JP2024003673A - 非水二次電池用電極板の製造方法及び非水二次電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非水二次電池の特性を向上させることができる非水二次電池用電極板の製造方法及び非水二次電池の製造方法を提供する。
【解決手段】非水二次電池用電極板の製造方法は、添加物の種類及び添加物の添加量に対する負極板の比表面積を取得する比表面積取得工程と、添加物の種類、及び、添加物の添加量が変化した際の負極板の比表面積に対する非水二次電池用電極板の反応面積を取得する反応面積取得工程と、非水二次電池用電極板の反応面積に対する負極板の目標比表面積を取得する目標比表面積取得工程と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、非水二次電池用電極板の製造方法及び非水二次電池の製造方法に係り、詳しくは、非水二次電池の特性を向上させることができる非水二次電池用電極板の製造方法及び非水二次電池の製造方法に関する。

従来より非水二次電池は、負極板、正極板及びセパレータを有する電極体を備える。このような電極体は、負極板、正極板及びセパレータが積層方向に積層された状態で非水電解液とともに電池ケースに収容されている。各電極板においては、電極基材に電極合材層が形成されており、その電極合材層には、少なくとも活物質と、例えば結着材などの添加物とが含まれている。各電極板として製造されたときに、電極板の比表面積は、例えば非水二次電池の容量などの非水二次電池の特性に影響を与える。

このような非水二次電池の製造方法としては、例えば特許文献１のように、プレス工程において負極板のプレス圧を調整することにより、負極板の比表面積を制御する構成が開示されている。このように、負極板の比表面積を制御することにより非水二次電池の特性を制御することができる。

特開平１０－１１６６０４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明では、電極板の比表面積に基づく非水二次電池用電極板の製造精度を高めることにより、非水二次電池の特性を向上させることが望まれている。

上記課題を解決する非水二次電池用電極板の製造方法の各態様を記載する。
［態様１］電極基材と、少なくとも活物質及び添加物を含む電極合材層とを備える非水二次電池用電極板の製造方法であって、前記添加物の添加量を取得する添加量取得工程と、前記添加物の種類及び前記添加物の添加量に対する前記非水二次電池用電極板の比表面積を取得する比表面積取得工程と、前記添加物の種類、及び、前記添加物の添加量が変化した際の前記非水二次電池用電極板の比表面積に対する前記非水二次電池用電極板の反応面積を取得する反応面積取得工程と、前記非水二次電池用電極板の反応面積に対する前記非水二次電池用電極板の目標比表面積を取得する目標比表面積取得工程と、を含む非水二次電池用電極板の製造方法。

上記構成によれば、添加物の種類及び添加物の添加量に応じた非水二次電池用電極板の目標比表面積を取得することができる。これにより、添加物の種類及び添加物の添加量の少なくとも何れかが変化する場合であっても、非水二次電池用電極板の反応面積を設計上の好適な反応面積に調整することができる。したがって、非水二次電池用電極板の製造精度を高めることにより、非水二次電池の容量低下を抑制することができ、非水二次電池の特性を向上させることができる。

［態様２］［態様１］に記載の非水二次電池用電極板の製造方法において、前記添加量取得工程は、前記添加物の添加量として第１添加物の添加量と第２添加物の添加量とを取得し、前記比表面積取得工程は、前記第１添加物の添加量に対する前記非水二次電池用電極板の比表面積と、前記第２添加物の添加量に対する前記非水二次電池用電極板の比表面積とを取得し、前記反応面積取得工程は、前記第１添加物の添加量に基づく前記非水二次電池用電極板の比表面積に対する前記非水二次電池用電極板の反応面積と、前記第２添加物の添加量に基づく前記非水二次電池用電極板の比表面積に対する前記非水二次電池用電極板の反応面積とを取得し、前記目標比表面積取得工程は、前記第１添加物の添加量に基づく前記非水二次電池用電極板の反応面積と、前記第２添加物の添加量に基づく前記非水二次電池用電極板の反応面積とに対する前記非水二次電池用電極板の目標比表面積を取得する非水二次電池用電極板の製造方法。

上記構成によれば、添加物として第１添加物と第２添加物とが添加される場合であっても、第１添加物の添加量に対する非水二次電池用電極板の反応面積と、第２添加物の添加量に対する非水二次電池用電極板の反応面積とに基づいて、非水二次電池用電極板の目標比表面積を取得することができる。これにより、添加される添加物の組み合わせが変化する場合であっても、非水二次電池用電極板の反応面積を設計上の好適な反応面積に調整することができる。したがって、非水二次電池用電極板の比表面積に基づく非水二次電池用電極板の製造精度を高めることにより、非水二次電池の容量低下を抑制することができ、非水二次電池の特性を向上させることができる。

［態様３］［態様１］又は［態様２］に記載の非水二次電池用電極板の製造方法において、前記添加物は、結着材及び増粘材のうち少なくとも何れかを含む非水二次電池用電極板の製造方法。

