(57)【要約】【課題】本発明は、高固形分化されたペーストに適用した場合でも、目詰まりの発生を抑制することができる、異物除去用フィルタを提供する。【解決手段】ペーストに含まれる異物を除去する異物除去用フィルタ１であって、ペースト入口１１ａおよびペースト出口１１ｂを有するハウジング１１と、ハウジング１１内に配置され、ハウジング１１の内部を原液室１３とろ液室１４とに区画するフィルタエレメント１２と、原液室１３内に配置され、原液室１３に供給されたペーストのフィルタエレメント１２に対する流入方向を規制する整流手段１５とを備え、整流手段１５は、所定間隔を隔てて配置され、ペーストのフィルタエレメント１２に対する流入方向を、フィルタエレメント１２の表面に対して傾斜する方向に規制する整流面（内周面１６ａおよび外周面１６ｂ）を有する複数の整流板１６と、各整流板１６の前記整流面に配置される磁性部材１７とを備える。【選択図】図２
2015093256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペーストに含まれる異物を除去する異物除去用フィルタであって、
ペースト入口およびペースト出口を有する中空のハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置され、前記ハウジングの内部を、前記ペースト入口に連通する原液室と、前記ペースト出口に連通するろ液室とに区画するフィルタエレメントと、
前記原液室内に配置され、前記原液室内に供給されたペーストの前記フィルタエレメントに対する流入方向を規制する整流手段とを備え、
前記整流手段は、
互いに所定間隔を隔てて配置され、前記ペーストの前記フィルタエレメントに対する流入方向を、前記フィルタエレメントの表面に対して傾斜する方向に規制する整流面を有する複数の整流板と、前記各整流板の前記整流面に配置される磁性部材とを備え、
前記原液室内に供給されたペーストが、前記整流手段を通過した後に、前記フィルタエレメントを通じて前記ろ過室内に流入する、
ことを特徴とする異物除去用フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質二次電池に用いられる電極合材ペースト等のペーストに含まれる異物を除去するための、異物除去用フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池においては、正極や負極といった電極は、活物質や結着剤等の固形分を溶媒とともに混練して得られた電極合材ペーストを集電体に塗布して乾燥させることにより作製されている。
前記電極合材ペーストには、当該ペーストの製造中に混入した磁性異物や、前記固形分が溶媒に溶けきらずに残ることにより生じたダマ等の異物が含まれることがあるため、集電体に塗布する前の電極合材ペーストをフィルタに通過させて前記異物を除去することが行われている。
【０００３】
一方、前記電極合材ペーストにおいては、集電体への塗工後の乾燥速度を速くして電極の生産性を向上したり、集電体への塗工後の乾燥時に生ずるマイグレーションを抑制したりすることを目的として、ペーストに含まれる溶媒分を減らして、当該ペーストを高固形分化することが検討されている。
なお、電極合材ペーストの乾燥時に生ずるマイグレーションとは、集電体に塗工された電極合材ペーストに含まれる固形分（例えば結着剤）が、電極合材ペーストの表面側に移動して偏析することをいう。
【０００４】
しかし、高固形分化した電極合材ペーストは粘度が高くなるため、異物除去用のフィルタを通過し難くなり、フィルタを通過する際に固液分離を生じたり、フィルタに目詰まりが生じたりする場合がある。
【０００５】
図８に示すように、例えば、電極合材ペーストに含まれる異物を除去するためのフィルタ１０１は、ペースト入口１１１ａおよびペースト出口１１１ｂを備えた中空のハウジング１１１と、ハウジング１１１の内部に配置されるフィルタエレメント１１２とを備えている。フィルタエレメント１１２は、一端側を閉じた円筒状に形成されており、ハウジング１１１の内部を原液室１１３とろ液室１１４とに区画している。ハウジング１１１のペースト入口１１１ａは原液室１１３に連通しており、ペースト出口１１１ｂはろ液室１１４に連通している。
このような構成のフィルタ１０１においては、ペースト入口１１１ａから原液室１１４に侵入した電極合材ペーストが、フィルタエレメント１１２を通過して異物を除去された後にろ液室１１４に流入し、ろ液室１１４からペースト出口１１１ｂを通じて排出される。
【０００６】
そして、フィルタ１０１を通過する電極合材ペーストが高固形分化されたペーストであった場合、電極合材ペーストがフィルタエレメント１１２を通過する際に、電極合材ペーストの固形分がフィルタエレメント１１２の表面に堆積してケーキを形成することにより、フィルタエレメント１１２に目詰まりが生じることとなる。
特に、電極合材ペーストがフィルタエレメント１１２を通過する際には、電極合材ペーストは、フィルタエレメント１１２の軸方向と略直交する方向（半径方向外側から内側へ向かう方向）に向けて通過するため、固形分の堆積が生じ易くなっている。
【０００７】
このように、フィルタエレメント１１２に目詰まりが発生すると、フィルタ１０１を継続して使用することが困難になることから、フィルタエレメント１１２の目詰まりを抑制することが好ましいが、前記電極合材ペースト等の流動体を濾過するフィルタの目詰まりを抑制する方法が、特許文献１に開示されている。
