JP2022128161A - 二次電池用電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】離型不良の発生を抑制しつつ、深さが異なり２方向に延びる溝を有する電極活物質層を備える二次電池用電極を製造可能な方法を提供する。【解決手段】方法は、複数の電極活物質粒子とバインダ樹脂と溶媒とを含む凝集粒子によって形成される湿潤粉体を用意する工程、ここで、湿潤粉体は５０個数％以上の凝集粒子が、固相と液相と気相とがペンジュラー状態またはファニキュラー状態を形成している；湿潤粉体を用いて、電極集電体上に塗膜を、気相を残しつつ成膜する工程；塗膜の表面部に、第１ロール型を用いた凹凸転写により、第１方向に延びる第１の溝を形成する工程；第１の溝を形成した塗膜の表面部に、第２ロール型を用いた凹凸転写により、別方向に延びる第２の溝を形成する工程；および溶媒を除去して電極活物質層を形成する工程を包含する。第２の溝が、第１の溝よりも深くなるように凹凸転写を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池用電極の製造方法に関する。

リチウムイオン二次電池等の二次電池は、既存の電池に比べて軽量かつエネルギー密度が高いことから、車両搭載用の高出力電源、あるいは、パソコンおよび携帯端末の電源として好ましく利用されている。特に、リチウムイオン二次電池は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等の車両の駆動用高出力電源として、好ましく用いられている。

この種の二次電池に備えられる正極および負極（以下、正負極を特に区別しない場合は単に「電極」という。）の典型的な構造として、箔状の電極集電体の片面もしくは両面に電極活物質を主成分とする電極活物質層が形成されているものが挙げられる。かかる電極活物質層は、一般的に、電極活物質、バインダ樹脂等の固形分、および溶媒を含む電極材料（いわゆる、電極合材）を電極集電体の表面に塗工し、乾燥した後、必要によりプレスすることにより形成される。

二次電池は、その普及に伴い、さらなる高性能化が求められている。高性能化の一つの方法として、電極活物質の膨張による応力の緩和等を目的として電極の電極活物質層に、凹凸を設けることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この電極活物質層の凹凸の形成方法として、特許文献１には、負極活物質粒子を含む負極活物質合材ペーストを負極集電体上に塗布し、乾燥して負極活物質層を形成した後、溶媒をこの形成された負極活物質層に供給し、そこへ凹凸パターンを有する型を押し当てて、凹凸パターンを転写する技術が開示されている。

特開２０１５－１３８６１９号公報

しかしながら、本発明者らが鋭意検討した結果、従来の特許文献１に記載の技術おいては、電極活物質層に、深さが異なり２方向に延びる溝（特に格子状の溝）を形成する場合には、電極活物質層の一部が凹凸パターンを有する型に付着し易い、すなわち離型不良が起こり易いという問題があることを見出した。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、離型不良の発生を抑制しつつ、深さが異なり２方向に延びる溝を有する電極活物質層を備える二次電池用電極を製造可能な方法を提供することにある。

上記目的を実現するべく、二次電池用電極の製造方法が提供される。ここに開示される二次電池用電極の製造方法は、少なくとも複数の電極活物質粒子とバインダ樹脂と溶媒とを含む凝集粒子によって形成される湿潤粉体を用意する工程、ここで、前記湿潤粉体は少なくとも５０個数％以上の前記凝集粒子が、固相と液相と気相とがペンジュラー状態またはファニキュラー状態を形成している；
前記湿潤粉体を用いて、電極集電体上に該湿潤粉体からなる塗膜を、前記気相を残しつつ成膜する工程；
前記成膜された塗膜の表面部に、第１のロール型を用いて凹凸転写することにより、第１方向に延びる第１の溝を前記塗膜に形成する工程；
前記第１の溝を形成した塗膜の表面部に、第２のロール型を用いてさらに凹凸転写することにより、前記第１方向とは別方向に延びる第２の溝を前記塗膜に形成する工程；および
前記溶媒を除去して電極活物質層を形成する工程；
を包含する。
ここで、前記第２の溝を塗膜に形成する工程において、前記別方向に延びる第２の溝が、前記第１方向に延びる第１の溝よりも深くなるように凹凸転写を行う。
このような構成によれば、離型不良の発生を抑制しつつ、深さが異なる溝であって２方向に延びる溝を有する電極活物質層を備える二次電池用電極を製造することができる。

このとき、記湿潤粉体を用意する工程において用意される湿潤粉体が、所定の容積（ｍＬ）の容器に力を加えずにすり切りに湿潤粉体（ｇ）を入れて計測した嵩比重を緩め嵩比重Ｘ（ｇ／ｍＬ）とし、
気相が存在しないと仮定して湿潤粉体の組成から算出される比重を真比重Ｙ（ｇ／ｍＬ）としたとき、
緩め嵩比重Ｘと真比重Ｙとの比：Ｙ／Ｘが、１．２以上であることが好ましい。

ここに開示される二次電池用電極の製造方法の好ましい一態様では、前記第１の溝を、前記第１のロール型の回転軸に平行に前記塗膜に形成し、かつ前記第２の溝を、前記第２のロール型の回転軸に垂直に前記塗膜に形成する。
このような構成によれば、離型不良の発生をより抑制することができる。

一実施形態に係る電極製造方法の主な工程を示すフローチャートである。 湿潤粉体を形成する凝集粒子における固相（活物質粒子等の固形分）、液相（溶媒）、気相（空隙）の存在形態を模式的に示す説明図であり、（Ａ）はペンジュラー状態、（Ｂ）はファニキュラー状態、（Ｃ）は、キャピラリー状態、（Ｄ）はスラリー状態を示す。 湿潤粉体用意工程に使用される撹拌造粒機の一例を模式的に示す説明図である。 成膜工程に使用されるロール成膜装置の構成の一例を模式的に示す説明図である。 一実施形態に係る電極製造方法の実施に好適な電極製造装置の構成を模式的に示すブロック図である。 一実施形態に係る電極製造方法で製造された電極を用いたリチウムイオン二次電池を模式的に示す説明図である。 実施例で得られた負極の活物質層表面の溝の拡大写真である。

以下、二次電池の典型例であるリチウムイオン二次電池に好適に採用される電極を例として、ここで開示される二次電池用電極の製造方法に係る実施形態の例について詳細に説明する。
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。ここで開示される技術の内容は、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。
なお、本明細書において範囲を示す「Ａ～Ｂ（ただし、Ａ、Ｂは任意の値。）」の表記は、Ａ以上Ｂ以下を意味するものとする。

本明細書において「リチウムイオン二次電池」とは、電解質中のリチウムイオンが電荷の移動を担う二次電池をいう。また、「電極体」とは、正極および負極で構成される電池の主体を成す構造体をいう。本明細書では、正極および負極を特に区別する必要がないときは、単に電極と記載している。電極活物質（即ち正極活物質または負極活物質）は、電荷担体となる化学種（リチウムイオン二次電池においてはリチウムイオン）を可逆的に吸蔵および放出可能な化合物をいう。なお、電極活物質は、単に「活物質」と記すことがある。