［態様４］［態様１］～［態様３］のうち何れか一つの非水二次電池用電極板の製造方法において、前記電極基材における前記電極合材層をプレスするプレス工程を含み、前記目標比表面積取得工程は、前記非水二次電池用電極板の反応面積に応じて、前記プレス工程における前記非水二次電池用電極板の目標比表面積を取得し、前記プレス工程は、前記非水二次電池用電極板の目標比表面積に基づいて前記電極基材における前記電極合材層をプレスする非水二次電池用電極板の製造方法。

上記構成によれば、プレス工程において、非水二次電池用電極板の比表面積が非水二次電池用電極板の目標比表面積となるように調整することにより、非水二次電池用電極板の反応面積を調整することができる。また、プレス工程の終了後における非水二次電池用電極板の反応面積は、非水二次電池用電極板の製造後における非水二次電池用電極板の反応面積であり、プレス工程において、非水二次電池用電極板の製造後における非水二次電池用電極板の反応面積を調整することができる。

上記課題を解決する非水二次電池の製造方法の各態様を記載する。
［態様５］電極基材と、少なくとも活物質及び添加物を含む電極合材層とを有する電極板を備える非水二次電池の製造方法であって、前記添加物の添加量を取得する添加量取得工程と、前記添加物の種類及び前記添加物の添加量に対する前記電極板の比表面積を取得する比表面積取得工程と、前記添加物の種類、及び、前記添加物の添加量が変化した際の前記電極板の比表面積に対する前記電極板の反応面積を取得する反応面積取得工程と、前記電極板の反応面積に対する前記電極板の目標比表面積を取得する目標比表面積取得工程と、を含む非水二次電池の製造方法。

本発明によれば、非水二次電池の特性を向上させることができる。

本実施形態のリチウムイオン二次電池の斜視図である。 リチウムイオン二次電池の電極体の積層体の構成を示す模式図である。 リチウムイオン二次電池用電極板の製造工程を示すフローチャートである。 負極添加物の添加量と負極板の比表面積との関係を示す模式図である。 負極添加物の添加量と負極板の比表面積との関係を示す模式図である。 負極板の比表面積と負極板の反応面積との関係、及び、プレス工程におけるプレスによる負極板の比表面積と負極板の反応面積との関係を示す模式図である。 負極板の比表面積と負極板の反応面積との関係、及び、プレス工程におけるプレスによる負極板の比表面積と負極板の反応面積との関係を示す模式図である。

［第１実施形態］
以下、非水二次電池用電極板の製造方法及び非水二次電池の製造方法の一実施形態について説明する。

＜リチウムイオン二次電池１０＞
非水二次電池の一例としてリチウムイオン二次電池の構成を説明する。
図１に示すように、リチウムイオン二次電池１０は、セル電池として構成される。リチウムイオン二次電池１０は、電池ケース１１を備える。電池ケース１１は、蓋体１２を備える。電池ケース１１は、上側に図示しない開口部を備える。蓋体１２は、開口部を封止する。電池ケース１１は、アルミニウム合金等の金属で構成されている。蓋体１２は、電力の充放電に用いられる負極外部端子１３及び正極外部端子１４を備える。負極外部端子１３及び正極外部端子１４は、任意の形状であればよい。

リチウムイオン二次電池１０は、電極体１５を備える。リチウムイオン二次電池１０は、負極集電体１６と、正極集電体１７と、を備える。負極集電体１６は、電極体１５の負極と負極外部端子１３とを接続する。正極集電体１７は、電極体１５の正極と正極外部端子１４とを接続する。電極体１５は、電池ケース１１の内部に収容される。

リチウムイオン二次電池１０は、非水電解液１８を備える。非水電解液１８は、電池ケース１１内には図示しない注液孔から注入される。リチウムイオン二次電池１０は、電池ケース１１において開口部に蓋体１２を取り付けることで密閉された電槽が構成される。このように、電池ケース１１は、電極体１５及び非水電解液１８を収容する。

＜非水電解液１８＞
非水電解液１８は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。本実施形態では、非水溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）を用いることができる。非水溶媒としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等からなる群から選択された一種または二種以上の材料でもよい。

また、支持塩としては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３、ＬｉＩ等を用いることができる。またこれらから選択される一種または二種以上のリチウム化合物（リチウム塩）を用いることができる。このように、非水電解液１８は、リチウム化合物を含む。

＜電極体１５＞
図２に示すように、電極体１５は、負極板２０と、正極板３０と、セパレータ４０と、を備える。電極体１５の長手の方向を「長さ方向Ｚ」という。電極体１５の厚さの方向を「厚み方向Ｄ」という。電極体１５の長さ方向Ｚ及び厚み方向Ｄに交わる方向を「幅方向Ｗ」という。幅方向Ｗのうち一方の方向を「第１幅方向Ｗ１」といい、幅方向Ｗのうち他方の方向を「第２幅方向Ｗ２」という。つまり、第２幅方向Ｗ２は、第１幅方向Ｗ１の反対の方向である。

電極体１５は、負極板２０と、正極板３０と、セパレータ４０とが厚み方向Ｄに積層される。セパレータ４０は、負極板２０と正極板３０との間に設けられる。詳しくは、電極体１５は、セパレータ４０、正極板３０、セパレータ４０、負極板２０の順に積層される。

