JP2010272287A

JP2010272287A - 負極ペーストの検査方法

Info

Publication number: JP2010272287A
Application number: JP2009121802A
Authority: JP
Inventors: Machiko Abe; 真知子阿部; Takumi Tamaki; 匠玉木; Hiroyuki Akita; 宏之秋田; Hiroo Sagami; 博生相模; Yoshie Tahara; 佳栄田原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2010-12-02

Abstract

【課題】リチウム二次電池を構築する際に用いられる負極ペーストの良否を判定する検査方法を提供する。
【解決手段】本発明により提供されるリチウム二次電池の負極集電体の表面に塗布される負極ペーストを検査する方法は、（１）負極ペーストを調製する過程における、少なくとも負極活物質および増粘材を水系溶媒と混練して得られる一次混練物を用意すること、（２）該一次混練物を遠心分離し、該混練物から遊離する負極活物質および増粘材を含む上澄み液を回収すること、（３）該回収した上澄み液の４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域における吸光スペクトルを測定し、該波長領域の吸光度の平均値を黒色度として算出すること、および（４）該算出した黒色度と、予め所定の範囲を決定した基準黒色度範囲とを比較し、該黒色度が該基準黒色度範囲の外である場合は、上記一次混練物を不良と判定すること、を包含する。
【選択図】図１

Description

本発明は、リチウム二次電池を構築する際に用いられる負極ペーストの良否を判定する検査方法と、該検査方法を伴うリチウム二次電池の製造方法に関する。

近年、リチウム二次電池やニッケル水素電池等の二次電池は、電気を駆動源とする車両搭載用電源、あるいはパソコン及び携帯端末その他の電気製品等に搭載される電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウム二次電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。
この種の二次電池の典型的な電極（正極および負極）は、電荷担体となる化学種を可逆的に吸蔵および放出し得る電極活物質を主成分とする電極活物質層（具体的には、正極活物質層および負極活物質層）が電極集電体の上に形成された構成の電極を備える。例えば、リチウム二次電池の負極は、黒鉛等の炭素材料から成る負極活物質を適当な結着材および増粘材とともに溶媒に添加し、混練して調製したペースト状（スラリー状を包含する）の負極活物質層形成用組成物（以下、「負極ペースト」という）を負極集電体に塗布することによって負極活物質層が形成される。

ところで、上記負極ペーストは、負極活物質層を構成する各構成材料を所定の配合比で混練して調製されるため、その調製具合によって該ペーストの性状が異なり得る。かかる負極ペーストの性状の変動は、負極の質的な変動につながり、結果として電池性能（例えば電池容量や充放電サイクル特性）に影響を与える。良好な電池性能を有する二次電池を製造するためには、質的に良好な負極ペーストを使用することが求められるが、従来、負極ペーストの質的な評価（検査）としては、構成材料の固形分率を規定する方法が一般に用いられていた。しかしながら、調製した負極ペーストが良好なものであるか否かは、固形分率のみに起因するものではなく、混練具合等によっても該ペーストの性状が変わるため、その他の指標を用いた検査方法の確立が望まれていた。

この種の電池性能に影響を与える各種分析方法の従来技術として、特許文献１および２が挙げられる。特許文献１に記載の技術は、リチウム電池の電解液の良否について判定する検査方法であって、正極シートとセパレータと金属リチウムから成る負極シートが積層された試験片を一定の条件下で電解液に保存し、該試験片の負極シートを予め用意した色見本とを比較することにより電解液の良否を判定している。また、特許文献２では、鉛畜電池の寿命に影響を与える負極におけるリグニン残存量を定量的に測定する方法が開示されている。

