(57)【要約】【課題】電極層と絶縁層との界面に形成される混合層を薄くすることにより、リチウムイオン二次電池の信頼性の向上と性能の向上とを図る。【解決手段】集電箔１の表面上に、熱ゲル化剤を含有するスラリ状の電極材料１１を塗布して１層目の第１塗布膜を形成した後、第１塗布膜の表面上に、熱ゲル化剤をゲル化させる温度以上に加熱されたスラリ状の絶縁材料１２を塗布して２層目の第２塗布膜を形成する。これにより、電極材料１１からなる第１塗布膜に絶縁材料１２から熱が伝わり、第１塗布膜の表面層で温度が上昇して、第１塗布膜に含まれる熱ゲル化剤がゲル化して、第１塗布膜の表面が固化する。第１塗布膜の表面が固化することで、第１塗布膜の表面上の第２塗布膜内に、第１塗布膜を構成する活物質粒子が混入することを防ぐことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）集電箔の第１面上に、スラリ状の電極材料を塗布して第１塗布膜を形成する工程、
（ｂ）前記第１塗布膜の表面上に、スラリ状の絶縁材料を塗布して第２塗布膜を形成する工程、
（ｃ）前記第１塗布膜および前記第２塗布膜を乾燥させる工程、
を有し、
前記電極材料または前記絶縁材料のいずれか一方がゲル化剤を含み、
前記（ｃ）工程の前に、加熱により前記ゲル化剤をゲル化させて、前記第１塗布膜の前記第２塗布膜と接触する面または前記第２塗布膜の前記第１塗布膜と接触する面を固化する、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記電極材料が、前記ゲル化剤を含み、
（ｉ）前記（ｂ）工程で、前記第１塗布膜の前記表面上に、加熱された前記絶縁材料を塗布する、または、
（ii）前記（ａ）工程と前記（ｂ）工程との間で、前記第１塗布膜を加熱する、
ことにより、
前記第１塗布膜の前記第２塗布膜と接触する面を固化する、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記絶縁材料または前記第１塗布膜の加熱温度は、１００℃以下で、かつ、前記ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高い、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記絶縁材料が、前記ゲル化剤を含み、
（ｉ）前記（ａ）工程で、前記集電箔の前記第１面上に、加熱された前記電極材料を塗布する、または、
（ii）前記（ａ）工程と前記（ｂ）工程との間で、前記第１塗布膜を加熱する、
ことにより、
前記第２塗布膜の前記第１塗布膜と接触する面を固化する、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記電極材料または前記第１塗布膜の加熱温度は、１００℃以下で、かつ、前記ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高い、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項６】
請求項１記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記ゲル化剤のゲル化温度が２５℃〜９０℃である、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項７】
請求項１記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記ゲル化剤は、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、またはポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）の誘導体である、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項８】
（ａ）集電箔の第１面上に、スラリ状の電極材料を塗布して第１塗布膜を形成する第１の塗工部、
（ｂ）前記第１塗布膜を加熱する加熱部、
（ｃ）前記第１塗布膜の表面上に、スラリ状の絶縁材料を塗布して第２塗布膜を形成する第２の塗工部、
（ｄ）前記第１塗布膜および前記第２塗布膜を乾燥させる乾燥部、
（ｅ）前記集電箔を前記第１の塗工部、前記加熱部、前記第２の塗工部、および前記乾燥部の順に搬送する搬送部、
を有し、
前記電極材料または前記絶縁材料のいずれか一方にゲル化剤を含む、リチウムイオン電池の製造装置。
【請求項９】
請求項８記載のリチウムイオン電池の製造装置において、
前記電極材料が、前記ゲル化剤を含み、
前記加熱部で、前記第１塗布膜を１００℃以下で、かつ、前記ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高い温度で加熱して、前記第１塗布膜の全体または表面層を固化する、リチウムイオン電池の製造装置。
【請求項１０】
請求項８記載のリチウムイオン電池の製造装置において、
前記絶縁材料が、前記ゲル化剤を含み、
前記加熱部で、前記第１塗布膜を１００℃以下で、かつ、前記ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高い温度で加熱し、
前記第２の塗工部で、前記絶縁材料を、加熱した前記第１塗布膜に接触させて、前記第２塗布膜の前記第１塗布膜と接触する面を固化する、リチウムイオン電池の製造装置。
【請求項１１】
請求項８記載のリチウムイオン電池の製造装置において、
前記ゲル化剤のゲル化温度が２５℃〜９０℃である、リチウムイオン電池の製造装置。
【請求項１２】
請求項８記載のリチウムイオン電池の製造装置において、
前記ゲル化剤は、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、またはポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）の誘導体である、リチウムイオン電池の製造装置。
【請求項１３】
請求項８記載のリチウムイオン電池の製造装置において、
前記加熱部は、前記集電箔の前記第１面と反対側の第２面側に配置された、赤外線加熱装置、加熱ロール、または電磁誘導加熱装置である、リチウムイオン電池の製造装置。
【請求項１４】
請求項８記載のリチウムイオン電池の製造装置において、
前記加熱部は、前記集電箔の前記第１面側に配置された、熱風ノズルまたは赤外線加熱装置である、リチウムイオン電池の製造装置。
【請求項１５】
集電箔と、
前記集電箔の第１面上に、スラリ状の電極材料を塗布し、乾燥させて形成された電極層と、
前記電極層の表面上に、スラリ状の絶縁材料を塗布し乾燥させて形成された絶縁層と、
前記電極層と前記絶縁層との界面に、前記電極材料と前記絶縁材料とが混合して形成された混合層と、
を有し、
前記混合層の厚さは、前記絶縁層の厚さの２０％以下である、リチウムイオン電池。
【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の製造方法、リチウムイオン電池の製造装置およびリチウムイオン電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００３−０４５４９１号公報（特許文献１）がある。この公報には、正極シート状物送出機構と、正極電極物質塗工機構と、正極電極形成用加熱機構と、電解、絶縁物質塗工機構と、電解、絶縁物形成用加熱機構と、負極シート状物送出機構と、負極電極物質塗工機構と、負極電極形成用加熱機構と、電解、絶縁物質塗工機構と、電解、絶縁物形成用加熱機構と、捲回機構とを備えた二次電池製造装置が記載されている。上記捲回機構は、正極電極物質と電解、絶縁物質とが固着された正極シート状物と負極電極物質と電解、絶縁物質とが固着された負極シート状物を積層して所定の形状に捲回す機構である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０４５４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リチウムイオン二次電池は、例えば集電箔の表面に正極活物質を塗工した正極板と、集電箔の表面に負極活物質を塗工した負極板と、正極板と負極板との接触を防止する板状のセパレータとを捲回した電極捲回体を備えている。ここで、正極板と負極板とセパレータとのそれぞれを別部品、つまり別体で用意することが考えられるが、この場合、例えば正極板または負極板の切断などによって生じる金属異物が、正極板または負極板とセパレータとの間に侵入し、正極と負極とが短絡するなどの問題が生じる。
【０００５】
これに対し、前記特許文献１には、集電箔の表面に正極活物質およびセパレータを順に塗工して形成した正極板と、他の集電箔の表面に負極活物質およびセパレータを順に塗工して形成した負極板とを捲回して形成されたリチウムイオン二次電池が記載されている。このようなリチウムイオン二次電池であれば、正極板または負極板の切断によって生じる金属異物が、正極板または負極板とセパレータとの間に侵入することを防ぐことができる。
【０００６】
しかし、集電箔の表面に正極活物質または負極活物質を含むスラリ状の電極材料を塗工し、その電極材料の表面に連続してセパレータとなるスラリ状の絶縁材料を塗工した場合、電極層と絶縁層との界面に電極材料と絶縁材料との混合層が形成される。この場合、セパレータとして機能する絶縁層が薄くなるため、正極と負極との短絡が発生しやすくなり、リチウムイオン二次電池の信頼性が低下する。上記短絡を防ぐ構成として、セパレータの厚さを厚くすることが考えられるが、この場合、リチウムイオン二次電池の小型化が困難となる。
【０００７】
そこで、本発明は、電極層と絶縁層との界面に薄い混合層を形成することにより、リチウムイオン二次電池の信頼性の向上と性能の向上とを図ることのできる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明によるリチウムイオン電池の製造方法は、集電箔の表面上に、スラリ状の電極材料を塗布して１層目の第１塗布膜を形成する第１の塗工工程と、第１塗布膜の表面上に、スラリ状の絶縁材料を塗布して２層目の第２塗布膜を形成する第２の塗工工程と、第１塗布膜および第２塗布膜を乾燥させて電極層および絶縁層をそれぞれ形成する乾燥工程とを有する。そして、電極材料または絶縁材料のいずれか一方が熱ゲル化剤を含み、乾燥工程の前に、加熱により熱ゲル化剤をゲル化させて、第１塗布膜の第２塗布膜との接触面また第２塗布膜の第１塗布膜との接触面を固化させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電極層と絶縁層との界面に薄い混合層を形成することにより、リチウムイオン二次電池の信頼性の向上と性能の向上とを図ることができる。
