JP2003208918A - 電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セパレータにシワが生じない電池の製造方法
を提供する。 【解決手段】 有機溶剤とポリマーとを含む塗液１１を
調製する第１の工程と、正極板１２の一主面１２ｓおよ
び負極板１３の一主面１３ｓに、ポリマーの含有率が１
０質量％〜４０質量％の範囲内にある塗液１１を塗布す
る第２の工程と、正極板１２の一主面１２ｓと負極板１
３の一主面１３ｓとを対向させ、塗布された塗液１１の
ポリマーの含有率が２５質量％〜５５質量％であるあい
だに、正極板１２と負極板１３とをセパレータ１９を挟
んで密着させる第３の工程と、塗液１１中の有機溶剤を
除去することによって、多孔質膜１６を形成する第４の
工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池の製造方法、
特にたとえばリチウムイオン系などの繰り返して充放電
が行える二次電池の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話あるいは携帯情報端末機
などに搭載されているリチウムイオン二次電池やリチウ
ムポリマー電池は、薄型軽量化、高容量化および高寿命
化が望まれてきている。

【０００３】リチウムイオン二次電池の製造方法の一例
を、図９を参照しながら説明する。リチウムイオン二次
電池の極板群は、アルミ箔１ａの両面に正極活物質層１
ｂが形成された正極板１と、銅箔２ａの両面に負極活物
質層２ｂが形成された負極板２と、正極板１および負極
板２よりも幅が広いセパレータ３とを用いて形成され
る。具体的には、正極板１と負極板２との間にセパレー
タ３が配置されるように、それらを渦巻き状に捲回、ま
たは積層する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セパレ
ータ３は厚さが１５μｍ〜２７μｍ程度と薄いため、渦
巻き状に捲回する場合には、セパレータ３にシワが生じ
やすい。このため、極板群を構成する際のシワや巻きず
れによって歩留まりが低下する場合があった。また、セ
パレータにシワが生じると、充放電サイクル中に、セパ
レータのシワの部分に金属リチウムが析出したり電解液
が偏在したりすることによって、電池特性や電池寿命を
低下させる場合があった。

【０００５】このような状況に鑑み、本発明は、セパレ
ータにシワが生じない電池の製造方法を提供することを
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、有機溶剤とポリマーと
を含む塗液を調製する第１の工程と、正極板の一主面お
よび負極板の一主面に、前記ポリマーの含有率が１０質
量％〜４０質量％の範囲内にある前記塗液を塗布して塗
膜を形成する第２の工程と、前記正極板の一主面と前記
負極板の一主面とを対向させ、前記塗膜中の前記ポリマ
ーの含有率が２５質量％〜５５質量％であるあいだに、
前記正極板上に形成された前記塗膜と前記負極板上に形
成された前記塗膜とを密着させる第３の工程と、前記塗
膜中の前記有機溶剤を除去することによって多孔質膜を
形成する第４の工程とを含むことを特徴とする。

【０００７】上記第１の製造方法では、前記第３の工程
において、前記正極板と負極板との間にセパレータが配
置されるように、前記正極板と前記セパレータと前記負
極板とを密着させてもよい。

【０００８】また、本発明の第２の製造方法は、２５０
℃以下の温度で溶解させたポリマーに不活性ガスの微細
な気泡を分散させた塗液を調製する第１の工程と、正極
板および負極板から選ばれる少なくとも１つの極板の少
なくとも１つの主面上に前記塗液を塗布することによっ
て、前記少なくとも１つの主面上に多孔質膜を形成する
第２の工程とを含むことを特徴とする。

【０００９】上記第２の製造方法では、前記第２の工程
は、前記正極板の一主面と前記負極板の一主面とに前記
塗液を塗布することによって、前記正極板の一主面およ
び前記負極板の一主面のそれぞれに前記多孔質膜を形成
する工程であり、前記第２の工程ののちであって前記多
孔質膜の温度が９０℃〜１６０℃の範囲内であるあいだ
に、前記正極板および前記負極板に形成された２つの前
記多孔質膜でセパレータを挟んで一体化させる第３の工
程をさらに含んでもよい。

【００１０】また、本発明の第３の製造方法は、ポリマ
ーを有機溶剤に溶解させた溶液を調製する第１の工程
と、前記溶液と混和せず且つ前記有機溶剤よりも沸点が
高い液体を前記溶液に混ぜて塗液を作製する第２の工程
と、正極板および負極板から選ばれる少なくとも１つの
極板の少なくとも１つの主面上に前記塗液を塗布して塗
膜を形成する第３の工程と、前記塗膜中の前記有機溶剤
を蒸発させたのち、前記液体を蒸発させることによっ
て、前記少なくとも１つの主面上に多孔質膜を形成する
第４の工程とを含むことを特徴とする。