図１に、本実施形態に係る二次電池用電極の製造方法の各工程を示す。本実施形態に係る二次電池用電極の製造方法は、少なくとも複数の電極活物質粒子とバインダ樹脂と溶媒とを含む凝集粒子によって形成される湿潤粉体を用意する工程（湿潤粉体用意工程）Ｓ１０１、ここで、当該湿潤粉体は少なくとも５０個数％以上の当該凝集粒子が、固相と液相と気相とがペンジュラー状態またはファニキュラー状態を形成している；当該湿潤粉体を用いて、電極集電体上に該湿潤粉体からなる塗膜を、気相を残しつつ成膜する工程（成膜工程）Ｓ１０２；当該成膜された塗膜の表面部に、第１のロール型を用いて凹凸転写することにより、第１方向に延びる第１の溝を当該塗膜に形成する工程（第１の溝形成工程）Ｓ１０３；当該第１の溝を形成した塗膜の表面部に、第２のロール型を用いてさらに凹凸転写することにより、当該第１方向とは別方向に延びる第２の溝を当該塗膜に形成する工程（第２の溝形成工程）Ｓ１０４；および当該溶媒を除去して電極活物質層を形成する工程（溶媒除去工程）Ｓ１０５を包含する。ここで、第２の溝形成工程Ｓ１０４において、別方向に延びる第２の溝が、第１方向に延びる第１の溝よりも深くなるように凹凸転写を行う。

上記工程Ｓ１０１および工程Ｓ１０２の内容が示すように、本実施形態に係る二次電池用電極の製造方法においては、湿潤粉体（Moisture Powder）を用いて成膜する湿潤粉体成膜（Moisture Powder Sheeting：ＭＰＳ）が採用されている。

まず、湿潤粉体用意工程Ｓ１０１について説明する。当該工程Ｓ１０１では、少なくとも複数の電極活物質粒子とバインダ樹脂と溶媒とを含む凝集粒子によって形成される湿潤粉体を用意する。この湿潤粉体は、少なくとも５０個数％以上の当該凝集粒子が、固相と液相と気相とがペンジュラー状態またはファニキュラー状態を形成している。

まず、湿潤粉体を形成する凝集粒子の各成分について説明する。当該凝集粒子に含まれる、電極活物質粒子およびバインダ樹脂は、固形分である。
使用される粒子状の電極活物質としては、従来の二次電池（ここではリチウムイオン二次電池）の負極活物質あるいは正極活物質として採用される組成の化合物を使用することができる。例えば、負極活物質としては、黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素材料が挙げられる。また、正極活物質としては、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＦｅＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４等のリチウム遷移金属複合酸化物、ＬｉＦｅＰＯ_４等のリチウム遷移金属リン酸化合物が挙げられる。電極活物質の平均粒径は、特に限定されないが、０．１μｍ～５０μｍ程度が適当であり、１～２０μｍ程度が好ましい。なお、本明細書において、「平均粒径」とは、一般的なレーザ回析・光散乱法に基づく体積基準の粒度分布において、粒径が小さい微粒子側からの累積頻度５０体積％に相当する粒径（Ｄ_５０、メジアン径ともいう。）をいう。凝集粒子に含まれる電極活物質の粒子の数は、複数である。

バインダ樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）等が挙げられる。使用する溶媒に応じて適切なバインダ樹脂が採用される。

湿潤粉体を形成する凝集粒子は、固形分として電極活物質およびバインダ樹脂以外の物質を含有していてもよい。その例としては、導電材や増粘剤等が挙げられる。
導電材としては、例えば、アセチレンブラック（ＡＢ）等のカーボンブラックやカーボンナノチューブのような炭素材料が好適例として挙げられる。
また、増粘剤としては、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）等を好ましく用いることができる。

このほか、電極が全固体電池の電極である場合は、固体電解質が固形分として用いられる。固体電解質としては、特に限定されるものではないが、Ｌｉ_２Ｓ、Ｐ_２Ｓ_５、ＬｉＩ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、Ｌｉ_２Ｏ、ＳｉＳ_２、Ｂ_２Ｓ_３、ＺｍＳｎ（ここでｍおよびｎは正の数であり、ＺはＧｅ、ＺｎまたはＧａ）、Ｌｉ_１０ＧｅＰ_２Ｓ_１２等を構成要素とする硫化物固体電解質が好適例として挙げられる。
なお、本明細書において、「固形分」とは、上述した各材料のうち溶媒を除く材料（固形材料）のことをいい、「固形分率」とは、各材料すべてを混合した電極材料のうち、固形分が占める割合のことをいう。

溶媒は、湿潤粉体を形成する凝集粒子において液相を構成する成分である。溶媒としては、バインダ樹脂を好適に分散または溶解し得るものであれば、特に制限なく使用することができる。具体的には、溶媒として、例えば、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）や、水系溶媒（水または水を主体とする混合溶媒）等を好ましく用いることができる。

本発明の効果を損なわない限りにおいて、湿潤粉体を形成する凝集粒子は、上記以外の材料（例えば各種添加剤等）を含有してもよい。

次に、湿潤粒子の状態について説明する。当該湿潤粉体は少なくとも５０個数％以上の当該凝集粒子が、固相と液相と気相とがペンジュラー状態またはファニキュラー状態を形成している。

ここで、湿潤粉体を構成する凝集粒子における固形分（固相）、溶媒（液相）および空隙（気相）の存在形態（充填状態）に関しては、「ペンジュラー状態」、「ファニキュラー状態」、「キャピラリー状態」および「スラリー状態」の４つに分類することができる。
この分類に関しては、Capes C. E.著の「Particle Size Enlargement」（Elsevier Scientific Publishing Company刊、1980年）に記載され、現在は周知となっている。この４つの分類を、本明細書においても採用しており、よって、ここで開示される湿潤粉体は、当業者にとって、明瞭に規定されている。以下、この４つの分類について具体的に説明する。

「ペンジュラー状態」は、図２の（Ａ）に示すように、凝集粒子１中の活物質粒子（固相）２間を架橋するように溶媒（液相）３が不連続に存在する状態であり、活物質粒子（固相）２は相互に連なった（連続した）状態で存在し得る。図示されるように溶媒３の含有率は相対的に低く、その結果として凝集粒子１中に存在する空隙（気相）４の多くは、連続して存在し、外部に通じる連通孔を形成している。そしてペンジュラー状態では、電子顕微鏡観察（ＳＥＭ観察）において凝集粒子１の外表面の全体にわたって連続した溶媒の層が認められないことが特徴として挙げられる。

また、「ファニキュラー状態」は、図２の（Ｂ）に示すように、凝集粒子１中の溶媒含有率がペンジュラーよりも相対的に高い状態であり、凝集粒子１中の活物質粒子（固相）２の周囲に溶媒（液相）３が連続して存在する状態となっている。但し、溶媒量は依然少ないため、ペンジュラー状態と同様に、活物質粒子（固相）２は相互に連なった（連続した）状態で存在する。一方、凝集粒子１中に存在する空隙（気相）４のうち、外部に通じる連通孔の割合はやや減少し、不連続な孤立空隙の存在割合が増加していく傾向にあるが連通孔の存在は認められる。

ファニキュラー状態は、ペンジュラー状態とキャピラリー状態との間の状態であり、ペンジュラー状態寄りのファニキュラーＩ状態（即ち、比較的溶媒量が少ない状態のもの）とキャピラリー状態寄りのファニキュラーＩＩ状態（即ち、比較的溶媒量が多い状態のもの）とに区分したときのファニキュラーＩ状態では、依然、電子顕微鏡観察（ＳＥＭ観察）において凝集粒子１の外表面に溶媒の層が認められない状態を包含する。

