(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水電解質二次電池用電極の製造方法であって、
正極シートと、負極シートと、セパレータとを、積層し、
積層した正極シートと、負極シートと、セパレータとを、捲回して捲回電極体とし、
前記捲回電極体の最外周の全周に、熱硬化樹脂を被覆し、
熱硬化樹脂を捲回させた前記捲回電極体を、前記熱硬化樹脂が硬化する硬化温度以上の温度で加熱しつつ、偏平するようにプレスし、
前記捲回電極体の最外周への前記熱硬化樹脂の被覆は、前記捲回電極体に前記熱硬化樹脂を塗布することにより行う、
非水電解質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、非水電解質二次電池用電極の製造方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
非水電解質二次電池は、例えばリチウムイオン二次電池が良く知られている。リチウムイオン二次電池は、近年、電気自動車等の車両搭載用電源、あるいは、パソコン及び携帯端末その他の電気製品等に搭載される電源として重要性が高まっている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池は、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担うものである。リチウムイオン二次電池としては、正極シートと負極シートとをセパレータを介して捲回して構成される捲回電極体を備えたものがある。
【０００４】
リチウムイオン二次電池では、正極シートと負極シートとセパレータとを密着させて、電池ケースに収納する必要がある。そのため、リチウムイオン二次電池では、円柱形状の捲回電極体を、捲回が偏平するようにプレスしている。例えば、特許文献１には、正極シートと負極シートとを密着して偏平させるために、加熱しつつ偏平するようにプレスする非水電解質二次電池用電極の製造方法が開示されている。
【０００５】
しかし、電気自動車等に用いられるリチウムイオン二次電池では、高目付で高密度な電極シート（正極シート及び負極シート）を数十ターン巻いている。そのため、偏平した捲回電極体が元の円柱形状に戻ろうとする力が大きく、完全な偏平形状を維持するためには、長時間プレスを行う必要がある。
【０００６】
そこで、非水電解質二次電池用電極である捲回電極体の製造方法では、捲回を偏平するためのプレス時間を短縮することが課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１９８９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は、捲回電極体を偏平するためのプレス時間を短縮することができる非水電解質二次電池用電極の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、請求項１においては、非水電解質二次電池用電極の製造方法であって、正極シートと、負極シートと、セパレータとを、積層し、積層した正極シートと、負極シートと、セパレータとを、捲回して捲回電極体とし、前記捲回電極体の最外周の全周に、熱硬化樹脂を被覆し、熱硬化樹脂を捲回させた前記捲回電極体を、前記熱硬化樹脂が硬化する硬化温度以上の温度で加熱しつつ、偏平するようにプレスし、前記捲回電極体の最外周への前記熱硬化樹脂の被覆は、前記捲回電極体に前記熱硬化樹脂を塗布することにより行うものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の非水電解質二次電池用電極の製造方法によれば、捲回電極体を偏平するためのプレス時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る非水電解質二次電池の構成を示す模式図。
【図２】本発明の実施形態である非水電解質二次電池の製造工程の流れを示すフロー図。
【図３】同じく積層工程及び捲回工程を示す模式図。
【図４】同じく被覆工程及びプレス工程を示す模式図。
【図５】同じく非水電解質二次電池の製造工程による効果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を用いて、リチウムイオン二次電池１００について説明する。
なお、以下では、図１に示される、幅方向、高さ方向又は奥行き方向に従って説明する。
【００１４】
