JP2016018725A - リチウムイオン二次電池用電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極の生産効率の向上【解決手段】ここで提案される電極の製造方法は、集電体１１にカーボンコート剤１２が予め定められたパターンで塗られる。次に、カーボンコート剤１２を磁場に曝す。この際、カーボンコート剤１２に含まれる炭素材１２ａを集電体１１に対して立つように配向させる（図３参照）。そして、炭素材１２ａが配向した集電体１１の上に、造粒粒子１３ａの粉体１３を供給し、当該粉体１３をスキージする。【選択図】図４

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池用電極の製造方法に関する。本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充電可能な電池一般をいう。「リチウムイオン二次電池」は、電解質イオンとしてリチウムイオンを利用し、正負極間における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。リチウムイオン二次電池は、電解質塩を溶解した非水溶媒からなる非水電解質が用いられた非水電解質二次電池の一種である。

例えば、特開２０１３−０１２３２７号公報には、電極集電体の上にバインダ溶液を塗布した後、その上に活物質とバインダとを含む粉末を堆積させ、当該堆積層を加熱しつつ、厚さ方向に加圧することによって、電極を製造することが開示されている。

また、特開２０１３―１３１３７９号公報には、リチウムイオン二次電池の正極シートの製造に適用される電極の製造方法が開示されている。ここで開示される電極の製造方法には、造粒工程と、混合工程と、供給工程と、磁場印加工程と、熱プレス工程が含まれている。

ここで、造粒工程では、正極活物質と導電材を含む電極合剤が造粒されている。混合工程では、造粒工程で得られた造粒粒子に、細長い形状の黒鉛を混合するものである。供給工程では、かかる混合工程で得られた混合粉体が、集電箔の上に均一に堆積させている。磁場印加工程では、当該混合粉体の堆積物に磁場が印加される。この際、混合粉体中の細長い形状の黒鉛の姿勢が磁場の磁界に沿って立った状態になる。そして、熱プレス工程では、磁場印加後の堆積物が、予め定められた加熱温度かつプレス圧でプレスされる。

特開２０１３−０１２３２７号公報 特開２０１３−１３１３７９号公報

ところで、このようなリチウムイオン二次電池用電極の製造方法において、集電箔の上に、粉体を堆積させて成形する。集電箔の上に粉体を均一に堆積させるため、スキージによって、粉体の厚さを均一に調整する。ここで、スキージは、例えば、集電箔との間に、予め定められた間隙を設けて配置される。かかるスキージを通過する際、集電箔の上に堆積した粉体が崩れたり、纏まって通過したりし、粉体の堆積層に凹凸が生じたり、割れ目が生じたりする場合があった。この場合、上述した不具合は、スキージに集電箔を通過させる速度が速いほど発生し易く、スキージに集電箔をゆっくり通過させる必要があった。

ここで提案されるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法は、以下の工程、
帯状の集電体を用意する工程；
活物質粒子と第１バインダとを含む造粒粒子を用意する工程；
炭素材と第２バインダとが溶媒中に含まれたカーボンコート剤を用意する工程；
集電体にカーボンコート剤を予め定められたパターンで塗る工程；
カーボンコート剤を磁場に曝して、カーボンコート剤に含まれる炭素材を集電体に対して配向させる工程；
炭素材が配向した集電体の上に、造粒粒子の粉体を供給する工程；および、
集電体の上に供給された造粒粒子の粉体をスキージする工程；
を含んでいる。

この電極の製造方法によれば、スキージを通過させる集電体の搬送速度を速くでき、電極の生産効率を向上させることができる。また、活物質層の厚さも均一になるので、電極の性能が安定する。

なお、造粒粒子に含まれるバインダと、カーボンコート剤に含まれるバインダを形式上に区別するため、造粒粒子に含まれるバインダを第１バインダとし、カーボンコート剤に含まれるバインダを第２バインダとしている。なお、造粒粒子に含まれるバインダと、カーボンコート剤に含まれるバインダとは、同じ材料でもよいし、異なる材料でもよい。つまり、製造された電極において、第１バインダと第２バインダが、必ずしも明確に区別されるものでない。

また、ここで、カーボンコート剤には、例えば、鱗片黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブのうちから選択される１種類または２種類以上の炭素材が含まれていてもよい。