特開平７−３５７３９号公報特開２００６−３５１２５４号公報

そこで、本発明は、リチウム二次電池の負極の構築に用いられる負極ペーストに関する上記従来の問題点を解決すべく創出されたものであり、その目的とするところは、良好な電池性能を有するリチウム二次電池の構築において、調製された負極ペーストの質的な評価を可能とする検査方法を提供することである。また、他の目的は、そのような検査方法によって不良な負極ペーストを排除し、質的に良好な負極ペーストだけを採用して電池性能に優れるリチウム二次電池を効率よく製造し得る方法を提供することである。

上記目的を実現するべく本発明により、リチウム二次電池の負極集電体の表面に塗布される負極ペーストを検査する方法が提供される。ここに開示される検査方法は、（１）上記負極ペーストを調製する過程における一次混練物であって、少なくとも炭素材料から成る負極活物質および増粘材を水系溶媒と混練して得られる一次混練物を用意すること、（２）上記一次混練物を遠心分離し、該混練物から遊離する負極活物質および増粘材を含む上澄み液を回収すること、（３）上記回収した上澄み液の４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域における吸光スペクトルを測定し、該波長領域の吸光度の平均値を黒色度として算出すること、および、（４）上記算出した黒色度と、予め所定の範囲を決定した基準黒色度範囲とを比較し、該黒色度が該基準黒色度範囲の外である場合は、上記一次混練物を不良と判定すること、を包含する。

なお、本明細書において「リチウム二次電池」とは、電解質イオンとしてリチウムイオンを利用し、正負極間のリチウムイオンに伴う電荷の移動により充放電が実現される二次電池をいう。一般にリチウムイオン電池と称される二次電池は、本明細書におけるリチウム二次電池に包含される典型例である。
また、本明細書において「負極活物質」とは、二次電池において電荷担体となる化学種（例えばリチウムイオン）を可逆的に吸蔵および放出（典型的には挿入および脱離）可能な負極側の活物質をいう。例えば、カーボン粒子などが挙げられる。

本発明によって提供される検査方法によると、電池特性に影響を与える不良な負極ペースト（具体的には該負極ペーストを調製する過程における一次混練物）を選別し、製造工程から排除することができる。即ち、少なくとも炭素材料から成る負極活物質および増粘材を水系溶媒と混練して調製される一次混練物を遠心分離し、該一次混練物から遊離する負極活物質および増粘材を含む上澄み液を回収する。そして、回収した上澄み液の４００〜７００ｎｍの波長領域における吸光スペクトルを測定し、該波長領域の吸光度の平均値（ここでは「黒色度」という）を算出する。そして、上記算出した黒色度と、予め所定の範囲を決定した基準黒色度範囲とを比較することにより、該黒色度が該基準黒色度範囲の外である場合は、上記一次混練物を不良と判定する。これにより、容易に不良の一次混練物を排除することができる。その結果、質的に良好な一次混練物だけを負極ペーストの調製に使用し、電池性能（例えば電池容量、充放電サイクル特性またはハイレート特性）に優れるリチウム二次電池を提供することができる。
ここで、上記基準黒色度範囲とは、良好な電池性能を有するリチウム二次電池の負極ペーストを調製する過程における一次混練物中に占める固形材料（溶媒以外の不揮発材料）の割合（固形分率）によって決定される基準となる指標をいう。すなわち、質的に良好な性状を示す固形分率となるように該一次混練物を調製し、かかる固形分率における黒色度を上記方法で算出することにより、基準となる黒色度の所定範囲（基準黒色度上限と基準黒色度下限）が決定される。

また、本発明は、他の側面として、負極集電体の表面に負極活物質層が形成された負極を備えるリチウム二次電池を製造する方法を提供する。かかる製造方法は、上記負極活物質層を形成する材料として、上記負極ペーストを調製する過程における一次混練物であって、少なくとも炭素材料から成る負極活物質および増粘材を水系溶媒と混練して得られる一次混練物に対して、ここに開示される検査方法を実施して、不良と判定されなかった一次混練物に結着材を加えて混練することにより負極ペーストを調製すること、および調製した負極ペーストを負極集電体の表面に塗布することにより負極活物質層を形成すること、を特徴とする。上記検査方法を用いることにより、容易に不良な一次混練物を排除することができるため、その結果、質的に良好な負極ペーストだけを使用し、電池性能（例えば電池容量、充放電サイクル特性またはハイレート特性）に優れるリチウム二次電池を構築することができる。