【００１０】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造装置の模式図である。
【図２】実施例１によるリチウムイオン二次電池の具体的な製造工程の工程図である。
【図３】実施例１による電極層と絶縁層との界面の状態を説明する断面図である。
【図４】実施例２によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造装置の模式図である。
【図５】実施例３および実施例４によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造装置の模式図である。
【図６】実施例５および実施例６によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造装置の模式図である。
【図７】比較例として示すリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造装置の模式図である。
【図８】スリットダイコータによるスラリ状の電極材料の塗布の状態を模式的に説明する断面図である。
【図９】比較例による電極層と絶縁層との界面の状態を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１３】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００１４】
また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００１５】
また、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１６】
また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
以下の説明では、正極板および負極板を総括して「電極板」と呼び、正極材料および負極材料を総括して「電極材料」と呼ぶ。また、以下の説明では、乾燥炉を用いた乾燥工程前の正極材料、負極材料、および絶縁材料は、バインダ溶液および有機溶剤などの液体を含み、流動性を有する物質である。また、以下の説明では、正極材料からなる膜を正極膜、負極材料からなる膜を負極膜、電極材料からなる膜を電極膜と記載する場合もある。また、以下の説明で「電極板（正極板、負極板を含む）の表面」という場合は、電極板の表側の面および裏側の面を含めた全面ではなく、表側の面のみを指すものとする。
【００１８】
本実施の形態では、蓄電デバイスである二次電池としてリチウムイオン電池を例示し、その製造方法およびその製造装置について説明するが、これに限定されるものではない。
【００１９】
（背景技術の詳細な説明）
携帯電子機器の発達に伴い、携帯電子機器の電力供給源として、繰り返し充電が可能な小型二次電池が使用されている。中でも、エネルギー密度が高く、サイクルライフが長く、自己放電性が低く、かつ、作動電圧が高いリチウムイオン二次電池が注目されている。リチウムイオン二次電池は、上記利点を有するため、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、または携帯電話機などの携帯電子機器に多用されている。
【００２０】
さらに、近年では、電気自動車用電池または電力貯蔵用電池として、高容量、高出力、かつ、高エネルギー密度を実現できる大型のリチウムイオン二次電池の研究開発が進められている。特に、自動車産業においては、環境問題に対応するため、動力源としてモータを使用する電気自動車、または動力源としてエンジン（内燃機関）とモータとの両方を使用するハイブリッド車の開発が進められている。このような電気自動車またはハイブリッド車の電源としてもリチウムイオン二次電池が注目されている。同様に、リチウムイオン二次電池は、太陽光発電または夜間電力を有効利用するための電力貯蔵などの用途での重要性が増している。
【００２１】
（本発明者らが比較検討を行ったリチウムイオン二次電池）
まず、本実施の形態によるリチウムイオン二次電池の製造方法などがより明確になると思われるため、比較例として、本発明者らによって検討されたリチウムイオン二次電池の製造方法、およびその課題について詳細に説明する。
【００２２】
図７は、比較例として示すリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造装置の模式図である。
【００２３】
比較例による電極板の製造方法では、集電箔１は、集電用金属箔ロール２から送り出される。集電箔１は、例えば厚さ２０μｍ、幅２００ｍｍのアルミニウム箔である。
【００２４】
次に、集電箔１の表面上に、バックローラ５と対向する第１の塗工部に備わるダイコータ４から供給される電極材料１１が塗布され、電極材料１１からなる第１塗布膜が形成される（第１の塗工工程）。ここで、電極材料１１はタンク８からダイコータ４に供給される。第１塗布膜の厚さは、例えば１００μｍ、その幅は、例えば１５０ｍｍである。
【００２５】
次に、第１塗布膜の表面上に、バックローラ７と対向する第２の塗工部に備わるダイコータ６から供給される絶縁材料１２が塗布され、絶縁材料１２からなる第２塗布膜が形成される（第２の塗工工程）。ここで、絶縁材料１２はタンク９からダイコータ６に供給される。第２塗布膜の厚さは、例えば２０μｍ、その幅は、例えば１６０ｍｍである。
【００２６】
次に、集電箔１の表面上の第１塗布膜および第２塗布膜は、乾燥室１３を通過することで乾燥し（乾燥工程）、それぞれ電極層および絶縁層が形成される。これにより、電極板が製造される。この乾燥工程では、１２０℃で１０分間の乾燥を行う。その後、電極板は、巻き取りロール３に巻き取られる。
【００２７】
このように、比較例による電極板の製造装置は第２の塗工部を有し、第２の塗工部に備わるダイコータ６により、電極層となる第１塗布膜の表面上に、絶縁層となる第２塗布膜を直接形成している。
【００２８】
第１の塗工部に備わるダイコータ４には、例えばスリットダイコータが使用される。スリットダイコータは、厚膜の塗工、または高粘度材料の塗工などの用途に用いられる塗工装置である。
【００２９】
図８は、第１の塗工部に備わるダイコータ（スリットダイコータ）を拡大して示す断面図である。
【００３０】
図８に示すように、ダイコーティング方法では、スラリ状の電極材料１１を貯留したタンクから、定量ポンプによって、口金９１のマニホールド９３に電極材料１１が供給される。ここでは、マニホールド９３において、電極材料１１の圧力分布を均一にした後、口金９１に設けられたスリット９４へ電極材料１１が供給され、吐出される。吐出された電極材料１１は、口金９１と一定の間隔ｈ１を保って相対的に走行する集電箔１との間に、ビードと呼ばれる電極材料溜り９５を形成し、この状態で集電箔１の走行に伴って電極材料１１を引き出して塗膜を形成する。
【００３１】
第１の塗工工程では、塗膜の形成により消費される量と同量の電極材料１１をスリット９４から供給することにより、塗膜を連続的に形成する。このとき、薄膜の塗布を安定的に行うために、電極材料溜り９５の液面の屈曲である下流側メニスカス９９の形成の安定化が重要となる。そのため、マニホールド９３へ電極材料１１を供給する圧力は、スリット９４圧損＋口金９１の下流側リップ部９８圧損＋下流側メニスカス９９圧力となる。つまり、電極材料１１を安定して集電箔１に塗布するためには、集電箔１に対して電極材料１１からある程度の圧力を加える必要がある。
【００３２】
第２の塗工部に備わるダイコータ６にも、例えば第１の塗工部に備わるダイコータ４と同様のスリットダイコータが使用される。また、第２の塗工工程でも、例えば第１の塗工工程と同様にして、絶縁材料１２が塗布される。
【００３３】
このように、比較例による電極板の製造方法では、電極材料１１からなる第１塗布膜と絶縁材料１２からなる第２塗布膜とを重ねて塗布した後、乾燥室１３において、第１塗布膜および第２塗布膜を同時に乾燥、固着させることにより、電極層および絶縁層をそれぞれ形成している。これにより、電極層と絶縁層との間に隙間がない状態で、電極板の切断および溶接などの加工を行うことができるので、金属異物の侵入による内部短絡を防止することができる。
【００３４】
しかし、比較例による電極板の製造方法では、集電箔１の表面上にスラリ状の電極材料１１とスラリ状の絶縁材料１２とを連続して塗布した場合、電極層と絶縁層との界面に電極材料１１と絶縁材料１２との混合層が形成される。
【００３５】
図９は、電極層と絶縁層との界面の状態を示す断面図である。
【００３６】
図９に示すように、集電箔１の表面上に形成された電極層５１と絶縁層５２との界面に、絶縁機能が失われた混合層５３が形成される。本発明者らは、混合層５３が、図８に示したスリットダイコータの塗工圧力に起因して生じる層であることを見出した。混合層５３の厚さは、集電箔１の搬送速度により変化する。つまり、集電箔１の搬送速度が遅い程、スリットダイコータによる塗工圧力が特定の箇所の塗膜に加わる時間が長くなるため、混合層５３の厚さも厚くなる。集電箔１の搬送速度を、比較的速い１００ｍ／ｍｉｎとしても、混合層５３の厚さは１０μｍ以上（例えば１５μｍ〜４０μｍ程度）となる。
【００３７】
混合層５３が比較的厚く形成された場合、絶縁機能を持つ絶縁層５２の厚さＬ２が、本来意図した厚さより薄くなること、および絶縁層５２を薄膜化した際に、絶縁層５２の上部で、混合層５３を構成する電極材料が露出する可能性があることが問題となる。
【００３８】
具体的には、混合層５３の厚さＬ３が、絶縁層５２の厚さＬ２の２０％よりも大きい場合は、正極と負極との間の絶縁層５２の全膜厚のうち、絶縁機能が失われた領域が大きくなるため、絶縁層５２の絶縁性が低下して、正極と負極との間で生じる短絡が顕著になる。
【００３９】