電極体１５は、負極板２０と、正極板３０と、セパレータ４０とが厚み方向Ｄに積層された状態で長さ方向Ｚに捲回される。電極体１５は、長さ方向Ｚの中央において厚み方向Ｄに扁平形状である。

このように、負極板２０と、正極板３０と、セパレータ４０とが積層される厚み方向Ｄは、積層方向ともいえる。また、負極板２０と、正極板３０と、セパレータ４０とが捲回される長さ方向Ｚは、捲回方向ともいえる。電極体１５は、厚み方向Ｄにおいて扁平形状を呈する。

＜負極板２０＞
負極板２０は、リチウムイオン二次電池１０の負極の一例として機能する。負極板２０は、負極基材２１と、負極合材層２２とを備える。負極基材２１は、負極の電極基材である。負極合材層２２は、負極の電極合材層であり、負極基材２１の両面に設けられる。

負極基材２１は、負極接続部２３を備える。負極接続部２３は、負極基材２１の両面に負極合材層２２が設けられていない領域である。負極接続部２３は、電極体１５の第１幅方向Ｗ１における端部に設けられる。負極接続部２３は、第１幅方向Ｗ１において正極板３０及びセパレータ４０から露出する。

本実施形態では、負極基材２１は、Ｃｕ箔から構成されている。負極基材２１は、負極合材層２２の骨材としてのベースとなる。負極基材２１は、負極合材層２２から電気を集電する集電部材の機能を有している。

負極合材層２２は、負極活物質と、負極添加物とを有する。負極板２０は、例えば、負極活物質と負極添加物とを混練し、混練後の負極合材ペーストを負極基材２１に塗布した状態で乾燥させることで作製される。

本実施形態では、負極活物質は、負極の活物質であり、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な材料である。負極活物質としては、例えば黒鉛（グラファイト）等からなる粉末状の炭素材料を用いることができる。

負極添加物は、負極の添加物であり、負極溶媒、負極結着材（バインダー）及び負極増粘材を含む。負極溶媒としては、例えば水等を用いることができる。なお、負極溶媒は、リチウムイオン二次電池１０の製造に伴って気化することにより製造後の負極合材層２２として残留していなくてもよい。負極結着材としては、例えばスチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等を用いることができる。負極増粘材としては、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等を用いることができる。負極添加物は、例えば負極導電材等を更に含んでもよい。

＜正極板３０＞
正極板３０は、リチウムイオン二次電池１０の正極の一例として機能する。正極板３０は、正極基材３１と、正極合材層３２とを備える。正極基材３１は、正極の電極基材である。正極合材層３２は、正極の電極合材層であり、正極基材３１の両面に設けられる。

正極基材３１は、正極接続部３３を備える。正極接続部３３は、正極基材３１の両面に正極合材層３２が設けられていない領域である。正極接続部３３は、電極体１５の第２幅方向Ｗ２における端部に設けられる。正極接続部３３は、第２幅方向Ｗ２において負極板２０及びセパレータ４０から露出する。

本実施形態では、正極基材３１は、Ａｌ箔やＡｌ合金箔から構成されている。正極基材３１は、正極合材層３２の骨材としてのベースとなる。正極基材３１は、正極合材層３２から電気を集電する集電部材の機能を有している。

正極合材層３２は、正極活物質と、正極添加物とを有する。正極板３０は、例えば、正極活物質と正極添加物とを混練し、混練後の正極合材ペーストを正極基材３１に塗布した状態で乾燥することで作製される。

正極活物質は、正極の活物質であり、リチウムを吸蔵・放出可能な材料である。正極活物質としては、例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）等を用いることができる。また、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉＯ_２を任意の割合で混合した材料を用いてもよい。

正極添加物は、正極の添加物であり、正極溶媒、正極導電材及び正極結着材（バインダー）を含む。正極溶媒としては、例えばＮＭＰ（Ｎ－メチル－２－ピロリドン）溶液を用いることができる。なお、正極溶媒は、リチウムイオン二次電池１０の製造に伴って気化することにより製造後の正極合材層３２として残留していなくてもよい。正極導電材としては、例えばアセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、黒鉛（グラファイト）等を用いることができる。正極結着材としては、例えば負極結着材と同様のものを用いることができる。正極添加物は、例えば正極増粘材等を更に含んでもよい。

＜セパレータ４０＞
セパレータ４０は、負極板２０と正極板３０との間に設けられる。セパレータ４０は、非水電解液１８を保持する。セパレータ４０は、多孔性樹脂であるポリプロピレン製等の不織布である。セパレータ４０としては、多孔性ポリエチレン膜、多孔性ポリオレフィン膜、および多孔性ポリ塩化ビニル膜等の多孔性ポリマー膜、又は、リチウムイオンもしくはイオン導電性ポリマー電解質膜を、単独、又は組み合わせて使用することもできる。非水電解液１８に電極体１５に浸漬させるとセパレータ４０の端部から中央部に向けて非水電解液１８が浸透する。

