(57)【要約】【課題】  パターンの境界ににじみが出ず、意図したパターン通りの機能膜を形成できる機能膜の形成方法、この方法を適用する電極の形成方法、及びこの方法により電極を形成する二次電池の製造方法を提供する。【解決手段】  基体上に、２種以上の、機能性材料及び有機溶媒を含有する機能膜形成用組成物（組成物）を、液滴吐出装置により順次塗布して、所定のパターンを有する機能膜を形成する機能膜の形成方法であって、前記基体上に、一の組成物を塗布して該組成物の塗膜を形成した後、次の組成物を塗布する前に、前記一の組成物の塗膜を乾燥する工程を設けることを特徴とする機能膜の形成方法、この方法により、２種以上の電極層形成材料を含有する電極層を形成する電極の形成方法、並びに、負極電極、電解質及び正極電極を有する二次電池の製造方法であって、前記正極電極を前記電極の形成方法により形成する二次電池の製造方法。【選択図】  なし。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に、２種以上の、機能性材料及び有機溶媒を含有する機能膜形成用組成物を液滴
吐出装置により順次塗布して、所定のパターンを有する機能膜を形成する機能膜の形成方
法であって、
前記基体上に、一の機能膜形成用組成物を塗布して該組成物の塗膜を形成した後、次の
機能膜形成用組成物を塗布する前に、前記一の機能膜形成用組成物の塗膜を乾燥する工程
を有することを特徴とする機能膜の形成方法。
【請求項２】
基体の同一平面上に、２種以上の、機能性材料及び有機溶媒を含有する機能膜形成用組
成物を液滴吐出装置により順次塗布して、同一平面上に所定のパターンを有する機能膜を
形成する機能膜の形成方法であって、
前記基体の同一平面上に、一の機能膜形成用組成物を塗布して該組成物の塗膜を形成し
た後、次の機能膜形成用組成物を塗布する前に、前記一の機能膜形成用組成物の塗膜を乾
燥する工程を有することを特徴とする機能膜の形成方法。
【請求項３】
集電体上に、２種以上の、電極層形成材料および有機溶媒を含有する電極層形成用組成
物を液滴吐出装置により順次塗布して、所定のパターンを有する電極層を形成する工程を
有する電極の形成方法であって、
前記電極層を形成する工程が、前記集電体上に、一の電極層形成用組成物を塗布して該
電極層形成用組成物の塗膜を形成した後、次の電極層形成用組成物を塗布する前に、前記
一の電極層形成用組成物の塗膜を乾燥する操作を含むことを特徴とする電極の形成方法。
【請求項４】
集電体の同一平面上に、２種以上の、電極層形成材料および有機溶媒を含有する電極層
形成用組成物を液滴吐出装置により順次塗布して、同一平面上に所定のパターンを有する
電極層を形成する工程を有する電極の形成方法であって、
前記電極層を形成する工程が、前記集電体の同一平面上に、一の電極層形成用組成物を
塗布して該電極層形成用組成物の塗膜を形成した後、次の電極層形成用組成物を塗布する
前に、前記一の電極層形成用組成物の塗膜を乾燥する操作を含むことを特徴とする電極の
形成方法。
【請求項５】
前記２種以上の電極層形成用組成物として、正極活物質の少なくとも一種及び第１の有
機溶媒を含む組成物、並びに、導電性材料の少なくとも一種及び第２の有機溶媒を含む組
成物を使用し、二次電池の正極電極を形成するものであることを特徴とする請求項３また
は４に記載の電極の形成方法。
【請求項６】
負極電極、電解質、及び、集電体と、該集電体上に形成された、２種以上の正極電極形
成材料を含有する正極電極層からなる正極電極を有する二次電池の製造方法であって、
前記正極電極を、請求項５に記載の電極の形成方法により形成することを特徴とする二
次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体上に、２種以上の機能性材料を液滴吐出装置を用いて塗布して、所定の
パターンを有する機能膜を形成する機能膜形成方法、この方法を用いる電極の形成方法、
及びこの電極の形成方法を用いる二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、燃料電池自動車（ＦＣＶ
）が実用化されるに至り、これらの自動車の動力源となる電池の開発が急ピッチで行われ
ている。このような電池には、繰り返し充放電ができることや、高出力、高エネルギー密
度が実現できることなどの非常に厳しい条件が要求される。そして、これらの要求を満足
させるため、外装容器内に板状の正極と負極とを収容し、液状の電解質を封入した薄型ラ
ミネート電池を作製し、これを多数直並列に接続して使用することが提案されている（特
許文献１等）。
【０００３】
このような電池を高出力が求められる車両などの電源として使用する場合には、多数の
電池を直列に接続する必要があるため、電極の厚みをさらに薄くする必要がある。
【０００４】