「キャピラリー状態」は、図２の（Ｃ）に示すように、凝集粒子１中の溶媒含有率が増大し、凝集粒子１中の溶媒量は飽和状態に近くなり、活物質粒子２の周囲において十分量の溶媒３が連続して存在する結果、活物質粒子２は不連続な状態で存在する。凝集粒子１中に存在する空隙（気相）も、溶媒量の増大により、ほぼ全ての空隙（例えば全空隙体積の８０ｖｏｌ％）が孤立空隙として存在し、凝集粒子に占める空隙の存在割合も小さくなる。

「スラリー状態」は、図２の（Ｄ）に示すように、もはや活物質粒子２は、溶媒３中に懸濁した状態であり、凝集粒子とは呼べない状態となっている。気相はほぼ存在しない。

従来より、湿潤粉体を用いて成膜する湿潤粉体成膜は知られていたが、従来の湿潤粉体成膜において、湿潤粉体は、粉体の全体にわたって液相が連続的に形成された、いわば図２の（Ｃ）に示す「キャピラリー状態」にあった。

これに対し、本実施形態において用意される湿潤粉体は、気相を制御することによって、従来の湿潤粉体とは異なる状態としたものであり、上記ペンジュラー状態およびファニキュラー状態（特にファニキュラーＩ状態）が形成されている湿潤粉体である。この２つの状態においては、活物質粒子（固相）２が溶媒（液相）３によって液架橋されており、かつ空隙（気相）４の少なくとも一部が、外部に通じる連通孔を形成しているという共通点を有する。本実施形態において用意される湿潤粉体を、便宜上「気相制御湿潤粉体」とも称する。

上記ペンジュラー状態およびファニキュラー状態にある凝集粒子を電子顕微鏡像観察（例、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察）した際には、凝集粒子の外表面に溶媒の層が認められないが、このとき、少なくとも５０個数％以上の凝集粒子の外表面に溶媒の層が認められないことが好ましい。

気相制御湿潤粉体は、従来のキャピラリー状態の湿潤粉体を製造するプロセスを応用して製造することができる。即ち、従来よりも気相の割合が多くなるように、具体的には凝集粒子の内部に外部に至る連続した空隙（連通孔）が多く形成されるように、溶媒量と固形分（活物質粒子、バインダ樹脂、等）の配合を調整することによって、上記ペンジュラー状態またはファニキュラー状態（特にファニキュラーＩ状態）に包含される、電極材料（電極合材）としての湿潤粉体を作製することができる。
また、最小の溶媒で活物質間の液架橋を実現するために、使用する粉体材料の表面と使用する溶媒には、適度な親和性があることが望ましい。
湿潤粉体用意工程で用意される好適な気相制御湿潤粉体としては、湿潤粉体を所定の容積の容器に力を加えずにすり切りに入れて計測した実測の嵩比重である、緩め嵩比重Ｘ（ｇ／ｍＬ）と、気相が存在しないと仮定して湿潤粉体の組成から算出される比重である、原料ベースの真比重Ｙ（ｇ／ｍＬ）とから算出される「緩め嵩比重Ｘと真比重Ｙとの比：Ｙ／Ｘ」が、１．２以上、好ましくは１．４以上（さらには１．６以上）であって、好ましくは２以下であるような湿潤粉体が挙げられる。

気相制御湿潤粉体は、公知の撹拌造粒機（プラネタリーミキサー等のミキサー）を用いて各成分を混合することによって、作製することができる。
具体的には例えば、先ず、溶媒を除く材料（固形成分）を予め混合して溶媒レスの乾式分散処理を行う。これにより、各固形成分が高度に分散した状態を形成する。その後、当該分散状態の混合物に、溶媒その他の液状成分（例えば液状のバインダ）を添加してさらに混合する。これによって、各固形成分が好適に混合された湿潤粉体を作製することができる。

より具体的には、図３に示すような撹拌造粒機１０を用意する。撹拌造粒機１０は、典型的には円筒形である混合容器１２と、当該混合容器１２の内部に収容された回転羽根１４と、回転軸１６を介して回転羽根（ブレードともいう）１４に接続されたモータ１８とを備える。
撹拌造粒機１０の混合容器１２内に固形分である電極活物質と、バインダ樹脂と、種々の添加物（例、増粘材、導電材等）を投入し、モータ１８を駆動させて回転羽根１４を、例えば、２０００ｒｐｍ～５０００ｒｐｍの回転速度で１～６０秒間（例えば２～３０秒）程度、回転させることによって各固形分の混合体を製造する。そして、固形分が７０％以上、より好ましくは８０％以上（例えば８５～９８％）になるように計量された適量の溶媒を混合容器１２内に添加し、撹拌造粒処理を行う。特に限定するものではないが、回転羽根１４を例えば１００ｒｐｍ～１０００ｒｐｍの回転速度で１～６０秒間（例えば２～３０秒）程度さらに回転させる。これによって、混合容器１２内の各材料と溶媒が混合されて湿潤状態の造粒体（湿潤粉体）を製造することができる。なお、さらに１０００ｒｐｍ～３０００ｒｐｍ程度の回転速度で１～５秒間程度の短い撹拌を断続的に行うことで、湿潤粉体の凝集を防止することができる。

得られる造粒体の粒径は、後述するロール成膜装置の一対のロール間ギャップの幅よりも大きな粒径をとり得る。ギャップの幅が１０μｍ～１００μｍ程度（例えば２０μｍ～５０μｍ）の場合、造粒体の粒径は５０μｍ以上（例えば１００μｍ～３００μｍ）であり得る。

ここで、用意すべき気相制御湿潤粉体は、固相と液相と気相とがペンジュラー状態またはファニキュラー状態（好ましくはファニキュラーＩ状態）を形成している。そのため、電子顕微鏡観察において凝集粒子の外表面に溶媒の層が認められない程度に溶媒含有率が低く（例えば溶媒分率が２～１５質量％程度、または３～８質量％であり得る）、逆に気相部分は相対的に大きい。
このような固相と液相と気相との状態を得るため、上述の造粒体製造操作において、気相を増大させ得る種々の処理や操作を取り入れることができる。例えば、撹拌造粒中若しくは造粒後、乾燥した室温よりも１０～５０℃程度加温されたガス（空気または不活性ガス）雰囲気中に造粒体を晒すことにより余剰な溶媒を蒸発させてもよい。また、溶媒量が少ない状態でペンジュラー状態またはファニキュラーＩ状態である凝集粒子の形成を促すため、活物質粒子その他の固形成分同士を付着させるために圧縮作用が比較的強い圧縮造粒を採用してもよい。例えば、粉末原料を鉛直方向から一対のロール間に供給しつつロール間で圧縮力が加えられた状態で造粒する圧縮造粒機を採用してもよい。

次に、成膜工程Ｓ１０２について説明する。成膜工程Ｓ１０２においては、上記で用意した湿潤粉体を用いて、電極集電体上に該湿潤粉体からなる塗膜を、湿潤粉体が有する気相を残した状態で成膜する。

成膜工程Ｓ１０２において用いられる電極集電体としては、この種の二次電池の電極集電体として用いられる金属製の電極集電体を特に制限なく使用することができる。電極集電体が正極集電体である場合には、電極集電体は、例えば、良好な導電性を有するアルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等の金属材から構成される。正極集電体は、アルミニウム製であることが好ましく、特に好ましくはアルミニウム箔である。電極集電体が負極集電体である場合には、電極集電体は、例えば、良好な導電性を有する銅や銅を主体とする合金、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等の金属材から構成される。負極集電体は、銅製であることが好ましく、特に好ましくは銅箔である。電極集電体の厚みは、例えば、概ね５μｍ～２０μｍであり、好ましくは８μｍ～１５μｍである。