【００１１】上記第３の製造方法では、前記液体が、
水、アルコール、または水とアルコールとの混合物であ
ってもよい。

【００１２】また、本発明の第４の製造方法は、昇華性
材料または発泡剤と、ポリマーと、有機溶剤とを含む塗
液を調製する第１の工程と、正極板および負極板から選
ばれる少なくとも１つの極板の少なくとも１つの主面上
に前記塗液を塗布して塗膜を形成する第２の工程と、前
記塗膜を加熱することによって、前記少なくとも１つの
主面上に多孔質膜を形成する第３の工程とを含むことを
特徴とする。

【００１３】また、本発明の第５の製造方法は、ポリマ
ーと、有機溶剤と、前記有機溶剤とは極性が異なる物質
とを含む塗液を作製する第１の工程と、正極板および負
極板から選ばれる少なくとも１つの極板の少なくとも１
つの主面上に前記塗液を塗布して塗膜を形成する第２の
工程と、前記少なくとも１つの極板を、前記有機溶剤と
相溶性を有し且つ前記物質と相溶性を有さない液体に浸
漬する第３の工程と、前記塗膜から前記有機溶剤と前記
液体と前記物質とを除去することによって、前記少なく
とも１つの主面上に多孔質膜を形成する第４の工程とを
含むことを特徴とする。

【００１４】上記第５の製造方法では、前記物質が樟脳
であってもよい。

【００１５】上記第１〜第５の製造方法では、前記ポリ
マーが、ポリフッ化ビニリデン、またはポリフッ化ビニ
リデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体である
ことが好ましい。

【００１６】上記第１〜第５の製造方法では、前記塗液
が、有機フィラーおよび無機フィラーから選ばれる少な
くとも１つのフィラーであって且つ粒径が１０μｍ以下
のフィラーを含んでもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて説明する。なお、以下の実施形態では、同一の部分
については同一の符号を付して重複する説明を省略す
る。

【００１８】（実施形態１）実施形態１では、本発明の
第１の製造方法について説明する。

【００１９】実施形態１の製造方法では、まず、有機溶
剤とポリマーとを含む塗液１１を調製する（第１の工
程）。有機溶剤には、たとえば、Ｎ−ジメチルホルムア
ミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、トルエ
ン、シクロヘキサノン、キシレン、メチルエチルケト
ン、アセトンを用いることができる。また、ポリマーに
は、ポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという場合
がある）、またはポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオ
ロプロピレン（以下、ＨＦＰという場合がある）との共
重合体を用いることができる。また、ポリマーには、ポ
リエチレンやポリプロピレンといったポリオレフィン系
のポリマーや、ポリエステルやポリアミドなどのポリマ
ーを用いることもできる。これらのポリマーは、以下の
実施形態で説明するポリマーにも適用できる。

【００２０】次に、正極板１２の一主面１２ｓおよび負
極板１３の一主面１３ｓに、ポリマーの含有率が１０質
量％〜４０質量％の範囲内にある塗液１１を塗布して塗
膜１４を形成する（第２の工程）。この工程の断面図
を、図１に模式的に示す。なお、図１では、一部を除い
てハッチングを省略する。正極板１２は、支持体１２ａ
と支持体１２ａに支持された活物質層１２ｂとを含む。
また、負極板１３は、支持体１３ａと支持体１３ａに支
持された活物質層１３ｂとを含む。これらの部材は、リ
チウムイオン二次電池やニッケル・水素二次電池など、
製造する電池の種類に応じて選択される。たとえば、リ
チウムイオン二次電池を作製する場合には、支持体１２
ａにはアルミ箔を用いることができ、活物質層１２ｂに
はリチウムやコバルトやマンガンを含有する複合酸化物
と適度な炭素系材料とを含む層を用いることができ、支
持体１３ａには銅箔を用いることができ、活物質層１３
ｂには主に炭素系の材料を用いることができる。支持体
には、金属箔、多数の微細孔が形成された金属箔、ラス
状の金属箔、または、金属繊維や金属と樹脂との複合繊
維を配置させた金属箔を用いることができる。また、金
属系の導電材を含浸した不織布や、金属系導電材または
金属系繊維を配合した紙を用いてもよい。これらの極板
は、以下の実施形態においても適用できる。

【００２１】なお、塗液１１は、有機フィラーおよび無
機フィラーから選ばれる少なくとも１つのフィラーであ
って且つ粒径が０．０５μｍ〜１０μｍ程度のフィラー
を含んでもよい（以下の実施形態においても同様であ
る）。無機フィラーとしては、たとえばアルミナの粉
末、炭酸カルシウムの粉末、酸化マグネシウムの粉末な
どを用いることができる。この構成によれば、のちの工
程で形成される多孔質膜がフィラーを含むため、極板群
を作製したときに正極板と負極板との距離を一定に保つ
ことができる。

【００２２】第２の工程では、正極板１２および負極板
１３が相対する直前に、幅方向に均一な吐出量でダイノ
ズル１５から塗液１１が正極板１２および負極板１３に
塗布される。塗膜１４の幅は、活物質層の幅と同じ程度
である。なお、図１では、塗液１１をダイノズル１５に
よって塗布しているが、グラビア法、コンマ法、スプレ
ー法、ドクターブレード法などを用いて塗布を行っても
よく、これらの方法を組み合わせてもよい（以下の実施
形態においても同様である）。

