(57)【要約】【課題】塗工部のプレスによる未塗工部への湾曲やシワの発生を抑制するとともに，良好に搬送することのできる電極板及びその製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の電極板１０は，帯状の金属箔１３に，その幅方向の一部を未塗工部１２として残して活物質層１４を形成したものであって，未塗工部１２に，複数の貫通穴１５が形成されており，貫通穴１５の穴径は，金属箔１３の厚さの５〜３０倍の範囲内であり，未塗工部１２の面積に対して貫通穴１５の面積が占める比率である開口率は，２０〜５０％の範囲内である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の金属箔に，その幅方向の一部を未塗工部として残して活物質層を形成した電極板において，
前記未塗工部に，複数の貫通穴が形成されており，
前記貫通穴の穴径は，前記金属箔の厚さの５〜３０倍の範囲内であり，
前記未塗工部の面積に対して前記貫通穴の面積が占める比率である開口率は，２０〜５０％の範囲内であることを特徴とする電極板。
【請求項２】
帯状の金属箔に，その幅方向の一部を未塗工部として残して活物質層を形成する電極板の製造方法において，
前記未塗工部となる範囲以外の範囲の両面に，活物質を含むペーストを塗工する塗工工程と，
前記塗工工程により塗工されたペーストをプレスすることによって活物質層を形成するプレス工程と，
前記プレス工程より以前に，前記金属箔のうち，前記未塗工部となる範囲内に，複数の貫通穴を形成する穴形成工程とを有し，
前記貫通穴の穴径は，前記金属箔の厚さの５〜３０倍の範囲内であり，
前記未塗工部となる範囲の面積に対して前記貫通穴の面積が占める比率である開口率は，２０〜５０％の範囲内であることを特徴とする電極板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，リチウムイオン電池等に用いられる帯状の電極板とその製造方法に関する。さらに詳細には，帯状の金属板の幅方向の端部を残して，電極活物質を含むペーストの塗工を行い，その塗工箇所をプレスして平板状とした電極板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より例えばリチウムイオン電池等において，帯状の電極板が使用されている。この帯状の電極板とは例えば，帯状の金属箔の両面に電極活物質層を形成したものである。このような電極板を製造する工程では，金属箔に電極活物質を含むペーストを塗工した後，そのペーストをプレスすることが行われている。さらに，この金属箔の幅方向の端部を未塗工部として残し，この未塗工部を電極端子と接続するための接続箇所として使用することも行われている。
【０００３】
未塗工部を残してペーストを塗工した金属箔をプレスすると，塗工部は圧力によりやや延びる。一方，未塗工部は圧力があまり掛からず，塗工部と同じ程度には延びない。そのため，電極板全体が湾曲したり，未塗工部にシワが発生する場合がある。そこで，例えば，未塗工部をリード片状に形成することが提案されている（例えば，特許文献１参照。）。あるいは，未塗工部に，貫通穴を形成することを提案した文献もある（例えば，特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３１２５１７号公報
【特許文献２】特開２００１−１０２０５１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，前記した特許文献１に記載されているように未塗工部をリード片状にすると，電極板の縁辺が途切れた形状となる。そのため，電極板の搬送時に縁辺を用いた位置合わせ制御を行うことができない。従って，搬送時に蛇行や位置ずれ等の不具合が発生しやすいという問題点があった。また，特許文献２に記載されている技術は，電解液を捲回した電極板の内部へ含浸させることを主たる目的としているため，比較的大きい穴径の貫通穴を形成している。そのため，未塗工部に，その強度の小さい箇所ができる。つまり，搬送中に未塗工部が破断するおそれがあった。
【０００６】
本発明は，前記した従来の電極板が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，塗工部のプレスによる未塗工部への湾曲やシワの発生を抑制するとともに，良好に搬送することのできる電極板及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の電極板は，帯状の金属箔に，その幅方向の一部を未塗工部として残して活物質層を形成した電極板であって，未塗工部に，複数の貫通穴が形成されており，貫通穴の穴径は，金属箔の厚さの５〜３０倍の範囲内であり，未塗工部の面積に対して貫通穴の面積が占める比率である開口率は，２０〜５０％の範囲内であるものである。
【０００８】
本発明によれば，未塗工部に複数の貫通穴が形成されているので，その穴の周囲の形状をある程度変形させることによって，塗工部のプレスに追随して未塗工部も延びることができる。さらに，貫通穴の穴径が金属箔の厚さの５〜３０倍の範囲内であるので，プレスによる歪みをよく吸収するとともに，未塗工部の強度は充分に大きい。また，開口率が２０〜５０％の範囲内であるので，プレスによる歪みを吸収する効果が大きく，未塗工部の強度も充分大きい。これにより，塗工部のプレスによる未塗工部への湾曲やシワの発生を抑制するとともに，未塗工部が破断することなく良好に搬送することができる電極板となっている。
