JP2011187343A - 電池用電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バインダの偏析を抑制して集電体と合材層の密着性を高めることができる電池用電極の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明によると、活物質４２とバインダ４４を含む合材層が集電体１０に保持された構成の電池用電極を製造する方法が提供される。この方法は、集電体１０の表面にバインダ４４を捕捉可能なバインダ捕捉用液体２０を付与する工程と、バインダ捕捉用液体２０が付与された集電体１０の表面に活物質４２及びバインダ４４を含む合材ペースト３０を付与する工程と、付与された合材ペースト３０を乾燥させることにより集電体１０上に合材層が形成された電極を得る工程とを包含する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電池用電極を製造する方法に関し、特に電極活物質を含む電極合材層が集電体に保持された構成を有する電池用電極の製造方法に関する。

近年、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の二次電池は、車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯端末の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一つの典型的な構成では、リチウムイオンを可逆的に吸蔵および放出し得る材料（電極活物質）が導電性部材（電極集電体）に保持された構成の電極を備える。例えば、負極に用いられる電極活物質（負極活物質）の代表例としては、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料が例示される。また、負極に用いられる電極集電体（負極集電体）の代表例としては、銅または銅合金を主体とするシート状または箔状の部材が挙げられる。

かかる構成を有する負極を製造するにあたって負極集電体に負極活物質を保持させる代表的な方法の一つとして、負極活物質の粉末とバインダ（結着剤）を適当な媒体に分散させた合材ペーストを負極集電体（銅箔等）に塗布し、これを熱風乾燥機等に通過させて乾燥させることにより負極活物質を含む層（負極合材層）を形成する方法が挙げられる。この場合、負極合材層中のバインダは、負極活物質同士を結着するとともに負極合材層と負極集電体間を結着する役割も担っている。また、負極合材層中のバインダは、負極合材層を負極集電体に結着する役割も有する。この種の電極の製造に関する技術文献としては特許文献１、２が挙げられる。

特開平１１−３１５０３号公報 特開２００９−１３４９８８号公報

しかしながら、図８に示すように、上記負極を製造するにあたって、負極活物質２とバインダ４とを含有する合材ペースト（負極合材層形成用組成物）６を集電体８に塗布して乾燥（特に高速乾燥、例えば被乾燥物を３０ｍ／ｍｉｎ以上の高速で搬送しつつ乾燥させること、一例をあげると乾燥炉内の集電体８を３０ｍ／ｍｉｎ以上の高速で搬送しつつ熱風を当てて乾燥）させると、乾燥中に対流が発生し、集電体８近傍のバインダ４がペースト塗布物の表層部（集電体の反対側）に浮き上がって偏析する。そのため、集電体近傍のバインダ量が少なくなり、結果として負極集電体８と負極合材層７の密着性（接合強度）が低下するという問題があった。負極集電体と負極合材層の密着性が低下すると、その後の製造工程（例えば負極シートと正極シートを渦巻き状に捲回する工程）や電池使用時に負極集電体から負極合材層が浮き上がったり剥がれ落ちたりするので、電池性能を低下させる要因となり得る。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、上記バインダの偏析を抑制して集電体と合材層の密着性を高めることができる電池用電極の製造方法を提供することである。

本発明によると、活物質とバインダを含む合材層が集電体に保持された構成の電池用電極を製造する方法が提供される。この方法は、集電体の表面にバインダを捕捉可能なバインダ捕捉用液体を付与する工程と、上記バインダ捕捉用液体が付与された集電体の表面に活物質及びバインダを含む合材ペーストを付与（典型的には塗布）する工程と、上記付与された合材ペーストを乾燥させることにより上記集電体上に合材層が形成された電極を得る工程とを含む。

本発明の方法によれば、集電体の表面にバインダを捕捉可能なバインダ捕捉用液体を付与し、そのバインダ捕捉用液体上に活物質及びバインダを含む合材ペーストを付与するので、合材ペースト中のバインダがバインダ捕捉用液体によって捕捉され、集電体表面近傍に定着する。そのため、得られた合材層の表面（表層部）へのバインダの偏析が抑制され、合材層と集電体との密着性（接合強度）を良好にすることができる。したがって、本発明によれば、集電体に対して密着性のよい合材層を備えた高性能な電極を製造することができる。