【００２３】次に、正極板１２の一主面１２ｓと負極板
１３の一主面１３ｓとを対向させ、塗膜１４中のポリマ
ーの含有率が２５質量％〜５５質量％の範囲内であるあ
いだに、正極板１２と負極板１３との間にセパレータ１
９が配置されるように、正極板１２とセパレータ１９と
負極板１３とを密着させる（第３の工程）。セパレータ
１９には、ポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオ
レフィン樹脂からなる微多孔膜を用いることができる。
正極板１２および負極板１３は、連続的または間欠的に
走行させることができる。正極板１２、負極板１３、お
よびセパレータ１９の走行速度は、同じであることが好
ましく、たとえば、０．１ｍ／分〜１０ｍ／分の範囲内
の速度で走行させればよい。なお、塗液１１中のポリマ
ーの含有率は、極板の走行速度や走行距離、作業空間の
温度や換気を調整することによって調整する。

【００２４】次に、塗液１１中の有機溶剤を除去するこ
とによって、塗液１１によって形成された塗膜１４を多
孔質膜１６に変化させる（第４の工程）。有機溶剤の除
去は、多孔化ユニット１７および乾燥ユニット１８によ
って行うことができる。多孔化ユニット１７は、減圧、
乾燥および加熱の少なくともいずれかが可能な装置であ
る。多孔化ユニット１７に入るときの塗液１１中のポリ
マー含有率は、３０質量％〜６０質量％である。減圧に
よって有機溶剤を除去する場合には、極板の側面方向の
みから溶剤を除去するため、多孔化ユニットの長さは数
十ｍとなる。ただし、貫通孔が形成された支持体を用い
た場合には、多孔化ユニットの長さを数ｍに短縮するこ
とができる。なお、多孔化ユニット１７と乾燥ユニット
１８とを一体化してもよく、その場合には効率よく短時
間で多孔化を行うことができる。

【００２５】このようにして、正極板１２、多孔質膜１
６、セパレータ１９、多孔質膜１６および負極板１３が
この順序で積層され一体化された極板群が得られる。そ
の後は、図２に示すように、正極板１２（または負極板
１３）の上に多孔質膜２１とセパレータ１９とを積層
し、負極板１３（または正極板１２）の上に多孔質膜２
２を形成した極板群２０を形成する。多孔質膜２２の形
成方法は、上述した多孔質膜１６と同様の方法で形成で
きる。多孔質膜２１とセパレータ１９とは、実施形態２
で説明する方法で形成できる。その後は、極板群２０を
渦巻き状に捲回、または積層し、ケース内に電解液と共
に封入することによって電池を製造できる。極板群以外
の材料は、製造する電池に応じて選択される。たとえ
ば、ニッケル・水素二次電池を製造する場合には、水酸
化カリウムを主な溶質とするアルカリ水溶液を電解液に
用いることができる。また、リチウムイオン二次電池を
製造する場合には、非水電解液を電解液に用いることが
できる。

【００２６】実施形態１の製造方法によれば、セパレー
タにシワが生じないため、特性が高い電池を歩留まりよ
く製造できる。また、この製造方法によれば、セパレー
タ１９の両側に配置された多孔質膜１６によって、従来
の電池に比べて、極板付近により多くの電解液を貯留す
ることができる電池を製造できる。すなわち、この製造
方法によれば、充放電特性や寿命特性が良好な電池を製
造できる。

【００２７】なお、実施形態１の製造方法では、第３の
工程において、セパレータ１９を挟まずに正極板１２と
負極板１３とを密着させてもよい。この製造方法につい
て、断面図を図３に模式的に示す。なお、この製造方法
は、セパレータ１９を用いないことを除いて図１の製造
方法と同様であるため、重複する説明は省略する。この
製造方法では、正極板１２および負極板１３のそれぞれ
の両面に多孔質膜１６を形成する。正極板１２と負極板
１３との貼り合わせは、多孔化を行う前であっても多孔
化を行ったあとであってもよい。極板群の両面に形成す
る多孔質膜１６は、図３に示す工程において同時に形成
してもよいし、図３に示す工程が終了してから、極板群
の両面にさらに多孔質膜を形成する方法によって形成し
てもよい。

【００２８】（実施形態２）実施形態２では、本発明の
第２の製造方法について説明する。

【００２９】実施形態２の製造方法では、まず、２５０
℃以下の温度で溶解させたポリマー（いわゆるホットメ
ルト樹脂）に、不活性ガスの微細な気泡を分散させた塗
液４１を調製する（第１の工程）。ポリマーには、ポリ
フッ化ビニリデン、またはポリフッ化ビニリデンとＨＦ
Ｐとの共重合体を用いることができる。また、不活性ガ
スには、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガスなどを用い
ることができる。不活性ガスの気泡を分散させるには、
不活性ガスを高い圧力でホットメルト樹脂に注入すれば
よい。