特許文献１においては、液体内から異物を除去するためのフィルタの上流側に沈殿槽を設け、沈殿槽内に液体を貯留して目詰まりの原因となる大きな異物を沈殿させることにより、前記異物を液体内から除去して、フィルタの目詰まりを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−７１０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、前述の特許文献１に記載される方法は液体に適用されるものであり、電極合材ペーストのようなペースト材、特に高固形分化されたペースト材に適用した場合には、異物が沈殿せず、沈殿槽内にペースト材を貯留することでは異物を除去することが困難であり、高固形分化された電極合材ペーストをフィルタに通過させた際に生じる目詰まりを抑制することができない。
【００１０】
そこで、本発明においては、高固形分化されたペーストに適用した場合でも、目詰まりの発生を抑制することができる、異物除去用フィルタを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する異物除去用フィルタは、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、ペーストに含まれる異物を除去する異物除去用フィルタであって、ペースト入口およびペースト出口を有する中空のハウジングと、前記ハウジングの内部に配置され、前記ハウジングの内部を、前記ペースト入口に連通する原液室と、前記ペースト出口に連通するろ液室とに区画するフィルタエレメントと、前記原液室内に配置され、前記原液室内に供給されたペーストの前記フィルタエレメントに対する流入方向を規制する整流手段とを備え、前記整流手段は、互いに所定間隔を隔てて配置され、前記ペーストの前記フィルタエレメントに対する流入方向を、前記フィルタエレメントの表面に対して傾斜する方向に規制する整流面を有する複数の整流板と、前記各整流板の前記整流面に配置される磁性部材とを備え、前記原液室内に供給されたペーストが、前記整流手段を通過した後に、前記フィルタエレメントを通じて前記ろ過室内に流入する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高固形分化されたペーストをろ過した場合でも目詰まりが発生することを抑制して、異物除去用フィルタの長寿命化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】異物除去用フィルタを示す側面断面図である。
【図２】異物除去用フィルタにおける整流手段の詳細を示す側面断面図である。
【図３】整流板を示す斜視図である。
【図４】整流板の配置状態を示す側面断面図である。
【図５】高固形分化されたペーストと高固形分化されていない従来のペーストの、せん断速度と粘度との関係を示す図である。
【図６】マイグレーション指数の測定手順を示す図である。
【図７】整流板の傾き角度と差圧上昇率との関係を示す図である。
【図８】従来の異物除去用フィルタを示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【００１５】
図１、図２に示す異物除去用フィルタ１は、ペースト供給流路の途中に設けられて、ペーストに含まれる異物を除去するためのフィルタである。
異物除去の対象となるペーストとしては、例えば非水電解質二次電池であるリチウムイオン二次電池の正極を製造する際に正極集電体に塗工される正極合材ペーストや、負極を製造する際に負極集電体に塗工される負極合材ペーストを適用することができる。特に、ペーストとして、固形分率が高くなるように構成された、即ち高固形分化された正極合材ペーストや負極合材ペーストを用いることができる。ここで、固形分率が高いとは、例えば固形分率が６０％以上であることをいう。
【００１６】
つまり、異物除去用フィルタ１は、高固形分化されていない正極合材ペーストや負極合材ペーストのみならず、高固形分化された正極合材ペーストや負極合材ペーストをろ過するためのフィルタとして用いることができる。
また、異物除去用フィルタ１は、例えば正極合材ペーストや負極合材ペーストを塗工ダイにより集電体に塗工する際に、前記正極合材ペーストや負極合材ペーストを前記塗工ダイに供給するためのペースト供給流路の途中に設けることができる。
【００１７】
前記正極合材ペーストは、正極活物質、導電材、および結着材等の電極材料を溶媒とともに混練することにより得ることができる。
正極活物質としては、例えばリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物を用いることができ、導電材としては、例えばアセチレンブラック（ＡＢ）を用いることができ、結着材としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いることができる。また、溶媒としては、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を用いることができる。
【００１８】
前記負極合材ペーストは、負極活物質、増粘剤、および結着剤等の電極材料を溶媒とともに混練することにより得ることができる。
