CN110692151B - 二次电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供二次电池的制造方法。为了提供一种能够提高非矩形状电极(10)的制造效率的二次电池的制造方法，在本发明的一实施方式中，提供一种二次电池的制造方法，其中，包括非矩形状电极(10)的形成工序，该形成工序包含如下过程：在将电极材料层原料(112)涂敷于成为集电体的金属片材(110)而形成电极前体(100)之前，控制金属片材(110)的表面的局部部分相对于电极材料层原料(112)的润湿性，从而在局部部分形成润湿性控制区域(130)，局部部分是成为非矩形电极(10)的切除区域的部分(111)。

Description

二次电池的制造方法
技术领域
本发明涉及二次电池的制造方法。
背景技术
以往，能够反复进行充放电的二次电池用于各种用途。例如，二次电池被用作智能手机、笔记本电脑等电子设备的电源。
二次电池至少由正极、负极和它们之间的隔膜构成。正极具备正极材料层和正极集电体，负极具备负极材料层和负极集电体。
作为二次电池的构成要素的正极和负极、即电极主要经过以下的工序而得到。具体而言，使用模头将电极材料层原料涂敷于作为集电体的金属片材而形成电极前体，接着对该电极前体进行裁切，由此得到多个电极。
需要说明的是，作为电极材料层原料的涂敷方法，从电极的制造效率的观点出发，可列举出连续涂敷法和间歇涂敷法。前者的连续涂敷法是使用模头而在移动的金属片材上连续地涂敷电极材料层原料的方法(参照专利文献1)。另一方面，后者的间歇涂敷法是使用模头而在移动的金属片材上间歇地涂敷电极材料层原料的方法(参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-41892号公报
专利文献2：日本特开2015-112520号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在此，本申请发明人等发现，当在作为集电体的金属片材上涂敷电极材料层原料并对所得到的电极前体进行裁切而得到电极时，会产生以下的问题(参照图8)。
具体而言，当在金属片材110’上涂敷电极材料层原料120’而形成电极前体100’接着对该电极前体100’进行裁切由此形成多个非矩形状的电极10’的情况下，与形成多个矩形状的电极的情况相比，裁切后的电极前体100’的剩余部100X’的量会相对变多。该电极前体100’的剩余部100’在现阶段不被再利用而被废弃，因此当该剩余部100X’的量相对较多时，与此相伴，废弃量也会相对变多。这样的电极前体100’的剩余部100’的废弃量的增大会导致非矩形状的电极10’的制造效率的下降，其结果是，会导致在整体上包含非矩形状的电极10’的二次电池的制造效率的下降。
本发明鉴于这样的情况而做出。即，本发明的主要目的在于提供一种能够提高非矩形状电极的制造效率的二次电池的制造方法。
用于解决技术问题的方案
为了实现上述目的，在本发明的一实施方式中，提供一种二次电池的制造方法，其中，
包括非矩形状电极的形成工序，
该形成工序包含如下过程：在将电极材料层原料涂敷于作为集电体的金属片材而形成电极前体之前，控制金属片材的表面的局部部分对电极材料层原料的润湿性，从而在局部部分形成润湿性控制区域，局部部分是成为非矩形电极的切除区域的部分。
发明的效果
根据本发明的一实施方式，能够提高非矩形状电极的制造效率。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的二次电池的制造流程的示意图。
图2A是本发明的另一实施方式所涉及的二次电池的制造流程的示意图。
图2B是本发明的另一实施方式所涉及的二次电池的制造流程的示意图。
图3是至少两个低润湿性区域的形成形态的示意图。
图4是具有倾斜部而构成的低润湿性区域的示意图。
图5是本发明的另一实施方式所涉及的二次电池的制造流程的示意图。
图6是用于说明非矩形状的定义的示意图。
图7是示意性地示出电极构成层的基本构成的截面图。
图8是示出本申请发明人所发现的技术问题的示意图。
具体实施方式
在对本发明的一实施方式所涉及的二次电池的制造方法进行说明之前，预先对二次电池的基本结构进行说明。需要注意的是，本说明书中所说的“二次电池”这一用语是指能够反复充放电的电池。“二次电池”不过度拘泥于其名称，也可包含例如“蓄电设备”等。本说明书中所说的“俯视”是指沿着基于构成二次电池的电极材料的层叠方向的厚度方向从上侧或下侧观察对象时的状态。另外，本说明书中所说的“剖视”是指从与基于构成二次电池的电极材料的层叠方向的厚度方向大致垂直的方向观察时的状态。在本说明书中直接或间接地使用的“上下方向”以及“左右方向”相当于各个图中的上下方向以及左右方向。只要不特别记载，相同的附图标记或记号表示相同的部件、部位或相同的意思内容。在某一优选的方案中，能够理解为，铅垂方向向下(即，重力所作用的方向)相当于“下方向”，其相反方向相当于“上方向”。
[二次电池的基本结构]
在本发明中，提供了一种二次电池。本说明书中所说的“二次电池”是指能够反复充电、放电的电池。因此，本发明的二次电池并不拘泥于其名称，例如“蓄电设备”等也可包含在本发明的对象中。二次电池具有在外装体的内部收纳及封入有电极组装体和电解质的结构而成。在本发明中，电极组装体可以是层叠有多个包含正极、负极和隔膜的电极构成层的平面层叠结构。另外，外装体可以采用导电性硬外壳或柔性外壳(小包等)的形态。在外装体的形态为柔性外壳(小包等)的情况下，多个正极各自经由正极用集电引线而与正极用外部端子连结。正极用外部端子通过密封部固定于外装体，该密封部防止电解质的漏液。同样地，多个负极各自经由负极用集电引线而与负极用外部端子连结。负极用外部端子通过密封部固定于外装体，密封部防止电解质的漏液。需要说明的是，并不限定于此，与多个正极中的每一个连接的正极用集电引线可以具备正极用外部端子的功能，另外，与多个负极中的每一个连接的负极用集电引线可以具备负极用外部端子的功能。在外装体的形态为导电性硬外壳的情况下，多个正极各自经由正极用集电引线与正极用外部端子连结。正极用外部端子通过密封部固定于外装体，该密封部防止电解质的漏液。