【００３０】次に、図４に示すように、正極板および負
極板から選ばれる少なくとも１つの極板４２の一主面４
２ｓ上に、塗液４１を塗布することによって、一主面４
２ｓ上に多孔質膜４３を形成する（第２の工程）。極板
４２には、実施形態１で説明した正極板１２または負極
板１３を用いることができる。第２の工程では、吐出ダ
イ４４から吐出されて塗布された塗液４１は、圧力が開
放されることによって不活性ガスが放出されるとともに
温度が低下し、ポリマーからなる多孔質膜４３が形成さ
れる。塗液４１の塗布は、吐出ダイ４４を用いて行うこ
とができる。

【００３１】なお、多孔質膜４３は、正極板または負極
板のいずれかの両面に形成してもよい。また、図５に示
すように多孔質膜４３上にセパレータ１９を貼りあわせ
てもよく、実施形態１のように正極板１２と負極板１３
との間にセパレータ１９を挟み込んでもよい。このとき
セパレータ１９は、塗液４１によって形成された多孔質
膜４３の温度が９０℃〜１６０℃の範囲内であるうちに
接着することが好ましい。

【００３２】以上のように、多孔質膜、または多孔質膜
とセパレータとの積層体が正極板と負極板との間に配置
されるような極板群を形成し、その極板群を渦巻き状に
捲回、または積層し、電解液と共にケース内に封入する
ことによって電池を製造できる。

【００３３】実施形態２の製造方法によれば、セパレー
タとして機能する多孔質膜４３にシワが生じないため、
特性が高い電池を歩留まりよく製造できる。また、この
製造方法によれば、極板４２上に配置された多孔質膜４
３によって、極板付近に多くの電解液を貯留することが
できる電池を製造できる。すなわち、この製造方法によ
れば、充放電特性や寿命特性が良好な電池を製造でき
る。

【００３４】（実施形態３）実施形態３では、本発明の
第３の製造方法について説明する。

【００３５】実施形態３の製造方法では、まず、ポリマ
ーを有機溶剤に溶解させた溶液を調製する（第１の工
程）。ポリマーには、ポリフッ化ビニリデン、またはポ
リフッ化ビニリデンとＨＦＰとの共重合体を用いること
ができる。有機溶剤には、たとえば、Ｎ−メチル−２−
ピロリドン、アセトン、メチルエチルケトン、トルエ
ン、シクロヘキサノン、キシレン、ジメチルホルムアミ
ドなどを用いることができる。

【００３６】次に、上記溶液と混和せず且つ上記有機溶
剤よりも沸点が高い液体を上記溶液に混ぜることによっ
てエマルジョン状の塗液を作製する（第２の工程）。上
記液体には、たとえば、水、エタノールなどのアルコー
ル、水とアルコールとの混合物を用いることができる。

【００３７】次に、図６（ａ）に示すように、正極板お
よび負極板から選ばれる少なくとも１つの極板６２の少
なくとも１つの主面上に、上記塗液を塗布して塗膜６３
を形成する（第３の工程）。図６では、極板６２の両面
に塗膜６３を形成する場合を示す。極板６２には、実施
形態１で説明した正極板１２または負極板１３を用いる
ことができる。

【００３８】次に、塗膜６３中の上記有機溶剤を蒸発さ
せたのち、上記液体を蒸発させることによって、図６
（ｂ）に示すように、極板６２の少なくとも１つの主面
上に多孔質膜６４を形成する（第４の工程）。具体的に
は、まず、有機溶剤が蒸発し且つ上記液体の蒸発が少な
い温度で一定の時間加熱を行うことによって、有機溶剤
を蒸発させ、塗膜６３を半硬化状態にする。その後、上
記液体が蒸発する温度で加熱を行うことによって、多孔
質膜６４を形成する。

【００３９】なお、実施形態３の製造方法では、実施形
態１や実施形態２と同様に、セパレータ１９を多孔質膜
に貼り付けたり、正極板と負極板でセパレータを挟み込
んで極板群を作製してもよい。

【００４０】以上のように、多孔質膜、または多孔質膜
とセパレータとの積層体が正極板と負極板との間に配置
されるような極板群を形成し、その極板群を渦巻き状に
捲回、または積層し、電解液と共にケース内に封入する
ことによって電池を製造できる。

【００４１】実施形態３の製造方法によれば、セパレー
タとして機能する多孔質膜６４にシワが生じないため、
特性が高い電池を歩留まりよく製造できる。また、この
製造方法によれば、極板６２上に配置された多孔質膜６
４によって、極板付近に多くの電解液を貯留することが
できる電池を製造できる。すなわち、この製造方法によ
れば、充放電特性や寿命特性が良好な電池を製造でき
る。