つまり、混合層５３の厚さＬ３は、絶縁層５２の厚さＬ２の２０％以下であることが望ましい。従って、絶縁層５２の厚さＬ２が４０μｍである場合、混合層５３の厚さＬ３は８μｍ以下であることが望ましい。前述した問題が生じることを防ぎ、絶縁層５２の信頼性を確保するには、絶縁層５２を、例えば５０μｍ以上の厚い膜とする必要がある。
【００４０】
このように、比較例によるリチウムイオン二次電池では、電極層５１と絶縁層５２との隙間をなくすことで内部短絡を防止し、かつ、生産性の向上を図ることができるが、電極層５１と絶縁層５２との界面に混合層５３が形成されるため、絶縁層５２の薄膜化が困難である。すなわち、比較例によるリチウムイオン二次電池では、高容量化と小型化とを同時に実現することが困難である。
【実施例１】
【００４１】
本実施例１によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造方法は、電極材料に、加熱によりゲル化する成分（以下、単に熱ゲル化剤という）を含み、電極層となる１層目の第１塗布膜を塗工した後、熱ゲル化剤がゲル化する温度以上に加熱した絶縁材料を、絶縁層となる２層目の第２塗布膜として、第１塗布膜の表面上に塗工することを特徴としている。
【００４２】
≪リチウムイオン二次電池の製造装置≫
本実施例１によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造装置について、図１を用いて説明する。図１は、本実施例１によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造装置を示す模式図である。
【００４３】
図１に示すように、本実施例１によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造装置は、集電箔１を送り出す集電用金属箔ロール２と、集電箔１を巻き取る巻き取りロール３とを有している。薄い板状の金属箔である集電箔１は、集電用金属箔ロール２と巻き取りロール３との間で、複数のローラに支えられながら搬送される。ここでは、集電箔１を一定速度で搬送するため複数のローラを、ローラ搬送系、つまり搬送部と呼ぶ。
【００４４】
集電箔１の搬送経路には、集電用金属箔ロール２側から巻き取りロール３側に向かって順に、ダイコータ４、ダイコータ６、および乾燥室１３が配置されている。さらに、ダイコータ４に対向してバックローラ５が配置され、ダイコータ６に対向してバックローラ７が配置されている。搬送される集電箔１は、ダイコータ４とバックローラ５との間、ダイコータ６とバックローラ７との間、および、乾燥室１３内を通る。ここで、ダイコータ４にはタンク８から電極材料１１が供給され、ダイコータ６にはタンク９から絶縁材料１２が供給される。
【００４５】
図１において、リチウムイオン二次電池の正極または負極を構成する電極層を形成するために用いる電極材料１１は、充放電によりリチウムイオンの放出・吸蔵が可能な活物質と導電助剤の粉末を、これら粉末を結着させるためのバインダおよび溶剤などと混練・調合した高粘度スラリ状の液体である。
【００４６】
≪リチウムイオン二次電池の製造方法≫
以下に、リチウムイオン二次電池の製造方法について、図１および図２を用いて具体的に説明する。図２は、本実施例１によるリチウムイオン二次電池の具体的な製造工程の工程図である。
【００４７】
リチウムイオン二次電池を構成する正極および負極のそれぞれは、集電箔１の材料および集電箔１に塗布する膜の材料等に違いはあるが、基本的に同様の工程により製造される。そこで、以下では、正極および負極のそれぞれの製造工程を分けずに説明する。例えば、後述の塗工材料である電極材料は、正極用の材料である場合と、負極用の材料である場合とを含んでおり、それぞれの場合において、異なる材料により構成される。ここで、正極の製造工程において、正極用の材料からなる集電箔および塗工材料を用い、負極の製造工程のみに用いられる材料を使用しないことは、いうまでもない。また、負極の製造工程においても同様に、負極用の材料からなる集電箔および塗工材料を用い、正極の製造工程のみに用いられる材料を使用しないことは、いうまでもない。
【００４８】
１．電極板（正極板および負極板）製造
＜混錬・調合工程＞
本実施例１によるリチウムイオン二次電池の製造工程では、まず、リチウムイオン二次電池の正極または負極を形成するための電極材料１１を混錬・調合する。
【００４９】
＜第１の塗工工程（電極材料）＞
次に、調整したスラリ状の電極材料１１を、バックローラ５に対向するように配置された第１の塗工部に備わるダイコータ４を用いて、集電用金属箔ロール２から供給される集電箔１の表面上に薄く、均一に塗布する。ここで、電極材料１１はタンク８からダイコータ４に供給される。以下では、第１の塗工工程により集電箔１の表面上に塗布された電極材料１１からなる膜を第１塗布膜と呼ぶ。第１の塗工部には、例えばスリットダイコータを用いることができるが、電極材料１１を塗布する装置として、他の装置を用いてもよい。
【００５０】
＜第２の塗工工程（絶縁材料）および加熱（固化）工程＞
次に、スラリ状の絶縁材料１２を、バックローラ７に対向するように配置された第２の塗工部に備わるダイコータ６を用いて、第１塗布膜の表面上に薄く、均一に塗布する。ここで、絶縁材料１２はタンク９からダイコータ６に供給される。以下では、第２の塗工工程により第１塗布膜の表面上に塗布された絶縁材料１２からなる膜を第２塗布膜と呼ぶ。第２の塗工部には、例えばスリットダイコータを用いることができるが、絶縁材料１２を塗布する装置として、他の装置を用いてもよい。
【００５１】
ここで、電極材料１１は、熱ゲル化剤を含有している。本実施例１によるリチウムイオン二次電池の製造方法の特徴の１つは、電極材料１１が熱ゲル化剤を含んでいることにある。
【００５２】
また、絶縁材料１２はタンク９からダイコータ６に供給されるが、タンク９は温度コントローラ１０により内部温度が制御され、絶縁材料１２は第１塗布膜の表面の熱ゲル化剤をゲル化させる温度以上に加熱される。第２の塗工工程では、加熱された絶縁材料１２が第１塗布膜の表面に接する。加熱された絶縁材料１２が第１塗布膜の表面に接触すると、絶縁材料１２の熱量が第１塗布膜に伝熱する。本実施例１によるリチウムイオン二次電池の製造方法の特徴の他の１つは、加熱した絶縁材料１２を第１塗布膜の表面上に塗布することにある。ここで、第１塗布膜に絶縁材料１２から熱が伝わり、温度が上昇する工程を、加熱（固化）工程という。つまり、本実施例１では、絶縁材料１２の塗工工程と第１塗布膜の加熱（固化）工程とが同時に進行する。
【００５３】
なお、本実施例１を含む本実施の形態では、熱ゲル化剤を含む材料の熱処理の工程を「加熱（固化）工程」と記し、熱ゲル化剤を含まない材料の熱処理の工程を単に「加熱工程」と記して、両者を区別する。
【００５４】
加熱（固化）工程により、第１塗布膜の表面層で温度が上昇すると、第１塗布膜内の熱ゲル化剤がゲル化し、第１塗布膜の表面層のみ固定化する。つまり、第１塗布膜の表面層の熱ゲル化剤がゲル化することで、第１塗布膜を構成する活物質粒子が固定（固化）される。よって、第１塗布膜の表面層が固化することで、第１塗布膜の表面上の第２塗布膜内に、第１塗布膜を構成する活物質粒子が混入することを防ぐことができる。なお、第１塗布膜の表面層とは、第１塗布膜の表面を含む表面近傍の第１塗布膜を意味する。
【００５５】
＜乾燥工程＞
次に、第２の塗工工程により第２塗布膜を塗工した集電箔１を、熱風乾燥炉である乾燥室１３内に搬送する。乾燥室１３内では、第１塗布膜中および第２塗布膜中の溶剤成分を加熱して蒸発させることで、第１塗布膜および第２塗布膜を乾燥・固化させ、電極層および絶縁層を一括で形成する。すなわち、第１塗布膜は乾燥工程により電極層となり、第２塗布膜は乾燥工程により絶縁層、つまりセパレータとなる。これにより、集電箔１と、集電箔１の片面に順に積層された電極層および絶縁層とからなる電極板、つまり正極板または負極板が形成される。その後、電極板は巻き取りロール３に巻き取られる。
【００５６】
＜加工工程＞
次に、電極板に対し、圧縮および切断などの加工を行う。
【００５７】
２．電池セル組立
＜捲回工程＞
次に、正極板および負極板から電池セルに必要な大きさの正極および負極を切り出す。この時、正極と負極とを分離するためのセパレータである絶縁層は、正極および負極と共に切り出される。続いて、その表面にセパレータが積層された正極および負極を重ねた後、正極および負極を含む積層体を捲き合わせる。
【００５８】
＜溶接・組立工程＞
次に、捲き合わせた正極および負極の電極対の群を組み立てて溶接する。この溶接・組立工程では、例えば正極集電タブにアルミニウムリボンを捲きつけ、このアルミニウムリボンに正極集電タブを超音波溶接で接続する。
【００５９】
＜抽液工程＞
次に、溶接したこれらの電極対の群を電池缶内に配置した後、電解液を注入する。
【００６０】
＜封口工程＞
次に、電池缶を完全に密閉することで、リチウムイオン二次電池の電池セルを作製する。
【００６１】
＜充放電工程＞
次に、作製されたリチウムイオン二次電池の電池セルを繰り返し充放電する。
【００６２】
＜単電池検査＞
次に、この電池セルの性能および信頼性に関する検査（例えば電池セルの容量および電圧、充電時または放電時の電流および電圧の検査など）を行う。これにより、リチウムイオン二次電池の電池セル、つまり単電池が完成する。
【００６３】
≪リチウムイオン電池の各材料≫
次に、本実施例１によるリチウムイオン二次電池を製造するために用いられる各材料について説明する。
【００６４】
本実施例１で用いる正極活物質には、コバルト酸リチウムまたはＭｎ（マンガン）などを含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物、またはＮｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）、若しくはＭｎ（マンガン）を含む複合酸化物などを使用することができる。また、正極活物質には、オリビン型リン酸鉄などのオリビン型化合物を使用することもできる。ただし、正極活物質はこれらの材料に限定されず、他の材料を用いてもよい。Ｍｎ（マンガン）を含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物は熱的安定性に優れているため、例えば安全性の高い電池を構成することができる。
