(57)【要約】【課題】絶縁微粒子堆積層を有する電極板を対象とし，切断工程を有し，電極板の切断を適切に行うとともに，切断後の切断面が十分に絶縁物粒子で覆われるようにした，電極板の製造方法を提供すること。【解決手段】集電箔５上に活物質層６を有し，さらにその上に絶縁微粒子堆積層であるセパレータ層４を有する電極板１を対象として切断工程を行う。切断工程では，電極板１に対し，０．５０〜１．０μｍの粒子径の硬質の絶縁物粒子１８を５〜１０ｗｔ％の固形分率で液体に分散させた粒子分散液１７を，１５０〜３３０ＭＰａの圧力かつ０．１〜０．５ｍｍのスポット径で吹き付ける。これにより，セパレータ層４を含む電極板１が適切に切断され，切断後の切断面が絶縁物粒子１８で覆われる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極板の製造方法において，
集電箔上に活物質層を有し，さらにその上に絶縁微粒子堆積層を有する電極板を対象とし，
前記電極板に対し，０．５０〜１．０μｍの粒子径の硬質絶縁物粒子を５〜１０ｗｔ％の固形分率で液体に分散させた粒子分散液を，１５０〜３３０ＭＰａの圧力かつ０．１〜０．５ｍｍのスポット径で吹き付けることで，前記電極板を切断する切断工程を有す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，電池内に収納される電極積層体を構成する電極板の製造方法に関する。さらに詳細には，正負の電極間に挟み込まれるセパレータ層として絶縁微粒子の堆積層を用いるとともに，この堆積層があらかじめ活物質層上に形成されている電極板を出発材とし，この出発材の電極板を切断する切断工程を含む，電極板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，種々の電池では，正負の電極板を交互に積層した電極積層体を電池ケース内に収納する構造をとっている。ここで電極積層体においては，正負の電極板の直接接触を防ぐため，間にセパレータが挟み込まれる。一方，このような電池の構成要素とするための電極板の製造過程では，切断工程が不可欠である。最初から電極積層体に積層されるサイズで電極板を作製することは必ずしも現実的でないからである。電極板の切断技術についての従来例として，特許文献１に記載されているものが挙げられる。同文献の技術では，研磨剤粒子を含む流体を電極板に高圧で噴射することで，電極板を切断している。そして切断後に切断面に対して，絶縁性粒子を含む流体を低圧で噴射している。切断端面を絶縁性皮膜で覆うためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１４６２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら前記した従来の技術には，次に説明するような問題点があった。すなわち，切断工程の後にさらに低圧噴射工程が必要で，工程数が多いのである。その原因は，切断工程で絶縁性粒子である研磨剤粒子を使用しているにもかかわらず，切断後の切断面上への研磨剤粒子の残留が少ないことにある。このため，切断面上に絶縁物を補充する低圧噴射工程を必要としていたのである。一方で近年ではセパレータとして，フィルム状に成形された多孔質樹脂を用いる替わりに，電極板上に絶縁微粒子を堆積させた堆積層が用いられるようになってきている。このようなセパレータ層が形成された電極板は，刃物できれいに切断することが必ずしも容易でない。このような事情もあり，微粒子の吹き付けによる電極板の切断を適切に行う技術が求められている。
【０００５】
本発明は，前記した従来の技術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，絶縁微粒子堆積層を有する電極板を対象とし，切断工程を有する電極板の製造方法であって，電極板の切断を適切に行うとともに，切断後の切断面が十分に絶縁物粒子で覆われるようにした，電極板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】
【０００６】
