JP2018045952A - 電極及び電気化学デバイスの製造方法と電極ロール - Google Patents

Abstract

【課題】電気的短絡を防ぐための絶縁樹脂層を構成する材料の無駄を少なくすることができる電極及び電気化学デバイスの製造方法と電極ロールを提供する。【解決手段】集電体２上に活物質層３が形成されている塗布部と、活物質層３が形成されていない未塗布部とを有する電極の製造方法が、長尺の集電体２に、集電体２の長手方向に沿って複数の活物質層３が間隔をおいて並んで位置するように、間欠的に活物質層３を形成するステップと、塗布部の各々の、長手方向の少なくとも一方の端部上に、塗布部と未塗布部とにまたがるように絶縁樹脂層４を形成するステップと、を含む。絶縁樹脂層４を形成するステップでは、長手方向に交差する幅方向において部分的にのみ絶縁樹脂層４を形成する。【選択図】図４

Description

本発明は電極及び電気化学デバイスの製造方法と電極ロールに関する。

携帯電話、デジタルカメラ、ラップトップコンピュータなどの携帯型電子機器の電源や、車両用や家庭用の電源として広く普及している二次電池等の電気化学デバイスの１種として、積層型の電気化学デバイスがある。積層型の電気化学デバイスは、複数対のシート状電極、すなわち複数のシート状の正極と複数のシート状の負極がセパレータを介して交互に繰り返し積層された電極積層体を有している。

電気化学デバイス用のシート状の電極は、集電体に活物質（結着剤や導電材などを含む合剤である場合も含む）が塗布された塗布部と、電極端子と接続するために活物質が塗布されていない未塗布部とを備えている。積層型の電気化学デバイスでは、正極端子の一端が正極の未塗布部に電気的に接続されて他端が外装容器の外部に延び、負極端子の一端が負極の未塗布部に電気的に接続されて他端が外装容器の外部に延びるように、電極積層体が外装容器内に封入されている。外装容器内には電極積層体とともに電解液も封入されている。二次電池は年々大容量化する傾向にあり、これに伴って、仮に電気的短絡が発生した場合の発熱がより大きくなり危険が増すため、電池の安全対策がますます重要になっている。安全対策の例として、正極と負極との間の短絡を防止するために、正極の塗布部と未塗布部の境界部分にテープ状の絶縁部材が貼り付けられた構成がある。また、特許文献１には、正極の塗布部と未塗布部の境界部分にテープ状の絶縁部材ではなくアルミナペーストが塗布されて絶縁層（アルミナ含有層）が形成された構成の電極が開示されている。

特開２０１２−７４３５９号公報

集電体における正極や負極の未塗布部は、電極端子と接続するための接続用のタブとして用いられる。電極端子との接続という目的を達成するためにはタブは塗布部に比べて幅が狭くても構わないので、未塗布部全体をタブとして用いるのではなく、未塗布部の一部を切り落として、幅が狭いタブを形成することがある。このタブの付け根にあたる位置に、絶縁部材が塗布部と未塗布部との全幅にまたがって設けられていると、幅が狭いタブを形成するために集電体の一部を切り落とす際に、集電体の切り落とされる部分に形成されている絶縁部材は、電極の一部として用いられることはなく無駄になる。

特に、積層型の二次電池の電極を製造する場合において、塗布部に比べて幅が狭いタブを取り出す場合には、積層数に応じて切り落とされて無駄になる絶縁部材や絶縁層の量が多く、材料の無駄に伴う製造コストの増大の問題が大きい。

正極の塗布部と未塗布部の境界部分にテープ状の絶縁部材が貼り付けられると、電極積層体が厚くなり、体積あたりのエネルギー密度が低下する。電極積層体の一部のみ、すなわちテープ状の絶縁部材が貼り付けられた部分のみが厚くなると、電極積層体を均等に押さえることができず、電気特性のばらつきやサイクル特性の低下を引き起こす。このように、テープ状の絶縁部材を貼り付けることにより、電気化学デバイスの性能の低下が生じる場合がある。

