(57)【要約】【課題】活物質ペーストを成膜して箔に転写する工程における転写不良を抑制する電極の製造方法を提供すること。【解決手段】本製造方法では，活物質ペースト６を膜状に成形して活物質膜７とし，活物質膜７をＢロール２にて搬送する。そして，Ｂロール２上の活物質膜７の外周面に対して，水の接触角が３０°以下となるように，コロナ処理装置４にてコロナ放電を行う。さらに，Ｂロール２に対向するＣロール３にて金属箔９を搬送し，コロナ放電が行われた活物質膜７の外周面と，Ｃロール３にて搬送されている金属箔９とを接触させて，活物質膜７を金属箔９に転写する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
箔の表面に活物質ペーストの層を形成する電極の製造方法であって，
前記活物質ペーストを膜状に成形して活物質膜とし，前記活物質膜を第１ロールにて搬送する成膜工程と，
前記第１ロール上の前記活物質膜の外周面に対して，水の接触角が３０°以下となるようにコロナ放電を行うコロナ処理工程と，
前記第１ロールに対向する第２ロールにて前記箔を搬送し，前記コロナ処理工程にてコロナ放電が行われた前記活物質膜の前記外周面と，前記第２ロールにて搬送されている前記箔とを接触させて，前記活物質膜を前記箔に転写する転写工程と，
を有することを特徴とする電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，箔の表面に活物質層を形成して電池用の電極を製造する製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から，例えば，リチウムイオン二次電池には，金属箔の表面に活物質層が形成されたシート状の電極が用いられている。シート状の電極を製造する製造方法として，活物質を含むペーストを膜状に成形してロールに付着させて搬送し，別のロールにて搬送される金属箔の表面に接触させて転写することによる製造方法がある。
【０００３】
電極の製造方法を開示した文献としては，例えば，特許文献１がある。特許文献１には，活物質が塗布されたシート電極を搬送しながらプレスする工程において，活物質層と接触する圧延ロール部材の表面に対して，コロナ放電器による放電処理を行う製造方法が開示されている。特許文献１では，コロナ放電によって圧延ロール部材の表面に付着した異物が変質し，ウエスで拭くことによって除去し易くなるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８７５４５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，前記した従来の技術には，次のような問題があった。すなわち，膜状に成形した活物質を，ロール間で箔に転写する際，転写不良が発生することがある。コロナ放電による表面処理は，転写不良の抑制にも効果が有ると予測されるが，前述した特許文献には，転写不良の抑制のためにコロナ放電を行う場合における処理の詳細についての記載が無い。単にコロナ放電を行っても，転写不良を抑制する効果を十分に発揮できない可能性が高い。
【０００６】
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，活物質ペーストを成膜して箔に転写する工程における転写不良を抑制する電極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電極の製造方法は，箔の表面に活物質ペーストの層を形成する電極の製造方法であって，前記活物質ペーストを膜状に成形して活物質膜とし，前記活物質膜を第１ロールにて搬送する成膜工程と，前記第１ロール上の前記活物質膜の外周面に対して，水の接触角が３０°以下となるようにコロナ放電を行うコロナ処理工程と，前記第１ロールに対向する第２ロールにて前記箔を搬送し，前記コロナ処理工程にてコロナ放電が行われた前記活物質膜の前記外周面と，前記第２ロールにて搬送されている前記箔とを接触させて，前記活物質膜を前記箔に転写する転写工程と，を有することを特徴としている。
【０００８】