厚みの薄い電極を形成する方法としては、例えば、特許文献２〜４等には、基材に対し
、電極層形成用組成物を液滴として噴出させて、前記液滴を前記基材に付着させるインク
ジェット方式（液滴吐出装置を用いる方式）を用いて、膜厚の極薄い電極層を形成する方
法が提案されている。
【０００５】
また、特許文献４には、電気的特性の異なる種類の活物質や導電性材料をそれぞれ含有
する複数の電極層形成用組成物を、液滴吐出装置を用いて、予め設計したパターンに応じ
て基材上にそれぞれ塗布することにより、二次電池の電極に所望の充放電特性を付与する
技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１５１５２６号公報
【特許文献２】特開２００５−１１６５６号公報
【特許文献３】特開２００５−１１６５７号公報
【特許文献４】特開２００５−１３５５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年の二次電池の小型化・薄型化に伴い、電極層にも、微細なパターン形成が要求され
ている。
しかしながら、従来の液滴吐出装置を用いる方法においては、異なる種類の組成物の液
滴が近接して塗布されるとその境界ににじみが生じ、パターンがくずれ、意図した通りの
パターン形成ができない場合があり、問題となっていた。
【０００８】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、基体上に、２種以上の、機能
性材料及び有機溶媒を含有する機能膜形成用組成物を液滴吐出装置により順次塗布して、
所定のパターンを有する機能膜を形成する機能膜の形成方法において、パターンの境界に
にじみが出ず、意図したパターン通りに機能膜を形成できる機能膜の形成方法、この機能
膜の形成方法を適用する電極の形成方法、及びこの電極の形成方法により正極電極を形成
する二次電池の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、集電体の同一平面上に、２種以上の、電極層形
成材料及び有機溶媒を含有する電極層形成用組成物を液滴吐出装置により順次塗布して、
同一平面上に所定のパターンを有する電極層を形成する電極の形成方法について鋭意研究
した。その結果、予め設計された塗布パターンに従い、集電体上に、前記２種以上の電極
層形成用組成物を順次塗布する際、一の電極層形成用組成物を塗布して該組成物の塗膜を
形成した後、次の電極層形成用組成物を塗布する前に、前記一の電極層形成用組成物の塗
膜を乾燥する操作を行うことにより、パターンの境界ににじみが出ず、意図したパターン
通りの電極層を効率よく形成することができることを見出し、本発明を完成するに至った
。
【００１０】
かくして、本発明の第１によれば、下記（１）、（２）に記載の機能膜の形成方法が提
供される。
（１）基体上に、２種以上の、機能性材料及び有機溶媒を含む機能膜形成用組成物を液滴
吐出装置により順次塗布して、所定のパターンを有する機能膜を形成する機能膜の形成方
法であって、前記基体上に、一の機能膜形成用組成物を塗布して該組成物の塗膜を形成し
た後、次の機能膜形成用組成物を塗布する前に、前記一の機能膜形成用組成物の塗膜を乾
燥する工程を設けることを特徴とする機能膜の形成方法。
【００１１】
（２）基体の同一平面上に、２種以上の、機能性材料及び有機溶媒を含有する機能膜形成
用組成物を液滴吐出装置により順次塗布して、同一平面上に所定のパターンを有する機能
膜を形成する機能膜の形成方法であって、前記基体の同一平面上に、一の機能膜形成用組
成物を塗布して該組成物の塗膜を形成した後、次の機能膜形成用組成物を塗布する前に、
前記一の機能膜形成用組成物の塗膜を乾燥する工程を有することを特徴とする機能膜の形
成方法。
【００１２】
本発明の機能膜の形成方法によれば、予め定められた塗布パターンに従い、液滴吐出装
置により、近接して（隣り合って）異なる機能性材料が塗布された場合であっても、その
境界ににじみが生じることがなく、パターンにくずれが生じず、意図したパターン通りの
機能膜を形成することができる。
【００１３】
本発明の第２によれば、下記（３）〜（５）に記載の電極の形成方法が提供される。
（３）集電体上に、２種以上の、電極層形成材料及び有機溶媒を含む電極層形成用組成物
を液滴吐出装置により順次塗布して、所定のパターンを有する電極層を形成する工程を有
する電極の形成方法であって、前記電極層を形成する工程が、前記集電体上に、一の電極
層形成用組成物を塗布して該電極層形成用組成物の塗膜を形成した後、次の電極層形成用
組成物を塗布する前に、前記一の電極層形成用組成物の塗膜を乾燥する操作を含むことを
特徴とする電極の形成方法。
【００１４】
（４）集電体の同一平面上に、２種以上の、電極層形成材料および有機溶媒を含有する電
