JP2003142080A

JP2003142080A - 電池用電極の製造方法および製造装置

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Publication number: JP2003142080A
Application number: JP2001341983A
Authority: JP
Inventors: Jun Matsumura; 潤松村; Shinichi Chika; 伸一地下; Akihiko Watanabe; 明彦渡辺; Yoshihiro Boki; 義廣坊木; Mitsugi Takagi; 貢高木
Original assignee: Toyota Motor Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2003-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】活物質ペーストの保持量のバラツキが少ない
電池用電極を製造できる新規な製造方法、およびそれに
用いる新規な製造装置を提供する。【解決手段】（ｉ）支持体２１と支持体２１に支持さ
れたペーストとからなるシート２３を形成する工程と、
（ii）シート２３の進行方向とは反対の方向に回転する
第１および第２のロール２５および２６によって、シー
ト２３を挟み込んで押圧する工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電池用電極の製造方法
および製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルカリ蓄電池やリチウムイオン蓄電池
の電極（極板）は、活物質を含むペーストを導電性の支
持体に塗布または充填することによって形成されてい
る。支持体が金属多孔体である場合について、電極を製
造するための従来の方法の一例を図８を参照しながら説
明する。

【０００３】従来の製造方法では、まず、金属多孔体１
を移動させながら、金属多孔体１の上下に配置されたノ
ズル２ａおよび２ｂから活物質ペーストを吹きつけ、こ
れによって金属多孔体１に活物質ペーストを充填する。
その後、金属多孔体１の表面に付着した活物質ペースト
を、スクレーパ３ａ〜３ｄによって除去する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属多
孔体１の両側から活物質ペーストを吹きつける方法で
は、金属多孔体１の内部に存在する空気が排出されにく
く、活物質ペーストの充填密度のバラツキが大きくなり
やすかった。また、金属多孔体１の下側からペーストを
吐出する場合には吐出圧力を高くする必要があるため、
金属多孔体１を突き抜けたペーストが金属多孔体１の表
面に残ってしまいやすかった。その結果、従来の方法で
製造された電極を用いて電池を作製すると、放電容量の
バラツキが大きくなってしまうという問題があった。

【０００５】このような状況に鑑み、本発明は、活物質
ペーストの保持量のバラツキが少ない電池用電極を製造
できる新規な製造方法、およびそれに用いる新規な製造
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の製造方法は、導電性を有し多孔質の
支持体を含む電池用電極の製造方法であって、活物質を
含むペーストを前記支持体の一方の側から吹きつけるこ
とによって、前記ペーストを前記支持体に充填する工程
を含む。

【０００７】また、本発明の第２の製造方法は、導電性
の支持体を含む電池用電極の製造方法であって、（ｉ）
前記支持体と前記支持体に支持されたペーストとからな
るシートを形成する工程と、（ii）前記シートの進行方
向とは反対の方向に回転する第１および第２のロールに
よって、前記シートを挟み込んで押圧する工程とを含む
ことを特徴とする。

【０００８】上記第２の製造方法では、前記（ｉ）の工
程ののちであって前記（ii）の工程の前に、前記シート
の進行方向と同じ方向に回転する第３および第４のロー
ルによって、前記シートを挟み込んで押圧する工程をさ
らに含んでもよい。

【０００９】上記第２の製造方法では、前記（ｉ）の工
程において、前記支持体の一方の側から前記ペーストを
吹きつけることによって前記ペーストを前記支持体に支
持させてもよい。

【００１０】上記第２の製造方法では、前記第１および
第２のロールの幅が、前記支持体の幅の１．３倍以上で
あってもよい。

【００１１】上記第２の製造方法では、前記第１および
第２のロールの直径が１０ｍｍ以上であってもよい。

【００１２】また、本発明の製造装置は、支持体を含む
電池用電極の製造装置であって、前記支持体に活物質を
含むペーストを塗着するための塗着手段と、前記支持体
と前記支持体に支持された前記ペーストとからなるシー
トを搬送するための搬送手段と、前記シートの搬送方向
とは反対方向に回転しながら前記シートを挟み込むよう
に押圧する第１および第２のロールとを備えることを特
徴とする。

【００１３】上記製造装置では、前記吹きつけ手段と前
記第１および第２のロールとの間に配置された第３およ
び第４のロールをさらに備え、前記第３および第４のロ
ールは、前記シートの搬送方向と同じ方向に回転しなが
ら前記シートを挟み込むように押圧してもよい。