さらに、本発明によると、ここに開示される方法により製造されたリチウム二次電池を備える車両が提供される。本発明によって提供されるリチウム二次電池は、車両に搭載される二次電池として優れた電池性能（例えば電池容量、充放電サイクル特性またはハイレート特性）を有する。したがって、かかるリチウム二次電池は、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車等の車両に搭載されるモーター（電動機）用の電源として好適に使用され得る。

固形分率および増粘材濃度と黒色度との相関性を示す図である。基準黒色度の所定範囲（上限および下限）を示す図である。実施例１〜４に係る一次混練物の黒色度を示す図である。一実施形態に係るリチウム二次電池の外形を模式的に示す斜視図である。図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。一実施形態に係るリチウム二次電池を備えた車両（自動車）を模式的に示す側面図である。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

ここに開示される発明は、リチウム二次電池を構築する際に用いられ、負極集電体の表面に塗布される負極ペースト（具体的には該負極ペーストを調製する過程における一次混練物）の良否を判定する手法として広く適用することができる。ここに開示される方法により検査され得る一次混練物は、少なくとも炭素材料から成る負極活物質および増粘材を水系溶媒と混練して得られるものであって、車両（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車）の駆動電源、あるいはパソコンや携帯端末その他の移動型電化製品の電源として広く適用され得るリチウム二次電池の製造に使用される負極ペーストを特に制限なく検査対象とすることができる。
なお、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化することがある。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。

まず、検査対象たる負極ペースト用の一次混練物を構成する材料について説明する。該一次混練物は、少なくとも負極活物質および増粘材を固形材料として含む。上記一次混練物に含まれる好適な負極活物質としては、炭素材料（カーボン粒子）が挙げられる。少なくとも一部にグラファイト構造（層状構造）を含む粒子状の炭素材料（カーボン粒子）が好ましく用いられる。いわゆる黒鉛質のもの（グラファイト）、難黒鉛化炭素質のもの（ハードカーボン）、易黒鉛化炭素質のもの（ソフトカーボン）、これらを組み合わせた構造を有するもののいずれの炭素材料も好適に使用され得る。例えば、天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、高配向性グラファイト（ＨＯＰＧ）等を負極活物質として含む一次混練物は、ここに開示される検査方法の検査対象（かかる検査方法を包含するリチウム二次電池の製造方法を含む）として好ましい。

また、上記一次混練物に含まれる好適な増粘材としては、有機溶剤に対して不溶性であって、水に溶解して粘性を発揮するポリマーが挙げられる。例えば、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導体が挙げられる。なお、特に限定するものではないが、混練の際の作業性や負極ペーストの安定性等の観点から、特にＣＭＣが好適に使用され得る。

かかる一次混練物に含まれる水系溶媒は、典型には水であるが、全体として水性を示すものであればよく、例えば低級アルコール（メタノール、エタノール等）を含む水溶液が好ましい。すなわち、上記一次混練物に含まれる負極活物質および増粘材を混練するための溶媒としては、水または水を主体とする混合溶媒を好ましく用いることができる。該混合溶媒を構成する水以外の溶媒としては、水と均一に混合し得る有機溶剤（低級アルコール、低級ケトン等）の一種または二種以上を適宜選択して用いることができる。例えば、水系溶媒の凡そ８０質量％以上（より好ましくは凡そ９０質量％以上、さらに好ましくは凡そ９５質量％以上）が水である溶媒の使用が好ましい。特に好ましい例として、実質的に水からなる溶媒が挙げられる。なお、特に限定するものではないが、負極ペーストの固形分率（不揮発分、即ち負極活物質層を構成する固形材料の割合）は、例えば凡そ４０〜６０質量％程度であり得る。