極層形成用組成物を液滴吐出装置により順次塗布して、同一平面上に所定のパターンを有
する電極層を形成する工程を有する電極の形成方法であって、前記電極層を形成する工程
が、前記集電体の同一平面上に、一の電極層形成用組成物を塗布して該電極層形成用組成
物の塗膜を形成した後、次の電極層形成用組成物を塗布する前に、前記一の電極層形成用
組成物の塗膜を乾燥する操作を含むことを特徴とする電極の形成方法。
【００１５】
（５）前記２種以上の電極層形成用組成物として、正極活物質の少なくとも一種及び第１
の有機溶媒を含む組成物、並びに、導電性材料の少なくとも一種及び第２の有機溶媒を含
む組成物を使用し、二次電池の正極電極を形成するものであることを特徴とする（３）ま
たは（４）に記載の電極の形成方法。
【００１６】
本発明の電極の形成方法によれば、パターンの境界ににじみのない、意図したパターン
通りの均一な膜厚の電極層を有する電極を形成することができる。
【００１７】
本発明の第３によれば、負極電極、電解質、及び、集電体と、該集電体上に形成された
、２種以上の正極電極形成材料を含有する正極電極層からなる正極電極を有する二次電池
の製造方法であって、前記正極電極を、本発明の電極の形成方法により形成することを特
徴とする二次電池の製造方法が提供される。
【００１８】
本発明の二次電池の製造方法によれば、パターンのくずれのない電極層を有する電極を
製造できるため、所望の充放電特性を有する大容量の二次電池を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を詳細に説明する。
１）機能膜の形成方法
本発明の機能膜の形成方法は、基体上に、２種以上の、機能性材料及び有機溶媒を含む
機能膜形成用組成物を液滴吐出装置により順次塗布して、所定のパターンを有する機能膜
を形成する機能膜の形成方法であって、前記基体上に、一の機能膜形成用組成物を塗布し
て該組成物の塗膜を形成した後、次の機能膜形成用組成物を塗布する前に、前記一の機能
膜形成用組成物の塗膜を乾燥する工程を設けることを特徴とする。
【００２０】
ここで、「パターン」とは、機能が異なる２種類以上の機能性材料のそれぞれを、基体
上のどの領域に付着させるかを設計したものである。パターンは、目的とする機能特性を
有する機能膜が得られるよう半経験的に設計される。ここで、機能特性とは、例えば、機
能膜が二次電池の正極電極の正極電極層である場合、この正極電極層を有する二次電池の
充放電特性等のことである。
【００２１】
本発明の機能膜の形成方法は、基体上に、２種以上の機能膜形成用組成物を液滴吐出装置
により吐出して、２種以上の機能性材料からなる機能膜を形成する機能膜の形成方法であ
る。
【００２２】
本発明の機能膜の形成方法は、基体の同一平面上に、２種以上の、機能性材料及び有機溶
媒を含有する機能膜形成用組成物を液滴吐出装置により順次塗布して、同一平面上に所定
のパターンを有する機能膜を形成する場合に特に好適である。
【００２３】
本発明においては、機能膜形成用組成物を塗布する手段として、インクジェット方式の
液滴吐出装置を用いる。
用いる液滴吐出装置の吐出の方式としては、いわゆるインクジェット方式であれば、特
に制限されず、例えば、加熱発泡により気泡を発生し、液滴の吐出を行うサーマル方式、
ピエゾ素子を利用する圧縮により、液滴の吐出を行うピエゾ方式等が挙げられる。
【００２４】
液滴吐出装置において吐出される液滴の体積は、好ましくは、１〜１００ピコリットル
の範囲である。
インクジェット方式によれは、形成される膜厚の均一性が非常に高いため、何回も同一
のパターンで積層させた場合であっても、高い均一性を有する膜厚が維持される。
【００２５】
本発明に用いる液滴吐出装置の一例の概略図を図１に示す。図１に示す液滴吐出装置１
０は、コンピュータ１００、コンピュータ１００にそれぞれ接続される入力端末１０２、
ディスプレイ１０４、記憶装置１０３、及び吐出ノズル１０６を備える。
【００２６】
コンピュータ１００は、描画部１０１を備える。描画部１０１では入力端末１０２から
入力された情報に基づいてパターンを描画する。
ディスプレイ１０４は、コンピュータ１００によって描画されたパターンをカラー表示
する。
記憶装置１０３は、コンピュータ１００が最終的に生成したパターンの情報（パターン
情報）を記憶する。
【００２７】
吐出ノズル１０６には、第１の機能性材料及び有機溶媒を含む組成物（以下「組成物Ａ
」という）を収容する容器１０５が取り付けられている。
【００２８】
なお、本実施形態においては、前記組成物Ａのみを吐出する液滴吐出装置を用いている
が、２種類以上の、機能性材料及び有機溶媒を含む組成物を一台で吐出する液滴吐出装置
を用いることもできる。この場合には、容器１０５は組成物ごとに分離され、それぞれの
組成物に割り当てられている専用の吐出ノズル１０６に接続されたものを用いる。また、