【００４２】（実施形態４）実施形態４では、本発明の
第４の製造方法について説明する。

【００４３】実施形態４の製造方法では、まず、昇華性
材料または発泡剤と、ポリマーと、有機溶剤とを含む塗
液を調製する（第１の工程）。昇華性材料には、たとえ
ば樟脳や、安息香酸、セリチル酸などを用いることがで
きる。発泡剤には、樟脳、安息香酸、セリチル酸、発泡
性ウレタン、またはガスを隔壁シェルで覆ったものを使
用できる。隔壁シェルには、電池内に残存しても電池反
応に影響を与えない材料を用いることが好適であり、具
体的には、メラミン樹脂、尿素樹脂、ゼラチンなどを用
いることができる。ポリマーには、ポリフッ化ビニリデ
ン、またはポリフッ化ビニリデンとＨＦＰとの共重合体
を用いることができる。有機溶剤には、ジメチルホルム
アミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、アセトン、メチ
ルエチルケトン、トルエン、キシレン、シクロヘキサノ
ンなどを用いることができる。

【００４４】次に、図７（ａ）に示すように、正極板お
よび負極板から選ばれる少なくとも１つの極板７２の少
なくとも１つの主面上に、上記塗液を塗布して塗膜７３
を形成する（第２の工程）。図７（ａ）では、極板７２
の両面に塗膜７３を形成する場合を示している。極板７
２には、実施形態１で説明した正極板１２または負極板
１３を用いることができる。

【００４５】次に、塗膜７３を加熱することによって図
７（ｂ）に示すように、昇華性材料を昇華、または発泡
剤を発泡させ、上記少なくとも１つの主面上に多孔質膜
７４を形成する（第３の工程）。昇華性材料の昇華、ま
たは発泡剤の発泡は、塗膜７３を加熱することによって
行うことができる。

【００４６】なお、実施形態４の製造方法では、実施形
態１や実施形態２と同様に、セパレータ１９を多孔質膜
に貼り付けたり、正極板と負極板でセパレータを挟み込
んで極板群を作製してもよい。

【００４７】以上のように、多孔質膜、または多孔質膜
とセパレータとの積層体が正極板と負極板との間に配置
されるような極板群を形成し、その極板群を渦巻き状に
捲回、または積層し、電解液と共にケース内に封入する
ことによって電池を製造できる。

【００４８】実施形態４の製造方法によれば、セパレー
タとして機能する多孔質膜７４にシワが生じないため、
特性が高い電池を歩留まりよく製造できる。また、この
製造方法によれば、極板７２上に配置された多孔質膜７
４によって、極板付近に多くの電解液を貯留することが
できる電池を製造できる。すなわち、この製造方法によ
れば、充放電特性や寿命特性が良好な電池を製造でき
る。

【００４９】（実施形態５）実施形態５では、本発明の
第５の製造方法について説明する。

【００５０】実施形態５の製造方法では、まず、ポリマ
ーと、有機溶剤と、その有機溶剤とは極性が異なる物質
とを含む塗液を調製する（第１の工程）。ポリマーに
は、ポリフッ化ビニリデン、またはポリフッ化ビニリデ
ンとＨＦＰとの共重合体を用いることができる。有機溶
剤には、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルム
アミド、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン、キ
シレン、シクロヘキサノンなどを用いることができる。
また、上記物質には、樟脳、安息香酸、セリチル酸など
を用いることができる。これらの中でも、ポリマーとし
てポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデンと
ＨＦＰとの共重合体を用い、有機溶剤にＮ−メチル−２
−ピロリドンまたはアセトンまたはこれらの混合溶液を
用い、上記物質に樟脳を用いる組み合わせが好ましい。

【００５１】次に、図８（ａ）に示すように、正極板お
よび負極板から選ばれる少なくとも１つの極板８２の少
なくとも１つの主面上に、上記塗液を塗布して塗膜８３
を形成する（第２の工程）。正極板または負極板には、
実施形態１で説明した正極板１２または負極板１３を用
いることができる。なお、図８（ａ）では、極板８２の
両面に塗膜８３を形成する場合を示している。

【００５２】次に、図８（ｂ）に示すように、極板８２
を、上記有機溶剤と相溶性を有し且つ前記物質と相溶性
を有さない液体８４に浸漬する（第３の工程）。液体８
４は、塗液中の有機溶剤および上記物質に応じて選択さ
れる。たとえば、有機溶剤にＮ−メチル−２−ピロリド
ンを用い、上記物質に樟脳を用いた場合には、液体８４
として水またはアルコール（たとえばエタノール）を用
いることができる。この場合、Ｎ−メチル−２−ピロリ
ドンと水またはアルコールとが混ざり合ってポリマー
（たとえばＰＶＤＦ）がゲル状に半固形化するととも
に、水に難溶である樟脳はポリマーの周囲などに固体と
なって析出する。

【００５３】次に、塗膜８３から、上記有機溶剤と上記
液体８４と上記物質とを除去することによって、図８
（ｃ）に示すように、極板８２の少なくとも１つの主面
上に多孔質膜８５を形成する（第４の工程）。有機溶剤
と液体８４と上記物質とは、たとえば加熱によって塗膜
８３から除去することができる。