負極活物質としては、例えば黒鉛を用いることができ、増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を用いることができ、結着材としては、例えばスチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）を用いることができる。また、前記溶媒としては、例えば水を用いることができる。
【００１９】
異物除去用フィルタ１は、ペースト入口１１ａおよびペースト出口１１ｂを有する中空のハウジング１１と、ハウジング１１の内部に配置され、ハウジング１１の内部を、ペースト入口１１ａに連通する原液室１３と、ペースト出口１１ｂに連通するろ液室１４とに区画するフィルタエレメント１２と、原液室１３内に配置され、原液室１３内に供給されたペーストのフィルタエレメント１２に対する流入方向を、フィルタエレメント１２の表面に対して傾斜する方向に規制する整流手段１５とを備えている。
【００２０】
ハウジング１１は、両端部を閉じた円筒形状に形成されており、軸方向の一端部にペースト入口１１ａが形成され、他端部にペースト出口１１ｂが形成されている。
【００２１】
フィルタエレメント１２は、一端部を閉じた円筒形状に形成されており、ハウジング１１の内部に配置されている。フィルタエレメント１２は、前記円筒形状の開口側端部となる他端部を、ハウジング１１のペースト出口１１ｂが形成されている側の端部に取り付けることにより、ハウジング１１内を原液室１３とろ液室１４とに区画している。原液室１３はフィルタエレメント１２の外側に位置し、ろ液室１４はフィルタエレメント１２の内側に位置している。
【００２２】
フィルタエレメント１２は、円筒形状の側面部分がろ材にて構成されており、前記ろ材を通じて原液室１３とろ液室１４とが連通している。
そして、原液室１３に供給されたペーストがフィルタエレメント１２の前記ろ材を通じてろ液室１４内に流入する際に、ペーストに含まれる異物が前記ろ材によりろ過されて、ペーストから除去される。
つまり、異物除去用フィルタ１の原液室１３には、異物が除去される前のペーストがペースト入口１１ａから供給される。また、ろ液室１４には、フィルタエレメント１２により異物が除去された後のペーストが流入し、ろ液室１４に流入してきたペーストは、ペースト出口１１ｂを通じてハウジング１１の外部に排出される。
【００２３】
整流手段１５は、ハウジング１１の原液室１３内に設けられており、ろ材にて構成されるフィルタエレメント１２の側面を全体的に覆うように配置されている。整流手段１５は、複数の整流板１６・１６・・・を備えている。
図３に示すように、整流板１６は、軸方向一端に大径の大径開口部１６ｃが開口し、軸方向他端に大径開口部１６ｃよりも小径の小径開口部１６ｄが開口した円錐台形状に形成されており、その側面（内周面１６ａおよび外周面１６ｂ）は、大径開口部１６ｃ側から小径開口部１６ｄ側にかけて縮径するテーパー面に形成されている。
【００２４】
複数の整流板１６・１６・・・は軸方向に積層されており、隣接する整流板１６・１６における、一側（ペースト入口１１ａ側）の整流板１６の小径開口部１６ｄが、他側（ペースト出口１１ｂ側）の整流板１６の内部に大径開口部１６ｃ側から侵入している。
つまり、軸方向において、隣接する整流板１６・１６における一側の整流板１６の小径開口部１６ｄは、他側の整流板１６の大径開口部１６ｃと小径開口部１６ｄとの間に位置している。
積層された整流板１６・１６・・・（整流手段１５）は、大径開口部１６ｃ側がペースト入口１１ａ側に位置し、小径開口部１６ｄ側がペースト出口１１ｂ側に位置する姿勢で、フィルタエレメント１２に貫装されている。
【００２５】
各整流板１６・１６・・・には、磁性部材１７が埋設されており、磁性部材１７は整流板１６の内周面１６ａおよび外周面１６ｂに露出している。磁性部材１７は、整流板１６の周方向において、断続的に設けたり、全周にわたって設けたりすることができる。
【００２６】
図４に示すように、各整流板１６・１６・・・は、互いに間隔ｄを隔てて積層されている。つまり、隣接する整流板１６・１６における、一方の整流板１６の外周面１６ｂと他方の整流板１６の内周面１６ａとが、間隔ｄだけ離間している。
また、整流板１６の側面（内周面１６ａおよび外周面１６ｂ）は、フィルタエレメント１２の軸方向に対して傾斜している。フィルタエレメント１２の軸方向と、整流板１６の側面（内周面１６ａおよび外周面１６ｂ）との成す角度はθである。
【００２７】
このような構成の異物除去用フィルタ１においては、ペーストが次のように通過する。
まず、ペースト供給流路内を圧送されるペーストがペースト入口１１ａから原液室１３内に供給される。原液室１３内に供給されたペーストは、原液室１３内をペースト入口１１ａ側からペースト出口１１ｂ側へ向けて流動しながら、各整流板１６・１６・・・の大径開口部１６ｃ側から整流手段１５の内部に侵入し、整流手段１５によりその流動方向が制御される。
【００２８】
つまり、ペーストは、大径開口部１６ｃ側から各整流板１６・１６・・・の間（一側の整流板１６の外周面１６ｂと他側の整流板１６の内周面１６ａとの間）に侵入して小径開口部１６ｄ側へ流動する間に、各整流板１６・１６・・・により整流され、その後、フィルタエレメント１２を通過する。整流手段１５内を流動するペーストは、各整流板１６・１６・・・に沿って大径開口部１６ｃ側から小径開口部１６ｄ側へ流動し、整流手段１５からフィルタエレメント１２へ流動するペーストの流動方向は、フィルタエレメント１２の側面（表面）に対して角度θだけ傾斜した方向となる。