【００６５】
また、正極活物質には、Ｍｎ（マンガン）を含有するスピネル構造のリチウム含有複合酸化物のみを用いてもよいが、他の正極活物質を併用してもよい。他の正極活物質としては、例えばＬｉ１＋ｘＭＯ２（−０．１＜ｘ＜０．１）で表わされるオリビン型化合物などが挙げられる。この式における金属Ｍの例としては、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｍｎ（マンガン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、またはＴｉ（チタン）などが挙げられる。
【００６６】
また、正極活物質には、層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物を用いることができる。層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ２またはＬｉＮｉ１−ｘＣｏｘ−ｙＡｌｙＯ２（０．１≦ｘ≦０．３、０．０１≦ｙ≦０．２）などを用いることができる。また、層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物には、少なくともＣｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、およびＭｎ（マンガン）を含む酸化物などを用いることができる。Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、およびＭｎ（マンガン）を含む酸化物としては、例えばＬｉＭｎ１／３Ｎｉ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２、ＬｉＭｎ５／１２Ｎｉ５／１２Ｃｏ１／６Ｏ２、またはＬｉＮｉ３／５Ｍｎ１／５Ｃｏ１／５Ｏ２などが挙げられる。
【００６７】
本実施例１で用いる負極活物質には、例えば天然黒鉛（鱗片状黒鉛）、人造黒鉛、または膨張黒鉛などの黒鉛材料を用いることができる。また、負極活物質には、ピッチを焼成して得られるコークスなどの易黒鉛化性炭素質材料を用いることができる。また、負極活物質には、フルフリルアルコール樹脂（ＰＦＡ：Poly Furfuryl Alcohol）またはポリパラフェニレン（ＰＰＰ：Poly-Para-Phenylen）などと、フェノール樹脂とを低温焼成して得られる非晶質炭素などの難黒鉛化性炭素質材料を用いることができる。
【００６８】
また、上記の炭素材料の他に、Ｌｉ（リチウム）またはリチウム含有化合物なども、負極活物質として用いることができる。このリチウム含有化合物としては、Ｌｉ−Ａｌなどのリチウム合金、またはＳｉ（シリコン）若しくはＳｎ（スズ）などのＬｉ（リチウム）と合金化が可能な元素を含む合金が挙げられる。さらに、Ｓｎ（スズ）酸化物やＳｉ（シリコン）酸化物などの酸化物系材料も、負極活物質に用いることが可能である。この酸化物系材料は、Ｌｉ（リチウム）を含んでいなくともよい。
【００６９】
本実施例１で用いる導電助剤は、正極膜に含有させる電子伝導助剤として用いるものであり、例えばカーボンブラック、アセチレンブラック、グラファイト、カーボンファイバー、またはカーボンナノチューブなどの炭素材料であることが好ましい。炭素材料の中でも、添加量と導電性の効果、および塗布用正極合剤スラリの製造性の点から、アセチレンブラックが特に好ましい。この導電助剤は負極膜に含有させることも可能である。
【００７０】
本実施例１の電極層に用いるバインダは、活物質と導電助剤とを互いに結着させるためのポリマーを含有していることが好ましい。バインダの材料としては、例えばポリビニリデンフルオライド系ポリマー、ポリビニルアルコールとその誘導体などの水溶性ポリマー、またはゴム系ポリマーなどが好適に用いられる。ポリビニリデンフルオライド系ポリマーは、例えば主成分がモノマーであるビニリデンフルオライドを８０質量％以上含有する含フッ素モノマー群の重合体である。ポリマーは、２種以上を併用してもよい。また、バインダは溶媒に溶解した形態、またはポリマー粒子が溶媒に分散したエマルジョンの形態で供されるものが好ましく使用できる。
【００７１】
ポリビニリデンフルオライド系ポリマーを合成するための含フッ素モノマー群としては、ビニリデンフルオライド、またはビニリデンフルオライドと他のモノマーとの混合物で、ビニリデンフルオライドを８０質量％以上含有するモノマー混合物などが挙げられる。
【００７２】
他のモノマーとしては、例えばビニルフルオライド、トリフルオロエチレン、トリフルオロクロロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、またはフルオロアルキルビニルエーテルなどが挙げられる。
【００７３】
ゴム系ポリマーとしては、例えばスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ：Styrene-Butadiene Rubber）、エチレンプロピレンジエンゴム、またはフッ素ゴムなどが挙げられる。
【００７４】
電極層、つまり第１塗布膜中におけるバインダの含有量は、乾燥後の電極層を基準として０．１質量％以上であって、１０質量％以下であることが望ましい。より好ましくは、バインダの含有量は、０．３質量％以上であって、５質量％以下であることが望ましい。バインダの含有量が少なすぎると、乾燥後の電極層の機械的強度が不足し、電極層が集電箔から剥離する問題が生じる。また、バインダの含有量が多すぎると、電極層中の活物質量が減少して、電池容量が低くなるおそれがある。
【００７５】
バインダの他に、電極材料の粘度を調整するための増粘剤を用いてもよい。増粘剤は、エマルジョンの形態で供されるバインダと共に用いることが好ましい。増粘剤はエチルセルロース、ヒドロキシルエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、またはカルボキシメチルセルロース・ナトリウム塩（ＣＭＣ−ＮＡ）ポリアクリル酸ソーダなどが挙げられる。
【００７６】
本実施例１の電極層に用いる熱ゲル化剤は、加熱時の溶媒蒸発を抑える観点から、熱ゲル化温度が２５℃〜９０℃であることが好ましい。また、スラリ作製時の取り扱いの観点から、熱ゲル化温度が４０℃〜８０℃であることがより好ましい。熱ゲル化剤としては、例えばメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、若しくはヒドロキシプロピルメチルセルロースなどのセルロース誘導体、またはポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）（ＰＮＩＰＡＭ）若しくはその誘導体などが好適に用いられる。熱ゲル化剤は、活物質と導電助剤とを互いに結着させるためのバインダ、または電極材料の粘度を調整するための増粘剤として用いてもよい。
【００７７】
本実施例１で用いる絶縁材料は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはシリカ（ＳｉＯ２）などの無機酸化物を使用することができる。また、ポリプロピレンまたはポリエチレンの微粒子を混合したスラリを用いることで、絶縁層にシャットダウン性を持たせることもできる。絶縁層は多孔質フィルムであり、完成したリチウムイオン二次電池においては、絶縁層の空孔内に電解液が保持され、電極間のリチウムイオン伝導の通路を構成する。ここでいうシャットダウン性とは、リチウムイオン二次電池が異常発熱した場合に、絶縁層が溶融して孔を塞ぐ機能を指す。このシャットダウン機能により、絶縁層内におけるリチウムイオンの透過を遮断することで、電池内の反応が停止し、電池温度のさらなる上昇を防ぐことができる。
【００７８】
絶縁材料に用いる無機酸化物粒子を結着させるためのバインダとして、樹脂を用いる。バインダは、電極材料と同様に、ポリビニリデンフルオライド系ポリマーまたはゴム系ポリマーなどが好適に用いられる。また、カルボキシルメチルセルロースなどの増粘剤を用いてもよい。
【００７９】
本実施例１で用いる集電箔は、シート状の箔に限定されることはなく、その基体としては、例えばＡｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、ステンレス鋼、若しくはＴｉ（チタン）などの純金属、または合金性導電材料を用いることができる。集電箔１には、例えば網、パンチドメタル、フォームメタル、または板状に加工した箔などが用いられる。集電箔を構成する導電性基体の厚さは、例えば５μｍ〜３０μｍとし、より好ましくは、８μｍ〜１６μｍとする。
【００８０】
≪第２の塗工工程（絶縁材料）および加熱（固化）工程の詳細説明≫
次に、本実施例１によるリチウムイオン二次電池の製造工程である第２の塗工工程（絶縁材料）および加熱（固化）工程を、図１を用いて詳細に説明する。
【００８１】
本実施例１による第２の塗工工程は、加熱された絶縁材料１２を第１塗布膜の表面上に薄く、均一に塗布する工程である。絶縁材料１２はタンク９からダイコータ６に供給される。ここで、タンク９は温度コントローラ１０により内部温度が制御され、絶縁材料１２は第１塗布膜の表面層の熱ゲル化剤をゲル化させる温度以上に加熱される。
【００８２】
このとき、タンク９内で加熱される絶縁材料１２の温度制御を適切に行うことが重要である。タンク９の加熱方法としては、タンク９に電熱線を取り付ける方法、またはタンク９に温水ジャケットを設けて加熱する方法などが使用できる。
【００８３】
本実施例１による加熱（固化）工程は、絶縁材料１２を塗布する第２の塗工工程と同時に進行する。加熱された絶縁材料１２が第１塗布膜の表面に接触すると、絶縁材料１２の熱が第１塗布膜に伝わり、第１塗布膜の表面温度が上昇して、その表面層がゲル化する。
【００８４】