ここに開示される製造方法の好ましい一態様では、上記バインダ捕捉用液体として、上記バインダが接触した際にゲル化する液体を付与する。例えば、バインダとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いる場合は、バインダ捕捉用液体としてＰＶＤＦが接触したときにゲル化する液体（例えば水）を好ましく採用し得る。このようなゲル化する液体を用いることによって、合材ペースト中のバインダが集電体近傍のバインダ捕捉用液体と混ざってゲル化し、非流動化する。このことによって、バインダを集電体近傍に定着できる。

ここに開示される製造方法の好ましい一態様では、上記バインダ捕捉用液体を付与する工程よりも前に、上記集電体の表面を親水化するための表面処理を行う。これにより、上記バインダ捕捉用液体が集電体の表面に馴染みやすくなるので、上記バインダ捕捉用液体を集電体表面により安定して付与できる。上記表面処理としては特に限定されないが、例えば、上記集電体の表面に極性官能基を導入することにより行うとよい。例えば、酸素原子を含む極性官能基（例えば、水酸基、カルボキシル基、アルデヒド基、ケト基等）を導入することにより行うとよい。この場合、酸素原子を含む極性官能基の導入は、酸素を含む化学種（例えば、酸素ガス（Ｏ_２）、オゾン（Ｏ_３）、酸化物イオン（Ｏ^２−）、酸素ラジカル、酸素プラズマ等）を集電体の表面に供給することにより行われる。例えば、酸素源ガス種を含む雰囲気下で集電体に対して紫外線照射処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、オゾン法、ＥＢ法等を行うことによって酸素原子を含む極性官能基を集電体表面に導入することができる。

ここに開示される製造方法の好ましい一態様では、上記バインダ捕捉用液体の付与をスプレー噴霧により行う。この場合、上記バインダ捕捉用液体を簡易に付与できる。

本発明によると、また、ここに開示される上記何れかの方法により得られた電極を用いて構築された電池（例えばリチウム二次電池）が提供される。かかる電池は、上記電極を少なくとも一方の電極に用いて構築されていることから、優れた電池性能を示すものである。例えば、上記電極を用いて電池を構築することにより、サイクル耐久性が高い、出力特性に優れる、生産性が良い、のうちの少なくとも一つ（好ましくは全部）を満たす電池を提供することができる。

このような電池は、例えば自動車等の車両に搭載される電池として好適である。したがって本発明によると、ここに開示されるいずれかの電池（複数の電池が接続された組電池の形態であり得る。）を備える車両が提供される。特に、軽量で高出力が得られることから、上記電池がリチウム二次電池（典型的にはリチウムイオン電池）であって、該リチウム二次電池を動力源（典型的には、ハイブリッド車両または電気車両の動力源）として備える車両（例えば自動車）が好適である。

本発明の一実施形態に係る電極を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電極の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電極の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電極の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電極の製造工程を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る電池を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る電池を搭載した車両の側面図である。 従来の電極製造プロセスを説明するための模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。なお、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。また、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（例えば、正極および負極を備えた電極体の構成および製法、セパレータや電解質の構成および製法、電池その他の電池の構築に係る一般的技術等）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。

ここに開示される電極製造方法は、図１に示すように、活物質４２とバインダ４４を含む合材層４０が集電体１０に保持された構成を有する電極５０の製造方法である。この合材層４０は、活物質４２を含む合材ペーストを集電体１０に付与して乾燥させることによって形成されたものである。

本実施形態の電極製造方法では、まず、図２に示すように、集電体１０の表面にバインダ４４を捕捉可能なバインダ捕捉用液体２０を付与（典型的には塗布）する。次いで、図３に示すように、上記バインダ捕捉用液体２０が付与された集電体１０の表面に、活物質４２及びバインダ４４を含む合材ペースト３０を付与（典型的には塗布）する。そして、図４に示すように、上記付与された合材ペースト３０を乾燥させることにより集電体１０上に合材層４０が形成された電極５０を得る。

本実施形態に係る製造方法によれば、集電体１０の表面にバインダ４４を捕捉可能なバインダ捕捉用液体２０を付与し、その上に活物質４２及びバインダ４４を含む合材ペースト３０を付与（典型的には塗布）するので、合材ペースト３０中のバインダ４４が上記バインダ捕捉用液体２０によって捕捉され、集電体１０表面近傍において定着（固着）する。このことによって、合材層の表層部へのバインダ４４の偏析が抑制され、合材層４０と集電体１０との密着性（接合強度）を良好にすることができる。したがって、本実施形態によれば、集電体１０に対して密着性のよい合材層４０を備えた高性能な電極５０を製造することができる。