次いで、ここに開示される負極集電体の表面に塗布される負極ペースト（具体的には該負極ペーストを調製する過程における一次混練物）の良否を容易に判定する検査方法の好適な一実施形態について説明する。
かかる検査方法で良否を検査される一次混練物（あるいは、当該検査後にリチウム二次電池製造に用いられ得る一次混練物）は、以下に示すようなステップを経て調製される。まず、少なくとも炭素材料から成る負極活物質（例えば、黒鉛）および増粘材（例えば、ＣＭＣ）を所定の配合比で混合し混合粉体を調製する。そして、混合粉体に水系溶媒を投入し混練することにより一次混練物が得られる。該一次混練物の調製工程において、固形材料（負極活物質および増粘材）を均一且つ十分に水系溶媒中に分散させるため、水系溶媒を複数回に分けて上記混合粉体に投入し混練してもよい。また、混練操作は各種混練装置あるいは攪拌装置を特に限定することなく用いることができ、例えば、回転羽根を有する攪拌機、フィルミキサー、媒体攪拌ミル、プラネタリミキサー等が挙げられる。

ここで、上記一次混練物の各構成材料の配合比が同じであっても、混練具合等の種々の操作の違いにより調製される負極ペーストの性状が異なり得る。このような負極ペースト（具体的には該負極ペーストを調製する過程における一次混練物）の性状の変動は負極の質的な変動につながり、結果として、電池性能（例えば電池容量、充放電サイクル特性またはハイレート特性）に影響を与える。すなわち、優れた電池性能をもたらす質的に良好な負極ペーストは、負極活物質および増粘材が均一且つ十分に一次混練物に分散されているが、不良の負極ペーストでは、負極活物質および増粘材の分散が不十分であり、増粘材同士が凝集するなどして負極活物質および増粘材が一次混練物から遊離している状態が形成される。

そこで、ここに開示される検査方法は、上記一次混練物から遊離する負極活物質および増粘材を黒色度という指標を用いて定量することにより、不良の一次混練物を選別し、負極ペーストの質的な良否判定を行うことができる。以下、当該検査方法の手順を説明する。
まず、（１）上記調製された一次混練物を凡そ１００００〜３００００ｒｐｍで遠心分離し、該混練物から遊離する負極活物質および増粘材を含む上澄み液を回収する。そして、（２）回収した上澄み液の容積が０〜５０倍程度になるように水系溶媒で希釈（回収した上澄み液を希釈せずそのまま用いることもあり得る）したものを使用し、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域における吸光スペクトルを測定し、該波長領域の吸光度の平均値を黒色度として算出する。さらに、（３）算出した黒色度と、予め所定の範囲を決定した基準黒色度範囲とを比較し、該黒色度が該基準黒色度範囲の外である場合は、上記一次混練物を不良と判定する、検査方法である。
かかる検査方法は、一次混練物から遊離する負極活物質および増粘材から算出した黒色度と、該一次混練物を用いて調製される負極ペーストの質的な良否との間の相関を利用したものであって、該検査方法を用いることにより、容易に不良の負極ペーストを排除することができる。

以下、本発明に関する試験例につき説明するが、本発明をかかる具体例に示すものに限定することを意図したものではない。

［黒色度を指標とすることの確認］
一般に、質的に良好な負極ペーストを調製する際の一つの指標として固形分率が用いられているが、混練等の工程を得て調製される負極ペーストが良好なものであるか否かは、固形分率のみに起因するものではなく、混練具合により該ペーストの性状が変わる。そこで、負極ペーストを調製する過程における一次混練物から遊離する負極活物質および増粘材から算出される黒色度が、負極ペーストの質的良否を判定するものとして相応しい指標であるか否かを確認した。