湿潤粉体を用いた成膜について説明する。湿潤粉体を用いた成膜は、公知のロール成膜装置を用いて行うことができる。成膜装置の好適な例としては、図４に模式的に示すようなロール成膜装置２０が挙げられる。かかるロール成膜装置２０は、第１の回転ロール２１（以下「供給ロール２１」という。）と第２の回転ロール２２（以下「転写ロール２２」という。）とからなる一対の回転ロール２１，２２を備えている。供給ロール２１の外周面と転写ロール２２の外周面は互いに対向しており、これら一対の回転ロール２１，２２は、図４の矢印に示すように逆方向に回転することができる。
かかる供給ロール２１と転写ロール２２は、長尺なシート状の電極集電体３１上に成膜する電極活物質層（塗膜）３３の所望の厚さに応じた距離だけ離れている。すなわち、供給ロール２１と転写ロール２２の間には、所定の幅のギャップがあり、かかるギャップのサイズにより、転写ロール２２の表面に付着させる湿潤粉体（電極合材）３２から成る塗膜３３の厚さを制御することができる。また、かかるギャップのサイズを調整することにより、供給ロール２１と転写ロール２２の間を通過する湿潤粉体３２を圧縮する力を調整することもできる。このため、ギャップサイズを比較的大きくとることによって、ペンジュラー状態またはファニキュラー状態に製造された湿潤粉体３２（具体的には凝集粒子のそれぞれ）の気相を維持することができる。

供給ロール２１および転写ロール２２の幅方向の両端部には、隔壁２５が設けられている。隔壁２５は、湿潤粉体３２を供給ロール２１および転写ロール２２上に保持すると共に、２つの隔壁２５の間の距離によって、電極集電体３１上に成膜される塗膜（電極活物質層）３３の幅を規定する役割を果たす。この２つの隔壁２５の間に、フィーダー（図示せず）等によって電極材料（湿潤粉体）３２が供給される。
成膜装置２０では、転写ロール２２の隣に第３の回転ロールとしてバックアップロール２３が配置されている。バックアップロール２３は、電極集電体３１を転写ロール２２まで搬送する役割を果たす。転写ロール２２とバックアップロール２３は、図４の矢印に示すように、逆方向に回転する。
供給ロール２１、転写ロール２２、バックアップロール２３は、図示しない相互に独立した駆動装置（モータ）にそれぞれ接続されており、供給ロール２１、転写ロール２２およびバックアップロール２３の順にそれぞれの回転速度を徐々に高めることによって、湿潤粉体３２を転写ロール２２に沿って搬送し、転写ロール２２の円周面からバックアップロール２３により搬送されてきた電極集電体３１の表面上に当該湿潤粉体を塗膜３３として転写することができる。
なお、図４では、供給ロール２１、転写ロール２２、バックアップロール２３は、それぞれの回転軸が水平に並ぶように配置されているが、これに限られず、例えば後述する図５に示すような位置にバックアップロール（図５参照）が配置されてもよい。

また、供給ロール２１、転写ロール２２およびバックアップロール２３のサイズは特に制限はなく、従来のロール成膜装置と同様でよく、例えば直径がそれぞれ５０ｍｍ～５００ｍｍであり得る。これら３種の回転ロール２１，２２，２３の直径は同一の直径であってもよく、異なる直径であってもよい。また、塗膜を形成する幅についても従来のロール成膜装置と同様でよく、塗膜を形成する対象の電極集電体の幅によって適宜決定することができる。また、これら回転ロール２１，２２，２３の円周面の材質は、従来公知のロール成膜装置における回転ロールの材質と同じでよく、例えば、ＳＵＳ鋼、ＳＵＪ鋼、等が挙げられる。

このように、公知のロール成膜装置によって、装置の湿潤粉体３２およびそれからなる塗膜を圧縮する力を調整しつつ、電極集電体上に該湿潤粉体からなる塗膜を転写することによって、湿潤粉体の有する気相を残した状態で成膜することができる。

次に、第１の溝形成工程Ｓ１０３について説明する。当該第１の溝形成工程Ｓ１０３においては、当該成膜された塗膜の表面部に、第１のロール型を用いて凹凸転写することにより、第１方向に延びる第１の溝を塗膜に形成する。

凹凸転写は、公知方法に準拠して行うことができる。例えば、成膜された塗膜を有する電極集電体を公知の搬送装置によって搬送しながら、公知のロール型を用いたロール転写装置によって凹凸を転写することによって、行うことができる。

この凹凸転写によって、塗膜に第１方向に延びる第１の溝が形成される。
このとき、第１のロール型が、外周面に沿って回転軸に垂直方向に伸長する凸部を有してる場合には、電極集電体の搬送方向に沿って延びる溝（いわゆる「縦溝」）を塗膜に形成することができる。よって、第１の溝は、第１のロール型の回転軸に対して垂直な溝となる。
また、第１のロール型が、回転軸に平行に伸長する凸部を有している場合には、電極集電体の搬送方向に直交する方向に延びる溝（いわゆる「横溝」）を塗膜に形成することができる。よって、第１の溝は、第１のロール型の回転軸に対して平行な溝となる。
さらに、第１のロール型が、回転軸を中心軸とするらせん状の凸部を有している場合には、電極集電体の搬送方向から傾斜した方向に延びる溝を塗膜に形成することができる。よって、第１の溝は、第１のロール型の回転軸に対して傾斜した溝となる。

第１の溝は、１本のみ形成されてもよいし、複数本形成されてもよい。第１の溝の寸法については、特に制限はない。第１の溝の深さは、例えば５μｍ～１５０μｍ（好ましくは２０μｍ～１２０μｍ）である。また、第１の溝が複数本形成される場合（特に横溝の場合）、溝間のピッチが大きい方が、離型不良がより起こり難くなる。よって、当該ピッチは、好ましくは２００μｍ以上であり、より好ましくは２５０μｍ以上である。

次に、第２の溝形成工程について説明する。当該第２の溝形成工程Ｓ１０４においては、当該第１の溝を形成した塗膜の表面部に、第２のロール型を用いてさらに凹凸転写することにより、当該第１方向とは別方向に延びる第２の溝を塗膜に形成する。

凹凸転写は、公知方法に従って行うことができる。例えば、第１の溝が形成された塗膜を有する電極集電体を公知の搬送装置によって搬送しながら、公知のロール型を用いたロール転写装置によって凹凸を転写することによって、行うことができる。

第１のロール型と同様に、第２のロール型が、外周面に沿って回転軸に垂直方向に伸長する凸部を有してる場合には、電極集電体の搬送方向に沿って延びる溝（いわゆる「縦溝」）を塗膜に形成することができる。よって、第２の溝は、第２のロール型の回転軸に対して垂直な溝となる。
また、第２のロール型が、回転軸に平行に伸長する凸部を有している場合には、電極集電体の搬送方向に直交する方向に延びる溝（いわゆる「横溝」）を塗膜に形成することができる。よって、第２の溝は、第２のロール型の回転軸に対して平行な溝となる。
さらに、第２のロール型が、回転軸を中心軸とするらせん状の凸部を有している場合には、電極集電体の搬送方向から傾斜した方向に延びる溝を塗膜に形成することができる。よって、第２の溝は、第２のロール型の回転軸に対して傾斜した溝となる。