上記態様における電極の製造方法では，活物質ペーストを成形して活物質膜とした後，活物質膜にコロナ放電を行う。特に，処理後の活物質膜における水の接触角が３０°以下となるようにコロナ放電を設定する。これにより，活物質膜の外周面のぬれ性が十分高まる。そして，コロナ放電を行った活物質膜の外周面と箔とを接触させる。従って，活物質膜が箔に容易に転写され，転写不良の抑制が期待できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば，活物質ペーストを成膜して箔に転写する工程における転写不良を抑制する電極の製造方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本形態の電極の製造装置を示す説明図である。
【図２】接触角による転写不良率の変化を示すグラフである。
【図３】コロナ処理量と接触角との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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，リチウムイオン二次電池用の電極の製造に用いる成膜装置に，本発明を適用したものである。
【００１２】
本形態の成膜装置１００の概略構成を，図１に示す。本形態の成膜装置１００は，金属箔の表面に電極活物質を含むペーストの層を形成した積層シート１０を製造する装置である。例えば，リチウムイオン二次電池として，捲回型の電極体と電解液とがケースに封入されて構成されているものがある。捲回型の電極体は，例えば，アルミ箔に正極活物質層を形成したシート状の正極電極と，銅箔に負極活物質層を形成したシート状の負極電極とを，間にセパレータを挟んで捲回することにより製造される。本形態の成膜装置１００にて製造された積層シート１０は，乾燥，プレス等の工程を経て，このような二次電池用の電極となる。
【００１３】
本形態の成膜装置１００は，図１に示すように，Ａロール１と，Ｂロール２と，Ｃロール３と，コロナ処理装置４と，を備えている。Ｂロール２は，第１ロールの一例であり，Ｃロール３は，第２ロールの一例である。本形態の成膜装置１００は，成膜工程と，コロナ処理工程と，転写工程と，をこの順に連続して実行する。
【００１４】
Ａロール１とＢロール２とＣロール３とは，図１に示すように，互いに平行であって，この順に並べて配置されている。そして，Ａロール１とＢロール２とは，わずかに隙間を空けて対向している。また，Ｂロール２とＣロール３とは，わずかに隙間を空けて対向している。Ａロール１とＣロール３とは，対向していない。コロナ処理装置４は，Ｂロール２の図中で下方の位置にてＢロール２と平行に配置された放電電極を備え，Ｂロール２に向けてコロナ放電を行う。
【００１５】
また，Ａロール１とＢロール２との間の図１中で上方には，軸方向の両側にそれぞれ仕切り板５が設けられている。そして，図１に示すように，活物質層の材料を含み，溶媒とともに混練されてペースト状となった活物質ペースト６が，Ａロール１とＢロール２との上方で，両側の仕切り板５の間に供給される。
【００１６】
成膜装置１００による積層シートの製造方法では，図１中に矢印で示すように，各ロール１，２，３が回転される。各ロールの回転方向は，２つのロールの対向位置では互いに順方向の回転となるように定められている。つまり，Ａロール１とＣロール３とは同じ回転方向に回転し，Ｂロール２は，Ａロール１やＣロール３とは逆方向に回転する。
【００１７】
そして，仕切り板５の間に供給された活物質ペースト６は，Ａロール１とＢロール２との回転により，Ａロール１とＢロール２との間の隙間から，図１中で下向きに押し出される。その結果，活物質ペースト６は，Ａロール１とＢロール２との対向位置にて，仕切り板５の間隔，および，Ａロール１とＢロール２との間の隙間の大きさによって規定される幅と厚さの連続した膜状に成形され，活物質膜７となる。この工程が，成膜工程に相当する。
【００１８】
各ロール１，２，３の回転速度は，Ａロール１の周速が最も遅く，Ｃロール３の周速が最も速い。Ｂロール２の周速は，Ａロール１の周速より速く，Ｃロール３の周速より遅い。そして，Ａロール１とＢロール２との間で成形された活物質膜７は，Ａロール１より周速の速いＢロール２の表面に担持され，図１中で略右下へ向かって，Ｂロール２によって搬送される。