＜リチウムイオン二次電池１０の製造工程＞
ここで、本実施形態のリチウムイオン二次電池１０の製造工程について説明する。
本実施形態では、源泉工程が行われる。詳しく後述するが、源泉工程は、リチウムイオン二次電池１０の電池要素の作製の工程である。具体的に、源泉工程は、リチウムイオン二次電池１０の電池要素を構成する負極板２０及び正極板３０をそれぞれ作製する工程である。

源泉工程が終了すると、組立工程が行われる。組立工程は、リチウムイオン二次電池１０を組み立てる組立工程である。組立工程では、初めに電極体１５を製造する。具体的に、まず、正極板３０と負極板２０とをセパレータ４０を介して積層した後、捲回し、さらに、偏平に押圧する。その後、負極接続部２３を圧接するとともに、正極接続部３３を圧接する。以上の手順により、電極体１５が製造される。

次いで、電極体１５を電池ケース１１内に収容する。このとき、正極接続部３３は、正極集電体１７を介して正極外部端子１４と電気的に接続される。負極接続部２３は、負極集電体１６を介して負極外部端子１３と電気的に接続される。電池ケース１１において開口部が蓋体１２によって塞がれる。そして、電池ケース１１内に非水電解液１８が注入される。電池ケース１１内への非水電解液１８の注入が完了したら、電池ケース１１を密封する。以上の手順により、リチウムイオン二次電池１０が組み立てられる。

＜源泉工程＞
ここで、図３を参照して、本実施形態の源泉工程について説明する。以降、負極板２０を作製する工程について説明し、正極板３０を作製する工程については同じような工程であるため説明を省略する。

図３に示すように、ステップＳ１０において、目標比表面積算出工程を行う。目標比表面積算出工程は、負極添加物の組成に基づいて、負極板２０の目標比表面積を算出する工程である。負極板２０の目標比表面積は、製造後の負極板２０の反応面積を設計上の好適な面積とすべく、製造後の負極板２０において目標とされる負極板２０の比表面積である。詳しくは、目標比表面積算出工程は、添加量取得工程、比表面積取得工程、反応面積取得工程、及び、目標比表面積取得工程を含む。

負極添加物の組成は、負極活物質に添加される負極添加物の種類と、負極活物質に添加される負極添加物の添加量とを含む。負極添加物の種類としては、例えば、負極結着材と、負極増粘材とを含む。本実施形態において、負極結着材が添加物及び第１添加物の一例に相当し、負極増粘材が添加物及び第２添加物の一例に相当する。

目標比表面積算出工程では、初めに、ステップＳ１１において、添加量取得工程を行う。添加量取得工程は、負極活物質に添加される負極添加物の添加量を測定することにより、負極添加物の添加量を取得する工程である。このように、添加量取得工程は、負極活物質に添加される負極添加物の組成を取得する工程である。

また、添加量取得工程は、負極活物質に添加される負極添加物の種類毎に負極添加物の添加量を取得する工程でもある。詳しくは、添加量取得工程は、負極活物質に添加される負極結着材の添加量を測定することにより、負極添加材の添加量として負極結着材の添加量を取得する工程を含む。添加量取得工程は、負極活物質に添加される負極増粘材の添加量を測定することにより、負極添加材の添加量として負極増粘材の添加量を取得する工程を含む。

添加量取得工程が終了すると、ステップＳ１２において、比表面積取得工程を行う。詳しくは後述するが、比表面積取得工程は、負極活物質に添加される負極添加物の組成に応じて、負極板２０の比表面積を取得する工程である。つまり、比表面積取得工程は、負極活物質に添加される負極添加物の種類及び負極添加材の添加量に対する負極板２０の比表面積を取得する工程である。比表面積取得工程において取得される負極板２０の比表面積は、負極活物質に添加される負極添加物の組成に応じて予測される比表面積である。

比表面積取得工程が終了すると、ステップＳ１３において、反応面積取得工程を行う。詳しくは後述するが、反応面積取得工程は、負極活物質の種類、及び、比表面積取得工程において取得された負極板２０の比表面積に応じて、負極板２０の反応面積を取得する工程である。つまり、反応面積取得工程は、負極添加物の添加量が変化した際の負極板２０の比表面積に対する負極板２０の反応面積を取得する工程である。反応面積取得工程において取得される負極板２０の反応面積は、負極活物質に添加される負極添加物の組成に応じて予測される反応面積である。

反応面積取得工程が終了すると、ステップＳ１４において、目標比表面積取得工程を行う。詳しくは後述するが、目標比表面積取得工程は、負極板２０の反応面積が基準反応面積となるように負極板２０の目標比表面積を取得する工程である。つまり、目標比表面積取得工程は、負極板２０の反応面積に対する負極板２０の目標比表面積を取得する。負極板２０の目標比表面積は、製造後の負極板２０において目標とされる比表面積であり、負極活物質に添加される負極添加物の組成に応じて予測される比表面積である。負極板２０の基準反応面積は、反応面積の設計中央値に相当し、製造後の負極板２０の反応面積として設計上の好適な反応面積に相当する。このように、負極板２０の目標比表面積は、製造後の負極板２０の反応面積を設計上の好適な反応面積とするための比表面積である。