【００５４】なお、実施形態５の製造方法では、実施形
態１や実施形態２と同様に、セパレータ１９を多孔質膜
に貼り付けたり、正極板と負極板でセパレータを挟み込
んで極板群を作製してもよい。

【００５５】以上のように、多孔質膜、または多孔質膜
とセパレータとの積層体が正極板と負極板との間に配置
されるような極板群を形成し、その極板群を渦巻き状に
捲回、または積層し、電解液と共にケース内に封入する
ことによって電池を製造できる。

【００５６】実施形態５の製造方法によれば、セパレー
タとして機能する多孔質膜８５にシワが生じないため、
特性が高い電池を歩留まりよく製造できる。また、この
製造方法によれば、極板８２上に配置された多孔質膜８
５によって、極板付近に多くの電解液を貯留することが
できる電池を製造できる。すなわち、この製造方法によ
れば、充放電特性や寿命特性が良好な電池を製造でき
る。

【００５７】

【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。

【００５８】（実施例１）実施例１では、実施形態１の
製造方法で極板群を作製した例について説明する。

【００５９】まず、有機溶剤１００質量部に対して、ポ
リマーを１０質量部添加した塗液１１を作製した。有機
溶剤にはＮ−メチル−２−ピロリドンを用い、ポリマー
にはポリフッ化ビニリデンを用いた。

【００６０】この塗液１１を、図１に示す装置で正極板
１２と負極板１３とに塗布して塗膜を形成した。正極板
の塗膜と負極板の塗膜との間隔は、５０μｍに設定し
た。

【００６１】その後、塗液１１中のポリマーの固形分濃
度が２５質量％〜５５質量％となったところで、図１に
示すように２つの塗膜とセパレータ（ポリエチレンを主
成分とする微多孔膜）とを貼り付けた。塗膜は、塗布直
後の表面張力の作用によって、セパレータと緩やかに貼
り付いていった。セパレータは、ダイノズル１５から吐
出させる塗液１１の吐出量を調整することによって偏り
なく貼り付けることができた。

【００６２】その後、塗液中のポリマーの含有率が３０
質量％〜６０質量％となったところで、多孔化ユニット
１７で減圧（圧力：１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ））して有
機溶剤を除去した。なお、実施例１では、開孔処理を行
った支持体を利用した。その後、乾燥ユニット１８で乾
燥して、正極板／多孔質膜／セパレータ／多孔質膜／負
極板が積層された極板群を得た。

【００６３】なお、セパレータ１９を挟まないで図３に
示すように塗膜同士を接着して極板群を作製する方法も
実施したが、良好な結果が得られた。

【００６４】（実施例２）実施例２では、実施形態２で
説明した方法によって極板群を作製した一例について説
明する。

【００６５】まず、２５０℃以下の温度で溶解させたポ
リマー（ポリフッ化ビニリデンとＨＦＰとの共重合体）
に、不活性ガスであるアルゴンガスを高い圧力で注入し
た。このようにして、ホットメルト樹脂に不活性ガスの
微細な気泡を分散させた塗液４１を調製した。次に、正
極板１２の一主面と負極板１３の一主面とに塗液４１を
フィルム状に塗付した。このとき、塗液４１中の不活性
ガスが放出されて多孔質膜４３が形成された。

【００６６】その後、多孔質膜４３の温度が９０℃〜１
３０℃の範囲内であるあいだに、セパレータを挟み込ん
で正極板と負極板とを密着させた。このようにして、正
極板／多孔質膜／セパレータ／多孔質膜／負極板が積層
された極板群を得た。

【００６７】（実施例３）実施例３では、実施形態３で
説明した方法で極板とセパレータとの積層体を作製した
一例について説明する。

【００６８】まず、ポリマーを有機溶剤に溶解させた溶
液を調製した。ポリマーには、ポリフッ化ビニリデンと
ＨＦＰとの共重合体を用い、有機溶剤には、Ｎ−メチル
−２−ピロリドン（沸点：約２００℃）を用いた。次
に、上記溶液に、溶解させたポリマーの質量と等量の１
−ドデカノール（沸点：２２０℃〜２４０℃程度）を混
合して塗液を作製した。

【００６９】次に、この塗液を極板に塗布して塗膜（厚
さ：約６０μｍ）を形成した。そして、塗膜が乾燥する
前に塗膜にセパレータ（ポリエチレンを主成分とする微
多孔膜）を貼り付けた。

【００７０】その後、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを蒸
発させるために７０℃で１０分間熱処理し、塗膜を半凝
固させた。次に、１−ドデカノールを蒸発させるため
に、１１０℃で熱処理を行った。この２段階の熱処理に
よって、多孔質膜を形成した。このようにして、極板／
多孔質膜／セパレータが積層された極板群を得た。