つまり、整流板１６の内周面１６ａおよび外周面１６ｂは、ペーストのフィルタエレメント１２に対する流入方向を、フィルタエレメント１２の表面に対して傾斜する方向に規制する整流面として構成されている。
【００２９】
このように、原液室１３内のペーストは、フィルタエレメント１２に対して傾斜した側面（内周面１６ａおよび外周面１６ｂ）を備えた複数の整流板１６・１６・・・間を流動してフィルタエレメント１２まで案内されるが、ペーストが複数の整流板１６・１６・・・間を通過する際に生じるせん断力により、ペーストの粘度が低下することとなる。
従って、ペーストは、整流手段１５を通過してフィルタエレメント１２の側面に達した時点で低粘度化しており、フィルタエレメント１２の通過性が向上するため、高固形分化されたペーストでもフィルタエレメント１２をスムーズに通過することができ、フィルタエレメント１２に目詰まりが生じることを抑制できる。
なお、低粘度化してフィルタエレメント１２を通過したペーストは、静置したり流速が遅くなったりすると当初のペースト粘度に戻ることから、ペーストの使用時には、高固形分化したことにより生じる特性を発揮することが可能である。
【００３０】
また、ペーストは、角度θの傾斜角度をもってフィルタエレメント１２に当接することとなるので、フィルタエレメント１２の側面にケーキ層が形成されることが抑制されたり、フィルタエレメント１２の側面に生成し始めたケーキ層がペーストの流れにより除去されたりすることとなる。
これにより、高固形分化されたペーストをろ過した場合でも、フィルタエレメント１２に目詰まりが発生することを抑制して、異物除去用フィルタ１の長寿命化を図ることが可能となる。
【００３１】
整流手段１５においては、ペーストのフィルタエレメント１２の通過性向上、およびフィルタエレメント１２の目詰まり抑制の観点から、各整流板１６・１６・・・間（隣接する一方の整流板１６の外周面１６ｂと他方の整流板１６の内周面１６ａとの間）の間隔ｄは１０ｍｍ以下に設定し、各整流板１６・１６・・・の側面（内周面１６ａおよび外周面１６ｂ）のフィルタエレメント１２に対する傾斜角度θは１５°以上、かつ７５°以下に設定することが好ましい。
【００３２】
また、本実施形態においては、各整流板１６・１６・・・における小径開口部１６ｄ・１６ｄ・・・の周縁部とフィルタエレメント１２の側面との間に隙間が形成されているが（図４参照）、小径開口部１６ｄ・１６ｄ・・・がフィルタエレメント１２の側面に当接して前記隙間が生じないように、整流手段１５をフィルタエレメント１２に貫装することもできる。
このように、各整流板１６・１６・・・の小径開口部１６ｄ・１６ｄ・・・がフィルタエレメント１２の側面に接触した状態とすることで、各整流板１６・１６・・・間を流動してフィルタエレメント１２に流入するペーストの流速を高めることができ、ペーストに作用するせん断力による粘度低減効果を一層高めることが可能となる。
さらに、粘度低下の生じていないペーストがフィルタエレメント１２の側面に流入することを抑制でき、ろ過精度を向上することができる。
【００３３】
また、各整流板１６・１６・・・には、内周面１６ａおよび外周面１６ｂに面して磁性部材１７・１７・・・が備えられているため、ペーストが整流板１６・１６・・・間を通過する際に、ペースト内に含まれる磁性異物を磁性部材１７・１７・・・により捕集することができる。
この場合、整流板１６・１６・・・間を通過するペーストはせん断力により低粘度化しているため、磁性部材１７・１７・・・による磁性異物の捕集を効果的に行うことが可能となっている。
これにより、ペーストがフィルタエレメント１２に到達するまでにペーストから磁性異物を除去することができ、フィルタエレメント１２の目詰まりを効果的に抑制することができるとともに、ペーストにおける磁性異物の残存量を低減することができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、各整流板１６・１６・・・に磁性部材１７・１７・・・を設けているが、各整流板１６・１６・・・に磁性部材１７・１７・・・を設けない構成とすることも可能である。但し、ペーストがフィルタエレメント１２に到達する前に、ペーストから磁性異物を除去できるという観点からは、各整流板１６・１６・・・に磁性部材１７・１７・・・を設けることが好ましい。
【００３５】
このように、異物除去用フィルタ１は、ペーストのフィルタエレメント１２に対する流入方向を、フィルタエレメント１２の側面に対して傾斜する方向に規制する整流手段１５を備えているため、異物除去用フィルタ１の長寿命化およびろ過精度の向上を両立することが可能である。
さらに、ペーストの製造工程において、異物除去用フィルタ１によるペーストのろ過を行うことで、異物除去用フィルタ１の長寿命化およびろ過精度の向上を両立することができ、生産面およびコスト面で優れたペースト製造工程を構成することが可能となる。
【００３６】
また、異物除去用フィルタ１を用いてペーストを製造した場合、例えば、固形分率が６０％で、磁性異物の残存率が０．０２ｐｐｍ以下の高固形分化されたペーストを製造することが可能となる。
このようなペーストを、例えばリチウムイオン二次電池に用いられる負極合材ペーストに適用した場合、当該負極合材ペーストを用いて構成した負極は、磁性異物等の異物残存量が大きく低下するため、リチウムイオン二次電池における電圧不良や内部短絡等の異物に起因する不良の発生を抑制することが可能となる。また、負極合材ペーストを高固形分化した場合でも、異物除去用フィルタ１を通過した後の負極合材ペーストに固液分離が生じることはなく、マイグレーションの発生が抑制された負極を効率良く製造することが可能となる。