そこで、本発明の目的は、電気的短絡を防ぐための絶縁樹脂層を構成する材料の無駄を少なくすることができる電極及び電気化学デバイスの製造方法と電極ロールを提供することにある。

本発明の、集電体上に活物質層が形成されている塗布部と、活物質層が形成されていない未塗布部とを有する電極の製造方法は、長尺の集電体に、集電体の長手方向に沿って複数の活物質層が間隔をおいて並んで位置するように、間欠的に活物質層を形成するステップと、塗布部の各々の、長手方向の少なくとも一方の端部上に、塗布部と未塗布部とにまたがるように絶縁樹脂層を形成するステップと、を含む。絶縁樹脂層を形成するステップでは、長手方向に交差する幅方向において部分的にのみ絶縁樹脂層を形成する。

本発明によると、電極の電気的短絡を防ぐための絶縁樹脂層を構成する材料の無駄を少なくすることができる。また、絶縁樹脂層の一端を、正極の塗布部と未塗布部の境界における正極の塗布部の傾斜面上に位置させれば、電極を積層したときの厚みの不均一を防ぎ、体積効率の低下や電気特性の低下を防ぐ効果が得られる。

本発明の製造方法によって製造された電極の側面図である。 図１Ａに示す電極の平面図である。 本発明の電極の製造方法の一実施形態の活物質層形成工程を示す平面図である。 図２Ａに示す活物質層形成工程を示す側面図である。 図２Ａ，２Ｂに示す活物質層形成工程に続く絶縁樹脂層形成工程を示す平面図である。 図３Ａに示す絶縁樹脂層形成工程を示す側面図である。 図３Ａ，３Ｂに示す絶縁樹脂層形成工程に続く切断工程を示す平面図である。 比較例の切断工程を示す平面図である。 図５Ａに示す切断工程によって形成された比較例の電極を示す平面図である。 図１Ｂの要部の拡大図である。 本発明の電極の製造方法を模式的に示す側面図である。 図７に示す電極の製造方法に用いられるダイヘッドのシムを示す平面図である。 本発明の電極の製造方法の他の例を模式的に示す側面図である。 本発明の電極ロールを示す斜視図である。 本発明の製造方法によって製造された電気化学デバイスの一例である積層型二次電池の側面断面図である。 図１１ＡのＡ−Ａ線断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［電極の基本構成］
まず、本発明によって製造される電極の基本構造について説明する。図１Ａ，１Ｂに示す電極１は、集電体２と、集電体２に塗布された活物質層３とを含む。集電体２の表面と裏面には、活物質層３が形成された塗布部と、活物質層３が形成されていない未塗布部とをそれぞれ有する。活物質層３（塗布部）の長手方向の一方の端部上に、塗布部（活物質層３）と未塗布部（集電体２の活物質層が形成されていない部分）とに跨るように、絶縁樹脂層４が形成されている。一例としては、絶縁樹脂層４は、アルミナ粉などの絶縁材料をポリマー（樹脂）とともに溶剤に分散させた塗布剤が、集電体２及び活物質層３の上に塗布された後に固化したものである。活物質層３（塗布部）の長手方向の他方の端部は集電体２と同じ位置で終端しており、未塗布部が設けられておらず、絶縁樹脂層４も設けられていない。

［電極の製造方法］
図１Ａ，１Ｂに示す電極１の製造方法について説明する。電極１を効率良く製造するために、図２Ａ，２Ｂに示すように、１枚の長尺のシート状の集電体２の複数個所に活物質層３をそれぞれ形成し、図３Ａ，３Ｂに示すように、絶縁樹脂層４を形成する。この活物質層３の形成と絶縁樹脂層４の形成を、集電体２の表裏両面に対して行ったら、図４に仮想的に示す切断線１９に沿って切断することによって、複数の電極１（図１Ａ，１Ｂ参照）を得る。