【００７１】（実施例４）実施例４では、実施形態４の
製造方法によって極板群を作製した一例について説明す
る。まず、昇華性材料である樟脳と、ポリフッ化ビニリ
デンと、Ｎ−メチル−２−ピロリドンとを含む塗液を調
製した。具体的には、まず、ポリフッ化ビニリデンをＮ
−メチル−２−ピロリドンに溶解させた。このとき、ポ
リフッ化ビニリデンは完全に溶かすのではなく、樹脂粒
子の周囲がゼリー状に溶ける程度に溶解させた。次に、
ポリフッ化ビニリデンの固形分に対し２倍の樟脳を溶液
に添加して混合し、塗液を調製した。ただし、溶解した
樟脳は、塗液中のゼリー状のポリフッ化ビニリデンの粒
子の周囲に均等に分散させ、ポリフッ化ビニリデンに吸
着させた。

【００７２】次に、正極板１２および負極板１３上に塗
液を塗布して塗膜７３を形成した。そして、塗膜７３が
乾燥する前にセパレータ（ポリエチレンを主成分とする
微多孔膜）を挟み込んで貼り付けた。

【００７３】その後、７０℃の温度で１５分間熱処理を
行うことによって、Ｎ−メチル−２−ピロリドンと樟脳
とを塗膜７３から除去し、多孔質膜７４を形成した。こ
のようにして、正極板／多孔質膜／セパレータ／多孔質
膜／負極板が積層された極板群を得た。

【００７４】（実施例５）実施例５では、実施形態５で
説明した方法によって極板と多孔質膜とセパレータとの
積層体を作製した一例について説明する。

【００７５】まず、ポリフッ化ビニリデンと、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドンと、樟脳を溶かしたアセトン溶液と
を混合して塗液を調製した。

【００７６】次に、塗液を極板８２に塗布して塗膜８３
を形成した。そして、塗膜８３が乾燥する前にセパレー
タ（ポリエチレンを主成分とする微多孔膜）を貼り付け
た。

【００７７】その後、極板８２を水に浸漬した。これに
よって、Ｎ−メチル−２−ピロリドンとアセトンと水と
が混ざり合った。一方、ポリフッ化ビニリデンはゲル状
に半固形化した。また、樟脳は水と相溶性がないため、
ゲル状になったポリフッ化ビニリデンの周囲などに固体
となって析出した。

【００７８】その後、５０℃の温度で加熱することによ
って塗膜から溶媒を除去した。次に、８０℃の温度で加
熱することによって樟脳と微量に残る溶媒とを完全に除
去した。このようにして、極板／多孔質膜／セパレータ
が積層された積層体を得た。

【００７９】このようにして得られた積層体を用いてリ
チウム二次電池を作製した。一方、比較例として、従来
のセパレータを用いたリチウム二次電池も作製した。こ
れらの２つの電池について、２０℃の環境下で０．７Ｃ
（１Ｃ＝９５０ｍＡ）充電と１．０Ｃ放電とを繰り返す
充放電サイクル試験を行い、放電容量の推移を測定し
た。測定結果を表１に示す。なお、表１の数値は、サイ
クル前（０サイクル）における放電容量を１００％とし
たときの放電容量の変化を示している。

【００８０】

【表１】

【００８１】表１に示すように、本発明の製造方法で製
造した電池は、サイクル経過に伴う容量低下が少なく、
寿命を大幅に向上できた。

【００８２】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。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
によれば、セパレータとして機能する多孔質膜または多
孔質膜とセパレータとの積層体を極板上に形成するた
め、電池の製造時にセパレータに巻きずれが生じること
を防止できる。このため、この製造方法によれば、特性
が高い電池を歩留まりよく製造できる。また、本発明の
製造方法によれば、正極板と負極板との間隔が一定であ
る電池を製造できる。

【００８４】さらに、本発明の製造方法で製造された電
池は、極板に密着した多孔質膜が電解液を保持する。こ
のため、本発明の製造方法によれば、電解液の偏在が少
なく充放電特性や寿命特性が良好な電池を製造できる。
本発明の製造方法は、リチウムイオン二次電池や、ニッ
ケル・水素二次電池など様々な電池に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の製造方法について一例の一工程を模
式的に示す断面図である。

【図２】 本発明の電池の製造方法について一例の他の
一工程を模式的に示す断面図である。

【図３】 本発明の電池の製造方法について他の一例の
一工程を模式的に示す断面図である。

【図４】 本発明の電池の製造方法についてその他の一
例の一工程を模式的に示す断面図である。

【図５】 本発明の電池の製造方法についてその他の一
例の一工程を模式的に示す断面図である。

【図６】 本発明の電池の製造方法についてその他の一
例の一工程を模式的に示す断面図である。

【図７】 本発明の電池の製造方法についてその他の一
例の一工程を模式的に示す断面図である。

【図８】 本発明の電池の製造方法についてその他の一
例の一工程を模式的に示す断面図である。

【図９】 従来の電池の製造方法について一工程を模式
的に示す斜視図である。

【符号の説明】

１１、４１ 塗液 １２ 正極板 １２ｓ、１３ｓ、４２ｓ 一主面 １３ 負極板 １４、６３、７３、８３ 塗膜 １５ ダイノズル １６、２１、４３、６４、７４、８５ 多孔質膜 １７ 多孔化ユニット １８ 乾燥ユニット １９ セパレータ ２０ 極板群 ４２、６２、７２、８２ 極板 ４４ 吐出ダイ ８４ 液体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H021 AA06 BB11 BB12 BB13 EE02 HH01 HH03 HH06 5H028 AA05 BB02 BB03 EE04 EE06 EE10 HH01 HH05 HH08 5H029 AJ02 AJ05 AJ14 AK03 AL06 AM01 BJ14 CJ05 CJ22 DJ04 EJ03 EJ11 EJ12 HJ01 HJ05 HJ14