目標比表面積算出工程が終了すると、ステップＳ１５において、調合工程を行う。調合工程は、負極合材層２２の原材料である負極活物質及び負極添加物の調合を行う工程を含む。これにより、負極合材ペーストが生成される。そして、ステップＳ１６において、混練工程が行われる。混練工程は、負極合材ペーストを混練する工程を含む。

混練工程が終了すると、ステップＳ１７において、塗工工程が行われる。塗工工程は、負極基材２１の両面において、幅方向Ｗの両端に負極接続部２３を構成するように負極合材ペーストを塗工する。そして、ステップＳ１８において、乾燥工程が行われる。乾燥工程は、負極基材２１に塗工された負極合材ペーストを乾燥させて負極合材層２２を形成する。

乾燥工程が終了すると、ステップＳ１９において、プレス工程が行われる。プレス工程は、負極基材２１の両面に形成された負極合材層２２を押圧することで、負極基材２１に対する負極合材層２２の密着強度を高め、負極合材層２２の厚みを調整する。つまり、プレス工程は、負極基材２１における負極合材層２２をプレスする工程である。詳しくは後述するが、プレス工程は、目標比表面積取得工程において取得された負極板２０の目標比表面積に基づいて負極合材層２２をプレスする工程である。

プレス工程が終了すると、ステップＳ２０において、裁断工程が行われる。裁断工程は、負極板２０を幅方向Ｗの中央で切断する。以上の工程によって、一度に２条の負極板２０が製造される。

＜比表面積取得工程＞
ここで、比表面積取得工程の具体的な一例について詳しく説明する。比表面積取得工程では、図４に示すような相関線に基づいて、負極活物質に添加される負極添加物の組成に対する負極板２０の比表面積が取得される。

図４に示すように、グラフ５０において、縦軸に負極板２０の比表面積が、横軸に負極添加物の添加量がそれぞれ割り当てられている。負極板２０の比表面積は、負極添加物の組成に応じて測定された結果から予め算出されている。

グラフ５０において、第１相関線５１が示されている。第１相関線５１は、負極活物質に添加される負極結着材の添加量と、負極板２０の比表面積との相関を示す線である。第１相関線５１は、負極活物質に添加される負極結着材の添加量と負極板２０の比表面積とが反比例する線である。第１相関線５１は、負極活物質に添加される負極結着材の添加量が基準量Ａ１０であるときに、負極板２０の比表面積が基準比表面積Ｂ０となる線である。基準比表面積Ｂ０は、負極板２０の比表面積の設計中央値に相当する。基準量Ａ１０は、負極結着材の添加量の設計中央値に相当する。

グラフ５０において、第２相関線５２が示されている。第２相関線５２は、負極活物質に添加される負極増粘材の添加量と、負極板２０の比表面積との相関を示す線である。第２相関線５２は、負極活物質に添加される負極添加物の添加量と負極板２０の比表面積とが反比例する線である。第２相関線５２は、負極活物質に添加される負極増粘材の添加量が基準量Ａ２０であるときに、負極板２０の比表面積が基準比表面積Ｂ０となる線である。基準量Ａ２０は、負極増粘材の添加量の設計中央値に相当する。

このように、負極添加物の種類によって、負極添加物の添加量と負極板２０の比表面積との関係が異なる。つまり、負極添加物の種類と負極添加物の添加量とに応じて負極板２０の比表面積が異なり、負極添加物の組成に応じて負極板２０の比表面積が異なるともいえる。詳しくは、負極活物質に添加される負極結着材の添加量が少なくなるほど、負極板２０の比表面積が大きくなる。また、負極活物質に添加される負極増粘材の添加量が少なくなるほど、負極板２０の比表面積が大きくなる。

図５に示すように、添加量取得工程において取得された負極結着材の添加量が符号Ａ１１に示す量であった場合、比表面積取得工程において、第１相関線５１に基づいて負極結着材の添加量に対する負極板２０の比表面積が取得される。この場合、符号Ａ１１に示す量は、基準量Ａ１０よりも少ない量である。負極板２０の比表面積としては、第１相関線５１の符号５３に示すように、基準比表面積Ｂ０を基準として差分ΔＢ１だけ増加する。

また、添加量取得工程において取得された負極増粘材の添加量が、符号Ａ２１に示す量であった場合、比表面積取得工程において、第２相関線５２に基づいて負極増粘材の添加量に対する負極板２０の比表面積が取得される。この場合、符号Ａ２１に示す量は、基準量Ａ２０よりも少ない量である。負極板２０の比表面積としては、第２相関線５２の符号５４に示すように、基準比表面積Ｂ０を基準として差分ΔＢ２だけ増加する。

＜反応面積取得工程＞
次に、反応面積取得工程の具体的な一例について詳しく説明する。反応面積取得工程では、図６に示すような相関線に基づいて、比表面積取得工程において取得された負極板２０の比表面積に対する負極板２０の反応面積が取得される。

