(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電用芯材の表面に活物質層が形成された非水系電池用電極板であって、
前記電極板は、
前記集電用芯材の両面に活物質層が形成された両面塗工部と、
前記集電用芯材の端部であって、前記活物質層が形成されていない芯材露出部と、
前記両面塗工部と前記芯材露出部との間であって、前記集電用芯材の片面にのみ活物質層が形成された片面塗工部と
を有し、
前記両面塗工部の両面に前記電極板の長手方向に対して傾斜した複数の溝部が形成され、かつ、前記片面塗工部には溝部が形成されていない、電池用電極板。
【請求項２】
前記両面塗工部の両面に形成された溝部は、位相が対称になっている、請求項１に記載の電池用電極板。
【請求項３】
前記電極板は、負極板である、請求項１に記載の電池用電極板。
【請求項４】
前記溝部の深さは、４μｍ〜２０μｍの範囲にある、請求項１に記載の電池用電極板。
【請求項５】
前記溝部は、前記電極板の長手方向に沿って、１００μｍ〜２００μｍのピッチで形成されている、請求項１に記載の電池用電極板。
【請求項６】
前記溝部は、前記電極板の幅方向に対して、一端面から他端面に貫通して形成されている、請求項１に記載の電池用電極板。
【請求項７】
前記両面塗工部の両面に形成された溝部は、前記電極板の長手方向に対して、互いに異なる方向に３０°〜９０°の範囲の角度に傾斜した形成され、かつ、互いに直角に立体交差している、請求項１に記載の電池用電極板。
【請求項８】
正極板および負極板がセパレータを介して積層または巻回されてなる電池用極板群であって、
前記正極板および負極板の少なくとも一方の電極板は、請求項１に記載の構成を有している、電池用極板群。
【請求項９】
前記極板群は、前記電極板の前記芯材露出部を巻き始端として巻回されている、請求項８に記載の電池用極板群。
【請求項１０】
電池ケース内に、請求項８に記載の極板群が収容されるとともに、所定量の非水電解液が注液され、かつ、前記電池ケースの開口部が密閉状態に封口されている、リチウム二次電池。
【請求項１１】
請求項１に記載の非水系電池用電極板の製造方法であって、
集電用芯材の両面に活物質層が形成された両面塗工部と、前記集電用芯材の片面にのみ活物質層が形成された片面塗工部と、前記活物質層が形成されていない芯材露出部とが、この順序で連続的に形成された電極板フープ材を用意する工程（ａ）と、
前記電極板フープ材の上下に、表面に複数の突条部が形成された一対のローラを配置し、該一対のローラを前記電極板フープ材の両面に押圧しながら回転させて、前記電極板フープ材を前記一対のローラの隙間を通過させながら、前記両面塗工部の両面に前記電極板フープ材の長手方向に対して傾斜した複数の溝部を同時に形成する工程（ｂ）と、
前記両面塗工部が前記一対のローラの隙間を通過した後、前記片面塗工部が前記一対のローラの隙間を通過する間、前記一対のローラを前記片面塗工部に対して非押圧状態に保持する工程（ｃ）と、
前記電極板フープ材を、前記両面塗工部と片面塗工部との中間にある前記芯材露出部を切断して、前記電池用電極板に分離する工程（ｄ）と
を含む、電池用電極板の製造方法。
【請求項１２】
前記工程（ｃ）において、前記電極板フープ材に掛けられた張力によって、該電極板フープ材を前記一対のローラの隙間を通過させる搬送力が付与されている、請求項１１に記載の電池用電極板の製造方法。
【請求項１３】
前記一対のローラは、固定ローラと可動ローラとで構成されており、
前記工程（ｂ）において、前記可動ローラを一定の圧力で前記電極板フープ材の表面に押圧しながら回転させることによって、前記両面塗工部の両面に所定の深さの溝部が形成され、
前記工程（ｃ）において、前記可動ローラを前記片面塗工部に対して非押圧状態に保持するとともに、前記固定ローラと補助駆動用ローラとで前記電極板フープ材を挟み付けることによって、該電極板フープ材に前記一対のローラの隙間を通過させる搬送力が付与される、請求項１１に記載の電池用電極板の製造方法。
【請求項１４】
前記工程（ｃ）において、前記電極板フープ材における前記一対のローラに対し、供給側および取出側の各箇所のテンションが常に一定になるように調整されており、前記電極板フープ材を前記固定ローラのほぼ半周に巻きつけて、その巻き付けた状態の前記電極板フープ材の部位を前記固定ローラと前記補助駆動用ローラとにより挟み付けることにより、前記電極板フープ材に搬送力が付与される、請求項１３に記載の電池用電極板の製造方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の非水系電池用電極板を製造する装置であって、
表面に複数の突条部が形成された一対のローラと、
集電用芯材の表面に活物質層が形成された電極板フープ材に、前記一対のロ−ラの隙間を通過させる搬送力を付与する搬送力付与手段と、
前記一対のローラが前記電極板フープ材を押圧する圧力の大きさを調節する圧力調整手段と、
前記一対のローラの隙間の距離を調整する距離調整手段と、
前記集電用芯材の両面に活物質層が形成された両面塗工部と、前記集電用芯材の片面にのみ活物質層が形成された片面塗工部と、前記活物質層が形成されていない芯材露出部とがこの順序で連続的に形成された電極板フープ材を、前記一対のローラの隙間を通過させながら、前記圧力調整手段により、前記一対のローラを前記電極板フープ材の両面に一定の圧力で押圧しながら回転させることによって、前記両面塗工部の両面に前記電極板フープ材の長手方向に対して傾斜した複数の溝部を同時に形成し、かつ、前記両面塗工部が前記一対のローラの隙間を通過した後、前記片面塗工部が前記一対のローラの隙間を通過する間、前記距離調整手段により、前記一対のローラを前記片面塗工部に対して非押圧状態に保持されるように制御する制御手段と
を備えた、電池用電極板の製造装置。
【請求項１６】
前記一対のローラは、固定ローラと可動ローラとで構成されており、
前記圧力調整手段は、前記可動ローラが一定の圧力で前記電極板フープ材の表面に押圧しながら回転するように調整する機構を備え、
前記距離調整手段は、前記片面塗工部が前記一対のローラの隙間を通過する間、前記可動ローラが前記片面塗工部を押圧するのを阻止するストッパを備え、
前記搬送力付与手段は、前記固定ローラと補助駆動用ローラとで前記電極板フープ材を挟み付けることによって、該電極板フープ材に前記一対のローラの隙間を通過させる搬送力が付与する機構を備えている、請求項１５に記載の電池用電極板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてリチウム二次電池用の電極板及びその製造方法並びに製造装置、この電極板により構成した極板群、並びにこの極板群を用いたリチウム二次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯用電子機器や通信機器などの駆動電源として利用が広がっているリチウム二次電池は、一般に、負極板には、リチウムの吸蔵・放出が可能な炭素質材料を用い、正極板には、ＬｉＣｏＯ2などの遷移金属とリチウムの複合酸化物を活物質として用いており、これによって高電位で高放電容量の二次電池になっている。そして、電子機器および通信機器の多機能化に伴って、さらなる高容量化が望まれている。
【０００３】
高容量のリチウム二次電池を実現するために、例えば、正極板と負極板の電池ケース内での占有体積を増やして、電池ケース内における電極板のスペース以外の空間を減らすことによって、一層の高容量化を図ることができる。
【０００４】
また、正極板および負極板の構成材料を塗料化した合剤ペーストを集電用芯材上に塗布乾燥して活物質層を形成した後、この活物質層をロールプレスで高加圧して規定厚みまで圧縮して、活物質の充填密度を高くすることによって、一層の高容量化が可能となる。
【０００５】
ところで、電極板の活物質の充填密度が高くなると、電池ケース内に注液した比較的粘性の高い非水電解液を、正，負極板の間にセパレータを介して高密度に積層または渦巻状に巻回されてなる極板群の小さな隙間に浸透させることが難しくなるため、所定量の非水電解液を含浸させるまでに長い時間を要するという問題がある。しかも、電極板の活物質の充填密度を高くしたことによって、電極板中の多孔度が小さくなって電解液が浸透し難くなるため、極板群への非水電解液の含浸性が格段に悪くなり、その結果、極板群中での非水電解液の分布が不均一となるという問題がある。
【０００６】
そこで、負極活物質層の表面に、非水電解液の浸透方向に、電解液案内溝部を形成することによって、負極全体に非水電解液を浸透させる方法が特許文献１に記載されている。なお、溝部の幅や深さを大きくすれば、含浸時間を短縮することができるが、逆に、活物質の量が減るため、充放電容量が低下したり、極板間の反応が不均一になって電池特性が低下するため、これらを考慮して、溝部の幅や深さは所定の値に設定される。
【０００７】
ところで、負極活物質層の表面に形成された溝部は、極板を巻回して電極群を形成する際、極板を破断させる要因となり得る。そこで、含浸性を向上しつつ、極板の破断を防止する方法が、特許文献２に記載されている。
【０００８】
すなわち、極板の表面に、極板の長手方向に対して傾斜角をなすように溝部を形成することによって、極板を巻回して電極群を形成する際に、極板の長手方向に働く張力を分散させることができ、これにより極板の破断を防止することができる。
【０００９】
なお、電解液の含浸性を向上させる目的ではないが、過充電による過熱を抑制するために、正極または負極に対向する面に、表面が部分的に凸部を有する多孔膜を設ける方法が、特許文献３に記載されている。すなわち、多孔膜の凸部と電極板との間に生じる隙間に、他の部位よりも多くの非水電解液を保持することによって、この部位において過充電反応を集中的に進行させることによって、電池全体として過充電の進行を抑制し、過充電による過熱を抑制することができる。
【特許文献１】特開平９−２９８０５７号公報
【特許文献２】特開平１１−１５４５０８号公報
【特許文献３】特開２００６−１２７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