上記バインダ捕捉用液体は、合材ペースト中のバインダ４４を捕捉可能な液体であればよい。そのような液体の例として、バインダが接触した際にゲル化する液体が挙げられる。例えば、バインダとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いる場合は、バインダ捕捉用液体としてＰＶＤＦが接触したときにゲル化する液体を好ましく採用し得る。ＰＶＤＦが接触したときにゲル化する液体としては、水系液体（水または水を主体とする混合液体）が例示される。上記混合液体を構成する水以外の溶媒成分としては、水と均一に混合し得る有機溶媒（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、該水系溶媒の８０質量％以上（より好ましくは９０質量％以上、さらに好ましくは９５質量％以上）が水である水系液体の使用が好ましい。特に好ましい例として、実質的に水からなる水系液体が挙げられる。このように水系液体を用いることによって、合材ペースト中のバインダ（ＰＶＤＦ）が集電体近傍の水系液体と混ざってゲル化し、非流動化する。このことによって、バインダを集電体表面近傍に定着できる。

このようなバインダ捕捉用液体２０を集電体１０の表面に付与（典型的には塗布）する操作は、一般的な流体の塗布技術、例えば印刷法（インクジェット、凸版、グラビア、スクリーン等）、ディスペンサ法、スプレー噴霧法等を用いて行うことができる。例えば、図５に示すように、適当なスプレー噴霧装置（スプレーガン等）９０を使用して、上記集電体１０の表面に所定量のバインダ捕捉用液体２０を噴霧することによって、上記バインダ捕捉用液体を均一な厚みで層状に塗布することができる。かかる層状のバインダ捕捉用液体２０の厚みは特に限定されないが、通常は１μｍ〜３０μｍにすることが適当であり、通常は３μｍ〜１０μｍ程度にすることが好ましい。

上記バインダ捕捉用液体の塗布量（単位面積あたりの塗布量）としては特に限定されないが、上記液体の塗布量が少なすぎると、上記バインダを十分に捕捉（例えばゲル化）できず、バインダ偏析抑制効果が十分に得られない場合がある。その一方で、上記液体の塗布量が多すぎると噴霧する液体の量が多くなり、乾燥に時間がかかる場合がある。したがって、バインダ捕捉用液体の塗布量は、凡そ０．０１ｍｌ／ｃｍ^２〜０．１ｍｌ／ｃｍ^２にすることが適当であり、通常は０．０３ｍｌ／ｃｍ^２〜０．０６ｍｌ／ｃｍ^２となるように調整することが好ましい。

上記バインダ捕捉用液体２０は、集電体１０の表面のうち、少なくとも合材層４０が形成される範囲を包含するように付与（塗布）されることが好ましい。例えば、集電体１０の片面のみ（該片面の一部であってもよく全範囲であってもよい。）に合材層４０が形成される場合には該片面の全範囲に亘ってバインダ捕捉用液体２０を付与（塗布）する態様を、また該集電体１０の両面に上記合材層４０が形成される場合には該片面の全範囲に亘って上記バインダ捕捉用液体２０を付与（塗布）する態様を好ましく採用することができる。

ここに開示される好ましい一態様では、上記バインダ捕捉用液体２０を付与する工程よりも前に、集電体１０の表面を親水化するための表面処理を行う。これにより、上記バインダ捕捉用液体２０が集電体１０の表面に馴染みやすくなるので、上記バインダ捕捉用液体が集電体表面で弾かれたりすることなく安定して塗布できる。

上記表面処理としては特に限定されないが、例えば、集電体１０の表面に極性官能基を導入することにより行うとよい。例えば、酸素原子を含む極性官能基（例えば、水酸基、カルボキシル基、アルデヒド基、ケト基等）を導入することにより行うことが好ましい。この場合、酸素原子を含む極性官能基の導入は、酸素を含む化学種（例えば、酸素ガス（Ｏ_２）、オゾン（Ｏ_３）、酸化物イオン（Ｏ^２−）、酸素ラジカル、酸素プラズマ等）を集電体１０の表面に供給することにより行われる。例えば、酸素源ガス種を含む雰囲気下で集電体１０に対して紫外線照射処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、オゾン法、ＥＢ法等を行うことによって酸素原子を含む極性官能基を集電体表面に導入することができる。