図６に示すように、グラフ６０において、縦軸に負極板２０の電気二重層容量が、横軸に負極板２０の比表面積がそれぞれ割り当てられている。図中において、負極板２０の電気二重層容量は、単に容量と示す。負極板２０の電気二重層容量は、電気化学手法により算出される。また、負極板２０の電気二重層容量は、負極板２０の反応面積に近似し、以降、負極板２０の反応面積として説明する。

グラフ６０において、第３相関線６１が示されている。第３相関線６１は、負極結着材の添加量から取得された負極板２０の比表面積と負極板２０の反応面積との相関を示す線である。第３相関線６１は、負極板２０の比表面積と負極板２０の反応面積とが比例する線である。第３相関線６１は、負極板２０の比表面積が基準比表面積Ｂ０であって、かつ、負極板２０の反応面積が基準反応面積Ｃ０である点を通る線である。

グラフ６０において、第４相関線６２が示されている。第４相関線６２は、負極増粘材の添加量から取得された負極板２０の比表面積と負極板２０の反応面積との相関を示す線である。第４相関線６２は、負極板２０の比表面積と負極板２０の反応面積とが比例する線である。第４相関線６２は、負極板２０の比表面積が基準比表面積Ｂ０であって、かつ、負極板２０の反応面積が基準反応面積Ｃ０である点を通る線である。

このように、負極添加物の種類及び負極添加物の添加量から取得された負極板２０の比表面積に対して負極板２０の反応面積が異なる。これにより、負極結着材の添加量が少なくなるほど、負極板２０の比表面積が大きくなり、負極板２０の反応面積が大きくなる。また、負極増粘材の添加量が少なくなるほど、負極板２０の比表面積が大きくなり、負極板２０の反応面積が大きくなる。

特に、第３相関線６１と第４相関線６２とを比較すると、第３相関線６１と第４相関線６２とでは、負極板２０の比表面積に対する負極板２０の反応面積の変化量が異なる。詳しくは、第３相関線６１と第４相関線６２とを比較すると、第３相関線６１のほうが、第４相関線６２よりも、負極板２０の比表面積に対する負極板２０の反応面積の変化量が大きくなる。このため、負極活物質に添加される負極添加物の種類によって、負極添加物の添加量から取得された負極板２０の比表面積と、負極板２０の反応面積との関係が異なる。

図７に示すように、負極結着材の添加量から取得された負極板２０の比表面積が、基準比表面積Ｂ０から差分ΔＢ１だけ増加する場合、負極板２０の反応面積は、第３相関線６１に基づいて、基準反応面積Ｃ０を基準として差分ΔＣ１だけ増加する。このように、反応面積取得工程において、負極結着材の添加量に基づく負極板２０の比表面積に対する負極板２０の反応面積が取得される。

更には、これに加えて、負極増粘材の添加量から取得された負極板２０の比表面積が、基準比表面積Ｂ０から差分ΔＢ２だけ増加する場合、負極板２０の反応面積は、第４相関線６２Ａに基づいて、符号６５に示すように、差分ΔＣ２だけ増加する。第４相関線６２Ａは、第４相関線６２と同じ傾きであり、符号６４に示す点を通る線である。符号６４に示す点は、負極板２０の比表面積が、基準比表面積Ｂ０と差分ΔＢ１との合計であって、かつ、負極板２０の反応面積が、基準反応面積Ｃ０と差分ΔＣ１との合計を示す点である。このように、反応面積取得工程において、負極増粘材の添加量に基づく負極板２０の比表面積に対する負極板２０の反応面積が取得される。

これによって、負極結着材の添加量及び負極増粘材の添加量から取得された負極板２０の反応面積は、第３相関線６１及び第４相関線６２に基づいて、基準反応面積Ｃ０を基準として、差分ΔＣ１と差分ΔＣ２との合計だけ増加する。

＜目標比表面積取得工程＞
次に、目標比表面積取得工程の具体的な一例について詳しく説明する。目標比表面積取得工程では、図６に示すような相関線に基づいて、反応面積取得工程において取得された負極板２０の反応面積に対する負極板２０の目標比表面積が取得される。

図６に示すように、グラフ６０において、第５相関線６３が示されている。第５相関線６３は、プレス工程において負極合材層２２がプレスされる場合における負極板２０の比表面積と負極板２０の反応面積との相関を示す線である。つまり、第５相関線６３は、プレス工程において調整される負極板２０の比表面積に対する負極板２０の反応面積が示されている。第５相関線６３は、負極板２０の比表面積と負極板２０の反応面積とが比例する線である。また、第５相関線６３は、負極板２０の比表面積が基準比表面積Ｂ０であって、かつ、負極板２０の反応面積が基準反応面積Ｃ０である点を通る線である。

図７に示すように、負極板２０の目標比表面積は、負極板２０の反応面積が基準反応面積Ｃ０であるときの比表面積であり、第５相関線６３Ａに基づいて、符号６６に示すように、符号Ｂ３に示す比表面積となる。第５相関線６３Ａは、第５相関線６３と同じ傾きであり、符号６５に示す点を通る線である。符号６５に示す点は、負極板２０の比表面積が、基準比表面積Ｂ０と差分ΔＢ１と差分ΔＢ２との合計であって、かつ、負極板２０の反応面積が、基準反応面積Ｃ０と差分ΔＣ１と差分ΔＣ２との合計を示す点である。負極板２０の目標比表面積は、プレス工程において目標とされる比表面積に相当し、製造後の負極板２０の反応面積が設計上の好適な反応面積となる比表面積である。