正极10A至少由正极集电体11A和正极材料层12A构成(参照图7)，在正极集电体11A的至少单面设置有正极材料层12A。在该正极集电体11A中的未设置正极材料层12A的部位、即正极集电体11A的端部定位有正极侧引出极耳。在正极材料层12A中含有正极活性物质作为电极活性物质。负极10B至少由负极集电体11B和负极材料层12B构成(参照图7)，在负极集电体11B的至少单面设置有负极材料层12B。在该负极集电体11B中的未设置负极材料层12B的部位、即负极集电体11B的端部定位有负极侧引出极耳。在负极材料层12B中含有负极活性物质作为电极活性物质。
正极材料层12A中所含有的正极活性物质和负极材料层12B中所含有的负极活性物质是在二次电池中直接参与电子的转移的物质，是承担充放电即电池反应的正负极的主要物质。更具体地，由“正极材料层12A中所含有的正极活性物质”以及“负极材料层12中所含有的负极活性物质”导致在电解质中带有离子，该离子在正极10A与负极10B之间移动而进行电子的转移从而充放电。正极材料层12A以及负极材料层12B特别地优选为能够吸留和释放锂离子的层。也就是说，优选为锂离子经由电解质在正极10A与负极10B之间移动而进行电池的充放电的二次电池。在锂离子参与充放电的情况下，二次电池相当于所谓的“锂离子电池”。
正极材料层12A的正极活性物质例如由粒状体构成，为了使粒子彼此更充分接触和保持形状，优选在正极材料层12A中含有粘合剂。并且，为了使推进电池反应的电子的传递顺利，可以在正极材料层12A中含有导电助剂。同样地，负极材料层12B的负极活性物质例如由粒状体构成，为了使粒子彼此更充分接触和保持形状，优选负极材料层12B含有粘合剂，为了使推进电池反应的电子的传递顺利，可以在负极材料层12B中含有导电助剂。这样，由于是含有多种成分而构成的方式，正极材料层12A以及负极材料层12B还可以分别被称为“正极复合材料层”以及“负极复合材料层”等。
正极活性物质优选是有助于锂离子的吸留和释放的物质。从这样的观点来说，正极活性物质优选例如是含有锂的复合氧化物。更具体地，正极活性物质优选是包含锂和选自由钴、镍、锰以及铁组成的组中的至少一种过渡金属的锂过渡金属复合氧化物。也就是说，在二次电池的正极材料层12A中，优选含有这样的锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质。例如，正极活性物质可以是钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂或用其他金属取代这些过渡金属的一部分而得的物质。可以作为单独一种而含有这样的正极活性物质，也可以组合两种以上来含有这样的正极活性物质。在更优选的方案中，正极材料层12A中所含的正极活性物质为钴酸锂。
作为正极材料层12A中可含有的粘合剂，并没有特别的制限，但能够列举出选自由聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物以及聚四氟乙烯等组成的组中的至少一种。作为在正极材料层12A中可含有的导电助剂，并没有特别的制限，但能够列举出选自热裂炭黑、炉黑、槽法炭黑、科琴黑以及乙炔黑等炭黑；石墨、碳纳米管以及气相生长碳纤维等碳纤维；铜、镍、铝以及银等金属粉末；以及聚亚苯基衍生物等的至少一种。例如，正极材料层12A的粘合剂可以是聚偏二氟乙烯。虽然只不过是例示，但正极材料层12A的导电助剂是炭黑。进一步，在优选的方案中，正极材料层12A的粘合剂和导电助剂可以为聚偏二氟乙烯与炭黑的组合。
负极活性物质优选为有助于锂离子的吸留和释放的物质。从该观点来说，负极活性物质优选为例如各种碳材料、氧化物或锂合金等。
作为负极活性物质的各种碳材料，能够列举出石墨(天然石墨、人造石墨)、软碳、硬碳、类金刚石碳等。特别地，石墨因为电子传导性较高且与负极集电体11B的粘接性优异等方面而优选。作为负极活性物质的氧化物，能够列举出选自由氧化硅、氧化锡、氧化铟、氧化锌以及氧化锂等组成的组中的至少一种。负极活性物质的锂合金只要是能够与锂形成合金的金属即可，例如可以为Al、Si、Pb、Sn、In、Bi、Ag、Ba、Ca、Hg、Pd、Pt、Te、Zn、La等金属与锂的二元、三元或其以上的合金。这样的氧化物优选成为非晶态作为其结构形态。其原因在于，不易引起由晶界或缺陷等不均匀性导致的劣化。只不过是例示，负极材料层12B的负极活性物质可以为人造石墨。
作为在负极材料层12B中可含有的粘合剂，并没有特别制限，但能够列举出选自由丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺系树脂以及聚酰胺酰亚胺系树脂组成的组中的至少一种。例如，负极材料层12B中所含有的粘合剂可以为丁苯橡胶。作为在负极材料层12B中可含有的导电助剂，并没有特别制限，但能够列举出选自热裂炭黑、炉黑、槽法炭黑、科琴黑以及乙炔黑等炭黑；石墨、碳纳米管以及气相生长碳纤维等碳纤维；铜、镍、铝以及银等金属粉末；以及聚亚苯基衍生物等的至少一种。需要说明的是，负极材料层12B中也可以含有起因于在制造电池时使用的增稠剂成分(例如羧甲基纤维素)的成分。
