(57)【要約】【課題】活物質体の厚みが不均一となる虞がない電極を提供すること。【解決手段】電極としての正極１２及び負極１３は、活物質と導電性高分子とを含有して板状に成型された活物質体のみからなり、金属薄板を有さない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活物質と導電性高分子とを含有し、且つ板状に成型された活物質体からなることを特徴とする電極。
【請求項２】
前記電極は、金属薄板を有さないことを特徴とする請求項１に記載の電極。
【請求項３】
前記電極は前記活物質体のみの単体構造であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電極。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電極としての正極及び負極の間を絶縁して、これらを層状に形成してなる電極体を備えたことを特徴とする蓄電装置。
【請求項５】
請求項４に記載の蓄電装置が搭載されていることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極、蓄電装置、及び蓄電装置が搭載された車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、蓄電装置として、電極としての帯状の正極と帯状の負極との間に帯状のセパレータを介在させて、これらを渦捲き状に捲回して構成される電極体を備えた二次電池が知られている。詳細には、正極及び負極は、金属薄板の表裏両面に活物質が塗布されてなる活物質体（活物質層）と、金属薄板の縁部に形成されるとともに活物質が塗られていない未塗工部とから構成されている。そして、正極、負極及びセパレータを積層した状態で渦捲き状に捲回するとともに、正極、負極及びセパレータを径方向両側から圧縮することにより扁平状の電極体が形成され、その電極体を、内部に電解液が注入されたケースに収容することで二次電池が構成されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２６１４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような正極及び負極は、金属薄板の表裏両面に形成される活物質体が予め設定された厚みになるように、金属薄板の表裏両面に活物質が塗布される。しかしながら、金属薄板の表面側に形成される活物質体の厚み、及び金属薄板の裏面側に形成される活物質体の厚みが、予め設定された厚みと異なってしまう場合がある。例えば、負極の表面側に形成された活物質体の厚みが予め設定された厚みよりも薄い場合、負極の表面側に形成された活物質体と対向配置された正極からのリチウムイオンを、負極の表面側に塗布された活物質により吸蔵放出し難くなってしまう虞がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、活物質体の厚みが不均一となる虞がない電極、蓄電装置、及び車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、活物質と導電性高分子とを含有し、且つ板状に成型された活物質体からなることを要旨とする。
この発明によれば、活物質と導電性高分子とを含有して板状に成型された活物質体で電極が作製されているため、活物質体の厚みが不均一となる虞がない。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記電極は、金属薄板を有さないことを要旨とする。
この発明によれば、電極を作製する際に、従来技術のような金属薄板を用いないため、
金属薄板の表面側に形成される活物質体の厚み、及び金属薄板の裏面側に形成される活物質体の厚みが予め設定された厚みと異なってしまうといった問題が無い。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記電極は前記活物質体のみの単体構造であることを要旨とする。
この発明によれば、複数の活物質体からなる電極を作製する場合に比べると、電極の作製が容易である。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、蓄電装置において、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電極としての正極及び負極の間を絶縁して、これらを層状に形成してなる電極体を備えたことを要旨とする。この発明によれば、請求項１〜請求項３と同様な効果を得ることができる。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、車両において、請求項４に記載の蓄電装置が搭載されていることを要旨とする。この発明によれば、請求項４と同様な効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、活物質体の厚みが不均一となる虞がない電極を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態における二次電池の縦断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】正極又は負極の側面図。
【図４】正極の製造方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を車両としてのプラグインハイブリッド車等、又はフォークリフト等の産業車両に搭載される二次電池に具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。なお、二次電池は、走行モータを駆動するために用いられる。
【００１４】
図１に示すように、二次電池１０は、電極体１１と、電極体１１を収容するアルミニウム製のケース２０とから構成されている。ケース２０は、一面が開口する有底矩形箱状をなすケース本体２１と、ケース本体２１の開口を閉鎖する矩形板状の蓋２２とから構成されている。ケース２０の内部には電解液が注入されている。蓋２２には、正極端子２２ａ及び負極端子２２ｂが外部に向けて突設されている。
【００１５】
図２に示すように、電極体１１は、電極としての板状の正極１２と板状の負極１３との間に板状のセパレータ１４を介在させて正極１２と負極１３とを絶縁し、これらを一定方向に複数積層して構成された積層型である。ここで、積層型の電極体１１とは、正極１２、負極１３及びセパレータ１４それぞれが不連続となったものを一定方向に積層してなる電極体１１のことである。
【００１６】