まず、負極ペーストの質的な良否の判定として一般的に用いられている指標の一つである固形分率（即ち、一次混練物における負極活物質および増粘材の占める割合）が５２質量％、５６質量％および６０質量％となるように、負極活物質および増粘材を混合し、イオン交換水を加えて混練して一次混練物サンプルを調製した。そして、調製した一次混練物を遠心分離し、該一次混練物から遊離する負極活物質および増粘材を含む上澄み液を回収した。回収した上澄み液を希釈し、４００〜７００ｎｍの波長領域における吸光スペクトルを測定し、該波長領域の吸光度の平均値である黒色度を算出した。
また、増粘材の添加濃度を変更した一次混練物サンプルをそれぞれ調製し、上記手順と同様にして黒色度を算出した。なお、上記一次混練物サンプルの材料として、負極活物質は黒鉛を、増粘材はＣＭＣをそれぞれ使用した。
表１に、一次混練物サンプルの固形分率および増粘材濃度の一覧を示す。また、表１における一次混練物サンプルの黒色度をプロットしたグラフを図１に示す。

図１に示されるように、一次混練物の固形分率が大きいほど、黒色度が大きくなることが確認された。また、固形分率が６０質量％の一次混練物サンプルになると黒色度が顕著に大きくなることが示された。さらに、増粘材（ＣＭＣ）の添加濃度が大きいほど、すなわち一次混練物の粘度が高いほど、黒色度が大きくなることが確認された。
以上の結果から、黒色度は固形分率および増粘材の添加濃度と相関があることが示された。このことから、負極ペーストの質的な良否の判定として黒色度を用い得ることが確認できた。

［基準黒色度範囲の決定］
次いで、負極ペーストの質的良否を判定する指標となる所定範囲を示す基準黒色度範囲を決定した。ここで、基準黒色度範囲とは、良好な電池性能を有するリチウム二次電池の負極ペーストを調製する過程における一次混練物中に占める固形材料（溶媒以外の不揮発材料）の割合（固形分率）によって決定される基準となる指標をいう。すなわち、質的に良好な性状を示す固形分率となるように該一次混練物を調製し、かかる固形分率における黒色度を上記方法で算出することにより、基準となる黒色度の所定範囲（基準黒色度上限と基準黒色度下限）を決定することができる。

まず、基準黒色度範囲測定用の一次混練物サンプルとして、固形分率が５７．６〜５８．６質量％の一次混練物をサンプルＡとして、および固形分率が６０．２〜６１．２質量％の一次混練物をサンプルＢとしてそれぞれ調製し、上記手順と同様にして黒色度を算出した。そして、サンプルＡおよびＢの基準黒色度範囲の上限と下限を求めた。図２に、サンプルＡおよびＢの黒色度の上限と下限度とをプロットしたグラフを示す。

図２に示されるように、サンプルＡおよびＢともに、固形分率の上限および下限は、基準黒色度範囲の上限および下限に相関することが示された。かかる結果から、負極ペーストの質的良否を判定するのに、当該検査方法で決定した基準黒色度範囲を利用し得ることが確認された。

［黒色度による判定］
次いで、実施例１〜４に係る一次混練物をそれぞれ調製し、黒色度を算出した。すなわち、実施例１〜４に係る一次混練物として、固形分率が５７．６〜５８．６質量％、増粘材の添加濃度が０．４質量％になるように負極活物質（黒鉛）および増粘材（ＣＭＣ）を混合し、イオン交換水を加えて混練することにより、混練ロットの異なる一次混練物を計４種（実施例１〜４）調製した。調製した実施例１〜４に係る各一次混練物を遠心分離し、該一次混練物から遊離する負極活物質および増粘材を含む上澄み液を回収した。そして、回収した上澄み液を希釈し、４００〜７００ｎｍの波長領域における吸光スペクトルを測定し、該波長領域の吸光度の平均値である黒色度を算出した。そして、上記算出した黒色度と、予め所定の範囲を決定した基準黒色度範囲とを比較した。なお、固形分率が５７．６〜５８．６質量％に調製された一次混練物の基準黒色度範囲は、上述の試験で決定した一次混練物サンプルＡの結果（上限１４．１、下限が９．０）を用いた。図３に、実施例１〜４に係る一次混練物の黒色度をプロットしたグラフを示す。

