JP2005051071A - 電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電極シートの長さを０．５ｍ以上とする場合であっても、電極の歪みや皺の発生を十分に防止することができる電極の製造方法を提供すること。
【解決手段】 帯状の集電体１６０における活物質含有層が形成される面の少なくとも一方の縁部をマスクテープ６８で被覆し、集電体１６０の活物質含有層を形成（電極形成用塗布液Ｌ３の塗布）すべき部位に、活物質含有層を形成する。そして、集電体１６０に活物質含有層を形成することにより得られる電極シートから、マスクテープ６８を除去し、その状態の電極シートから所定の大きさ及び形状を有する電極を打ち抜く。
【選択図】 図９

Description

本発明は、電気二重層キャパシタやリチウムイオン二次電池などの電気化学素子に用いられる電極の製造方法に関する。

従来の電極の製造方法は、例えば、電気二重層キャパシタの場合、炭素質材料、ポリテトラフルオロエチレン及び加工助剤からなる混合物をスクリュー押し出し成型し、得られた押し出し物を圧延ロールで圧延してシート状に成型する方法が一般的であった（下記特許文献１参照）。しかし、この方法では、押し出し物を単独で圧延して成型した後に集電体と張り合わせなければならないため、生産性が低く、特に長尺状の電極を作成することが困難であった。

そこで、活性炭粉末とＰＴＦＥを混合してペースト化したものを集電体上に塗工し、乾燥させた後、ＰＴＦＥの融点以上に加熱してプレス成型し電極を薄膜化することにより密度を上げる方法が用いられるようになった（下記特許文献２参照）。
特開平１１−２８３８８７号公報 特開平９−３６００５号公報

巻回可能とする電極（電極シート）の製造に際しては、リード線の取り出しのため、活物質含有層が形成されず集電体が露出した部位（上記ペースト化物（電極形成用塗布液）の未塗布部）を電極シート上に作成する必要がある。しかし、上記特許文献２に記載の方法では、未塗布部を作成した後にプレスを行った場合、活物質含有層の形成された塗布部と未塗布部とでの応力差により電極に歪みが生じてしまう。すなわち、集電体上に上記ペースト化物を塗布することにより活物質含有層を形成した後、塗膜密度を上げる為にロールプレス等で活物質含有層に圧力をかけた際、塗布部と未塗布部（非接触部）とにおいて応力差が生じ、電極シート或いはこの電極シートから得られる電極に歪みや皺が生じる。このような歪みや皺は、電極を積層させる場合に大きな問題となる。特に、セパレータを挟み込んだ電極シートを捲回してキャパシタを作成する場合などは、上記歪みに起因する電極シートの巻きずれが生じてしまう。このような問題は、特に、電極シートを０．５ｍ以上にする場合に顕著に生じていた。また、このような問題は、同様の電極の製造工程を有する二次電池においても生じていた。

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、電極シートの長さを０．５ｍ以上とする場合であっても、電極の歪みや皺の発生を十分に防止することができる電極の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、電極活物質を含む導電性の活物質含有層と、活物質含有層に電気的に接触した状態で配置される導電性の集電体とを少なくとも有する電極の製造方法であって、帯状の集電体における活物質含有層が形成される面の少なくとも一方の縁部をマスク部材で被覆する工程と、帯状の集電体の活物質含有層を形成すべき部位に、活物質含有層を形成する活物質含有層形成工程と、帯状の集電体に活物質含有層を形成することにより得られる電極シートから、マスク部材を除去する工程と、電極シートから所定の大きさ及び形状を有する電極を打ち抜く工程と、を含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、集電体上に形成されるリード線部分を被覆したマスク部材は、集電体上に活物質含有層が形成された状態では、活物質含有層が形成された部位と形成されていない部位（リード線部分）との段差を埋めるように配される。このため、帯状の集電体上に活物質含有層が形成されることにより得られた電極シートを活物質含有層形成工程において加圧した際、活物質含有層及び集電体との応力差が、電極シート或いはこの電極シートから得られる電極に歪みや皺が発生しない程度に十分に低減される。従って、電極シートの長さを０．５ｍ以上とする場合であっても、電極の歪みや皺の発生を十分に防止することができる。その後、活物質含有層形成工程によって得られた電極シートからマスク部材を除去し、集電体における活物質含有層が形成されていない部分を露出することによって、リード線の取り出し部分が形成された電極を得ることができる。