【００１９】
また，各部材の軸方向の長さ，つまり，図１中で奥行き方向の長さは，それぞれが担持する部材の幅より大きければよい。例えば，Ａロール１の軸方向の長さ，Ｂロール２の軸方向の長さ，コロナ処理装置４の放電電極の長さは，いずれも，成形される活物質膜７の幅である仕切り板５の間隔よりも長い。また，Ｃロール３の軸方向の長さは，後述する金属箔９の幅よりも長い。金属箔９の幅は，活物質膜７の幅以上である。なお，省エネルギーの観点から，コロナ処理装置４の放電電極の長さは，Ｂロール２の軸方向の長さ以下であることが好ましい。また，各ロール１，２，３の径は，必ずしもすべて等しくなくてもよい。
【００２０】
Ｂロール２にて搬送される活物質膜７は，図１に示すように，コロナ処理装置４に対向する位置を通過する。コロナ処理装置４は，対向する位置を一定の速度で通過する活物質膜７に対して，所定の放電電力にて連続してコロナ放電を行う。活物質膜７のうちのコロナ処理装置４に対向する面である外周面は，コロナ放電によって，ぬれ性が向上する。具体的には，活物質膜７の外周面は，コロナ放電のエネルギーを受けて活性化される。また，活物質膜７の樹脂成分の表面には，親水性の極性基ができる。本形態の成膜装置１００では，コロナ処理装置４の出力は，処理後の活物質膜７の外周面における水の接触角が３０°以下となるように設定されている。この工程が，コロナ処理工程に相当する。
【００２１】
一方，Ｃロール３には，図１に示すように，金属箔９が巻き掛けられる。金属箔９は，供給ロール等の供給元から引き出され，Ｃロール３のうち，Ｂロール２との対向箇所よりも上流側で，Ｃロール３に巻き掛けられている。そして，金属箔９は，Ｃロール３の回転によって，Ｂロール２との対向箇所まで搬送される。
【００２２】
Ｂロール２に搬送されている活物質膜７と，Ｃロール３に搬送されている金属箔９とが，Ｃロール３とＢロール２との対向箇所において接触する。つまり，Ｃロール３とＢロール２との間の隙間の大きさは，金属箔９の厚さと，活物質膜７の厚さと，の合計よりも小さい。そして，Ｃロール３とＢロール２との対向箇所において，活物質膜７は，より周速の速いＣロール３へ移動し，金属箔９に転写される。この工程が，転写工程に相当する。
【００２３】
活物質膜７のうち，Ｃロール３とＢロール２との対向箇所において金属箔９に接触する外周面は，コロナ放電によってぬれ性が向上された面であるので，活物質膜７の金属箔９への転写は良好に行われる。これにより，金属箔９の上に活物質膜７の層が形成された積層シート１０が得られる。製造された積層シート１０は，Ｃロール３によって搬送され，次工程へと送られる。
【００２４】
次に，コロナ処理工程の詳細について説明する。本願の発明者は，成膜装置１００にて，銅箔に負極用の活物質膜を転写する工程において，コロナ処理装置４の出力の大きさによる転写不良率の違いを調べた。発明者は，さらに，コロナ処理装置４の出力の大きさに対して，処理後の活物質膜７の表面における水の接触角を調べた。これらの結果から，発明者は，活物質膜７の表面の水の接触角と転写不良の発生の程度との間には，一定の関係があることを見いだした。つまり，コロナ放電を行って活物質膜７の接触角を所定の値以下とすることにより，活物質膜７の金属箔９への転写不良を抑制する十分な効果が得られることが分かった。
【００２５】
処理後の活物質膜の接触角と転写不良率の変化の程度との関係を図２に示す。この図は，コロナ放電を施さなかった場合である非処理時の転写不良率を１００として，処理後の接触角の大きさと，非処理時の転写不良率に対する処理後の転写不良率の割合を，グラフ化して示したものである。そして，図２に示すように，コロナ放電を行った後の活物質膜の接触角が３０°以下であれば，転写不良率が非処理時の１０分の１以下となって，転写不良を適切に抑制できることが分かった。
【００２６】