この電極１の製造方法では、活物質層３（塗布部）の長手方向の一方の端部であって、塗布部と未塗布部の境界部分を覆う位置に、テープ状の絶縁部材を貼り付けるのではなく、主に樹脂（ポリマー）からなる塗布剤を塗布することによって絶縁樹脂層４を形成している。そして、図３Ａ，４に示すように、絶縁樹脂層４は、集電体２の全幅に亘って形成するのではなく、切断線１９に沿って切断した際に切り落とされずにタブ（未塗布部）として残る部分とその近傍のみに形成している。言い換えると、切断前の集電体２の幅方向（長手方向に交差する方向であって、長手方向に直交する方向）に沿って、複数の絶縁樹脂層４が互いに間隔を置いて並んで位置している。各絶縁樹脂層４は、切断後に個々の電極１のタブになる部分の付け根にあたる位置に設けられており、それ以外の部分には設けられていない。この製造方法によると、必要な部分にのみ絶縁樹脂層４を形成するため、材料の無駄が省ける。

ここで、本発明と対比するための比較例として、切断前の集電体２の全幅にわたって絶縁樹脂層１５を形成した状態と、その後に切断工程を行って形成した電極を、図５Ａ，５Ｂに示す。図５Ａに示すように、全幅に亘って絶縁樹脂層１５を形成すると、絶縁樹脂層１５の、個々の電極を得るために切断線１９に沿って切断する際に切り落とされて無駄になる部分１５ａが多い。また、切り落とされずに電極の活物質層３の上に残存している部分１５ｂは、他の電極との間の電気的短絡の防止のためにはほとんど寄与することがなく不必要である。さらに、例えばこの電極が二次電池に採用された場合に、絶縁樹脂層１５の、電極の活物質層３の上に残存している部分１５ｂが、活物質層３におけるイオンの出入りを妨げて、電池の充電や放電の性能を低下させるおそれがある。このように、絶縁樹脂層１５の切り落とされた部分１５ａは材料の無駄になり、活物質層３の上に残存している部分１５ｂは、電極の機能を低下させるという問題がある。さらに、アルミナ等を含む絶縁樹脂層１５は硬く、切断時に切断用刃（図示せず）を劣化させる可能性がある。集電体２の全幅にわたって絶縁樹脂層１５が形成されていると、図５Ａに示す切断線１９から明らかなように、絶縁樹脂層１５を切断する個所が大きく、特に集電体２の幅方向に沿って絶縁樹脂層１５を切断する長さが長く、切断用刃の劣化が激しい。

これに対し、図１Ａ〜４に示す本実施形態では、個々の電極のタブとなる部分とその近傍にのみ絶縁樹脂層４を形成するため、絶縁樹脂層４の、個々の電極を得るために切断線１９に沿って切断する際に切り落とされて無駄になる部分は少なく、切り落とされずに電極の活物質層３の上に残存する部分もごく僅かである。すなわち、絶縁樹脂層４が無駄になる量が少なく、絶縁樹脂層４が電極１の機能を低下させることもほとんど無い。また、図４に示す切断線１９から明らかなように、集電体２の幅方向に沿って絶縁樹脂層４を切断する部分はほとんどなく、絶縁樹脂層４を切断する個所が小さいため、切断用刃の劣化を小さくすることができる。

また、テープ状の絶縁部材を用いる場合には、テープ状の絶縁部材を個々の電極のタブとなる部分とその近傍にのみ貼り付けようとすると、複数の短いテープ状の絶縁部材を１つ１つ個別に貼り付ける必要があり、作業が非常に煩雑になるため好ましくない。しかし、本発明では、主に樹脂からなる塗布剤を集電体２に塗布するため、必要な部分のみに部分的に絶縁樹脂層４を形成することは、集電体の全幅に亘って絶縁樹脂層を形成する場合と比べても煩雑ではなく、容易に行うことができる。すなわち、作業をあまり繁雑にすることなく、絶縁樹脂層４の材料の無駄を省くことができる。