本発明は、上記活物質含有層形成工程が、電極活物質と、導電助剤と、電極活物質と導電助剤とを結着させることが可能な結着剤とから構成される複合粒子を少なくとも含む粉体に加熱処理及び加圧処理を施してシート化し、複合粒子を少なくとも含むシートを得る工程と、シートを活物質含有層として集電体上に配置する工程と、を含むことを特徴としていてもよい。

また、本発明は、上記活物質含有層形成工程が、電極活物質と、導電助剤と、電極活物質と導電助剤とを結着させることが可能な結着剤とから構成される複合粒子を分散又は混練可能な液体に複合粒子を添加して電極形成用塗布液を調整する工程と、集電体の活物質含有層を形成すべき部位に、電極形成用塗布液を塗布する工程と、集電体の活物質含有層を形成すべき部位に塗布された電極形成用塗布液からなる液膜を固化させる工程と、を含むことを特徴としていてもよい。

本発明に係る電極の製造方法において、上記電極シートの長手方向の長さは、１〜１０００ｍであるのが好ましい。これにより、上記本発明に係る電極の製造方法の作用がより有効に機能し、電極シート或いはこの電極シートから得られる電極における歪みや皺の発生をより確実に防止することができる。

本発明によれば、帯状の集電体に活物質含有層を形成することにより得られた電極シートの長さを０．５ｍ以上とする場合であっても、帯状の集電体における活物質含有層が形成される面の少なくとも一方の縁部をマスク部材で被覆することによって、活物質含有層形成工程での加圧によって電極に歪みや皺が発生してしまう事態を確実に防止することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の製造方法の好適な一実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は本発明の製造方法の好適な一実施形態により製造される電極を備える電気化学キャパシタの一例（電気二重層キャパシタ）を示す正面図である。また、図２は図１に示す電気化学キャパシタ１の内部をアノード１０の表面の法線方向からみた場合の展開図である。更に、図３は図１に示す電気化学キャパシタを図１のＸ１−Ｘ１線に沿って切断した場合の模式断面図である。また、図４は図１に示す電気化学キャパシタを図１のＸ２−Ｘ２線に沿って切断した場合の要部を示す模式断面図である。更に、図５は図１に示す電気化学キャパシタを図１のＹ−Ｙ線に沿って切断した場合の要部を示す模式断面図である。

図１〜図５に示すように、電気化学キャパシタ１は、主として、互いに対向する平板状のアノード１０（第１の電極）及び平板状のカソード２０（第２の電極）と、アノード１０とカソード２０との間に隣接して配置される平板状のセパレータ４０と、非水電解質溶液３０と、これらを密閉した状態で収容するケース５０と、アノード１０に一方の端部が電気的に接続されると共に他方の端部がケース５０の外部に突出されるアノード用リード１２（第１のリード）と、カソード２０に一方の端部が電気的に接続されると共に他方の端部がケース５０の外部に突出されるカソード用リード２２（第２のリード）とから構成されている。ここで、「アノード」１０及び「カソード」２０は説明の便宜上、電気化学キャパシタ１の放電時の極性を基準に決定したものである。

そして、電気化学キャパシタ１は、以下に説明する構成を有している。以下、図１〜図９に基づいて本実施形態の各構成要素の詳細を説明する。

ケース５０は、互いに対向する第１のフィルム５１及び第２のフィルム５２とを有している。ここで、図２に示すように、電気化学キャパシタ１においては、第１のフィルム５１及び第２のフィルム５２は連結されている。すなわち、ケース５０は、一枚の複合包装フィルムからなる矩形状のフィルムを、図２に示す折り曲げ線Ｘ３−Ｘ３において折り曲げ、矩形状のフィルムの対向する１組の縁部同士（図中の第１のフィルム５１の縁部５１Ｂ及び第２のフィルム５２の縁部５２Ｂ）を重ね合せ、後述する熱融着工程においてヒートシール（熱融着）を行うことにより形成されている。

また、第１のフィルム５１及び第２のフィルム５２は、１枚の矩形状のフィルムを上述のように折り曲げた際にできる互いに対向する面５１Ａ，５２Ａを有している。ここで、接合された後の第１のフィルム５１及び第２のフィルム５２のそれぞれの縁部を「シール部」という。