正極板と負極板とをセパレータを介して巻回して極板群を構成する際、集電リードを取り付けた集電用芯材（集電体）の露出部を巻き始端として渦巻状に巻回されるため、極板群を構成したときの中心部の最内周側に位置する活物質層は、電池反応に寄与しない無駄な部分となる。そのため、芯材の端部（巻き始端）においては、芯材の片面にだけ活物質層を形成（その他の部分は、芯材の両面に活物質層を形成）することによって、電池反応に寄与しない無駄な活物質層を排除し、これにより、電池ケース内の空間体積を有効に活用でき、その分だけ電池の高容量化を図ることができる。
【００１１】
ところで、極板の両面に形成された活物質層の両面に溝部を形成する方法として、表面に複数の突条部が形成された一対のローラを極板の上下にそれぞれ配置し、この一対のローラを極板の両面に押圧しながら回転・移動させて溝部加工を行う方法（以下、「ロールプレス加工」という。）は、極板の両面に複数の溝部を同時に形成することができるため、量産性に優れる。
【００１２】
本願発明者等は、電解液の含浸性を向上させる目的で、ロールプレス加工を用いて、活物質層の両面に溝部を形成した電極板を種々検討していたところ、以下のような課題があることを見出した。
【００１３】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、極板１０３の製造工程を示した斜視図である。まず、図１０（ａ）に示すように、帯状の集電用芯材１１２の両面に活物質層１１３が形成された両面塗工部１１４と、芯材１１２の片面にのみ活物質層１１３が形成された片面塗工部１１７と、活物質層１１３が形成されていない芯材露出部１１８とを有する極板フープ材１１１を形成する。次に、図１０（ｂ）に示すように、ロールプレス加工により、活物質層１１３の表面に複数の溝部１１０を形成した後、図１０（ｃ）に示すように、両面塗工部１１４と芯材露出部１１８との境界に沿って極板フープ材１１１を切断し、然る後、芯材露出部１１８に集電リード１２０を接合することによって、極板１０３が製造される。
【００１４】
しかしながら、図１１に示すように、両面塗工部１１４と芯材露出部１１８との境界に沿って極板フープ材１１１を切断したとき、芯材露出部１１８とこれに続く片面塗工部１１７とが大きく湾曲状に変形するという問題が生じた。
【００１５】
これは、ロールプレス加工が、極板フープ材１１１をローラ間の隙間を連続的に通過させながら行われるため、両面塗工部１１４における活物質層１１３の両面に溝部１１０が形成されるのに引き続き、片面塗工部１１７における活物質層１１３の表面にも溝部１１０が形成されたことに起因するものと考えられた。すなわち、溝部１１０が形成されることによって活物質層１１３は延ばされるが、両面塗工部１１４では、両面の活物質層１１３が同程度に延ばされるのに対して、片面塗工部１１７では、活物質層１１３は片面においてのみ延ばされるため、活物質層１１３の引っ張り応力により、片面塗工部１１７が、活物質層１１３の形成されていない側に大きく湾曲して変形したものと考えられる。
【００１６】
極板フープ材１１１の切断によって、極板１０３の端部（芯材露出部１１８とこれに続く片面塗工部１１７）が湾曲状に変形すると、極板１０３を巻回して極板群を構成する際、巻きずれを起こすおそれがある。また、電極板を積層して極板群を構成する場合においても、折れ曲がり等が発生するおそれがある。さらに、極板１０３の搬送時に、極板１０３の端部を確実にチャックできずに、搬送に失敗したり、活物質の脱落が起きるおそれがある。そのため、生産性が低下するだけでなく、電池の信頼性の低下を招くおそれもある。
【００１７】
本発明は、かかる課題に鑑みなされたもので、その主な目的は、電解液の含浸性に優れ、かつ、生産性及び信頼性に優れた電池用電極板、及びこれを用いたにリチウム二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明は、両面塗工部の表面に溝部が形成された電池用電極板において、片面塗工部の表面には溝部を形成しない構成を採用する。これにより、片面塗工部に形成された活物質層による引っ張り応力が緩和されるため、芯材露出部とこれに続く片面塗工部とが大きく湾曲状に変形するのを防止することができる。
【００１９】
すなわち、本発明に係わる電池用電極板は、集電用芯材の表面に活物質層が形成された非水系電池用電極板であって、集電用芯材の両面に活物質層が形成された両面塗工部と、集電用芯材の端部であって、活物質層が形成されていない芯材露出部と、両面塗工部と芯材露出部との間であって、集電用芯材の片面にのみ活物質層が形成された片面塗工部とを有し、両面塗工部の両面に電極板の長手方向に対して傾斜した複数の溝部が形成され、かつ、片面塗工部には溝部が形成されていないことを特徴とする。
【００２０】
このような構成によれば、両面塗工部の表面に溝部を形成することによって、電解液の含浸性が向上するとともに、片面塗工部の表面には溝部を形成しないようにすることによって、電極板の芯材露出部とこれに続く片面塗工部とが大きく湾曲状に変形するのを防止することができる。これにより、電極板を巻回して極板群を構成する際の巻きずれや、電極板を積層して極板群を構成する際の折れ曲がりを防止するとともに、電極板の搬送時における搬送トラブルや活物質の脱落を防止するができる。その結果、電解液の含浸性に優れ、かつ、生産性及び信頼性に優れた電池用電極板を実現することが可能となる。
【００２１】
ある好適な実施形態において、上記両面塗工部の両面に形成された溝部は、位相が対称になっている。
【００２２】
上記電極板は、負極板であることが好ましい。また、溝部の深さは、４μｍ〜２０μｍの範囲にあることが好ましい。また、溝部は、電極板の長手方向に沿って、１００μｍ〜２００μｍのピッチで形成されていることが好ましい。また、溝部は、電極板の幅方向に対して、一端面から他端面に貫通して形成されていることが好ましい。さらに、両面塗工部の両面に形成された溝部は、前記電極板の長手方向に対して、互いに異なる方向に３０°〜９０°の範囲の角度に傾斜した形成され、かつ、互いに直角に立体交差していることが好ましい。
【００２３】
本発明に係わる電池用極板群は、正極板および負極板がセパレータを介して巻回されてなる電池用極板群であって、正極板および負極板の少なくとも一方の電極板は、上記記載の電池用電極板の構成を有し、極板群は、電極板の芯材露出部を巻き始端として巻回されていることを特徴とする。また、積層時の電池用極板群では電極板の芯材露出部を積層始端として積層される。
【００２４】
本発明に係わるリチウム二次電池は、電池ケース内に、上記記載の極板群が収容されるとともに、所定量の非水電解液が注液され、かつ、電池ケースの開口部が密閉状態に封口されていることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係わる電池用電極板の製造方法は、上記記載の構成からなる非水系電池用電極板の製造方法であって、集電用芯材の両面に活物質層が形成された両面塗工部と、集電用芯材の片面にのみ活物質層が形成された片面塗工部と、活物質層が形成されていない芯材露出部とが、この順序で連続的に形成された電極板フープ材を用意する工程（ａ）と、電極板フープ材の上下に、表面に複数の突条部が形成された一対のローラを配置し、該一対のローラを電極板フープ材の両面に押圧しながら回転させて、電極板フープ材を前記一対のローラの隙間を通過させながら、両面塗工部の両面に電極板フープ材の長手方向に対して傾斜した複数の溝部を同時に形成する工程（ｂ）と、両面塗工部が一対のローラの隙間を通過した後、片面塗工部が一対のローラの隙間を通過する間、一対のローラを片面塗工部に対して非押圧状態に保持する工程（ｃ）と、電極板フープ材を、両面塗工部と片面塗工部との中間にある芯材露出部を切断して、電池用電極板に分離する工程（ｄ）とを含むことを特徴とする。
【００２６】
ある好適な実施形態において、上記工程（ｃ）において、電極板フープ材に掛けられた張力によって、該電極板フープ材を一対のローラの隙間を通過させる搬送力が付与されている。
【００２７】
ある好適な実施形態において、上記一対のローラは、固定ローラと可動ローラとで構成されており、工程（ｂ）において、可動ローラを一定の圧力で電極板フープ材の表面に押圧しながら回転させることによって、両面塗工部の両面に所定の深さの溝部が形成され、工程（ｃ）において、可動ローラを片面塗工部に対して非押圧状態に保持するとともに、固定ローラと補助駆動用ローラとで電極板フープ材を挟み付けることによって、該電極板フープ材を一対のローラの隙間を通過させる搬送力が付与される。なお、一対のローラは少なくとも片方が可動式であればよい。
【００２８】
本発明に係わる電池用電極板の製造装置は、上記記載の構成よりなる非水系電池用電極板を製造する装置であって、表面に複数の突条部が形成された一対のローラと、集電用芯材の表面に活物質層が形成された電極板フープ材に、一対のローラの隙間を通過させる搬送力を付与する搬送力付与手段と、一対のローラが電極板フープ材を押圧する圧力の大きさを調節する圧力調整手段と、一対のローラの隙間の距離を調整する距離調整手段とを備え、集電用芯材の両面に活物質層が形成された両面塗工部と、集電用芯材の片面にのみ活物質層が形成された片面塗工部と、活物質層が形成されていない芯材露出部とがこの順序で連続的に形成された電極板フープ材を、一対のローラの隙間を通過させながら、圧力調整手段により、一対のローラを電極板フープ材の両面に一定の圧力で押圧しながら回転させることによって、両面塗工部の両面に電極板フープ材の長手方向に対して傾斜した複数の溝部を同時に形成し、かつ、両面塗工部が一対のローラの隙間を通過した後、片面塗工部が一対のローラの隙間を通過する間、距離調整手段により、一対のローラを片面塗工部に対して非押圧状態に保持されるように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２９】