このように、目標比表面積取得工程において、負極結着材の添加量に基づく負極板２０の反応面積と、負極増粘材の添加量に基づく負極板２０の反応面積とに対する負極板２０の目標比表面積が取得される。

そして、プレス工程において、目標比表面積取得処理において取得された負極板２０の目標比表面積となるように負極合材層２２が押圧される。つまり、プレス工程において、目標比表面積取得工程において取得された負極板２０の目標比表面積に基づいて負極合材層２２がプレスされる。これにより、負極添加物の種類及び負極添加物の添加量が変化し、負極板２０の比表面積と負極板２０の反応面積との関係が変化する場合であっても、負極板２０の反応面積が設計上の好適な基準反応面積Ｃ０となるように調整することができる。

＜第１実施形態の作用及び効果＞
第１実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）比表面積取得工程において、負極添加物の種類及び負極添加物の添加量に対する負極板２０の比表面積が取得される。反応面積取得工程において、負極添加物の種類毎に負極板２０の比表面積に対する負極板２０の反応面積が取得される。そして、目標比表面積取得工程において、負極板２０の反応面積に対する負極板２０の目標比表面積が取得される。

従来においては、負極活物質に添加される負極添加物の組成に依存せずに、負極板２０の比表面積に対する負極板２０の反応面積が算出されていたが、負極板２０の反応面積の精度にばらつきが生じていた。

これは、図６のグラフ６０のように、負極活物質に添加される負極添加物の組成により、負極板２０の比表面積と負極板２０の反応面積との関係が変化することが原因であることがわかった。具体的な一例をあげると、従来においては、図７のグラフ６０のように、負極活物質に添加される負極添加物の組成に依存せずに、負極板２０の比表面積を基準比表面積Ｂ０として調整すると、負極板２０の反応面積が基準反応面積Ｃ０よりも下回ってしまう。

また、これに加えて、負極板２０の製造工程において、負極活物質に添加する負極添加物の添加量を調整する場合に、負極添加物の添加量の調整精度を高めることは容易ではなく、負極添加物の添加量のばらつきが生じることが原因となることもわかった。

そこで、本実施形態においては、上記構成とすることにより、負極添加物の種類及び負極添加物の添加量に応じた負極板２０の目標比表面積を取得することができる。これにより、負極添加物の種類及び負極添加物の添加量の少なくとも何れかが変化する場合であっても、負極板２０の反応面積を設計上の好適な反応面積に調整することができる。したがって、負極板２０の製造精度を高めることにより、リチウムイオン二次電池１０の容量低下を抑制することができ、リチウムイオン二次電池１０の特性を向上させることができる。

（２）負極添加物として負極結着材と負極増粘材とが負極活物質に添加される場合であっても、負極結着材の添加量に基づく負極板２０の反応面積と、負極増粘材の添加量に基づく負極板２０の反応面積とに対する負極板２０の目標比表面積を取得することができる。これにより、負極活物質に添加される負極添加物の組み合わせが変化する場合であっても、負極板２０の反応面積を設計上の好適な反応面積に調整することができる。したがって、負極板２０の比表面積に基づく負極板２０の製造精度を高めることにより、リチウムイオン二次電池１０の容量低下を抑制することができ、リチウムイオン二次電池１０の特性を向上させることができる。

（３）目標比表面積取得工程において、負極板２０の反応面積に基づいて、プレス工程における負極板２０の目標比表面積が取得される。そして、プレス工程において、負極板２０の目標比表面積に基づいて負極基材２１における負極合材層２２がプレスされる。このため、プレス工程において、負極板２０の比表面積が負極板２０の目標比表面積となるように調整することにより、負極板２０の反応面積を調整することができる。また、プレス工程の終了後における負極板２０の反応面積は、負極板２０の製造後における負極板２０の反応面積であり、プレス工程において、負極板２０の製造後における負極板２０の反応面積を調整することができる。

［変更例］
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

○本実施形態において、例えば、負極板２０の比表面積の差分ではなく、負極板２０の比表面積自体に基づいて、負極板２０の反応面積が取得されてもよい。例えば、負極板２０の反応面積の差分ではなく、負極板２０の反応面積自体に基づいて、負極板２０の目標比表面積が取得されてもよい。

○本実施形態において、負極板２０の製造後における負極板２０の目標比表面積が取得されたが、これに限らず、例えば、混練工程、乾燥工程など、負極板２０の製造工程における負極板２０の目標比表面積が取得されてもよい。つまり、負極板２０の製造に伴う負極板２０の目標比表面積が取得されてもよい。また、例えば、負極板２０の製造工程における負極板２０の目標比表面積に基づいて、負極板２０の製造が行われてもよい。