これにより、折り曲げ線Ｘ３−Ｘ３の部分に第１のフィルム５１と第２のフィルム５２とを接合させるためのシール部を設ける必要がなくなるため、ケース５０におけるシール部がより少なくなる。その結果、電気化学キャパシタ１の設置されるべき空間の体積を基準とする体積エネルギー密度をより向上させることができる。

そして、本実施形態の場合、図１及び図２に示すように、アノード１０に接続されたアノード用リード１２及びカソード用リード２２のそれぞれの一端が上述の第１のフィルム５１の縁部５１Ｂ及び第２のフィルム５２の縁部５２Ｂとを接合したシール部から外部に突出するように配置されている。そして、このアノード用リード１２及びカソード用リード２２と、第１のフィルム５１の縁部５１Ｂ及び第２のフィルム５２の縁部５２Ｂとは、例えば、金型（図示せず）などの部材を用いてヒートシール（熱融着）されている。これにより、ケース５０の充分な密封性が確保されている。

また、第１のフィルム５１及び第２のフィルム５２を構成するフィルムは、可とう性を有するフィルムである。フィルムは軽量であり薄膜化が容易なため、電気化学キャパシタ１自体の形状を薄膜状とすることができる。そのため、本来の体積エネルギー密度を容易に向上させることができるとともに、電気化学キャパシタ１の設置されるべき空間の体積を基準とする体積エネルギー密度も容易に向上させることができる。

このフィルムは可とう性を有するフィルムであれば特に限定されないが、ケース５０の十分な機械的強度と軽量性を確保しつつ、ケース５０外部からケース５０内部への水分や空気の侵入及びケース５０内部からケース５０外部への電解質成分の逸散を効果的に防止する観点から、非水電解質溶液に接触する合成樹脂製の最内部の層と、最内部の層の上方に配置される金属層とを少なくとも有する「複合包装フィルム」であることが好ましい。

また、ケース５０における全てのシール部のシール方法は、生産性の観点から、ヒートシール（熱溶着）法であることが好ましい。この電気化学キャパシタの場合、特に、アノード用リード１２及びカソード用リード２２がケース５０外部に突出する部分のシール部はヒートシール（熱溶着）法によりシールされている。

次に、アノード１０及びカソード２０について説明する。図６は図１に示す電気化学キャパシタのアノード１０の基本構成の一例を示す模式断面図である。また、図７は、図１に示す電気化学キャパシタ１のカソード２０の基本構成の一例を示す模式断面図である。

図６に示すようにアノード１０は、電子伝導性を有する板状の集電体１６と、該集電体１６上に形成された電子伝導性を有する多孔体（電極活物質）からなる多孔体層（活物質含有層）１８とからなる。また、図７に示すようにカソード２０は、板状の集電体２６と、該集電体２６上に形成された電子伝導性の多孔体（電極活物質）からなる多孔体層（活物質含有層）２８とからなる。

集電体１６及び集電体２６は、多孔体層１８及び多孔体層２８への電荷の移動を充分に行うことができる良導体であれば特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタに用いられている集電体を使用することができる。例えば、集電体１６及び集電体２６としては、アルミニウムなどの金属箔等が挙げられる。

本実施形態に係る多孔体層は、後述する製造方法によりその表面に凹凸パターンが形成された層であり、その凹凸パターンによって内部抵抗が十分に低減されている。

多孔体層１８及び多孔体層２８の構成材料としての電子伝導性を有する多孔体粒子は、特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタに用いられている炭素電極等の分極性電極を構成する多孔体層に使用されているものと同様のものを使用することができる。例えば、原料炭（例えば、石油系重質油の流動接触分解装置のボトム油や減圧蒸留装置の残さ油を原料油とするディレードコーカーより製造された石油コークス或いはフェノール樹脂を炭化したもの、又は、天然のやしがら等）を賦活処理することにより得られる炭素材料を構成材料の主成分としているものを使用することができる。

また、電子伝導性を有する多孔体粒子の形状も特に限定されず、例えば、球状（アスペクト比：１〜１．５）を呈していてもよく、繊維状（アスペクト比：２〜８）であってもよい。

また、多孔体層１８及び多孔体層２８には、バインダー（結着剤）が含有されている。このようなバインダーとしては、ポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」という）、ポリフッ化ビニリデン（以下、「ＰＶＤＦ」という）、ポリエチレン（以下、「ＰＥ」という）、ポリプロピレン（以下、「ＰＰ」という）、フッ素系樹脂が好ましく挙げられる。また、ケトン系の溶剤に溶解可能な合成樹脂を用いてもよい。ケトン系の溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサン等が挙げられる。そして、ケトン系の溶剤に溶解可能なフッ素系樹脂としては、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）及びテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）に基づく繰り返し単位を併有する共重合体、ＶＤＦ及びヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）に基づく繰り返し単位を併有する共重合体、ＶＤＦ、ＴＦＥ及びＨＦＰに基づく繰り返し単位を有する共重合体が挙げられる。