本発明の一態様における電極板の製造方法は，集電箔上に活物質層を有し，さらにその上に絶縁微粒子堆積層を有する電極板を対象とし，その電極板に対し，０．５０〜１．０μｍの粒子径の硬質絶縁物粒子を５〜１０ｗｔ％の固形分率で液体に分散させた粒子分散液を，１５０〜３３０ＭＰａの圧力かつ０．１〜０．５ｍｍのスポット径で吹き付けることで，前記電極板を切断する切断工程を有する。
【０００７】
上記態様における電極板の製造方法では，電極板の切断を，刃物ではなく，粒子分散液の高圧噴射により行う。これにより，電極板に絶縁微粒子堆積層が含まれていても，切断箇所付近における堆積層の崩れなく適切に切断工程がなされる。さらに，粒子径その他の条件が適切に選ばれているので，切断後の切断面には硬質絶縁物粒子が付着している。これにより，切断後の切断面が良好に絶縁物で覆われ，電池の電極体として積層しても微小短絡を生じにくい電極板が得られる。
【発明の効果】
【０００８】
本構成によれば，絶縁微粒子堆積層を有する電極板を対象とし，切断工程を有する電極板の製造方法であって，電極板の切断を適切に行うとともに，切断後の切断面が十分に絶縁物粒子で覆われるようにした，電極板の製造方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本形態で対象とする電極板の断面図である。
【図２】電極板へのセパレータ層の形成の工程図である。
【図３】本形態の切断工程により電極板が切断される状況を示す断面図である。
【図４】本形態の切断工程により切断した電極板を，他の電極板と積層する状況を示す断面図である。
【図５】本形態の切断工程の適用箇所の１つであるスリッティングを示す幅方向断面図である。
【図６】スリッティング後の電極板の重ね合わせにより電極捲回あるいは電極積層体を得ることを示す幅方向断面図および斜視図である。
【図７】長尺状の電極板を幅方向に切断する状況を示す斜視図である。
【図８】本形態で対象とする電極板の断面図である。
【図９】正負の電極板をまず一体化してから幅方向に切断する状況を示す斜視図である。
【図１０】本形態の切断工程により一体型電極板が切断される状況を示す断面図である。
【図１１】（比較例）刃物により一体型電極板が切断される状況を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。まず，本形態に係る電極板の製造方法において出発材とされる，切断前の電極板について説明する。図１に示す電極板１は，集電箔５の両表面上に活物質層６を形成し，さらに，両活物質層６の上をセパレータ層４で覆ったものである。活物質層６は電極活物質粒子７でできており，セパレータ層４は樹脂粒子１１が堆積した層である。なお，図１に示されるもののうち両セパレータ層４を除いた，集電箔５および両活物質層６の部分を電極板２という。以下，これと区別して，図１に示されるもの全体のことを，セパレータ層４付き電極板１ということがある。
【００１１】
セパレータ層４付き電極板１は図２に示すように，電極板２に塗工装置１２で塗工を施し，乾燥炉１３で乾燥させることで得られる。塗工装置１２で電極板２に塗工するのは，樹脂粒子１１を溶媒に分散した分散液である。なお，図２に示したのは片面分の塗工を行うプロセスであるが，電極板２の両面に順次セパレータ層４の塗工をすることで，図１に示したセパレータ層４付き電極板１が得られる。
【００１２】
本形態では，上記のセパレータ層４付き電極板１に対して切断工程を実施する。この切断工程では図３の断面図に示すように，水ジェット加工により電極板１をセパレータ層４ごと切断する。すなわち，１５０〜３３０ＭＰａの高圧で水１７を噴射してセパレータ層４付き電極板１に当てる。水噴射のスポット径は，０．１〜０．５ｍｍの範囲内とする。ここで，噴射する水１７としては，絶縁物粒子１８が分散されている粒子分散水を用いる。粒子分散水１７の固形分率は，５〜１０ｗｔ％の範囲内とする。また，絶縁物粒子１８の粒サイズは，Ｄ５０粒度（レーザー回折粒度分布計による）にて０．５〜１．０μｍの範囲内とする。絶縁物粒子１８の研削作用により，セパレータ層４付き電極板１が図３中で左右に切断される。このような粒子分散水１７による水ジェット加工は例えば，特許文献１の［００２７］に「アブレシブウォータージェット装置」と紹介されている装置により可能である。