ただし、第２の溝形成工程Ｓ１０４では、第１の溝が延びる第１方向とは別方向に延びる第２の溝を形成する。そして、第２の溝の深さが、第１の溝形成工程Ｓ１０３で形成した第１の溝の深さよりも大きくなるように凹凸転写を行う。

よって、第２の溝形成工程Ｓ１０４では、第２のロール型として、ロール型の外周面（転写面）上での凸部の伸長方向が第１のロール型の凸部とは異なり、かつ、凸部高さが、第１のロール型の凸部高さよりも大きいロール型を用いる。なお、「凸部高さ」とは、凸部の頂点から凸部の底面に下した垂線の長さのことをいう。

第２の溝は、１本のみ形成されてもよいし、複数本形成されてもよい。第２の溝の寸法については、特に制限はない。第２の溝の深さは、第１の溝の深さよりも大きい限り特に制限はなく、例えば１０μｍ～１６０μｍ（好ましくは３０μｍ～１３０μｍ）である。また、第２の溝が複数本形成される場合（特に横溝の場合）、溝間のピッチが大きい方が、離型不良がより起こり難くなる。よって、当該ピッチは、好ましくは２００μｍ以上であり、より好ましくは２５０μｍ以上である。

本実施形態においては、気相制御湿潤粉体を用いた塗膜に対して溝形成を行い、その際に第１の溝が延びる方向とは別方向に延びる第２溝を、第１の溝よりも深く形成することによって、離型不良を抑制しつつ、深さが異なり２方向に延びる溝（特に格子状の溝）を形成することができる。この理由は、次のように考えられる。

従来技術においては、いったん形成した電極活物質層に溶媒を供給することによって、凹凸転写が可能なように電極活物質層を軟化させている。しかしながら、いったん形成した電極活物質層全体に溶媒を均一に含浸させることは困難であり、そのため電極活物質層の表層部の方に溶媒が多く存在するように溶媒の分布が偏る。その結果、電極活物質層の表層部は、溶媒量が多く軟らかくなり、その一方で、電極活物質層の深部（電極集電体側の部分）は、溶媒量が少なく硬くなる。そのため、深い溝を形成するのに適した量の溶媒量を使用した場合、表層部の溶媒量が多くなり過ぎてしまい、表層部の電極活物質層が軟らかくなり過ぎて、型に容易に付着するようになる。
他方で、電極活物質層の溶媒量を減らしたのでは、深い溝の形成が困難となり、よって深さの異なる溝であって２方向に延びる溝の形成が困難となる。特に、従来技術のようにいったん形成した電極活物質層に溶媒を供給する場合には、凹凸転写の際の圧力によって溝の底部が容易に高密度化（緻密化）されてしまうため、溝の深さを大きくすることは困難である。また、２回以上の凹凸転写を行うことはより一層困難である。

これに対し、本実施形態においては、上述のようにペンジュラー状態またはファニキュラー状態（好ましくはファニキュラーＩ状態）にある湿潤粉体（気相制御湿潤粉体）からなる塗膜に対して、深さの異なる溝であって２方向に延びる溝の形成を行う。この塗膜においては、図２の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、気相４が多く存在し、この気相４は塗膜内で連通孔を形成している。また、活物質粒子２同士が溶媒３によって架橋されている状態であり、キャピラリー状態の図２の（Ｃ）とは異なり、活物質粒子２の全体が溶媒３に覆われていない。よって、凹凸転写の際に塗膜が圧力を受けた際に、気相４が孤立した気泡として留まりにくく、圧縮できる余地が大きい。さらに、活物質粒子２と溶媒３との間の抵抗が小さいため、活物質粒子２が移動しやすい。したがって、気相制御湿潤粉体からなる塗膜は、展延性に優れる。

このような塗膜の性質によれば、一度凹凸転写を行っても、塗膜はある程度高密度化（緻密化）されるものの、さらに圧縮できる余地があるため、さらに凹凸転写を行うことが可能である。また、塗膜の展延性の高さによって、深い溝の形成が容易である。

ここで、本実施形態において第１の溝形成工程において、第１の溝を浅く形成する。ことのき、塗膜の表層部が、転写時の圧力によって、ある程度高密度化されることになる。そして、第２の溝形成工程において、第２の溝を深く形成する。このとき、塗膜の表層部がある程度高密度化されることによって、塗膜の表層部がロール型に付着し難くなっている。すなわち、深い溝を形成する際の塗膜表層部の付着の問題が解消されている。一方で、気相制御湿潤粉体からなる塗膜によれば、一度凹凸転写を行っても、塗膜をさらに圧縮できる余地があるため、第２の溝形成工程におけるさらなる凹凸転写によって、深い溝を形成することが可能である。

またこのとき、深い溝が、ロール型の回転軸に垂直な溝である場合には、塗膜の付着（すなわち、離型不良）がより起こり難くなる。
したがって、本実施形態においては、第１の溝を、前記第１のロール型の回転軸に平行な溝（いわゆる「横溝」）として形成し、第２の溝が、前記第２のロール型の回転軸に垂直な溝（いわゆる「縦溝」）として形成することが、離型不良をより抑制する観点から好ましい。

次に、溶媒除去工程Ｓ１０５について説明する。溶媒除去工程Ｓ１０５では、溶媒を除去して電極活物質層を形成する。
溶媒の除去は、公知方法に従い行うことができる。例えば、上記の第１の溝および第２の溝が形成された塗膜を、熱風乾燥、赤外線乾燥等によって乾燥することにより、行うことができる。

溶媒除去工程Ｓ１０５の実施により、電極集電体上に電極活物質層が形成された電極を得ることができる。

電極活物質層の目付量、密度等を調整するために、形成された電極活物質層にプレス処理を施す工程（プレス処理工程）をさらに行ってもよい。当該プレス処理工程は、公知方法に従い行うことができる。

本実施形態に係る二次電池用電極の製造方法の好適な一実施形態として、工程Ｓ１０２～Ｓ１０５を連続して行う方法について、図面を参照しつつさらに説明する。
図５は、ロール成膜ユニットを備えた電極製造装置７０の概略構成を構成的に示した説明図である。
電極製造装置７０は、大まかにいって、図示しない供給室から搬送されてきたシート状集電体３１の表面上に湿潤粉体３２を供給して塗膜３３を形成する成膜ユニット４０と、該塗膜３３を厚さ方向にプレスし、該塗膜の表面凹凸形成処理を行う塗膜加工ユニット５０と、表面凹凸形成処理後の塗膜３３を適切に乾燥させて電極活物質層を形成する乾燥ユニット６０を備える。

成膜ユニット４０は、上述したロール成膜装置（図４）と同様、図示しない相互に独立した駆動装置（モータ）にそれぞれ接続された供給ロール４１、転写ロール４２，４３，４４およびバックアップロール４５を供える。
本実施形態に係る成膜ユニットでは、図示されるように、転写ロールが連続的に複数備えられている。この例では、供給ロール４１に対向する第１転写ロール４２、該第１転写ロールに対向する第２転写ロール４３、および、該第２転写ロールに対向し、且つ、バックアップロール４５にも対向する第３転写ロール４４を備えている。
このような構成とすることにより、各ロール間のギャップＧ１～Ｇ４のサイズを異ならせ、湿潤粉体の連通孔を維持しつつ好適な塗膜を形成することができる。以下、このことを詳述する。