只不过是例示，负极材料层12B中的负极活性物质和粘合剂可以为人造石墨与丁苯橡胶的组合。
用于正极10A以及负极10B的正极集电体11A以及负极集电体11B是有助于收集或供给因电池反应而在活性物质中产生的电子的部件。这样的集电体可以是片状的金属部件，可以具有多孔或穿孔的形态。例如，集电体可以为金属箔、穿孔金属板、网或膨胀金属板等。用于正极10A的正极集电体11A优选为由包含选自由铝、不锈钢和镍等组成的组中的至少一种的金属箔构成的正极集电体，例如可以为铝箔。另一方面，用于负极10B的负极集电体11B优选为由包含选自由铜、不锈钢和镍等组成的组中的至少一种的金属箔构成的负极集电体，例如可以为铜箔。
隔膜50是从防止由正负极的接触引起的短路和保持电解质等观点出发而设置的部件。换言之，可以说，隔膜50是在防止正极10A与负极10B之间的电子接触的同时使离子通过的部件。优选地，隔膜50为多孔性或微多孔性的绝缘性部件，因其较小的厚度而具有膜形态。只不过是例示，聚烯烃制的微多孔膜可以作为隔膜使用。关于这一点，作为隔膜50使用的微多孔膜例如可以为作为聚烯烃而仅含有聚乙烯(PE)或仅含有聚丙烯(PP)的膜。进一步而言，隔膜50也可以为由“PE制微多孔膜”和“PP制微多孔膜”构成的层叠体。隔膜50的表面也可以由无机颗粒涂层和/或粘接层等覆盖。隔膜的表面也可以具有粘接性。
需要说明的是，隔膜50并不应因其名称而被特别地限制，也可以为具有同样功能的固体电解质、凝胶状电解质、绝缘性的无机颗粒等。需要说明的是，从进一步提高电极的处理性的观点出发，优选将隔膜50与电极(正极10A/负极10B)进行了粘接。隔膜50与电极的粘接可以通过使用粘接性隔膜作为隔膜50、在电极材料层(正极材料层12A/负极材料层12B)上涂布和/或热压接粘接性粘合剂等来进行。作为对隔膜50或电极材料层提供粘接性的粘接性粘合剂的材料，可列举出聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯聚合物、丙烯酸系树脂等。通过涂布粘接性粘合剂等形成的粘接层的厚度可以为0.5μm以上且5μm以下。
当正极10A以及负极10B具有能够吸留和释放锂离子的层时，电解质优选为有机电解质和/或有机溶剂等“非水系”的电解质(即，优选电解质为非水电解质)。在电解质中存在从电极(正极10A、负极10B)中释放出的金属离子，因此，电解质协助电池反应中的金属离子的移动。
非水电解质是含有溶剂和溶质的电解质。作为具体的非水电解质的溶剂，优选至少含有碳酸酯而构成的溶剂。这样的碳酸酯可以是环状碳酸酯类和/或链状碳酸酯类。作为环状碳酸酯类并没有特别限制，能够列举出选自由碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丁烯酯(BC)和碳酸亚乙烯酯(VC)组成的组中的至少一种。作为链状碳酸酯类，能够列举出选自由碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二丙酯(DPC)组成的组中的至少一种。只不过是例示，作为非水电解质而使用环状碳酸酯类与链状碳酸酯类的组合，例如可以使用碳酸乙烯酯与碳酸二乙酯的混合物。另外，作为具体的非水电解质的溶质，优选使用例如LiPF6、LiBF4等Li盐。另外，作为具体的非水电解质的溶质，优选使用例如LiPF6和/或LiBF4等Li盐。
作为正极用集电引线及负极用集电引线，能够使用在二次电池的领域中使用的所有的集电引线。这样的集电引线由能够实现电子的移动的材料构成即可，例如由铝、镍、铁、铜、不锈钢等导电性材料构成。正极用集电引线优选由铝构成，负极用集电引线优选由镍构成。正极用集电引线及负极用集电引线的形态没有特别限定，例如可以为线或板状。
作为外部端子，能够使用在二次电池的领域中使用的所有的外部端子。这样的外部端子只要由能够实现电子的移动的材料构成即可，通常由铝、镍、铁、铜、不锈钢等导电性材料构成。外部端子5可以直接与基板电连接，或者也可以经由其他器件间接地与基板电连接。需要说明的是，并不限定于此，与多个正极中的每一个连接的正极用集电引线可以具备正极用外部端子的功能，另外，与多个负极中的每一个连接的负极用集电引线可以具备负极用外部端子的功能。
外装体可以如上所述具有导电性硬外壳或柔性外壳(小包等)的形态。
导电性硬外壳由主体部和盖部构成。主体部由构成该外装体的底面的底部和侧面部构成。主体部和盖部在收容电极组装体、电解质、集电引线以及外部端子后被密封。作为密封方法，没有特别限定，例如可列举出激光照射法等。作为构成主体部以及盖部的材料，可以使用能够在二次电池的领域构成硬外壳型外装体的所有材料。这样的材料只要是能够实现电子的移动的材料即可，例如可列举出铝、镍、铁、铜、不锈钢等导电性材料。主体部和盖部的尺寸主要根据电极组装体的尺寸来决定，例如在收容有电极组装体时，优选具有可防止电极组装体在外装体内移动(偏移)的程度的尺寸。通过防止电极组装体移动，能够防止电极组装体破坏，提高二次电池的安全性。
柔性外壳由软质片材构成。软质片材只要具有能够实现密封部的折弯的程度的软质性即可，优选为可塑性片材。可塑性片材是具有在施加外力之后并将其解除时维持由外力引起的变形的特性的片材，例如可以使用所谓的层压膜。由层压膜构成的软包例如可以通过将两张层压膜重叠并对其周缘部进行热封而制造。作为层压膜，通常为将金属箔与聚合物膜层叠而成的膜，具体而言，可例示出由外层聚合物膜/金属箔/内层聚合物膜构成的三层结构的膜。外层聚合物膜用于防止由于水分等的透过及接触等引起的金属箔损伤，可适当地使用聚酰胺及聚酯等聚合物。金属箔用于防止水分及气体透过，优选使用铜、铝、不锈钢等的箔。内层聚合物膜用于保护金属箔免受内部收纳的电解质的影响，并且用于在热封时使其熔融封口，可适当地使用聚烯烃或酸改性聚烯烃。