容器１０５には必要に応じて、攪拌機及びヒータを備えることが好ましい。
【００２９】
コンピュータ１００は、パターンに描かれている図形に応じて異なる吐出ノズルを駆動
させる。
吐出ノズル１０６は、記憶装置１０３に記憶されているパターン情報に応じて、組成物
Ａを基体１０７上に吐出する。
【００３０】
本発明による機能膜の形成方法の手順を示すフローチャートを図２に示す。
まず、入力端末１０２からコンピュータ１００にパターンの描画に必要な情報を入力す
る。この情報には、パターン形状の指定、各パターンの大きさの指定、各パターンの配置
場所の指定、各パターンの色の指定などが含まれる。
【００３１】
コンピュータ１００の描画部１０１は入力された情報に基づいてパターンを描画し（Ｓ
１）、そのパターンをディスプレイ１０４上に表示する。表示されたパターン情報は、記
憶装置１０３に記憶される（Ｓ２）。
【００３２】
このパターン情報は、組成物Ａのパターン(第１の機能性材料のパターン)と、組成物Ｂの
パターン（第２の機能性材料のパターン）のそれぞれを、同一平面上のどの領域に形成す
るかについての情報である。
【００３３】
コンピュータ１００は、記憶装置１０３にアクセスして、記憶させておいたパターン情
報を取り出す（Ｓ３）。
取り出したパターン情報に従って、用意した基体上の所定の領域に、組成物Ａを吐出ノ
ズルから液滴として吐出（塗布）させて、第１の機能性材料のパターンを形成する（Ｓ４
）。
【００３４】
組成物Ａの吐出終了後、組成物Ａの塗膜を乾燥する（Ｓ５）。組成物Ａの塗膜を形成後
、組成物Ｂを塗布する前に、組成物Ａの塗膜を乾燥する工程を設けることにより、その後
において、近接して（隣り合って）異なる機能性材料を含む組成物Ｂが塗布された場合で
あっても、その境界ににじみが生じることがなく、設計されたパターンにくずれが生じず
、意図したパターン通りの機能膜を形成することができる。
【００３５】
組成物Ａの塗膜を乾燥する方法は、組成物Ａに含まれている有機溶媒が乾燥除去され
る温度であれば、特に制限されないが、通常２０〜１００℃程度である。
【００３６】
また、組成物Ａの塗膜を乾燥するときの圧力は、特に制限されず、大気圧下であっても
、減圧下であってもよい。減圧下で乾燥を行う場合、減圧度は、組成物に用いた有機溶媒
の沸点が１０〜３０℃、好ましくは１５〜２５℃となる圧力である。
【００３７】
また、組成物Ａの塗膜を乾燥する時間は、特に制限はなく、前記組成物に含まれる溶媒
が乾燥除去されるのに十分な時間であればよい。通常１０秒から１０分、好ましくは、３
０秒から３分である。
【００３８】
次に、前記取り出したパターン情報に従って、前記基体の所定の領域に、組成物Ｂを吐
出ノズルから液滴として吐出（塗布）させて、第２の機能性材料のパターンを形成する（
Ｓ６）。
【００３９】
次いで、第２の機能性材料のパターンが形成された基板を加熱・乾燥することにより（
Ｓ７）、所定のパターンを有する機能膜を形成することができる。
【００４０】
本発明においては、組成物Ａと組成物Ｂの塗布順序は、特に制限されないが、組成物Ａ
と組成物Ｂのうち、塗布面積の小さい方の組成物を先に塗布するのが好ましい。
【００４１】
このようにすることで、上述した、組成物Ａの吐出終了後、組成物Ａの塗膜を乾燥する
操作を行うことによる効果とあいまって、その後組成物Ａと組成物Ｂの液滴同士とが隣接
する境界においてにじみが生じて、パターンがくずれることをより確実に防止できる。
【００４２】
以上のようにして形成される機能膜の平均膜厚は、特に限定されないが、５〜５０μｍで
あるのが好ましい。図２に示す（Ｓ４）→（Ｓ５）→（Ｓ６）のフローを繰り返すことで
、所望の膜厚の機能膜を形成することができる。（Ｓ４）→（Ｓ５）→（Ｓ６）のフロー
を繰り返す際には、（Ｓ４）→（Ｓ５）→（Ｓ６）→（Ｓ５）→（Ｓ４）→（Ｓ５）→（
Ｓ６）のように、（Ｓ６）の後に塗膜の乾燥工程（Ｓ５）を入れてもよい。なお、機能膜
の厚みは、公知のマイクロメータを用いて測定することができる。
【００４３】
以上のようにして形成される機能膜としては、基体上の所定の領域に、液滴吐出装置によ
り２種類以上の機能性材料を吐出することにより形成される、所定のパターンを有する薄
膜であれば、特に制限されない。例えば、基体として回路基板を用い、該回路基板上に所
定のパターンを有する導電体層と絶縁層からなる機能膜や、後述するように、集電体上に
、所定のパターンを有する正極活物質と導電性材料からなる正極電極層等が挙げられる。
【００４４】
なお、３種類以上の、機能性材料及び有機溶媒を含有する機能膜形成用組成物を塗布す
る場合においても、一の機能膜形成用組成物を塗布して該組成物の塗膜を形成した後に、
前記一の機能膜形成用組成物の塗膜を乾燥し、次いで、次の機能膜形成用組成物を塗布し