図１は、ここで提案されるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法を具現化する製造装置１０を示す模式図である。 図２は、造粒粒子１３ａを模式的に示す図である。 図３は、カーボンコート剤１２が塗布された集電箔１１を示す模式図である。 図４は、集電箔１１の上に供給された造粒粒子１３ａの粉体１３がスキージされる状態を示す側面図である。 図５は、製造方法と、電極を製造する際の集電箔１１の最高成形速度との関係を示すグラフである。

以下、ここで提案されるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法についての一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、各図は模式的に描かれており、例えば、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、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜に省略または簡略化する。

《製造装置１０》
図１は、ここで提案されるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法を具現化する製造装置１０を示す模式図である。ここで、製造装置１０は、図１に示すように、搬送装置２１と、塗布装置２２と、磁場発生装置２３と、供給装置２４と、スキージ２５と、プレスローラ２６、２７とを備えている。ここで、搬送装置２１は集電体１１を搬送する装置である。塗布装置２２は、カーボンコート剤１２を塗布する装置である。供給装置２４は、造粒粒子１３ａ（図２参照）の粉体１３を供給する装置である。製造装置１０を構成するこれらの装置については、後述する。ここで、図２は、造粒粒子１３ａを模式的に示す図である。

《電極の製造方法》
ここで提案されるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法は、以下の工程１〜７を含んでいる。
１．帯状の集電体１１を用意する工程
２．活物質粒子とバインダとを含む造粒粒子１３ａを用意する工程
３．炭素材が溶媒中に含まれたカーボンコート剤１２を用意する工程
４．集電体１１にカーボンコート剤１２を予め定められたパターンで塗る工程
５．集電体１１に塗られたカーボンコート剤１２を磁場に曝して、カーボンコート剤１２に含まれる炭素材を集電体１１に対して配向させる工程（磁場配向工程）
６．炭素材が配向した集電体１１の上に、造粒粒子１３ａの粉体１３を供給する工程
７．集電体１１の上に供給された造粒粒子１３ａの粉体１３をスキージする工程
８．造粒粒子１３ａの粉体１３を集電体１１に押し付ける工程

《集電体１１を用意する工程》
工程１では、集電体１１が用意される。ここで用意される集電体１１は、電極において電気が取り出される部材である。例えば、リチウムイオン二次電池に用いられる集電体１１には、電子伝導性に優れ、電池内部で安定に存在する材料が用いられる。また、軽量化や所要の機械強度や加工のしやすさなどが求められる。例えば、リチウムイオン二次電池の正極には、集電体１１としてアルミニウム箔が用いられる。また、負極には、集電体１１として銅箔が用いられる。図１に示す例では、集電箔として、帯状の金属箔（具体的には、アルミニウム箔（厚さ１５μｍ）または銅箔（厚さ１０μｍ））が用意されており、図示は省略するが、巻芯に巻かれた状態で用意されている。図１では、帯状の集電箔１１が、搬送装置２１によって、予め定められた搬送経路に沿って搬送されている。かかる帯状の集電箔１１は、図１に示すように、ロールｔｏロールによって、搬送しつつ、所定の処理を施すのに向いている。なお、集電体は金属箔に限定されない。例えば、製造される電極の用途によっては、集電体１１は、導電性を有する樹脂フィルムでもよい。また、ここで「用意する」とは、例えば、適宜、所要の材料を材料メーカーから集電体１１を入手することでもよい。

《造粒粒子１３ａを用意する工程》
工程２では、造粒粒子１３ａが用意される。ここで用意される造粒粒子１３ａは、活物質粒子１３ａ１と、バインダ１３ａ２とを少なくとも含んでいるとよい。かかる造粒粒子１３ａの粉体１３は、例えば、活物質粒子１３ａ１とバインダ１３ａ２とを溶媒に混ぜ合わせた合剤（懸濁液）を、スプレードライ製法で造粒することによって得られる。スプレードライ製法では、合剤が乾燥雰囲気中に噴霧される。この際、噴霧される液滴に含まれる粒子が概ね１つの塊になって造粒される。このため、液滴の大きさによって、造粒粒子１３ａに含まれる固形分量が変わり、造粒粒子１３ａの大きさや質量などが変わる。噴霧される液滴には、活物質粒子１３ａ１とバインダ１３ａ２とが少なくとも含まれているとよい。噴霧される液滴には、活物質粒子１３ａ１とバインダ１３ａ２と以外の材料が含まれていてもよく、例えば、導電材が含まれていてもよい。ここで用意される造粒粒子１３ａは、例えば、平均粒径が凡そ６０μｍ〜１００μｍであるとよい。なお、本明細書中において「平均粒径」とは、特記しない限り、レーザ散乱・回折法に基づく粒度分布測定装置に基づいて測定した粒度分布における積算値５０％での粒径、すなわち５０％体積平均粒子径を意味するものとする。