[本发明的二次电池的制造方法]
在考虑了二次电池的基本结构的基础上，以下，对本发明的一实施方式的二次电池的制造方法进行说明。
本申请发明人对用于使非矩形状电极的制造效率提高的对策进行了深入研究。其结果，直至设计出了本发明的二次电池的制造方法。
以下，在说明本发明的特征部分之前，对本说明书中所使用的用语进行定义。在本说明书中所说的“非矩形状电极”在广义上是指俯视时具有不是正方形和长方形的形状的电极，狭义上是指俯视时具有从正方形和长方形局部地切掉一部分而成的形状的电极。作为本说明书中所说的“非矩形状电极”的一个例子，可列举出具有正方形和长方形的角部分被切除而成的形状的电极。并不限定于此，作为本说明书中所说的“非矩形状电极”的一个例子，可列举出具有正方形和长方形的非角部分(例如中央部分)被切除而成的形状的电极。只不过是例示，这里所说的“非矩形状”也可以是将俯视时的电极形状为正方形和长方形作为基础，将俯视尺寸比该基础形状小的正方形、长方形、半圆形、半椭圆形、圆形/椭圆形的一部分或它们的组合形状从该基础形状切除而得到的形状(特别是从基础形状的角部分或非角部分切除而得到的形状)(参照图6)。
本说明书中所说的“金属片材”是指由金属例如铜等构成且沿规定方向延伸的片状部件，是指在电极前体裁切后成为集电体(电极构成要素)的片状部件。本说明书中所说的“电极材料层原料”在广义上是指成为电极材料层(电极构成要素)的原料的材料，狭义上是指含有活性物质和粘合剂而成的材料。本说明书中所说的“电极前体”广义上是指最终得到的电极的前阶段的物体，狭义上是指包含金属片材和以面状设置于金属片材的电极材料层原料的物体。本说明书中所说的“润湿性”在广义上是指固体表面相对于液体的润湿程度，狭义上是指金属片材表面相对于电极材料层原料的润湿程度，更狭义上是指经改性加工的金属片材表面的局部部分相对于电极材料层原料的润湿程度。本说明书中所说的“润湿性控制区域”是指金属片材表面的局部部分的润湿性被控制的区域。本说明书中所说的“低润湿性区域”在广义上是指固体表面被液体润湿的程度相对较低的区域，狭义上是指金属片材表面的局部部分被电极材料层原料润湿的程度比该表面的其他部分相对低的区域。
本说明书中所说的“低润湿性区域组”是指俯视时沿着金属片材的延伸方向相互隔离的多个低润湿性区域的集合体。本说明书中所说的“低润湿性区域的倾斜部”是指低润湿性区域中的倾斜的部分。本说明书中所说的“粗加工”是指使金属片材表面的表面粗糙度为算术平均粗糙度Rz1.0μm以上且10.0μm以下的加工。需要说明的是，这里所说的表示表面粗糙度的Rz是指JIS B0601中规定的粗糙度Rz。即，本发明中的Rz是指，从粗糙度曲线沿其平均线的方向抽取基准长度，求出从该抽取部分的平均线沿纵向倍率的方向测定的、从最高的峰顶到第五高的峰顶的标高(Yp)的绝对值的平均值与从最低的谷底到第五低的谷底的标高(Yv)的绝对值的平均值之和，并将该值用微米(μm)来表示。(参照JIS B0601：1994)。
(本发明的技术思想)
具体而言，本申请发明人发现：为了提高非矩形状电极10的制造效率、具体而言为了减少电极前体的剩余部的产生量，控制金属片材110的表面特性，特别是控制金属片材的表面的局部部分(相当于成为非矩形电极的切除区域的部分)的润湿性。即，本发明具有如下这样的技术思想：有意地控制成为金属片材的表面的非矩形电极的切除区域的部分的润湿性，在该部分“形成润湿性控制区域”。换言之，本发明具有如下这样的技术思想：对于除成为金属片材的表面的非矩形电极的切除区域的部分以外的其他部分，不特别控制润湿性，使该其他部分为“润湿性“非”控制区域”。
根据该技术思想，有意地控制金属片材的表面的局部部分(相当于成为非矩形电极的切除区域的部分)的润湿性。因此，与未有意地控制润湿性的金属片材的表面的其他部分相比，能够使该非矩形电极的成为切除区域的部分的润湿性的程度与该其他部分的润湿性的程度不同。因此，当在金属片材的表面的成为非矩形电极的切除区域的部分形成有润湿性控制区域的状态下在之后以覆盖金属片材的(主面的)实质上整体的方式涂敷电极材料层原料而形成电极前体时，随着该部分的润湿性已得到控制，能够控制可定位于该部分的电极材料层原料的行为。特别是，当进行使能够定位于金属片材的表面的成为非矩形电极的切除区域的部分的电极材料层原料从该部分向外侧区域移动的控制时，能够抑制在电极前体形成时电极材料层原料残留在该部分。
通过这种电极材料层原料的残留抑制，对电极前体裁切而形成多个非矩形状的电极时(更具体而言，在对电极前体中的成为非矩形电极的切除区域的部分进行裁切时)，可以使被裁切的部件主要为位于该部分的金属片材。由此，在成为非矩形电极的切除区域的部分被裁切的部件可以主要为金属片材，因此剩余部(废弃部分)也可以主要为金属片材。换言之，能够使在剩余部(废弃部分)中含有电极材料层原料的比例比以往相对减少。由于这种含有电极材料层原料的比例的减少而能够将剩余部(废弃部分)的量整体上比以往减少。其结果是，由于剩余部(废弃部分)的量减少而能够提高非矩形状电极的制造效率。
使用图1来对基于上述技术思想的非矩形状电极的形成工序进行具体说明。
金属片材的准备(图1的(a))
首先，准备金属片材110。
润湿性控制区域的形成(图1的(b))
接着，在金属片材110的表面(主面)的局部部分形成润湿性控制区域130。这里所说的金属片材110的表面(主面)的局部部分如上述那样相当于成为非矩形电极的切除区域的部分。因此，需要在预先决定最终得到的非矩形状电极的切除区域的形成部位之后再在金属片材110的表面(主面)的局部部分形成该润湿性控制区域130。