【００１３】
このため，切断後のセパレータ層４付き電極板１では，切断箇所付近においても，セパレータ層４の崩れ等がなく，切断前の層構造がほぼそのまま残っている。これは，水ジェット加工による切断では，刃物による切断の場合と異なり，切断時の圧力がピンポイントに切断箇所のみに掛かることと，研削が上記のような微小サイズの粒子により行われることによる。このため，切断後の切断面には，いわゆるバリがほとんどない。また，切断面のほぼ全体にわたって，絶縁物粒子１８が付着している。このため，切断面における活物質層６や集電箔５の露出度が低下している。もちろんこれは，噴射された粒子分散水１７中に含まれていたものが切断面上に残留したものである。
【００１４】
このように切断面にバリがなくまた絶縁物粒子１８が付着していることから，切断後に他の電極板３と積層する場合（図４参照）でも，他の電極板３との間での短絡は生じない。活物質層９は，電極活物質粒子１０でできている。なお，他の電極板３は，集電箔８の両表面上に活物質層９を形成した，電極板２と類似の構造のものである。ただし電極板２と電極板３との一方が正極板で他方が負極板である。
【００１５】
ここで，絶縁物粒子１８は，モース硬度が３以上の硬質のものである必要がある。硬度の低い材質のものでは研削作用がなく，セパレータ層４付き電極板１の切断ができないからである。具体的には，研磨材として提供されているアルミナ，ダイヤモンド，炭化珪素，立方晶窒化硼素，ベーマイト等の粉末が使用可能である。絶縁物粒子１８を分散させる分散媒としては，上記の水の他，例えばメタノールやエタノール等の他の種類の液体も使用可能である。
【００１６】
本形態の切断工程の適用箇所としては，例えば，２条分の幅で作製された長尺状の電極板のスリッティング（図５）が挙げられる。図５の下段に示される切断後のセパレータ層４付き電極板１では，切断端面（図中左右方向中央）の反対側（図中左右方向両端）に，非塗工部１４が突出している。そこで図５の下段のセパレータ層４付き電極板１を，こちらも２条分からの切断後である電極板３とともに，非塗工部１４，１５が反対向きに突出するように長尺状のまま重ね合わせる（図６の左側）。これを巻き取ることで円筒形電極捲回体２３や扁平型電極捲回体２４が得られる（図６の右側上段）。
【００１７】
あるいは，長尺状の電極板１，３を幅方向に切断してまずカード状にしてから（図７），そのカード状の電極板１，３（範囲Ａ）を積み重ねる（図６の左側）ことで，平積み型の電極積層体２５を得ることもできる（図６の右側下段）。もちろん図７中のカード状への切断についても，本形態の切断工程を適用することができる。
【００１８】
あるいは本形態では，図８に示すような一体型電極板１６を切断工程の対象とすることもできる。図８の一体型電極板１６は，セパレータ層４付き電極板１と，電極板３とを，圧着して一体化したものである。すなわち図９に示すようにセパレータ層４付き電極板１と電極板３とを，長尺状のまままず圧着して一体化する。ここで圧着されるセパレータ層４付き電極板１および電極板３はいずれも，前述のスリッティング後のものであり，圧着に際しては前述と同様に，非塗工部１４，１５が反対向きに突出するように重ね合わせる。そしてその後の一体型電極板１６を，間隔を置いて幅方向に切断する。これによりカード状の一体型電極板１６（範囲Ａ）が得られる。
【００１９】
もちろんこの切断についても，本形態の切断工程を適用することができる。これにより図１０に示されるように，電極板２の部分と電極板３の部分とを同時に切断できる。このため，生産性の点で有利である。また，電極板２の部分と電極板３の部分とが同一サイズとなるので，積層に際してのオフセットが不要で，スペース効率も高い。
【００２０】