〈活物質粒子１３ａ１〉
ここで提案される電極の製造方法は、種々の電極に適用できる。例えば、リチウムイオン二次電池では、正極用の電極および負極用の電極の何れにも適用できる。造粒粒子１３ａに含まれる活物質粒子１３ａ１は、作製される電極によって異なる。例えば、活物質粒子１３ａ１には、リチウムイオン二次電池の正極用の電極を製造する場合には、当該正極に用いられる活物質粒子が用いられる。また、リチウムイオン二次電池の負極用の電極を製造する場合には、当該負極に用いられる活物質粒子が用いられる。

〈リチウムイオン二次電池の正極に用いられる活物質粒子の例〉
ここでは、リチウムイオン二次電池を例に挙げる。リチウムイオン二次電池の正極に用いられる活物質粒子１３ａ１の好適例として、リチウムニッケル酸化物（例えばＬｉＮｉＯ_２）、リチウムコバルト酸化物（例えばＬｉＣｏＯ_２）、リチウムマンガン酸化物（例えばＬｉＭｎ_２Ｏ_４）等のリチウムと遷移金属元素とを構成金属元素として含む酸化物（リチウム遷移金属酸化物）や、リン酸マンガンリチウム（ＬｉＭｎＰＯ_４）、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）等のリチウムと遷移金属元素とを構成金属元素として含むリン酸塩などが、挙げられる。これらは、粒子形態で使用され、適宜に、正極活物質粒子と称される。正極活物質粒子は、一種または二種以上を用いてもよい。これらの正極活物質粒子は導電性が低いので、正極活物質層には導電性を高めるために導電材が含まれている。この場合、導電材は、スプレードライで噴霧される液滴中に含められているとよい。

〈リチウムイオン二次電池の負極に用いられる活物質粒子の例〉
リチウムイオン二次電池の負極に用いられる活物質粒子の好適例としては、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、リチウム遷移金属酸化物、リチウム遷移金属窒化物などが挙げられる。これらは、粒子形態で使用され、適宜に、負極活物質粒子と称される。負極活物質粒子は、一種または二種以上を用いてもよい。負極活物質層には、導電性を高めるために導電材が含まれていてもよく、この場合、導電材は、スプレードライで噴霧される液滴中に含められているとよい。

〈導電材（導電補助剤）〉
導電材としては、例えば、カーボン粉末、カーボンファイバーなどのカーボン材料が例示される。このような導電材から選択される一種を単独で用いてもよく二種以上を併用してもよい。カーボン粉末としては、例えば、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、黒鉛化カーボンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、グラファイトなどの粉末を用いることができる。かかる導電材は、活物質粒子１３ａ１と集電箔１１との導電パスを形成する上で、導電性が乏しい活物質粒子１３ａ１を用いる場合に好適に添加される。

〈バインダ１３ａ２〉
次に、造粒粒子１３ａを用意する工程において、造粒粒子１３ａに含ませるバインダ１３ａ２を説明する。ここで造粒粒子１３ａは、好適には、スプレードライ製法で造粒される。このため、造粒粒子１３ａに含ませるバインダ１３ａ２には、溶媒に溶解または分散可能なポリマーが用いられる。水性溶媒に溶解または分散可能なポリマーとしては、例えば、フッ素系樹脂（例えば、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−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ゴム類（スチレンブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、アクリル酸変性ＳＢＲ樹脂（ＳＢＲ系ラテックス）など）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、酢酸ビニル共重合体、アクリレート重合体などが挙げられる。また、非水溶媒に溶解または分散可能なポリマーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）などのポリマーが挙げられる。なお、ここでは、造粒粒子１３ａに含ませるバインダ１３ａ２を例示しているが、造粒粒子１３ａに含ませるバインダ１３ａ２は、ここに例示されるものに限定されない。また、スプレードライ製法において造粒する際に用意される合剤（懸濁液）に含ませる増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）などのセルロース系ポリマーが好適に用いられる。