図３に示すように、正極１２又は負極１３は、活物質と導電性高分子とを含有（混練）して板状に成型された活物質体のみからなる。すなわち、正極１２及び負極１３は、活物質体のみの単体構造である。正極１２の活物質としては、例えば、リチウムコバルト酸化物系、リチウムニッケル酸化物系等が挙げられる。また、負極１３の活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵放出可能な物質であるグラファイトやコークス等の炭素系活物質が挙げられる。導電性高分子としては、例えば、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリピロール、ポリカルバゾールやポリチオフェン類のような共役二重結合を有する高分子、高分子ポリマーに導電フィラーを混合した複合ポリマー等が挙げられる。なお、図３においては、説明の都合上、正極１２又は負極１３の厚みを誇張して描いている。
【００１７】
図１に示すように、正極１２及び負極１３には集電端子１９がそれぞれ接合されている。そして、各集電端子１９を介して正極１２が正極端子２２ａに接続されるとともに、負極１３が負極端子２２ｂに接続された電極体１１を、ケース本体２１に収容し、蓋２２によりケース本体２１の開口が塞がれて密閉されることで二次電池１０が構成される。
【００１８】
次に、本実施形態の正極１２の製造方法について説明する。
図４に示すように、まず、活物質と導電性高分子とを所望の含有率になるように混合する正極混合物作製工程を行う（ステップＳ１）。次に、ステップＳ１にて作製された正極混合物を溶媒に溶かしてスラリーとするスラリー工程を行う（ステップＳ２）。次に、ステップＳ２にて作製されたスラリーを板状にするための作製機に投入して板状に送り出す材料作製工程を行う（ステップＳ３）。次に、ステップＳ３にて作製された材料を乾燥させる第１の乾燥工程を行う（ステップＳ４）。次に、ステップＳ４にて乾燥された材料を、予め設定された厚みにプレスするプレス工程を行う（ステップＳ５）。次に、ステップＳ５にてプレスされた材料を再び乾燥させる第２の乾燥工程を行う（ステップＳ６）。このように作製することで、本実施形態の正極１２が完成される。なお、負極１３の製造方法については、正極１２の製造方法と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００１９】
次に、本実施形態の作用について説明する。
このように作製された正極１２及び負極１３は、活物質と導電性高分子とを含有して板状に成型された活物質体からなるため、従来技術のように、金属薄板の表面側に形成される活物質体の厚み、及び金属薄板の裏面側に形成される活物質体の厚みが予め設定された厚みと異なってしまうといった問題が無く、活物質体の厚みが均一化される。その結果、本実施形態の正極１２及び負極１３を用いた二次電池１０において、正極１２からのリチウムイオンを、負極１３により吸蔵放出し難くなってしまうことが抑制される。
【００２０】
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）正極１２及び負極１３は、活物質と導電性高分子とを含有し、且つ板状に成型された活物質体からなる。よって、活物質と導電性高分子とを含有して板状に成型された活物質体のみで正極１２及び負極１３が作製されているため、活物質体の厚みが不均一となる虞がない。
【００２１】
（２）正極１２及び負極１３は、金属薄板を有していない。よって、正極１２及び負極１３を作製する際に、従来技術のような金属薄板を用いないため、金属薄板の表面側に形成される活物質体の厚み、及び金属薄板の裏面側に形成される活物質体の厚みが予め設定された厚みと異なってしまうといった問題が無く、活物質体の厚みを均一化することができる。その結果、本実施形態の正極１２及び負極１３を用いた二次電池１０において、正極１２からのリチウムイオンを、負極１３により吸蔵放出し難くなってしまうことを抑制することができる。
【００２２】
（３）正極１２及び負極１３は活物質体のみの単体構造である。よって、複数の活物質体からなる正極及び負極を作製する場合に比べると、正極１２及び負極１３の作製が容易である。
【００２３】
（４）本実施形態の正極１２及び負極１３によれば、従来技術のような金属薄板が不要になる。よって、金属薄板に活物質を塗布してなる正極及び負極において起こり得る金属薄板に対する活物質の剥離といった問題が生じない。その結果として、活物質の剥離により形成されるバリがセパレータを貫通して正極と負極とが短絡してしまうといった問題を回避することができる。
【００２４】
（５）本実施形態の正極１２及び負極１３は、成形性が高いため、様々な形の二次電池を作製することが可能となる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
【００２５】
○  正極混合物作製工程において、導電剤を混合して導電性を高めるようにしてもよい。
○  正極混合物作製工程において、バインダを混合して活物質と導電性高分子との結着性を高めるようにしてもよい。
【００２６】
○  正極混合物作製工程において、溶媒を混合して活物質と導電性高分子とを混合し易くしてもよい。
○  正極混合物作製工程において、導電剤、バインダ及び溶媒を組み合わせて適宜混合してもよい。
【００２７】
○  材料作製工程において、スラリーを基材に塗工した状態で板状に送り出してもよい。これによれば、材料作製工程において、スラリーが型崩れしてしまうことを抑制することができる。
【００２８】
○  実施形態では、導電性高分子として、例えば、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリピロール、ポリカルバゾールやポリチオフェン類のような共役二重結合を有する高分子、高分子ポリマーに導電フィラーを混合した複合ポリマー等を例示したが、これに限らない。例えば、分子量１０００以上の導電性高分子であればよい。
【００２９】
○  実施形態では、正極１２と負極１３との間にセパレータ１４を介在させて、これらを一定方向に複数積層して構成された積層型の電極体１１を用いたが、これに限らず、例えば、帯状の正極と負極との間に帯状のセパレータを介在させて、これらを捲回軸周りに渦捲き状に捲回して構成された捲回型の電極体を用いてもよい。ここで、捲回型の電極体とは、正極、負極及びセパレータそれぞれが連続したものを層状に捲回してなる電極体のことである。この場合、例えば、活物質と導電性高分子との含有率を変更することで、正極及び負極自体の硬さの変更を行ってもよい。これによれば、正極、負極及びセパレータそれぞれを捲き易くすることができる。
【００３０】
○  実施形態において、二次電池１０はプラグインハイブリッド車等、又はフォークリフト等の産業車両に搭載されていたが、これに限らず、例えば、電気自動車に搭載されていてもよい。
【００３１】
○  本発明を、電気二重層コンデンサ等の蓄電装置に具体化してもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０…蓄電装置としての二次電池、１１…電極体、１２…電極としての正極、１３…電極としての負極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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