て該組成物の塗膜を形成し、乾燥する操作を繰り返すことにより、意図したパターンをく
ずすことなく、設計通りのパターンを有する機能層を形成することができる。
【００４５】
２）電極の形成方法
本発明の電極の形成方法は、本発明の機能膜の形成方法を電極の製造に適用したもので
ある。
即ち、本発明の電極の形成方法は、集電体上に、２種以上の、電極層形成材料及び溶媒
を含む電極層形成用組成物を液滴吐出装置により順次塗布して、所定のパターンを有する
電極層を形成する工程を有する電極の形成方法であって、前記電極層を形成する工程が、
前記集電体上に、一の電極層形成用組成物を塗布して該電極層形成材料の塗膜を形成した
後、次の電極層形成用組成物を塗布する前に、前記一の電極層形成用組成物の塗膜を乾燥
する操作を含むことを特徴とする。
【００４６】
本発明の電極の形成方法は、前記２種以上の電極層形成用組成物として、正極活物質の
少なくとも一種及び第１の有機溶媒を含む組成物、並びに、炭素系導電性材料の少なくと
も一種及び第２の有機溶媒を含む組成物を使用し、二次電池の正極電極を形成するもので
あることが好ましい。
【００４７】
本発明に用いる集電体としては、導電性を有する素材からなるシート状物であれば特に
制限されない。例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼材等を、金属箔、電
解箔、圧延箔、エンボス加工品、発泡シート等に加工したものを用いることができる。
集電体の厚みは、特に制約はないが、通常５〜３０μｍである。
【００４８】
本発明に用いる２種以上の電極層形成用組成物としては、正極活物質及び第１の有機溶
媒を含む電極層形成用組成物と、導電性材料及び第２の有機溶媒を含む電極層形成用組成
物の組み合わせが挙げられる。
【００４９】
正極活物質としては、特に制限はなく、公知のものが使用できる。例えば、リチウム電
池用の正極を形成する場合には、ＬｉＭｎ２Ｏ４等のＬｉ−Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＣｏ
Ｏ２等のＬｉ−Ｃｏ系複合酸化物、ＬｉＮｉＯ２等のＬｉ−Ｎｉ系複合酸化物が挙げられ
る。これらの正極活物質は１種単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることがで
きる。
【００５０】
導電性材料としては、導電性の材料であれば特に制限されないが、アセチレンブラック
、カーボンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト、炭素繊維、カーボンナノチュ
ーブなどの炭素系導電性材料が挙げられる。これらの導電性材料は１種単独で、あるいは
２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５１】
前記第１及び第２の有機溶媒としては、特に制限されないが、作業効率の観点から、常
圧における沸点が５０〜２００℃のものが好ましい。かかる有機溶媒としては、Ｎ−メチ
ルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセタミド等のアミド
系溶媒；アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒；テトラヒドロフラン、
１，２−ジメトキシエタン、ジイソプロピルエーテル等のエーテル系溶媒；アセトン、メ
チルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケ
トン系溶媒；酢酸エチル、酢酸プロピル、乳酸メチル等のエステル系溶媒；ベンゼン、ト
ルエン、キシレン、クロロベンゼン等の芳香族系溶媒；クロロホルム、１，２−ジクロロ
エタン等のハロゲン系溶媒；及びこれらの溶媒の２種以上からなる混合溶媒；等が挙げら
れる。また、前記第１及び第２の有機溶媒は、同一であっても相異なっていてもよい。
【００５２】
また、本発明においては、前記電極層形成用組成物には、所望により、他の成分をさら
に含有させていてもよい。他の成分としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン等の結着剤
等が挙げられる。これらの他の成分は、正極活物質を含有する組成物に含有させることも
できるし、導電性材料を含有する組成物に含有させることもできる。
【００５３】
正極活物質を含有する組成物は、正極活物質、及び所望により他の成分を有機溶媒中で
混合・撹拌することにより調製することができる。混合・撹拌する方法は特に制限されず
、従来公知の混合・撹拌装置を使用して行うことができる。
【００５４】
正極活物質、他の成分及び有機溶媒の配合割合は、特に限定されない。正極活物質の配
合量は、組成物全体に対して、通常、１０重量％〜６０重量％、他の成分の配合量は、組
