JP2007311096A - 二次電池、二次電池の製造方法、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電極膜の薄膜化に考慮され、充電特性を向上させることができる二次電池、二次電池の製造方法を提供する。
【解決手段】集電体２１の面に正極活物質膜２２を形成した正極部材１０と、集電体３１の面に負極活物質膜３２を形成した負極部材３０との間に、セパレータ４０を配置して構成された電極部材１０をラミネートシート５０で包み込み、ラミネートシート５０で包み込んだ内部に電解液６０を封入するリチウムイオン二次電池１の製造方法であって、集電体２１（３１）の面に向けて、活物質膜２２（３２）の材料となる液状材料２２ａ（３２ａ）が、集電体２１（３１）の面でドットを形成するように、液状材料２２ａ（３２ａ）を液滴Ｄとして吐出する液滴吐出工程（図５（ａ））と、集電体２１（３１）に付着された液状材料２２ａ（３２ａ）を固化して、活物質膜２２（３２）を形成する固化工程（図５（ｂ））とを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、二次電池、二次電池の製造方法、電子機器の製造方法に関する。

近年、携帯電話機やモバイルコンピューターに代表される携帯情報端末の需要は急速に高まりを見せており、今後も更に成長が期待される分野の１つとなっている。さて、これらの携帯情報端末の電源供給源には、繰り返し充電が可能な二次電池が使用されており、携帯情報端末を使用する便宜の観点から、短時間で充電する充電特性に優れた二次電池が強く要望されている。二次電池は、電極部材と、当該電極部材を包み込むシート材と、当該シート材で包み込んだ内部に封入された電解液で構成されている。さらに、電極部材は、例えば、特許文献１に示すように、正極の電極膜が形成された集電体と、負極の電極膜が形成された集電体と、の間にセパレータを配置した構造を有している。

特開２００２−５０３４３号公報

しかしながら、上記の二次電池の電極膜は、コータと称される塗布装置で塗布することにより形成されるので、当該電極膜の膜厚を薄くしにくかった。このため、電極膜における内部抵抗を下げることが困難となり、良好な充電特性が得られにくいという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、電極膜の薄膜化に考慮され、充電特性を向上させることができる二次電池、二次電池の製造方法及び電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、集電体の面に正極の電極膜を形成した正極部材と、集電体の面に負極の電極膜を形成した負極部材との間に、セパレータを配置して構成された電極部材をシート材で包み込み、シート材で包み込んだ内部に電解液を封入する二次電池の製造方法であって、正極部材と負極部材のうち、少なくとも一方の集電体の面に向けて、電極膜の材料となる液状材料が、集電体の面でドットを形成するように、液状材料を液滴として吐出する液滴吐出工程と、集電体に付着された液状材料を固化して、電極膜を形成する固化工程とを含むことを要旨とする。

本発明に係る二次電池の製造方法によれば、電極膜の材料となる液状材料が液滴として集電体にドットを形成するように付着される。そして、付着された液状材料を固化して電極膜が形成される。液状材料がドットに形成するように液滴吐出することにより、液滴量の管理が容易となり、非常に薄い電極膜を形成することができる。従って、電極膜の内部抵抗を下げることができるので、充電特性を向上させることができる。

