JP2011159415A - リチウムイオン二次電池用電極板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極板周縁部に発生するバリを抑制するための、バックアップロールと押圧ロール表面の磨耗が少しずつ進行していくことにより、磨耗量に比例してバリを抑制する効果が低下する。その結果、裁断された電極板周縁部のバリが平坦部の厚みに比べて、微小ではあるが厚くなり、連続的に巻き取られたフープの両端部が局所的に伸ばされてしまうような不具合が発生する。また、磨耗が進行にするに従い２本のロールの押圧力が弱まり一定の圧力維持が困難になり、バリ抑制の効果を継続させることが難しくなると言った課題がある。
【解決手段】前記従来の課題を解決するために、本発明のリチウムイオン二次電池用電極板の製造方法は、耐磨耗性の高いアルミナまたはジルコニアの酸化被膜をバックアップロールと押圧ロールに形成することにより、長距離の裁断においても電極板周縁部のバリを抑制することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属箔を集電体とするリチウムイオン二次電池用電極板の製造方法に係り、さらに詳しくは、裁断後の電極板周縁部に突出しているバリを抑制した電極板を用いたリチウムイオン二次電池用電極板の製造方法に関する。

近年、電子機器のポータブル化、コードレス化が急速に進んでおり、これらの駆動用電源として、小型かつ軽量で、高エネルギー密度を有する二次電池への要望も高まっている。

また、小型民生用途のみならず、電力貯蔵用や電気自動車といった長期に渡る耐久性や安全性が要求される大型の二次電池に対する技術展開も加速してきている。
このような観点から、特に、リチウムイオン二次電池が高電圧であり、かつ高エネルギー密度を有するため、電子機器用、または電力貯蔵用、電気自動車の電源として期待されている。

リチウムイオン二次電池は、正極、負極およびそれらの間に介在するセパレータを具備し、セパレータには、主としてポリオレフィン製の微多孔膜が用いられている。非水電解質には、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６等のリチウム塩を非プロトン性の有機溶媒に溶解した液状非水電解質（非水電解液）が用いられている。

また正極活物質としては、リチウムに対する電位が高く、安全性に優れ、比較的合成が容易であるリチウムコバルト酸化物（例えばＬｉＣｏＯ_２）を用い、負極活物質としては、黒鉛などの種々の炭素材料を用いたリチウムイオン二次電池が実用化されている。

そのような状況下の中、さらなる高容量化を図る場合に、例えば、工程で発生した金属粉やその他の異物が電池内部に混入し、前記セパレータを突き破ることにより内部短絡を誘引するという課題を有している。

前記金属粉や異物を発生させる要因としては種々考えられるが、その一例として裁断工程において、裁断後の電極板の両縁部に発生する集電体のバリや活物質層の脱落などの裁断くずの発生が挙げられる。

通常、リチウムイオン二次電池用の正極および負極の電極板は、まず電極活物質と結着剤および溶媒とを混合分散して調整した電極塗液を、幅広集電体の片面もしくは両面に塗布、乾燥させた後、所定の厚みになるように圧延して、巻き取った幅広で長尺状の電極板の原反を製作する。

その後、前記長尺状に巻き取られた幅広電極板の原反を、次工程である裁断工程のスリッター装置に配設されている複数の裁断刃により、幅広電極板から所定の寸法を有する複数の幅狭電極板に裁断して、複数のフープを得る。

前記幅広電極板から幅狭電極板への裁断は、図示は省略するが、通常、シアー刃方式、ギャング刃方式等の裁断刃により所定の寸法に裁断する。

前記裁断刃は、上刃用回転軸と下刃用回転軸に、複数の円形の上刃と下刃を装着し、互いに平行且つ接触して所定の噛み合わせ深さが得られるような間隔で配設されている。そ
して、前記上刃用、下刃用の回転軸を回転することにより、所定の寸法に裁断できるように構成されている。

ここで、前記シアー刃方式、ギャング刃方式等の上刃は刃先角度が８５〜９０°、厚みが１ｍｍ未満の薄い刃物を、下刃は上刃より数倍厚い刃物を用いるのが一般的である。
このような構成の裁断刃で電極板を裁断すると、電極板から外側に飛び出した状態の集電体のバリが生じてしまう。