多孔体層１８及び多孔体層２８には、例えば、炭素粉末に導電性を付与するための導電助剤（カーボンブラック等）が添加されていてもよい。

アノード１０とカソード２０との間に配置されるセパレータ４０は、イオン透過性を有しかつ絶縁性を有する多孔体から形成されていれば特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタ等の電気化学キャパシタに用いられているセパレータを使用することができる。例えば、絶縁性の多孔体としては、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの積層体や上記樹脂の混合物の延伸膜、或いは、セルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも１種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。

ただし、非水電解質溶液との接触界面を充分に確保する観点から、多孔体層１８の空隙体積は、多孔体層の体積が１００μＬの時に３０〜７５μＬであることが好ましい。

また、カソード２０の集電体２６は、例えばアルミニウムからなるカソード用リード２２の一端に電気的に接続され、カソード用リード２２の他端はケース５０の外部に延びている。一方、アノード１０の集電体１６も、例えば銅又はニッケルからなるアノード用リード１２の一端に電気的に接続され、アノード用リード１２の他端はケース５０の外部に延びている。

非水電解質溶液３０はケース５０の内部空間に充填され、その一部は、アノード１０及びカソード２０、及びセパレータ４０の内部に含有されている。

この非水電解質溶液３０は、特に限定されず、公知の電気二重層キャパシタ等の電気化学キャパシタに用いられている非水電解質溶液（有機溶媒を使用する非水電解質溶液）を使用することができる。ただし、電気化学キャパシタが電気二重層キャパシタの場合、電解質水溶液は電気化学的に分解電圧が低いことにより、キャパシタの耐用電圧が低く制限されるので、有機溶媒を使用する非水電解質溶液（非水電解質溶液）であることが好ましい。

一方、図１及び図２に示すように、第１のフィルム５１の縁部５１Ｂ及び第２のフィルム５２の縁部５２Ｂからなるケース５０のシール部に接触するアノード用リード１２の部分には、アノード用リード１２と各フィルムとの密着性を充分に確保するとともにアノード用リード１２と各フィルムを構成する複合包装フィルム中に含まれる金属層との電気的な接触を防止するための接着剤（絶縁体）からなる接着剤層１４が被覆されている。更に、第１のフィルム５１の縁部５１Ｂ及び第２のフィルム５２の縁部５２Ｂからなるケース５０のシール部に接触するカソード用リード２２の部分には、カソード用リード２２と各フィルムとの密着性を充分に確保するとともにカソード用リード２２と各フィルムを構成する複合包装フィルム中に含まれる金属層との電気的な接触を防止するための接着剤（絶縁体）からなる接着剤層２４が被覆されている。

これら接着剤層１４及び接着剤層２４の構成材料となる接着剤は金属と合成樹脂の両方に密着することが可能な合成樹脂を含む接着剤であれば特に限定されないが、充分な密着性を確保する観点から、変性ポリプロピレン、変性ポリエチレン及びエポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも１種の樹脂を構成材料として含む接着剤であることが好ましい。なお、アノード用リード１２及びカソード用リード２２のそれぞれに対する複合包装フィルムの密着性を確保し、複合包装フィルム中の金属層の接触が充分に防止可能であれば、これら接着剤層１４及び接着剤層２４は配置しない構成としてもよい。

以下、図８〜図１２に基づいて、上述した電気化学キャパシタ１のアノード１０及びカソード２０となる電極の製造方法について説明する。

図８〜図１１は、電極形成用塗布液を用いた電極シートの形成工程（活物質含有層形成工程）を説明するための説明図である。図８に示す電極形成用塗布液Ｌ３は、多孔体粒子（電極活物質）を含む液体中に、導電助剤（カーボンブラック、粉末グラファイト等）からなる粒子、バインダー（ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＥ、ＰＰ、フッ素ゴム等）からなる粒子、該バインダーからなる粒子を溶解又は分散するとともに多孔体粒子及び導電助剤からなる粒子を分散可能な液体（好ましくはバインダーからなる粒子を溶解する液体）を投入し、撹拌することにより調製される。