本発明の二次電池の製造方法の液滴吐出工程では、ドット中心間の距離が、ドットの直径よりも短くなるように、液状材料を液滴として吐出してもよい。

これによれば、隣接するドット形成された液状材料同士が相溶しやすくなるので、液状材料を効率良く濡れ広がらせることができる。

本発明の二次電池の製造方法の液滴吐出工程では、液状材料の粘度が５０ｃｐｓ以下の液状材料を液滴として吐出してもよい。

これによれば、上記の粘度を有する液状材料は分散が容易となり、適切な液滴吐出を行うことができる。

本発明の二次電池の製造方法の液滴吐出工程では、液状材料に含まれる活物質の粒子径が０．００１μｍ以上１μｍ以下の活物質を含む液状材料を液滴として吐出してもよい。

これによれば、上記に記載した活物質の粒子径を構成することにより、さらに充放電特性を向上させることができる。

本発明の二次電池の製造方法の液滴吐出工程では、液状材料に含まれるバインダーの含有量が１０％以下の液状材料を液滴として吐出してもよい。

これによれば、上記のバインダー含有量を有する液状材料を用いることにより、液状材料に含まれる活物質を効率良く結着させることができる。

本発明の二次電池の製造方法の液滴吐出工程では、バインダーの分子量が１５０万以下の液状材料を液滴として吐出してもよい。

これによれば、上記の分子量にすることにより、液状材料の粘度が高くなるのを抑えるとともに、液状材料の弾性が大きくなるのを抑え、適切に液滴吐出することができる。

本発明の二次電池の製造方法の液滴吐出工程では、電極膜の膜厚が、０．００５μｍ以上２０μｍ以下となるように、液状材料を液滴として吐出してもよい。

これによれば、上記の膜厚が形成されるように液状材料を吐出することにより、非常に薄い電極膜が得られるので、内部抵抗が下がり、充電特性を向上させることができる。

本発明の二次電池の製造方法の液滴吐出工程では、集電体を加熱しながら、液状材料を液滴として吐出してもよい。

これによれば、集電体に向けて液状材料を液滴吐出すると、集電体が加熱されているため、集電体に付着された液状材料がドットの形成を保持したままの状態で乾燥される。従って、集電体に付着した液状材料は、集電体の加熱によって、形状変化しにくくなるので、ドット形成しやすくなるととともに、電極膜の膜厚管理を容易に行うことができる。

本発明の二次電池の製造方法の固化工程の後で、電極膜の周縁部と当該周縁部にかかる集電体とを覆うように保護膜を形成する保護膜形成工程を有してもよい。

これによれば、電極膜の周縁部と集電体とが保護膜によって覆われるので、外部または電池内部から発生する熱応力による電極膜と集電体との剥離を抑えることができる。

本発明の二次電池は、上記の二次電池の製造方法によって製造されたことを要旨とする。

これによれば、電極膜の膜厚が薄く形成されるので、充電特性を向上させた二次電池を提供することができる。

本発明の電子機器は、上記の二次電池を搭載したことを要旨とする。

本発明に係る電子機器は、充電特性に優れる二次電池が搭載され、使い勝手のよい電子機器を提供することができる。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。

（二次電池の構成）
まず、二次電池の構成について説明する。図１は、二次電池としてのリチウムイオン二次電池の構成を示す断面図である。

図１において、リチウムイオン二次電池１は、電極部材１０と、電極部材１０を包み込むシート材としてのラミネートシート５０と、電極部材１０が包み込まれたラミネートシート５０の内部に封入された電解液６０等で構成されている。

電極部材１０は、正極部材２０と、正極部材２０に対向して配置された負極部材３０と、正極部材２０と負極部材３０との間に配置された高分子多孔性フィルムのセパレータ４０で構成されている。

正極部材２０は、正極用の集電体２１と、集電体２１の面に形成された正極電極膜としての正極活物質膜２２で構成されている。正極活物質膜２２の膜厚は、０．００５μｍ以上２０μｍ以下で形成されるが、より好ましくは、リチウムイオン二次電池１の出力効果を考慮して、およそ１５μｍであり、ほぼ均一した膜厚で形成される。

正極用の集電体２１は、例えば、アルミ箔を用いることができる。また、集電体２１の厚みは、およそ１５μｍであり、集電体２１の厚みと正極活物質膜２２の膜厚とがほぼ等しくなるように構成されている。

正極活物質膜２２は、正極活物質と当該正極活物質同士を結着させるバインダーで組成されており、正極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・脱離できる微粒子を含み、当該微粒子としては、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム遷移金属複合硫化物、リチウム遷移金属複合フッ化物、リチウム遷移金属複合リン酸化物、リチウム遷移金属複合流酸化物等を用いることができる。