【００１４】上記製造装置では、前記第１および第２の
ロールの直径が１０ｍｍ以上であってもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】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。

【００１６】（実施形態１）実施形態１では、電池用電
極（極板）を製造するための本発明の第１の製造方法に
ついて説明する。実施形態１の製造方法を図１（ａ）に
模式的に示す。

【００１７】実施形態１の製造方法では、支持体１１に
対して、支持体１１の一方の側（一方の主面側）に配置
されたノズル１２から活物質を含むペースト（図示せ
ず）を吹きつけることによって、ペーストを支持体１１
に充填する。このとき、支持体１１の上側からペースト
を吹きつけることが特に好ましい。

【００１８】支持体１１には、導電性を有する多孔質の
支持体を用いることができ、たとえば発泡ニッケルなど
を用いることができる。ノズル１２には、ペースト充填
用に一般的に用いられているノズルを用いることができ
る。ペーストは、製造する電池用電極の種類に応じて選
択される。たとえば、ニッケル・水素蓄電池用の正極を
作製する場合には、水酸化ニッケルを含み、必要に応じ
てコバルト化合物などの添加剤を含むペーストを用い
る。

【００１９】実施形態１の製造方法では、図１（ｂ）に
示すように、支持体１１にペーストを充填したのちに支
持体１１の表面に余分に付着しているペーストをスクレ
ーパ１３ａ〜１３ｄで除去することが好ましい。なお、
スクレーパの数や配置については特に限定はない。

【００２０】実施形態１の製造方法では、支持体の片側
からペーストを吹きつけるため、支持体内部の空気が抜
けやすく、ペーストの保持量のバラツキが少ない電極を
製造できる。特に、支持体の上側からペーストを吹きつ
ける場合には、ペーストの吐出圧力を小さくできるた
め、支持体の表面に過剰なペーストが付着しにくく、ペ
ーストの保持量のバラツキを特に小さくできる。

【００２１】（実施形態２）実施形態２では、電池用電
極を製造するための本発明の第２の製造方法、およびそ
れに用いる本発明の製造装置について説明する。

【００２２】実施形態２の製造方法では、まず、支持体
と支持体に支持されたペーストとからなるシートを形成
する（工程（ｉ））。支持体は導電性の材料からなり、
金属箔もしくはその加工物、パンチングメタル、または
導電性の多孔体を用いることができる。金属箔およびパ
ンチングメタルとしては、たとえば、ニッケル箔または
ニッケルメッキをした鉄箔を用いることができる。金属
箔の加工物としては、たとえば、金属箔をニードルなど
で突き刺すことによって貫通孔と貫通孔の周囲に配置さ
れた突起とを形成した支持体を用いることができる。導
電性の多孔体としては、たとえば発泡ニッケルを用いる
ことができる。ペーストは、製造する電池用電極の種類
に応じて選択される。たとえば、ニッケル・水素蓄電池
用の正極を作製する場合には、水酸化ニッケルを含み、
必要に応じてコバルト化合物などの添加剤をさらに含む
ペーストを用いることができる。また、ニッケル・水素
蓄電池用の負極を作製する場合には、水素吸蔵合金を含
み、必要に応じて導電性の結着剤などをさらに含むペー
ストを用いることができる。

【００２３】支持体として導電性の多孔体を用いた場合
について、製造方法の一例を図２に模式的に示す。この
場合には、支持体２１にノズル２２からペースト（図示
せず）を吹きつけることによって支持体２１にペースト
を充填する。このとき、図２に示すように支持体２１の
一方の側（好ましくは支持体２１の上側）からペースト
を吹きつけることが好ましい。このようにして、支持体
２１と支持体２１に支持されたペーストからなるシート
２３を形成する。ノズル２２には、ペースト充填用に一
般的に用いられているノズルを用いることができる。支
持体２１およびシート２３は、搬送ロール２４によって
搬送される。