このようにして集電体１０の表面にバインダ捕捉用液体２０を付与したら、次いで、図３に示すように、バインダ捕捉用液体２０が付与された集電体１０の表面に、活物質４２及びバインダ４４を含む合材ペースト３０を付与する。

上記合材ペースト３０は、活物質（典型的には粉末状）４２と、バインダ４４と、必要に応じて使用される他の合材層形成成分（例えば導電材）とを適当な溶媒３２中で混合することにより調製され得る。

上記活物質（典型的には粉末状）４２としては、典型的なリチウムイオン二次電池に用いられるものと同じであればよく特に限定されない。例えば、負極に用いられる負極活物質の代表例としては、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム遷移金属複合酸化物（リチウムチタン複合酸化物等）、リチウム遷移金属複合窒化物等が例示される。また、正極に用いられる正極活物質の代表例としては、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２等の、リチウムと一種または二種以上の遷移金属元素とを構成金属元素として含むリチウム遷移金属複合酸化物を主成分とするものが例示される。

上記バインダ４４は、バインダ捕捉用液体によって捕捉され得るものであれば特に制限されないが、上述したポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を好適に使用することができる。あるいは、ポリフッ化ビニリデンの共重合体を用いてもよい。ポリフッ化ビニリデンの共重合体には、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデンとマレイン酸成分との共重合体等の共重合体等が含まれる。この場合でも、集電体表面に水系液体（例えば水）を付与するという簡易な操作によってバインダを集電体近傍に定着できる。

上記合材ペーストの溶媒３２は、使用するバインダを溶解するものであれば特に制限されず、合材ペーストの溶媒として公知のものを用いることができる。バインダとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いる場合は、例えばＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ-ジメチルスルフォキシド、ヘキサメチルフォスフォアミド等の極性の溶媒（有機溶剤）等を用いることができる。中でもＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）が好ましい。Ｎ−メチルピロリドンは水系溶媒（典型的には水）との親和性が高いため、バインダを集電体表面に定着させた後に水系溶媒（バインダ捕捉用液体）がペースト溶媒中に溶解する。このため、バインダのみを集電体表面に定着させることができる。

上記合材ペースト３０は、活物質粉末４２及びバインダ４４の他に、一般的な電極の製造において合材層形成用の合材ペーストに用いられる材料を必要に応じて含有することができる。そのような材料の代表例として導電材が挙げられる。上記導電材としては、カーボンブラック（アセチレンブラック等）のような炭素粉末、ニッケル粉末等の導電性金属粉末等を用いることができる。

特に限定するものではないが、合材ペーストの固形分率は凡そ３０％以上（典型的には３０％〜９０％）であることが好ましく、凡そ４０％〜６０％であることが好ましい。また、合材ペーストの固形分全体に占める活物質の割合は凡そ５０質量％以上（典型的には５０〜９５質量％）であることが好ましく、凡そ７５〜９０質量％であることが好ましい。また、合材ペーストの固形分全体に占めるバインダの割合は凡そ７質量％以下とすることが好ましく、凡そ５質量％以下（例えば凡そ１〜５質量％）とすることが好ましい。また、導電材を含む合材ペーストでは、該合材ペーストの固形分全体に占める導電材の割合を例えば３〜２５質量％とすることができ、凡そ３〜１５質量％であることが好ましい。

このような合材ペースト３０を集電体１０に付与（典型的には塗布）する操作は、該集電体として前述のように表面にバインダ捕捉用液体２０が付与されたものを用いる点以外は従来の一般的なリチウム二次電池用電極の作製と同様にして行うことができる。例えば、適当な塗布装置（ダイコーター等）を使用して、上記液体層２０の上から集電体１０に所定量の合材ペースト３０を塗布することにより製造され得る。その際、合材ペースト３０中のバインダ４４がバインダ捕捉用液体２０により捕捉され、集電体表面近傍に定着することとなる。なお、合材ペースト３０の塗布量（単位面積あたりの塗布量）としては特に限定されないが、固形分に換算して凡そ２ｍｇ／ｃｍ^２〜２０ｍｇ／ｃｍ^２程度にすることが適当であり、通常は３ｍｇ／ｃｍ^２〜７ｍｇ／ｃｍ^２となるように調整することが好ましい。