【０００９】
さらに本発明は，帯状の金属箔に，その幅方向の一部を未塗工部として残して活物質層を形成する電極板の製造方法であって，未塗工部となる範囲以外の範囲の両面に，活物質を含むペーストを塗工する塗工工程と，塗工工程により塗工されたペーストをプレスすることによって活物質層を形成するプレス工程と，プレス工程より以前に，金属箔のうち，未塗工部となる範囲内に，複数の貫通穴を形成する穴形成工程とを有し，貫通穴の穴径は，金属箔の厚さの５〜３０倍の範囲内であり，未塗工部となる範囲の面積に対して貫通穴の面積が占める比率である開口率は，２０〜５０％の範囲内である電極板の製造方法にも及ぶ。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電極板及びその製造方法によれば，塗工部のプレスによる未塗工部への湾曲やシワの発生を抑制するとともに，良好に搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本形態の電極板の例を示す説明図である。
【図２】実験の結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下，本発明を具体化した形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，リチウムイオン電池に用いられる電極板に本発明を適用したものである。
【００１３】
本形態の電極板１０は，帯状に形成されたものであり，図１に示すように，塗工部１１と未塗工部１２とを有している。塗工部１１は，金属箔１３の両面に活物質層１４が形成されている範囲である。未塗工部１２は，活物質層が形成されておらず，金属箔１３のみの範囲である。本形態の電極板１０は，図示のように，電極板１０の幅方向の一端側に沿って，一定幅で未塗工部１２が残されている。
【００１４】
本形態の未塗工部１２の金属箔１３には，図１に示すように，多数の小さい貫通穴１５が縦横に形成されている。貫通穴１５は，電極板１０の幅方向に複数列配置され，電極板１０の長手方向におよそ均等に配置されている。ただし，貫通穴１５は，金属箔１３の縁辺に掛かる位置や，塗工部１１との境目には形成されていない。また，塗工部１１の金属箔１３には，貫通穴が形成されていない。
【００１５】
各貫通穴１５の形状は，円形であることが望ましいが，長円や楕円でもよい。あるいはそれらを混在させたものでもよい。貫通穴１５は，角形の穴であってもよいが，その場合には穴の形成時に金属箔１３に歪みやシワを発生しやすいので，円形の方が好ましい。よい穴開け方法があれば，角形でもよい。
【００１６】
また，貫通穴１５による開口面積が，貫通穴１５の面積も含んだ未塗工部１２全体の面積に対して占める比率は，２０％以上５０％以下の範囲内であることが好ましい。この比率を，以下では開口率という。開口率が大きすぎると，電極板１０としての強度が小さくなりすぎる。また，開口率が小さすぎると，プレスによる歪みを吸収する効果が小さすぎる。
【００１７】
さらに，各貫通穴１５の穴径は，金属箔１３の厚みに対して，５倍以上３０倍以下の範囲内であることが好ましい。貫通穴１５が小さすぎると，プレスによる歪みを吸収する効果が小さすぎるうえ，貫通穴１５を連続的なプロセスで形成することが困難である。また，貫通穴１５が大きすぎると，その箇所での電極板１０としての強度が小さすぎるものとなる。
【００１８】
なお，穴径とは，貫通穴１５が円形の穴の場合はその直径を意味する。貫通穴として円形以外の形状を採用した場合には，円の直径に相当する値を用いればよい。例えば，長円または楕円の場合には，穴径は，その長径または短径とすればよい。あるいは，長径と短径との平均値としてもよい。また，角形の場合には，その辺の１つの長さまたは対角線の長さとすればよい。あるいは，辺の長さの平均値または対角線の長さの平均値とすることもできる。またあるいは，どのような形状においても，開口面積が等しい円形の穴の直径に換算した値としてもよい。
【００１９】
本形態の電極板１０を製造するには，まず，金属箔１３のうち未塗工部１２となる範囲に，貫通穴１５を多数形成する。例えば，打ち抜きによって形成する。この貫通穴の穴径や開口率は，前述の通りである。その後，活物質を含むペーストを塗工部１１の範囲の両面に塗工する。その後，塗工したペーストを乾燥してからプレスする。これにより，塗工部１１が活物質層１４となる。
【００２０】
このプレス時にはすでに，ペーストが塗工されていない範囲には貫通穴１５がある。従って，プレスによって塗工部１１がある程度延びると，未塗工部１２の貫通穴１５の周囲も容易に変形する。つまり，未塗工部１２は，塗工部１１の延びに追随することができる。以上で，電極板１０が完成した。
【００２１】
このようにして製造された電極板１０は，未塗工部１２にシワや湾曲ができていることはない。また，未塗工部１２の強度は充分であり，後の工程では，未塗工部１２を保持して，電極板１０を適切に搬送することができる。さらに，電極板１０の縁辺には貫通穴１５が形成されていないので，縁辺の形状は途切れなく残っている。従って，電極板１０の搬送の制御は，縁辺の位置を利用して適切に行うことができる。
【００２２】
本発明者は，前述の条件を満たす貫通穴を有する電極板である実施例１〜６と，貫通穴の大きさや開口率を前述の条件を満たさないものとした比較例１〜９を作成した。そして，本発明の効果を確認した。この実験では，本発明者は，以下の条件によって正極用の電極板を製作した。
