(57)【要約】【課題】集電体上に形成された活物質層の剥がれや、極板巻回時における極板切れを抑制して、優れた生産性を有する非水電解液二次電池用電極板の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】電池最外周部分の極板の片面の活物質層の一部を除去して、集電体を介したその反対側の塗布された活物質層の厚みを、他の内周部分の極板の塗布された活物質層の厚みより大きくすることにより、最外周部分の極板の活物質層の合剤充填密度が、内周部分の活物質層の合剤充填密度よりも高くすることで、優れた非水電解液二次電池用電極板の製造方法を提供することができる。【選択図】図１
2009252349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池最外周部分の極板の片面の活物質層の一部を除去して、集電体を介したその反対側の活物質層の合剤充填密度を他の内周部分の極板の活物質層の合剤充填密度より大きくしたことを特徴とする非水電解液二次電池用電極板の製造方法。
【請求項２】
電池最外周部分の極板の片面の活物質層の一部を除去して、集電体を介したその反対側の活物質層の合剤充填密度Ｍとし、他の内周部分の極板の活物質層の合剤充填密度Ｎとするとき、ＮとＭの比が０．７＜Ｎ／Ｍ＜１．０である、請求項１記載の非水電解液二次電池用電極板の製造方法。
【請求項３】
リチウム含有複合酸化物を正極活物質とし、炭素質材料を負極活物質とする、請求項１、２のいずれか記載の構成を適用した非水電解液二次電池用電極板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解液二次電池用電極板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、民生用電子機器のポータブル化、コードレス化が急速に進んでいる。現在、これら電子機器の駆動用電源としての役割を、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池あるいは密閉型小型鉛蓄電池が担っているが、ポータブル化、コードレス化が進展し、定着するに従い、駆動用電源となる二次電池の高エネルギー密度化、小型軽量化の要望が強くなっている。
【０００３】
また、小型のパソコン、通信機器などに代表されるような機器の急速な市場の拡大により高率充放電が可能な非水電解液二次電池も同時に要望されている。
【０００４】
このような非水電解液二次電池に対応を図るため、例えば正極板と負極板をセパレータを間に介在して巻回したスパイラル構造とすることにより、電極面積をできるだけ大きくする工夫がなされ実用化されている。
【０００５】
例えば前記非水電解液二次電池のスパイラル状に巻いた正極板の最外周および最内周に相当する部分で、かつ正極板と対向しない部分の正極板の集電体表面を露出することにより有効電極面積を大きくして電池性能を向上させている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１９５５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような非水電解液二次電池を実用化するためには、極板製造工程において塗布、乾燥させた極板を、次工程である圧延工程にて高密度に圧延する必要がある。
【０００７】
圧延方法については、ある一定の隙間を電極が通過する定寸圧延方法、または、一定の圧力下を電極が通過する定圧圧延方法がある。しかし、どちらの方法においても、集電体の片面にしか活物質層が形成されていない片面活物質層部分は、集電体の両面に活物質層が形成された両面活物質部分に対し、集電体の片面にしか活物質層が形成されていないため、両面活物質層部分より極板の厚みが小さくなる。
【０００８】