成物全体に対して、通常、０重量％〜２０重量％、有機溶媒の配合量は、組成物全体に対
して、通常、２０重量％〜９０重量％である。
【００５５】
導電性材料を含有する組成物は、導電性材料、及び所望により他の成分を有機溶媒中で
混合・撹拌することにより調製することができる。混合・撹拌する方法は特に制限されず
、従来公知の混合・撹拌装置を使用して行うことができる。
【００５６】
導電性材料、他の成分及び有機溶媒の配合割合は、特に限定されない。導電性材料の配
合量は、組成物全体に対して、通常、１０重量％〜６０重量％、他の成分の配合量は、組
成物全体に対して、通常、０重量％〜２０重量％、有機溶媒の配合量は、組成物全体に対
して、通常、２０重量％〜９０重量％である。
【００５７】
前記電極層形成用組成物（正極活物質を含有する組成物、及び導電性材料を含有する組
成物）の粘度は、特に限定されないが、液滴吐出を行える程度に低いことが好ましい。前
記組成物の粘度は、好ましくは１〜１００ｃＰ程度である。組成物の粘度をこの範囲に調
整する方法としては、有機溶媒の配合割合を変化させる（増加させる等）方法、組成物の
温度を上昇させる方法、粘度が低くなるような、高分子電解質原料等のその他の化合物を
組成物に添加する方法等が挙げられる。
【００５８】
本発明の電極の形成方法により製造することができる二次電池の正極電極の層構成例（
部分拡大図）を図３に示す。
図３に示す正極電極は、集電体（１）と、該集電体１上に、正極活物質と導電性材料と
が所定のパターンで形成されてなる正極電極層（２）とを有する。図３中、（ａ）が横か
ら見た断面図であり、（ｂ）が上部から見た図である。
【００５９】
図３に示す正極電極層２では、集電体（１）上に、相対的に塗布面積が大きい正極活物
質のパターン部分（２ｂ）と、相対的に塗布面積の小さい導電性材料のパターン部分（２
ａ）とが、パターン部分（２ａ）が正方形の４つの頂点部分に位置するように配置されて
なる。
【００６０】
本発明は、図３に示すパターンに限定されず、パターン部分（２ａ）とパターン部分（
２ｂ）の配置は任意である。例えば、図４（ａ）に示すように、パターン部分（２ａ）が
、正方形の４つの頂点部分とその中心部分に位置するように配置されても、図４（ｂ）に
示すように、上下３点ずつ（計６点）に位置するように配置されていてもよい。
【００６１】
次に、図３に示す正極電極の形成方法について説明する。
図３に示す正極電極は、例えば、図５に示す二次電池の製造ラインＩにおける点線内の
正極電極の製造ラインＩＩを用いて実施することができる。
【００６２】
正極電極製造ラインＩＩは、集電体上に、導電性材料及び第１の有機溶媒を含有する電
極層形成用組成物（以下、「組成物ａ」という）を吐出する液滴吐出装置１０ａ（（以下
、「吐出装置１０ａ」という）、と正極活物質及び第２の有機溶媒を含有する電極層形成
用組成物（以下、「組成物ｂ」という）を吐出する液滴吐出装置１０ｂ（以下「吐出装置
１０ｂ」という）、減圧乾燥装置１１、加熱乾燥装置１６ａ、これらの装置を接続するベ
ルトコンベアＢＣ１により構成されている。これらの装置は、ベルトコンベアＢＣ１等を
駆動させる駆動装置１３、及び装置全体の制御を行う制御装置１２と連結されている。
【００６３】
吐出装置１０ａ、１０ｂとしては、前記図１に示したものと同様の構成を有するものが
使用できる。なお、図５に示す正極電極製造ラインＩＩにおいては、組成物ａと組成物ｂ
とを、別々の吐出装置（吐出装置１０ａ及び１０ｂ）を用いて行っているが、一台の吐出
装置により、組成物ａ及び組成物ｂの吐出を行うようにすることもできる。
【００６４】
先ず、所望の大きさのアルミ箔等の集電体を用意する。集電体はベルトコンベアＢＣ１
上を搬送され、吐出装置１０ａに取りこまれ、吐出装置１０ａにより、集電体上の所定領
域に組成物ａが塗布される。同一の箇所に同一のパターン（同一の組成物）を重ね画きし
、所望の膜厚の組成物ａの塗膜を形成することができる。
【００６５】
組成物ａの塗膜が形成された集電体は、吐出装置１０ａから取り出され、減圧乾燥装置
１１に搬送され、ここで、組成物ａの塗膜の乾燥が行われる。減圧乾燥装置での減圧度は
、組成物ａに含まれる有機溶媒の沸点が２０〜５０℃となる圧力である。また、乾燥温度
は、通常２０〜１００℃である。なお、本実施形態では、組成物ａの塗膜の乾燥を減圧乾
燥装置を用いて行っているが、通常の加熱乾燥装置を用いて行うこともできる。
【００６６】
次に、組成物ａの乾燥塗膜が形成された集電体は、ベルトコンベアＢＣ１上を搬送され
、吐出装置１０ｂに取りこまれる。そして、吐出装置１０ｂにより、集電体上の所定領域
に組成物ｂが塗布される。同一の箇所に同一のパターン（同一の組成物）を重ね画きし、
所望の膜厚の組成物ｂの塗膜を形成することができる。
【００６７】