さらに、具体的には、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、コバルト-マンガン-ニッケルを含むリチウム複合酸化物（3元系）、オリビン型オリビン鉄、チタン酸リチウム、または、これらをベースとした化合物を用いることができる。また、正極活物質には、導電助剤としてカーボンブラックが含まれている。

これら正極活物質の粒子径は、０．００１μｍ以上１μｍ以下であって、当該活物質中イオン伝導度が１０^-8ｍＳ／ｃｍ以上であるものが好ましい。

バインダーとしては、有機溶剤可溶性ポリマーが挙げられ、具体的には、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリエチレンオキサイド―プロピレンオキサイド共重合体（ＰＥＯ―ＰＰＯ）等を用いることができる。

負極部材３０は、負極用の集電体３１と、集電体３１の面に形成された負極電極膜としての負極活物質膜３２で構成されている。負極活物質膜３２の膜厚は、正極活物質膜２２の膜厚とほぼ同じであり、０．００５μｍ以上２０μｍ以下で形成されるが、より好ましくは、リチウムイオン二次電池１の出力効果を考慮して、およそ１５μｍであり、ほぼ均一の膜厚で形成されている。

負極用の集電体３１は、例えば、銅箔を用いることができる。また、集電体３１の厚みは、およそ１５μｍであり、集電体３１の厚みと負極活物質膜３２の膜厚とがほぼ等しくなるように構成されている。

負極活物質膜３２は、例えば、リチウムイオンを吸蔵・脱離できる微粒子を含み、当該微粒子としては、炭素、リチウム合金、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム遷移金属複合硫化物、リチウム遷移金属複合フッ化物、リチウム遷移金属複合リン酸化物、リチウム遷移金属複合流酸化物を用いることができる。

さらに、具体的には、黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、チタン酸リチウム等を用いることができる。

電解液６０は、例えば、イオン伝導度が１０^-7ｍＳ／ｃｍ以上であって、電解液６０の溶媒に、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン及びγ―ブチロラクトン、４−メチル―１，３ヂオキソ、ブチレンカーボネート、ＭＦ、ＭＡ、ＭＰを単独または２種類以上を混合したものを用い、これら有機溶媒にＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂、Ｅｔ₄ＮＢＦ₄、Ｅｔ₄ＮＰＦ₆、ＬｉＮ（ＳＯ₂Ｃ₂Ｆ₅）₂、ＬＩＢＯＢを単独または、２種類以上を含んだ溶媒を用いることができる。

ラミネートシート５０は、ラミネートシート５０で包まれた内部と外部との水蒸気や、酸素等の気体の交換が行われないようにするため、アルミニウム箔等の金属膜、ポリエチレンテレフタレート等の金属薄膜を物理的に保護する樹脂フィルム、およびアイオノマー等の熱融着性樹脂フィルムを重ね合わせて多層化したものが用いられる。

また、両電極部材２０，３０には、両活物質膜２２，３２の周縁部と当該周縁部の近傍にあたるそれぞれの集電体２１，３１の面とを覆う保護膜３５が形成されている。

保護膜３５は、有機溶剤に対して実質的に不溶性である少なくとも一種のバインダーを含むものが用いられる。バインダーとしては、種々のポリマーが好適であり、例えば、親水性（水溶性）ポリマーであるカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、酢酸フタル酸セルロース（ＣＡＰ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート（ＨＰＭＣＰ）等、種々のセルロース誘電体が挙げられる。また、水分散性ポリマーであるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン―パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン―ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン―テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂、酢酸ビニル共重合体、スチレンブタジエンブロック共重合体（ＳＢＲ）、アクリル酸変性ＳＢＲ樹脂（ＳＢＲ系ラテックス）、アラビアゴム等のゴム類が挙げられる。これらのポリマーを例えば水に溶解または分散して成る組成物を用いることができる。