図５（ａ）および（ｂ）に、このバリ１１が生じる過程を表した断面概略図を示す。

図５は、幅広の電極板から一組の上刃２と下刃３により幅狭電極板１に裁断される様子の一部を例示したものである。

前記バリ１１が生じる理由としては、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、連続走行する幅広の電極板は、回転軸は図示しないが、走行方向と同一方向にほぼ同速回転する上刃２と下刃３のせん断力により図５（ａ）のように裁断される。この一連の裁断過程において、電極板の両縁部の一方は切断部分が上刃２によって下方に押されてめくれ上がり、もう一方は下刃３によって上方にめくれ上がるような状態で裁断される。その結果、図５（ｂ）に示したような電極板の厚みよりも外側に飛び出した状態のバリ１１が発生することになる。

このようにして製造された電極板を用いてリチウムイオン二次電池を製作すると、前記バリがセパレータを突き破って内部短絡を誘発する要因となっている。

そこで、電極板裁断後における電極板断面の周縁部に発生する尖ったバリを、バックアップロールと押圧ロールで押圧することによりバリを抑制する方法が例示されている（特許文献１および２参照）。

特開２００２−３０５０１９号公報 特開２００８−１７６９３９号公報

特許文献１および特許文献２に記載された方法では、２本の対向するロールを電極板断面の周縁部に圧力を加えた状態で挟み込むことにより、突出したバリを抑制する方法が提案されている。

しかしながら、前記２本の対向するロールは、長時間使用すると電極板周縁部に発生する集中応力により、通常の鋼材またはその鋼材上にメッキが被覆された状態ではロール表面が削り取られ磨耗が進行する。この磨耗により発生した鋼材およびメッキの金属磨耗粉が電極板上に付着した状態でリチウムイオン二次電池として製作されると、この金属磨耗粉がセパレータを突き破り短絡を誘発する一因となり、品質を著しく劣化させるという
現象が発生する。

また、ロール表面の磨耗が少しずつ進行していくことにより、磨耗量に比例してバリを抑制する効果が弱まる。その結果、裁断された電極板周縁部のバリが平坦部の厚みに比べて微小ではあるが厚くなり、連続的に巻き取られたフープの両端部が局所的に伸ばされてしまうような不具合が発生する。

さらには、磨耗が進行にするに従い、２本のロールの押圧力が弱まり一定の圧力維持が困難になる。バリ抑制の効果を継続させるためには、電極板周縁部に加える加圧力の調整を頻繁に行う必要性が生じ、加圧力調整のため一旦生産を停止させることもあり稼働率を著しく低下させることがある。

従って、本発明の目的は、ロール表面に酸化被膜を形成し、耐磨耗性に優れたバックアップロールと押圧ロールを用いることにより、長時間連続的に使用しても電極板周縁部のバリを効果的に抑制し、安全性および生産性に優れたリチウムイオン二次電池用電極板の製造方法を提供することにある。

前記従来の課題を解決するために、本発明のリチウムイオン二次電池用電極板の製造方法は、集電体の片面または両面に活物質層が形成された幅広の電極板を、複数のガイドロールを介して搬送し、複数の刃物で幅狭の電極板に裁断するリチウムイオン二次電池用電極板の製造方法であって、前記幅狭の電極板の個々の両縁部に酸化被膜を有するバックアップロールと押圧ロールで押圧することを特徴とするものである。

本発明の製造方法を用いることにより、裁断後における電極板断面の周縁部に発生する尖ったバリを、通常、鋼材またはその鋼材上にメッキが被覆された状態だけのロール表面よりも、さらに硬い酸化被膜を有する本発明のバックアップロールと押圧ロールで押圧することにより軽減することが可能となる。また、本願発明に用いる酸化被膜は絶縁物であるため、その磨耗粉が電池内に混入されても内部短絡の発生に関して影響しにくく、品質的にも優れているといった効果もある。

従って、本発明の製造方法により製造されるリチウムイオン二次電池用電極板を用いて製作したリチウムイオン二次電池は、裁断後の電極板断面の周縁部に発生する尖ったバリを、酸化被膜からなるバックアップロールと押圧ロールで押圧することによりバリを抑制した電極板を用いることから、内部短絡の発生を軽減し、安全性に優れたリチウムイオン二次電池を提供することができる。