そのため塗布、乾燥させた極板を所定の密度に圧延する際に、片面活物質層部分にかかる圧力が、両面活物質層部分にかかる圧力より小さくなり、圧延時、片面活物質層部分が十分に圧延されないと言った課題がある。
【０００９】
さらに、片面活物質層部分は集電体との密着性が十分でないこともあり、その結果、集電体から活物質層が脱落するといった課題もあった。
【００１０】
前記片面活物質層部分の活物質層の脱落を防ぐために、片面活物質層部分について所定の密度にしようとすると、両面活物質層部分に過剰な圧力が付与されることとなり、同時に集電体へも過剰な負荷が付与されることになる。このことにより集電体の強度低下による極板の破断が生じ易く、巻回工程における極板の巻回作業が困難になり、巻回速度を上げることができず生産性が著しく低下する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明は、正極板と負極板とをセパレータを介してスパイラル状に巻回して構成した電池において、電池最外周部分の極板の片面の活物質層の一部を除去して、集電体を介したその反対側の塗布された活物質層の厚みを、他の内周部分の極板の塗布された活物質層の厚みより大きくすることにより、最外周部分の極板の活物質層の合剤充填密度が、内周部分の活物質層の合剤充填密度よりも高くすることとしたものである。
【００１２】
ここで、片面活物質部分の合剤充填密度をＭ、両面活物質層部分の合剤充填密度をＮとしたとき、活物質密度の比が０．７以下であるならば、片面活物質層部分の厚みが両面活物質部分の厚みに対し大きくなり、圧延時に片面活物質部分にかかる圧力が大きくなり片面活物質層部分の破断が生じる。
【００１３】
また、活物質密度の比が１．０以上であれば、片面活物質層部分の厚みに対し両面活物質層部分の厚みが大きくなり、圧延時に片面活物質層部分にかかる圧力が小さくなり片面活物質層部分が十分に圧延されず、片面活物質層部分の剥がれが生じる。
【００１４】
以上のことから活物質密度の比は、０．７＜Ｎ／Ｍ＜１．０であるのが好ましい。
【００１５】
活物質密度を変化させる際、圧延機は定寸でプレスを行うため、圧延機で厚みを間欠的に変化させ、活物質密度を所定の密度にすることは難しい。また定圧プレスにおいても、片面部分を所定の密度にすると両面塗工部の密度が過剰になるため、片面部両面部について同時に所定の密度にすることは難しい。
【００１６】
そのため、活物質塗布時に片面活物質部分の厚みと、両面活物質部分の厚みを変化させ、それを圧延機で定寸プレスを行うことにより、所定の活物質密度比を求める。
【発明の効果】
【００１７】
セパレータを介してスパイラル状に巻回して構成された非水電解液二次電池であって、電池最外周部分の極板の片面の活物質層の一部を除去して、集電体を介したその反対側の合剤充填密度をＭとし、他の内周部分の極板の活物質層の合剤充填密度をＮとしたとき、合剤充填密度Ｍの活物質層塗布時の厚みを合剤充填密度Ｎの活物質層塗布時の厚みより大きくすることにより、極板の片面活物質層の合剤充填密度Ｍと、極板の両面活物質層の合剤充填密度Ｎとの比が０．７＜Ｎ／Ｍ＜１．０であるとき、片面活物質層部分の厚みが両面活物質層部分の厚みより大きくなり、圧延時片面活物質部分にかかる圧力が大きくなり密着性が向上する。
【００１８】
その結果、活物質層の集電体からの剥がれが抑制され、また、極板巻回時に両面活物質層部分の破断や、片面活物質層部分の集電体からの脱落がなくなり、生産性が飛躍的に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明は、以下の実施例に限定されない。
【００２１】
本発明では、正極板と負極板とがセパレータを介してスパイラル状に巻回して構成した電池において、電池最外周部分の極板の片面の活物質層の一部を除去し、集電体を介したその反対側の塗料塗布後乾燥させた活物質層の合剤充填密度をＭとし、他の内周部分の極