次いで、組成物ａの乾燥塗膜及び組成物ｂの塗膜が形成された集電体は、吐出装置１０
ｂから取り出され、ベルトコンベアＢＣ１上を搬送されて加熱乾燥装置１６ａに取りこま
れる。そして、加熱乾燥装置１６ａにより、組成物ａ及び組成物ｂの塗膜が加熱乾燥され
て、図３に示す層構造を有する正極電極層が形成される。
加熱乾燥装置１６ａでの加熱温度は、組成物ａ及びｂに含まれる溶媒が完全に乾燥除去
できる温度であればよい。通常、５０〜２００℃である。
【００６８】
以上のようにして形成される正極電極層の平均膜厚は、特に限定されないが、５〜５０
μｍであるのが好ましい。また、集電体の一方に電極層が形成された電極の平均厚さは１
０〜７０μｍであるのが好ましい。なお、電極及び電池の厚みは、公知のマイクロメータ
を用いて測定することができる。
【００６９】
また、電極面の面積は特に限定されないが、一般には、電極面の面積が広くなるほど、
電極面の均一性を保つことが困難となる。この観点からは、電極面の面積が５０ｃｍ２以
上である場合に、本発明は特に有益である。
【００７０】
以上のようにして得られる正極電極層は、組成物ａが導電性材料を含有し、組成物ｂが
正極活物質を含有する。所望のパターンで正極電極層が形成されると、正極活物質の微粒
子の一部が、集電体に電気的に接続している導電性材料の微粒子に接した状態となる。す
なわち、正極活物質の一部が導電性材料に密着するように配置されるので、導電パスが確
保されて内部抵抗を下げることができ、良好な電子伝導性が確保される。本発明によれば
、この意図したパターンがくずれることがないので、設計通りに、大電流での充放電を行
う場合にも必要なエネルギーを簡便に取り出すこと（高出力化）ができる。
【００７１】
なお、３種類以上の、電極層形成材料及び有機溶媒を含有する正極電極層形成用組成物
を塗布する場合においても、一の正極電極層形成用組成物を塗布して該組成物の塗膜を形
成した後に、前記一の正極電極層形成用組成物の塗膜を乾燥し、次いで、次の正極電極層
形成用組成物を塗布して該組成物の塗膜を形成する操作を繰り返すことにより、意図した
パターンをくずすことなく、設計通りのパターンを有する正極電極層を形成することがで
きる。
【００７２】
３）二次電池の製造方法
本発明の二次電池の製造方法は、負極電極、電解質、及び、集電体と、該集電体上に形
成された、２種以上の正極電極形成材料を含有する正極電極層からなる正極電極を有する
二次電池の製造方法であって、前記正極電極を、上述した本発明の電極の形成方法により
形成することを特徴とする。
【００７３】
本発明の二次電池の製造方法においては、正極電極を本発明の電極の形成方法により形
成するので、電極が意図した充放電特性を有する二次電池を得ることができる。
【００７４】
二次電池は、正極電極、電解質、負極電極がこの順序に配置され、これらが外装材中に
封止されてなる。具体的には、正極及び負極をそれぞれ製造し、得られた正極及び負極中
に電解質を介在させ、それらを外装材内に封止することにより二次電池を組み立てること
ができる。
【００７５】
本発明の二次電池の製造方法は、具体的には、図５に示す二次電池の製造ラインＩによ
り実施することができる。
製造ラインＩにおいては、前述した点線内に示す電極の製造ラインＩＩにより正極電極
を製造し、これと並行して、吐出装置１０ｃ、加熱乾燥装置１６ｂ、ベルトコンベアＢＣ
２から構成される負極電極を形成する製造ラインにより、前記正極電極の形成方法と同様
にして負極電極を形成し、得られた正極電極と負極電極を組立装置１５において外装材内
に収容し、電解質供給装置１４より電解質を供給・封入して二次電池を製造することがで
きる。
【００７６】
本発明の製造方法により得られるリチウム電池の一例を図６に示す。図６に示す電池２
０は、正極電極３０と負極電極４０とがセパレータ５０により区切られてなる積層型のリ
チウム電池である。
【００７７】
図６中、正極電極３０は、集電体３０ａと正極電極層３０ｂが直列に積層された構造を
有し、負極電極４０は、集電体４０ａと負極電極層４０ｂが直列に積層された構造を有す
る。また、正極及び負極の内部には、図示を省略する電解質が充填されている。
【００７８】
電解質としては、例えば、ＬｉＣＩＯ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、Ｌ
ｉＳｂＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＯ２、Ｌｉ２Ｃ２Ｆ
４（ＳＯ３）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＣｎＦ２ｎ＋１ＳＯ３（ｎ≧２）、Ｌ
ｉＮ（ＲｆＯＳＯ２）２（ここで、Ｒｆはフルオロアルキル基を表す）、ＬｉＮ（ＣＦ３
ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＮ（
ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）；エチレンオキシドとプロピレンオキシドとのマクロ
マー；各種ポリマーからなるゲルポリマー電解質、真性ポリマー電解質、ＬｉＰＯＮ等の
無機固体電解質；Ｌｉイオン含有常温溶解塩；等が挙げられる。
【００７９】
前記電解質が溶媒を含む場合、その溶媒としては、例えば、１，２−ジメトキシエタン
、１，２−ジエトキシエタン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ν−ブ
チロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、ジエチルカーボネート、ジ
メチルカーボネート、エチルメチカルカーボネート等が挙げられる。これらは１種単独で
、或いは複数を組み合わせて使用することができる。
【００８０】
セパレータとしては、二次電池の使用範囲に耐えうるものであれば特に限定されない。
例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂；ポリプロピレンとポリエ
チレン等とのコポリマー；等の微多孔フィルムを、単一あるいは複合して形成されたもの
が挙げられる。
セパレータの厚みは特に限定されないが、通常１０〜５０μｍである。
【００８１】
外装材としては、特に限定されず、例えば、少なくとも金属箔膜及び樹脂フィルムが積
層された高分子金属複合フィルム等が挙げられる。
【００８２】
二次電池の工業的な生産過程においては、生産性を向上させるために、最終的な電池の
サイズよりも大きい電極を作製し、これを所定の大きさにカットする工程を採用してもよ
い。
【００８３】
二次電池の形状としては、ラミネート型、円筒型、平板型等が挙げられる。
例えば、ラミネート型の二次電池は、前記のようにして製造した正極電極、負極電極を
適当な大きさに切り出し、端子を取り付け、乾燥アルゴン雰囲気下で、両者で電解質膜を
狭持し、端子が外部に引き出された状態でアルミラミネートパック内に真空シールして製
造することができる。
【００８４】
例えば、円筒型の二次電池は、前記のようにして製造した正極電極、負極電極を用いて
、正極電極、セパレータ、負極電極、セパレータの順に積層、捲回構成し、所定の長さに
切断し、鉄製の円筒缶内に挿入し、電解質を添加して封口することにより、製造すること
ができる。
【００８５】
図６に示すリチウム電池２０では、例えば、正極活物質としてＬｉＣｏＯ２を、また、負
極活物質として炭素（Ｃ）を使用しており、下記に示すように、充放電を繰り返すことが
できる。
【００８６】
【化１】
2007287461.tif 000002
【００８７】
（式中、ｘは１未満の正数である。）
本発明により製造される電池は、高出力、高エネルギー密度が必要で、非常に厳しい条
件が要求される車両用として用いると特に有益である。得られる電池は、振動に対する耐
久性が高く、自動車のような振動が絶えず加えられる環境において使用されても、共振に
よる電池の劣化が生じにくいものである。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に用いる液滴吐出装置の一例の概略を示す図である。
【図２】本発明の機能膜の形成方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明により製造される正極電極層のパターン例を模式的に表した図である。
【図４】本発明により製造される正極電極層のパターン例を模式的に表した図である。
【図５】本発明の二次電池の製造に用いる製造ラインの一例を模式的に表した図である。
【図６】本発明により得られたリチウム電池の一例を模式的に表した図である。
【符号の説明】
【００８９】
１…集電体、２…正極電極層、２ａ…導電性材料、２ｂ…正極活物質、１０、１０ａ、１
０ｂ、１０ｃ…液滴吐出装置、１１…加熱乾燥装置、１２…制御装置、１３…駆動装置、
１４…電解質供給装置、１５…組立装置、１６ａ，１６ｂ…加熱乾燥装置、２０…リチウ
ム二次電池、３０…正極層、３０ａ、４０ａ…集電体、３０ｂ…正極電極層、４０ｂ…負
極電極層、５０…セパレーター、１００…コンピュータ、１０１…描画部、１０２…入力
端末、１０３…記憶装置、１０４…ディスプレイ、１０５…容器、１０６…吐出ノズル、
１０７…基体、１０８…機能膜
【図１】
2007287461.tif 000003
【図２】
2007287461.tif 000004
【図３】
2007287461.tif 000005
【図４】
2007287461.tif 000006
【図５】
2007287461.tif 000007
【図６】
2007287461.tif 000008