また、リチウムイオン二次電池１には、外部との電気的接続のために、正極リード端子１１、負極リード端子１２が、それぞれの同じ極性の集電体２１，３１に接続されている。

上記に構成されたリチウムイオン二次電池の動作は、充電時には、正極活物質膜２２の中に存在するリチウムイオンが、セパレータ４０を介して負極部材３０の負極活物質膜３２に移動することによって充電電流が流れる。一方、放電時には、負極活物質膜３２に存在するリチウムイオンが、セパレータ４０を介して正極活物質膜２２に移動することにより放電電流が流れるようになっている。

（液滴吐出装置の構成）
次に、液滴吐出装置の構成について説明する。図２は、液滴吐出装置の構成を示す斜視図である。液滴吐出装置は、集電体の面に向けて、電極膜の材料となる液状材料を吐出し、液状材料を集電体に付着させる装置である。

図２において、液滴吐出装置７０は、活物質膜２２（３２）の材料となる液状材料を液滴として吐出するヘッド部９０を有するヘッド機構部７２と、ヘッド部９０から吐出された液滴の吐出対象である集電体２１（３１）を載置するワーク機構部７３と、ヘッド部９０に液状材料を供給する材料供給部７４と、ヘッド部９０の保守を行うメンテナンス機構部７５と、これら各機構部および供給部を統括的に制御する制御部７６等を備えている。

液滴吐出装置７０は、床上に設置された複数の支持脚８１と、支持脚８１の上側に設置された定盤８２を備えている。定盤８２の上側には、ワーク機構部７３が定盤８２の長手方向（Ｘ軸方向）に延在するように配置されている。ワーク機構部７３の上方には、定盤８２に固定された２本の支持柱９２で支持されているヘッド機構部７２が、ワーク機構部７３と直交する方向（Ｙ軸方向）に延在して配置されている。また、定盤８２の一方の端部には、ヘッド機構部７２のヘッド部９０から連通して液状の材料を供給する液状の材料供給部７４が配置されている。そして、ヘッド機構部７２の一方の支持柱９２近傍には、メンテナンス機構部７５がワーク機構部７３と並んでＸ軸方向に延在するように配置されている。さらに、定盤８２の下側には、制御部７６が備えられている。

ヘッド機構部７２は、液状の材料を吐出するヘッド部９０と、ヘッド部９０を懸架したヘッドキャリッジ９１と、ヘッドキャリッジ９１のＹ軸方向への移動をガイドするＹ軸ガイド９３と、Ｙ軸ガイド９３の側方にＹ軸ガイド９３と平行に設置されたＹ軸リニアモータ９４等を備えている。

ワーク機構部７３は、ヘッド機構部７２の下方に位置し、ヘッド機構部７２とほぼ同様の構成でＸ軸方向に延在するように配置されており、集電体２１（３１）を載置している載置台１０１と、載置台１０１の移動をガイドするＸ軸ガイド１０３と、Ｘ軸ガイド１０３の側方にＸ軸ガイド１０３と平行に設置されたＸ軸リニアモータ１０４等を備えている。

これらの構成により、ヘッド部９０と集電体２１（３１）とは、それぞれＹ軸方向およびＸ軸方向に往復自在に移動することができる。最初に、ヘッド部９０の移動について説明する。ヘッド部９０を懸架したヘッドキャリッジ９１は、Ｙ軸ガイド９３に移動可能に取り付けられている。図示しないが、ヘッドキャリッジ９１からＹ軸リニアモータ９４側へ張り出している突起部が、Ｙ軸リニアモータ９４と係合して駆動力を得ることにより、ヘッドキャリッジ９１がＹ軸ガイド９３に沿って任意の位置に移動する。同様に、載置台１０１に搭載された集電体２１（３１）もＸ軸方向に自在に移動する。

このように、ヘッド部９０は、Ｙ軸方向の吐出位置まで移動して停止し、下方にある集電体２１（３１）のＸ軸方向の移動に同調して、液滴を吐出する構成となっている。Ｘ軸方向に移動する集電体２１（３１）と、Ｙ軸方向に移動するヘッド部９０とを相対的に制御することにより、集電体２１（３１）上に液状の材料を吐出することができる。