テープ状の絶縁部材を剥がれないようにしっかりと固定するには、平坦化された活物質層３の上面も含む広い範囲に接着することが好ましい。しかし、その結果、活物質層３とテープ状の絶縁部材とが重なる部分の厚さが、他の部分に比べて厚くなる。この電極を多数重ねて電極積層体を構成すると、各電極の絶縁部材による厚さの増大が累積して、電極積層体の部分的な厚さの差が大きくなる。そうすると、体積あたりのエネルギー密度が低下するとともに、電極積層体を均等に押さえることができないことよる電気特性のばらつきやサイクル特性の低下を引き起こす。これに対し、本発明では、主に溶融状態の樹脂からなる塗布剤を集電体２に塗布してから固化させることにより絶縁樹脂層４を形成するため、絶縁樹脂層４は、平坦な活物質層３の上面に重なっていなくても強固に固定される。従って、図１Ａに示すように、絶縁樹脂層４の部分が他の部分よりも厚くならないようにすることができ、前述した様々な問題を回避することができる。特に、図１Ｂ等に示すように、活物質層の長手方向の端部に生じた斜面上で、絶縁樹脂層４の厚さを徐々に低減しながら終端させることによって、活物質層３の上方に突出することなく絶縁樹脂層４を形成することができる。これは、テープ状の絶縁部材を用いる場合には不可能であり、主に樹脂からなる塗布剤を塗布して絶縁樹脂層４が形成される構成においてのみ可能である。また、主に溶融状態の樹脂からなる塗布剤を集電体２に塗布して形成した絶縁樹脂層４は、端縁が完全な直線ではなく、図６に拡大して示すように微細な凹凸部４ａを多数含む形状になる。絶縁樹脂層４に対して外部から力が加わった場合に、仮に絶縁樹脂層４の端縁が完全な直線であると、その絶縁樹脂層を剥がす方向に力が加わると剥離してしまう可能性がある。しかし、図６に示すように絶縁樹脂層の端縁が凹凸部４ａを含んでいると、一方向からの力に対して剥がれやすい部分もあるが剥がれにくい部分も存在する。従って、いかなる方向から力が加わった場合でも、絶縁樹脂層４の端縁の凹凸部４ａには、剥離に対する抵抗になる部分が存在する。従って、塗布によって絶縁樹脂層４を形成することに起因して生じる凹凸部４ａが、外力による絶縁樹脂層４の剥離を抑制する。これにより、前述したように活物質層３の上面も含む広い範囲に絶縁樹脂層４を形成する必要がなく、電極積層体の厚さの増大を招くことなく強固に接合でき、体積あたりのエネルギー密度や電気特性やサイクル特性を良好に維持することができる。

電極の製造方法のさらに具体的な例について説明する。まず、長尺のシート状の集電体２をその長手方向に移動させながら、集電体２の表面に活物質を塗布して活物質層３を形成する。この時、活物質を集電体２の表面上に切れ目なく連続的に塗布するのではなく、間隔を置いて間欠的に塗布する、いわゆる間欠塗工を行う。その結果、集電体２の表面に、長手方向に沿って互いに間隔を置いて複数の活物質層３が形成される。この活物質層３をプレスして平坦化した後に、絶縁樹脂層４を形成する。絶縁樹脂層４の形成は、図７の矢印２０に沿って、集電体２をその長手方向に移動させながら、ダイヘッド１６から樹脂を主成分とする塗布剤を吐出して行う。ダイヘッド１６は、図８に示すシム１７を内蔵しており、集電体２の搬送経路に対して近づいたり遠ざかったりすることができる。図７には、便宜上、集電体２が移動せずにダイヘッド１６が移動しているか、または複数のダイヘッド１６が存在するように図示しているが、実際には１個のダイヘッド１６が、移動する集電体２の搬送経路に対向する位置に配置されている。図７の左側に示すように、集電体２の、活物質層３が形成された端部よりも所定距離だけ手前の部分が、ダイヘッド１６に対向する位置に到達すると、ダイヘッド１６が塗布剤の吐出を開始する。この時、シム１７の３つの吐出口部１７ａから塗布剤を吐出し、図３Ａに示すように、集電体２の幅方向に沿って間隔をおいて並んで位置する３つの絶縁樹脂層４を形成する。活物質層３の端部の傾斜面の途中まで絶縁樹脂層４を形成したら、ダイヘッド１６が塗布剤の吐出を停止し、活物質層３の上面とぶつからないように、集電体２の搬送経路から離れるように移動する。そして、集電体２が移動して活物質層３がダイヘッド１６と対向する位置を通過し終わったら、ダイヘッド１６が再び集電体２の搬送経路に接近して、次の活物質層３の端部よりも所定距離だけ手前の部分に塗布剤を吐出するように準備態勢になる。このように、ダイヘッド１６が集電体２の搬送経路に対して移動しながら塗布剤の吐出を行うことにより、容易に精度良く良好な絶縁樹脂層４の形成を行うことができる。