また，もちろん図１０の切断の場合でも図３の場合と同様に，切断箇所付近においても，切断前の層構造がほぼそのまま残っている。もし一体型電極板１６を刃物１９で切断すると，図１１に示されるように，切断箇所付近（Ｂの部分）の層構造が乱れて短絡の原因になりがちである。しかし本形態の切断工程ではそのようなことはない。また，切断面全体にわたって絶縁物粒子１８が付着している。このため，切断後にさらに積層する場合でも，正負極間の短絡は生じない。また，カード状の一体型電極板１６は，位置合わせしながらの積層がやりやすい。一体型電極板１６は全体がほぼ剛体であり，フィルムセパレータ等を使うことなくカード状の一体型電極板１６同士のみで積層できるからである。
【実施例】
【００２１】
以下に実施例および比較例を説明する。本実施例および比較例では，セパレータ層４付き電極板１であって負極用のものを対象とした。セパレータ層４付き電極板１そのものについては，集電箔５が銅箔で，活物質粒子７が黒鉛である負極板２の両面上にセパレータ層４を形成したものを用いた。セパレータ層４の形成のための塗工材としては，ポリエチレン粒子の水分散液（以下，ＰＥ分散液，という）と，増粘剤としてのＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）との以下の混合液を使用した。
ＰＥ分散液：三井化学製「ケミパールＷ３００」９９．８重量部
増粘剤：日本製紙製「サンローズＭＡＣ３５０」０．２重量部
【００２２】
塗工工程の条件は次の通りとした。
塗工装置の種類：グラビアロール式のもの
膜厚：２５μｍ
【００２３】
上記条件で，図５の上段に示した層構造の２条分の幅のセパレータ層４付き電極板１を作製した。これを図５の下段に示すように切断するスリッティングを，表１の「条件」欄に示す条件で行った。絶縁物粒子１８の種類としてはアルミナを，分散媒としては水を使用した。また，各実施例および各比較例について，表１の「結果」欄に示される試験を行った。
【００２４】
表１中の「条件」の各欄について説明する。
粒子径：絶縁物粒子１８の前述のＤ５０粒度である。
固形分率：粒子分散水１７の全重量に対して絶縁物粒子１８が占める重量比である。
噴射圧：粒子分散水１７のセパレータ層４付き電極板１への噴射の圧力である。
スポット径：粒子分散水１７の噴射のスポット径である。
【００２５】
表１中の「条件」の各欄において，表中に斜体字で示されている数値は，当該パラメータについての好適な範囲から外れている数値である。比較例１，２では粒子径が，比較例３，４では固形分率が，比較例５，６では噴射圧が，比較例７，８ではスポット径が，好適な範囲から外れている。一方，実施例１〜９のいずれにおいても，すべてのパラメータが好適な範囲内にある。
【００２６】
表１中の「結果」の各欄について説明する。
切断可否：「条件」欄の条件でセパレータ層４付き電極板１を切断することが可能であったか否かを示す。
断面被覆率：切断可否が「○」であったものについての，切断後の切断面における絶縁物粒子１８による被覆の程度を示す。具体的には，切断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察し，観察像上にて，絶縁物粒子１８により被覆されている部分が占める面積比率を求めた。９０％以上を合格とし，９０％未満を不合格（表１中に斜体字で示す）とした。
【００２７】
自己放電量：切断可否が「○」であったものを正極板３（集電箔８がアルミ箔で活物質粒子１０がリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物）とともに積層して作製した電池における自己放電量を示す。具体的には当該電池をフル充電した直後の電圧Ｖ１と，その後１０日間放置した後での電圧Ｖ２とについての，Ｖ２−Ｖ１の値である。−１００ｍＶ以上（絶対値にて数値が小さい）を合格とし，−１００ｍＶ未満（絶対値にて数値が大きい）を不合格（同上）とした。
判定：上記３つの結果についての総合判定である。切断可否が「○」であり，かつ，断面被覆率および自己放電量がいずれも合格であったもののみを「○」とし，それ以外のものを「×」とした。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１の「結果」欄から，次のことが分かる。まず，実施例１〜９のものはいずれも，切断可否が「○」であり，かつ，断面被覆率および自己放電量がともに合格であった。このため，実施例１〜９のものはすべて，判定が「○」となった。