図示するように、供給ロール４１と第１転写ロール４２との間を第１ギャップＧ１、第１転写ロール４２と第２転写ロール４３との間を第２ギャップＧ２、第２転写ロール４３と第３転写ロール４４との間を第３ギャップＧ３、そして第３転写ロール４４とバックアップロール４５との間を第４ギャップＧ４とすると、ギャップのサイズは、第１ギャップＧ１が相対的に最大であり、第２ギャップＧ２、第３ギャップＧ３、第４ギャップＧ４の順に少しずつ小さくなるように設定されている（Ｇ１＞Ｇ２＞Ｇ３＞Ｇ４）。このように集電体３１の搬送方向（進行方向）に沿ってギャップが徐々に小さくなる多段ロール成膜を行うことにより、湿潤粉体３２を構成する凝集粒子の過剰な潰れが防止され、連通孔の維持と凝集粒子内に孤立空隙が生じるのを防止することができる。即ち、成膜ユニット４０は以下のように作動させることができる。

供給ロール４１、第１転写ロール４２、第２転写ロール４３、第３転写ロール４４およびバックアップロール４５は、それぞれが独立した図示しない駆動装置（モータ）に接続されているため、それぞれ異なる回転速度で回転させることができる。具体的には、供給ロール４１の回転速度よりも第１転写ロール４２の回転速度が速く、第１転写ロール４２の回転速度よりも第２転写ロール４３の回転速度は速く、第２転写ロール４３の回転速度よりも第３転写ロール４４の回転速度は速く、第３転写ロール４４の回転速度よりもバックアップロール４５の回転速度は速い。
このように各回転ロール間で集電体搬送方向（進行方向）に沿って回転速度を少しずつ上げていくことによって、図４のロール成膜装置２０とは異なる多段ロール成膜を行うことができる。このとき、上記のとおり、第１ギャップＧ１、第２ギャップＧ２、第３ギャップＧ３、第４ギャップＧ４をこの順に少しずつ小さくなるように設定することによって、本成膜ユニット４０に供給された湿潤粉体３２は、その気相状態を保持、すなわち孤立空隙が過剰に生じることなく連通孔の維持と凝集粒子内に孤立空隙が生じるのを防止することができる。特に限定するものではないが、各ギャップＧ１～Ｇ４のサイズ（幅）は、１０μｍ～１００μｍ程度の範囲内から設定することができる。

次に、電極製造装置７０の塗膜加工ユニット５０について説明する。図５に示すように、塗膜加工ユニット５０は、成膜ユニット４０から搬送されてきた集電体３１の表面上に付与されている塗膜３３の性状を調整するユニットであり、本実施形態においては、塗膜の密度や膜厚を調整するプレスロール５２と、塗膜の表面に、凹凸転写を行うための、第１凹凸加工ロール５４および第２凹凸加工ロール５６と、を備えている。なお、プレスロール５２は、電極製造装置７０の任意の構成である。
プレスロール５２は、搬送されてきた集電体３１を支持しつつ進行方向に送り出すバックアップロール５２Ｂと、バックアップロール５２Ｂに対向する位置に配置され、塗膜３３を膜厚方向に押圧して圧縮するためのワークロール５２Ａとを備えている。かかるプレスロール５２は、搬送されてきた集電体３１上に形成（成膜）されたペンジュラー状態またはファニキュラー状態（好ましくはファニキュラーＩ状態）の湿潤粉体３２からなる塗膜３３を、孤立空隙を生じさせない程度にプレスして圧縮することができる。
かかるプレスロール５２による好適なプレス圧は、目的とする塗膜（電極活物質層）の膜厚や密度により異なり得るため特に限定されないが、概ね０．０１ＭＰａ～１００ＭＰａ、例えば０．１ＭＰａ～７０ＭＰａ程度に設定することができる。

プレスロール５２よりも集電体搬送方向（進行方向）の下流側に配置される第１凹凸加工ロール５４は、プレスロール５２を経て搬送されてきた集電体３１を支持しつつ進行方向に送り出す第１バックアップロール５４Ｂと、第１バックアップロール５４Ｂに対向する位置に配置され、塗膜３３を膜厚方向に押圧し、該塗膜表面に凹凸形成を施すための第１ワークロール５４Ａとを備えている。即ち、かかる第１凹凸加工ロール５４は、その際のプレス圧により塗膜表面に第１の溝を連続的に形成するロール型として機能する。また、凹凸加工ロール５４は、第２のプレスロールとして機能する。したがって、第１ワークロール５４Ａの表面には、塗膜表面に形成される第１の溝に対応する形状の凹凸面が形成されている。例えば、第１ワークロール５４Ａの表面には、その回転軸に平行に伸長する所定の高さの凸部が所定のピッチで形成されている。
かかる第１凹凸加工ロール５４による好適なプレス圧は、対象とする塗膜（電極活物質層）の表層部分の密度、形成したい第１の溝の寸法等により異なり得るため特に限定されないが、概ね１ＭＰａ～１５０ＭＰａ、例えば５ＭＰａ～１００ＭＰａ程度に設定することができる。

第１凹凸加工ロール５４を塗膜３３が通過することにより、その表面に凹凸が転写され、よって第１の溝が形成される。

第１凹凸加工ロール５４よりも集電体搬送方向（進行方向）の下流側に配置される第２凹凸加工ロール５６は、第１凹凸加工ロール５４を経て搬送されてきた集電体３１を支持しつつ進行方向に送り出す第２バックアップロール５６Ｂと、第２バックアップロール５６Ｂに対向する位置に配置され、塗膜３３を膜厚方向に押圧し、該塗膜表面に凹凸形成を施すための第２ワークロール５６Ａとを備えている。かかる第２凹凸加工ロール５６は、その際のプレス圧により塗膜表面に第２の溝を連続的に形成するロール型として機能する。また、第２凹凸加工ロール５６は、第３のプレスロールとして機能する。したがって、第２ワークロール５６Ａの表面には、塗膜表面に形成される第２の溝に対応する形状の凹凸面が形成されている。例えば、第２ワークロール５６Ａの表面には、外周面に沿ってその回転軸に垂直に伸長する凸部が所定のピッチで形成されており、この凸部は、第１ワークロール５４Ａよりも高くなっている。
かかる第２凹凸加工ロール５６による好適なプレス圧は、対象とする塗膜（電極活物質層）の表層部分の密度、形成したい第２の溝の寸法等により異なり得るため特に限定されないが、概ね１ＭＰａ～１５０ＭＰａ、例えば５ＭＰａ～１００ＭＰａ程度に設定することができる。

第２凹凸加工ロール５６を塗膜３３が通過することにより、その表面に凹凸が転写され、よって第１の溝とは別方向に延びる第２の溝であって、第１の溝よりも深い第２の溝が形成される。

図５に示すように、電極製造装置７０の塗膜加工ユニット５０よりも集電体搬送方向の下流側には、乾燥ユニット６０として図示しない加熱器（ヒータ）を備えた乾燥室６２が配置され、塗膜加工ユニット５０から搬送されてきた集電体３１の表面上の塗膜３３を乾燥する。なお、かかる乾燥ユニット６０は、従来のこの種の電極製造装置における乾燥ユニットと同様でよく、特に本発明を特徴付けるものではないため、これ以上の詳細な説明は省略する。

塗膜３３を乾燥後、必要に応じて５０～２００ＭＰａ程度のプレス加工を行うことにより、リチウムイオン二次電池用の長尺なシート状電極が製造される。こうして製造されたシート状電極は、通常のこの種のシート状正極または負極としてリチウムイオン二次電池の構築に用いられる。