【００２３】
金属箔として厚さ１５μｍで幅１２０ｍｍのアルミニウム箔を用い，未塗工部となる範囲に，以下の表１のような貫通穴を形成した。この実験では，ペーストの塗工工程より以前に，打ち抜きによって，多数の円形の穴を形成した。ただし，比較例１は，貫通穴を形成しなかった。また，活物質ペーストとして，三元系（Ｌｉ（Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｏ）Ｏ2）の活物質材料，バインダー（ポリフッ化ビニリデン），導電材（アセチレンブラック）が８９：８：３の割合となるように，ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）溶媒とともに混練したものを用意した。
【００２４】
金属箔の幅方向について，未塗工部が１０ｍｍ，塗工部が１１０ｍｍとなるようにペーストを塗工し，乾燥させた。ペーストは，金属箔の両面に同量ずつ塗工した。ペーストの塗工量は，ペーストを乾燥させた後の重量が，金属箔の片面当たり２５．０ｍｇ／ｃｍ2となる量とした。さらに，そのペーストを，活物質層の密度が２．７ｇ／ｃｍ3となるまでプレスした。そして，プレス後の電極板の状態を目視で評価した。
【００２５】
実施例１〜６は，本形態の各条件を満たす貫通穴を形成したものである。つまり，開口率が２０％以上５０％以下の範囲内であり，かつ，穴径が金属箔の厚みに対して５倍以上３０倍以下の範囲内であるものである。この範囲内で，穴径や開口率を変えたものを６種類作成した。
【００２６】
これに対し，比較例１〜９は，本形態の各条件のうち，少なくとも１つを満たしていないものである。
比較例１は，貫通穴を全く形成しなかったものである。
比較例２，４は，開口率を２０％未満としたものである。
比較例３，５，６は，開口率を５０％超えとしたものである。
比較例７，８，９は，穴径／箔厚を３０倍超えとしたものである。
なお，穴径／箔厚の比が５未満のものは，貫通穴の形成自体が困難であり，この実験では作成しなかった。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
本実験の結果を上の表１及び図２に示す。実施例１〜６は，未塗工部のシワや湾曲，製造中の未塗工部の破断のいずれも発生しなかった。これらは，表１中や図２中では○で示されている。すなわち，貫通穴の開口率が２０％以上５０％以下の範囲内であり，かつ，「貫通穴の穴径／金属箔の箔厚」の比が５以上３０以下の範囲内である場合に限り，未塗工部のシワや湾曲，電極板の破断のいずれも発生しなかった。
【００２９】
一方，本形態の範囲に入っていない比較例１〜９は，いずれも何らかの問題が発生した。これらは，図２中で×で示されている。表１では，その発生した問題の内容で分け，「湾曲」または「破断」とした。
【００３０】
開口率が２０％未満のもの（比較例２，４）では，未塗工部に湾曲が発生した。すなわち，塗工部の延びに未塗工部が追随しきれなかった。また，開口率が５０％超え（比較例３，５，６）あるいは，「貫通穴の穴径／金属箔の箔厚」の比が３０超え（比較例７，８，９）では，塗工工程中に未塗工部に破断が生じ，適切に搬送することができなかった。すなわち，未塗工部の強度が不足していた。
【００３１】
この実験から，貫通穴の開口率が２０％以上５０％以下，かつ，「貫通穴の穴径／金属箔の箔厚」の比が５以上３０以下であれば，適切に電極板を製造できることが分かった。この範囲を，図２中では破線で囲んで示している。
【００３２】
以上詳細に説明したように本形態の電極板は，未塗工部１３に多数の貫通穴１５が形成されている。その貫通穴１５の穴径や開口率は前述のように適切な範囲内に選択されている。このようになっていれば，塗工部にプレスを行っても，未塗工部に湾曲やシワが発生することが抑制されている。さらに，未塗工部は，適切に搬送できる程度の充分な強度を有している。従って，搬送による電極板の破断のおそれはなく，良好に搬送することができる。
【００３３】
なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，上記の形態では，円形の穴を縦横に整列して並べた例を示したが，開口率等が上記の範囲内となっていればランダムに並べてもよい。また，長円や楕円を用いる場合には，穴の長手方向の向きは一様でなくてもよい。特に，金属箔の長手方向に対して，縦や横のみでなく斜めに配置することもできる。また例えば，上記の形態では，金属箔に貫通穴を形成してからペーストを塗工するとしたが，ペーストを塗工してから貫通穴を形成してもよい。あるいは，一面の塗工の後に貫通穴を形成し，その後もう一面の塗工を行ってもよい。または，ペーストの塗工と貫通穴の形成とを並行して行うこととしてもよい。ただし，貫通穴は，少なくともプレスする工程よりは前に形成されていることが必要である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  電極板
１２  未塗工部
１３  金属箔
１４  活物質層
１５  貫通穴
【図１】
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【図２】
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