本発明によると、酸化被膜を形成されたバックアップロールと押圧ロールを用いることから耐磨耗性に優れ、長時間連続的に使用しても電極板周縁部のバリを効果的に抑制し、生産性に優れたリチウムイオン二次電池用電極板の製造方法を提供することができる。

また、本発明の製造方法により製造されるリチウムイオン二次電池用電極板を用いて製作したリチウムイオン二次電池は、裁断後の電極板断面の周縁部に発生する尖ったバリを、酸化被膜からなるバックアップロールおよび押圧ロールで押圧することにより、バリを抑制した電極板を用いることになる。その結果、内部短絡の発生を軽減し、安全性に優れたリチウムイオン二次電池を提供することが可能となる。

本発明のバックアップロールと押圧ロールを配備したスリッター装置の概略図 本発明のバックアップロールと押圧ロールの断面概略構成図 押圧位置を示す上面概略図 裁断距離と最長バリの寸法関係を示すプロット図 （ａ）バリが生じる一過程を示す断面概略図、（ｂ）バリが生じた状態を示す断面概略図 裁断距離と押圧ロールの表面粗さとの関係を示すプロット図 裁断距離とバックアップロールの表面粗さとの関係を示すプロット図

本発明は、集電体の片面または両面に活物質層が形成された幅広の電極板を、複数のガイドロールを介して搬送し、複数の刃物で幅狭の電極板に裁断するリチウムイオン二次電池用電極板の製造方法において、前記幅狭の電極板の個々の両縁部を酸化被膜からなるバックアップロールと押圧ロールで押圧することを特徴とするリチウムイオン電池用電極板の製造方法を見出したものである。

また、その際の前記酸化被膜はアルミナまたはジルコニアで形成されていることが好ましい。

以下、本発明のリチウムイオン二次電池用電極板の製造方法の最良の形態に関して詳細に説明する。

まず始めに、本発明に係る正極、負極の電極板の製造方法に関して説明する。

（正極板の製造方法）
正極板は、アルミニウム製の箔やラス加工やエッチング処理された厚み１０μｍ〜６０μｍの箔からなる集電体の片側または両面に正極活物質と結着材、必要に応じて導電剤、増粘剤を溶剤に混練分散させたペーストを塗着、乾燥、圧延して活物質層を作製されている。

前記正極活物質としては、特に限定されるものではないが、例えば、リチウムイオンをゲストとして受け入れ得るリチウム含有遷移金属化合物が使用される。例えば、コバルト、マンガン、ニッケル、クロム、鉄およびバナジウムから選ばれる少なくとも一種類の金属とリチウムとの複合金属酸化物で、特に、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＣｏｘＮｉ_{（１−ｘ）}Ｏ_２（０＜ｘ＜１）等が好ましい。

前記結着剤としては、溶剤に混練分散できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、フッ素系結着材やアクリルゴム、変性アクリルゴム、スチレンーブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリル系重合体、ビニル系重合体等を単独、或いは二種類以上の混合物または共重合体として用いることができる。フッ素系結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンの共重合体やポリテトラフルオロエチレン樹脂のディスパージョンが好ましい。

正極活物質及び結着剤に必要に応じて導電剤、増粘剤を加えることができ、導電剤としてはアセチレンブラック、グラファイト、炭素繊維等を単独、或いは二種類以上の混合物が好ましく、増粘剤としてはエチレン−ビニルアルコール共重合体、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどが好ましい。

前記溶剤としては、結着剤が溶解可能な溶剤が適切で、有機系結着剤の場合は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルスルホルアミド、テトラメチル尿素、アセトン、メチルエチルケトン等の有機溶剤を単独またはこれらを混合した混合溶剤が好ましく、水系結着剤の場合は水または温水が好ましい。

前記活物質、結着剤、必要に応じて加える導電剤を溶剤に混練分散させてペースト状合剤を製作する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、プラネタリーミキサー、ホ
モミキサー、ピンミキサー、ニーダー、ホモジナイザー等を用いることができる。これらを単独、或いは組み合わせて使用することも可能である。