図３に示されるように、実施例１〜４に係る一次混練物は、いずれも基準黒色度上限の１４．１より小さく、且つ基準黒色度下限の９．０より大きかった。このことから、実施例１〜４に係る一次混練物の黒色度は、基準黒色度範囲（下限９．０〜上限１４．１）内のため、不良と判定されない。即ち、質的良好な負極ペーストを調製し得る一次混練物であり、以下に説明するリチウム二次電池の製造に使用し得る。

ここに開示されるリチウム二次電池の製造方法は、上記検査方法を実施し、その結果、不良と判定されなかった一次混練物を負極ペーストの調製に用いることで特徴付けられる方法である。かかる製造方法の好適な実施形態の一つとして、該一次混練物を用いて、捲回型の電極体を備えるリチウム二次電池（リチウムイオン電池）を製造する方法を例にして詳細に説明するが、本発明の適用対象をかかる電池に限定する意図ではない。

図４は、一実施形態に係る角型形状のリチウム二次電池を模式的に示す斜視図であり、図５は、図４中のＶ−Ｖ線断面図である。図４および図５に示されるように、本実施形態に係るリチウム二次電池１００は、直方体形状の角型の電池ケース１０と、該ケース１０の開口部１２を塞ぐ蓋体１４とを備える。この開口部１２より電池ケース１０内部に扁平形状の電極体（捲回電極体２０）及び電解質を収容することができる。また、蓋体１４には、外部接続用の正極端子３８と負極端子４８とが設けられており、それら端子３８，４８の一部は蓋体１４の表面側に突出している。

図５に示されるように、本実施形態では該ケース１０内に捲回電極体２０が収容されている。該電極体２０は、長尺シート状の正極集電体３２の表面に正極活物質層３４が形成された正極シート３０、長尺シート状の負極集電体４２の表面に負極活物質層４４が形成された負極シート４０、および長尺シート状のセパレータ５０からなる。そして、正極シート３０及び負極シート４０を２枚のセパレータ５０と共に重ね合わせて捲回し、得られた捲回電極体２０を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって扁平形状に成形されている。

また、捲回される正極シート３０において、その長手方向に沿う一方の端部には正極活物質層３４が形成されずに正極集電体３２が露出しており、一方、捲回される負極シート４０においても、その長手方向に沿う一方の端部は負極活物質層４４が形成されずに負極集電体４２が露出している。そして、正極集電体３２の該露出端部に正極端子３８が、負極集電体４２の該露出端部には負極端子４８がそれぞれ接合され、上記扁平形状に形成された捲回電極体２０の正極シート３０または負極シート４０と電気的に接続されている。正負極端子３８，４８と正負極集電体３２，４２とは、例えば超音波溶接、抵抗溶接等によりそれぞれ接合され得る。

まず、本実施形態に係るリチウム二次電池１００の負極の各構成要素について説明する。ここに開示される負極（負極シート４０）は、負極集電体４２の表面に負極活物質層４４が形成された構成を備える。かかる負極活物質層４４は以下の手順で形成することができる。
上記検査方法を実施し、その結果、不良と判定されなかった一次混練物に結着材を加えてさらに混練することにより負極ペーストを調製する。そして、調製した負極ペーストを負極集電体の表面に塗布することにより、負極活物質層を形成する。かかる製造方法によると、質的に不良であると判定された一次混練物を電池製造工程（負極製造工程）において使用しないため、良好な電池性能（例えば電池容量、充放電サイクル特性またはハイレート特性）を備える電池を効率よく製造することができる。従って、長期的に信頼性が高いリチウム二次電池を効率よく提供することができる。