リチウムイオン二次電池１００は、本発明の非水電解質二次電池用電極の製造方法に係る非水電解質二次電池である。
【００１５】
リチウムイオン二次電池１００の構成について説明する。
リチウムイオン二次電池１００は、電池ケース１０と、蓋体２０と、正極端子２１と、負極端子２２と、捲回電極体３０と、を具備している。
【００１６】
電池ケース１０は、直方体形状の角型に構成されている。電池ケース１０の内部には、偏平形状の捲回電極体３０と、電解質と、が収容されている。蓋体２０は、電池ケース１０の上部に開口される開口部を塞ぐように構成されている。蓋体２０には、外部接続用の正極端子２１と負極端子２２とが設けられている。正極端子２１及び負極端子２２の一部は蓋体２０の表面側に突出している。
【００１７】
捲回電極体３０は、電池ケース１０の内部に収容されている。捲回電極体３０は、長尺シート状の正極シート３１と、長尺シート状の負極シート３２とを、長尺シート状のセパレータ３５を介して、幅方向を軸方向として捲回して構成されるものである（図３参照）。
【００１８】
より詳しくは、捲回電極体３０は、正極シート３１と負極シート３２とを２枚のセパレータ３５・３５と共に重ね合わせて幅方向を軸方向として捲回し、正極シート３１、負極シート３２、及びセパレータ３５・３５の捲回体を奥行き方向から押しつぶして高さ方向へ拡げる（偏平させる）ことによって偏平形状にプレスされている。
【００１９】
捲回電極体３０は、正極部３１Ａと、負極部３２Ａと、を具備している。正極部３１Ａは、捲回電極体３０の幅方向一側において、正極シート３１の集電箔が延出されたものである。正極部３１Ａでは、延出した集電箔が溶接され、正極端子２１と電気的に接続されている。負極部３２Ａは、捲回電極体３０の幅方向他側において、負極シート３２の集電箔が延出されたものである。負極部３２Ａでは、延出した集電箔が溶接され、負極端子２２と電気的に接続されている。
【００２０】
図２を用いて、電極製造工程Ｓ１００の流れについて説明する。
電極製造工程Ｓ１００は、本発明の非水電解質二次電池用電極の製造方法に係る実施形態である。電極製造工程Ｓ１００は、リチウムイオン二次電池１００の捲回電極体３０を製造する工程である。
【００２１】
電極製造工程Ｓ１００は、積層工程Ｓ１１０と、捲回工程Ｓ１２０と、被覆工程Ｓ１３０と、プレス工程Ｓ１４０と、を具備している。
【００２２】
積層工程Ｓ１１０は、正極シート３１と、負極シート３２と、セパレータ３５・３５とを、積層する工程である。
【００２３】
捲回工程Ｓ１２０は、積層した正極シート３１と、負極シート３２と、セパレータ３５・３５とを、高さ方向に（幅方向を軸方向として）捲回し、捲回電極体３０とする工程である。
【００２４】
被覆工程Ｓ１３０は、捲回電極体３０の最外周に熱硬化樹脂としてのフェノール樹脂４０を被覆する工程である。
【００２５】
プレス工程Ｓ１４０は、最外周にフェノール樹脂４０を被覆した捲回電極体３０を、フェノール樹脂４０の硬化温度Ｔｆ以上の所定温度Ｔ１で加熱しつつ、高さ方向に偏平する工程である。
【００２６】
図３を用いて、積層工程Ｓ１１０及び捲回工程Ｓ１２０について詳しく説明する。
積層工程Ｓ１１０では、正極シート３１と、負極シート３２と、セパレータ３５・３５とが、積層される。このとき、負極シート３２の上方には、セパレータ３５が配置され、負極シート３２と正極シート３１との間には、セパレータ３５が配置されている。
【００２７】
正極シート３１及び負極シート３２の幅方向の長さは、セパレータ３５・３５の幅方向の長さよりも長く形成されている。積層工程Ｓ１１０では、正極シート３１の幅方向の一側において、正極部３１Ａが負極シート３２及びセパレータ３５・３５の幅方向の一側よりも延出して積層される。積層工程Ｓ１１０では、負極シート３２の幅方向の他側において、負極部３２Ａが正極シート３１及びセパレータ３５・３５の幅方向の他側よりも延出して積層される。
【００２８】
捲回工程Ｓ１２０では、積層工程Ｓ１１０にて積層された正極シート３１と、負極シート３２と、セパレータ３５・３５とが、幅方向を軸方向として（高さ方向に）捲回され、捲回電極体３０とされる。ここで、幅方向を軸方向として（高さ方向に）に捲回された捲回電極体３０は、円柱形状に構成される。
【００２９】
図４を用いて、被覆工程Ｓ１３０及びプレス工程Ｓ１４０について詳しく説明する。
被覆行程Ｓ１３０では、捲回工程Ｓ１２０にて捲回された捲回電極体３０の最外周、すなわち円柱形状の最外周（円柱形状の側面）にフェノール樹脂４０が被覆される。フェノール樹脂４０は、シート状に形成されたものであって、捲回電極体３０の最外周に捲回して被覆される。