《カーボンコート剤１２を用意する工程》
工程３では、カーボンコート剤１２が用意される。ここで用意されるカーボンコート剤１２は、溶媒に炭素材１２ａとバインダ１２ｂを混ぜた溶液である。カーボンコート剤１２の溶媒としては、環境負荷を軽減するとの観点において、いわゆる水系の溶媒が好適に用いられる。この場合、水または水を主体とする混合溶媒が用いられる。また、カーボンコート剤１２の溶媒は、いわゆる水系の溶媒に限定されず、いわゆる有機溶剤系であってもよい。有機溶剤系のものとしては、例えばＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）などが挙げられる。

カーボンコート剤１２に含まれる炭素材としては、例えば、細長い形状（楕円球形や棒状や針状）あるいは扁平な形状（例えば、板状の積層構造）を有しているとよい。炭素材の好適例としては、鱗片黒鉛などが挙げられる。また、鱗片黒鉛に限らず、カーボンコート剤には、例えば、鱗片黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブのうちから選択される１種類または２種類以上の炭素材が含まれていてもよい。炭素材は、平均粒径（Ｄ５０）が凡そ０．０３μｍ〜３．０μｍ程度であるとよい。レーザ散乱・回折法に基づく粒度分布測定装置によれば、鱗片黒鉛では、長辺の長さが反映されて、粒径が評価される。

また、カーボンコート剤１２に含まれるバインダとしては、溶媒に分散し得るものが好ましい。本形態においては、溶媒が水系のものであるため、例えば、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）などが好ましい。また、溶媒として有機溶剤系のものを用いた際には、バインダとして、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）などを好ましく用いることができる。カーボンコート剤１２の好適例としては、例えば、リチウムイオン二次電池の正極では、水を溶媒とし、バインダとしてのアクリル樹脂（例えば、ポリメタクリル酸エステル樹脂）と、炭素材（ここでは、鱗片黒鉛）とを混ぜ合わせるとよい。また、リチウムイオン二次電池の負極では、水を溶媒とし、バインダとしてのＳＢＲと、炭素材（ここでは、鱗片黒鉛）とを混ぜ合わせるとよい。

ここで、固形分であるＳＢＲと炭素材の質量割合は、例えば、ＳＢＲ：炭素材＝４．０：９６．０であるとよい。カーボンコート剤１２に含まれるバインダは、造粒粒子１３ａに含まれるバインダ１３ａ２（図２参照）と同じでもよいし、造粒粒子１３ａに含まれるバインダ１３ａ２とは異なっていてもよい。

《カーボンコート剤１２を塗布する工程》
工程４では、集電箔１１の上にカーボンコート剤１２が塗布される。図３は、カーボンコート剤１２が塗布された集電箔１１を示している。カーボンコート剤１２は、例えば、図３に示すように、予め定められたパターンで集電箔１１に塗布されるとよい。また、カーボンコート剤１２は、例えば、１〜２０μｍ程度に薄く塗られているとよく、グラビア印刷などで塗布されるとよい。例えば、図１では、塗布装置２２には、ダイレクトグラビアロールコーター（direct gravure roll coater）が例示されている。かかる塗布装置２２では、微細なパターンが表面に彫刻されたグラビアロール２２ａを用いたダイレクトグラビアによって、カーボンコート剤１２が集電箔１１に転写される。グラビアロール２２ａは、例えば、版の深さが凡そ１０μｍ〜３０μｍ（例えば、２０μｍ）、回転軸に対して傾いた斜線に沿った幅５０μｍ、２００μｍピッチの溝を有しているとよい。また、グラビアロール２２ａに形成される溝のパターンは、横縞状、格子状でもよい。格子状は、例えば、図３に示すように、斜線を格子状に組み合わせたパターンでもよい。また、横縞状は、図示は省略するが、帯状の集電箔１１の幅方向に沿って、また長さ方向に予め定められた間隔でカーボンコート剤１２が塗布されているとよい。グラビアロール２２ａの溝の幅やピッチは、種々変更してもよい。