また、上記ペースト状合剤の混練分散時に、各種分散剤、界面活性剤、安定剤等を必要に応じて添加することも可能である。

前記集電体上に塗着乾燥する工程は、特に限定されるものではなく、上記のように混錬分散させたペースト状合剤を、例えば、スリットダイコーター、リバースロールコーター、リップコーター、ブレードコーター、ナイフコーター、グラビアコーター、ディップコーター等を用いて、容易に塗着することができ、自然乾燥に近い乾燥が好ましいが、生産性を考慮すると７０℃〜３００℃の温度で５時間〜１分間乾燥させるのが好ましい。

圧延工程は、ロールプレス機によって所定の厚みになるまで、線圧１０００〜２０００ｋｇ／ｃｍで数回圧延を行うか、線圧を変えて圧延するのが好ましい。

次に、以上のようにして得られた正極の電極板を裁断工程にて所定の寸法に裁断するのであるが、ここで用いる裁断刃は、シアー刃方式、ギャング刃方式のいずれを用いても差し支えはない。

（負極板の製造方法）
負極板は、集電体の片側または両側に、負極活物質、結着剤、必要に応じて導電助剤を有機溶剤に混練分散させたペースト状の合剤を塗着、乾燥し、集電体の他面にも塗着、乾燥した後、圧延して製作される。

負極板の集電体としては、銅製の箔、ラス加工を施した箔、またはエッチング加工を施した箔からなり、厚みは８μｍ〜５０μｍの範囲が好ましい。

負極活物質としては、特に限定されるものではないが、例えば、有機高分子化合物（フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース等）を焼成することにより得られる炭素材料、コークスやピッチを焼成することにより得られる炭素材料、或いは人造グラファイト、天然グラファイト等を、その形状としては、球状、鱗片状、塊状のものを用いることができる。

結着剤、必要に応じて添加できる増粘剤としては、正極板と同様の結着剤と増粘剤を用いることができる。他は前記正極板と同様にして製造することが可能である。

（電池の製作）
このようにして得ることができた正極板、負極板を用いて製作したリチウムイオン二次電池の構成を、円筒型リチウムイオン二次電池を代表例として説明する（図示省略）。

上部が開口している有底の電池ケース内に前記正極板と負極板とをセパレータを介して絶縁された状態で渦巻状に巻回された極板群が収容され、正極板に接続された正極リードの他端部が、電池ケースの開口部にガスケットを介して封口する封口板に接続され、負極板に接続された負極リードの他端部が、電池ケースの底部に接続される。

リードを溶接するための無地部を有する極板フープを用い極板群を作製するには、まず極板フープに一定のテンションを維持しつつリードを溶接して取付け、絶縁テープ貼りを行った後、正極板と負極板とをセパレータを介して絶縁され、正極板の正極リードの位置が対向する負極板の負極活物質層領域内に配設されるように、渦巻状に巻回する必要がある。

正極板は、正極リードを溶接する為の正極活物質無地部に溶接して取付けるが、この正極活物質無地部の寸法は、幅方向の寸法が５ｍｍ〜１５ｍｍで、長手方向の寸法は正極リードの幅寸法より１ｍｍ〜２ｍｍ広い範囲がスポット溶接や抵抗溶接等の溶接性と電池容量低下抑制の観点から好ましい。

そして、上記絶縁テープは、正極板の活物質層にかからないように貼着することにより巻き状態が均一な極板群を得ることができる。

セパレータとしては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などの微多孔性ポリオレフィン系樹脂が好ましい。

負極板には、負極リードが負極活物質無地部に溶接して取付けられているが、この負極リードが前記正極活物質層領域外に配設されるように極板群を構成するのが好ましいので負極板の長手方向の端部に取付け、正極板と負極板とを同時に巻き始め極板群の巻き終わり部に負極リードを配設するか、負極板を先行して巻きはじめ、極板群の巻き始め部に負極リードを配設する。その負極活物質無地部は、正極活物質層の領域外にある為、幅寸法いっぱいに形成されていても容量低下することはないが、リード及び絶縁テープなどの使用量を低減することによる製造コスト低減の観点から、５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲が好ましい。

なお、極板群上下部にはそれぞれ絶縁板が配設されている。さらに電池ケース内には、非水電解液が注液され、続いて安全機構を設けた封口板が絶縁パッキンを介して電池ケースの開口部の周縁部を内方に、加工することにより密閉されている。