ここで、絶縁材料１２は、ダイコータ６を用いて塗布され、第１塗布膜の表面に接触するまでに温度が低下する。絶縁材料１２の温度が低いと、第１塗布膜の表面温度が上がらず、第１塗布膜の表面が固化しないため、第１塗布膜の表面上の第２塗布膜内に、第１塗布膜を構成する活物質粒子の混入を防ぐことができない。そのため、絶縁材料１２の温度は、電極材料１１に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高くなるように温度制御を行うことが好ましく、伝熱速度の観点から、ゲル化温度よりも１０℃以上高くなるように温度制御を行うことがより好ましい。また、絶縁材料１２に含まれる溶媒の蒸発を抑える観点から、１００℃以下に調整することが好ましい。すなわち、電極材料１１に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度をＴ１（℃）、絶縁材料１２に含まれる溶媒の蒸発を抑える観点から決まる温度をＴ２（℃）とすると、絶縁材料１２の温度Ｔ（℃）は、（Ｔ１＋５）≦Ｔ≦Ｔ２の関係を満たすように調整される。
【００８５】
≪負極の製造工程の詳細説明≫
次に、本実施例１によるリチウムイオン二次電池を構成する負極の製造工程の一例を、図１および図２を用いて詳細に説明する。
【００８６】
１．負極板製造
＜混錬・調合工程＞
まず、電極材料１１の混錬・調合工程を行う。電極材料１１を構成する負極活物質には、人造黒鉛を用いる。電極材料１１の混錬・調合工程では、負極活物質、バインダとしてスチレンブタジエンゴム（以下、単にＳＢＲという）、熱ゲル化剤としてメチルセルロース（以下、単にＭＣという）、および溶剤として水をプラネタリーミキサーで混練してスラリ状の電極材料１１を調整する。
【００８７】
ここで、負極活物質、ＳＢＲ、およびＭＣの重量比が、例えば１００：１：１となる割合で混合する。ＭＣは増粘剤としても機能し、電極材料１１は高粘度の液体である。回転粘度計で測定した電極材料１１の粘度は、例えば約３Ｐａ・ｓである。
【００８８】
＜第１の塗工工程（電極材料）＞
次に、第１の塗工工程（電極材料）を行う。ここで、第１の塗工工程での塗工対象である集電箔１には、例えば厚さ２０μｍ、幅２００ｍｍのＣｕ（銅）箔が用いられる。第１の塗工工程では、スリットダイコータであるダイコータ４を用いて、電極材料１１を集電箔１の表面上に塗布する。これにより、電極材料１１からなる第１塗布膜が集電箔１の表面上に形成される。第１塗布膜の厚さは、例えば1００μｍ、その幅は、例えば１５０ｍｍである。なお、ここでいう集電箔１および第１塗布膜の幅とはそれぞれ、搬送される集電箔１の進行方向に直交する方向であって、集電箔１の表面に沿う方向における各構造体の長さを指す。
【００８９】
＜第２の塗工工程（絶縁材料）および加熱（固化）工程＞
次に、第２の塗工工程（絶縁材料）および加熱（固化）工程を行う。絶縁材料１２にはシリカ（ＳｉＯ２）粉末を用いる。絶縁材料１２、バインダとしてＳＢＲ、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース（以下、単にＣＭＣという）、および溶剤として水をプラネタリーミキサーで混練してスラリ状の絶縁材料１２を調整する。ここで、絶縁材料１２、ＳＢＲ、およびＣＭＣの重量比が、例えば１００：１：１となる割合で混合する。絶縁材料１２は高粘度の液体であり、回転粘度計で測定した絶縁材料１２の粘度は、例えば約２Ｐａ・ｓである。
【００９０】
絶縁材料１２をタンク９内で約７０℃に加熱する。その後、加熱した絶縁材料１２を第１塗布膜の表面上に、スリットダイコータであるダイコータ６を用いて塗布する。また、塗布と同時に絶縁材料１２から熱が伝わり、第１塗布膜の温度が上昇し、その表面層がゲル化する。これにより、絶縁材料１２からなる第２塗布膜を、第１塗布膜の表面上に形成する。第２塗布膜の厚さは、例えば８０μｍ、その幅は、例えば１６０ｍｍである。
【００９１】
＜乾燥工程＞
次に、乾燥工程を行う。ここでは、第１塗布膜および第２塗布膜を、熱風乾燥炉である乾燥室１３中において、１２０℃で１０分間加熱して乾燥させる。これにより、第１塗布膜中および第２塗布膜中に含まれる溶剤を蒸発させて除去することにより、第１塗布膜および第２塗布膜の全体を完全に固化させ、リチウムイオン二次電池用の負極板を製造する。つまり、負極板は、集電箔１と、電極材料１１からなる第１塗布膜を乾燥・固化させて形成した負極層と、絶縁材料１２からなる第２塗布膜を乾燥・固化させて形成した絶縁層とを有している。
【００９２】
＜加工工程＞
次に、負極板に対し、圧縮および切断などの加工を行う。
【００９３】
≪電極層と絶縁層との界面状態≫
ここで、本実施例１によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の電極層と絶縁層との界面の状態について図３を用いて説明する。図３は、本実施例１による電極層と絶縁層との界面の状態を説明する断面図である。
【００９４】
図３に示すように、集電箔１の表面上には、厚さＬ１の電極層２１と厚さＬ２のセパレータである絶縁層２２とが順に積層されている。電極層２１は第１塗布膜を乾燥させて形成した層であり、絶縁層２２は第２塗布膜を乾燥させて形成した層である。
【００９５】
電極層２１と絶縁層２２との界面には、電極層２１の構成材料（電極材料）と絶縁層２２の構成材料（絶縁材料）とが混ざって形成された、厚さＬ３の混合層２３が形成されている、図３では、混合層２３の上端および下端をそれぞれ破線で示している。混合層２３は電極層２１と絶縁層２２との界面を含む領域であって、電極層２１の内部から絶縁層２２の内部に亘って形成されている。本実施例１の場合、乾燥工程後の電極層２１の厚さＬ１は、例えば３０μｍ〜５００μｍであり、絶縁層２２の厚さＬ２は、例えば１０μｍ〜３０μｍである。
【００９６】
混合層２３の厚さＬ３は、完成した電極板の断面を切り出し、ＳＥＭ（Scanning ElectronMicroscope）で観察した像から、図３に示す断面図をもとに算出する。本実施例１によるリチウムイオン二次電池では、絶縁層２２の厚さＬ２が３０μｍの場合、混合層２３の厚さＬ３は５μｍ以下（すなわち、混合層２３の厚さＬ３は、絶縁層２２の厚さＬ２の２０％以下）になり、本発明者らは、絶縁層２２を薄膜化しても短絡発生の可能性が低いことを見出した。
【００９７】
なお、本実施例１では、集電箔１の片面に電極材料１１および絶縁材料１２を順に塗布して、電極板を製造する例を説明した。集電箔１の両面に電極材料１１および絶縁材料１２を塗布する場合には、集電箔１の表面に対して、＜混錬・調合工程＞、＜第１の塗工工程（電極材料）＞、＜第２の塗工工程（絶縁材料）および加熱（固化）工程＞、および＜乾燥工程＞を行った後で、＜加工工程＞を行う前に、巻き取りロールに巻き取られた電極板を反転させて、再度同一の工程を経て、裏面を塗工する方法が考えられる。
【００９８】
本実施例１によるリチウムイオン二次電池は、容器（電池缶）の構造、サイズ、または正極および負極を主構成要素とする電極体の構造などについて、特に制限はない。
【００９９】
≪本実施例１における効果≫
以下に、本実施例１の効果について説明する。
【０１００】
本実施例１によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造方法は、熱ゲル化剤を含む電極材料１１を、電極層となる１層目の第１塗布膜として塗布した後、熱ゲル化剤がゲル化する温度以上に加熱した絶縁材料１２を、絶縁層となる２層目の第２塗布膜として、第１塗布膜の表面上に塗布することを特徴としている。
【０１０１】
前述の比較例（図９）では、実用的な集電箔１の搬送速度であっても、混合層５３の厚さＬ３は１０μｍ以上（例えば１５μｍ〜４０μｍ程度）となるため、絶縁層５２の厚さＬ２を薄くすると、正極と負極との間での短絡発生の可能性が高くなる。これに対して、本実施例１では、熱ゲル化剤を含む第１塗布膜の表面上に、ゲル化温度以上に加熱した絶縁材料１２を塗布することで、第１塗布膜の表面温度が上昇し、第１塗布膜の表面層のみがゲル化して、活物質粒子が固定化する。その結果、混合層２３の厚さＬ３を、比較例と比べて薄くすることができる。具体的には、混合層２３の厚さＬ３を絶縁層２２の厚さＬ２の２０％以下とすることができる。
【０１０２】
従って、本実施例１では、セパレータである絶縁層を薄膜化しても、正極と負極との間での短絡発生を防ぐことができ、さらに、セパレータである絶縁層を薄膜化することができることから、リチウムイオン二次電池の小型化が可能となる。これらにより、リチウムイオン二次電池の信頼性の向上と性能の向上とを図ることができる。
【実施例２】
【０１０３】
本実施例２によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造方法は、絶縁材料に熱ゲル化剤を含み、熱ゲル化剤がゲル化する温度以上に加熱した電極材料を１層目の第１塗布膜として塗工した後、熱ゲル化剤を含む絶縁材料を２層目の第２塗布膜として、加熱された第１塗布膜の表面上に塗工することを特徴としている。
【０１０４】
≪リチウムイオン二次電池の製造方法≫
本実施例２によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造方法について、図４を用いて説明する。図４は、本実施例２によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造装置を示す模式図である。
【０１０５】
＜混錬・調合工程＞
まず、リチウムイオン二次電池の正極または負極を形成するための電極材料１１を混錬・調合する。電極材料１１は、前述の実施例１と同様の活物質と導電助剤の粉末、これら粉末を結着させるためのバインダ、粘度調整のための増粘剤、および溶剤を含むが、熱ゲル化剤は含まない。電極材料１１は、高粘度スラリ状の液体である。
【０１０６】
電極材料１１は、例えば負極活物質、ＳＢＲ、およびＣＭＣの重量比が、例えば１００：１：１となる割合で混合した材料に、さらに溶媒として水を添加し、これらをプラネタリーミキサーで混練して調整する。
【０１０７】
＜第１の塗工工程（電極材料）＞
次に、調整したスラリ状の電極材料１１を、バックローラ５に対向するように配置された第１の塗工部に備わるダイコータ４を用いて、集電用金属箔ロール２から供給される集電箔１の表面上に薄く、均一に塗布して、第１塗布膜を形成する。電極材料１１はタンク８からダイコータ４に供給され、温度コントローラ１４により加熱されている。集電箔１および第１塗布膜のそれぞれの厚さおよび幅は、前述の実施例１と同様である。
【０１０８】
＜第２の塗工工程（絶縁材料）および加熱（固化）工程＞