そして、この電極形成用塗布液Ｌ３、並びに、図８示すような装置７０及び図１０に示すような装置８０を用いて図１２に示す電極シートＥＳ１０を形成する。なお、以下の説明においては、アノード１０用の電極シートＥＳ１０（図１２参照）、及び、電極シートＥＳ１０から得られるアノード１０の形成方法について説明し、アノード１０と同様の構成を有するカソード２０の形成方法については省略する。

図８に示す装置７０は、主として、第１のロール７１と、第２のロール７２と、マスクテープ６８が巻かれたボビン６９と、第１のロール７１と第２のロール７２との間に配置される乾燥機７３と、３つの支持ロール７９とから構成されている。第１のロール７１は、円柱状の巻心７４とテープ状の積層体シート７５とから構成されている。この積層体シート７５の一端は巻心７４に接続されており、更に積層体シート７５は巻心７４に巻回されている。更に積層体シート７５は、基体シートＢ１上に帯状の金属箔シート（集電体）１６０が積層された構成を有している。

また、第２のロール７２は、上記積層体シート７５の他端が接続された円柱状の巻芯７６を有している。更に、第２のロール７２の巻芯７６には当該巻芯７６を回転させるための巻芯駆動用モータ（図示せず）が接続されており、電極形成用塗布液Ｌ３を塗布し更に乾燥機７３中において乾燥処理を施された後の積層体シート７７が所定の速度で巻回されるようになっている。

先ず、巻芯駆動用モータが回転すると、第２のロール７２の巻芯７６が回転し、第１のロール７１の巻心７４に巻回されている積層体シート７５が第１のロール７１の外部に引き出される。このとき、ボビン６９に巻回されているマスクテープ６８は、ボビン６９の外部に引き出され、第１のロール７１から引き出された積層体シート７５における金属箔シート１６０の表面の縁部を被覆しながら、積層体シート７５と共に搬送される。

そして、縁部をマスクテープ６８によって被覆された状態の積層体シート７５における金属箔シート１６０上の活物質含有層を形成すべき部位に、電極形成用塗布液Ｌ３を塗布する（塗布工程）。これにより、金属箔シート１６０上の活物質含有層を形成すべき部位には電極形成用塗布液Ｌ３からなる塗膜Ｌ４が形成される。

図９は、金属箔シート１６０へのマスクテープ６８による被覆と塗膜Ｌ４を形成する工程を示す斜視拡大図である。図９では、金属箔シート１６０の活物質含有層を形成すべき部位に、コーティングヘッド６７を用いて電極形成用塗布液Ｌ３を塗布している。なお、電極形成用塗布液Ｌ３は、マスクテープ６８上も含めた金属箔シート１６０の全面的に塗布するようにしてもよい。

次に、塗膜Ｌ４の形成された積層体シート７５は、巻芯駆動用モータの回転により乾燥機７３中に導かれる。乾燥機７３中において、積層体シート７５上の塗膜Ｌ４は乾燥され、電極とされたときの多孔体層１８の前駆体となる層７８（以下、「前駆体層７８」という）となる（液体除去工程）。そして、巻芯駆動用モータの回転により、積層体シート７５上に前駆体層７８の形成された積層体シート７７は、支持ロール７９を伝って巻芯７６へ導かれ巻芯７６に巻回される。

次に、図１０に示す装置８０を使用して、上記の積層体シート７７から電極シートＥＳ１０を作製する。

図１１に示す装置８０は、主として、第１のロール８１と、第２のロール８２と、第１のロール８１と第２のロール８２との間に配置されるロールプレス機８３と、ロールプレス機８３と第２のロール８２との間に配置されるマスクテープ除去用ロール８５とから構成されている。第１のロール８１は、円柱状の巻心８４と先に述べたテープ状の積層体シート７７とから構成されている。この積層体シート７７の一端は巻心８４に接続されており、更に積層体シート７７は巻心８４に巻回されている。積層体シート７７は、基体シートＢ１上に金属箔シート１６０が積層された積層体シート７５上に前駆体層７８が更に積層された構成を有しており、金属箔シート１６０の縁部には、マスクテープ６８が装着されている。

また、第２のロール８２は、上記積層体シート７７の他端が接続された円柱状の巻芯８６を有している。更に、第２のロール８２の巻芯８６には当該巻芯８６を回転させるための巻芯駆動用モータ（図示せず）が接続されており、ロールプレス機８３においてプレス処理を施された後の積層体シート８７が所定の速度で巻回されるようになっている。