【００３０】
このとき、捲回電極体３０では、正極部３１Ａ及び負極部３２Ａ以外の最外周の全周にフェノール樹脂４０が被覆される。言い換えれば、一側に延出された正極部３１Ａ、並びに、他側に延出された負極部３２Ａには、フェノール樹脂４０が被覆されない。
【００３１】
プレス工程Ｓ１４０では、被覆行程Ｓ１３０にてフェノール樹脂４０が被覆された捲回電極体３０について、奥行き方向に偏平するように、すなわち円柱形状が径方向に偏平するようにプレスされる。このとき、被覆行程Ｓ１３０にてフェノール樹脂４０が被覆された捲回電極体３０は、所定温度Ｔ１に加熱されながらプレス加工される。
【００３２】
本実施形態のプレス工程Ｓ１４０では、プレス金型を電気ヒータによって加熱し、加熱したプレス金型を用いて、捲回電極体３０をプレスする構成としている。
【００３３】
プレス工程Ｓ１４０の作用について説明する。
プレス工程Ｓ１４０では、所定温度Ｔ１がフェノール樹脂４０の硬化温度Ｔｆ以上であるため、フェノール樹脂４０は、プレスされた偏平形状の状態で硬化する。そのため、捲回電極体３０が偏平形状から円柱形状に戻ろうとする力（スプリングバック）が抑制されることになる。
【００３４】
なお、プレス工程Ｓ１４０が終了した後でも、フェノール樹脂４０の硬化した状態が維持されるため、捲回電極体３０が偏平形状から円柱形状に戻ろうとする力が抑制されることになる。
【００３５】
また、被覆行程Ｓ１３０にてフェノール樹脂４０が被覆された捲回電極体３０は、フェノール樹脂４０が被覆された状態で、電池ケース１０に収納され、最終製品として出荷される。フェノール樹脂４０は、電解質と電気的に反応することもない。また、フェノール樹脂４０は、シート状で構成されるため、正極シート３１、負極シート３２又はセパレータ３５等を破損させることもない。そのため、リチウムイオン二次電池の性能に影響を及ぼすことはない。
【００３６】
図５を用いて、電極製造工程Ｓ１００の効果について説明する。
なお、図５では、横軸はプレス時間（ｈｒ）を示し、縦軸は戻り量（％）を示している。また、図５では、グラフ中の黒丸は、従来の電極製造工程によるプレス時間と戻り量との関係を示し、白丸は、電極製造工程Ｓ１００によるプレス時間と戻り量との関係を示している。
【００３７】
図５に示すように、フェノール樹脂（熱硬化樹脂）４０を有する電極製造工程Ｓ１００では、熱硬化樹脂を有さない従来の電極製造工程と比較して短時間のプレス時間によって、１００％近傍の戻り量に収まっている。なお、戻り量とは、偏平形状を１００％としたときの、捲回電極体３０が偏平形状から元の円柱形状に戻る量である。
【００３８】
電極製造工程Ｓ１００によれば、捲回電極体３０を偏平するためのプレス時間を短縮することができる。すなわち、フェノール樹脂４０を捲回電極体３０の最外周の全周に被覆して、プレス時に硬化させることによって、フェノール樹脂４０が硬化した後には、捲回電極体３０が偏平形状から円柱形状に戻ろうとする力を抑制することができるため、フェノール樹脂４０の硬化後は捲回電極体３０をプレスする必要がなくなり、プレス時間を短縮することができる。
【００３９】
本実施形態では、被覆工程Ｓ１３０において、シート状のフェノール樹脂を捲回電極体３０に捲回する構成としたが、これに限定されない。例えば、フェノール樹脂を塗布する構成、或いは、その他の熱硬化樹脂を塗布する構成としても良い。
【００４０】
本実施形態では、被覆工程Ｓ１３０において、捲回電極体３０の正極部３１Ａ及び負極部３２Ａ以外の最外周の全周にフェノール樹脂４０を被覆する構成としたが、これに限定されない。例えば、捲回電極体３０の正極部３１Ａ及び負極部３２Ａ以外の最外周において、幅方向の両サイドの一部にフェノール樹脂４０を被覆する構成としても良い。
【符号の説明】
【００４１】
３０        捲回電極体
３１        正極シート
３２        負極シート
３５        セパレータ
４０        フェノール樹脂
１００      リチウムイオン二次電池
Ｓ１００    電極製造工程
Ｓ１１０    積層工程
Ｓ１２０    捲回工程
Ｓ１３０    被覆工程
Ｓ１４０    プレス工程
【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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