次に、スラリ状の絶縁材料１２を、バックローラ７に対向するように配置された第２の塗工部に備わるダイコータ６を用いて、第１塗布膜の表面上に薄く、均一に塗布して、第２塗布膜を形成する。第２塗布膜の厚さおよび幅は、前述の実施例１と同様である。
【０１０９】
ここで、絶縁材料１２は、前述の実施例１と同様の無機酸化物、バインダ、増粘剤、および溶媒を混合した高粘度スラリ状の液体であるが、熱ゲル化剤をさらに含む。前述の実施例１と同様に、ポリプロピレンまたはポリエチレンの微粒子を混合してもよい。絶縁材料１２は、例えばシリカ（ＳｉＯ２）粉末、ＳＢＲ、ＭＣの重量比が、例えば１００：１：１となる割合で混合した材料に、さらに溶媒として水を添加し、これらをプラネタリーミキサーで混練して調整する。
【０１１０】
絶縁材料１２が、加熱した電極材料１１からなる第１塗布膜の表面に接触すると、第１塗布膜からの伝熱により、第１塗布膜との接触面の温度が上昇し、絶縁材料１２中の熱ゲル化剤がゲル化する。つまり、本実施例２では、絶縁材料１２の塗工工程と絶縁材料１２の加熱（固化）工程とが同時に進行する。
【０１１１】
＜乾燥工程＞
次に、乾燥室１３内において、第１塗布膜中および第２塗布膜中の溶剤成分を加熱して蒸発させることで、第１塗布膜および第２塗布膜を乾燥・固化させ、電極層および絶縁層を一括で形成する。これにより、集電箔１と、集電箔１の表面上に順に積層された電極層および絶縁層とからなる電極板が形成される。
【０１１２】
＜加工工程＞
次に、電極板に対し、圧縮および切断などの加工を行う。
【０１１３】
≪本実施例２における技術的特徴および効果≫
本実施例２によるリチウムイオン二次電池の製造方法の特徴の１つは、絶縁材料１２が熱ゲル化剤を含んでいることにある。
【０１１４】
また、電極材料１１はタンク８からダイコータ４に供給されるが、タンク８は温度コントローラ１４により内部温度が制御され、電極材料１１は絶縁材料１２に含まれる熱ゲル化剤をゲル化させる温度以上に加熱されている。第２の塗工工程では、熱ゲル化剤を含む絶縁材料１２が、加熱された電極材料１１からなる第１塗布膜の表面に接する。本実施例２によるリチウムイオン二次電池の製造方法の特徴の他の１つは、加熱された電極材料１１からなる第１塗布膜の表面上に絶縁材料１２を塗布すると同時に、絶縁材料１２の第１塗布膜との接触面の温度が上昇することにある。
【０１１５】
絶縁材料１２の第１塗布膜との接触面で温度が上昇すると、絶縁材料１２に含まれる熱ゲル化剤がゲル化し、第１塗布膜との接触面のみ固化する。つまり、第２塗布膜の第１塗布膜との接触面がゲル化することで、第２塗布膜を構成する無機酸化物粒子が固定（固化）される。よって、第２塗布膜の第１塗布膜との接触面が固化することで、第１塗布膜の表面上の第２塗布膜内に、第１塗布膜を構成する活物質粒子が混入することを防ぐことができる。
【０１１６】
ここで、電極材料１１の温度は、絶縁材料１２に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高くなるように温度制御を行うことが好ましく、伝熱速度の観点から、ゲル化温度よりも１０℃以上高くなるように温度制御を行うことがより好ましい。また、電極材料１１に含まれる溶媒の蒸発を抑える観点から、１００℃以下に調整することが好ましい。上記温度に調整することで、絶縁材料１２の第１塗布膜との接触面で十分に温度が上昇し、第２塗布膜の第１塗布膜との接触面が固化するため、第１塗布膜の表面上の第２塗布膜内に、第１塗布膜を構成する活物質粒子が混入することを防ぐことができる。
【０１１７】
以上のように、本実施例２によるリチウムイオン二次電池の製造方法は、熱ゲル化剤がゲル化する温度以上に加熱した電極材料１１を１層目の第１塗布膜として塗布する第１の塗工工程と、熱ゲル化剤を含む絶縁材料１２を２層目の第２塗布膜として塗布する第２の塗工工程と、この第２の塗工工程と同時に実施する、第２塗布膜の第１塗布膜との接触面を加熱する加熱（固化）工程とを有する。さらに、第１塗布膜および第２塗布膜を乾燥させる乾燥工程を有する。そして、第１の塗工工程で塗布する電極材料１１を、１００℃以下で、かつ、絶縁材料１２に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高くなるように調整する。
【０１１８】
また、本実施例２によるリチウムイオン二次電池の製造装置は、熱ゲル化剤がゲル化する温度以上に加熱した電極材料１１を１層目の第１塗布膜として塗布する第１の塗工部と、熱ゲル化剤を含む絶縁材料１２を２層目の第２塗布膜として塗布する第２の塗工部と、第２塗布膜の第１塗布膜との接触面を加熱する加熱部と、第１塗布膜および第２塗布膜を乾燥させる乾燥部とを備える。さらに、第１の塗工部は、電極材料１１の温度を、１００℃以下で、かつ、絶縁材料１２に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高くなるように調整する温度コントローラ１４を備える。
【０１１９】
本実施例２によれば、ゲル化温度以上の第１塗布膜を形成し、第１塗布膜の表面上に、熱ゲル化剤を含む絶縁材料１２を塗布することで、絶縁材料１２の第１塗布膜との接触面のみがゲル化して、活物質粒子が固定化する。その結果、図３に示したように、混合層２３の厚さＬ３を絶縁層２２の厚さＬ２の２０％以下とすることができる。
【０１２０】
従って、本実施例２では、前述の実施例１とほぼ同様の効果を得ることができる。また、本実施例２では、絶縁材料１２に熱ゲル化剤を添加するため、電極材料１１には、従来使用される材料を用いることができる。
【実施例３】
【０１２１】
本実施例３によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造方法は、熱ゲル化剤を含む電極材料を集電箔の表面上に１層目の第１塗布膜として塗工し、集電箔の裏面側から第１塗布膜を加熱した後に、絶縁材料を２層目の第２塗布膜として、加熱された第１塗布膜の表面上に塗工することを特徴としている。
【０１２２】
≪リチウムイオン二次電池の製造方法≫
本実施例３によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造方法について、図５を用いて説明する。図５は、本実施例３または後述の実施例４によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造装置を示す模式図である。
【０１２３】
＜混錬・調合工程＞
まず、熱ゲル化剤を含む電極材料１１を前述の実施例１と同様に調整する。
【０１２４】
＜第１の塗工工程（電極材料）＞
次に、調整したスラリ状の電極材料１１を、バックローラ５に対向するように配置された第１の塗工部に備わるダイコータ４を用いて、集電用金属箔ロール２から供給される集電箔１の表面上に薄く、均一に塗布して第１塗布膜を形成する。電極材料１１はタンク８からダイコータ４に供給される。集電箔１および第１塗布膜のそれぞれの厚さおよび幅は、前述の実施例１と同様である。
【０１２５】
＜加熱（固化）工程＞
次に、集電箔１の裏面側に設置した加熱手段１５を用いて、第１塗布膜を加熱する。加熱によって、第１塗布膜に含まれる熱ゲル化剤がゲル化し、第１塗布膜全体が固化する。ここで、第１塗布膜の温度は、電極材料１１に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高くなるように温度制御を行うことが好ましく、伝熱速度の観点から、ゲル化温度よりも１０℃以上高くなるように温度制御を行うことがより好ましい。また、電極材料１１に含まれる溶媒の蒸発を抑える観点から、１００℃以下に調整することが望ましい。上記温度に調整することで、熱ゲル化剤を含む第１塗布膜の表面まで温度が上昇し、第１塗布膜全体が固化するため、後述の第２の塗工工程において、第１塗布膜の表面上の第２塗布膜内に、第１塗布膜を構成する活物質粒子が混入することを防ぐことができる。
【０１２６】
加熱手段１５は、例えば赤外線加熱装置、集電箔１に接するように配置した加熱ロール、または電磁誘導加熱装置などが好適に使用できる。また、第１塗布膜の温度制御方法としては、例えば放射温度計を用いて第１塗布膜の表面の温度を測定し、加熱手段１５にフィードバック制御を行う方法が挙げられる。
【０１２７】
＜第２の塗工工程（絶縁材料）＞
次に、スラリ状の絶縁材料１２を、バックローラ７に対向するように配置された第２の塗工部に備わるダイコータ６を用いて、第１塗布膜の表面上に薄く、均一に塗布して、第２塗布膜を形成する。第２塗布膜の厚さおよび幅は、前述の実施例１と同様である。また、絶縁材料１２は、前述の実施例１と同様に、調整したスラリ状の液体である。
【０１２８】
＜乾燥工程＞
次に、乾燥室１３内において、第１塗布膜中および第２塗布膜中の溶剤成分を加熱して蒸発させることで、第１塗布膜および第２塗布膜を乾燥・固化させ、電極層および絶縁層を一括で形成する。これにより、集電箔１と、集電箔１の表面上に順に積層された電極層および絶縁層とからなる電極板が形成される。
【０１２９】
＜加工工程＞
次に、電極板に対し、圧縮および切断などの加工を行う。
【０１３０】
≪本実施例３における技術的特徴および効果≫
以上のように、本実施例３によるリチウムイオン二次電池の製造方法は、熱ゲル化剤を含む電極材料１１を１層目の第１塗布膜として塗布する第１の塗工工程と、集電箔１の裏面側から、熱ゲル化剤を含む第１塗布膜を加熱する加熱（固化）工程と、絶縁材料１２を２層目の第２塗布膜として塗布する第２の塗工工程と、第１塗布膜および第２塗布膜を乾燥させる乾燥工程とを有する。そして、加熱（固化）工程における第１塗布膜の温度を、１００℃以下で、かつ、電極材料１１に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度から５℃以上高くなるように調整する。
【０１３１】
また、本実施例３によるリチウムイオン二次電池の製造装置は、熱ゲル化剤を含む電極材料１１を１層目の第１塗布膜として塗布する第１の塗工部と、熱ゲル化剤を含む第１塗布膜を集電箔１の裏面側から加熱する加熱部と、絶縁材料１２を２層目の第２塗布膜として塗布する第２の塗工部と、第１塗布膜および第２塗布膜を乾燥させる乾燥部とを備える。さらに、加熱部は、第１塗布膜の温度を、１００℃以下で、かつ、電極材料１１に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高くなるように調整する機構を備える。