図９には、絶縁樹脂層４の形成工程の他の例を示している。この例では、ダイヘッド１６を集電体２の搬送経路に対し近づけたり遠ざけたりすることなく、その代わりにダイヘッド１６からの塗布剤の吐出量を変えて、塗布位置や塗布厚さを制御して、高精度で良好な絶縁樹脂層４の形成を行うことができる。図９には、ダイヘッド１６の吐出量の変更に伴う減圧領域２１を模式的に示している。

以上説明した実施形態では、本発明の電極の製造方法において、活物質層３を形成した後に、プレス工程を行ってから絶縁樹脂層４の形成を行う。ただし、活物質層３を形成した後に、プレス工程を行わずに絶縁樹脂層４の形成を行うこともできる。また、本発明の電極１は、前述したように集電体２の両面に活物質層３および絶縁樹脂層４が形成されている構成に限られず、集電体２の片面のみに活物質層３および絶縁樹脂層４が形成されている構成であってもよい。

このようにして活物質層３と絶縁樹脂層４とが形成された長尺の集電体２を、切断することなくロール状に巻いて、図１０に示す電極ロール２２を形成することができる。この電極ロール２２を保管しておくことにより、多数の電気化学デバイスを非常に効率良く製造できる。この電極ロール２２を用いることによって、前述した様々な効果が得られる。すなわち、絶縁樹脂層４が無駄になる量が少なく、また、切断用刃の劣化を小さくすることができる。さらに、複数の絶縁樹脂層４を形成することは煩雑ではなく容易に行うことができ、剥離を抑制する効果もある。そして、絶縁樹脂層４による電極積層体の厚さの増大を防ぐことができ、電極１の機能を低下させることはほとんど無い。

以上説明した電極１（図１０に示す電極ロールから切り出された電極１）を用いて製造した電気化学デバイスについて以下に説明する。以下に記載する例では、前述した電極１を、電気化学デバイスの１種である積層型の二次電池の正極として用いるため、電極１を「正極１」、集電体２を「正極集電体２」、活物質層３を「正極活物質３」とも称する。

［積層型の二次電池の構成］
前述した電極１を正極として含む電気化学デバイスの一例である積層型の二次電池２３について、図１１Ａ，１１Ｂを参照して説明する。図１１Ａ，１１Ｂは、本発明によって製造された正極１を含む積層型の二次電池２３を模式的に示している。図１１Ａは二次電池２３の主面（平坦な面）に対して垂直上方から見た平面図であり、図１１Ｂは図１１ＡのＡ−Ａ線断面図である。便宜上、図１１Ａ，１１Ｂでは絶縁樹脂層４を省略し、活物質層３の形状を簡略化しているが、実際には、図１Ａ，１Ｂに示す絶縁樹脂層４を含む正極１が用いられている。もう１種類の電極である負極５は、負極用の集電体（負極集電体）６とその負極集電体６に塗布された負極用の活物質層（負極活物質層）７とを含み、負極集電体６の表面と裏面には塗布部と未塗布部を有する。図１１Ａ，１１Ｂに示されている負極５には絶縁樹脂層４は設けられていないが、必要に応じて絶縁樹脂層４を形成してもよい。その場合、前述した本発明の製造方法によって負極５を形成することも可能である。