なお、かかる負極ペーストを負極集電体４２に塗布するにあたっては、従来公知の方法と同様の技法を適宜採用することができる。例えば、スリットコーター、グラビアコーター、ダイコーター、コンマコーター等の塗布装置が挙げられる。また、必要に応じて、乾燥後、圧縮することにより、負極活物質層４４を所望の厚みに調整することができる。かかる圧縮方法としては、従来公知のロールプレス法、平板プレス法等の圧縮方法を採用することができる。また、膜厚測定器で該厚みを測定し、プレス圧を調整して所望の厚さになるまで複数回圧縮してもよい。

負極（負極シート４０）を構成する負極集電体４２の構成材料としては、導電性の良好な金属からなる導電性部材が好ましく用いられる。例えば、銅または銅を主成分とする合金が挙げられる。また、負極集電体４２の形状は、該電極を用いて構築される電池の形状等に応じて異なり得るため特に制限はなく、棒状、板状、シート状、箔状、メッシュ状等の種々の形状であり得る。

また、負極活物質層４４を構成する負極ペーストに含む結着材としては、水に分散するポリマー材料を好適に使用し得る。かかるポリマー材料としては、例えば、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、または、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、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含体（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）等のフッ素系樹脂が例示される。なかでもスチレンブタジエンブロック共重合体（ＳＢＲ）を好ましく使用し得る。なお、このようなポリマー材料は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

ここに開示される検査方法を実施し、その結果、不良と判定されなかった一次混練物を用いて製造された負極４０を備えるリチウム二次電池１００を構成するその他の材料および部材自体は、従来同種の電池に備えられるものと同様でよく、特に制限はない。以下、その他の構成要素について説明するが、本発明を係る実施形態に限定することを意図したものではない。

例えば、正極（正極シート）３０は、シート状の正極集電体３２（例えばアルミニウム箔）の上に正極活物質層３４が形成された構成であり得る。上記正極活物質層３４は、正極活物質、および必要に応じて添加される導電材、結着材、増粘材等の各種添加材を適当な溶媒に混合されてなる組成物（正極ペースト）を正極集電体３２に塗布し、該溶媒を乾燥させて圧縮成型することにより形成される。

正極側の構成材料として、正極集電体は導電性の良好な金属から成る導電性部材が好ましく用いられる。例えば、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金製の導電性部材が挙げられる。

また、正極活物質としては、リチウムを吸蔵および放出可能な材料が用いられ、従来からリチウム二次電池に用いられる物質（例えば層状構造の酸化物やスピネル構造の酸化物）の一種または二種以上を特に限定することなく使用される。例えば、リチウムニッケル系複合酸化物、リチウムコバルト系複合酸化物、リチウムマンガン系複合酸化物等のリチウム含有遷移金属酸化物が挙げられる。なお、一般式がＬｉＭＰＯ_４（ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅのうちの少なくとも一種以上の元素；例えばＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４）で表記されるオリビン型リン酸リチウムを上記正極活物質として用いてもよい。

上記導電材としては、カーボン粉末やカーボンファイバー等の導電性粉末材料が好ましく用いられる。カーボン粉末としては、種々のカーボンブラック（例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック）、グラファイト粉末等を用いることができる。また、炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維類、銅、ニッケル等の金属粉末類およびポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料などを単独又はこれらの混合物として含ませることができる。なお、これらのうち一種のみを用いられていても二種以上が併用されていてもよい。
また、必要に応じて上記正極ペーストに含有され得る材料の他の例として、結着材又は増粘材が挙げられる。例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等のポリマーから適宜選択される一種または二種以上のポリマー材料を好適に使用することができる。