通过形成该润湿性控制区域130，能够有意地控制金属片材110的表面的成为非矩形电极的切除区域的部分111的润湿性。因此，与润湿性未被有意地控制的金属片材110的表面的其他部分112相比，能够使该成为非矩形电极的切除区域的部分111的润湿性的程度与该其他部分112的润湿性的程度不同。需要说明的是，没有特别限定，但考虑到之后涂敷的电极材料层原料120的处理性，润湿性控制区域130的厚度可以为0.1～10μm，优选为0.5～5μm，例如为2.5μm。
电极材料层原料的涂布(图1的(c))
接着，一边使金属片材110旋转，一边使用模头200在金属片材110的表面(主面)涂布电极材料层原料120。具体而言，以电极材料层原料120覆盖形成于成为非矩形电极的切除区域的部分111上的润湿性控制区域130的方式涂布电极材料层原料120。需要说明的是，没有特别限定，考虑到之后的电极材料层原料120的移动容易性，电极材料层原料120的粘度可以为0.1～10Pa·s，优选为0.5～5Pa·s，例如为2.5Pa·s。
电极材料层原料的局部移动(图1的(d)))
在涂布该电极材料层原料120时，随着形成于成为非矩形电极的切除区域的部分111上的润湿性控制区域130的润湿性得到控制，能够控制可定位于该部分上的电极材料层原料120的行为。特别是，如果进行能够使可定位于成为非矩形电极的切除区域的部分111上的电极材料层原料120从该部分111、即从润湿性控制区域130向外侧区域移动的控制，则能够抑制在电极前体100形成时电极材料层原料120残留在该部分111。也就是说，能够获得电极材料层原料120在成为非矩形电极的切除区域的部分111、即润湿性控制区域130上的残留得到抑制的电极前体100。
电极前体的加压
虽然未图示，但在形成电极前体100之后，为了得到所期望的密度而以夹入该电极前体100的两个主面的方式对该电极前体100实施加压处理。
电极前体的裁切(图1的(e))
接着，对电极前体100进行裁切。具体而言，以形成多个具有切除区域和极耳20的非矩形电极10的方式，对电极前体100中的至少成为非矩形电极10的切除区域的部分111和成为极耳20的部分进行裁切。
非矩形状电极的形成
通过以上操作，能够得到多个所期望的非矩形状电极10(带极耳20)。
需要说明的是，在对电极前体100进行裁切时，优选以所要形成的多个非矩形状电极10相互成为线性对称配置或点对称配置的方式对电极前体100进行裁切。这是考虑了如下观点：电极前体100的裁切时的裁切载荷会分布不均，从而适当地避免电极材料层原料120的局部剥离、以及极耳20的形成困难等问题。
根据以上内容，本发明也在图1的(d)所示的工序中抑制了电极材料层原料120在成为非矩形电极的切除区域的部分111、即润湿性控制区域130上的残留。因此，在图1的(e)所示的工序中，在对电极前体100进行裁切而形成多个非矩形状的电极10时，能够使被裁切的部件主要为位于该部分111的金属片材110。由此，在成为非矩形电极10的切除区域的部分111被裁切的部件可以主要为金属片材110，起因于此，能够使在剩余部(废弃部分)中含有电极材料层原料120的比例比以往相对减少。也就是说，能够使在被裁切的部件中含有电极材料层原料的比例相对减少。因此，能够提高非矩形状电极的制造效率。
需要说明的是，本发明的制造方法优选采用下述方案。
低润湿性区域的形成
以下，对作为上述的润湿性控制区域130而形成“低润湿性区域130a”的方案进行说明。
在一方案中，优选的是，通过润湿性控制，使金属片材110的局部部分的润湿性比除局部部分以外的其他部分的润湿性相对低，从而在该局部部分形成低润湿性区域130a作为润湿性控制区域130(参照图1、图2A和图2B)。
如上所述，若进行能够使可定位于金属片材110的局部部分、具体而言成为非矩形电极的切除区域的部分111上的电极材料层原料120从该部分111向外侧区域移动的控制，则能够抑制在电极前体100形成时电极材料层原料120残留在该部分111。这种电极材料层原料120向外侧区域的移动控制能够通过使成为非矩形电极的切除区域的部分111的润湿性比其他部分1112的润湿性相对变低来实施。也就是说，这种电极材料层原料120向外侧区域的移动控制能够通过在成为矩形电极的切除区域的部分111形成低润湿性区域130a来实施(参照图1、图2A和图2B)。这意味着，使成为非矩形电极的切除区域的部分111变得相对于电极材料层原料120难以润湿。
需要说明的是，此处所说的“相对低的润湿性”没有特别限定，可以是指接触角θ(是指电极材料层原料表面在被涂布表面与电极材料层原料12的接触点处的切线与被涂布表面所成的角度)成为60°＜θ＜150°、优选成为75°＜θ＜135°、进一步优选成为90°＜θ＜120°。
当在成为非矩形电极的切除区域的部分111形成低润湿性区域130a时，在涂布电极材料层原料120时，成为非矩形电极的切除区域的部分111(低润湿性区域130a)与除该部分111以外的其他部分相比润湿性相对较低，因此能够使电极材料层原料120的润湿从该部分111(低润湿性区域130a)被排斥。因此，润湿被排斥的电极材料层原料120从该部分111(低润湿性区域130a)向其他部分112等移动。由此，能够适当地抑制在形成电极前体100时电极材料层原料120残留于该部分111。也就是说，能够获得电极材料层原料120在成为非矩形电极的切除区域的部分111(润湿性控制区域130)上的残留得到抑制的电极前体100。
低润湿性区域的形成方案
以下，对上述的“低润湿性区域130a(即润湿性控制区域130)”的形成方式进行说明。