マスクテープ除去用ロール８５は、ロールプレス機８３においてプレス処理を施された後の積層体シート８７から剥離されたマスクテープ６８が伝うようになっている。

先ず、巻芯駆動用モータが回転すると、第２のロール８２の巻芯８６が回転し、第１のロール８１の巻心８４に巻回されている積層体シート７７が第１のロール８１の外部に引き出され、ロールプレス機８３中に導かれる。ロールプレス機８３中には、２つの円柱状のローラ８３Ａとローラ８３Ｂが配置されている。ローラ８３Ａ及びローラ８３Ｂは、これらの間に積層体シート７７が挿入されるように配置されており、これらの間に積層体シート７７が挿入される際に、ローラ８３Ａの側面と積層体シート７７の前駆体層７８の外表面が接触し、ローラ８３Ｂの側面と積層体シート７７の基体シートＢ１の外表面（裏面）が接触する状態となり、かつ、所定の温度と圧力で積層体シート７７を押圧できるように設置されている。また、この円柱状のローラ８３Ａ及びローラ８３Ｂは、それぞれが積層体シート７７の移動方向に従う方向に回転する回転機構が備えられている。更に、この円柱状のローラ８３Ａ及びローラ８３Ｂは、それぞれの底面間の長さ（図１０の紙面に垂直な方向の長さ）が積層体シート７７の幅以上となる大きさを有している。ロールプレス機８３中において、積層体シート７７上の前駆体層７８は必要に応じて加熱及び加圧処理され、多孔体層１８０となる。

ロールプレス機８３においてプレス処理を施された後の積層体シート８７は、第２のロール８２の回転によって、第２のロール８２へと導かれるが、その途中で、マスクテープ６８が剥離される。

図１１は、マスクテープの除去工程を示す模式図である。図１１に示すように、マスクテープ６８は、積層体シート７７がロールプレス機８３によってプレス処理を施されてなる積層体シート８７から剥離され、マスクテープ除去用ロール８５を伝って除去される。そして、マスクテープ６８が除去された状態の積層体シート８７は、巻芯駆動用モータの回転により巻芯８６に巻回される。

次に、図１２（ａ）に示すように、巻芯８６に巻回された積層体シート８７から基体シートＢ１を取り外した電極シートを所定の大きさに切断し、電極シートＥＳ１０を得る。図１２（ａ）に示すように、電極シートＥＳ１０には、マスクテープ６８を除去した部分に、金属箔シート１６０の表面が露出した縁部１２０が形成されている。

次に、図１２（ｂ）に示すように、作製する電気化学キャパシタのスケールに合わせて、電極シートＥＳ１０を所定の大きさ及び形状に打ち抜き、図１２（ｃ）に示すアノード１０を得る。このとき、先に述べた縁部１２０の部分がアノード用リード１２として含まれるように電極シートＥＳ１０を打ち抜くことにより、予めアノード用リード１２が一体化された状態のアノード１０を得ることができる。

従来の電極の製造方法では、金属箔シート１６０の縁部を除く活物質含有層を形成すべき部位に電極形成用塗布液Ｌ３を塗布するように調節することによってリード線部分を形成していた。しかし、この方法では、電極形成用塗布液Ｌ３の塗布部と未塗布部とで段差が生じるため、塗膜密度を上げる為にロールプレス等で活物質含有層に圧力をかけた際、塗布部と未塗布部とにおいて応力差が生じてしまう。しかし、上述した本実施形態の電極の製造方法によれば、金属箔シート１６０の縁部がマスクテープ６８で被覆されていることにより、電極形成用塗布液Ｌ３を積層体シート７５の金属箔シート１６０上に塗布した際、マスクテープ６８によって電極形成用塗布液Ｌ３の塗布部と未塗布部との差が埋められた状態となる。従って、活物質含有層と集電体との応力差が十分に低減され、電極シート（積層体シート７７，８７）の長さを０．５ｍ以上とする場合であっても、電極の歪みや皺の発生を十分に防止することができる。