本実施形態の二次電池２３は、２種類の電極、すなわち正極（正極シート）１と負極（負極シート）５とがセパレータ８を介して交互に重なり合う電極積層体（蓄電素子）９を備えている。この電極積層体９は電解液１０とともに、可撓性フィルム（ラミネートフィルム）１１からなる外装容器１２内に収納されている。電極積層体９の正極１には正極端子１３の一端部が接続され、負極５には負極端子１４の一端部が接続されている。正極端子１３の他端部および負極端子１４の他端部は、それぞれ可撓性フィルム１１からなる外装容器１２の外部に引き出されている。図１１Ａでは、電極積層体９を構成する各層の一部（厚さ方向の中間部に位置する層）を図示省略して、電解液１０を示している。図１１Ｂでは、見やすくするために、正極１と負極５とセパレータ８と可撓性フィルム１１がそれぞれ互いに接触していないように図示しているが、実際にはこれらは密着して積層されている。負極５の塗布部（負極活物質層７）の外形寸法は正極１の塗布部（正極活物質層３）の外形寸法よりも大きく、セパレータ８の外形寸法よりも小さいか等しい。

この二次電池２３の製造の際には、正極１と負極５とを、セパレータ８を介して交互に積層し、正極端子１３および負極端子１４を接続する。具体的には、複数の正極１の正極タブ（正極集電体２の未塗布部）を正極端子１３の一端部の上に密接に重ね合わせ、これらを一括して超音波溶着等により接合する。負極５においても、正極１と同様に、複数の負極タブ（負極集電体の未塗布部）６を負極端子１４の一端部の上に重ね合わせて超音波溶接等により接合する。

このようにして正極１の未塗布部（正極集電体２）に正極端子１３が接続され、かつ負極５の未塗布部（負極集電体６）に負極端子１４が接続されて完成した電極積層体９を、その主面（平坦な面）の上下から可撓性フィルム１１によって覆う。そして、平面的に見て電極積層体９の外周縁部の外側において、可撓性フィルム１１同士が重なり合う部分に、一部を除いて圧力と熱を加えて、可撓性フィルム１１の内側の樹脂層を構成する熱融着性樹脂を互いに熱融着させて接合する。この時、正極端子１３と負極端子１４は、予め設けられた封止材（シーラント）１８を介して可撓性フィルム１１の外周部に固着させる。一方、可撓性フィルム１１同士が重なり合う部分のうち、圧力と熱を加えていない部分は、非接合のままの開口部分（注入口部分）として残る。一般的には、外装容器１２のうち、正極端子１３及び負極端子１４が配置される辺を除く辺のうち、いずれか１辺の一部に注入口部分を形成する。そして、注入口部分から外装容器１２の内部に電解液１０を注入する。注入口部分以外の辺はすべて既に封止されているので、注入した電解液１０が漏れることはない。また、既に封止されている辺において、可撓性フィルム１１同士が重なり合う部分に電解液１０が浸入することはない。その後、注入口部分に圧力と熱を加えて、可撓性フィルム１１の内側の樹脂層を構成する熱融着性樹脂を互いに熱融着させて接合する。こうして電気化学デバイスの一例である二次電池２３が完成する。

本実施形態の二次電池２３において、正極活物質層３を構成する活物質としては、例えばＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₂、Ｌｉ₂ＭＯ₃−ＬｉＭＯ₂、ＬｉＮｉ_1/3Ｃｏ_1/3Ｍｎ_1/3Ｏ₂などの層状酸化物系材料や、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄などのスピネル系材料、ＬｉＭＰＯ₄などのオリビン系材料、Ｌｉ₂ＭＰＯ₄Ｆ、Ｌｉ₂ＭＳｉＯ₄Ｆなどのフッ化オリビン系材料、Ｖ₂Ｏ₅などの酸化バナジウム系材料などが挙げられる。各正極活物質において、これらの活物質を構成する元素の一部が他の元素で置換されていてもよく、また、Ｌｉが過剰組成となっていてもよい。そして、これらの活物質のうちの１種、または２種以上の混合物を使用することができる。

負極活物質層７を構成する活物質としては、黒鉛、非晶質炭素、ダイヤモンド状炭素、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンなどの炭素材料や、リチウム金属材料、シリコンやスズなどの合金系材料、Ｎｂ₂Ｏ₅やＴｉＯ₂などの酸化物系材料、あるいはこれらの複合物を用いることができる。