【００３７】
なお、本実施形態における高固形分化されたペーストは、図５に示すように、ペーストに作用したせん断速度が上昇するのに伴って粘度が低下する特性を備えた、所謂、擬塑性流動を示すペーストである。
また、高固形分化されていない従来のペーストにおいても、せん断速度が高い領域で粘度低下を生じることから、異物除去用フィルタ１を用いてろ過した場合の効果を得ることができるが、高固形分化されたペーストの方が、せん断速度上昇による粘度低下度合いが大きいため、顕著な効果を得ることが可能である。
【００３８】
次に、前述のように構成された異物除去用フィルタ１を用いて、実際にリチウムイオン二次電池の負極合材ペーストをろ過した場合の効果について確認した。
効果の確認は、以下の実施例０１〜１１および比較例０１〜０８のように構成された、異物除去用フィルタ１、負極合材ペースト、およびリチウムイオン二次電池について行った。
【００３９】
＜実施例０１＞
負極合材ペーストは、負極活物質として「黒鉛」を、増粘剤として「カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）」を、結着材として「スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）」を用い、前記負極活物質、増粘剤、および結着材を、９８．６：０．７：０．７の割合（重量比）で混合したうえで、「水」を溶媒として混練して作製した。負極合材ペーストは、ペースト固形分率が６０％となる、高固形分化されたペーストに構成した。
【００４０】
このように作製した負極合材ペーストを、異物除去用フィルタ１を通過させてろ過し、負極合材ペーストに含まれる異物を除去した。
異物除去用フィルタ１により異物を除去した負極合材ペーストを、電解銅（Ｃｕ）箔にて構成された集電体の両面に塗布し、乾燥炉にて乾燥した。その後、負極合材ペーストが塗工・乾燥された集電体をプレスして、幅方向に半栽することにより負極を作製した。
【００４１】
この場合、負極合材ペーストが塗工される集電体の厚みは１０μｍ、幅寸法は２４０ｍｍとし、負極合材ペーストの集電体への塗工幅寸法は２１０ｍｍとした。
また、異物除去用フィルタ１のフィルタエレメント１２としては、ろ材が不織布にて構成された円筒形樹脂フィルタを用いた。フィルタエレメント１２の軸方向長さは２５ｃｍであり、ろ過精度は５０μｍである。なお、フィルタエレメント１２のろ過精度とは、ペーストをフィルタエレメント１２に通過させた場合にある一定の割合で除去できる異物粒子の大きさを示している。
さらに、異物除去用フィルタ１における各整流板１６・１６・・・の間隔ｄは５ｍｍに設定し、フィルタエレメント１２の軸方向に対する整流板１６の傾斜角度θは４５°に設定した。また、各整流板１６・１６・・・は、磁性部材１７・１７・・・を具備していない。
【００４２】
正極合材ペーストは、正極活物質として「ニッケルマンガンコバルト酸リチウム（Ｌｉ（Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ）Ｏ2）」を、導電材として「アセチレンブラック（ＡＢ）」を、結着材として「ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）」を用い、前記正極活物質、導電材、および結着材を、９０：８：２の割合（重量比）で混合したうえで、「Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）」を溶媒として混練することにより作製した。
このように作製した正極合材ペーストを、アルミ（Ａｌ）箔にて構成された集電体の両面に塗布し、乾燥炉にて乾燥した。その後、正極合材ペーストが塗工された集電体をプレスして、幅方向に半栽して正極を作製した。
この場合、正極合材ペーストが塗工される集電体の厚みは１５μｍ、幅寸法は２３０ｍｍとし、正極合材ペーストの集電体への塗工幅寸法は１９０ｍｍとした。
【００４３】
正極と負極との間に介装されるセパレータは、ポリプロピレン（ＰＰ）／ポリエチレン（ＰＥ）／ポリプロピレン（ＰＰ）の３層構造のセパレータを用いた。セパレータの厚み寸法は２０μｍである。
【００４４】
これらの正極および負極を、セパレータを介して楕円体状に巻回して電極体を構成し、電極体の正極および負極における集電体端部に端子を接合し、端子を接合した電極体を角型のケースに電解液とともに収納して、リチウムイオン二次電池を作製した。
前記電解液は、ＥＣ（エチレンカーボネート）、ＤＭＣ（ジメチルカーボネート）、およびＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）を、３：４：３（重量比）の割合にて混合した溶媒に、ＬｉＰＦ6を１．０Ｍの濃度で溶解させたものを用いた。また、前記電解液には、添加剤としてＬｉＢＯＢ（リチウムビスオキサレートボラート）を０．５ｗｔ％添加した。
作製された非水電解質二次電池の電池定格容量は、４．０Ａｈであった。
【００４５】
＜実施例０２＞
フィルタエレメント１２の軸方向に対する整流板１６の傾斜角度θを１５°とした以外は、実施例０１と同様の構成とした。