作为低润湿性区域130a的形成方案，可列举出下述方案。
(i)低润湿性材料的利用
在一方案中，优选的是，通过将具有比金属片材110的其他部分相对于电极材料层原料120的润湿性相对低的润湿性的低润湿性材料131供给到金属片材的局部部分来形成低润湿性区域130a(参照图2A和图2B)。需要说明的是，预先明确地阐述如下内容：图2A的方案和图2B的方案中，低润湿性材料131的形成部位不同，但本发明的技术思想在根本上是相同的。详细而言，前者俯视时在金属片材的主面的端部区域(或侧部区域)形成低润湿性材料131，另一方面，后者俯视时在金属片材的主面的中央区域形成低润湿性材料131，在这一点上相互不同。
使用图2A和图2B来对按照本方案的非矩形状电极的形成工序进行具体说明。需要说明的是，对于与图1的方式中的说明事项重复的部分，简化说明。
金属片材的准备(图2A的(a)、图2B的(a))
首先，准备金属片材110。
低润湿性材料的涂敷(图2A的(b)、图2B的(b))
接着，使用模头200A在金属片材110的表面(主面)的局部部分(成为非矩形电极的切除区域的部分111)上涂敷低润湿性材料131。作为低润湿性材料131，只要是具有对液体(电极材料层原料120)的润湿性低的性质的材料，就没有特别限定。列举一个例子，低润湿性材料131可以包含选自由氟系材料、硅酮系材料、聚乙烯系材料、聚丙烯系材料和硅烷偶联系材料组成的组中的至少一种，优选包含对液体(电极材料层原料120)的润湿性低的性质良好的氟系材料而成。
通过该低润湿性材料131的涂敷，能够在该涂敷部位形成低润湿性区域130a。需要说明的是，低润湿性材料131的涂敷部位实质上对应于成为非矩形电极的切除区域的部分111，因此在涂敷低润湿性材料131之前，需要预先决定最终得到的非矩形状电极的切除区域的形成部位。通过该使用了低润湿性材料131的低润湿性区域130a的形成，能够使低润湿性区域130a(成为非矩形电极的切除区域的部分111)比除该部分111以外的其他部分相对地降低润湿性。因此，在之后涂布电极材料层原料120时，由于成为非矩形电极的切除区域的部分111(低润湿性区域130a)与除该部分111以外的其他部分相比润湿性相对较低，因此能够使电极材料层原料120的润湿从该部分111(低润湿性区域130a)排斥。需要说明的是，在本方案中，关于沿着金属片材110的长度方向(图2A的(b)、图2B的(b)以及图3的箭头方向)相互隔离的至少两个低润湿性区域130a，能够通过以下的方法形成。具体而言，能够通过使用一个模头200A在一个方向上间歇地涂敷低润湿性材料131而形成。在本方案中，在如图2A的(b)和图2B的(b)所示提供至少两列相互对置的低润湿性区域组的情况下，能够通过以下的方法来提供该至少两列相互对置的低润湿性区域组。需要说明的是，这里所说的“低润湿性区域组”虽然在上述已确立定义，但是指相互隔离的多个低润湿性区域130a的集合体。具体而言，在本方案中，对至少两个模头200A1和200A2进行独立控制来形成该润湿性区域组130G中的每一个。在图2A的(b)所示的方案中，优选的是，将电极材料层原料的涂敷面的端部120α的一部分在俯视时定位于低润湿性区域130a内。如上所述，低润湿性区域130a具有将电极材料层原料120的润湿从成为非矩形电极的切除区域的部分111(低润湿性区域130a)排斥的功能。因此，若将电极材料层原料的涂敷面的端部120α的一部分在俯视时定位于低润湿性区域130a内，则因低润湿性区域130a具有将电极材料层原料120的润湿排斥的功能，从而能够适当地避免无法将位于涂敷面的端部120α的电极材料层原料120的润湿排斥这样的问题。虽然没有特别限定，但在某一方案中，也可以以电极材料层原料120的涂敷面的端部120α与低润湿性区域130a的端部130aα在俯视时相互重叠的方式定位低润湿性区域130a。电极材料层原料的涂布(图2A的(c)、图2B的(c))接着，一边使金属片材110旋转移动，一边使用模头200B在金属片材110的表面(主面)涂布电极材料层原料120。具体而言，以电极材料层原料120覆盖形成于成为非矩形电极的切除区域的部分111上的低润湿性区域130a的方式涂布电极材料层原料120。电极材料层原料的局部移动(图2A的(d)、图2B的(d))
在涂布该电极材料层原料120时，形成于成为非矩形电极的切除区域的部分111上的低润湿性区域130a的润湿性比除该部分111以外的其他部分相对低，伴随与此，能够将电极材料层原料的润湿从该部分111(低润湿性区域130a)排斥。若电极材料层原料的润湿从该部分111(低润湿性区域130a)被排斥，则起因于此而能够更适当地抑制在形成电极前体100时电极材料层原料120残留于该部分111(低润湿性区域130a)。需要说明的是，关于能够通过上述低润湿性材料131的涂敷而形成的低润湿性区域130a，作为该低润湿性区域130a，优选使用具有倾斜部130而构成的低润湿性区域130a(参照图4)。特别地，作为该倾斜部130，优选的是，使用在剖视时使其朝着直接涂敷于金属片材110上的电极材料层原料120的形成部位而向下方倾斜的倾斜部。当倾斜部130采用在剖视时朝着直接涂敷于金属片材110的电极材料层原料120的形成部位向下方倾斜的结构时，能够发挥以下的效果。具体而言，由于存在采用该结构的倾斜部130，因此在涂布电极材料层原料120并且将电极材料层原料120的润湿从成为非矩形电极的切除区域的部分111(低润湿性区域130a)排斥时，对于润湿从由低润湿性材料131形成的低润湿性区域130a的位置被排斥的电极材料层原料120而言，能够容易将其向直接涂敷于不存在低润湿性材料131的金属片材110上的电极材料层原料120侧引导。由此，能够避免润湿被排斥的位于低润湿性区域130a的电极材料层原料120被引导至在剖视时与直接涂敷于金属片材110上的电极材料层原料120侧相反一侧(即，金属片材110的外缘部110a)。由此，能够避免产生电极材料层原料120的不必要的废弃。电极前体的加压/电极前体的裁切(图2A的(e)、图2B的(e))