【００２４】次に、シート２３の進行方向とは反対の方
向に回転する第１および第２のロール２５および２６に
よって、シート２３を挟み込んでロールの自重程度で軽
く押圧する（工程（ii））。第１および第２のロール２
５および２６には、それぞれ、ロールに付着したペース
トを除去するための除去手段（スクレーパ２９および３
０）が設けられている。なお、除去手段は、スクレーパ
に限定されず、他の除去手段を用いることができる。こ
こで、「シート２３の進行方向とは反対の方向に回転す
る」とは、ロールのうちシート２３に最も近接している
部分の移動方向が、シート２３の進行方向とは反対であ
ることを意味している。第１および第２のロール２５お
よび２６の直径は、１０ｍｍ以上であることが好まし
く、４０ｍｍ以上であることがより好ましい。また、
（第１および第２のロール２５および２６の幅）／（支
持体２１の幅）の値は、１．３以上であることが好まし
い。また、第１および第２のロール２５および２６の回
転速度は、２０ｒｐｍ〜６０ｒｐｍの範囲内であること
が好ましい。

【００２５】また、本発明の製造方法では図２に示すよ
うに、第１および第２のロール２５および２６でシート
２３を押圧する前に、第３および第４のロール２７およ
び２８でシート２３を挟み込んで、シート２３の表面の
ペーストをシート２３の内部に押し込むように押圧する
ことが好ましい。このとき、第１および第２のロール２
５および２６の加圧力以上の加圧力でシート２３を加圧
することが好ましい。第３および第４のロール２７およ
び２８は、ノズル２２と第１および第２のロール２５お
よび２６との間に配置される。第３および第４のロール
２７および２８は、シート２３の進行方向と同じ方向に
回転していることが好ましい。ここで、「シート２３の
進行方向と同じ方向に回転する」とは、ロールのうちシ
ート２３に最も近接している部分の移動方向が、シート
２３の進行方向と同じであることを意味している。第１
〜第４のロール２５〜２８は、金属からなる。

【００２６】このようにして得られたシート２３を、必
要に応じて、乾燥、加圧および切断することによって電
池用電極が得られる。実施形態２の製造方法では、ま
ず、第３および第４のロール２７および２８によってシ
ート２３の表面のペーストをシート２３の内部に押し込
む。その後、第１および第２のロール２５および２６を
用いて、ロールの自重程度の加圧力で軽くシート２３を
押圧することによって過剰なペーストをロールに付着さ
せ、その付着したペーストを除去手段によって除去する
ことにより、シート２３に付着した過剰なペーストを均
一性よく除去できる。その結果、活物質ペーストの保持
量のバラツキが少ない電池用電極を製造できる。

【００２７】また、本発明の電池用電極の製造装置は、
支持体２１に活物質を含むペーストを塗着するための塗
着手段と、シート２３を搬送するための搬送手段と、第
１および第２のロール２５および２６とを備える。さら
に、本発明の製造装置は、第３および第４のロール２７
および２８を含むことが好ましい。

【００２８】図２の装置では、ノズル２２が塗着手段と
して機能し、搬送ロール２４が搬送手段として機能す
る。しかし、塗着手段および搬送手段はこれらに限定さ
れず、他の装置を用いてもよい。たとえば、支持体２１
が多孔質でない場合（たとえばパンチングメタルの場
合）には、ドクターブレード法や、ペーストを入れたポ
ットを通過するように支持体２１を搬送する方法でペー
ストを支持体に塗着してもよい。この場合には、ドクタ
ーブレード法を実施するための装置やペーストを入れた
ポットが塗着手段として機能する。また、搬送手段は、
支持体２１を送り出すためのローラやシート２３を巻き
取るためのローラを含んでもよい。

【００２９】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に
説明する。

【００３０】（実施例１）実施例１では、実施形態１の
方法でニッケル・水素蓄電池用の正極を作製した一例に
ついて説明する。実施例１では、図１（ｂ）に示す装置
を用いて正極を作製した。ただし、実施例１では、ノズ
ル１２を、支持体１１の上側、支持体１１の下側、また
は、支持体１１の上側および下側の３通りの配置で配置
して正極を作製した。また、ペーストを吐出するノズル
１２の吐出圧力も変化させた。

【００３１】そして、作製した正極を用いて複数のニッ
ケル・水素蓄電池を作製し、その放電容量を測定した。
ノズル１２の配置が異なる作製方法で作製された３種類
の電池について、吐出圧力と放電容量のバラツキとの関
係を図３に示す。

【００３２】図３から明らかなように、ノズル１２を支
持体１１の片側のみに配置した場合には、放電容量のバ
ラツキが小さかった。さらに、ノズル１２を支持体１１
の上側のみに配置した場合には、放電容量のバラツキが
特に小さかった。