上記塗布後、適当な乾燥手段で塗布物を乾燥（典型的には７０〜２００℃、好ましくは１２０℃〜１８０℃）することによって、合材ペースト３０中の溶媒（例えばＮＭＰ）３２を除去する。合材ペースト３０から溶媒３２を除去することによって、活物質４２を含む合材層４０が形成される。本実施形態においては、合材ペースト中のバインダ４４がバインダ捕捉用液体２０によって捕捉され、集電体表面に定着するので、合材ペースト３０の乾燥速度を設定するにあたって対流によるバインダの偏析を考慮しなくてもよい。そのため、合材ペースト３０を高速で乾燥できる。例えば、合材ペースト中の溶媒３２を、液面面積１ｍ^２当たり０．１５ｍｌ／ｓ・ｍ^２以上の高速で揮発させることができ、生産性が向上する。乾燥速度の上限値は特に限定されないが、例えば０．３ｍｌ／ｓ・ｍ^２程度である。

このようにして、図４に示すように、集電体１０の表面に合材層４０が形成された電極５０を得ることができる。なお、乾燥後、必要に応じて適当なプレス処理（例えばロールプレス処理）を施すことによって、合材層４０の厚みや密度を調整することができる。

ここに開示される電極製造方法を適用して好ましく製造されるリチウム二次電池用の電極５０の断面構造を図５に模式的に示す。この電極５０は、活物質４２及びバインダ４４を含む合材層４０が集電体１０に保持された構成を有する。この合材層４０は、図４に示すように、集電体１０の表面にバインダ捕捉用液体２０を付与し、その上に活物質４２及びバインダ４４を含む合材ペースト３０を付与して乾燥させることにより形成されたものである。そのため、合材ペースト中のバインダ４４がバインダ捕捉用液体２０によって捕捉され、集電体表面に定着する。そのため、得られた合材層４０の表面（表層部）へのバインダ４４の偏析を抑制することができる。例えば、上記合材層４０を上下方向（厚さ方向）の中央で２分割したときのバインダ偏在度（上層側４０Ｂのバインダ量／下層側４０Ａのバインダ量）は、凡そ２．０未満となる。バインダ偏在度が２．０を上回る（即ち下層側４０Ａのバインダ量よりも上層側４０Ｂのバインダ量のほうが過度に（２倍以上）多い状態になる）と、合材層の集電体近傍のバインダが不足するため、合材層と集電体との密着性が低下する場合があるが、本実施形態においては、バインダ偏在度が２．０未満（好ましくは１．８以下、より好ましくは１．７以下）となるため、合材層と集電体の密着性を良好にすることができる。バインダ偏在度の下限値は特に制限されないが、例えば０．５程度である。なお、合材層中のバインダの分布は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による合材層の断面観察により把握することができる。

次に、本実施形態の方法を適用することにより、合材層の表面（表層部）へのバインダの偏析が抑制され得ることを確認するため、以下の実験を行った。

すなわち、負極活物質４２としてのカーボン粉末と、バインダ４４としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とを、これらの材料の質量比が９８：１：１となるようにＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）中に分散させ、合材ペースト３０を調製した。また、集電体１０としての銅箔の表面に、一般的なコロナ放電処理装置を用いて大気圧コロナ放電処理を行い、集電体表面を親水化した。コロナ放電処理条件としては、電圧１０ｋＶ、周波数２０ｋＨｚ、照射距離１５ｍｍとした。次いで、コロナ放電処理後の集電体１０の親水性表面に、バインダ捕捉用液体２０としての水をスプレー噴霧により塗布した。該バインダ捕捉用液体の塗布量は、約０．０５ｍｌ／ｃｍ^２程度となるように調整した。次いで、上記バインダをバインダ捕捉用液体が付与された集電体１０の表面に上記合材ペースト３０を塗布して乾燥することにより、集電体の表面に負極合材層が設けられた負極シート５０を得た。なお、合材ペーストの塗布量は、約５ｍｇ／ｃｍ^２（固形分基準）となるように調節した。

また、比較例として、集電体としての銅箔の表面にバインダ捕捉用液体を付与せずに負極シートを作製した。集電体表面にバインダ捕捉用液体を付与しなかったこと以外は実施例と同様にして負極シートを得た。