電解液としては、非水溶媒に電解質を溶解することにより、調整される。前記非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジクロロエタン、１，３−ジメトキシプロパン、４−メチル−２−ペンタノン、１，４−ジオキサン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル、スルホラン、３−メチル−スルホラン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等を用いることができ、これらの非水溶媒は、単独或いは二種類以上の混合溶媒として、使用することができる。

非水電解液に含まれる電解質としては、例えば、電子吸引性の強いリチウム塩を使用し、例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２、ＬｉＣ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_３等が挙げられる。これらの電解質は、一種類で使用しても良く、二種類以上組み合わせて使用しても良い。これらの電解質は、前記非水溶媒に対して０．５〜１．５Ｍの濃度で溶解させることが好ましい。

以下、本発明の実施例を図１〜４、図６〜７を用いて説明するが、これらは本発明を何ら限定するものではなく、また、本実施例では正極板を用いた正極板裁断工程における製造方法を例に説明するが、負極板の負極板裁断工程の製造方法においても、全く同様の効果が得られ応用展開可能であることは言うまでもない。
また酸化被膜についてもアルミナを用いた製造方法を例に説明するが、同じ硬質の酸化被膜のジルコニアを用いた製造方法においても、全く同様の効果が得られ応用展開が可能で
ある。

図１は正極裁断工程において、本発明の押圧ロール部Ｅを配備したスリッター装置の概略図を示したものである。

アルミニウム集電体（以下、集電体と略す）の両面に正極活物質を塗布、乾燥、圧延して得られた幅広で長尺状に巻かれた原反Ｂから１枚の幅広電極板４が繰り出されガイドロール５、６を介して刃物ユニットＡに搬送される。刃物ユニットＡに搬送された幅広電極板４は、刃物ユニットＡに組み込まれた複数の上刃２と下刃３により複数の幅狭の電極板１に裁断される。ここで使用する刃物はシアー刃方式、ギャング刃方式どちらを用いてもよく特に限定されるものではないが、本実施例においては、シアー刃方式の刃物を用いた。

複数に裁断された幅狭電極板１は、刃物ユニットＡ出口直後に配設されている上下段振り分けガイドロール７、８により一列毎に上段側、下段側に振り分けられる。

上下段に振り分ける理由としては、幅狭に裁断された幅狭電極板１の周縁部が、同じく幅狭に裁断された隣接の電極板の周縁部と干渉しないようにするためで、干渉し合うと電極板周縁部の裁断くずを飛散させたり、また、新たに活物質層を脱落させたりして発塵の原因となるためである。さらには、干渉しあうことにより、電極板の周縁部が損傷したり、破断したりして生産性を著しく悪化させる原因ともなる。

従って、一般的には複数の幅狭に裁断された後の電極板は、一列毎に上段側、下段側に振り分けられ、以後、上下段に分離した状態で順次搬送される。その後、上段側、下段側に振り分けられた幅狭電極板１は、上段側最終ガイドロール９、下段側最終ガイドロール１０を経て、押圧ロール部Ｅで幅狭電極板周縁部のバリ処理を施した後、列毎にロール状に捲回して、上段側フープＣと下段側フープＤが得られる。詳細の図示は簡略するが上段側に３列のフープＣ、下段側に３列のフープＤがロール状に捲回されるような構成で裁断した。

ここで本実施例において、上段側３列のフープＣは、押圧ロール部Ｅで本発明の押圧ロールとバックアップロールで電極板周縁部を処理した幅狭電極板を連続捲回した。下段側３列のフープＤは押圧ロール部Ｅのバックアップロールと押圧ロールの材質が従来の材質のものを用いて電極板周縁部を処理した幅狭電極板を連続捲回した。

この理由としては、本発明の効果を明確にするため、同一の広幅原反を用い、同一裁断条件で従来の方式と比較確認するためである。

図２を用いて、もう少し詳細に押圧ロール部Ｅの構成を説明する。

複数に裁断された幅狭電極板１は、図１に示した上段側最終ガイドロール９、１０を通過した後、押圧ロール部Ｅの押圧ロール１４に搬送され、この押圧ロール１４と押圧ロール１４の押圧力を受け止めるバックアップロール１５の間に挟みこまれて、幅狭電極板１左右の周縁部が押圧される。バックアップロール１５はモータと連結された駆動ロール方式を用いても差し支えはないが、取り扱いが簡便なフリーロール方式でも問題はない。