また、本実施形態に係る製造方法による効果がより顕著に奏するようにするためには、集電体に活物質含有層を形成することにより得られる電極シート（積層体シート７７，８７）の長手方向の長さが、０．５〜１０００ｍであるのが好ましく、より好ましくは、１〜８００ｍ程度とするのがよい。これにより、電極シート自体の歪みや皺、或いは、電極シートから切り抜いて得られる電極の歪みや皺を確実に防止することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、上記の電極形成用塗布液を調製せずに、例えば、炭素材料を５〜１００μｍ程度に粉砕し粒度を整えた後、例えば炭素粉末に導電性を付与するための導電助剤と、例えば、バインダーとを添加して混練して混練物を調製し、この混練物を、熱ロールプレス機等を用いて圧延伸してシート化し、このシートを集電体上に配置することにより電極を製造してもよい。この場合には、炭素材料を粉砕した微粒子とカーボンブラックとが均等に分布し、ほぼ同一強度でＰＴＦＥ繊維をからめられる必要があり、混練を充分に行い、一般に繰り返し圧延伸を縦横に行うことが好ましい。

また、上記実施形態では、集電体の一方の縁部をマスクテープによって被覆した場合について説明したが、集電体の両縁部をマスクテープによって被覆することも可能である。これにより、リード線の取り出し部分を集電体の両縁部に形成させることができ、それに伴って、集電体の幅方向に２つの電極を形成することができる。

更に、上記実施形態の説明においては、主として、本発明の製造方法により電気二重層キャパシタの電極を製造する場合について説明したが、本発明に係る電極の製造方法は、電気二重層キャパシタの電極に限定されるものではなく、例えば、擬似容量キャパシタ、シュードキャパシタ、レドックスキャパシタ等の電気化学キャパシタの電極の製造にも適用可能である。

また、本発明に係る電極の製造方法は、活物質含有層の組成を変えることによって、例えば、リチウムイオン二次電池、鉛系二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム二次電池を始めとする二次電池の電極にも適用可能である。

以下、実施例及び比較例を挙げ、図１３，図１４及び表１を参照して本発明に係る電極の製造方法の内容をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
（実施例１）
以下の手順により、図１に示した電気化学キャパシタと同様の構成を有する電気化学キャパシタ（電気二重層キャパシタ）の電極シートを作製した。

まず、厚さ２０μ、幅１００ｍｍのアルミ箔の集電体の縁部に、幅２５ｍｍのマスクテープを、集電体の搬送スピードと同速度で搬送させながら被覆した。そして、このマスクテープが装着された集電体の活物質含有層を形成すべき部位に、活性炭、アセチレンブラック、フッ素ゴム、ケトン系有機溶剤を混合したペーストを規定膜厚で塗布し乾燥させた。こうして得られた電極シートを、ロール表面が平坦な１対以上の円筒ロール間を通過させ加圧（プレス処理）した。このとき加えた圧力は、１０００ｋｇ／ｃｍとした。

次に、円筒ロールを通過して加圧された後の電極シートからマスクテープを剥離して除去し、一方の縁部に幅２５ｍｍの電極（ペースト）未塗布部が形成された長さ１ｍのキャパシタ用電極シートを２枚作成した。

こうして作製した電極シートにおける、図１３に示す湾曲量Ｍ（ｍｍ）と、図１４に示す巻ズレ量Ｎ（ｍｍ）とを測定した結果を表１に示す。なお、巻ズレ量は、２枚の電極を対向させ、その間に厚さ３０μのセパレータを挟んで円筒状に巻回したときの状態で測定した結果を示している。その結果、表１に示すように、湾曲量Ｍ、巻ズレ量Ｎ共に０ｍｍであった。
（比較例１）
活性炭、アセチレンブラック、フッ素ゴム、ケトン系有機溶剤を混合したペーストを厚さ２０μ、幅１００ｍｍのアルミ箔の集電体上に塗布した。そのとき、集電体の一方の縁部に幅２５ｍｍの未塗布部ができるように塗布を行った。こうして得られた電極シートをロール表面が平坦な１対以上の円筒ロール間を通過させ加圧（プレス処理）した。このとき加えた圧力は、１０００ｋｇ／ｃｍとした。以上の工程を経て、長さ１ｍのキャパシタ用電極シートを２枚作成した。

こうして作製した電極シートについて、実施例１と同様に、図１３に示す湾曲量Ｍ（ｍｍ）と、図１４に示す巻ズレ量Ｎ（ｍｍ）とを測定した。その結果を表１に示す。なお、巻ズレ量は、実施例１と同様に、２枚の電極を対向させ、その間に厚さ３０μのセパレータを挟んで円筒状に巻回したときの状態で測定した結果を示している。その結果、表１に示すように、湾曲量Ｍが４ｍｍ、巻ズレ量Ｎが５ｍｍであった。

