(57)【要約】【課題】低抵抗な塗工電極を得ることを目的とする。【解決手段】塗工電極の作製方法において、塗工電極に導電剤スラリー３を塗布して湿潤させた状態で塗工電極を圧延処理するので、導電剤３ａが電極内部に移動し易くなり、導電剤３ａが空隙部Ａに埋め込まれるため、導電パスが増加し、抵抗値が低くなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗工電極内における空隙部に導電剤を埋め込むことを特徴とする塗工電極の作製方法。
【請求項２】
塗工電極に導電剤スラリーを塗布して湿潤させた状態で前記塗工電極を圧延処理することを特徴とする塗工電極の作製方法。
【請求項３】
塗工電極に導電剤スラリーを塗布し、乾燥させた状態で前記塗工電極を圧延処理することを特徴とする塗工電極の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗工電極の作製方法に関する。詳しくは、塗工電極のさらなる高密度化及び低抵抗化を図ったものである。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタあるいは二次電池の電極として塗工電極が用いられる。塗工電極は、原材料をスラリー化して電極スラリーとし、集電体上にコーターを用いてこの電極スラリーを塗布し、乾燥したものである。
ここで、塗工電極の電極密度を増加させ、かつ内部抵抗を低減させるために、得られた塗工電極は圧延処理されている。
【０００３】
一方、電気二重層キャパシタは、各種電気機器および電気自動車の回生用などとして、その用途が広がっている。
そのため、電気二重層キャパシタの高出力化、大容量化および長寿命化が求められている。これらの要求を満たす電気二重層キャパシタ電極を得るためには、電極の内部抵抗を低減する必要がある。
【０００４】
そこで、電気二重層キャパシタ電極では、ロール圧延等の圧延を施すことで、活性炭同士および活性炭と集電体との接触を密にして導電パスを増やすことで内部抵抗を下げている。
さらに、圧延によりカーボン材を集電体に埋め込んだものが作製され、この集電体を用いることで塗工電極の低抵抗化が行われている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８８８４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図３に示す活性炭塗工電極は、集電体１上に活性炭２をスラリー化して塗布し乾燥させたものであり、活性炭塗工電極内において活性炭２の周囲には空隙部Ａが多数存在している。
これら空隙部Ａは絶縁体として働き、充放電時に電子電導には寄与しない。
【０００７】
塗工電極に従来のような圧延を施すと空隙部Ａは押しつぶされ減少するが、全て無くなる訳ではなく限界があった。
本発明は、上記従来技術に鑑み、低抵抗な塗工電極を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係る塗工電極の作製方法は、塗工電極内における空隙部に導電剤を埋め込むことを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る塗工電極の作製方法は、塗工電極に導電剤スラリーを塗布して湿潤させた状態で前記塗工電極を圧延処理することを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係る塗工電極の作製方法は、塗工電極に導電剤スラリーを塗布し、乾燥させた状態で前記塗工電極を圧延処理することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
塗工電極内において導電剤が空隙部に埋め込まれると、導電パスが増加し、抵抗値が低くなる。
【００１２】
塗工電極を圧延処理すると、電極内に存在する空隙部が圧延により押し潰されて小さくなり、高密度化する。特に圧延時において塗工電極に導電剤スラリーを塗布して湿潤させた状態とすれば、塗布した導電剤が電極内部に移動し易くなる。その結果、導電剤スラリーに含まれる導電剤が空隙部に埋め込まれることになり、導電パスが増加し、抵抗値が低くなる。
【００１３】
尚、圧延時において塗工電極に導電剤スラリーを塗布した後乾燥させた状態としても、電極内に存在する空隙部が圧延により押し潰されて小さくなり、高密度化する一方、圧延により導電剤が電極内部に移動して、空隙部に埋め込まれることがある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】導電性スラリーを塗布した活性炭塗工電極の断面図である。
【図２】導電性スラリーを塗布した後に圧延した活性炭塗工電極の断面図である。
【図３】活性炭塗工電極の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態は、活性炭塗工電極の圧延時にカーボンブラック等の導電剤スラリーを薄く塗布し、電極を湿潤させた状態で圧延処理を行い、導電剤を電極内の空隙部に埋め込む塗工電極作製方法である。
【００１６】
即ち、活性炭塗工電極は、集電体１上にスラリー化した活性炭２を塗布し乾燥したものであり、先ず、本発明では、図１に示すように、活性炭塗工電極の表面側（図中上側）、即ち、活性炭２上に導電性スラリー３を塗布する。この段階では、塗布された導電性スラリー３は、活性炭２上に付着した状態であり、集電極１上の塗布された活性炭２の周囲には空隙部Ａが多数存在している。