押圧ロール１４は、エアーチューブ１７より送り込まれたエアー量により押圧力が調整可能なエアーシリンダー１２に連結されている。押圧ロール１４とエアーシリンダー１２は、押圧ロール１４を取り付けるためのブラケット１３と連結されており、このブラケット１３は、押圧ロール１４の外周面が幅狭電極板１走行方向と同一方向に回転するように
、固定ピン１６により押圧ロール１４と連結されている。

従って、エアーシリンダー１２に送り込まれるエアー量に応じてエアーシリンダー１２のストロークＳのスピードと押圧力が決定され押圧力が自由に調整されることになる。図示していないが、エアーシリンダー１２に市販されているスピードコントロール部品を介在させても問題はない。

ここでは、市販されている直径φ１０ｍｍのエアーシリンダー１２を用いたが、油圧制御式のシリンダーでも良い。また、ブラケット１３内にコイルばねを内蔵して押圧力を発生させる構造であっても差し支えはない。しかし、押圧力の安定性、作業性、導入コスト等を考慮するとエアーシリンダー１２が好適である。

また、押圧ロール１４の材質は一般鋼材、ＳＵＳ鋼材、ベアリング鋼材、ウレタンゴム等の樹脂材のどれを用いても良いが、耐摩耗性、導入コストおよび汎用性等を鑑みて、ＳＵＳ鋼材を用いて製作した。

さらに、押圧ロール１４の幅および直径は、電極板１周縁部が適切に押圧されればよく、特には限定するものではないが、幅は５ｍｍ〜１５ｍｍ、直径φ１５ｍｍ〜φ３０ｍｍ程度が好ましい。ここでは幅１０ｍｍ、直径φ２０ｍｍで製作したＳＵＳ鋼材のロールを用いた。

押圧力に関しては製造する製品の種類により幅狭電極板１の活物質、結着剤、導電剤等の使用材料および製造仕様が異なるため為、特には限定しないが、幅狭電極板１周縁部や活物質層にダメージを与えることなく、且つ幅狭電極板１の搬送にも影響を与えない程度で押圧可能な条件で調整する。本実施例においては、０．４〜１．０ＭＰの範囲で調整した。

本実施例においては、図２のバックアップロール１５と押圧ロール１４のロール表面にアルミナまたはジルコニアの酸化被膜を形成したものを用いて、図１の上段側の押圧ロール部Ｅに配備し、上段側フープＣを得た。本発明の酸化被膜であるアルミナまたはジルコニアで形成されている被膜厚みは０．１ｍｍから２．０ｍｍが好ましい。

前記被膜厚みが０．１ｍｍより薄い場合は、耐磨耗性に関して課題が発生し易くなり、２，０ｍｍより厚くなると製作上難しくなってコストアップとなるばかりでなく、耐衝撃性に弱くなり割れるといった課題も発生するため好ましくない。
一方下段側の押圧ロール部Ｅのバックアップロール１５と押圧ロール１４には、一般に市販されているＳＵＳ３０４鋼材を用いて製作したロールを使用して、下段側フープＤを得た。

図３は押圧ロール１４による押圧位置上面概略図を示している。図示していないが、押圧ロール１４の真下には幅狭電極板を挟むようにバックアップロール１５が配備されている。

ここで押圧ロール１４は、幅狭電極板１周縁部の左右同位置に配設されおり、押圧位置ｔは、可能な限り押圧力の集中力が最も高まる周縁部近傍が効果的である。

しかし、実際の裁断は、高速度で幅狭電極板１を搬送させるため、複数の搬送ロールと幅狭電極板１の隙間に空気が巻き込まれて、微小な左右の振れが走行中の幅狭電極板１に生じる。この現象を抑えるには、幅狭電極板１に掛かる張力を高めて空気を排除することにより軽減することは可能であるが、裁断精度や安定走行を確保するためには、必要以上
に張力を高めることは困難である。従って、前記裁断精度や安定走行を確保しつつ幅狭電極板１に掛かる張力とのバランスを考慮する必要性があり、実質的には走行中の幅狭電極板１の微小な左右の振れは１ｍｍ程度発生する。