ヘッド部９０に液状材料を供給する材料供給部７４は、タンク１１５と、ポンプ１１４と、タンク１１５からポンプ１１４を経てヘッド部９０までを接続する流路チューブ１１９とを備えている。タンク１１５は一個だけでなく複数個備えることも可能である。この場合、複数のタンクは、それぞれ専用の流路チューブおよびポンプによって、ヘッド部９０へ接続する。これにより、異なる液状の材料を選択してヘッド部９０へ供給することができる。

次に、ヘッド部９０に備えられた吐出ヘッドの構造について説明する。図３は、吐出ヘッドの構造を示し、図３（ａ）は一部破断した斜視図であり、同図（ｂ）は断面図である。

図３（ａ）において、吐出ヘッド１３０は、振動板１３４と、ノズルプレート１３５を備えている。振動板１３４とノズルプレート１３５との間には、液溜まり１３６が配置され、孔１３８を介して供給される液状の材料が常に充填されるようになっている。また、振動板１３４と、ノズルプレート１３５との間には、複数の隔壁１３２が位置している。そして、振動板１３４と、ノズルプレート１３５と、一対の隔壁１３２とによって囲まれた部分がキャビティ１３１である。キャビティ１３１は、ノズル１４０に対応して設けられているため、キャビティ１３１の数とノズル１４０の数とは同じである。キャビティ１３１には、一対の隔壁１３２間に位置する供給口１３７を介して、液溜まり１３６から液状の材料が供給される。

図３（ｂ）に示すように、振動板１３４上には、それぞれのキャビティ１３１に対応して振動子１３３が取り付けられている。振動子１３３は、ピエゾ素子１３３ｃと、ピエゾ素子１３３ｃを挟む一対の電極１３３ａ、１３３ｂを有する。この一対の電極１３３ａ、１３３ｂに駆動電圧を与えることで、対応するノズル１４０から液状の材料が液滴Ｄとなって吐出される。ノズル１４０の周辺部には、液滴Ｄの飛行曲がりやノズル１４０の孔詰まり等を防止するために、例えばＮｉ−テトラフルオロエチレン共析メッキ層からなる撥液性の材料層１３９が設けられている。なお、液状の材料を吐出させるために、振動子１３３の代わりに電気熱変換素子を用いてもよく、電気熱変換素子による液状の材料の熱膨張を利用して、液滴として吐出することができる。

図２に戻って、メンテナンス機構部７５について説明する。メンテナンス機構部７５は、キャッピングユニット１２６、ワイピングユニット１２７、およびフラッシングユニット１２８のメンテナンスユニットを備えている。さらに、メンテナンスユニットを載置するメンテキャリッジ１２１と、メンテキャリッジ１２１の移動をガイドするメンテキャリッジガイド１２２と、メンテキャリッジ１２１と一体の螺合部１２５と、螺合部１２５が螺合するボールねじ１２４と、ボールねじ１２４を回転させるメンテモータ１２３とを備えている。これにより、メンテモータ１２３が正逆回転すると、ボールねじ１２４が回転し、螺合部１２５を介してメンテキャリッジ１２１が、Ｘ軸方向に移動する。メンテキャリッジ１２１がヘッド部９０のメンテナンスのために移動するときには、Ｙ軸ガイド９３に沿ってヘッド部９０が移動して、メンテナンスユニットの直上部に臨んでいる。

メンテナンスユニットのキャッピングユニット１２６は、液滴吐出装置７０が稼動していない時に、吐出ヘッド１３０に密着してキャッピングし、液状の材料が乾燥してノズル１４０が詰まるなどの不具合が生じないようにする。ワイピングユニット１２７は、液状の材料の連続吐出後やキャッピング時にノズル１４０に付着した液状の材料などを、洗浄液を含むワイピング布で拭い、全ノズルの清浄な状態を維持する。フラッシングユニット１２８は、液滴吐出装置７０の稼動開始時や集電体２１（３１）への加工前に、ノズル１４０から吐出される液状の材料を受け、ノズル１４０の吐出状態を常に良好な状態にする。