【００３０】
一方，比較例１〜８のものでは，判定がすべて「×」であった。より詳細に見ると，まず，比較例３〜５，７，８では，切断可否自体が「×」であった。このためこれらの比較例では，断面被覆率や自己放電量の評価ができなかった。比較例３は，粒子分散水１７の固形分率が低すぎる比較例である。このため，絶縁物粒子１８が過少であることによる切削力不足で切断ができなかったものと解される。一方，粒子分散水１７の固形分率が高すぎる比較例４でも切断ができなかった。実は比較例４では，粒子分散水１７の噴射ノズルが早期に詰まってしまい，噴射自体に支障があった。絶縁物粒子１８が過剰に配合されていることにより粒子分散水１７の粘度が高すぎたためと解される。
【００３１】
比較例５は，粒子分散水１７の噴射圧が低すぎる比較例である。このため，噴射された粒子分散水１７のエネルギーが低く切断ができなかったものと解される。比較例７は，粒子分散水１７の噴射のスポット径が小さすぎる比較例である。一方比較例８は，スポット径が大きすぎる比較例である。これら２つの切断可否が「×」いずれもであったことから，スポット径にも適切な範囲があることが分かる。
【００３２】
比較例１，２，６のものでは，切断可否は「○」であったものの，断面被覆率や自己放電量が合格に至らなかった。比較例１は絶縁物粒子１８の粒子径が小さすぎる比較例である。このため切断はできたものの，切断後の切断面を絶縁物粒子１８で十分に覆うことができなかったものと解される。このことが，電池の状態にて正負極間の微小短絡を招き自己放電量の不合格に繋がったものと思われる。一方，絶縁物粒子１８の粒子径が大きすぎる比較例２でも，切断はできたものの断面被覆率や自己放電量が不合格という結果になった。絶縁物粒子１８の粒子径が大きすぎて切断面上に残留しにくかったものと解される。比較例６は，粒子分散水１７の噴射圧が高すぎる比較例である。このため，噴射された粒子分散水１７において絶縁物粒子１８と水とが分離気味で，切断面上への絶縁物粒子１８の残留が困難であったと解される。
【００３３】
以上詳細に説明したように本実施の形態および実施例によれば，セパレータ層４付き電極板１あるいは一体型電極板１６を切断するに際して，硬質の絶縁物粒子１８を水等の液体に分散させた粒子分散液を当該電極板に噴射することとしている。これにより，絶縁微粒子堆積層であるセパレータ層４を有する電極板であっても切断箇所における層構造の崩れがなく適切に切断できるとともに，切断後の切断面が絶縁物粒子１８で十分に覆われる，切断済みの電極板の製造方法が実現されている。この方法で切断した切断済み電極板を用いることで，自己放電量が過多でない電池が得られるものである。
【００３４】
なお，本実施の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，前記実施例ではセパレータ層４付き電極板１を対象とする例を示したが，一体型電極板１６を対象としても同様である。
【符号の説明】
【００３５】
１    セパレータ層付き電極板
２    電極板
３    電極板
４    セパレータ層
５    集電箔
６    活物質層
８    集電箔
９    活物質層
１１  樹脂粒子
１６  一体型電極板
１７  水，粒子分散水
１８  絶縁物粒子
【図１】
2017068962.tif 000004
【図２】
2017068962.tif 000005
【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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【図１０】
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【図１１】
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