図１に示す例では、搬送装置２１において、カーボンコート剤１２が塗布される処理面（活物質層が形成される面）を下に向けて、帯状の集電箔１１を搬送し、当該集電箔１１にグラビアロール２２ａを当てるとよい。グラビアロール２２ａの下側は、貯留槽２２ｂに貯められたカーボンコート剤１２に浸かっている。これにより、貯留槽２２ｂに貯められたカーボンコート剤１２は、グラビアロール２２ａを通じて集電箔１１に連続して転写される。カーボンコート剤１２は、例えば、凡そ１μｍ〜１０μｍの厚さで集電箔１１に塗るとよい。

《磁場配向工程》
工程５の磁場配向工程では、集電箔１１の上に塗布されたカーボンコート剤１２を磁場に曝して、カーボンコート剤１２に含まれる炭素材１２ａを集電箔１１に対して配向させる。ここでは、磁場発生装置２３は、集電箔１１が搬送される搬送経路において、カーボンコート剤１２が塗られる塗布装置２２の下流側に設けられている。磁場発生装置２３は、当該部位を通過する集電箔１１を挟んで、集電箔１１の表裏に対向するように配置された永久磁石２３ａ、２３ｂを備えている。集電箔１１に塗られたカーボンコート剤１２に含まれる炭素材１２ａは、かかる永久磁石２３ａ、２３ｂが生じさせる磁場に曝されて、集電箔１１に対して立った状態に配向する。

図３は、カーボンコート剤１２が塗布された集電箔１１を示す平面図であるが、そのうち黒い四角の枠で囲まれた部位について、拡大した断面図が合わせて示されている。かかる断面図において模式的に示すように、磁場に曝されることによって、カーボンコート剤１２に含まれる炭素材１２ａが集電箔１１に対して立つ。合わせてカーボンコート剤１２は、薄く塗られており、乾燥も速い。乾燥の際、カーボンコート剤１２にマイグレーションが生じる。かかるマイグレーションによって、カーボンコート剤１２に含まれるバインダ１２ｂがカーボンコート剤１２の表層に移動する傾向がある。ここで提案される電極の製造方法では、カーボンコート剤１２が磁場に曝されて、カーボンコート剤１２に含まれる炭素材１２ａが集電箔１１に対して立っている。このため、マイグレーションが生じたときに、カーボンコート剤１２に含まれるバインダ１２ｂがカーボンコート剤１２の表面に移動し易く、カーボンコート剤１２の表層ではバインダ１２ｂの割合が多くなる。

《粉体１３を供給する工程》
工程６では、集電箔１１の上に造粒粒子１３ａの粉体１３が供給される。図１に示す例では、集電箔１１（帯状の集電箔）は、搬送装置２１の搬送ローラ２１ａに沿って転回され、カーボンコート剤１２が塗布された処理面を上に向けて搬送される。集電箔１１の搬送経路には、供給装置２４と、スキージ２５と、プレスローラ２６、２７が順に配置されている。

〈供給装置２４〉
ここで造粒粒子１３ａの粉体１３は、供給装置２４によって集電箔１１の上に供給される。供給装置２４は、造粒粒子１３ａの粉体１３を貯留するホッパー２４ａを備えている。ホッパー２４ａは、図示は省略するが、造粒粒子１３ａの粉体１３を供給する量を調整する調整装置を備えているとよい。この場合、ホッパー２４ａは、例えば、集電箔１１の搬送速度などに応じて粉体１３の供給量を調整し、適当な量の粉体１３を集電箔１１の上に供給するとよい。