ある好適な実施形態において、上記一対のローラは、固定ローラと可動ローラとで構成されており、圧力調整手段は、可動ローラが一定の圧力で電極板フープ材の表面に押圧しながら回転するように調整する機構を備え、距離調整手段は、片面塗工部が一対のローラの隙間を通過する間、可動ローラが片面塗工部を押圧するのを阻止するストッパ機構を備え、搬送力付与手段は、固定ローラと補助駆動用ローラとで前記電極板フープ材を挟み付けることによって、該電極板フープ材を一対のローラの隙間を通過させる搬送力を付与する機構を備えている。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、両面塗工部の表面に溝部が形成された電池用電極板において、片面塗工部の表面には溝部を形成しない構成にすることによって、電解液の含浸性を向上させることができるとともに、電極板の芯材露出部とこれに続く片面塗工部とが大きく湾曲状に変形するのを防止することができる。これにより、電極板を巻回して極板群を構成する際の巻きずれや、電極板を積層して極板群を構成する際の折れ曲がりを防止するとともに、電極板の搬送時における搬送トラブルや活物質の脱落を防止するができる。その結果、電解液の含浸性に優れ、かつ、生産性及び信頼性に優れた電池用電極板を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００３２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態におけるリチウム二次電池を模式的に示した縦断面図である。このリチウム二次電池は、複合リチウム酸化物を活物質とする正極板２と、リチウムを保持できる材料を活物質とする負極板３とを、これらの間にセパレータ４を介在させて渦巻状に巻回することにより極板群１が構成されている。この極板群１は、有底円筒状の電池ケース７内に収容され、電池ケース７内に所定量の非水溶媒からなる電解液（図示せず）が注液されて極板群１に含浸されている。電池ケース７の開口部は、ガスケット８を周縁に取り付けた封口板９を挿入した状態で、電池ケース７の開口部を径方向内方に折り曲げてかしめ加工することにより、密閉状態に封口されている。このリチウム二次電池では、負極板３の両面に、多数の溝部１０が互いに立体交差するように形成されており、この溝部１０を通して電解液を浸透させることにより、電解液の極板群１への含浸性の向上を図っている。
【００３３】
図２（ａ）〜（ｃ）は、負極板３の製造工程を示した斜視図である。図２（ａ）は、個々の負極板３に分割する前の負極板フープ材１１を示しており、１０μｍの厚みを有する長尺帯状の銅箔からなる集電用芯材１２の両面に、負極合剤ペーストを塗布・乾燥した後、総厚が２００μｍとなるようにロールプレスして圧縮することにより負極活物質層１３を形成し、これを約６０ｍｍの幅になるようにスリッタ加工したものである。ここで、負極合剤ペーストは、例えば、人造黒鉛を活物質とし、スチレン−ブタジェン共重合体ゴム粒子分散体を結着材とし、カルボキシメチルセルロースを増粘剤として、これらを適量の水でペースト化したものが用いられる。
【００３４】
この負極板フープ材１１は、集電用芯材（以下、単に「芯材」という。）１２の両面に負極活物質層１３が形成された両面塗工部１４と、芯材１２の片面のみに負極活物質層１３が形成された片面塗工部１７と、芯材１２に負極活物質層１３が形成されていない芯材露出部１８とで一つの極板構成部１９が構成されており、この極板構成部１９が長手方向に連続して形成されている。なお、このような負極活物質層１３を部分的を設ける極板構成部１９は、周知の間欠塗工法により負極活物質層１３を塗着形成することによって容易に形成することができる。
【００３５】
図２（ｂ）は、負極板フープ材１１に対し、片面塗工部１７の活物質層１３に溝部１０を形成しないで、両面塗工部１４における両面側の負極活物質層１３の表面にのみ溝部１０を形成した状態を示している。
【００３６】
この溝部１０を形成した負極板フープ材１１を、図２（ｃ）に示すように、両面塗工部１４に隣接した芯材露出部１８をカッターで切断して極板構成部１９毎に分離した後、芯材露出部１８の芯材１２に集電リード２０を溶接により取り付けて、集電リード２０を絶縁テープ２１で被覆して、リチウム二次電池の負極板３が出来上がる。
【００３７】
なお、本実施形態では、負極板３の両面塗工部１４に溝部１０を形成する場合を例示しているが、正極板２の両面塗工部における正極活物質層の表面に溝部１０を形成するようにしてもよい。一般的に、正極板２に比べて柔らかい負極板３に溝部１０を形成した場合、小さな加圧力で溝部１０を形成することができるとともに、負極活物質層１３に厚みの増加や延びが殆ど生じないので、大幅な仕様変更を必要としない利点がある。また、正極板２の両面塗工部における正極活物質層に溝部１０を形成した場合、両面塗工部の両面側の比較的硬い正極活物質層に大きな力を加えて溝部を形成しても、片面塗工部には溝部を形成しないので、湾曲状に変形することを効果的に抑制できる。
【００３８】
負極板３を上記のように構成することによって、以下のような効果が得られる。
【００３９】
すなわち、この負極板３と正極板２とをセパレータ４を介して渦巻状に巻回して極板群１を構成する際、集電リード２０を取り付けた芯材露出部１８を巻き始端として巻回されるが、巻回された極板群１の中心部では、負極板３の片面塗工部１７における負極活物質層１３が存在しない面が内側面として配置される。この片面塗工部１７の内側面は、電池として機能したときに電池反応に寄与しない箇所であるため、かかる部位に負極活物質層１３を形成する無駄を排除することによって、電池ケース７内の空間体積を有効に活用することができ、その分だけ電池としての高容量化を図ることができる。
【００４０】
また、片面塗工部１７の負極活物質層１３には溝部１０を形成していないため、図２（ｃ）で示した負極板フープ材１１の切断工程において、負極板３の芯材露出部１８とこれに続く片面塗工部１７とが大きく湾曲状に変形するのを防止することができる。これにより、正極板２及び負極板３を巻回して極板群を構成する際の巻きずれを防止することができる。また、負極板３を巻回機で巻き取る際に、負極板３の端部（芯材露出部）のチャックに失敗して搬送ができなくなるトラブルや、負極活物質の脱落を防止するができる。その結果、電解液の含浸性に優れ、かつ、生産性及び信頼性に優れた電池用電極板を実現することが可能となる。
【００４１】
図３は、本実施形態における負極板３の部分拡大平面図である。両面塗工部１４の両面側の負極活物質層１３にそれぞれ形成される各溝部１０は、負極板３の長手方向に対して両面側で互いに異なる方向に４５°の傾斜角度αで形成され、互いに直角に立体交差している。また、両面側の双方の溝部１０は、共に同一のピッチで互い平行の配置で形成されており、何れの溝部１０も負極活物質層１３の幅方向（長手方向に対し直交方向）の一端面から他端面に通じるように貫通している。この負極板３の溝部１０の配置による効果については後述する。
【００４２】
図４は、図３のＡ−Ａ線に沿って切断した拡大断面図で、溝部１０の断面形状および配置パターンを示したものである。溝部１０は、両面塗工部１４の何れの面においても、１７０μｍのピッチＰで形成されている。また、溝部１０は、断面形状がほぼ逆台形状に形成されている。本実施形態における溝部１０は、深さＤが８μｍで、両側の溝部壁は、１２０°の角度βをもって傾斜し、底面と両側の溝部壁との境界である溝部底隅部は、３０μｍの曲率Ｒを有する円弧状の断面形状をなしている。
【００４３】
本実施形態では、溝部１０のピッチＰを１７０μｍで、溝部１０の深さＤを８μｍに設定した場合を例示しているが、ピッチＰは１００μｍ以上で２００μｍ以下の範囲内に設定すればよい。また、溝部１０の深さＤは４μｍ以上で２０μｍ以下の範囲内に設定すればよく、より好ましくは５〜１５μｍの範囲内、一層好ましくは６〜１０μｍの範囲内である。これらの根拠についての詳細は後述する。
【００４４】
次に、両面塗工部１４の表面に溝部１０を形成する方法について、図５を参照しながら説明する。
【００４５】
図５に示すように、一対の溝加工ローラ３１，３０を所定の間隙で配置し、この溝加工ローラ３１，３０間の間隙に、図２（ａ）に示した負極板フープ材１１を通過させることにより、負極板フープ材１１における両面塗工部１４の両面側の負極活物質層１３に、所定形状の溝部１０を形成することができる。
【００４６】
溝加工ローラ３１、３０は、共に同一のものであって、軸芯方向に対し４５°の捩じれ角となる方向に多数の溝加工用突条３１ａ，３０ａを形成したものである。溝加工用突条３１ａ，３０ａは、鉄製のローラ母体の表面全周に酸化クロムを溶射してコーティングしてセラミック層を形成した後、セラミック層にレーザを照射して所定のパターンになるように部分的に溶かすことにより、容易に、且つ高精度に形成することができる。この溝加工ローラ３１，３０は、一般に印刷で使用されるセラミック製レーザ彫刻ロールと呼称されるものとほぼ同様のものである。このように溝加工ローラ３１，３０を酸化クロム製としたことにより、硬さはＨＶ１１５０以上あり、かなり硬い材質であることから、摺動や磨耗に強く、鉄製ローラに比較して、数１０倍以上の寿命を確保できる。
【００４７】
このように、多数の溝加工用突条３１ａ，３０ａが形成された溝加工ローラ３１，３０の間隙に負極板フープ材１１を通過させれば、図３に示したように、負極板フープ材１１の両面塗工部１４の両面側の負極活物質層１３に、互いに直角に立体交差する溝部１０を形成することができる。
【００４８】
なお、突条３１ａ，３０ａは、図４に示した断面形状を有する溝部１０を形成することのできる断面形状、つまり先端部の角度βが１２０°で、曲率Ｒが３０μｍの円弧状となった断面形状を有している。先端部の角度βを１２０°に設定しているのは、１２０°未満の小さな角度に設定すると、セラミック層が破損し易くなるためである。また、突条３１ａ，３０ａの先端部の曲率Ｒを３０μｍに設定しているのは、突条３１ａ，３０ａを負極活物質層１３に押し付けて溝部１０を形成する際に、負極活物質層１３にクラックが発生するのを防止するためである。また、突条３１ａ，３０ａの高さは、形成すべき溝部１０の最も好ましい深さＤが６〜１０μｍの範囲内であるから、２０〜３０μｍ程度に設定される。これは、突条３１ａ，３０ａの高さが低過ぎると、溝加工ローラ３１，３０の突条３１ａ，３０ａの周面が負極活物質層１３に接触して、負極活物質層１３から剥がれた負極活物質が溝加工ローラ３１，３０の周面に付着するので、形成すべき溝部１０の深さＤよりも大きな高さに設定する必要があるためである。
