ１で規定しているので、第１正極材料ＰＡＳ１および第２正極材料ＰＡＳ２の形状は安定する。
【０１１６】
４．第４塗布工程（第２絶縁材料（セパレータ材料）塗布工程）
次に、前述の実施の形態１の第３塗布工程（第２絶縁材料（セパレータ材料）塗布工程）と同様に、第６ローラＲＬ６と対向した位置の第３スリットダイコータＤＣ３から供給されるスラリー状の第２絶縁材料ＩＦ２が塗布される。第２絶縁材料ＩＦ２はタンクＴＡ４に貯留されており、定量ポンプＰＵ４によって第１絶縁材料ＩＦ１および第２正極材料ＰＡＳ２の上面に供給される。
【０１１７】
図７（ｄ）に示すように、第２絶縁材料ＩＦ２は、集電箔ＰＥＰが走行する第１方向に沿って第１絶縁材料ＩＦ１および正極材料ＰＡＳの上面に塗布される。第２絶縁材料ＩＦ２の厚さは、例えば５μｍ〜４０μｍ程度である。第２絶縁材料ＩＦ２の厚さは、例えば第３スリットダイコータＤＣ３の口金Ｄ１の高さ調整（前記図１０参照）および第２絶縁材料ＩＦ２の送量によって調整することができる。
【０１１８】
前述の実施の形態１と同様、ほぼ平坦な面である第１絶縁材料ＩＦ１および正極材料ＰＡＳの上面に第２絶縁材料ＩＦ２は塗布されて、例えば第１絶縁材料ＩＦ１および正極材料ＰＡＳの側面、並びに第１絶縁材料ＩＦ１および正極材料ＰＡＳが塗布されていない集電箔ＰＥＰの表面には塗布されない。従って、第２絶縁材料ＩＦ２を均一に塗布することができるので、第２絶縁材料ＩＦ２の膜切れを防ぐことができる。
【０１１９】
５．乾燥工程
次に、前述の実施の形態１の乾燥工程と同様に、乾燥炉（乾燥機構）ＤＲＹを通過することで、集電箔ＰＥＰの表面に塗布した正極材料ＰＡＳおよび第１絶縁材料ＩＦ１と、これらの上面に塗布した第２絶縁材料ＩＦ２とを積層した塗膜の全体が乾燥し、その表面に正極膜およびセパレータが形成された集電箔ＰＥＰが巻き取りロールＳＬ２に巻き取られる。
【０１２０】
図７（ｅ）に示すように、第１正極材料ＰＡＳ１と第２正極材料ＰＡＳ２とは混ざり合って、１層の正極材料ＰＡＳとなる。また、乾燥前は、正極材料ＰＡＳの厚さと第１絶縁材料ＩＦ１の厚さとはほぼ同じであったが、乾燥後は、第１正極材料ＰＡＳ１および第２正極材料ＰＡＳ２に含まれる固形物の量と第１絶縁材料ＩＦ１に含まれる固形物の量との違いから、第１絶縁材料ＩＦ１からなるスペーサＳＰの厚さは正極材料ＰＡＳからなる正極膜ＰＥの厚さよりも薄くなる。
【０１２１】
なお、本実施の形態３では、集電箔ＰＥＰが走行する第１方向に沿って集電箔ＰＥＰの表面に２列に形成される正極膜ＰＥの製造方法を例示したが、これに限定されるものではない。例えば正極膜ＰＥは１列、または３列以上であってもよく、同様の効果を得ることができる。
【０１２２】
また、本実施の形態３では、バインダの含有量が互いに異なる第１正極材料ＰＡＳ１と第２正極材料ＰＡＳ２の２層によって正極材料ＰＡＳを構成したが、これに限定されるものではなく、バインダの含有量が互いに異なる３層以上で正極材料ＰＡＳを構成してもよい。
【０１２３】
このように、本実施の形態３によれば、第１正極材料ＰＡＳ１と第２正極材料ＰＡＳ２とを積層して正極材料ＰＡＳを構成することにより、正極材料ＰＡＳの上面側におけるバインダの偏析を少なくして、正極材料ＰＡＳの剥がれを防止することができる。また、予め、第１正極材料ＰＡＳ１および第２正極材料ＰＡＳ２を塗布する領域を第１絶縁材料ＩＦ１で規定しているので、第１正極材料ＰＡＳ１および第２正極材料ＰＡＳ２の形状は安定する。また、セパレータＳＥとなる第２絶縁材料ＩＦ２を薄く塗布しても、第２絶縁材料ＩＦ２の膜切れが生じないので、第２絶縁材料ＩＦ２を薄くかつ均一に塗布することができる。これにより、リチウムイオン電池の製造歩留りを低下させることなく、セパレータＳＥの薄膜化および電極膜の厚膜化を図ることができる。
【０１２４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１２５】
Ｄ１  口金
Ｄ２  マニホールド
Ｄ３  スリット部
Ｄ４  電極材料溜り
Ｄ５  下流側メニスカス（液面の屈曲）
Ｄ６  下流側リップ部
ＤＣ１  第１スリットダイコータ
ＤＣ２  第２スリットダイコータ
ＤＣ３  第３スリットダイコータ
ＤＰ  ディスペンサ
ＤＲＹ  乾燥炉
ｈ１  第１間隔
ＩＦ  絶縁材料
ＩＦ１  第１絶縁材料
ＩＦ２  第２絶縁材料
Ｍ１  電極シート製造装置
Ｍ２  電極シート製造装置
Ｍ３  電極シート製造装置
ＰＡＳ  正極材料
ＰＡＳ１  第１正極材料
ＰＡＳ２  第２正極材料
ＰＥ  正極膜
ＰＥＰ  集電箔
ＰＵ１，ＰＵ２，ＰＵ３，ＰＵ４  定量ポンプ
ＲＬ１  第１ローラ
ＲＬ２  第２ローラ
ＲＬ３  第３ローラ
ＲＬ４  第４ローラ
ＲＬ５  第５ローラ
ＲＬ６  第６ローラ
ＲＬ７  第７ローラ
ＲＬ８  第８ローラ
ＳＥ  セパレータ
ＳＬ１  巻き出しロール
ＳＬ２  巻き取りロール
ＳＰ  スペーサ
ＴＡ１，ＴＡ２，ＴＡ３，ＴＡ４  タンク
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
2015187943.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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