これらのメンテナンスユニットにより、液滴吐出装置７０の非稼動時や集電体２１（３１）を交換載置している加工待ち時などに、吐出ヘッド１３０の状態を保全して良好な吐出状態を保つことができる。

次に、以上述べた構成を制御する制御部７６の構成について説明する。図４は、制御部７６の構成を示すブロック図である。制御部７６は、指令部１５０と駆動部１６０とを備え、指令部１５０は、ＣＰＵ１５２，記憶手段としてのＲＯＭ１５３，ＲＡＭ１５４および入出力インターフェース１５１からなり、ＣＰＵ１５２が入出力インターフェース１５１を介して入力される各種信号を、ＲＯＭ１５３、ＲＡＭ１５４のデータに基づき処理し、入出力インターフェース１５１を介して駆動部１６０へ制御信号を出力する。

駆動部１６０は、ヘッドドライバ１６１、モータドライバ１６２、ポンプドライバ１６３、およびメンテドライバ１６４から構成されている。モータドライバ１６２は、指令部１５０の制御信号により、Ｘ軸リニアモータ１０４、Ｙ軸リニアモータ９４を制御し、ステージ１０１及びヘッド部９０の移動を制御する。さらに、メンテモータ１２３を制御してメンテナンス機構部７５の必要なユニットをメンテナンス位置へ移動させる。ヘッドドライバ１６１は、吐出ヘッド１３０からの液状の材料の吐出を制御し、モータドライバ１６２の制御と同調して、集電体２１（３１）上の所定位置に吐出などが行えるようにする。また、ポンプドライバ１６３は、液状の材料の吐出状態に対応してポンプ１１４を制御し、吐出ヘッド１３０への供給を最適に制御する。そして、メンテドライバ１６４は、メンテナンス機構部７５のキャッピングユニット１２６、ワイピングユニット１２７およびフラッシングユニット１２８を制御する。

指令部１５０は、ヘッドドライバ１６１を介して、複数の振動子１３３のそれぞれに互いに独立な信号を与えるように構成されている。このため、ノズル１４０から吐出される液滴Ｄの体積は、ヘッドドライバ１６１からの信号に応じてノズル１４０毎に制御され可変である。

（二次電池の製造方法）
次に、二次電池の製造方法について説明する。図５は、二次電池としてのリチウムイオン二次電池の製造方法を示す工程図である。

図５（ａ）の液滴吐出工程では、加熱手段としてのホットプレート１８０上に載置された集電体２１を加熱させながら、吐出ヘッド１３０から集電体２１に向けて、正極活物質膜２２の材料となる液状材料２２ａを液滴Ｄとして吐出して、集電体２１の面でドットを形成するよう液状材料２２ａを集電体２１に付着させる。そして、複数の液滴Ｄを吐出することにより、集電体２１には、複数のドットで構成された液状材料２２ａが付着される。そして、液滴吐出により、集電体２１に付着された液状材料２２ａのドットの間隔は、図５（ａ´）に示すように、ドット中心間の距離ａが、それぞれのドットの直径ｂよりも短くなるように行われる。ホットプレート１８０の温度設定は、３０〜８０℃に保たれ、集電体２１に付着された液状材料２２ａを加熱することにより、粘性を維持して液状材料２２ａの形状を安定させることができる。

また、吐出される液状材料２２ａは、粘度が５０ｃｐｓ以下であって、液状材料に含まれるバインダーの含有量が１０％以下、分子量が１５０万以下である。このような液状材料２２ａを用いることにより、安定した液滴吐出を行うことができる。

また、液滴Ｄの体積は、吐出する液状材料２２ａや、後に形成される正極活物質膜２２の膜厚を顧慮して、任意に設定することができる。

図５（ｂ）の固化工程では、集電体２１に付着した液状材料２２ａを、乾燥／焼成することにより固化して、ほぼ均一の膜厚を有する正極活物質膜２２を形成する。

ここで、正極活物質膜２２の膜厚は、０．００５μｍ以上２０μｍ以下で形成される。本実施形態では、集電体２１の厚みを１５μｍとし、集電体２１の厚みがほぼ等しくなるように１５μｍの膜厚の正極活物質膜２２を形成することとした。上記の工程を経て、正極部材２０が形成される。