このようにして得られた実施例および比較例の負極合材層中に含まれるバインダ（ＰＶＤＦ）量を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による断面観察により計測した。そして、負極合材層を上下方向（厚さ方向）の中央で２分割したときのバインダ偏在度（上層側のバインダ量／下層側のバインダ量）を評価した。ここで、上層側と下層側とのバインダ量の比は、ＳＥＭ画像のバインダの画素数の比率から求めた。

その結果、集電体表面にバインダ捕捉用液体を付与しなかった比較例では、バインダ偏在度が約２．０となり、凡そ６６％以上のバインダが上層側に偏析していた。これに対し、集電体表面にバインダ捕捉用液体を付与した実施例では、バインダ偏在度が約１．７となり、比較例に比べてバインダの偏析が明らかに改善されていた。この結果から、集電体１０表面にバインダ捕捉用液体２０を付与することによって、バインダの上層側への偏析を抑制できることが確認された。

また、上記得られた実施例および比較例に係る負極シートの集電体１０と負極合材層４０の密着性を引っ張り試験機による９０°剥離試験にて評価した。その結果、集電体表面にバインダ捕捉用液体を付与しなかった比較例では、剥離強度が０．９５Ｎ／ｍとなった。これに対し、集電体表面にバインダ捕捉用液体を付与した実施例では、剥離強度が１．３５Ｎ／ｍとなり、比較例に比べて剥離強度が約１．４倍に向上した。この結果から、集電体表面にバインダ捕捉用液体を付与することによって集電体１０と合材層４０の密着性が良好になることが確認できた。

以下、上述した方法を適用して製造された負極（負極シート）５０を用いて構築されるリチウム二次電池の一実施形態につき、図６に示す模式図を参照しつつ説明する。このリチウム二次電池１００は、負極（負極シート）５０として、表面にバインダを捕捉する液体が付与された集電体を用いて製造された負極（負極シート）５０が用いられている。なお、ここに開示される電極製造方法は負極に限らず、正極および負極のいずれの製造にも適用することができる。

図示するように、本実施形態に係るリチウム二次電池１００は、金属製（樹脂製又はラミネートフィルム製も好適である。）のケース８２を備える。このケース（外容器）８２は、上端が開放された扁平な直方体状のケース本体８４と、その開口部を塞ぐ蓋体８６とを備える。ケース８２の上面（すなわち蓋体８６）には、電極体８０の正極７０と電気的に接続する正極端子７２および該電極体の負極５０と電気的に接続する負極端子７４が設けられている。ケース８２の内部には、例えば長尺シート状の正極（正極シート）７０および長尺シート状の負極（負極シート）５０を計二枚の長尺シート状セパレータ（セパレータシート）７６とともに積層して捲回し、次いで得られた捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって作製される扁平形状の捲回電極体８０が収容される。

負極シート５０は、長尺シート状の負極集電体１０の両面に負極活物質を主成分とする負極合材層４０が設けられた構成を有する。また、正極シート７０も負極シートと同様に、長尺シート状の正極集電体の両面に正極活物質を主成分とする正極合材層が設けられた構成を有する。これらの電極シート５０、７０の幅方向の一端には、いずれの面にも上記電極合材層が設けられていない電極合材層非形成部分が形成されている。

上記積層の際には、正極シート７０の正極合材層非形成部分と負極シート５０の負極合材層非形成部分とがセパレータシート７６の幅方向の両側からそれぞれはみ出すように、正極シート７０と負極シート５０とを幅方向にややずらして重ね合わせる。その結果、捲回電極体８０の捲回方向に対する横方向において、正極シート７０および負極シート５０の電極合材層非形成部分がそれぞれ捲回コア部分（すなわち正極シート７０の正極合材層形成部分と負極シート５０の負極活物質層形成部分と二枚のセパレータシート７６とが密に捲回された部分）から外方にはみ出ている。かかる正極側はみ出し部分（すなわち正極合材層の非形成部分）７０Ａおよび負極側はみ出し部分（すなわち負極活物質層の非形成部分）５０Ａには、正極リード端子７８および負極リード端子７９がそれぞれ付設されており、上述の正極端子７２および負極端子７４とそれぞれ電気的に接続される。