以上により、本発明に係る製造方法を利用することによって、湾曲、巻ズレが防止された良好な電極シートを製造できることが確認された。

本発明の製造方法の好適な一実施形態により製造される電気化学キャパシタの一例（電気二重層キャパシタ）を示す正面図である。 図１に示す電気化学キャパシタ（電気二重層キャパシタ）の内部をアノード１０の表面の法線方向からみた場合の展開図である。 図１に示す電気化学キャパシタ（電気二重層キャパシタ）を図１のＸ１−Ｘ１線に沿って切断した場合の模式断面図である。 図１に示す電気化学キャパシタ（電気二重層キャパシタ）を図１のＸ２−Ｘ２線に沿って切断した場合の要部を示す模式断面図である。 図１に示す電気化学キャパシタ（電気二重層キャパシタ）を図１のＹ−Ｙ線に沿って切断した場合の要部を示す模式断面図である。 図１に示す電気化学キャパシタ（電気二重層キャパシタ）のアノードの基本構成の一例を示す模式断面図である。 図１に示す電気化学キャパシタ（電気二重層キャパシタ）のカソードの基本構成の一例を示す模式断面図である。 電極形成用塗布液を用いた電極シートの形成工程（活物質含有層形成工程）を説明するための説明図である。 金属箔シート１６０へのマスクテープ６８による被覆と塗膜Ｌ４を形成する工程を示す斜視拡大図である。 電極形成用塗布液を用いた電極シートの形成工程（活物質含有層形成工程）を説明するための説明図である。 図１０に示すマスクテープの除去工程を示す模式図である。 電極シートから電極を形成する工程を説明するための説明図である。 実施例に係る電極シートの湾曲状態を示す図である。 実施例に係る電極シートの巻ズレ状態を示す図である。

符号の説明

１…電気化学キャパシタ、１０…アノード（電極）、１２…アノード用リード、１６…集電体、１８…多孔体層、２０…カソード（電極）、２２…カソード用リード、２６…集電体、２８…多孔体層、３０…非水電解質溶液、４０…セパレータ、６８…マスクテープ（マスク部材）、１２０…縁部、１６０…金属箔シート（集電体）、１８０…多孔体層（活物質含有層）、ＥＳ１０…電極シート、Ｌ３…電極形成用塗布液、Ｌ４…塗膜。

Claims (4)

1. 電極活物質を含む導電性の活物質含有層と、前記活物質含有層に電気的に接触した状態で配置される導電性の集電体とを少なくとも有する電極の製造方法であって、
   帯状の前記集電体における前記活物質含有層が形成される面の少なくとも一方の縁部をマスク部材で被覆する工程と、
   前記帯状の集電体の前記活物質含有層を形成すべき部位に、前記活物質含有層を形成する活物質含有層形成工程と、
   前記帯状の集電体に前記活物質含有層を形成することにより得られる電極シートから、前記マスク部材を除去する工程と、
   前記電極シートから所定の大きさ及び形状を有する電極を打ち抜く工程と、を含むことを特徴とする電極の製造方法。
2. 前記活物質含有層形成工程は、
   前記電極活物質と、導電助剤と、前記電極活物質と前記導電助剤とを結着させることが可能な結着剤とから構成される複合粒子を少なくとも含む粉体に加熱処理及び加圧処理を施してシート化し、前記複合粒子を少なくとも含むシートを得る工程と、
   前記シートを前記活物質含有層として前記集電体上に配置する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の電極の製造方法。
3. 前記活物質含有層形成工程は、
   前記電極活物質と、導電助剤と、前記電極活物質と前記導電助剤とを結着させることが可能な結着剤とから構成される複合粒子を分散又は混練可能な液体に前記複合粒子を添加して電極形成用塗布液を調整する工程と、
   前記集電体の前記活物質含有層を形成すべき部位に、前記電極形成用塗布液を塗布する工程と、
   前記集電体の前記活物質含有層を形成すべき部位に塗布された前記電極形成用塗布液からなる液膜を固化させる工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の電極の製造方法。
4. 前記電極シートの長手方向の長さは、０．５〜１０００ｍであることを特徴とする請求項１〜３のうちの何れか１項に記載の電極の製造方法。
   

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