また、電解質は、従来からリチウム二次電池に用いられる電解質と同様のものを特に限定なく使用することができる。かかる電解質は、典型的には、適当な非水溶媒に支持塩を含有させた組成を有する。上記非水溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等からなる群から選択される一種または二種以上を用いることができる。また、上記支持塩としては、例えばリチウム電池の場合、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３、ＬｉＩ等から選択される一種または二種以上のリチウム化合物（リチウム塩）を用いることができる。

正極シート３０と負極シート４０との間に配置されるセパレータ５０としては、両極の接触による電流の短絡を防止し、かつリチウムを通過させる材料が好ましく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂から成る多孔質フィルム（多孔質膜）を好適に使用し得る。

また、一実施形態に係るリチウム二次電池１００の構築について大まかな手順を説明する。上記作製した正極シート３０及び負極シート４０を２枚のセパレータ５０と共に積重ね合わせて捲回し、積層方向から押しつぶして拉げさせることによって電極体を扁平形状に成形し、電池ケース１０に収容して電解質を注入後、該ケース開口部１２に蓋体１４を装着し、封止することによって、本実施形態のリチウム二次電池１００を構築することができる。なお、上記電池ケース１０の構造、大きさ、材料（例えば金属製またはラミネートフィルム製であり得る）等について特に制限はない。

以上、本発明を詳細に説明したが、上記実施形態および実施例は例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、電極体構成材料や電解質が異なる種々の内容の電池であってもよい。また、該電池の大きさおよびその他の構成についても、用途（典型的には車載用）によって適切に変更することができる。

本発明に係るリチウム二次電池の負極集電体の表面に塗布される負極ペーストを検査する方法によると、不良の一次混練物を選別し、負極ペーストの質的な良否判定を行うことができる。その結果、質的に良好な負極ペーストを用いて負極活物質層を形成することにより、電池性能（例えば電池容量、充放電サイクル特性またはハイレート特性）に優れるリチウム二次電池を構築することができる。特に自動車等の車両に搭載されるモーター（電動機）用電源として好適に使用し得る。従って、図６に示されるように、かかる二次電池１００（当該電池１００を複数個直列に接続して形成される組電池の形態であり得る。）を電源として備える車両１（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車のような電動機を備える自動車）を提供する。

１車両
１０電池ケース
１２開口部
１４蓋体
２０捲回電極体
３０正極シート（正極）
３２正極集電体
３４正極活物質層
３８正極端子
４０負極シート（負極）
４２負極集電体
４４負極活物質層
４８負極端子
５０セパレータ
１００リチウム二次電池

Claims

リチウム二次電池の負極集電体の表面に塗布される負極ペーストを検査する方法であって、
前記負極ペーストを調製する過程における一次混練物であって、少なくとも炭素材料から成る負極活物質および増粘材を水系溶媒と混練して得られる一次混練物を用意すること、
前記一次混練物を遠心分離し、該混練物から遊離する負極活物質および増粘材を含む上澄み液を回収すること、
前記回収した上澄み液の４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域における吸光スペクトルを測定し、該波長領域の吸光度の平均値を黒色度として算出すること、および
前記算出した黒色度と、予め所定の範囲を決定した基準黒色度範囲とを比較し、該黒色度が該基準黒色度範囲の外である場合は、前記一次混練物を不良と判定すること、
を包含する、検査方法。
負極集電体の表面に負極活物質層が形成された負極を備えるリチウム二次電池を製造する方法であって、
前記負極活物質層を形成する材料として、前記負極ペーストを調製する過程における一次混練物であって、少なくとも炭素材料から成る負極活物質および増粘材を水系溶媒と混練して得られる一次混練物に対して、請求項１に記載の検査方法を実施して、不良と判定されなかった一次混練物に結着材を加えて混練することにより負極ペーストを調製し、
前記調製した負極ペーストを前記負極集電体の表面に塗布することにより負極活物質層を形成すること、
を特徴とする、リチウム二次電池の製造方法。