なお、捲回電極体８０を構成する負極シート５０以外の構成要素は、従来のリチウム二次電池の電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば、正極シート７０は、長尺状の正極集電体の上にリチウム二次電池用正極活物質を主成分とする正極合材層が付与されて形成され得る。正極集電体にはアルミニウム箔その他の正極に適する金属箔が好適に使用される。正極活物質は従来からリチウム二次電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２等の、リチウムと一種または二種以上の遷移金属元素とを構成金属元素として含むリチウム遷移金属複合酸化物を主成分とするものが挙げられる。

また、正負極シート７０、５０間に使用されるセパレータシート７６の好適例としては、多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。なお、電解質として固体電解質もしくはゲル状電解質を使用する場合には、セパレータが不要な場合（すなわちこの場合には電解質自体がセパレータとして機能し得る。）があり得る。

そして、ケース本体８４の上端開口部から該本体８４内に捲回電極体８０を収容するとともに適当な電解質を含む電解液をケース本体８４内に配置（注液）する。電解質は例えばＬｉＰＦ_６等のリチウム塩である。例えば、適当量（例えば濃度１Ｍ）のＬｉＰＦ_６等のリチウム塩をジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒（例えば質量比１：１）に溶解してなる非水電解液を使用することができる。

その後、上記開口部を蓋体８６との溶接等により封止し、本実施形態に係るリチウム二次電池１００の組み立てが完成する。ケース８２の封止プロセスや電解質の配置（注液）プロセスは、従来のリチウム二次電池の製造で行われている手法と同様でよく、本発明を特徴付けるものではない。このようにして本実施形態に係るリチウム二次電池１００の構築が完成する。

このようにして構築されたリチウム二次電池１００は、本実施形態の方法を適用して製造された電極を少なくとも一方の電極に用いて構築されていることから、優れた電池性能を示すものである。例えば、上記電極を用いて電池を構築することにより、サイクル耐久性が高い、出力特性に優れる、生産性が良い、のうちの少なくとも一つ（好ましくは全部）を満たすリチウム二次電池１００を提供することができる。

本発明に係る電池（例えばリチウム二次電池）は、上記のとおり電池性能に優れることから、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。したがって本発明は、図７に模式的に示すように、かかる電池（組電池の形態であり得る。）１００を電源として備える車両（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）１を提供する。

１ 車両
１０ 集電体
２０ 液体
３０ 合材ペースト
３２ 溶媒
４０ 合材層
４０Ａ 合材層の下層側
４０Ｂ 合材層の上層側
４２ 活物質
４４ バインダ
５０ 電極
７０ 正極
７２ 正極端子
７４ 負極端子
７６ セパレータ
７８ 正極リード端子
７９ 負極リード端子
８０ 電極体
８２ ケース
８４ ケース本体
８６ 蓋体
１００ リチウム二次電池

Claims (9)

1. 活物質及びバインダを含む合材層が集電体に保持された構成の電池用電極を製造する方法であって、
   集電体の表面にバインダを捕捉可能なバインダ捕捉用液体を付与する工程と、
   前記バインダ捕捉用液体が付与された集電体の表面に、活物質及びバインダを含む合材ペーストを付与する工程と、
   前記付与された合材ペーストを乾燥させることにより前記集電体上に合材層が形成された電極を得る工程と
   を包含する、電池用電極の製造方法。
2. 前記バインダ捕捉用液体として、前記バインダが接触した際にゲル化する液体を付与する、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記バインダは、ポリフッ化ビニリデン及び／又はその共重合体であり、
   前記バインダ捕捉用液体として、水系液体を付与する、請求項２に記載の製造方法。
4. 前記バインダ捕捉用液体を付与する工程よりも前に、前記集電体の表面を親水化するための表面処理を行う、請求項１から３の何れか一つに記載の製造方法。
5. 前記表面処理として、前記集電体の表面に極性官能基を導入する、請求項４に記載の製造方法。
6. 前記バインダ捕捉用液体の付与をスプレー噴霧により行う、請求項１から５の何れか一つに記載の製造方法。
7. 前記合材ペースト中の溶媒を０．１５ｍｌ／ｓ・ｍ^２以上の速度で揮発させる、請求項１から６の何れか一つに記載の製造方法。
8. 請求項１から７のいずれか一つに記載の方法により製造された電極を用いて構築された電池。
9. 請求項８に記載の電池を搭載した車両。

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