【００４９】
溝加工ローラ３１，３０の回転駆動は、サーボモータなどによる回転力が一方の溝加工ローラ３０に伝達され、この溝加工ローラ３０の回転が、溝加工ローラ３１，３０の各々のローラ軸にそれぞれ軸着されて互いに噛合する一対のギヤー４４，４３を介して他方の溝加工ローラ３１に伝達され、溝加工ローラ３１，３０が同一の回転速度で回転するようになっている。
【００５０】
ところで、負極活物質層１３に溝加工ローラ３１，３０の突条３１ａ，３０ａを食い込ませて溝部１０を形成する方法として、溝加工ローラ３１，３０間のギャップによって形成すべき溝部１０の深さＤを設定する定寸方式と、突条３１ａ，３０ａに対する加圧力と形成される溝部１０の深さＤとに相関があることを利用して、回転駆動力が伝達される溝加工ローラ（以下、単に「固定ローラ」という。）３０を固定とし、且つ上下動可能に設けた溝加工ローラ（以下、単に「可動ローラ」という。）３１に付与する加圧力を調整して形成すべき溝部１０の深さＤを設定する定圧方式とがあるが、本発明における溝部形成には、定圧方式を用いることが好ましい。
【００５１】
その理由は、定寸方式の場合、溝部１０の深さＤを決定するための溝加工ローラ３１，３０間の隙間を１μｍ単位で精密に設定するのが困難であるのに加えて、溝加工ローラ３１，３０の芯振れがそのまま溝部１０の深さＤに現れてしまう。これに対し、定圧方式の場合は、負極活物質層１３における活物質の充填密度に若干左右されるものの、両面塗工部１４の厚みのバラツキに対して可動ローラ３１を押圧する圧力（例えば、エアーシリンダのエアー圧力）を常に一定となるように自動的に可変調節することで容易に対応でき、これにより、所定の深さＤを有する溝部１０を再現性よく形成することができるからである。
【００５２】
ただし、定圧方式で溝部１０を形成する場合には、負極板フープ材１１における片面塗工部１７の負極活物質層１３に対し、溝部１０を形成することなく負極板フープ材１１が溝加工ローラ３１，３０の隙間を通過できるようにする必要がある。これに対しては、溝加工ローラ３１，３０間にストッパを設けて、可動ローラ３１を片面塗工部１７に対して非押圧状態に保持することで対応することができる。ここで、「非押圧状態」とは、片面塗工部に溝部を形成しない程度に当接した状態（非接触状態も含む）をいう。
【００５３】
また、薄い負極板３の場合には、両面塗工部１４の厚みが２００μｍ程度しかなく、このような薄い厚みの両面塗工部１４に深さＤが８μｍの溝部１０を形成するに際しては、溝部形成の加工精度を上げる必要がある。そこで、溝加工ローラ３１，３０の軸受け部は、ベアリングが回転するために必要な隙間だけとし、ローラ軸とベアリング間は、隙間が存在しない嵌め合い形態とし、そのベアリングとそのベアリングを保持するベアリングホルダとの間も隙間が存在しない嵌め合い形態に構成するのが好ましい。これにより、両溝加工ローラ３１，３０は、ガタツキを生じることなく各々の間隙に負極板フープ材１１を通過させることができるから、負極板フープ材１１を、両面塗工部１４の両面側の各負極活物質層１３に溝部１０を高精度に形成しながらも、片面塗工部１７の負極活物質層１３に溝部１０を形成することなく、各々の間隙をスムーズに通過させることができる。
【００５４】
次に、溝部１０の深さＤについて説明する。電解液の極板群１への注液性（含浸性）は、溝部１０の深さＤが大きくなるにしたがって向上する。これを検証するために、両面塗工部１４の負極活物質層１３に、ピッチＰを１７０μｍとして、深さＤがそれぞれ３μｍ、８μｍおよび２５μｍの溝部１０を形成した３種類の負極板３を形成して、これら負極板３及び正極板２をセパレータ４を介して巻回することにより３種類の極板群１を製作し、これら極板群１を電池ケース内に収容して電解液が極板群１に浸透していく注液時間を比較した。その結果、溝部１０の深さＤが３μｍの負極板３では注液時間が約４５分、溝部１０の深さＤが８μｍの負極板３では注液時間が約２３分、溝部１０の深さＤが２５μｍの負極板３では注液時間が約１５分となった。これにより、溝部１０の深さＤが大きくなるに従って電解液の極板群１への注液性が向上し、溝部１０の深さＤが４μｍ未満に小さくなると、電解液の注液性向上の効果は殆ど得られないことが判明した。
【００５５】
一方、溝部１０の深さＤが大きくなると、電解液の注液性が向上するが、溝部１０が形成された箇所の活物質が異常に圧縮されてしまうため、リチウムイオンが自由に移動できなくなって、リチウムイオンの受け入れ性か悪くなり、リチウム金属が析出し易くなるおそれが生じる。また、溝部１０の深さＤが大きくなれば、それに伴って負極板３の厚みが増加するとともに、負極板３の延びが増大するため、活物質が芯材１２から剥がれ易くなる。さらに、負極板３の厚みが増加すると、極板群１を形成する巻回工程において、活物質が芯材１２から剥離したり、極板群１を電池ケース７内に挿入する際に、負極板３の厚みの増加に伴って直径が大きくなった極板群１が電池ケース７の開口端面に擦れて挿入し難くなる等の生産トラブルが発生する。加えて、活物質が芯材１２から剥がれ易い状態になると、導電性が悪くなって電池特性が損なわれる。
【００５６】
ところで、活物質の芯材１２からの耐剥離強度は、溝部１０の深さＤが大きくなるに従って低下していくと考えられる。すなわち、溝部１０の深さＤが大きくなるのに伴って、負極活物質層１３の厚みが増大していくが、この厚みが増大することは芯材１２から活物質を剥がす方向に大きな力が作用するため、耐剥離強度が低下する。
【００５７】
これを検証するために、１７０μｍのピッチＰで、深さＤが２５μｍ、１２μｍ、８μｍおよび３μｍの溝部１０を形成した４種類の負極板３を形成して、これら負極板３の耐剥離試験を行ったところ、耐剥離強度は、深さＤの大きい順に、約４（Ｎ／ｍ）、約５（Ｎ／ｍ）、約６（Ｎ／ｍ）および約７（Ｎ／ｍ）という結果となり、溝部１０の深さＤが大きくなるにしたがって耐剥離強度が低下していくことが実証された。
【００５８】
以上のことから、溝部１０の深さＤについて、次のことが言える。すなわち、溝部１０の深さＤを４μｍ未満に設定した場合、電解液の注液性（含浸性）が不十分となり、一方、溝部１０の深さＤを２０μｍを超える大きに設定した場合、活物質の芯材１２からの耐剥離強度が低下するため、電池容量の低下や、脱落した活物質がセパレータ４を貫通して正極板２に接触して内部短絡が発生するおそれがある。従って、溝部１０は、深さＤを可及的に小さくして、形成数を多くすれば、不具合の発生を防止して良好な電解液の注液性が得られることになる。そのため、溝部１０の深さＤは、４μｍ以上で２０μｍ以下の範囲内に設定する必要があり、好ましくは５〜１５μｍの範囲内、より好ましくは６〜１０μｍの範囲内に設定する。
【００５９】
次に、溝部１０のピッチＰについて説明する。溝部１０のピッチＰが小さい方が溝部１０の形成数が多くなって溝部１０の総断面積が大きくなり、電解液の注液性が向上する。これを検証するために、深さＤが８μｍで、ピッチＰが８０μｍ、１７０μｍおよび２６０μｍの溝部１０を形成した３種類の負極板３を形成し、これらの負極板３を用いた３種類の極板群１を電池ケース７内に収容して電解液の注液時間を比較した。その結果、ピッチＰが８０μｍの場合の注液時間は約２０分、ピッチＰが１７０μｍの場合の注液時間は約２３分、ピッチＰが２６０μｍの場合の注液時間は約３０分となり、溝部１０のピッチＰが小さい程、電解液の極板群への注液性が向上することが判明した。
【００６０】
ところで、溝部１０のピッチＰを１００μｍ未満に設定すると、電解液の注液性が向上する反面、多くの溝部１０による負極活物質層１３の圧縮箇所が多くなって、活物質の充填密度が高くなり過ぎるとともに、負極活物質層１３の表面に溝部１０の存在しない平面が少なくなり過ぎて、隣接する各二つの溝部１０間が潰れ易い突条形状となってしまい、この突条形状の部分が搬送工程でのチャッキング時に潰れると、負極活物質層１３の厚みが変化する不具合が生じる。
【００６１】
一方、溝部１０のピッチＰを２００μｍを超える大きに設定すると、芯材１２に延びが発生して負極活物質層１３に大きなストレスがかかるとともに、活物質の芯材１２からの耐剥離強度が低下して活物質が脱落し易くなる。
【００６２】
以下、溝部１０のピッチＰが大きくなった場合の耐剥離強度の低下について詳述する。
【００６３】
同一の溝加工ローラ３１，３０間を負極板フープ材１１が通過するときに、両面塗工部１４の負極活物質層１３に溝加工ローラ３１，３０の突条３１ａ，３０ａが食い込んで溝部１０が同時に形成される際、突条３１ａ，３０ａによる荷重が同一位置で同時に受けることによって相殺される箇所は、突条３１ａ，３０ａが互いに立体交差する箇所、換言すれば、両面塗工部１４の表面に形成される溝部１０が互いに立体交差する部位のみであり、その他の箇所は、突条３１ａ，３０ａによる荷重を芯材１２のみで受けることになる。従って、両面塗工部１４の溝部１０を互いに直交するように形成する場合には、溝部１０のピッチＰが大きくなると、突条３１ａ，３０ａによる荷重を受けるスパンが長くなって芯材１２への負担が大きくなるため、芯材１２が延ばされてしまい、その結果、負極活物質層１３内において活物質が剥離したり、活物質が芯材１２から剥離したりして、負極活物質層１３の芯材１２に対する耐剥離強度が低下する。
【００６４】
溝部１０のピッチＰが大きくなるのに伴って耐剥離強度が低下ことを検証するために、深さＤが８μｍの溝部１０を、４６０μｍ、２６０μｍ、１７０μｍおよび８０μｍのピッチＰで形成した４種類の負極板３を形成して、これら負極板３の耐剥離試験を行ったところ、耐剥離強度は、ピッチＰの大きい順に、約４（Ｎ／ｍ）、約４．５（Ｎ／ｍ）、約５（Ｎ／ｍ）および約６（Ｎ／ｍ）という結果となり、溝部１０のピッチＰが大きくなるに従って、耐剥離強度が低下して活物質が脱落し易くなることが実証された。
【００６５】
さらに、溝部１０を形成した後に、負極板３の断面の観察を行ったところ、２６０μｍの長いピッチＰで溝部１０を形成した負極板３では、芯材１２の曲がりや活物質の一部が芯材１２から僅かに剥がれて浮いた状態になっていることが確認できた。