接着，在形成电极前体100之后，为了得到所希望的密度而以夹入该电极前体100的两个主面的方式对该电极前体100实施加压处理。接着，对电极前体100进行裁切。具体而言，以形成多个具有切除区域和极耳20的非矩形电极10的方式，对电极前体100中的至少成为非矩形电极10的切除区域的部分111和成为极耳20的部分进行裁切。非矩形状电极的形成
通过以上操作，能够得到多个期望的非矩形状电极10(带极耳20)。需要说明的是，在图2A以及图2B所示的方案中，极耳20的设置部位优选为除使用低润湿性材料131形成的低润湿性区域130a以外的区域。这是因为，在电极前体100的裁切时刻，处于在低润湿性区域130a中存在有低润湿性材料131的状态，因此当在低润湿性区域130a内提供极耳20时，可能会有非矩形状电极10的电极片20彼此的熔接由于低润湿性材料131的存在而不容易进行的风险。根据以上情况，本方案也通过图2A的(d)及图2B的(d)所示的工序在成为非矩形电极的切除区域的部分111涂敷低润湿性材料131而形成低润湿性区域130a，因此在利用低润湿性材料131本身的性质(低润湿性)而能够将电极材料层原料120的润湿排斥这点上是有益的。需要说明的是，作为低润湿性区域130a的形成方案，并不限定于上述利用低润湿性材料131。例如，作为低润湿性区域130a的形成方案，可以进一步列举出下述方案。(ii)金属片材的局部部分的粗加工
在一方案中，可以通过对金属片材110的局部部分进行粗加工来形成低润湿性区域130a。上述(i)的方案利用了具有对液体(电极材料层原料120)的润湿性低的性质的低润湿性材料131。也就是说，上述(i)的方案是向金属片材110的表面中的成为非矩形电极的切除区域的部分111的表面供给异种材料的方案。与此相对，本方案具有以下特征：使金属片材110的表面中的成为非矩形电极的切除区域的部分111的表面本身的性质与其他部分112相比相对地不同，从而将该部分111设为低润湿性区域130a。具体而言，在本方案中，有意地对金属片材110的表面中的成为非矩形电极的切除区域的部分111的表面进行粗加工，仅将该表面设为粗糙面。换言之，对除该部分111以外的其他部分112的表面未进行粗加工。作为该粗加工，没有特别限定，例如可列举出针对成为非矩形电极的切除区域的部分111的表面的光束照射、磨削处理等。需要说明的是，这里所说的“粗加工”是指，正如在上述的定义确立的栏中所述的那样使金属片材110的表面的表面粗糙度变为算术平均粗糙度Rz1.0μm以上且10.0μm以下。当进行粗加工时，成为非矩形电极的切除区域的部分111中的金属片材110的表面成为粗糙面。因此，该表面由于为粗糙面而能够比除该部分111以外的其他部分112中的金属片材110的表面相对地难以被液体(即电极材料层原料120)润湿。需要说明的是，被润湿难度的程度比上述(i)的方案更高，因此在后面对位于该进行了粗糙面加工的表面的电极材料层原料120进行吹风处理等。通过该吹风处理等，能够使位于经粗面加工的表面的电极材料层原料120从该经粗面加工的表面向其他区域移动。以下，使用图5来对使用了光束的非矩形状电极的形成方案进行说明。金属片材的准备(图5的(a))
首先，准备金属片材110。光束照射(图5的(a))
接着，通过激光等向金属片材110的表面(主面)的局部部分(成为非矩形电极的切除区域的部分111)照射光束L。通过该光束L的照射，能够使成为非矩形电极的切除区域的部分111中的金属片材110的表面(主面)粗糙化。由于该部分111中的金属片材110的表面(主面)成为粗糙面，因此，能够使成为非矩形电极的切除区域的部分111比除该部分111以外的其他部分112中的金属片材110的表面相对地难以被电极材料层原料120润湿。也就是说，能够使该部分111中的金属片材110的表面(主面)成为低润湿性区域130a。需要说明的是，由于光束L的照射部位实质上对应于成为非矩形电极的切除区域的部分111，因此在照射光束L之前，需要预先决定最终得到的非矩形状电极的切除区域的形成部位。
通过该使用了光束L的低润湿性区域130a的形成，能够使低润湿性区域130a(成为非矩形电极的切除区域的部分111)比除该部分111以外的其他部分相对地降低润湿性。因此，在以后涂布电极材料层原料120时，由于成为非矩形电极的切除区域的部分111(低润湿性区域130a)与除该部分111以外的其他部分相比润湿性相对较低，因此能够使电极材料层原料120难以从该部分111(低润湿性区域130a)润湿。电极材料层原料的涂布(图5的(b))
接着，一边使金属片材110旋转移动，一边使用模头200在金属片材110的表面(主面)涂布电极材料层原料120。具体而言，以电极材料层原料120覆盖形成于成为非矩形电极的切除区域的部分111上的低润湿性区域130a的方式涂布电极材料层原料120。经过光束的照射的成为非矩形电极的切除区域的部分111中的金属片材110的表面由于已成为粗糙面，因此能够比除该部分111以外的其他部分112中的金属片材110的表面相对地难以被液体(即电极材料层原料120)润湿。因此，在涂布电极材料层原料120后，成为非矩形电极的切除区域的部分111中的金属片材110的表面能够不易被电极材料层原料120润湿。对电极材料层原料的吹风处理(图5的(c))