図５（ｃ）の保護膜形成工程では、正極活物質膜２２の周縁部と当該周縁部の近傍にあたる集電体２１の面とを覆う保護膜３５を形成する。形成方法としては、インクジェット法、浸漬法、印刷法等を用いて形成することができる。

なお、上記の液滴吐出工程、固化工程及び保護膜形成工程では、正極部材２０の形成について説明したが、負極部材３０も上記の工程と同様にして、集電体３１に向けて負極活物質膜３２の材料となる液状材料３２ａを液滴Ｄとして吐出し、集電体３１に付着した液状材料３２ａを固化して、ほぼ均一の膜厚を有する負極活物質層３２を形成することにより、負極部材３０を形成することができる。

図５（ｄ）の第１組立工程では、正極部材２０と負極部材３０との間にセパレータ４０を配置して、電極部材１０を形成する。

図５（ｅ）の第２組立工程では、正極リード端子１１、負極リード端子１２をそれぞれ同じ極性の集電体２１，３１に接続した後、電極部材１０をラミネートシート５０で包み込む。

図５（ｆ）の注入工程では、ラミネートシート５０で包み込んだ内部に電解液６０を注入する。

以上の工程を経ることにより、リチウムイオン二次電池１が形成される。

（電子機器の構成）
次に、電子機器の構成について説明する。図６は、電子機器としての携帯電話機の構成を示す斜視図であり、図７は、電子機器としてのノート型パーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。図６において、携帯電話機２００の電源供給源としてリチウムイオン二次電池１が搭載されている。また、図７において、ノート型パーソナルコンピュータ２１０の電源供給源としてリチウムイオン二次電池１が搭載されている。なお、リチウムイオン二次電池１が搭載される電子機器としては、上記の携帯電話機２００及びノート型パーソナルコンピュータ２１０に限定されるものではなく、例えば、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯デジタルオーディオプレーヤ、携帯ゲーム機等のモバイル用の電子機器についても適用することができる。

従って、上記の実施形態によれば、以下に示す効果がある。

（１）正極活物質膜２２の材料となる液状材料２２ａが液滴Ｄとして、集電体２１にドットを形成するように付着される。そして、付着された液状材料２２ａを固化して電極膜が形成される。液状材料２２ａがドットに形成するように液滴吐出することにより、液滴量の管理が容易となり、非常に薄い正極活物質膜２２を形成することができる。従って、正極活物質膜２２の内部抵抗を下げることができるので、充電特性を向上させることができる。

（２）正／負極活物質膜２２，３２の周縁部と当該周縁部の近傍にあたる集電体２１，３１に保護膜３５が形成されるので、正／負極部材２０，３０間を移動するリチウムイオンの移動を阻害することなく、正／負極活物質膜２２，３２と集電体２１，３１との密着性を高め、製品寿命を向上させることができる。

（３）本実施形態の優れた充電特性を有するリチウムイオン二次電池１を備えることにより、急速充電可能で長時間の使用に耐え得る電子機器としての携帯電話機２００、ノート型パーソナルコンピュータ２１０等を提供することができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形例が挙げられる。

（変形例１）本実施形態において、液状材料２２ａ，３２ａを吐出することにより、正極活物質膜２２及び負極活物質３２を形成したが、これに限定されない。例えば、正極活物質膜２２と負極活物質膜３２のうち、いずれか一方の活物質膜のみを液滴吐出によって形成してもよい。このようにしても、電極部材１０全体を薄くすることができる。

（変形例２）本実施形態において、正極／負極部材２０，３０に保護膜３５を設けたが、保護膜３５を省略してもよい。このようにしても、正極活物質膜２２、負極活物質膜３２は薄く形成されるので、応力に対する正／負極活物質膜２２，３２と集電体２１，３１との密着性を確保することができる。