【００６６】
以上のことから、溝部１０のピッチＰは、１００μｍ以上で２００μｍ以下の範囲内に設定するのが好ましい。
【００６７】
溝部１０は、両面塗工部１４において互いに立体交差するように形成しているため、突条３１ａ，３０ａが負極活物質層１３に食い込むときに、負極活物質層１３に発生する歪みが互いに打ち消される利点がある。さらに、同一ピッチＰで溝部１０を形成する場合には、各溝部１０の立体交差点における隣接する溝部１０間の距離が最も短くなるため、芯材１２にかかる負担が小さくて済み、活物質の芯材１２からの耐剥離強度が高くなって活物質の脱落を効果的に防止することができる。
【００６８】
また、溝部１０は、両面塗工部１４において互いに位相が対称となるパターンで形成されているため、溝部１０を形成することにより発生する負極活物質層１３の伸びは、両面側の各負極活物質層１３に同等に発生し、溝部１０を形成した後に歪みが残らない。
【００６９】
さらに、両面塗工部１４の両面に溝部１０を形成したことにより、片面のみに溝部１０を形成する場合に比較して、多くの電解液を均一に保持することができることから、長いサイクル寿命を確保することができる。
【００７０】
これを検証するために、深さＤが８μｍの溝部１０を、１７０μｍのピッチＰで両面塗工部１４の両面に形成した負極板３と、片面のみに形成した負極板３と、両面とも形成していない３種類の負極板３を形成して、これら負極板３を用いて構成した３種類の極板群１を電池ケース７内に収容した電池を複数個ずつ作製し、各電池に所定液量の電解液を注液して真空引きした状態で含浸させた後、各電池を分解して負極板３への電解液の含浸状態を観察した。
【００７１】
その結果、注液直後の時点において、溝部１０を両面とも形成していない場合、負極板３に電解液が含浸していた面積は全体の６０％に留まり、片面にのみ形成した場合、溝部１０が形成された面では、電解液が含浸していた面積は全体の１００％であったが、溝部１０が形成されていない面では、電解液が含浸していた面積は全体の８０％程度であった。これに対して、溝部１０を両面に形成した場合には、両面とも電解液が含浸していた面積は全体の１００％であった。
【００７２】
次に、注液完了後に、電解液が負極板３全体に含浸するまでの時間を把握するために、１時間経過毎に各電池を分解して観察した。その結果、両面に溝部１０を形成した負極板３では、注液直後に電解液が両面共に１００％含浸したのに対し、片面のみに溝部１０を形成した負極板３では、溝部１０が形成されていない面では２時間経過後に電解液が１００％含浸された。また、両面とも溝部１０を形成していない負極板３では、５時間経過後に電解液が両面共に１００％含浸していたが、注液直後に含浸した箇所では電解液の含浸量が少なく、電解液が不均一な分布状態になっていた。このことから、溝部１０の深さＤが同じである場合、両面に溝部１０を形成した負極板３は、片面のみに溝部を形成した負極板３に比較して、電解液の含浸が完了するまでの時間が１／２程度に短縮できるとともに、電池としてのサイクル寿命が長くなることが確認できた。
【００７３】
さらに、サイクル試験中の電池を分解し、片面のみに溝部１０を形成した電極板に対して電解液の分布を調べて、非水電解液の主成分であるＥＣ（エチレンカーボネイト）が極板の単位面積当たりどのくらい抽出されたかで、サイクル寿命の検証を行った。その結果、サンプリング部位に拘らず、何れも溝部１０が形成された面の方が、溝部１０が形成されていない面よりもＥＣが０．１〜０．１５ｍｇ程度多く存在していた。すなわち、両面に溝部１０を形成した場合には、極板の表面に最も多くＥＣが存在し、電解液の偏在がなく均一に含浸されるが、溝部１０を形成しなかった面では、電解液の液量が少なくなるために、内部抵抗が上昇し、サイクル寿命が短くなる。
【００７４】
また、溝部１０は、負極活物質層１３の幅方向の一端面から他端面に通じる貫通形状に形成することにより、電解液の極板群１への注液性が格段に向上して、注液時間を大幅に短縮することができる。これに加えて、電解液の極板群１への含浸性が格段に向上したことで、電池としての充放電時に液枯れ現象の発生を効果的に抑制することができるとともに、極板群１での電解液の分布が不均一になるのを抑制することができる。また、溝部１０を負極板３の長手方向に対し傾斜した角度で形成したことにより、電解液の極板群１への含浸性が向上するとともに、極板群１を形成する巻回工程におけるストレスの発生を抑制することができ、負極板３の極板切れを効果的に防止することができる。
【００７５】
なお、上記実施形態では、電極板のうちの負極板３に溝部１０を形成する場合を例示して説明したが、溝部１０による電解液の極板群１への注液性や含浸性を向上させて高効率生産を達成する目的のためには、正極板２または負極板３の何れか一方に溝部１０を形成すればよく、何れの電極板に溝部１０を形成しても電解液の注液性や含浸性の向上を図ることができる。その場合、溝部１０の深さＤやピッチＰが同じであれば、何れの電極板に溝部１０を形成しても同等の注液性および含浸性の向上が得られる。リチウム二次電池の正極板２に溝部を形成する場合、正極板２は負極板３に比較して活物質層が硬いので、溝部の形成に際して大きな加圧力が必要となる。上記実施形態の負極板３に溝部１０を形成した場合には、小さな加圧力で溝部１０を形成することができる。
【００７６】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、本実施形態では、極板群１として、正極板２及び負極板３をセパレータを介して巻回された構成のものを用いたが、正極板２及び負極板３をセパレータを介して積層して構成した極板群１についても、同様の効果を得ることができる。
【００７７】
（第２の実施形態）
第１の実施形態における電極板は、電解液の含浸性に優れ、かつ、生産性及び信頼性に優れた電池用電極板を実現することが可能となるが、実用化に際しては、かかる電極板を高精度、かつ高い生産性で製造できることが要請される。すなわち、溝部１０を形成するに際しては、両面塗工部１４の両面側の各活物質層の表面全体に溝部１０を所定深さに高精度に形成し、かつ片面塗工部１７の活物質層の表面には溝部１０が形成されないようにするとともに、両面塗工部１４、片面塗工部１７および芯材露出部１８といった厚みの異なる三種の領域を有する電極板フープ材に対し、常に一定の張力および移動速度を保持して安定に搬送させながら溝部を形成する必要がある。
【００７８】
本実施形態では、このような要請を満たす電池用電極板の製造方法及び製造装置について説明する。
【００７９】
図６は、本実施形態における電池用電極板の製造装置の全体構成を模式的に示した図である。図６に示すように、アンコイラー２２に巻回されている負極板フープ材１１が、繰り出し側ガイドローラ２３にガイドされながらアンコイラー２２から繰り出された後、供給側ダンサーローラ機構２４（上方側の３つの支持ローラ２４ａと下方側の二つのダンシングローラ２４ｂとの組み合わせで構成されたもの）、及び蛇行防止ローラ機構２７（４つのローラ２７ａが矩形状に配置されたもの）の順に通過して、溝部加工機構部２８に供給される。この溝部加工機構部２８は、供給側巻付用ガイドローラ２９、固定側溝加工ローラ（以下、単に「固定ローラ」という。）３０、可動側溝加工ローラ（以下、単に「可動ローラ」という。）３１、補助駆動用ローラ３２、及び取出側巻付用ガイドローラ３３とを備えて構成されている。
【００８０】
図２（ａ）に示した構成の負極板フープ材１１は、溝部加工機構部２８を通過することによって、図２（ｂ）に示すように、両面塗工部１４の両面側の活物質層１３のみに溝部１０が形成され、この溝部加工された負極板フープ材１１は、方向変換用ガイドローラ３４を介して、取出側ダンサーローラ機構３７（上方側の３つの支持ローラ３７ａと下方側の二つのダンシングローラ３７ｂとの組み合わせで構成されたもの）に導かれた後、二次駆動ローラ３８および搬送補助ローラ３９間を通過して、巻き取り調整用ダンサーローラ機構４０（上方側の３つの支持ローラ４０ａと下方側の二つのダンシングローラ４０ｂとの組み合わせで構成されたもの）に送給され、最後に巻き取り側ガイドローラ４１を通ってコイラー４２に巻き取られていく。
【００８１】
ダンサーローラ機構２４，３７は、支持ローラ２４ａ，３７ａが位置固定に設けられ、且つダンシングローラ２４ｂ，３７ｂが上下動自在に設けられ、移送中の負極板フープ材１１に係るテンションが変化しようとするのに対応してダンシングローラ２４ｂ，３７ｂが自動的に上下動されることにより、負極板フープ材１１に作用するテンションが常に一定になるように作用する。したがって、負極板フープ材１１におけるダンサーローラ機構２４，３７間は常に所定のテンションに維持されるので、溝部加工機構部２８では負極板フープ材１１に対し小さな搬送力を付与するだけで所定の移送速度で移送することが可能になっている。
【００８２】
一方、負極板フープ材１１における溝部加工機構部２８側とコイラー４２側との各々のテンションを独立して設定して、負極板フープ材１１のコイラー４２への巻き取りを、巻き始め時に固く巻回するとともに巻回径が大きくなるにしたがって徐々に緩く巻回するように、二次駆動ローラ３８の回転速度および巻き取り調整用ダンサーローラ機構４０のダンシングローラ４０ｂの上下位置がそれぞれ自動調節されるようになっている。これにより、コイラー４２には、溝部１０が形成済みの負極板フープ材１１が巻きずれなく良好な巻回状態に巻回される。
【００８３】
図７は、図６の溝部加工機構部２８の構成を示した拡大斜視図である。固定ローラ３０及び可動ローラ３１は、共に同一のものであって、これの軸心に対し４５°の捩じれ角となる方向に多数の溝加工用突条３０ａ、３１ａが形成されている。この固定及び可動ローラ３０，３１を上下に配置して、その間隙に負極板フープ材１１を通過させれば、図３に示したように、負極板フープ材１１の両面塗工部１４の両面側の負極活物質層１３に、これの長手方向に対して両面側で互いに直角に立体交差する溝部１０を形成できる。
【００８４】