【００４６】
＜実施例０３＞
フィルタエレメント１２の軸方向に対する整流板１６の傾斜角度θを３０°とした以外は、実施例０１と同様の構成とした。
【００４７】
＜実施例０４＞
フィルタエレメント１２の軸方向に対する整流板１６の傾斜角度θを６０°とした以外は、実施例０１と同様の構成とした。
【００４８】
＜実施例０５＞
フィルタエレメント１２の軸方向に対する整流板１６の傾斜角度θを７５°とした以外は、実施例０１と同様の構成とした。
【００４９】
＜実施例０６＞
フィルタエレメント１２の軸方向に対する整流板１６の傾斜角度θを９０°とした以外は、実施例０１と同様の構成とした。
【００５０】
＜実施例０７＞
各整流板１６・１６・・・の間隔ｄを３ｍｍとした以外は、実施例０１と同様の構成とした。
【００５１】
＜実施例０８＞
各整流板１６・１６・・・の間隔ｄを８ｍｍとした以外は、実施例０１と同様の構成とした。
【００５２】
＜実施例０９＞
各整流板１６・１６・・・の間隔ｄを１０ｍｍとした以外は、実施例０１と同様の構成とした。
【００５３】
＜実施例１０＞
異物除去用フィルタ１における各整流板１６・１６・・・に磁性部材１７・１７・・・を具備させるとともに、負極合材ペーストに予めニッケル粒子を添加しておき、ニッケル粒子が添加された負極合材ペーストを異物除去用フィルタ１に通過させた以外は、実施例０１と同様の構成とした。
【００５４】
＜実施例１１＞
異物除去用フィルタ１における各整流板１６・１６・・・に磁性部材１７・１７・・・を具備させるとともに、負極合材ペーストに予めニッケル粒子を添加しておき、ニッケル粒子が添加された負極合材ペーストを異物除去用フィルタ１に通過させた以外は、実施例０９と同様の構成とした。
【００５５】
＜比較例０１＞
負極合材ペーストとして、ペースト固形分率が５４％である高固形分化されていない従来のペーストを用いるとともに、フィルタエレメント１２のろ過精度が１００μｍであって、整流手段１５を具備しない異物除去用フィルタ（図８に示す従来の異物除去用フィルタ１０１）により負極合材ペーストのろ過を行った以外は、実施例０１と同様の構成とした。
【００５６】
＜比較例０２＞
フィルタエレメント１２のろ過精度を７５μｍとした以外は、比較例０１と同様の構成とした。
【００５７】
＜比較例０３＞
フィルタエレメント１２のろ過精度を５０μｍとした以外は、比較例０１と同様の構成とした。
【００５８】
＜比較例０４＞
負極合材ペーストのペースト固形分率を６０％とした以外は、比較例０１と同様の構成とした。
【００５９】
＜比較例０５＞
負極合材ペーストのペースト固形分率を６０％とした以外は、比較例０２と同様の構成とした。
【００６０】
＜比較例０６＞
負極合材ペーストのペースト固形分率を６０％とした以外は、比較例０３と同様の構成とした。
【００６１】
＜比較例０７＞
各整流板１６・１６・・・の間隔ｄを２５ｍｍとした以外は、実施例０１と同様の構成とした。
【００６２】
＜比較例０８＞
負極合材ペーストに予めニッケル粒子を添加しておき、ニッケル粒子が添加された負極合材ペーストを異物除去用フィルタ１に通過させた以外は、実施例０１と同様の構成とした（各整流板１６・１６・・・は磁性部材１７・１７・・・を具備していない）。
【００６３】
＜ペーストのフィルタ通過性の確認＞
負極合材ペーストの、異物除去用フィルタ１を通過する際の通過性の良否について確認した。
負極合材ペーストが異物除去用フィルタ１を通過する際の、フィルタエレメント１２の上流側の圧力と下流側の圧力の差圧が０．５ＭＰａ以下で、１２００ｇ／分以上の通過量が得られるとともに、負極合材ペーストがフィルタエレメント１２を通過する際に固液分離しない（負極合材ペーストの固形分率がフィルタエレメント１２の通過前後で０．５％以上変化しない）場合に、異物除去用フィルタ１におけるペーストの通過性が良好であると判断した（下記表１においては「○」と表記している）。逆に、前記通過量が得られない、または負極合材ペーストに固液分離が生じた場合には、異物除去用フィルタ１におけるペーストの通過性が不良であると判断した。
【００６４】
＜ペースト塗布時におけるスジ不良の有無の確認＞
負極合材ペーストを負極集電体に１０００ｍの長さで塗工した際に、負極集電体が露出する程度のスジ不良が発生したか否かの確認を行った。
前記スジ不良が発生したときにスジ不良有りと判断し、前記スジ不良が発生しなかったときにスジ不良無しと判断した。
スジ不良の有無の確認により、異物除去用フィルタ１による負極合材ペーストのダマ除去の効果を確認することができる。
【００６５】
＜磁性異物の除去効果の確認＞
磁性異物を含んだ負極合材ペーストを異物除去用フィルタ１に通過させたときの、磁性異物の除去度合いの確認を行った。なお、磁性異物の除去効果の確認は、実施例０１、１０、１１、および比較例０８について行った。
具体的には、Ｄ５０＝４０μｍのニッケル粒子を磁性異物として５ｐｐｍ添加した負極合材ペーストを用意し、これを異物除去用フィルタ１によりろ過した。そして、ろ過した負極合材ペースト１０Ｌの中に残存しているニッケル粒子を磁石で捕集し、捕集したニッケル粒子の重量を測定することにより確認した。ニッケル粒子量はｐｐｍで表した。
【００６６】
＜リチウムイオン二次電池の電圧不良率の確認＞
異物除去用フィルタ１によりろ過した負極合材ペーストを用いて作製したリチウムイオン二次電池における電圧不良率を確認した。なお、電圧不良率の確認は、実施例０１、１０、１１、および比較例０８について行った。