【０１３２】
本実施例３によれば、加熱（固化）工程により第１塗布膜の表面の熱ゲル化剤がゲル化して、活物質粒子が固定化する。その結果、図３に示したように、混合層２３の厚さＬ３を絶縁層２２の厚さＬ２の２０％とすることができる。
【０１３３】
また、本実施例３では、第１の塗工工程後に加熱を行うため、電極材料１１に含まれる溶媒の蒸発による影響を受けにくい。さらに、本実施例３では、第１塗布膜を加熱手段１５によって直接加熱するため、タンク８内で多量の電極材料１１を加熱する前述の実施例１およびタンク９内で多量の絶縁材料１２を加熱する前述の実施例２と比較して、より小さい出力の加熱装置を使用することができる。
【０１３４】
従って、本実施例３では、前述の実施例１とほぼ同様の効果を得ることができる。さらに、前述の実施例１，２と比較して、出力の小さい加熱機構を用いることが可能となる。
【実施例４】
【０１３５】
本実施例４によるリチウムイオン二次電池の製造方法は、電極材料を集電箔の表面上に１層目の第１塗布膜として塗工し、集電箔の裏面側から第１塗布膜を加熱した後に、熱ゲル化剤を含む絶縁材料を２層目の第２塗布膜として、加熱された第１塗布膜の表面上に塗工することを特徴としている。
【０１３６】
≪リチウムイオン二次電池の製造方法≫
本実施例４によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造方法について、図５を用いて説明する。
【０１３７】
＜混錬・調合工程＞
まず、電極材料１１を前述の実施例２と同様に調整する。
【０１３８】
＜第１の塗工工程（電極材料）＞
次に、調整したスラリ状の電極材料１１を、バックローラ５に対向するように配置された第１の塗工部であるダイコータ４を用いて、集電用金属箔ロール２から供給される集電箔１の表面上に薄く、均一に塗布して第１塗布膜を形成する。電極材料１１はタンク８からダイコータ４に供給される。集電箔１および第１塗布膜のそれぞれの厚さおよび幅は、前述の実施例１と同様である。
【０１３９】
＜加熱工程＞
次に、集電箔１の裏面側に設置した加熱手段１５を用いて、第１塗布膜を加熱する。加熱した第１塗布膜によって、後述の第２の塗工工程において、第１塗布膜に接触した絶縁材料１２の接触面の温度が上昇する。ここで、加熱手段１５によって、絶縁材料１２に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度以上に、第１塗布膜全体を加熱する。具体的には、第１塗布膜の温度は、絶縁材料１２に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高くなるように温度制御を行うことが好ましく、伝熱速度の観点から、ゲル化温度よりも１０℃以上高くなるように温度制御を行うことがより好ましい。また、電極材料１１に含まれる溶媒の蒸発を抑える観点から、１００℃以下に調整することが望ましい。上記温度に調整することで、後述の第２の塗工工程において、絶縁材料１２の第１塗布膜との接触面で温度が上昇し、第２塗布膜の第１塗布膜との接触面が固化するため、第１塗布膜の表面上の第２塗布膜内に、第１塗布膜を構成する活物質粒子が混入することを防ぐことができる。
【０１４０】
加熱手段１５は、前述の実施例３と同様に、赤外線加熱装置、集電箔１に接するように配置した加熱ロール、または電磁誘導加熱装置などが好適に使用できる。また、第１塗布膜の温度制御方法としては、前述の実施例３と同様に、例えば放射温度計を用いて第１塗布膜の表面の温度を測定し、加熱手段１５にフィードバック制御を行う方法が挙げられる。
【０１４１】
＜第２の塗工工程（絶縁材料）および加熱（固化）工程＞
次に、熱ゲル化剤を含む絶縁材料１２を、バックローラ７に対向するように配置された第２の塗工部に備わるダイコータ６を用いて、第１塗布膜の表面上に薄く、均一に塗布して、第２塗布膜を形成する。また、第２塗布膜が第１塗布膜の表面上に形成されると同時に、第１塗布膜から第２塗布膜に伝熱し、第１塗布膜と第２塗布膜との接触面の温度が上昇して、第２塗布膜の第１塗布膜との接触面がゲル化する。第２塗布膜の厚さおよび幅は、前述の実施例１と同様である。また、絶縁材料１２は、前述の実施例２と同様に、調整したスラリ状の液体である。
【０１４２】
＜乾燥工程＞
次に、乾燥室１３内において、第１塗布膜中および第２塗布膜中の溶剤成分を加熱して蒸発させることで、第１塗布膜および第２塗布膜を乾燥・固化させ、電極層および絶縁層を一括で形成する。これにより、集電箔１と、集電箔１の表面上に順に積層された電極層および絶縁層とからなる電極板が形成される。
【０１４３】
＜加工工程＞
次に、電極板に対し、圧縮および切断などの加工を行う。
【０１４４】
≪本実施例４における技術的特徴および効果≫
以上のように、本実施例４によるリチウムイオン二次電池の製造方法は、電極材料１１を１層目の第１塗布膜として塗布する第１の塗工工程と、集電箔１の裏面側から、第１塗布膜を加熱する加熱工程とを有する。さらに、熱ゲル化剤を含む絶縁材料１２を２層目の第２塗布膜として塗布する第２の塗工工程と、この第２の塗工工程と同時に実施される、第２塗布膜の第１塗布膜との接触面を加熱する加熱（固化）工程と、第１塗布膜および第２塗布膜を乾燥させる乾燥工程とを有する。そして、加熱（固化）工程における第１塗布膜の温度を、１００℃以下で、かつ、絶縁材料１２に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高くなるように調整する。
【０１４５】
また、本実施例４によるリチウムイオン二次電池の製造装置は、電極材料１１を１層目の第１塗布膜として塗布する第１の塗工部と、第１塗布膜を集電箔１の裏面側から加熱する加熱部と、熱ゲル化剤を含む絶縁材料１２を２層目の第２塗布膜として塗布し、同時に固化する第２の塗工部と、第１塗布膜および第２塗布膜を乾燥させる乾燥部とを備える。さらに、加熱部は、第１塗布膜の温度を、１００℃以下で、かつ、絶縁材料１２に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高くなるように調整する機構を備える。
【０１４６】
本実施例４によれば、加熱された第１塗布膜の表面上に、熱ゲル化剤を含む絶縁材料１２を塗布することで、絶縁材料１２の第１塗布膜との接触面のみがゲル化して、活物質粒子が固定化する。その結果、図３に示したように、混合層２３の厚さＬ３を絶縁層２２の厚さＬ２の２０％以下とすることができる。
【０１４７】
また、本実施例４では、第１の塗工工程後に加熱を行うため、電極材料１１に含まれる溶媒の蒸発による影響を受けにくい。さらに、本実施例４では、第１塗布膜を加熱手段１５によって直接加熱するため、タンク８内で多量の電極材料１１を加熱する前述の実施例１およびタンク９内で多量の絶縁材料１２を加熱する前述の実施例２と比較して、より小さい出力の加熱装置を使用することができる。
【０１４８】
従って、本実施例４では、前述の実施例１とほぼ同様の効果を得ることができる。さらに、前述の実施例１，２と比較して、出力の小さい加熱機構を用いることが可能となる。
【実施例５】
【０１４９】
本実施例５によるリチウムイオン二次電池の製造方法は、熱ゲル化剤を含む電極材料を集電箔の表面上に１層目の第１塗布膜として塗工し、集電箔の表面側から第１塗布膜を加熱した後に、絶縁材料を２層目の第２塗布膜として、加熱された第１塗布膜の表面上に塗工することを特徴としている。
【０１５０】
≪リチウムイオン二次電池の製造方法≫
本実施例５によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造方法について、図６を用いて説明する。図６は、本実施例５または後述の実施例６によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造装置を示す模式図である。
【０１５１】
＜混錬・調合工程＞
まず、熱ゲル化剤を含む電極材料１１を前述の実施例１と同様に調整する。
【０１５２】
＜第１の塗工工程（電極材料）＞
次に、調整したスラリ状の電極材料１１を、バックローラ５に対向するように配置された第１の塗工部に備わるダイコータ４を用いて、集電用金属箔ロール２から供給される集電箔１の表面上に薄く、均一に塗布して第１塗布膜を形成する。電極材料１１はタンク８からダイコータ４に供給される。集電箔１および第１塗布膜のそれぞれの厚さおよび幅は、前述の実施例１と同様である。
【０１５３】
＜加熱（固化）工程＞
次に、集電箔１の表面側（第１塗布膜の表面側）に設置した加熱手段１６を用いて、第１塗布膜を加熱する。加熱によって、第１塗布膜に含まれる熱ゲル化剤がゲル化し、第１塗布膜の表面が固化する。ここで、第１塗布膜の表面の温度は、電極材料１１に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高くなるように温度制御を行うことが好ましく、伝熱速度の観点から、ゲル化温度よりも１０℃以上高くなるように温度制御を行うことがより好ましい。また、電極材料１１に含まれる溶媒の蒸発を抑える観点から、１００℃以下に調整することが望ましい。上記温度に調整することで、第１塗布膜の表面が固化するため、後述の第２の塗工工程において、第１塗布膜の表面上の第２塗布膜内に、第１塗布膜を構成する活物質粒子の混入を防ぐことができる。
【０１５４】
加熱手段１６は、例えば熱風ノズルまたは赤外加熱装置などが好適に用いられる。また、第１塗布膜の温度制御方法としては、例えば放射温度計を用いて第１塗布膜の表面の温度を測定し、加熱手段１６にフィードバック制御を行う方法が挙げられる。
【０１５５】
＜第２の塗工工程（絶縁材料）＞
次に、スラリ状の絶縁材料１２を、バックローラ７に対向するように配置された第２の塗工部に備わるダイコータ６を用いて、第１塗布膜の表面上に薄く、均一に塗布して、第２塗布膜を形成する。第２塗布膜の厚さおよび幅は、前述の実施例１と同様である。また、絶縁材料１２は、前述の実施例１と同様に、調整したスラリ状の液体である。
【０１５６】
＜乾燥工程＞