故に、前記電極板１の搬送時の振れを考慮して、本実施例における押圧ロール１４の押圧位置ｔは、周縁部の端から内側１．５ｍｍまでを押圧位置として実施した。

（実施例１）
正極板用活物質としては、コバルト酸リチウム１００重量部に対して、導電材として親水化処理したカーボンブラックを３重量部、増粘材としてカルボキシメチルセルロースを０．４重量部混合したものに、分散媒として水を分割添加して、双腕式練合機にて攪拌し一次混練した。

次に、結着材としてフッ素樹脂共重合体の水分散物を、前記正極板１用活物質１００重量部に対して４重量部および前記分散媒としての水を、最終合剤塗料が最適固形分比率となる量だけ分割添加して、双腕式練合機にて攪拌し二次混練することで、正極板用合剤塗料を製作した。

このようにして作製した正極板用合剤塗料を、厚さ１５μｍの連続走行する幅広の集電体の両面に、スリットダイ塗工方式で間欠状に塗布、乾燥して正極板活物質層を形成した。そして正極板活物質層の総厚が１６０μｍとなるように圧延した後、裁断工程にて図１に示したスリッター装置を用いて幅５４ｍｍに裁断した幅狭電極板１を得た。裁断に際し用いた上刃２と下刃３は、研磨直後の刃物を用いて実施した。

そして、５０ｍ、１０００００ｍ、５０００００ｍ、１００００００ｍ、２０００００ｍ、３００００００ｍ付近の幅狭電極板１周縁部のバリを確認した。
ここで、スリッター装置上段側の押圧ロール部Ｅに配備されているバックアップロール１５と押圧ロール１４は、ＳＵＳ３０４鋼材表面に厚さ０．１５ｍｍの本発明の酸化被膜であるアルミナで形成されたロールを配備し、周縁部を押圧して幅狭電極板１を連続捲回しフープＣを得て実施例１とした。

（実施例２）
実施例１と全く同様にして、スリッター装置の上段側に本発明のバックアップロール１５と押圧ロール１４を配設した。ここでバックアップロール１５と押圧ロール１４の表面は、実施例１と同様に、ＳＵＳ３０４鋼材の表面に厚さ０．１５ｍｍの酸化被膜であるジルコニアで形成したロールを用いて周縁部を押圧した幅狭電極板１を捲回したフープＣを得て実施例２とした。

（比較例１）
実施例１を実施した際に、スリッター装置の下段側の押圧ロール部Ｅのバックアップロール１５と押圧ロール１４の材質をＳＵＳ３０４鋼材として電極板１周縁部を押圧した幅狭電極板１を捲回したフープＣを得て比較例１とした。

（試料のサンプリングおよびバリの評価方法）
実施例１、比較例１を代表例として、試料のサンプリング方法およびバリの評価方法について説明する。

連続的に幅狭に裁断した幅狭電極板１がロール状に捲回されているフープＣ、Ｄの最外周の第一番目の幅狭電極板１を１ピッチ（活物質形成層と活物質形成層がない集電体部分が一体化した状態の幅狭電極板１状態）切り出し、その両縁部の切断面をデジタルマイク
ロスコープ（（株）キーエンス ＶＨＸ９００ ×５００倍）で最長バリの寸法をそれぞれ測定した。

本実施例で使用したスリッター装置では、バックアップロール１５と押圧ロール１４で周縁部を処理したフープＣとフープＤは１回の裁断でそれぞれ３ロールずつ、合計６フープが同時に製作される。そして、この６フープ全数の最外周の第一番目のＡｌ集電体部の両縁部全数、合計１２箇所の切断面を前記の方法で最長バリの寸法をそれぞれ測定した。

そして、バックアップロール１５と押圧ロール１４で周縁部を処理したフープＣの各ロールの最長バリの寸法を測定し、本発明を実施した上段側３ロール、従来方式で実施した下段側３ロール分、合計６箇所の測定結果を平均化した値を最長バリの寸法測定結果とした。