〈スキージ２５〉
工程７では、集電箔１１の上に供給された造粒粒子１３ａの粉体１３がスキージされる。かかる工程では、例えば、集電箔１１に供給された粉体１３の厚さが均一に整えられる。この実施形態では、供給装置２４の下流側（集電箔の搬送経路における下流側）にスキージ２５が設けられている。スキージ２５は、集電箔１１の上に供給された粉体１３の厚さを調整する。例えば、スキージ２５と搬送される集電箔１１との間には間隙があり、かかる間隙に応じて通過する粉体１３の厚さが調整される。この実施形態では、スキージ２５は、ロール状の部材である。なお、スキージ２５は、ブレード状の部材でもよい。スキージ２５と搬送される集電箔１１との間隙は、造粒粒子１３ａの粒径および目付量（設計目付量）にもよるが、例えば、凡そ１００μｍ〜３００μｍ程度（好適例としては、凡そ１５０μｍ〜２５０μｍ程度）に調整するとよい。

図４は、集電箔１１の上に供給された造粒粒子１３ａの粉体１３がスキージされる状態を示す側面図である。この実施形態では、図４に示すように、スキージ２５は、一対のスキージローラ２５ａ、２５ｂを備えており、所要の間隙が設定され、粉体１３が供給された集電箔１１を挟むように対向している。集電箔１１側のスキージローラ２５ｂ（下側のスキージローラ）は、集電箔１１の搬送方向に沿って回転している。粉体１３側のスキージローラ２５ａ（上側のスキージローラ）は、集電箔１１の搬送方向とは逆向きに回転している。これにより、余剰の粉体１３は、スキージ２５を通過せずに集電箔１１の上から除去される。

この実施形態では、上述したように集電箔１１の上にカーボンコート剤１２が予め定められたパターンで塗布されている。さらに、磁場に曝してカーボンコート剤１２に含まれる炭素材１２ａが集電箔１１に対して立っている。また、カーボンコート剤１２の表面には、バインダ１２ｂの割合が多い（図３参照）。集電箔１１の上に供給された造粒粒子１３ａの粉体１３は、当該カーボンコート剤１２に引っ掛かりつつ、スキージ２５を通過する。このため、スキージ２５によって粉体１３の厚さが調整され易く、凹凸が生じにくい。

《粉体１３を集電箔１１に押し付ける工程》
さらに、工程８では、造粒粒子１３ａの粉体１３が集電箔１１に押し付けられる。この実施形態では、プレスローラ２６、２７は、帯状の集電箔１１が搬送される搬送経路において、造粒粒子１３ａの粉体１３と集電箔１１とを挟む部材である。この場合、集電箔１１に堆積させる粉体１３の厚さを考慮して、プレスローラ２６、２７の間隙を調整するとよい。これによって、適当な強さで造粒粒子１３ａの粉体１３が集電箔１１に押し付けられる。そして、造粒粒子１３ａの粉体１３中で、バインダ１３ａ２の接触箇所が増え、造粒粒子１３ａに所要の密着力が得られる。この場合も、集電箔１１の上に供給された造粒粒子１３ａの粉体１３は、当該カーボンコート剤１２に引っ掛かっているので、粉体１３が崩れにくい。

ここで、集電箔１１の両面に活物質層を形成する場合には、上記の方法で集電箔１１の片面に活物質層を形成した後で、同様の方法にて、集電箔１１の反対側の面に活物質層を形成するとよい。ここで提案される電極の製造方法では、集電箔１１にカーボンコート剤１２が塗布されているが、かかるカーボンコート剤１２は、炭素材１２ａを含むので、導電性が高い。カーボンコート剤１２中の炭素材１２ａは、磁場配向によって、集電体から立っている。このため、電極の電気的な抵抗が低く抑えられる。

《試験例》
以上のように、ここで提案される電極の製造方法では、特に、スキージ２５を通過する際に、造粒粒子１３ａの粉体１３が崩れにくく、粉体１３の厚さが整いやすい。このため、スキージ２５通過時に粉体１３に凹凸が生じる事象が生じにくい。このため、集電箔１１の搬送速度を早くすることもでき、電極の生産性を向上させることができる。図５は、ここで提案される電極の製造方法を含む種々の製造方法について、電極を製造する際の集電箔１１の搬送速度をどの程度速くできるかを示している。