次に、乾燥室１３内において、第１塗布膜中および第２塗布膜中の溶剤成分を加熱して蒸発させることで、第１塗布膜および第２塗布膜を乾燥・固化させ、電極層および絶縁層を一括で形成する。これにより、集電箔１と、集電箔１の表面上に順に積層された電極層および絶縁層とからなる電極板が形成される。
【０１５７】
＜加工工程＞
次に、電極板に対し、圧縮および切断などの加工を行う。
【０１５８】
≪本実施例５における技術的特徴および効果≫
以上のように、本実施例５によるリチウムイオン二次電池の製造方法は、熱ゲル化剤を含む電極材料１１を１層目の第１塗布膜として塗布する第１の塗工工程と、集電箔１の表面側から、熱ゲル化剤を含む第１塗布膜の表面を加熱する加熱（固化）工程と、絶縁材料１２を２層目の第２塗布膜として塗布する第２の塗工工程と、第１塗布膜および第２塗布膜を乾燥させる乾燥工程とを有する。そして、加熱（固化）工程における第１塗布膜の温度を、１００℃以下で、かつ、電極材料１１に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高くなるように調整する。
【０１５９】
また、本実施例５によるリチウムイオン二次電池の製造装置は、熱ゲル化剤を含む電極材料１１を１層目の第１塗布膜として塗布する第１の塗工部と、熱ゲル化剤を含む第１塗布膜を集電箔１の表面側から加熱する加熱部と、絶縁材料１２を２層目の第２塗布膜として塗布する第２の塗工部と、第１塗布膜および第２塗布膜を乾燥させる乾燥部とを備える。さらに、加熱部は、第１塗布膜の温度を、１００℃以下で、かつ、電極材料１１に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高くなるように調整する機構を備える。
【０１６０】
本実施例５によれば、加熱（固化）工程により第１塗布膜の表面の熱ゲル化剤がゲル化して、活物質粒子が固定化する。その結果、図３に示したように、混合層２３の厚さＬ３を絶縁層２２の厚さＬ２の２０％以下とすることができる。
【０１６１】
また、本実施例５では、第１の塗工工程後に加熱を行うため、電極材料１１に含まれる溶媒の蒸発による影響を受けにくい。さらに、本実施例５では、集電箔１の表面側に設置された加熱手段１６により、第１塗布膜の表面のみを加熱するため、第１塗布膜全体を加熱する前述の実施例３，４と比較して、より小さい出力の加熱装置を使用することができる。
【０１６２】
従って、本実施例５では、前述の実施例１とほぼ同様の効果を得ることができる。さらに、前述の実施例３，４と比較して、出力の小さい加熱機構を用いることが可能となる。
【実施例６】
【０１６３】
本実施例６によるリチウムイオン二次電池の製造方法は、電極材料を集電箔の表面上に１層目の第１塗布膜として塗工し、第１塗布膜の表面側から第１塗布膜を加熱した後に、熱ゲル化剤を含む絶縁材料を２層目の第２塗布膜として、加熱された第１塗布膜の表面上に塗工することを特徴としている。
【０１６４】
≪リチウムイオン二次電池の製造方法≫
本実施例６によるリチウムイオン二次電池を構成する電極板の製造方法について、図６を用いて説明する。
【０１６５】
＜混錬・調合工程＞
まず、電極材料１１を前述の実施例２と同様に調整する。
【０１６６】
＜第１の塗工工程（電極材料）＞
次に、調整したスラリ状の電極材料１１を、バックローラ５に対向するように配置された第１の塗工部に備わるダイコータ４を用いて、集電用金属箔ロール２から供給される集電箔１の表面上に薄く、均一に塗布して第１塗布膜を形成する。電極材料１１はタンク８からダイコータ４に供給される。集電箔１および第１塗布膜のそれぞれの厚さおよび幅は、前述の実施例１と同様である。
【０１６７】
＜加熱工程＞
次に、集電箔１の表面側（第１塗布膜の表面側）に設置した加熱手段１６を用いて、第１塗布膜を加熱する。加熱した第１塗布膜によって、後述の第２の塗工工程において、第１塗布膜に接触する絶縁材料１２の接触面の温度が上昇する。ここで、加熱手段１６によって、絶縁材料１２に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度以上に、第１塗布膜の表面を加熱する。具体的には、第１塗布膜の温度は、絶縁材料１２に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高くなるように温度制御を行うことが好ましく、伝熱速度の観点から、ゲル化温度よりも１０℃以上高くなるように温度制御を行うことがより好ましい。また、電極材料１１に含まれる溶媒の蒸発を抑える観点から、１００℃以下に調整することが望ましい。上記温度に調整することで、後述の第２の塗工工程において、絶縁材料１２の第１塗布膜との接触面で温度が上昇し、第２塗布膜の第１塗布膜との接触面が固化するため、第１塗布膜の表面上の第２塗布膜内に、第１塗布膜を構成する活物質粒子が混入することを防ぐことができる。
【０１６８】
加熱手段１６は、前述の実施例５と同様に、熱風ノズルまたは赤外加熱装置などが好適に使用できる。また、第１塗布膜の温度制御方法としては、前述の実施例５と同様に、例えば放射温度計を用いて第１塗布膜の表面の温度を測定し、加熱手段１６にフィードバック制御を行う方法が挙げられる。
【０１６９】
＜第２の塗工工程（絶縁材料）および加熱（固化）工程＞
次に、熱ゲル化剤を含む絶縁材料１２を、バックローラ７に対向するように配置された第２の塗工部に備わるダイコータ６を用いて、第１塗布膜の表面上に薄く、均一に塗布して、第２塗布膜を形成する。また、第２塗布膜が第１塗布膜の表面上に形成されると同時に、第１塗布膜から第２塗布膜に伝熱し、第１塗布膜と第２塗布膜との接触面の温度が上昇して、第２塗布膜の第１塗布膜との接触面がゲル化する。第２塗布膜の厚さおよび幅は、前述の実施例１と同様である。また、絶縁材料１２は、前述の実施例２と同様に、調整したスラリ状の液体である。
【０１７０】
＜乾燥工程＞
次に、乾燥室１３内において、第１塗布膜中および第２塗布膜中の溶剤成分を加熱して蒸発させることで、第１塗布膜および第２塗布膜を乾燥・固化させ、電極層および絶縁層を一括で形成する。これにより、集電箔１と、集電箔１の表面上に順に積層された電極層および絶縁層とからなる電極板が形成される。
【０１７１】
＜加工工程＞
次に、電極板に対し、圧縮および切断などの加工を行う。
【０１７２】
≪本実施例６による技術的特徴および効果≫
以上のように、本実施例６によるリチウムイオン二次電池の製造方法は、電極材料１１を１層目の第１塗布膜として塗布する第１の塗工工程と、集電箔１の表面側から、第１塗布膜の表面を加熱する加熱工程とを有する。さらに、熱ゲル化剤を含む絶縁材料１２を２層目の第２塗布膜として塗布する第２の塗工工程と、この第２の塗工工程と同時に実施される、第２塗布膜の第１塗布膜との接触面を加熱する加熱（固化）工程と、第１塗布膜および第２塗布膜を乾燥させる乾燥工程とを有する。そして、加熱（固化）工程における第１塗布膜の温度を、１００℃以下で、かつ、絶縁材料１２に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高くなるように調整する。
【０１７３】
また、本実施例６によるリチウムイオン二次電池の製造装置は、電極材料１１を１層目の第１塗布膜として塗布する第１の塗工部と、第１塗布膜を集電箔１の表面側から加熱する加熱部と、熱ゲル化剤を含む絶縁材料１２を２層目の第２塗布膜として塗布し、同時に固化する第２の塗工部と、第１塗布膜および第２塗布膜を乾燥させる乾燥部とを備える。さらに、加熱部は、第１塗布膜の温度を、１００℃以下で、かつ、絶縁材料１２に含まれる熱ゲル化剤のゲル化温度よりも５℃以上高くなるように調整する機構を備える。
【０１７４】
本実施例６によれば、加熱された第１塗布膜の表面上に、熱ゲル化剤を含む絶縁材料１２を塗布することで、絶縁材料１２の第１塗布膜との接触面のみがゲル化して、活物質粒子が固定化する。その結果、図３に示したように、混合層２３の厚さＬ３を絶縁層２２の厚さＬ２の２０％以下とすることができる。
【０１７５】
また、本実施例６では、第１の塗工工程後に加熱を行うため、電極材料１１に含まれる溶媒の蒸発による影響を受けにくい。さらに、本実施例６では、集電箔１の表面側に設置された加熱手段１６により、第１塗布膜の表面のみを加熱するため、第１塗布膜全体を加熱する前述の実施例３，４と比較して、より小さい出力の加熱装置を使用することができる。
【０１７６】
従って、本実施例６では、前述の実施例１とほぼ同様の効果を得ることができる。さらに、前述の実施例３，４と比較して、出力の小さい加熱機構を用いることが可能となる。
【０１７７】
表１に、実施例１から実施例６における熱ゲル化剤のゲル化方法、熱ゲル化剤を含む材料、および加熱部材についてまとめる。
【０１７８】
【表１】
2016115576.tif 000003
【０１７９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１８０】
例えば前記実施の形態において説明したリチウムイオン二次電池の製造方法および製造装置は、具体例を示したものに過ぎず、その技術思想または主要な特徴から逸脱しなければ、様々な形の実施の形態であっても、同様の効果をほぼ得ることができる。
【０１８１】
また、ここではリチウムイオン二次電池を例に挙げて説明したが、リチウムイオン二次電池に限らず、前記実施の形態の効果は、例えば正極、負極、および正極と負極とを電気的に分離するセパレータを備える蓄電デバイスに幅広く適用することができる。蓄電デバイスとして、例えば他の形式の電池、またはキャパシタなどがある。
【符号の説明】
【０１８２】
１  集電箔
２  集電用金属箔ロール
３  巻き取りロール
４  ダイコータ
５  バックローラ
６  ダイコータ
７  バックローラ
８，９  タンク
１０  温度コントローラ
１１  電極材料
１２  絶縁材料
１３  乾燥室
１４  温度コントローラ
１５，１６  加熱手段
２１  電極層
２２  絶縁層
２３  混合層
５１  電極層
５２  絶縁層
５３  混合層
９１  口金
９３  マニホールド
９４  スリット
９５  電極材料溜り
９８  下流側リップ部
９９  下流側メニスカス
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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