固定ローラ３０は位置固定に設置され、可動ローラ３１は所定の小さな移動範囲内で上下動可能に設置されている。両ローラ３０，３１への回転駆動は、サーボモータなどによる回転力が固定ローラ３０に伝達され、この固定ローラ３０の回転が、両ローラ３０，３１のローラ軸３０ｂ，３１ｂに軸着されて互いに噛合する一対のギヤー４３，４４を介して可動ローラ３１に伝達され、これにより、両ローラ３０，３１が同一の回転速度で回転するようになっている。
【００８５】
供給側巻付用ガイドローラ２９および取出側巻付用ガイドローラ３３は、固定ローラ３０に対して、負極板フープ材１１を固定ローラ３０の外周面のほぼ半周に巻き付けることができる相対配置に設置されている。また、負極板フープ材１１における取出側巻付用ガイドローラ３３に対し前段側の位置には、溝加工用突条が設けられずにフラットな表面を有する補助駆動用ローラ３２が、固定ローラ３０に負極板フープ材１１を小さな加圧力で押し付ける形態で設けられている。この補助駆動用ローラ３２は、負極板フープ材１１における取出側巻付用ガイドローラ３３で固定ローラ３０に巻き付けられた箇所に押し付けられている。
【００８６】
図８は、固定ローラ３０及び可動ローラ３１の間隙を負極板フープ材１１の片面塗工部１７が通過しているときの両ローラ３０，３０の状態を示した図で、図８（ａ）は、両ローラ３０，３０の中心を通る切断線で切断した縦断面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。両ローラ３０，３１のローラ軸３０ｂ，３１ｂは、これの両端近傍部位をそれぞれ一対のボールベアリング４７，４８で回転自在に支持されている。ここで、両ローラ３０，３１のローラ軸３０ｂ，３１ｂは、ボールベアリング４７，４８に対し隙間が存在しない圧入による嵌め合い形態で支持されて、ローラ軸３０ｂ，３１ｂとボールベアリング４７，４８間にはボールベアリング４７，４８が回転するのに必要な隙間が存在するだけとされている。さらに、ボールベアリング４７，４８においては、ボール４７ａ，４８ａとベアリングホルダ４７ｂ，４８ｂとが、これらの間に隙間が存在しない圧入による嵌め合い形態で構成されている。
【００８７】
定圧方式で溝部１０を形成する場合、負極板フープ材１１の片面塗工部１７には溝部１０を形成することなく負極板フープ材１１が両ローラ３０，３１間の隙間を通過する構成とする必要がある。これに対しては、両ローラ３０，３１間にストッパ（距離調整手段）４９を設けて対応している。このストッパ４９は、可動ローラ３１が、片面塗工部１７に溝部１０を形成しないための両ローラ３０，３１間の最小隙間を越えて固定ローラ３０に接近するのを阻止するものである。これにより、負極板フープ材１１を、片面塗工部１７に溝部１０が形成されることなしに両ローラ３０，３１間を通過させることができる。
【００８８】
また、薄い負極板３の場合には、両面塗工部１４の厚みが１２０μｍ程度しかなく、この薄い厚みの両面塗工部１４に深さＤが８μｍの溝部１０を±１μｍの高い精度で形成する必要がある。そのために、ローラ軸３０ｂ，３１ｂとボールベアリング４７，４８との間、およびボールベアリング４７，４８におけるボール４７ａ，４８ａとベアリングホルダ４７ｂ，４８ｂとの間にそれぞれ公差隙間もないようにして、ボールベアリング４７，４８のボール４７ａ，４８ａが回転するのに必要な隙間だけを設けることにより、両ローラ３０，３１のガタツキを無くしている。
【００８９】
これに加えて、溝部加工機構部２８は、溝部１０を高精度に形成するために、以下のような定圧方式の溝部加工機構を備えている。
【００９０】
すなわち、可動ローラ３１は、ローラ軸３１ｂにおけるローラ本体に対し対称となる２箇所が個別のエアーシリンダ５０，５１でそれぞれ加圧されるようになっているが、この両エアーシリンダ５０，５１にエアーを供給するエアー配管５２，５３は、同一のエアー経路から分岐され、且つ同一の配管長さに設定されて、ローラ軸３１ｂの２箇所の部位に常に同一の加圧力が作用するようになっている。また、エアー配管５２，５３の分岐箇所には精密減圧弁５４が配置されている。この精密減圧弁（圧力調整手段）５４は、エアーポンプ５７から供給されるエアー圧力を常に設定値に保持して両エアーシリンダ５０，５１に供給できるものである。
【００９１】
具体的には、負極板フープ材１１の両面塗工部１４は、負極活物質層１３がロールプレスで圧延されて全体に同一厚みになるように調整されているが、それでも１〜２μｍの厚みのバラツキが存在する。この両面塗工部１４の厚みのバラツキによって両エアーシリンダ５０，５１の圧力が上昇しようとしたときに、精密減圧弁５４は、余分なエアーを自動的に排出して常に所定圧力を維持するように機能する。これにより、両エアーシリンダ５０，５１のエアー圧力は、両面塗工部１４の厚みのバラツキに拘らず常に所定の設定圧力になるように自動調整される。したがって、固定及び可動ローラ３０，３１の溝加工用突条３０ａ，３１ａの負極活物質層１３への食い込み量は、両面塗工部１４の厚みのバラツキに拘らず、常に一定となり、所定の深さＤの溝部１０を正確に形成できる。なお、エアーシリンダ５０，５１に代えて、油圧シリンダやサーボモータを用いてもよい。
【００９２】
また、可動ローラ３１は、ローラ軸３１ｂの一方側からのみギヤー４４，４３の噛合により固定ローラ３０から回転力の伝達を受けるようになっているが、ローラ軸３１ｂの他方側にも一方側のギヤー４４と同一重量のギヤー４４を備えている。この他方側のギヤー４４はバランサとして機能するものである。したがって、他方側のギヤー４４は円盤状のバランスに取り替えてもよい。これにより、可動ローラ３１の加圧力は負極板フープ材１１の幅方向に対し均一に加わるようになっている。
【００９３】
図８（ｃ）は、固定及び可動ローラ３０，３１における溝加工用突条３０ａ，３１ｂの形成箇所の断面図である。突条３０ａ，３１ｂは、図４に示した断面形状を有する溝部１０を形成することのできる断面形状、つまり先端角度θが１２０°で、且つ先端の曲率Ｒが３０μｍの円弧状の断面形状を有している。このように先端角度θを１２０°に設定していることにより、鉄芯の表面に形成されたセラミック層が破損するおそれがなく、また、突条３０ａ，３１ａの先端の曲率Ｒを３０μｍに設定することにより、突条３０ａ，３１ａを負極活物質層１３に押し付けて溝部１０を形成する際に負極活物質層１３にクラックが発生するおそれがない。
【００９４】
溝加工用突条３０ａ，３１ｂは、上述したように、鉄製のローラ母体の表面全周に酸化クロムを溶射してコーティングし、それによって形成されたセラミック層にレーザを照射してセラミックを所要のパターンになるように部分的に溶かすことによって形成されるので、上記形状に極めて高精度に形成することができる。また、このような形成手段を採用したことにより、突条３０ａ，３１ａの先端角部を上述のように３０μｍの曲率Ｒを有する弧状に正確に形成でき、これに加えて、突条３０ａ，３１ａの立ち上がり根元部も必然的に弧状に形成される、換言すると、尖った角部となる形状が形成されない。これによっても固定及び可動ローラ３０，３１の表面のセラミック層の破損のおそれが一層なくなる。
【００９５】
図９は、溝部加工機構部２８の側面図である。補助駆動用ローラ３２は、硬度が約８０度のシリコーンを材質とするゴム製であって、固定ローラ３０に対し接離する水平方向に所定距離だけ移動可能に設けられている。この補助駆動用ローラ３２は、駆動力を付与されないフリーローラであり、自体のローラ軸３２ａが補助搬送力付与用エアーシリンダ５８により加圧されて、両面塗工部１４に溝部１０が形成された負極板フープ材１１を固定ローラ３０に押し付ける。この補助駆動用ローラ３２から負極板フープ材１１に加わる荷重は、エアーシリンダ５８のエアー圧力によって常に一定となるように調整されている。具体的には、負極板フープ材１１における片面塗工部１７が固定ローラ３０と補助駆動用ローラ３２との間を通過するときに、片面塗工部１７の負極活物質層１３に固定ローラ３０の突条３０ａによって溝部１０が形成されない程度の荷重が補助駆動用ローラ３２に常に加わるようにエアーシリンダ５８のエアー圧力が自動調整される。
【００９６】
また、図８に示すように、負極板フープ材１１は、片面塗工部１７の負極活物質層１３が固定ローラ３０に対面する配置で固定及び可動ローラ３０，３１間を通過するように設定されている。これにより、負極板フープ材１１の片面塗工部１７が両ローラ３０，３１の間隙を通過するときには、可動ローラ３１が片面塗工部１７を押圧するのをストッパ４９で阻止することができる。もし仮に、負極板フープ材１１を、片面塗工部１７の負極活物質層１３が可動ローラ３１に対面する配置で移送する配置とした場合には、片面塗工部１７の負極活物質層１３に溝部１０を形成しないためには、ストッパ４９に代えて、可動ローラ３１を片面塗工部１７の負極活物質層１３から離間する位置まで押し上げる手段が必要となり、可動ローラ３１の上下動を円滑に行わせるのが難しくなる。
【００９７】
固定及び可動ローラ３０，３１のローラ表面の近接位置には、ローラ表面に付着している活物質を吸引してクリーニングするための集塵ノズル５９，６０が配置されている。この配置は、集塵ノズル５９，６０の先端とローラ表面との隙間が約２ｍｍに設定されている。また、両ローラ３０，３１の隙間と補助駆動用ローラ３２との間の位置には、両ローラ３０，３１によって溝部１０が形成された直後の負極板フープ材１１に付着している活物質を吸引してクリーニングするための集塵ノズル６１が配置され、さらに、補助駆動用ローラ３２と取出側巻付用ガイドローラ３３との間における負極板フープ材１１の両面側の各位置にも一対の集塵ノズル６２がそれぞれ配置されている。これらの集塵ノズル５９〜６２は、毎秒１０ｍ以上の吸い込み風速に設定されている。
【００９８】
次に、本実施形態における電池用電極板の製造方法について説明する。
【００９９】