（変形例３）本実施形態において、液滴吐出工程では、加熱手段としてのホットプレート１８０を用いたが、ホットプレート１８０はなくてもよい。このようにしても、例えば、液滴Ｄを吐出する前に、集電体２１の液状材料２２ａが付着する面をＣＦ₄プラズマ等で撥液処理を施すことにより、集電体２１に付着した液状材料２２ａの形状をほぼ均一にすることができる。

二次電池としてのリチウムイオン二次電池の構成を示す断面図。 液滴吐出装置の構成を示す斜視図。 吐出ヘッドの構成を示し、（ａ）は一部破断した斜視図、（ｂ）は要部断面図。 液滴吐出装置の制御部の構成を示すブロック図。 二次電池としてのリチウムイオン二次電池の製造方法を示す工程図。 電子機器としての携帯電話機の構成を示す斜視図。 電子機器としてのノート型パーソナルコンピュータの構成を示す斜視図。

符号の説明

１…二次電池としてのリチウムイオン二次電池、１０…電極部材、１１…正極リード端子、１２…負極リード端子、２０…正極部材、２１…正極の集電体、２２…正極活物質膜、２２ａ，３２ａ…液状材料、３０…負極部材、３１…負極の集電体、３２…負極活物質膜、３５…保護膜、４０…セパレータ、５０…シート材としてのラミネートシート、６０…電解液、７０…液滴吐出装置、１３０…吐出ヘッド、１８０…加熱手段としてのホットプレート、２００…電子機器としての携帯電話機、２１０…電子機器としてのノート型パーソナルコンピュータ。

Claims (11)

1. 集電体の面に正極の電極膜を形成した正極部材と、集電体の面に負極の電極膜を形成した負極部材との間に、セパレータを配置して構成された電極部材をシート材で包み込み、前記シート材で包み込んだ内部に電解液を封入する二次電池の製造方法であって、
   前記正極部材と前記負極部材のうち、少なくとも一方の前記集電体の面に向けて、前記電極膜の材料となる液状材料が、前記集電体の面でドットを形成するように、前記液状材料を液滴として吐出する液滴吐出工程と、
   前記集電体に付着された前記液状材料を固化して、前記電極膜を形成する固化工程と、を含むことを特徴とする二次電池の製造方法。
2. 請求項１に記載の二次電池の製造方法において、
   前記液滴吐出工程では、前記ドット中心間の距離が、前記ドットの直径よりも短くなるように、前記液状材料を液滴として吐出することを特徴とする二次電池の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の二次電池の製造方法において、
   前記液滴吐出工程では、前記液状材料の粘度が５０ｃｐｓ以下の前記液状材料を液滴として吐出することを特徴とする二次電池の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法において、
   前記液滴吐出工程では、前記液状材料に含まれる活物質の粒子径が０．００１μｍ以上１μｍ以下の活物質を含む前記液状材料を液滴として吐出することを特徴とする二次電池の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法において、
   前記液滴吐出工程では、前記液状材料に含まれる前記バインダーの含有量が１０％以下の前記液状材料を液滴として吐出することを特徴とする二次電池の製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法において、
   前記液滴吐出工程では、前記バインダーの分子量が１５０万以下の前記液状材料を液滴として吐出することを特徴とする二次電池の製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法において、
   前記液滴吐出工程では、前記電極膜の膜厚が、０．００５μｍ以上２０μｍ以下となるように、前記液状材料を液滴として吐出することを特徴とする二次電池の製造方法。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法において、
   前記液滴吐出工程では、前記集電体を加熱しながら、前記液状材料を液滴として吐出することを特徴とする二次電池の製造方法。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法において、
   前記固化工程の後で、前記電極膜の周縁部と当該周縁部の近傍にあたる前記集電体の面とを覆う保護膜を形成する保護膜形成工程を有することを特徴とする。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法によって製造されたことを特徴とする二次電池。
11. 請求項１０に記載の二次電池を搭載したことを特徴とする電子機器。
    

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