本実施形態に係る二次電池用電極の製造方法によれば、離型不良の発生を抑制しつつ、深さが異なる溝であって２方向に延びる溝を有する電極活物質層を備える二次電池用電極を製造することができる。よって、電極活物質の膨張による応力の緩和等、種々の特性を電極活物質層に付与することができる。また、所定のパターンを１本のロール型で形成する際には、複雑な凹凸面形状のロール型が必要となるが、本実施形態に係る二次電池用電極の製造方法は、シンプルな凹凸面形状の２本のロール型を使用できるため、ロール型の準備の容易さにも優れている。

本実施形態に係る二次電池用電極の製造方法では、気相制御湿潤粉体が用いられる。このような方法では、得られる電極は、次のような特徴を有し得る。
（１）電極活物質層におけるＬｃｍ×Ｂｃｍ（Ｌ，Ｂは３以上の整数）で示される基準エリアにおける表面積を、相互に異なるｎ（ｎは５以上の整数）点で計測したときの平均表面積が、１．０５×Ｌ×Ｂｃｍ^２以上である。
（２）電極活物質層における気体残留率（（空気の体積／塗膜の体積）×１００）が１０ｖｏｌ％以下である。
（３）電極活物質層についての放射光Ｘ線ラミノグラフィー法による空隙観察に基づく空隙分布において、全空隙容積(１００ｖｏｌ％)に対する２０００μｍ^３以上の容積の空隙比率が３０ｖｏｌ％以下である。
（４）電極活物質層を、当該電極活物質層の表面から電極集電体に至る厚み方向に上層および下層の２つの層に均等に区分し、該上層および下層のバインダ樹脂の濃度（ｍｇ／Ｌ）を、それぞれ、Ｃ１およびＣ２としたとき、０．８≦（Ｃ１／Ｃ２）≦１．２の関係を具備する。

本実施形態に係る二次電池用電極の製造方法によって、製造されたシート状電極は、通常のこの種のシート状正極または負極としてリチウムイオン二次電池の構築に用いられる。

本実施形態に係るシート状電極を用いて構築され得るリチウムイオン二次電池１００の一例を図６に示す。
リチウムイオン二次電池（非水電解液二次電池）１００は、扁平形状の捲回電極体８０と非水電解液（図示せず）とが電池ケース（即ち外装容器）７０に収容された電池である。電池ケース７０は、一端（電池の通常の使用状態における上端部に相当する。）に開口部を有する箱形（すなわち有底直方体状）のケース本体７２と、該ケース本体７２の開口部を封止する蓋体７４とから構成される。ここで、捲回電極体８０は、該捲回電極体の捲回軸が横倒しとなる姿勢（即ち、捲回電極体８０の捲回軸方向と蓋体７４の面方向とはほぼ平行である。）で、電池ケース７０（ケース本体７２）内に収容されている。電池ケース７０の材質としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼といった軽量で熱伝導性の良い金属材料が好ましく用いられ得る。
また、図６に示すように、蓋体７４には外部接続用の正極端子８１および負極端子８６が設けられている。蓋体７４には、電池ケース７０の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように設定された排気弁７６と、非水電解液を電池ケース７０内に注入するための注入口（図示せず）が設けられている。電池ケース７０は、蓋体７４を電池ケース本体７２の開口部の周縁に溶接することによって、該電池ケース本体７２と蓋体７４との境界部を接合（密閉）することができる。

捲回電極体８０は、長尺なシート状の典型的にはアルミニウム製の正極集電体８２の片面または両面に長手方向に沿って正極活物質層８４が形成された正極シート８３と、長尺なシート状の典型的には銅製の負極集電体８７の片面または両面に長手方向に沿って負極活物質層８９が形成された負極シート８８とを、典型的には多孔性のポリオレフィン樹脂からなる２枚の長尺状のセパレータシート９０を介して積層して（重ね合わせて）長手方向に捲回されている。この正極シート８３および負極シート８８の少なくとも一方（好ましくは両方）が、上述の製造方法によって製造されている。
扁平形状の捲回電極体８０は、例えば、正負極シート８３，８８および長尺なシート状のセパレータ９０を、断面が真円状の円筒形状になるように捲回した後で、該円筒型の捲回体を捲回軸に対して直交する一の方向に（典型的には側面方向から）押しつぶして（プレスして）拉げさせることによって、扁平形状に成形することができる。かかる扁平形状とすることで、箱形（有底直方体状）の電池ケース７０内に好適に収容することができる。なお、上記捲回方法としては、例えば円筒形状の捲回軸の周囲に正負極およびセパレータを捲回する方法を好適に採用し得る。

特に限定するものではないが、捲回電極体８０としては、正極活物質層非形成部分８２ａ（即ち、正極活物質層８４が形成されずに正極集電体８２が露出した部分）と負極活物質層非形成部分８７ａ（即ち、負極活物質層８９が形成されずに負極集電体８７が露出した部分）とが捲回軸方向の両端から外方にはみ出すように重ねあわされて捲回されたものであり得る。その結果、捲回電極体８０の捲回軸方向の中央部には、正極シート８３と負極シート８８とセパレータ９０とが積層されて捲回された捲回コアが形成される。また、正極シート８３と負極シート８８とは、正極活物質非形成部分８２ａと正極端子８１（例えばアルミニウム製）が正極集電板８１ａを介して電気的に接続され、また、負極活物質層非形成部分８７ａと負極端子８６（例えば銅またはニッケル製）が負極集電板８６ａを介して電気的に接続され得る。なお、正負極集電板８１ａ，８６ａと正負極活物質層非形成部分８２ａ，８７ａとは、例えば、超音波溶接、抵抗溶接等によりそれぞれ接合することができる。
なお、非水電解液としては、典型的には適当な非水系の溶媒（典型的には有機溶媒）中に支持塩を含有させたものを用いることができる。例えば、常温で液状の非水電解液を好ましく使用し得る。非水系の溶媒としては、一般的な非水電解液二次電池に用いられる各種の有機溶媒を特に制限なく使用し得る。例えば、カーボネート類、エーテル類、エステル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等の非プロトン性溶媒を、特に限定なく用いることができる。支持塩としては、ＬｉＰＦ_６等のリチウム塩を好適に採用し得る。支持塩の濃度は特に制限されないが、例えば、０．１～２ｍｏｌ／Ｌであり得る。

なお、ここで開示される技術の実施にあたっては、電極体を図示するような捲回電極体８０に限定する必要はない。例えば、複数の正極シートおよび負極シートをセパレータを介して積層して形成される積層タイプの電極体を備えるリチウムイオン二次電池であってもよい。また、本明細書に開示される技術情報から明らかなとおり、電池の形状についても上述した角型形状に限定されるものではない。また、上述した実施形態は、電解質が非水電解液である非水電解液リチウムイオン二次電池を例にして説明したが、これに限られず、例えば、電解液に代えて固体電解質を採用したいわゆる全固体電池に対しても、ここで開示された技術を適用することができる。その場合には、ペンジュラー状態またはファニキュラー状態の湿潤粉体は、固形分として活物質に加えて固体電解質を含むように構成される。