その後裁断を繰り返して得た各測定点（５０ｍ〜３００００００ｍ）においても全く同様にして最長バリの寸法を測定して、実施例１の最長バリの寸法測定結果とした。

実施例２〜３、比較例２〜３も全く同様にして各測定点（５０ｍ〜３００００００ｍ）での最長バリの寸法を測定して平均化し、各測定点での最長バリの寸法測定結果とした。

（表１）に、以上のようにして測定した最長バリの寸法測定結果を示す。

（表１）から明らかなように、ロール表面をアルミナで形成したバックアップロール１５と押圧ロール１４で処理した実施例１、同様にロール表面をジルコニアで形成した実施例２の幅狭電極板１周縁部のバリ高さは、３００００００ｍまで連続使用しても最長バリの寸法は安定しており、最大でも６μｍ以下のバリの寸法で推移している。

一方、材質がＳＵＳ３０４のバックアップロール１５と押圧ロール１４で処理した比較例１の幅狭電極板１周縁部の最長バリの寸法は、裁断距離が増す程、バリの寸法が大きくなり、３００００００ｍ付近では最大２９μｍまでバリが成長している。

図４は本発明の効果を示すための裁断距離と最長バリの寸法の関係を示すプロット図である。本発明のアルミナでロール表面を形成したバックアップロール１５と押圧ロール１４で処理した実施例１（図４、１０１）とジルコニアでロール表面を形成した実施例２（図４ １０２）の幅狭電極板１周縁部の最長バリの寸法は、従来方式である材質がＳＵＳ３０４の押圧ロール１４とバックアップロール１５で処理した比較例１（図４ ２０１）の最長バリ寸法に比べてバリの抑制力が大きく、その効果は明白であると言える。

この理由としては、裁断後に発生しているバリを、本発明のバックアップロール１５と
押圧ロール１４で押圧することにより、バリが押し潰され、その結果、全体のバリ高さが低く押さえ込まれたものであるが、材質がＳＵＳ３０４鋼材のバックアップロール１５と押圧ロール１４の表面が電極板との摩擦により磨耗が進行し、次第にバックアップロール１５と押圧ロール１４が有するバリ抑制機能が失われたと推測している。

図６と図７は代表例として実施例１と比較例１の押圧ロール１４およびバックアップロール１５の表面粗さをプロットしたものである。

ここで押圧ロール１４とバックアップロール１５の表面粗さは、表面粗さ計（（株）東京精密 サーフコム １３０Ａ）を用いて測定し、Ｒａ値を代用摩耗量として評価した。

図から明らかなように、本発明の押圧ロール１４とバックアップロールの表面粗さは、従来の材質がＳＵＳ３０４鋼材と比較して表面粗さの変化が極めて小さく磨耗量が少ないと言える。これは、本願発明のアルミナとジルコニアで形成された酸化被膜は、従来のＳＵＳ３０４鋼材に比べて表面硬度が高いため、磨耗量が極めて軽減されたものと考えられる。

以上の結果から、酸化被膜で形成された本発明のバックアップロール１５と押圧ロール１４は耐摩耗性に優れているとともに、本発明を用いて処理した幅狭電極板１は、周縁部断面の尖ったバリが長期間抑制されている。その結果、尖ったバリによる電池の内部短絡を防止することが可能となり、安全性に優れた電極板を用いたリチウムイオン二次電池を提供することができる。

本発明のリチウムイオン二次電池用電極板の製造方法ならびにその電極板を用いて製作されたリチウムイオン二次電池は、高容量で高出力電池の安全性に優れているので、ポータブル機器等の電源として有用である。

１ 幅狭電極板
２ 上刃
３ 下刃
４ 幅広電極板
５ ガイドロール
６ ガイドロール
７ 上下振り分けロール
８ 上下振り分けロール
９ 上段側最終ガイドロール
１０ 下段側最終ガイドロール
Ａ 刃物ユニット
Ｂ 原反
Ｃ 上段側フープ
Ｄ 下段側フープ
Ｅ 押圧ロール部

Claims (2)

1. 集電体の片面または両面に活物質層が形成された幅広の電極板を、複数のガイドロールを介して搬送し、複数の刃物で幅狭の電極板に裁断するリチウムイオン二次電池用電極板の製造方法において、前記幅狭の電極板の個々の両縁部を酸化被膜からなるバックアップロールと押圧ロールで押圧することを特徴とするリチウムイオン二次電池用電極板の製造方法。
2. 前記酸化被膜はアルミナまたはジルコニアで形成されていることを特徴とする請求項１記載のリチウムイオン二次電池用電極板の製造方法。

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