【００１７】
次に、本発明では、導電性スラリー３により湿潤した状態で活性炭塗工電極を圧延処理する。
すると、図２に示すように、圧延により活性炭塗工電極内部の空隙部Ａが押し潰されて小さくなり、高密度化する。
同時に、導電性スラリー３に含まれる導電剤３ａが電極内部で移動しやすくなり、活性炭２の周囲に存在する空隙部Ａに埋め込まれることになる。
その結果、電極内の導電パスが増加して抵抗値が低くなる。
以下、実施例１，２及び比較例１，２，３を対比して具体的に説明する。
【００１８】
（１）スラリー調製
水系塗工電極スラリー調製においては、市販の活性炭、比表面積１５９０ｍ2／ｇ、平均粒径８μｍ（Ｄ５０）を８７ｗｔ％、導電剤としてケッチェンブラック（ＥＣＰ６００ＪＤ、ライオン製）を４．４ｗｔ％、分散剤としてＣＭＣ（１２４０、ダイセル化学工業製；エーテル化度：０．８〜１．０）１．８ｗｔ％、結着剤としてスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ、日本ゼオン製）を２．６ｗｔ％となるように計量した。
【００１９】
ただし、導電剤の種類は限定するものではなくアセチレンブラック、ケッチェンブラックＥＣＰ３００Ｊ、気相法炭素繊維（ＶＧＣＦ）を用いることが可能である。
【００２０】
導電剤スラリー調製においては、デンカブラック（電気化学工業）をイオン交換水に２ｗｔ％となるように計量した。この時界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテルを０．０２ｗｔ％添加した。
ただし、導電剤の種類は限定するものではなく、カーボンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト、活性炭等の炭素材料および金属材料を用いることが可能である。
【００２１】
（２）電極作製
水系塗工電極スラリーをアルミ箔（集電体２）上に塗布し、ドクターブレード法で約１２０μｍとなるように塗工した。得られた活性炭塗工電極を１２０℃で３０分間乾燥を行った。
【００２２】
（３）圧延
得られた塗工電極に対して、以下に示す方法で圧延処理を施した。
【実施例１】
【００２３】
実施例１：上記（１）および（２）で得られた電極に対して、図１に示すように導電剤スラリーをスプレー法で薄く塗布して電極が湿潤させた状態で圧延した。
【実施例２】
【００２４】
実施例２：上記（１）および（２）で得られた電極に対して、導電剤スラリーをスプレー法で薄く塗布し１２０℃で３０分間乾燥させた後に圧延した。
【比較例１】
【００２５】
比較例１：上記（１）および（２）で得られた電極に対して、純水を吹きかけ電極が湿潤させた状態で圧延した。
【００２６】
上記方法で得られた電極は線圧５００Ｎ／ｍｍでロール圧延を行った。圧延後、再度１２０℃で３０分間乾燥後、直径１５ｍｍに打ち抜き、１２０℃で４時間の真空乾燥を行った。
ここで、導電剤スラリーを塗布する方法はスプレー法に限定するものではなく、ドクターブレード法、含浸法などを用いることが可能である。
【００２７】
＜セル作製および直流抵抗値の評価＞
上記の電極を厚さ３５μｍのセルロース製セパレータ（ＴＦ４０３５日本高度紙製）を介して対向配置させてセルとした。１ＭＬｉＰＦ６＋ＥＣ：ＤＥＣ（１：１）電解液をセル中に投入した。
電流Ｉで放電した時の電圧―時間特性の放電開始直後から１秒後までの電圧に対して求めた近似直線を延長した補助線を引き、補助線と放電開始時の時間軸との交点から求めた電圧降下分Ｖ1を求める。次に（１）式を用いて直流抵抗Ｒ1を算出した。
Ｒ1＝Ｖ1／Ｉ      …（１）
【００２８】
実施例と同様の方法で塗工電極を作製し、以下に示す処理を施した。
【比較例２】
【００２９】
比較例２：上記（１）および（２）で得られた電極に対して、導電剤スラリー塗布等の処理を行わずに電極を圧延した。
【比較例３】
【００３０】
比較例３：上記（１）および（２）で得られた電極に対して、圧延処理しないものとした。
表１に各実施例および各比較例の塗工電極の直流抵抗値および電極密度を示す。
【００３１】
【表１】
2012227186.tif 000003
【００３２】
表１より、実施例１で電極密度が最も高くなっていることが分かる。電極密度の増加は、圧延により、導電性スラリー３に含まれる導電剤３ａが空隙部に移動しやすくなり、図２に示すように、電極内における空隙部Ａに導電材３ａが埋め込まれたためと考えられる。
【００３３】
また、実施例１の直流抵抗値が最も低くなっている。これは空隙部に導電剤が埋め込まれて電極内の導電パスが増加したためと考えられる。
実施例２で圧延効果が小さかったのは、圧延時に湿潤していないため、塗布した導電剤が電極内部へ移動しにくくなったためと考えられる。
但し、実施例２は、比較例１〜３に比較して直流抵抗値が小さくなっているので、乾燥された状態で圧延しても、塗布した導電剤の一部は、電極内部へ移動し空隙部に埋め込まれたものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、塗工電極の作製方法として産業上広く利用可能なものである。
【符号の説明】
【００３５】
１  集電体
２  活性炭
３  導電剤スラリー
３ａ  導電剤
【図１】
2012227186.tif 000004
【図２】
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【図３】
2012227186.tif 000006