【００６７】
電圧不良率は、以下のようにして確認した。
まず、リチウムイオン二次電池を、２５℃の環境下で、定電流・低電圧（４．０Ｖ、Ｃレート１Ｃ、０．０１Ｃカット）で充電した後、開回路にした状態で７５℃の恒温槽に２４時間放置した。その後、リチウムイオン二次電池を２５℃の状態にして、電池電圧を測定した。リチウムイオン二次電池は、実施例０１、実施例１０、実施例１１、および比較例０８について、それぞれ２００セル作成した。
さらに、実施例０１の電池電圧の測定データを５０個抜き取り、抜き取った測定データの平均電圧を算出し、「平均電圧−３σ」の値を、良品・不良品の判定基準とした。すなわち、電池電圧の測定データが、前記「平均電圧−３σ」の値以上であれば良品と判断し、前記「平均電圧−３σ」の値よりも小さければ不良品と判断し、不良率を算出した。
【００６８】
＜負極合材ペーストの乾燥時におけるマイグレーション指数の確認＞
負極合材ペーストを負極集電体に塗工して構成された負極の負極合材内における、結着材の偏在度合いを示すマイグレーション指数の確認を行った。マイグレーション指数の確認は、実施例０１および比較例０３について行った。
【００６９】
前記マイグレーション指数は、ＳＥＭ−ＥＤＸ装置（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ−Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定することができる。ＳＥＭ装置としては、例えば日立ハイテクノロジー社製のＳ−４３００を用い、ＥＤＸ装置としては、例えば堀場製作所社製のＥＭＡＸ−５７７０を用いた。
【００７０】
マイグレーション指数の測定は、負極合材に含まれる結着剤の種類に適した前処理を行い、負極の研磨断面の特性Ｘ線の強度をＳＥＭ−ＥＤＸ装置により測定して、負極合材内における結着剤の分布を得ることにより行うことができる。
【００７１】
具体的には、図６に示すように、ＳＥＭ−ＥＤＸ装置により、負極の研磨断面のＳＥＭ像を撮像するとともに、撮像範囲における結着剤強度のマッピングを行い、バックグラウンドを除去した後に、負極の負極合材部における表層側の半分の範囲、集電体側の半分の範囲について、それぞれマッピングした結着剤強度のカウント数を合計し、表層側の半分の範囲のカウント数と、集電体側の半分の範囲カウント数との比を求めた。そして、「表層側の半分の範囲のカウント数／集電体側の半分の範囲カウント数」の値を、マイグレーション指数として求めた。
マイグレーション指数の値は、負極合材内において結着剤が均一に分布するほど１に近づき、負極合材内において結着剤が表層側に偏在するほど１よりも大きな値となる。
【００７２】
なお、本例においては、結着剤として「ＳＢＲ」が用いられているため、結着剤強度のマッピングを行う際には、結着剤（ＳＢＲ）の二重結合部位に臭素（Ｂｒ）を付加反応させる前処理を行い、付加させた臭素（Ｂｒ）を測定することで、結着剤の存在箇所及び量を測定することが可能となっている。
また、結着剤がフッ素（Ｆ）を含んでいる場合には、フッ素（Ｆ）のＫα線を測定することにより、結着剤の存在箇所及び量を測定することが可能である。
【００７３】
＜確認の結果＞
次に、実施例０１〜１１および比較例０１〜０８について行った前記各確認事項の結果について、表１を用いて説明する。
【００７４】
【表１】
2015093256.tif 000003
【００７５】
高固形分化された負極合材ペーストを、整流手段１５を備えた異物除去用フィルタ１によりろ過した実施例０１〜０９に関しては、何れもペーストのフィルタ通過性が良好であり、スジ不良の発生もなかった。ペーストのフィルタ通過性については、ろ過精度が５０μｍといった高精度なフィルタエレメント１２を用いたにもかかわらず良好であった。
【００７６】
また、整流板１６の傾斜角度θを１５°〜９０°に変化させた実施例０１〜０６について、負極合材ペーストを異物除去用フィルタ１によりろ過した場合のフィルタエレメント１２における差圧上昇率を測定すると、図７に示すように、何れも異物除去用フィルタ１の目標寿命を達成するための基準とした０．１ｋＰａ／Ｌを下回っていた。傾斜角度θが１５°〜７５°の範囲となる実施例０１〜０５については、特に差圧上昇率が小さかった。
これは、フィルタエレメント１２の表面に負極合材ペーストが傾斜角度をもって衝突することで、フィルタエレメント１２の表面にケーキ層が生成されることが抑制されたり、生成し始めたケーキ層が剥離して取り除かれたりすることによるものであると考えられる。
【００７７】
一方、高固形分化されていない従来の負極合材ペーストを、整流手段１５を備えていない従来の異物除去用フィルタ１０１によりろ過した比較例０１〜０３に関しては、何れも負極合材ペーストのフィルタ通過性については良好であったが、比較例０１においてスジ不良が発生した。スジ不良は４か所に発生した。
これは、比較例０１におけるフィルタエレメント１２のろ過精度が１００μｍと低く、負極合材ペーストを塗工する塗工ダイの吐出口と、負極合材ペーストが塗工される集電体とのギャップ寸法が１００μｍよりも小さな９０μｍであるため、フィルタエレメント１２を通過したダマ等がスジ発生の原因になったと考えられる。
【００７８】