また，発明者は，負極用の活物質ペーストを実験用に成形した活物質膜を用意し，５段階の処理量にてコロナ放電を行い，処理後の接触角を測定した。なお，負極用の活物質ペーストは，黒鉛等の炭素材料と結着剤とを含む。この実験により，コロナ処理装置の処理量と処理後の活物質膜の接触角との関係について，図３に示すような結果が得られた。つまり，図３に示したように，コロナ放電を行った後の活物質膜の接触角は，コロナ処理装置の処理量が大きいほど，より小さくなった。
【００２７】
コロナ処理装置の処理量は，単位面積，単位時間あたりの放電電力量であり，放電電力（Ｗ）を，放電幅（ｍ）と搬送速度（ｍ／ｍｉｎ）との乗算値で割ることで求められる値である。成膜装置１００では，放電幅は，例えば，活物質膜７の図１中で奥行き方向の幅，または，コロナ処理装置４の放電電極の長さに相当する。また，搬送速度は，コロナ処理装置と処理対象物との相対速度であって，成膜装置１００では，例えば，活物質膜７の搬送速度，または，Ｂロール２上での活物質膜７の表面の周速に相当する。
【００２８】
この実験では，活物質膜の搬送速度を変更してコロナ処理装置の処理量を変化させ，各処理量における処理後の活物質膜の水の接触角を測定した。実験では，放電幅０．２５ｍでセラミック電極式のコロナ処理装置を用いて，最大出力４ｋＷの放電電力にてコロナ放電を行った。このとき，活物質膜の搬送速度を変更して，それぞれの搬送速度での処理量を算出した。さらに，処理後の活物質膜の表面の３箇所にて水の接触角を測定し，その平均値を算出した。水の接触角は，画像処理による一般的な測定器を用いて測定した。なお，測定箇所による接触角の差は小さかった。
【００２９】
図３に示すように，コロナ放電を施す前の活物質膜の接触角は，約４２°であった。そして，コロナ処理装置の処理量を２５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ2以上とすれば，処理後の接触角を３０°以下とできることが分かった。３０°は，前述したように，転写不良率を，非処理時の１０分の１以下とできる良好な接触角である。
【００３０】
そこで，本形態の成膜装置１００では，処理後の活物質膜７における水の接触角が３０°以下となるように，コロナ処理装置４の使用条件を設定する。この使用条件は，コロナ処理装置４の処理量が２５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ2以上の所定値となるように，放電電力，放電幅，搬送速度の組合せを設定することで満たされる。従って，コロナ処理装置４によるコロナ放電によって，処理しない場合に比較して，転写不良は１０分の１程度となることが期待できる。
【００３１】
以上詳細に説明したように本形態の電極の製造方法によれば，成膜装置１００にて，Ａロール１とＢロール２とによって，活物質ペースト６を膜状に成形して活物質膜７とし，活物質膜７をＢロール２にて搬送する。さらに，Ｂロール２上の活物質膜７の外周面に，水の接触角が３０°以下となるようにコロナ放電による処理を施す。そして，コロナ放電による処理を施された外周面と，Ｃロール３にて搬送されている金属箔９とを接触させて，活物質膜７を金属箔９に転写する。接触角が３０°以下となるようにぬれ性が向上された活物質膜７と，金属箔９とを接触させるので，活物質ペーストを成膜して箔に転写する工程における転写不良の抑制が期待できる。
【００３２】
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。
【００３３】
例えば，本発明は，正極用の電極にも適用可能である。また，金属板に活物質ペーストによる層を形成してシート状の電極を製造する製造方法であれば，リチウムイオン二次電池用の電極に限らず，各種の電池の電極の製造方法に適用可能である。また，例えば，活物質ペーストを膜状に成形する成膜方法は，ロールの空隙によるものに限らない。
【符号の説明】
【００３４】
２  Ｂロール
３  Ｃロール
４  コロナ処理装置
６  活物質ペースト
７  活物質膜
９  金属箔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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