正極活物質層３および負極活物質層７を構成する活物質合剤は、前述したそれぞれの活物質に、結着剤や導電助剤等が適宜加えられたものである。導電助剤としては、カーボンブラック、炭素繊維、または黒鉛などのうちの１種、または２種以上の組み合せを用いることができる。また、結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム、ポリテトラフルオロエチレン、カルボキシメチルセルロース、変性アクリロニトリルゴム粒子などを用いることができる。

正極活物質層３と負極活物質層７のいずれにおいても、例えば製造上のばらつきや層形成能力に起因する不可避な各層の傾斜や凹凸や丸み等が生じていても構わない。

正極集電体２としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金等を用いることができ、特にアルミニウムが好ましい。負極集電体６としては、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金を用いることができる。

電解液１０としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート類や、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）等の鎖状カーボネート類や、脂肪族カルボン酸エステル類や、γ−ブチロラクトン等のγ−ラクトン類や、鎖状エーテル類、環状エーテル類、などの有機溶媒のうちの１種、または２種以上の混合物を使用することができる。さらに、これらの有機溶媒にリチウム塩を溶解させることができる。

セパレータ８は主に樹脂製の多孔膜、織布、不織布等からなり、その樹脂成分として、例えばポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ナイロン樹脂、アラミド樹脂（芳香族ポリアミド樹脂）、またはポリイミド樹脂等を用いることができる。特にポリオレフィン系の微多孔膜は、イオン透過性と、正極と負極とを物理的に隔離する性能に優れているため好ましい。また、必要に応じて、セパレータ４にも無機物粒子を含む層を形成してもよい。無機物粒子としては、絶縁性の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物などを挙げることができ、なかでもＴｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃を含むことが好ましい。

外装容器１２は、可撓性フィルム１１からなる軽量の外装ケースであり、可撓性フィルム１１は、基材となる金属箔の両面にそれぞれ樹脂層が設けられたラミネートフィルムである。金属箔には、電解液１０の漏出や外部からの水分の浸入を防止するためのバリア性を有するものを選択することができ、アルミニウムやステンレス鋼などを用いることができる。金属箔の少なくとも一方の面には、変性ポリオレフィンなどの熱融着性樹脂層が設けられる。可撓性フィルム１１の熱融着性樹脂層同士を対向させ、電極積層体９を収納する部分の周囲を熱融着することで外装容器１２が形成される。金属箔の、熱融着性樹脂層が形成された面と反対側の面には、外装容器１２の表面として、ナイロンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエステルフィルムなどの樹脂層を設けることができる。

正極端子１３としては、アルミニウムやアルミニウム合金で構成されたものを用いることができる。負極端子１４としては、銅や銅合金、あるいはそれらにニッケルメッキを施したものや、ニッケルなどを用いることができる。それぞれの端子１３，１４の他端部側は外装容器１２の外部に引き出される。それぞれの端子１３，１４の、外装容器１２の外周部分の熱溶着される部分に対応する箇所には、熱融着性の樹脂（封止材１８）を予め設けておく。

本発明はリチウムイオン二次電池に特に有用であるが、リチウムイオン電池以外の二次電池や、キャパシタ（コンデンサ）等の電池以外の電気化学デバイスに適用しても有効である。

１ 電極（正極）
２ 集電体（正極集電体）
３ 活物質層（正極活物質層）
４ 絶縁樹脂層
５ 負極
６ 負極用の集電体（負極集電体）
７ 負極用の活物質層（負極活物質層）
８ セパレータ
９ 電極積層体（蓄電素子）
１０ 電解液
１１ 可撓性フィルム（ラミネートフィルム）
１２ 外装容器
１３ 正極端子
１４ 負極端子
１６ ダイヘッド
１７ シム
１７ａ 吐出口部
１８ 封止材（シーラント）
１９ 切断線
２２ 電極ロール
２３ 積層型の二次電池（電気化学デバイス）

Claims (10)