板の塗料塗布後乾燥させた活物質層の合剤充填密度Ｎとしたとき、合剤充填密度Ｍと合剤充填密度Ｎとの比が０．７＜Ｎ／Ｍ＜１．０とすることにより、塗料塗布後の片面活物質層部分の厚みが塗料塗布後の両面活物質層の厚みより大きくなり、圧延時、片面活物質部分にかかる圧力が大きくなり密着性があがる。電池巻回時の極板の破断や、活物質層の集電体からの脱落がなくなり、生産性を向上させることができる。
【００２２】
活物質密度の比が０．７以下であるならば、片面活物質層部分の厚みが両面活物質部分の厚みに対し大きくなり、圧延時に片面活物質部分にかかる圧力が大きくなり、片面活物質層部分の破断が生じる。
【００２３】
また、活物質密度の比が１．０以上であれば、片面活物質層部分の厚みに対し両面活物質層部分の厚みが大きくなり、圧延時に片面活物質層部分にかかる圧力が小さくなり、片面活物質層部分が十分に圧延されず、片面活物質層部分の剥がれが生じる
図１は、本発明の正極用電極板の正極活物質形成構造を説明する断面図である。図２は、本発明の形成された正極活物質層を圧延した正極用電極板を説明する断面図である。
【００２４】
正極は、帯状のアルミニウム箔からなる正極集電体に、正極塗料を塗布装置によって塗布、乾燥させ、正極活物質層を正極集電体の片面に形成した後に、正極集電体の反対面の所定の部分に、同様に正極塗料を塗布し、集電体の両面に正極活物質が存在する部分と、集電体の片面のみに正極活物質が存在する部分と、集電体のみで集電体の両面とも正極活物質が存在しない部分を形成した正極を作製する。
【００２５】
その後、図１の様に、集電体の片面のみに存在する正極活物質層部分に、正極塗料を塗布装置によって重ね塗りし乾燥させて厚くする。
【００２６】
正極活物質層部分の密度を変える方法は、公知のいずれの方法を適用してもよい。正極活物質部分の密度を変える方法を、以下に例示する。
【００２７】
正極活物質部分を重ね塗りする方法としては、例えば、厚みの均一な電極に、ストライプ塗布や、スクリーン印刷する方法、送液ポンプの押し出し流量を多くする方法などが挙げられる。
【００２８】
図１の様に集電体の片面のみに存在する正極活物質層部分に、正極塗料を塗布装置によって重ね塗りし、乾燥させて厚くした極板を両面から、圧延ローラーによりロールプレスを行う。このとき、図２に示すように、集電体の片面活物質層の厚みが大きくなっているため、重ね塗りしない場合に比べ、片面活物質層にかかる圧力が大きくなり、片面活物質層がより均一に圧延される。
【００２９】
（実施例１）
帯状のアルミニウム箔からなる正極集電体４に、活物質である日亜化学製のＬｉＣｏＯ２の粉末１００重量部に、デンカブラック５重量部を混合し、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤バインダーを４重量部入れたものを増粘材として、これを三菱化学製のＮ−メチル−２−ピロリドンの溶剤を７重量部で希釈して分散混合し、調製した正極塗料を塗布装置を用い、乾燥温度２００℃で毎分１５ｍの速度で塗料の塗布を行い、活物質層重量を２００ｇ／ｃｍ2として、表面に６０ｃｍ塗布を行った後、１０ｃｍ塗布をやめる。これを繰り返し行い、集電体上に活物質が存在する部分と、集電体のみの部分が間欠的に存在する極板を製作する。
【００３０】
裏面の塗料塗布は表面と同じく、乾燥温度２００℃で、毎分１５ｍの速度で両面塗布部の活物質層重量が４００ｇ／ｃｍ2になるよう５０ｃｍ塗布を行った後、２０ｃｍ塗布を
やめる。片面塗布部１に再度、塗布装置を用い乾燥温度２００℃で毎分１５ｍの速度で正極塗料を活物質層重量１２０ｇ／ｃｍ2塗布を行った。
【００３１】
得られた塗工済極板について、その後両面塗布部分の活物質層密度が４．０ｇ／ｃｃ、片面塗布部分の活物質層密度が５．７ｇ／ｃｃになるようにロールプレス機にて圧延し、所定の寸法に切断して、シート状の正極板を製作した。これを実施例１の極板とした。
【００３２】
（実施例２）