○本実施形態において、例えば、添加物としては、結着材及び増粘材のうち少なくとも何れかを含んでもよく、結着材及び増粘材以外の添加物を含んでもよい。また、例えば、添加量を取得する添加物としては、１種類であっても２種類以上であってもよい。

○本実施形態において、例えば、負極板２０の作製について、正極板３０の作製に適用してもよく、これらの組み合わせであってもよい。つまり、本発明は、負極板２０であるか正極板３０であるかを問わず、非水二次電池用電極板の製造方法及び非水二次電池の製造方法に適用されればよい。

○本実施形態において、リチウムイオン二次電池１０を例に本発明を説明したが、他の二次電池にも適用できる。
○本実施形態において、車載用の薄板状のリチウムイオン二次電池１０を例示したが、円柱形の電池などにも適用できる。また、車載用に限らず、船舶用、航空機用、さらに定置用の電池にも適用できる。

○本明細書において使用される「少なくとも何れか」という表現は、所望の選択肢の１つ以上を意味する。一例として、本明細書において使用される「少なくとも何れか」という表現は、選択肢の数が２つであれば１つの選択肢のみ又は２つの選択肢の双方を意味する。他の例として、本明細書において使用される「少なくとも何れか」という表現は、選択肢の数が３つ以上であれば１つの選択肢のみ又は２つ以上の任意の選択肢の組み合わせを意味する。

○本発明は、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲で、当業者によりその構成を付加し削除し変更し、順序を変えて実施することができることは言うまでもない。

Ｄ…厚み方向
Ｗ…幅方向
Ｚ…長さ方向
１０…リチウムイオン二次電池
１１…電池ケース
１２…蓋体
１３…負極外部端子
１４…正極外部端子
１５…電極体
１６…負極集電体
１７…正極集電体
１８…非水電解液
２０…負極板
２１…負極基材
２２…負極合材層
２３…負極接続部
３０…正極板
３１…正極基材
３２…正極合材層
３３…正極接続部
４０…セパレータ

Claims (5)

1. 電極基材と、少なくとも活物質及び添加物を含む電極合材層とを備える非水二次電池用電極板の製造方法であって、
   前記添加物の添加量を取得する添加量取得工程と、
   前記添加物の種類及び前記添加物の添加量に対する前記非水二次電池用電極板の比表面積を取得する比表面積取得工程と、
   前記添加物の種類、及び、前記添加物の添加量が変化した際の前記非水二次電池用電極板の比表面積に対する前記非水二次電池用電極板の反応面積を取得する反応面積取得工程と、
   前記非水二次電池用電極板の反応面積に対する前記非水二次電池用電極板の目標比表面積を取得する目標比表面積取得工程と、を含む、
   非水二次電池用電極板の製造方法。
2. 請求項１に記載の非水二次電池用電極板の製造方法において、
   前記添加量取得工程は、前記添加物の添加量として第１添加物の添加量と第２添加物の添加量とを取得し、
   前記比表面積取得工程は、前記第１添加物の添加量に対する前記非水二次電池用電極板の比表面積と、前記第２添加物の添加量に対する前記非水二次電池用電極板の比表面積とを取得し、
   前記反応面積取得工程は、前記第１添加物の添加量に基づく前記非水二次電池用電極板の比表面積に対する前記非水二次電池用電極板の反応面積と、前記第２添加物の添加量に基づく前記非水二次電池用電極板の比表面積に対する前記非水二次電池用電極板の反応面積とを取得し、
   前記目標比表面積取得工程は、前記第１添加物の添加量に基づく前記非水二次電池用電極板の反応面積と、前記第２添加物の添加量に基づく前記非水二次電池用電極板の反応面積とに対する前記非水二次電池用電極板の目標比表面積を取得する、
   非水二次電池用電極板の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の非水二次電池用電極板の製造方法において、
   前記添加物は、結着材及び増粘材のうち少なくとも何れかを含む、
   非水二次電池用電極板の製造方法。
4. 請求項１又は請求項２に記載の非水二次電池用電極板の製造方法において、
   前記電極基材における前記電極合材層をプレスするプレス工程を含み、
   前記目標比表面積取得工程は、前記非水二次電池用電極板の反応面積に応じて、前記プレス工程における前記非水二次電池用電極板の目標比表面積を取得し、
   前記プレス工程は、前記非水二次電池用電極板の目標比表面積に基づいて前記電極基材における前記電極合材層をプレスする、
   非水二次電池用電極板の製造方法。
5. 電極基材と、少なくとも活物質及び添加物を含む電極合材層とを有する電極板を備える非水二次電池の製造方法であって、
   前記添加物の添加量を取得する添加量取得工程と、
   前記添加物の種類及び前記添加物の添加量に対する前記電極板の比表面積を取得する比表面積取得工程と、
   前記添加物の種類、及び、前記添加物の添加量が変化した際の前記電極板の比表面積に対する前記電極板の反応面積を取得する反応面積取得工程と、
   前記電極板の反応面積に対する前記電極板の目標比表面積を取得する目標比表面積取得工程と、を含む、
   非水二次電池の製造方法。

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