1. 集電体上に活物質層が形成されている塗布部と、前記活物質層が形成されていない未塗布部とを有する電極の製造方法であって、
   長尺の集電体に、該集電体の長手方向に沿って複数の前記活物質層が間隔をおいて並んで位置するように、間欠的に前記活物質層を形成するステップと、
   前記塗布部の各々の、前記長手方向の少なくとも一方の端部上に、前記塗布部と前記未塗布部とにまたがるように絶縁樹脂層を形成するステップと、を含み、
   前記絶縁樹脂層を形成するステップでは、前記長手方向に交差する幅方向において部分的にのみ前記絶縁樹脂層を形成する、電極の製造方法。
2. 前記絶縁樹脂層を形成するステップでは、前記塗布部の各々の、前記長手方向の少なくとも一方の端部上に、前記幅方向に沿って複数の前記絶縁樹脂層が間隔をおいて並んで位置するように、非連続的に複数の前記絶縁樹脂層を形成する、請求項１に記載の電極の製造方法。
3. 前記活物質層と前記絶縁樹脂層が形成された前記集電体を前記幅方向及び前記長手方向に切断することにより、前記塗布部と前記未塗布部と前記絶縁樹脂層とをそれぞれ有する電極を複数個切り出すステップをさらに含む、請求項２に記載の電極の製造方法。
4. 前記絶縁樹脂層は、複数の電極を切り出すステップにおいて、前記長手方向に沿って前記集電体とともに前記活物質層を前記幅方向に切断する切断線と実質的に重ならない位置に形成する、請求項３に記載の電極の製造方法。
5. 前記絶縁樹脂層を形成するステップでは、前記集電体と対向する位置に設けられているダイヘッドが、前記集電体との間の間隔を変動させながら、前記絶縁樹脂層の材料となる塗布剤を前記集電体に向けて間欠的に吐出する、請求項１から４のいずれか１項に記載の電極の製造方法。
6. 前記活物質層の前記長手方向の少なくとも一方の端部が傾斜面状に形成されており、前記絶縁樹脂層の一方の端部は、前記活物質層の前記傾斜面状の前記端部の上に位置しており、前記絶縁樹脂層の他方の端部は、前記未塗布部の上に位置している、請求項１から５のいずれか１項に記載の電極の製造方法。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の電極の製造方法によって正極と負極のいずれか一方または両方を製造することと、
   前記正極と前記負極とをセパレータを介して交互に積層して電極積層体を形成することと、
   前記電極積層体と電解液を外装容器内に収容することと、
   を含む電気化学デバイスの製造方法。
8. 集電体と、前記集電体に塗布されている活物質からなる活物質層とを有する電極ロールであって、
   長尺の集電体の長手方向に沿って、複数の前記活物質層が互いに間隔をおいて並んで位置し、
   前記集電体に形成された前記活物質層の各々の、前記長手方向の少なくとも一方の端部上で、前記長手方向に交差する幅方向に沿って、複数の前記絶縁樹脂層が互いに間隔をおいて並んで位置している、電極ロール。
9. 集電体と、前記集電体に塗布されている活物質からなる活物質層とを含む電極ロールであって、長尺の集電体の長手方向に沿って、複数の前記活物質層が互いに間隔をおいて並んで位置し、前記集電体に形成された前記活物質層の各々の、前記長手方向の少なくとも一方の端部上で、前記長手方向に交差する幅方向に沿って、複数の前記絶縁樹脂層が互いに間隔をおいて並んで位置している電極ロールを、前記長手方向及び前記幅方向に切断して分割することによって、前記活物質層と前記絶縁樹脂層とをそれぞれ含む電極を複数個製造する、電極の製造方法。
10. 集電体上に活物質層が形成されている塗布部と、前記活物質層が形成されていない未塗布部とが、長尺の集電体に、該集電体の長手方向に沿って間隔をおいて交互に形成された電極ロールであって、
    前記塗布部の各々の、前記集電体の長手方向の少なくとも一方の端部上に、前記塗布部と前記未塗布部とにまたがるように絶縁樹脂層が形成されるとともに、
    前記長手方向に交差する幅方向において部分的にのみ前記絶縁樹脂層が形成された
    電極ロール。

Images