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機溶剤とポリマーとを含む塗液を調製
   する第１の工程と、 正極板の一主面および負極板の一主面に、前記ポリマー
   の含有率が１０質量％〜４０質量％の範囲内にある前記
   塗液を塗布して塗膜を形成する第２の工程と、 前記正極板の一主面と前記負極板の一主面とを対向さ
   せ、前記塗膜中の前記ポリマーの含有率が２５質量％〜
   ５５質量％であるあいだに、前記正極板上に形成された
   前記塗膜と前記負極板上に形成された前記塗膜とを密着
   させる第３の工程と、 前記塗膜中の前記有機溶剤を除去することによって多孔
   質膜を形成する第４の工程とを含むことを特徴とする電
   池の製造方法。
2. 【請求項２】前記第３の工程において、前記正極板と負
   極板との間にセパレータが配置されるように、前記正極
   板と前記セパレータと前記負極板とを密着させる請求項
   １に記載の電池の製造方法。
3. 【請求項３】 ２５０℃以下の温度で溶解させたポリマ
   ーに不活性ガスの微細な気泡を分散させた塗液を調製す
   る第１の工程と、 正極板および負極板から選ばれる少なくとも１つの極板
   の少なくとも１つの主面上に前記塗液を塗布することに
   よって、前記少なくとも１つの主面上に多孔質膜を形成
   する第２の工程とを含むことを特徴とする電池の製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記第２の工程は、前記正極板の一主面
   と前記負極板の一主面とに前記塗液を塗布することによ
   って、前記正極板の一主面および前記負極板の一主面の
   それぞれに前記多孔質膜を形成する工程であり、 前記第２の工程ののちであって前記多孔質膜の温度が９
   ０℃〜１６０℃の範囲内であるあいだに、前記正極板お
   よび前記負極板に形成された２つの前記多孔質膜でセパ
   レータを挟んで一体化させる第３の工程をさらに含む請
   求項３に記載の電池の製造方法。
5. 【請求項５】 ポリマーを有機溶剤に溶解させた溶液を
   調製する第１の工程と、 前記溶液と混和せず且つ前記有機溶剤よりも沸点が高い
   液体を前記溶液に混ぜて塗液を作製する第２の工程と、 正極板および負極板から選ばれる少なくとも１つの極板
   の少なくとも１つの主面上に前記塗液を塗布して塗膜を
   形成する第３の工程と、 前記塗膜中の前記有機溶剤を蒸発させたのち、前記液体
   を蒸発させることによって、前記少なくとも１つの主面
   上に多孔質膜を形成する第４の工程とを含むことを特徴
   とする電池の製造方法。
6. 【請求項６】 前記液体が、水、アルコール、または水
   とアルコールとの混合物である請求項５に記載の電池の
   製造方法。
7. 【請求項７】 昇華性材料または発泡剤と、ポリマー
   と、有機溶剤とを含む塗液を調製する第１の工程と、 正極板および負極板から選ばれる少なくとも１つの極板
   の少なくとも１つの主面上に前記塗液を塗布して塗膜を
   形成する第２の工程と、 前記塗膜を加熱することによって、前記少なくとも１つ
   の主面上に多孔質膜を形成する第３の工程とを含むこと
   を特徴とする電池の製造方法。
8. 【請求項８】 ポリマーと、有機溶剤と、前記有機溶剤
   とは極性が異なる物質とを含む塗液を作製する第１の工
   程と、 正極板および負極板から選ばれる少なくとも１つの極板
   の少なくとも１つの主面上に前記塗液を塗布して塗膜を
   形成する第２の工程と、 前記少なくとも１つの極板を、前記有機溶剤と相溶性を
   有し且つ前記物質と相溶性を有さない液体に浸漬する第
   ３の工程と、 前記塗膜から前記有機溶剤と前記液体と前記物質とを除
   去することによって、前記少なくとも１つの主面上に多
   孔質膜を形成する第４の工程とを含むことを特徴とする
   電池の製造方法。
9. 【請求項９】 前記物質が樟脳である請求項８に記載の
   電池の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記ポリマーが、ポリフッ化ビニリデ
    ン、またはポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロ
    ピレンとの共重合体である請求項１〜９のいずれかに記
    載の電池の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記塗液が、有機フィラーおよび無機
    フィラーから選ばれる少なくとも１つのフィラーであっ
    て且つ粒径が１０μｍ以下のフィラーを含む請求項１〜
    １０のいずれかに記載の電池の製造方法。