また、高固形分化した負極合材ペーストを、整流手段１５を備えていない従来の異物除去用フィルタ１０１によりろ過した比較例０４〜０６に関して、フィルタエレメント１２のろ過精度が１００μｍである比較例０４については、比較例０１の場合と同様に、フィルタ通過性は良好であったがスジ不良が発生した。スジ不良は７か所に発生した。
従来の異物除去用フィルタ１０１は整流手段１５を備えていないため、フィルタエレメント１２に流入するペーストの粘度が高く、フィルタエレメント１２のろ過精度が７５μや５０μｍといったように高精度になってくると、フィルタエレメント１２に通液させるための差圧が上昇してペーストに固液分離が生じることとなる。さらに、フィルタエレメント１２のろ過精度が５０μｍである場合には、通液させるための差圧が限界（０．５ＭＰａ）に至って通液できなくなった。
【００７９】
また、高固形分化した負極合材ペーストを、整流手段１５を備えた異物除去用フィルタ１によりろ過した比較例０７に関しては、整流手段１５を備えているにもかかわらず、ペーストに固液分離が生じ、さらには差圧が限界（０．５ＭＰａ）に至って詰まりが発生し、通液できなくなった。
これは、比較例０７は、各整流板１６・１６・・・の間隔ｄが２５ｍｍと広く設定されているため、ペーストのせん断による粘度低減効果が十分に得られていないためであると考えられる。
【００８０】
これらのことより、実施例０１〜０９のように、異物除去用フィルタ１に整流手段１５を設けることで、高固形分化された負極合材ペーストであっても、ろ過精度の高いフィルタエレメント１２を良好に通過させてろ過できることがわかる。
さらに、整流板１６の傾斜角度θは、実施例０１〜０５のように、ケーキ層の生成を抑制して差圧上昇率を小さくすることができる、１５°〜７５°の範囲内に設定することが好ましい。
また、整流板１６・１６・・・の間隔ｄは、ペーストのせん断による粘度低減効果が十分に得られて、ペーストのフィルタ通過性が良好な１０ｍｍ以下に設定することが好ましい。
【００８１】
また、実施例１０、１１のように、各整流板１６・１６・・・に磁性部材１７・１７・・・を具備させた構成では、ろ過した負極合材ペーストに残存している磁性異物量が、それぞれ０ｐｐｍおよび０．０２ｐｐｍと非常に低い値になっており、負極合材ペーストに含まれる磁性異物が効率良く除去されていることがわかる。
このように、磁性異物が除去された負極合材ペーストを用いて作成されたリチウムイオン二次電池においては、電圧不良の発生が見られない（実施例１０、１１の両方において０％となっている）。
【００８２】
これに対し、比較例０８のように、各整流板１６・１６・・・が磁性部材１７・１７・・・を具備していない構成では、ろ過した負極合材ペーストに残存している磁性異物量が３．２６ｐｐｍと高い値になっていて、ろ過後の負極合材ペーストに多くの磁性異物が残存していることがわかる。
このように、磁性異物が残存している負極合材ペーストを用いて作成されたリチウムイオン二次電池においては、電圧不良の発生率が７％と高い値を示している。
【００８３】
従って、負極合材ペーストに含まれる磁性異物を除去して、リチウムイオン二次電池の電圧不良を削減するためには、各整流板１６・１６・・・に磁性部材１７・１７・・・を具備させることが好ましい。また、リチウムイオン二次電池の電圧不良を削減するためには、負極合材ペーストにおける磁性異物の残存量が０．０２ｐｐｍ以下であればよい。
なお、各整流板１６・１６・・・間を流動する負極合材ペーストの全体に磁性異物の除去効果を作用させるためには、少なくとも各整流板１６・１６・・・の一面（内周面１６ａまたは外周面１６ｂ）に磁性部材１７・１７・・・を具備させることが好ましい。また、磁性異物の除去効果を高めるという観点からは、各整流板１６・１６・・・の両面（内周面１６ａおよび外周面１６ｂ）に磁性部材１７・１７・・・を具備させることがさらに好ましい。この場合、磁性部材１７は、整流板１６の周方向の全域にわたって具備させると、磁性異物の除去効果が高くなってなおよい。
【００８４】
また、高固形分化した負極合材ペーストを用いて作製した実施例０１の負極におけるマイグレーション指数は１．１６であり、高固形分化していない負極合材ペーストを用いて作製した比較例０３の負極におけるマイグレーション指数は１．９７である。
すなわち、高固形分化した負極合材ペーストを用いた実施例０１の方が、高固形分化していない負極合材ペーストを用いた比較例０３よりもマイグレーション指数が１に近く、結着剤が均一に分布していることがわかる。
従って、高固形分化した負極合材ペーストを用いて作製したリチウムイオン二次電池においては、良好な充放電特性を発揮することが可能となる。
【符号の説明】
【００８５】
１    異物除去用フィルタ
１１    ハウジング
１１ａ  ペースト入口
１１ｂ  ペースト出口
１２    フィルタエレメント
１３    原液室
１４    ろ液室
１５    整流手段
１６    整流板
１６ａ  内周面
１６ｂ  外周面
１６ｃ  大径開口部
１６ｄ  小径開口部
１７    磁性部材
【図１】
2015093256.tif 000004
【図２】
2015093256.tif 000005
【図３】
2015093256.tif 000006
【図４】
2015093256.tif 000007
【図５】
2015093256.tif 000008
【図６】
2015093256.tif 000009
【図７】
2015093256.tif 000010
【図８】
2015093256.tif 000011