接着，使用送风装置300对位于成为非矩形电极的切除区域的部分111中的金属片材110的表面上的电极材料层原料120进行吹风处理。如上所述，由于该部分111中的金属片材110的表面已变得难以被电极材料层原料120润湿，因此在进行了吹风处理时，容易使该电极材料层原料120向除成为非矩形电极的切除区域的部分111以外的其他部分(具体而言，电极材料层原料的涂敷面侧)移动。根据该移动，(i)在电极前体100形成时能够抑制电极材料层原料120在该部分111(低润湿性区域130a)上的残留。除此以外，若将吹风处理中的送风方向控制为相对内侧方向而不是外侧方向，则(ii)能够避免在后面的电极前体100的裁切时产生电极材料层原料120的不必要的废弃。需要说明的是，在图5的(c)中，主要示出了对电极材料层原料的吹风处理，但也可以与该吹风处理并用或代替该吹风处理而进行使用了吸引装置的电极材料层原料120的吸引处理。根据该吸引，能够在形成电极前体100时直接控制电极材料层原料120在该部分111(低润湿性区域130a)上的残留的抑制。最后，对电极前体100进行加压处理以及紧接其后的裁切处理，由此得到多个期望的非矩形状电极(带极耳)。需要说明的是，与图2A和图2B所示的方案(使用了低润湿性材料的非矩形状电极的形成方案)相比，本方案能够在可设置极耳的部位只存在金属片材，因此不会对该极耳设置部位产生特别的制约，预先明确阐述这一点。工业上的利用可能性
本发明的一实施方式所涉及的二次电池能够利用于设想蓄电的各种领域。只不过是例示，本发明的一实施方式所涉及的二次电池、特别是非水电解质二次电池能够利用于如下方面：在使用移动设备等的电气/信息/通信领域(例如，便携式电话、智能手机、笔记本电脑以及数码相机、活动量计、ARM计算机、电子纸等移动设备领域)、家庭/小型工业用途(例如，电动工具、高尔夫球车、家庭用/护理用/工业用机器人领域)、大型工业用途(例如，叉车、升降机、港口起重机领域)、交通系统领域(例如，混合动力车、电动车、公共汽车、电车、电动助力自行车、电动二轮车等领域)、电力系统用途(例如，各种发电、负载调节器、智能电网、一般家庭安装型蓄电系统等领域)，以及IoT领域、宇宙/深海用途(例如，航天探测器、潜水调查船等领域)等。
附图标记说明
100 电极前体
110 金属片材
111 成为非矩形电极的切除区域的部分
112 电极材料层原料
130 润湿性控制区域
130a 低润湿性区域
200 模头
10 非矩形状电极
20 极耳。

Claims (12)

1.一种二次电池的制造方法，
包括非矩形状电极的形成工序，
所述形成工序包含如下过程：在将电极材料层原料涂敷于成为集电体的金属片材而形成电极前体之前，控制该金属片材的表面的局部部分相对于该电极材料层原料的润湿性，从而在该局部部分形成润湿性控制区域，该局部部分是成为所述非矩形状电极的切除区域的部分，
包含对所述电极前体进行裁切而形成多个所述非矩形状电极的过程，
以所形成的所述多个所述非矩形状电极相互成为线性对称配置或点对称配置的方式对所述电极前体进行裁切。
2.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，
通过所述润湿性控制，使所述金属片材的所述局部部分的润湿性比除该局部部分以外的其他部分的润湿性相对变低，从而在该局部部分形成低润湿性区域作为所述润湿性控制区域。
3.根据权利要求2所述的二次电池的制造方法，其中，
通过将低润湿性材料供给到所述金属片材的所述局部部分来形成所述低润湿性区域，所述低润湿性材料具有比所述金属片材的所述其他部分相对于所述电极材料层原料的润湿性相对低的润湿性。
4.根据权利要求3所述的二次电池的制造方法，其中，
所述低润湿性材料包含选自由氟系材料、硅酮系材料、聚乙烯系材料、聚丙烯系材料和硅烷偶联系材料组成的组中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的二次电池的制造方法，其中，
所述低润湿性材料包含所述氟系材料。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的二次电池的制造方法，其中，
通过使用模头沿一个方向间歇涂敷所述低润湿性材料，从而形成由沿着所述金属片材的长度方向相互隔离的至少两个所述低润湿性区域组成的低润湿性区域组。
7.根据权利要求6所述的二次电池的制造方法，其中，
提供至少两列相互对置的所述低润湿性区域组，
使用至少两个所述模头来分别形成所述润湿性区域组。
8.根据权利要求2至5中任一项所述的二次电池的制造方法，其中，
使用具有倾斜部而成的所述低润湿性区域，使该倾斜部在剖视时朝着直接涂敷于所述金属片材上的所述电极材料层原料的形成部位向下方倾斜。
9.根据权利要求2至5中任一项所述的二次电池的制造方法，其特征在于，
将所述电极材料层原料的涂敷面的端部的一部分在俯视时定位于所述低润湿性区域内。
10.根据权利要求2所述的二次电池的制造方法，其特征在于，
通过对所述金属片材的所述局部部分进行粗加工而形成所述低润湿性区域。
11.根据权利要求10所述的二次电池的制造方法，其特征在于，
通过对所述金属片材的所述局部部分照射光束来进行所述粗加工。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的二次电池的制造方法，其特征在于，
所述非矩形状电极具有能够吸留和释放锂离子的层。
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