非水電解液が供給され、電極体を内部に収容したケースが密閉された電池組立体に対して、通常、初期充電工程が行われる。従来のこの種のリチウムイオン二次電池と同様、電池組立体に対して外部接続用正極端子および負極端子との間に外部電源を接続し、常温（典型的には２５℃程度）で正負極端子間の電圧が所定値となるまで初期充電する。例えば初期充電は、充電開始から端子間電圧が所定値（例えば４．３～４．８Ｖ）に到達するまで０．１Ｃ～１０Ｃ程度の定電流で充電し、次いでＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が６０％～１００％程度となるまで定電圧で充電する定電流定電圧充電（ＣＣ－ＣＶ充電）により行うことができる。

その後、エージング処理を行うことにより、良好な性能を発揮し得るリチウムイオン二次電池１００を提供することができる。エージング処理は、上記初期充電を施した電池１００を、３５℃以上の高温度域に６時間以上（好ましくは１０時間以上、例えば２０時間以上）保持する高温エージングにより行われる。これにより、初期充電の際に負極の表面に生じ得るＳＥＩ（Ｓｏｌｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ）被膜の安定性を高め、内部抵抗を低減することができる。また、高温保存に対するリチウムイオン二次電池の耐久性を高めることができる。エージング温度は、好ましくは３５℃～８５℃（より好ましくは４０℃～８０℃、更に好ましくは５０℃～７０℃）程度とする。このエージング温度が上記範囲より低すぎると、初期内部抵抗の低減効果が十分でないことがある。上記範囲より高すぎると、非水系溶媒やリチウム塩が分解するなどして電解液が劣化し、内部抵抗が増加することがある。エージング時間の上限は特にないが、５０時間程度を超えると、初期内部抵抗の低下が著しく緩慢になり、該抵抗値がほとんど変化しなくなることがある。したがって、コスト低減の観点から、エージング時間は、６～５０時間（より好ましくは１０～４０時間、例えば２０～３０時間）程度とすることが好ましい。

以上のようにして構成されるリチウムイオン二次電池１００は、各種用途に利用可能である。好適な用途としては、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等の車両に搭載される駆動用電源が挙げられる。リチウムイオン二次電池１００は、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も使用され得る。

以下、本発明に関する実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
＜実施例＞
負極材料として好適に使用し得る気相制御湿潤粉体を作製し、次いで、該作製された湿潤粉体（負極材料）を用いて銅箔上に負極活物質層を形成した。
本試験例では、負極活物質としてレーザ回折・散乱方式に基づく平均粒子径（Ｄ_５０）が１０μｍである黒鉛粉、バインダ樹脂としてスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、溶媒として水を用いた。

まず、９８質量部の上記黒鉛粉、１質量部のＣＭＣおよび１質量部のＳＢＲからなる固形分を、図３に示すような回転羽根を有する撹拌造粒機（プラネタリミキサーやハイスピードミキサー）に投入し、混合撹拌処理を行った。
具体的には、回転羽根を有する撹拌造粒機内で回転羽根の回転速度を４５００ｒｐｍに設定し、１５秒間の撹拌分散処理を行い、上記固形成分からなる粉末材料の混合物を得た。得られた混合物に、固形分率が９０質量％となるように溶媒である水を添加し、３００ｒｐｍの回転速度で３０秒間の撹拌造粒複合化処理を行い、次いで１０００ｒｐｍの回転速度で２秒間撹拌微細化処理を続けた。これにより本試験例に係る湿潤粉体（負極材料）を作製した。
混合撹拌処理および微細化を行い、本試験例に係る湿潤粉体（負極材料）を作製した。
次いで、上記得られた気相制御湿潤粉体（負極材料）を、上記電極製造装置の成膜部に供給し、別途用意した銅箔からなる負極集電体の表面に塗膜を転写した。

得られた塗膜を、塗膜加工部に搬送し、第１凹凸転写ロールで凹凸転写を行って、第１凹凸転写ロールに平行な方向に延びる第１の溝（横溝）を所定のピッチで形成した。
次いで、この塗膜に対して、第２凹凸転写ロールで、凹凸転写を行って、第２凹凸転写ロールの回転軸に垂直な方向に延びる第２の溝（縦溝）を、第１の溝よりも深くなるように形成した。
これを、塗膜乾燥ユニットで加熱乾燥させ、電極活物質層が形成された電極を得た。

電極の表面を観察したところ、深さの異なる溝が格子状に形成されていることが確認できた。その溝の写真を図７に示す。
また、第１凹凸転写ロールおよび第２凹凸転写ロールの表面を観察したところ、塗膜の付着は見られなかった。

＜比較例＞
スラリー状態の電極（正極）材料を用意した。かかる正極材料を正極集電体上に塗工して乾燥を行い、正極活物質層を形成した。かかる正極活物質層に再び溶媒を噴霧し、ロール型を用いて凹凸転写を行った。その結果、ロール型に活物質層の付着が多く見られた。

以上のことから、ここに開示される二次電池用電極の製造方法によれば、離型不良の発生を抑制しつつ、深さが異なり２方向に延びる溝を有する電極活物質層を備える二次電池用電極を製造することができることがわかる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定
するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、
変更したものが含まれる。

１ 凝集粒子
２ 活物質粒子（固相）
３ 溶媒（液相）
４ 空隙（気相）
１０ 撹拌造粒機
２０ ロール成膜装置
３１ 電極集電体
３２ 湿潤粉体（電極合材）
３３ 塗膜
７０ 電極製造装置
４０ 成膜ユニット
５０ 塗膜加工ユニット
６０ 乾燥ユニット
８０ 捲回電極体
１００ リチウムイオン二次電池

Claims (3)

1. 少なくとも複数の電極活物質粒子とバインダ樹脂と溶媒とを含む凝集粒子によって形成される湿潤粉体を用意する工程、ここで、前記湿潤粉体は少なくとも５０個数％以上の前記凝集粒子が、固相と液相と気相とがペンジュラー状態またはファニキュラー状態を形成している；
   前記湿潤粉体を用いて、電極集電体上に該湿潤粉体からなる塗膜を、前記気相を残しつつ成膜する工程；
   前記成膜された塗膜の表面部に、第１のロール型を用いて凹凸転写することにより、第１方向に延びる第１の溝を前記塗膜に形成する工程；
   前記第１の溝を形成した塗膜の表面部に、第２のロール型を用いてさらに凹凸転写することにより、前記第１方向とは別方向に延びる第２の溝を前記塗膜に形成する工程；および
   前記溶媒を除去して電極活物質層を形成する工程；
   を包含し、
   前記第２の溝を塗膜に形成する工程において、前記別方向に延びる第２の溝が、前記第１方向に延びる第１の溝よりも深くなるように凹凸転写を行う、
   二次電池用電極の製造方法。
2. 前記湿潤粉体を用意する工程において用意される湿潤粉体が、所定の容積（ｍＬ）の容器に力を加えずにすり切りに湿潤粉体（ｇ）を入れて計測した嵩比重を緩め嵩比重Ｘ（ｇ／ｍＬ）とし、
   気相が存在しないと仮定して湿潤粉体の組成から算出される比重を真比重Ｙ（ｇ／ｍＬ）としたとき、
   緩め嵩比重Ｘと真比重Ｙとの比：Ｙ／Ｘが、１．２以上である、
   請求項１に記載に記載の二次電池用電極の製造方法。
3. 前記第１の溝を、前記第１のロール型の回転軸に平行に前記塗膜に形成し、
   前記第２の溝を、前記第２のロール型の回転軸に垂直に前記塗膜に形成する、
   請求項１または２に記載の二次電池用電極の製造方法。
   
   

Images