【００３３】（実施例２）実施例２では、実施形態２の
方法でニッケル・水素蓄電池用の正極を作製した一例に
ついて説明する。実施例２では、図２に示す装置を用い
て正極を作製した。支持体２１には発泡ニッケルを用
い、ペーストには水酸化ニッケルを主成分とする粉末を
含むペーストを用いた。第１および第２のロール２５お
よび２６の直径は、４０ｍｍとした。第３および第４の
ロール２７および２８の直径は４０ｍｍとした。支持体
２１の搬送速度は２００ｍｍ／秒とした。なお、特に記
載がない限り、これらの条件は以下の実施例においても
同様である。

【００３４】さらに、実施例２では、シート２３に過剰
に付着したペーストの除去方法が図２に示す装置とは異
なる装置を用いて正極を作製した。具体的には、（１）
スクレーパのみ（ロールなし）、（２）第１および第２
のロール２５および２６のみ（図２のように回転させ
る）、（３）第１〜第４のロール２５〜２８（ただし、
第３および第４のロール２７および２８を第１および第
２のロール２５および２６と同様の方向に回転させ
る）、（４）第１〜第４のロール２５〜２８（図２のよ
うに回転させる）という、４種類の方法で過剰なペース
トを除去した。

【００３５】そして、それぞれの方法で作製した正極を
用いて複数のニッケル・水素蓄電池を作製し、その放電
容量を測定した。ペーストの除去方法と放電容量のバラ
ツキとの関係を図４に示す。なお、図４の（１）〜
（４）は、上述した方法（１）〜（４）に対応する。

【００３６】図４から明らかなように、スクレーパで除
去する場合に比べて、支持体の進行方向とは反対の方向
に回転する第１および第２のロール２５および２６を用
いることによって、放電容量のバラツキを小さくでき
た。さらに、図２のように回転する第１〜第４のロール
２５〜２８を用いることによって、放電容量のバラツキ
を特に小さくできた。

【００３７】（実施例３）実施例３では、実施形態２の
方法でニッケル・水素蓄電池用の正極を作製した一例に
ついて説明する。実施例３では、図２に示す装置を用い
て正極を作製した。ただし、実施例３では、第１〜第４
のロール２５〜２８の幅を変えることによって、（第１
〜第４のロール２５〜２８の幅）／（支持体２１の幅）
の比を変化させて正極を作製した。

【００３８】そして、作製した正極を用いて複数のニッ
ケル・水素蓄電池を作製し、その放電容量を測定した。
（第１〜第４のロール２５〜２８の幅）／（支持体２１
の幅）の値と放電容量のバラツキとの関係について図５
に示す。

【００３９】図５から明らかなように、（第１〜第４の
ロール２５〜２８の幅）／（支持体２１の幅）の値を
１．３以上とすることによって、放電容量のバラツキを
特に小さくできた。

【００４０】（実施例４）実施例４では、実施形態２の
方法でニッケル・水素蓄電池用の正極を作製した一例に
ついて説明する。実施例４では、図２に示す装置を用い
て正極を作製した。ただし、実施例４では、第１および
第２のロール２５および２６の回転速度を変化させて正
極を作製した。また、第１〜第４のロール２５〜２８と
してステンレス製のロールを用い、支持体２１の搬送速
度を２００ｍｍ／秒とした。そして、作製した正極を用
いて複数のニッケル・水素蓄電池を作製し、その放電容
量を測定した。第１および第２のロール２５および２６
の回転速度と放電容量のバラツキとの関係について、図
６に示す。

【００４１】図６から明らかなように、第１および第２
のロール２５および２６の回転速度を２０ｒｐｍ〜６０
ｒｐｍの範囲内とすることによって、放電容量のバラツ
キを特に小さくできた。

【００４２】（実施例５）実施例５では、実施形態２の
方法でニッケル・水素蓄電池用の正極を作製した一例に
ついて説明する。実施例５では、図２に示す装置を用い
て正極を作製した。ただし、実施例５では、第１および
第２のロール２５および２６の直径を変化させて正極を
作製した。そして、得られた正極を用いて複数のニッケ
ル・水素蓄電池を作製し、その放電容量を測定した。ロ
ールの直径と放電容量のバラツキとの関係について図７
に示す。