先ず、図２（ａ）に示すように、間欠塗工法によって両面塗工部１４，片面塗工部１７および芯材露出部１８を有する負極板フープ材１１が形成され、この負極板フープ材１１が溝部加工機構部２８の固定及び可動ローラ３０，３１の隙間を通過されることにより、負極板フープ材１１の両面塗工部１４の両面に溝部１０が形成される。溝部加工機構部２８では、同一長さのエアー配管５２，５３を介して一対のエアーシリンダ５０，５１に供給するエアー圧力を調整する精密減圧弁５４が、一対のエアーシリンダ５０，５１のエアー圧力を、両面塗工部１４の厚みのバラツキを吸収して常に設定値となるように自動的、且つ高精度に調整するので、可動ローラ３１が常に一定の加圧力で両面塗工部１４に押し付けられる。つまり、固定及び可動ローラ３０，３１は、定圧方式で両面塗工部１４を所定圧力で挟み付けながら負極板フープ材１１を搬送することにより、両面塗工部１４の両面に溝部１０を形成する。これにより、両ローラ３０，３１の溝加工用突条３０ａ，３１ａは、両面塗工部１４の厚みのバラツキに拘らず、負極活物質層１３に対し常に設定された８μｍの所定の深さＤを有する溝部１０が確実に形成される。
【０１００】
しかも、両ローラ３０，３１は、上述したように、公差隙間の存在しない形態でボールベアリング４７，４８で回転自在に支持されて、ガタツキの発生を防止されているのに加えて、負極板フープ材１１が固定ローラ３０のほぼ半周面に巻き付ける状態で移送されることによって負極板フープ材１１に作用しているテンションが小さい場合であってもガタツキの発生が抑制される。これにより、可動ローラ３１がエアーシリンダ５０，５１により常に設定圧力を受けることと併せて、負極板フープ材１１の両面塗工部１４には深さＤが８μｍ±１μｍ程度の極めて高い精度で溝部１０を形成することができるとともに、片面塗工部１７が両ローラ３０，３１の間を通過するときに、片面塗工部１７の負極活物質層１３からガタツキに起因する活物質の脱落が生じない。
【０１０１】
ここで、可動ローラ３１は、負極板フープ材１１の両面塗工部１４の厚みのばらくきに対応してスムーズに上下動させる必要がある。その場合、可動ローラ３１が上限位置での固定ローラ３０に対する隙間が大き過ぎる場合には、再現性がなくなるので、可動ローラ３１の上下動範囲はそれを考慮して設定する必要がある。
【０１０２】
なお、厚みが約２００μｍの両面塗工部１４の各負極活物質層１３に８μｍの深さＤの溝部１０をそれぞれ形成する場合には、固定及び可動ローラ３０，３１間の隙間は、ボールベアリング４７，４８が回転するための隙間と負極板フープ材１１のバックリングも見込む必要があり、溝加工用突条３０ａ，３１ａを負極活物質層１３に必要深さ以上に食い込ませるように設定する必要がある。そのため、実用上においては、両ローラ３０，３１間の隙間を設定する。
【０１０３】
また、負極板フープ材１１は、図６に示した蛇行防止ローラ機構２７によって、固定及び可動ローラ３０，３１の中央部の隙間を確実に通過するように規制されるとともに、可動ローラ３１は、両方側に備えている同一重量のギヤー４４によって負極板フープ材１１の幅方向に均一な加圧力を加えるようになっているので、負極板フープ材１１の両面塗工部１４には、その幅方向において均一な深さＤを有する溝部１０が形成される。
【０１０４】
そして、負極板フープ材１１の片面塗工部１７が、固定及び可動ローラ３０，３１の隙間を通過するときには、可動ローラ３１が両側の一対のストッパ４９に当接して固定ローラ３０への接近を阻止され、図９に示すように、負極板フープ材１１から離間した状態となる。そのため、片面塗工部１７の負極活物質層１３は、固定ローラ３０が押し付けられることなく通過するので、溝部１０が形成されることがない。このとき、片面塗工部１７の負極活物質層１３に溝部１０を形成しないよう、両ローラ３０，３１間の最小隙間をボールベアリング４７,４８が回転する隙間として設定する。
【０１０５】
本実施形態では、両面塗工部１４が通過するときの固定及び可動ローラ３０，３１間の隙間を、エアーシリンダ５０，５１のエアー圧力によって設定しているが、片面塗工部１７が両ローラ３０，３１の隙間に入った時点で、可動ローラ３１が下動してストッパ４９に当接することにより固定ローラ３１に対し隙間がある状態で停止し、片面塗工部１７の厚みより大きな隙間であるから、固定ローラ３０によって片面塗工部１７の負極活物質層１３に溝部１０が形成されることがない。
【０１０６】
このとき、図９に示すように、固定及び可動ローラ３０，３１による負極板フープ材１１への挟み付けによる負極板フープ材１１への搬送力の付与が解除される。これに対しては、固定ローラ３０と補助駆動用ローラ３２とによる挟み付けによって負極板フープ材１１に搬送力が付与され、このとき、補助駆動用ローラ３２は、両面塗工部１４に形成された溝部１０を押し潰さない程度の小さな加圧力で押し付けられるだけであるが、供給側および取出側の両ダンサーローラ機構２４，３７間の負極板フープ材１１が常に一定のテンションに保持されているから、一定のテンションに調整された負極板フープ材１１に対しては、補助駆動用ローラ（搬送力付与手段）３２の小さな加圧力による小さな搬送力を付与するだけで、負極板フープ材１１を常に一定のテンションを維持しながら所定の移送速度で確実に搬送することができる。
【０１０７】
すなわち、負極板フープ材１１の片面塗工部１７および芯材露出部１８が、固定及び可動ローラ３０，３１の隙間に達して両ローラ３０，３１による負極板フープ材１１への挟み付けによる負極板フープ材１１への搬送力の付与が解除されても、負極板フープ材１１がこれに作用しているテンションによって不意に高速で移送されるといったことが生じない。これにより、負極板フープ材１１は、両ローラ３０，３１間を常に弛みの無い状態で移送され、且つ強いテンションの付与による延びが生じることもない。
【０１０８】
また、図９に示すように、補助駆動用ローラ３２は、両ローラ３０，３１の間隙を負極板フープ材１１の芯材露出部１８および片面塗工部１７を通過する期間において常に両面塗工部１４に当接する。このとき、補助搬送力付与用エアーシリンダ５８は、両面塗工部１４に形成された溝部１０を補助駆動用ローラ３２が押し潰さない程度の小さな加圧力を補助駆動用ローラ３２に付与するようにエアー圧力が自動的に調節される。
【０１０９】
また、図７及び図９に示すように、負極板フープ材１１は、供給側巻付用ガイドローラ２９と取出側巻付用ガイドローラ３３とによって固定ローラ３０の外周面におけるほぼ半周にわたる範囲に巻き付ける状態で搬送されるようになっている。これにより、負極板フープ材１１は、搬送中にばたつきが生じるのが効果的に抑制されるので、ばたつきの発生に伴う負極活物質層１３からの活物質の脱落といったことが生じるおそれがないとともに、従来において５ｍ／ｓｅｃ程度の移送速度でしか搬送できなかったのに対し、本実施形態において、３０〜５０ｍ／ｓｅｃ程度の移送速度で高速、且つ安定に搬送することが可能となり、負極板３を高い生産性で製造できる。
【０１１０】
また、図９に示すように、固定及び可動ローラ３０，３１で挟み込んで負極板フープ材１１に溝部１０を形成するときに、負極活物質層１３から剥がれて両ローラ３０，３１の周面に付着した活物質の小片が、各集塵ノズル５９，６０に吸い込まれて除外され、溝部１０の加工後に負極板フープ材１１に付着した活物質の小片も各集塵ノズル６１，６２に吸い込まれて除外される。そのため、負極板フープ材１１に再現性良く溝部１０を形成することができる。
【実施例】
【０１１１】
以下、本発明の実施例を挙げて本発明の構成及び効果をさらに説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【０１１２】
（負極板フープ材の作製）
負極活物質として、人造黒鉛を１００重量部、結着剤としてスチレンーブタジェン共重合体ゴム粒子分散体（固形分４０重量％）を活物質１００重量部に対して２．５重量部（結着剤の固形分換算で１重量部）、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを活物質１００重量部に対して１重量部、および適量の水とともに練合機で攪拌して、負極合剤ペーストを作製した。この負極合剤ペーストを、厚さが１０μｍの銅箔からなる集電用芯材１２に塗布乾燥し、総厚が約２００μｍとなるようにロールプレスしたのち、スリッタ機で公称容量２５５０ｍＡｈの直径１８ｍｍで高さが６５ｍｍの円筒形リチウム二次電池の負極板３の幅である約６０ｍｍ幅に切断して、負極板フープ材１１を作製し、これを、図６に示したアンコイラー２２に巻回した。
【０１１３】
次に、溝加工ローラ（固定ローラ及び可動ローラ）３０，３１として、ロール外径が１００ｍｍのロール本体のセラミック製の外周面に、先端角θが１２０°で、高さＨが２５μｍの突条３０ａ，３１ａを、円周方向に対する捩じれ角が４５°となる配置で１７０μｍのピッチで形成したものを用いた。この溝加工ローラ３０，３１間に負極板フープ材１１を通過させて、負極板フープ材１１の両面塗工部１４の両面に溝部１０を形成した。溝部加工機構部２８は、両ローラ３０，３１のローラ軸３０ｂ，３１ｂに固着されたギヤー４３，４４を噛合させて、固定ローラ３１をサーボモータで回転駆動することにより、両ローラ３０，３１を同一の回転速度で回転するようにした。
【０１１４】
両ローラ３０，３１の間には、これらが１００μｍ以下に接近するのを阻止するストッパ４９を介在させた。両ローラ３０，３１間の隙間が正しく確保されている否かの確認を行い、可動ローラ３１を加圧するエアーシリンダ５０，５１のエアー圧力は、負極板フープ材１１の幅方向１ｃｍ当たり３０ｋｇｆの荷重がかかるように調整した。このエアー圧力は精密減圧弁によって調整した。補助駆動用ローラ３２は、硬度が約８０度のシリコーンを表面の材質として構成し、この補助駆動用ローラ３２を加圧する補助搬送力付与用エアーシリンダ５８のエアー圧力は、負極板フープ材１１の幅方向１ｃｍ当たり約２ｋｇｆの荷重がかかるように調整した。負極板フープ材１１は、数ｋｇのテンションを付与した状態で所定の移送速度に設定して搬送した。以上のような構成を用いて負極板フープ材１１の両面塗工部１４の両面に溝部１０を形成し、負極活物質層１３の溝部１０の深さＤを輪郭測定器で測定したところ平均８．５μｍであり、片面塗工部１７の負極活物質層１３には溝部１０が形成されていないのを確認した。また、レーザ顕微鏡を用いて負極活物質層１３のクラックの発生の有無を確認したが、クラックは全く見られなかった。なお、負極板３の厚みの増加は約０．５μｍで、１セル当たりの長手方向の延びは約０．１％であった。