次に、両面塗布部２の活物質密度は同じで片面塗布部１の塗布量を変化させた後、圧延することで、片面塗布部１の活物質密度が５．０ｇ／ｃｃになるように変化させた正極板を作成しこれを実施例２の正極板とした。
【００３３】
（実施例３）
また、両面塗布部２の活物質密度は同じで片面塗布部１の塗布量を変化させた後、圧延することで、片面塗布部１の活物質密度が４．４ｇ／ｃｃになるように変化させた正極板を作成しこれを実施例３の正極板とした。
【００３４】
（実施例４）
さらに、両面塗布部２の活物質密度は同じで片面塗布部１の塗布量を変化させた後、圧延することで、片面塗布部１の活物質密度が４．０ｇ／ｃｃになるように変化させた正極板を作成しこれを実施例４の正極板とした。
【００３５】
（比較例１）
両面塗布部２の活物質密度は同じで片面塗布部１の塗布量を変化させずに圧延することで、片面塗布部１の活物質密度が２．０ｇ／ｃｃになるように変化させた正極板を作成しこれを比較例１の正極板とした。
【００３６】
（比較例２）
両面塗布部２の活物質密度は同じで片面塗布部１の塗布量を変化させた後、圧延することで、片面塗布部１の活物質密度が６．５ｇ／ｃｃになるように変化させた正極板を作成しこれを比較例２の正極板とした。
【００３７】
（比較例３）
両面塗布部２の活物質密度は同じで片面塗布部１の塗布量を変化させた後、圧延することで、片面塗布部１の活物質密度が８．０ｇ／ｃｃになるように変化させた正極板を作成しこれを比較例３の正極板とした。
【００３８】
このようにして得られた実施例１〜４の正極板、比較例１〜２の正極板について、折り曲げ試験を行った。
【００３９】
折り曲げ試験の方法は以下の通りである。
【００４０】
試験には幅３０ｍｍ×長さ１００ｍｍの正極板片面塗布部を用いた。正極板片面塗布部の幅方向に沿って、直径２ｍｍの丸棒を配置させた。正極板片面塗布部の長さ方向に１００回折り曲げを繰り返した。その後、丸棒に接触させた正極板片面塗布部の幅方向に発生したクラックの長さを目視で観察した。
クラック率を以下の式から算出した。
クラック率［％］＝（クラックの入った長さ［ｍｍ］÷極板全幅の長さ［ｍｍ］）×１００
比較例３の正極板はロールプレス機での圧延時、片面活物質部に活物質層の破断が生じ
折り曲げ試験を実施することができなかった。
折り曲げ試験結果について表１に示した。
【００４１】
【表１】
2009252349.tif 000003
【００４２】
表１の比較例１の結果より、両面塗布部の活物質密度と片面塗布部の活物質密度比を１．０以上にすると、片面塗布部の片面活物質層部分の厚みに対し、両面活物質層部分の厚みが大きくなり、圧延時に片面活物質層部分にかかる圧力が小さくなり、片面活物質層部分が十分に圧延されず、片面活物質層の剥がれが生じる。
【００４３】
比較例２〜３の結果より、活物質密度比を０．７以下にすると、片面活物質層部分の厚みが両面活物質部分の厚みに対し大きくなり、圧延時に片面活物質部分にかかる圧力が大きくなり、片面活物質層部分のクラック率が増え破断が生じる。
【００４４】
実施例１〜４の結果により、両面塗布部の活物質密度Ｎと片面塗布部の活物質密度Ｍの比を、０．７＜Ｎ／Ｍ＜１．０にすると、片面塗布部の活物質層の剥がれや破断がなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係る非水電解液二次電池用電極板の製造方法は、電池特性、実用性、生産性に優れたポータブル用電源等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】集電体であるアルミニウム箔に正極塗料を塗布した状態を示す模式図
【図２】正極塗料塗布極板を圧延した状態を示す模式図
【符号の説明】
【００４７】
１  片面塗布部
２  両面塗布部
３  集電体
【図１】
2009252349.tif 000004
【図２】
2009252349.tif 000005