〈製造方法〉
製造方法１は、帯状の集電箔にカーボンコート剤１２を塗布せずに作製する電極の製造方法である。製造方法２は、カーボンコート剤１２を帯状の集電箔に対して横縞状に塗布した電極である。製造方法３は、カーボンコート剤１２を帯状の集電箔に対して斜め格子状（図３参照）に塗布した電極である。つまり、製造方法２、３の電極の製造方法は、上述した工程１〜工程８が含まれている。これに対して、製造方法１は、カーボンコート剤１２を用意し、塗布し、磁場配向させる工程３〜工程５を省いたものである。また、製造方法２では、カーボンコート剤１２を横縞状とし、製造方法３では、斜め格子状にしたものである。

ここで、製造方法２と製造方法３のカーボンコート剤１２の塗布量は同じである。また、製造方法１〜３において、その余の点、つまりカーボンコート剤の有無および塗布パターンを除いて、電極を製造する方法や条件は同じとした。例えば、集電箔、造粒粒子１３ａの粉体１３、粉体１３の供給量、スキージローラ２５ａ、２５ｂの間隙、プレスローラ２６、２７のプレス圧、カーボンコート剤１２の材料などは、同じ条件とした。

この試験では、造粒粒子１３ａの粉体１３を供給してスキージ２５を通過させながら集電箔１１の搬送速度を徐々に速くしていく。そして、スキージ２５通過時に粉体１３に凹凸が表れ出す速度を最高成形速度とした。この結果、図５に示すように、製造方法１に比べて、製造方法２、３では、最高成形速度が格段に高くなることが確認された。

このように、ここで提案される電極の製造方法は、図１および図２に示すように、集電箔１１にカーボンコート剤１２が予め定められたパターンで塗られる（塗布装置２２）。次に、カーボンコート剤１２を磁場に曝す（磁場発生装置２３）。この際、カーボンコート剤１２に含まれる炭素材１２ａを集電箔１１に対して立つように配向させる（図３参照）。そして、炭素材１２ａが配向した集電箔１１の上に、造粒粒子１３ａの粉体１３を供給し、当該粉体１３をスキージする（供給装置２４、スキージ２５）。これによって、スキージを通過させる集電箔１１の搬送速度を速くでき、電極の生産効率を向上させることができる。また、活物質層の厚さも均一になるので、電極の性能が安定する。

以上、ここで提案される電極の製造方法を説明したが、特に言及されない限りにおいて、本発明に係る電極の製造方法は上述した実施形態に限定されない。

また、ここで提案される製造方法によって製造される電極は、生産性がよく、安定した品質の電極が得られる。このため、量産性と安定した性能が要求される用途で好ましく用いられる。かかる用途としては、例えば、車両に搭載されるモーター用の動力源（駆動用電源）が挙げられる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）、電気トラック、原動機付自転車、電動アシスト自転車、電動車いす、電気鉄道等が挙げられる。なお、かかる非水電解液二次電池は、それらの複数個を直列および／または並列に接続してなる組電池の形態で使用されてもよい。

１０ 製造装置
１１ 集電箔（集電体）
１２ カーボンコート剤
１２ａ 炭素材
１２ｂ バインダ
１３ 粉体
１３ａ 造粒粒子
１３ａ１ 活物質粒子
１３ａ２ バインダ
２１ 搬送装置
２１ａ 搬送ローラ
２２ 塗布装置
２２ａ グラビアロール
２２ｂ 貯留槽
２３ 磁場発生装置
２３ａ 永久磁石
２４ 供給装置
２４ａ ホッパー
２５ スキージ
２５ａ、２５ｂ スキージローラ
２６、２７ プレスローラ

Claims (2)

1. 帯状の集電体を用意する工程；
   活物質粒子と第１バインダとを含む造粒粒子を用意する工程；
   炭素材と第２バインダとが溶媒中に含まれたカーボンコート剤を用意する工程；
   前記集電体に前記カーボンコート剤を予め定められたパターンで塗る工程；
   前記カーボンコート剤を磁場に曝して、前記カーボンコート剤に含まれる炭素材を前記集電体に対して配向させる工程；
   前記炭素材が配向した前記集電体の上に、前記造粒粒子の粉体を供給する工程；および、
   前記集電体の上に供給された前記造粒粒子の粉体をスキージする工程；
   を含む、
   リチウムイオン二次電池用電極の製造方法。
2. 前記カーボンコート剤には、鱗片黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブのうちから選択される１種類または２種類以上の炭素材が含まれている、請求項１に記載されたリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。

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