【０１１５】
（正極板フープ材の作製）
正極活物質として、組成式ＬｉＮｉ８Ｃｏ０．１Ａ１０．０５Ｏ2で代表されるリチウムニッケル複合酸化物を用いた。ＮｉＳＯ4水溶液に、所定比率のＣｏおよびＡｌの硫酸を加え、飽和水溶液を調製した。この飽和水溶液を攪拌しながら水酸化ナトリウムを溶解したアルカリ溶液をゆっくり滴下して、中和することによって３元系の水酸化ニッケルＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５（ＯＨ）2を沈殿により生成させた。この沈殿物を濾過・水洗し、８０℃で乾燥を行った。得られた水酸化ニッケルは平均粒系が約１０μｍであった。
【０１１６】
そして、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌの原子数の和とＬｉの原子数の比が１：１．０３になるように水酸化リチウム水和物を加え、８００℃の酸素雰囲気中で１０時間の熱処理を行うことにより、目的とするＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ2を得た。得られたリチウムニッケル複合酸化物は、粉末Ｘ線回折により単一相の六方晶相状構造であるとともに、ＣｏおよびＡｌが固溶していることを確認した。そして、粉砕、分級の処理を経て正極活物質粉末とした。
【０１１７】
活物質１００質量部に導電材としてのアセチレンブラックを５質量部を加えて、この混合部にＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）の溶剤に結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を溶解した溶液を混練してペースト状とした。なお、加えたＰＶｄＦ量は活物質１００質量部に対して５質量部となるように調製した。このペーストを、１５μｍのアルミニウム箔からなる集電用芯材の両面に塗工して、乾燥後に圧延して厚みが約２００μｍで幅が約６０ｍｍの正極板フープ材を製作した。
【０１１８】
（極板群の作製）
次に、両極板フープ材を乾燥して余分な水分を取り除いた後に、ドライエアールームで両極板フープ材を、厚さが約３０μｍのポリエチレン微多孔フィルムからなるセパレータ４と重ね合わせた状態で巻回して極板群１を構成した。両極板フープ材のうち負極板フープ材１１は、両面塗工部１４と片面塗工部との中間にある芯材露出部１８を切断したが、溝加工ローラ３０，３１を片面塗工部１７の負極活物質層１３に溝部１０が形成されないように設定したことにより、切断後の芯材露出部１８および片面塗工部１７には湾曲状の変形が発生せず、巻回機での稼働低下が生じなかった。なお、集電リード２０は、巻回機に備えている溶接部を用いて負極板フープ材１１の状態で巻回前に取り付けた。
【０１１９】
なお、比較例として、固定ローラ３０を突条を有しないフラットローラに交換して、可動ローラ３１と固定ローラ３０との隙間を１００μｍに設定し、負極板３の幅１ｃｍ当たり３１ｋｇの荷重がかかるように調整して、両面塗工部１４における一方側の負極活物質層１３のみに深さＤが約８μｍの溝部１０を形成し、負極板（比較例１）を作製した。また、両面塗工部１４の両面側の負極活物質層１３の双方に溝部を形成しない負極板（比較例２）を作製した。
【０１２０】
（電解液の注液性の評価）
このようにして作製した極板群１を電池ケース７に収容したのちに、電解液を注液して注液性の検証を行った。
【０１２１】
電解液の注液性の評価を行うに際して、約５ｇの電解液を電池ケースに供給し、真空に引いて含浸させる注液方式を採用した。なお、電解液を数回に分けて電池ケース内に供給しても構わない。
【０１２２】
所定量の電解液を注液したのち、真空ブースに入れて真空引きすることにより極板群の中の空気を排出し、続いて真空ブース内を大気に導き、電池ケース内と大気との差圧によって電解液を極板群中に強制的に注液するようにした。真空引きは、真空度が−８５ｋｐａで、真空吸引を行った。この工程の注液時の注液時間を測定して、注液性を比較するための注液時間のデータとした。
【０１２３】
実際の電池の製造工程では、複数セルの電池ケースに同時に電解液を供給し、−８５ｋｐａの真空度で一挙に真空引きして脱気したのち、大気に開放して電解液を極板群中に強制的に浸透させる工程を行い、電解液の注液を終了させる方式を採用した。注液完了の見極めは、電池ケースを真上から覗き込んで極板群の上から電解液が完全に無くなったことで判断するが、複数セルに対して同時に注液し、平均値の注液時間を生産に使えるデータとする。検証結果は表１の通りである。
【０１２４】
【表１】
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【０１２５】
表１の結果から明らかなように、両面塗工部１４の両面側の負極活物質層１３に溝部１０を形成した負極板（実施例）では、両面側の負極活物質層の何れにも溝部を形成していない負極板（比較例２）と比較して、電解液の注液性が大幅に向上することが判明した。
【０１２６】
また、両面塗工部１４の一方の負極活物質層のみの片面塗工部１７の領域に至るまで溝部１０を形成した負極板（比較例１）では、巻回時に巻きずれが発生し、片面塗工部１７において、負極活物質層からの負極活物質の脱落が見られた。そのため、注液検証を途中で中止した。これは、負極板フープ材の両面塗工部１４に隣接する芯材露出部を切断した際、片面塗工部１７に溝部１０を加工時に発生した内部応力が発散することで、図１１のように湾曲したため、巻回時に極板の変形か原因で巻きずれを起こし、また、極板搬送時にチャック等で確実な状態で掴むことが出来なかったため、負極活物質の脱落が発生した。なお、巻きずれと負極活物質の脱落があった負極板（比較例１）を注液した場合、注液時間は３０分であった。
【０１２７】
また、試験用の電池の試作においても所定量の電解液を注液し、真空引きしたのちに大気に開放する工程を経て電解液を極板群中に注液する方式を採用した。このとき、実施例のものは、注液時間が短縮されたために、注液中での電解液の蒸発が低減でき、注液性向上により注液時間も大幅に短縮されることから、電解液の蒸発量を最小限に抑制して、電池ケースの開口部を封口部材で密閉状態にできる。このことは、電解液の注液性や含浸性が向上することに伴って大幅な電解液のロスを減らすことが可能になったことを示している。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明の電池用電極板は、電解液の含浸性に優れ、かつ、生産性及び信頼性に優れたもので、この電極板を用いて構成された極板群を備えたリチウム二次電池は、携帯用電子機器や通信機器などの駆動電源等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるリチウム二次電池の構成を示した縦断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態における電池用電極板の製造工程を示した斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における電池用電極板の一部拡大平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における両面塗工部の表面に溝部を形成する方法を示した斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における電池用電極板の製造装置の全体構成を示した模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における溝部加工機構部２８の構成を示した拡大斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における溝加工ローラの構成を示した図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図、（ｃ）は溝加工用突条の断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態における溝加工機構部の側面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、従来の電池用電極板の製造工程を示した斜視図である。
【図１１】従来の電池用電極板における課題を説明した斜視図である。
【符号の説明】
【０１３０】
１      極板群
２      正極板
３      負極板
４      セパレータ
７      電池ケース
８      ガスケット
９      封口板
１０    溝部
１１    負極板フープ材
１２    集電用芯材
１３    負極活物質層
１４    両面塗工部
１７    片面塗工部
１８    芯材露出部
１９    極板構成部
２０    集電リード
２１    絶縁テープ
２２    アンコイラー
２４，３７    ダンサーローラ機構
２７    蛇行防止ローラ機構
２８    溝部加工機構部
２９    供給側巻付用ガイドローラ
３０    固定側溝加工ローラ（固定ローラ）
３１    可動側溝加工ローラ（可動ローラ）
３０ａ、３１ａ    溝加工用突条
３０ｂ、３１ｂ    ローラ軸
３２    補助駆動用ローラ
３３    取出側巻付用ガイドローラ
３４    方向変換用ガイドローラ
４３、４４    ギヤー
４７、４８    ボールベアリング
４９    ストッパ
５０、５１    エアーシリンダ
５２、５３    エアー配管
５４    精密減圧弁
５９〜６２    集塵ノズル
【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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【図１０】
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【図１１】
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