【００４３】図７から明らかなように、第１および第２
のロール２５および２６の直径を１０ｍｍ以上とするこ
とによって放電容量のバラツキを小さくできた。さら
に、第１および第２のロール２５および２６の直径を４
０ｍｍ以上とすることによって放電容量のバラツキを特
に小さくできた。

【００４４】以上、本発明の実施の形態について例を挙
げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用する
ことができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電池用電
極の製造方法によれば、活物質ペーストの保持量のバラ
ツキが少ない電池用電極を製造できる。また、本発明の
製造装置を用いることによって、本発明の製造方法を容
易に実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電池用電極の製造方法について一例
を模式的に示す（ａ）斜視図および（ｂ）側面図であ
る。

【図２】本発明の電池用電極の製造方法および製造装
置について他の一例を模式的に示す側面図である。

【図３】ペーストの吐出圧力と作製された電池の放電
容量のバラツキとの関係を示すグラフである。

【図４】過剰なペーストの除去方法と作製された電池
の放電容量のバラツキとの関係を示すグラフである。

【図５】（ロールの幅）／（支持体の幅）の値と、作
製された電池の放電容量のバラツキとの関係を示すグラ
フである。

【図６】ロールの回転速度と作製された電池の放電容
量のバラツキとの関係を示すグラフである。

【図７】ロールの直径と作製された電池の放電容量の
バラツキとの関係を示すグラフである。

【図８】従来の電極の製造方法について一例を示す側
面図である。

【符号の説明】

１１、２１支持体１２、２２ノズル（塗着手段）１３ａ〜ｄスクレーパ２３シート２４搬送ロール（搬送手段）２５第１のロール２６第２のロール２７第３のロール２８第４のロール２９、３０スクレーパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者地下伸一静岡県湖西市境宿555番地パナソニックＥＶエナジー株式会社内 (72)発明者渡辺明彦大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者坊木義廣大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者高木貢静岡県湖西市境宿555番地パナソニックＥＶエナジー株式会社内Ｆターム(参考） 5H050 AA19 BA11 CA03 CB16 DA04 FA09 FA13 GA03 GA22 GA23 GA29 HA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性を有し多孔質の支持体を含む電池
用電極の製造方法であって、活物質を含むペーストを前記支持体の一方の側から吹き
つけることによって、前記ペーストを前記支持体に充填
する工程を含む電池用電極の製造方法。
【請求項２】導電性の支持体を含む電池用電極の製造
方法であって、（ｉ）前記支持体と前記支持体に支持されたペーストと
からなるシートを形成する工程と、（ii）前記シートの進行方向とは反対の方向に回転する
第１および第２のロールによって、前記シートを挟み込
んで押圧する工程とを含むことを特徴とする電池用電極
の製造方法。
【請求項３】前記（ｉ）の工程ののちであって前記
（ii）の工程の前に、前記シートの進行方向と同じ方向
に回転する第３および第４のロールによって、前記シー
トを挟み込んで押圧する工程をさらに含む請求項２に記
載の電池用電極の製造方法。
【請求項４】前記（ｉ）の工程において、前記支持体
の一方の側から前記ペーストを吹きつけることによって
前記ペーストを前記支持体に支持させる請求項２または
３に記載の電池用電極の製造方法。
【請求項５】前記第１および第２のロールの幅が、前
記支持体の幅の１．３倍以上である請求項２ないし４の
いずれかに記載の電池用電極の製造方法。
【請求項６】前記第１および第２のロールの直径が１
０ｍｍ以上である請求項２ないし５のいずれかに記載の
電池用電極の製造方法。
【請求項７】支持体を含む電池用電極の製造装置であ
って、前記支持体に活物質を含むペーストを塗着するための塗
着手段と、前記支持体と前記支持体に支持された前記ペーストとか
らなるシートを搬送するための搬送手段と、前記シートの搬送方向とは反対方向に回転しながら前記
シートを挟み込むように押圧する第１および第２のロー
ルとを備えることを特徴とする電池用電極の製造装置。
【請求項８】前記吹きつけ手段と前記第１および第２
のロールとの間に配置された第３および第４のロールを
さらに備え、前記第３および第４のロールは、前記シートの搬送方向
と同じ方向に回転しながら前記シートを挟み込むように
押圧する請求項７に記載の電池用電極の製造装置。
【請求項９】前記第１および第２のロールの直径が１
０ｍｍ以上である請求項７または８に記載の電池用電極
の製造装置。