JP3580509B2 - シート状電極の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シート状の集電体の片面に活物質層が塗布形成してあるシート状電極の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、リチウムイオン電池において、銅箔等の集電シートの片面あるいは両面に、黒鉛を活物質とする負極材を塗布してシート状電極を形成し、正極体およびセパレータと共に渦巻状に巻き込んでケースに封入する電池形態が知られている。この種のシート状電極は、集電リードを接続するために、集電シートの例えば始端や巻き込み終端に、活物質が塗布されていない接続部を設ける。
【０００３】
シート端に接続部が設けてあるシート状電極の加工法のひとつに、長尺の集電シートに対して活物質をシート長手方向へ間欠的に塗布し、未塗布部分を接続部とするものがある（特開平１−１８４０６９号公報、特開平６−２２６１７３号公報）。さらに、長尺の集電シートの幅方向の一部あるいは複数個所に未塗布部分を残して活物質を連続塗布し、未塗布部分を接続部とする加工法もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
活物質層を集電シートの長手方向へ間欠的に形成する加工法では、塗布ロールの間欠的な発停や、塗材の供給を制御するシャッターの開閉を伴うため、活物質の塗工に長時間を要する。さらに、間欠塗布時の始終端における塗材の切れが悪いため、塗着された活物質層の始終端のそれぞれに、余分な厚みの盛り上がりを生じやすい。この塗工むらは、シート状電極を渦巻状に巻き込んだとき、巻層間にデッドスペースを生じて活物質の充填容量の低下を招くうえ、巻体外径にばらつきを生じる不利もある。
【０００５】
集電シートの幅方向複数個所に未塗布部分を形成する加工法では、活物質を連続して塗布できるので、塗工処理を能率良く行える。しかし、塗工後に長尺のシート原材を切断してテープ状のシート状電極を形成するので、切断処理に多くの手間を要するうえ、塗工以後の工程を連続処理できないので、シート状電極を能率良く製造できない。
【０００６】
この発明の目的は、活物質を集電シートに対して連続塗布して均質な活物質層を形成でき、しかも塗工後のシート分断等の処理を連続して行うことができ、全体としてシート状電極を能率良く形成できるシート状電極の製造方法を提供することにある。
この発明の他の目的は、シート状電極の接続部がスプライシングテープで接続された長尺の電極原反を得ることができ、所定幅に分断した後のシート状電極の連続処理や取り扱いの容易化を実現して、シート状電極をより安価に製造できるシート状電極の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の製造方法では、導電性を有する長尺のシート基材３を長手方向へ送給しながら、シート基材３の少なくとも幅方向両端に未塗布部６・６を残した状態で、活物質４をシート基材３に連続塗布して塗工シート５を形成する塗工工程と、塗工シート５をシート長さ方向の所定寸法ごとに切断して枚葉シート７を形成する切断工程と、枚葉シート７を未塗布部６・６どうしが隣接する状態で配置し、枚葉シート７の未塗布部６・６どうしの隣接縁をスプライシングテープ８で接合して、該隣接縁と直交する向きに連続する長尺の電極原材シート９を形成する再シート化工程と、電極原材シート９を長手方向へ送給しながら所定幅寸法に分断して、シート電極１が長手方向へ連続する電極原反２６を形成する分断工程を含む。
【０００８】
具体的には、切断工程における塗工シート５の送給経路と、再シート化工程における電極原材シート９の送給経路とを直交するよう配置し、切断工程で切断された枚葉シート７の未塗布部６を、再シート化工程において電極原材シート９の最後尾に位置する枚葉シート７の未塗布部６に隣接させ、両枚葉シート７・７の隣接縁どうしをスプライシングテープ８で接合して、切断処理と再シート化工程を連続して行う。
【０００９】
【作用】
塗工工程においては、活物質４をシート基材３に連続塗布するので、短時間で能率良く塗工処理を行えるうえ、シート基材３に形成される活物質層をむらなく均一に形成して、シート状電極１の品質のばらつきを解消できる。切断工程において枚葉化した枚葉シート７は、再シート化工程においてスプライシングテープ８で接合し、未塗布部６・６どうしが隣接する一群の枚葉シート７で長尺の電極原材シート９を形成するので、以後の処理や加工を連続して行える。例えば、電極原材シート９をロール状に巻き取ってロール状態のままで次工程へ送給できる。電極原材シート９はシート長手方向に活物質４の塗布層と未塗布部６とが交互に隣接する。従って、電極原材シート９を所定幅に分断するだけで、シート状電極１が長手方向へ連続する電極原反２６を形成できる。この電極原反２６はロール状に巻き取ることができ、スプライシングテープ８を再分断することによって、一枚のテープ状のシート電極１を分離できる。
【００１０】
【実施例】
図１および図４は本発明の実施例を示しており、塗工工程と、切断工程と、再シート化工程と、分断工程および仕上げ工程等を経て、図４に示すように両端に接続部２を備えたテープ状のシート状電極１を形成する。
【００１１】
（塗工工程）
この工程では、図１に示すように導電性を有する長尺のシート基材３を一方向へ連続送給しながら、その両面に例えばロールコータ２８で活物質４を連続塗布して塗工シート５を形成する。シート基材３は厚さが１８μｍ前後の銅箔からなり、その幅方向両端に未塗布部６・６を残した状態で活物質４を塗布する。未塗布部６の幅寸法は、シート状電極１の接続部２の幅寸法に一致しており、シート基材３の幅寸法を５４０ｍｍとするとき、例えば２０ｍｍとする。活物質４は、シート状電極１の極性の違いや、電池の種類によって異なる。例えばリチウムイオン電池の負電極をシート状電極１で形成する場合には、天然ないしは人工の黒鉛粉にバインダーを配合してペースト状にし、これをロールコータでシート基材３に塗布する。この実施例では、シート基材３の両面に活物質４を塗布しており、乾燥後の活物質層の厚み寸法は１２０μｍである。両面に活物質４を塗布した塗工シート５はロール状に巻き取って、次の切断工程へ移送する。
【００１２】
（切断工程および再シート化工程）
切断工程では、ロール状に巻かれた塗工シート５を繰り出しながら、これをシート長さ方向の所定寸法ごとに切断して枚葉シート７を形成する。この実施例では、塗工シート５を６００ｍｍごとに切断して塗工シート５を枚葉化した。
再シート化工程では、枚葉シート７を未塗布部６・６どうしが隣接する状態で配置し、この未塗布部６・６どうしの隣接縁をスプライシングテープ８で接合して、各枚葉シート７を該隣接縁と直交する向きに連続する長尺の電極原材シート９を形成する。
【００１３】
上記の切断処理と再シート化工程とは、図２および図３に示す装置を用いて連続的に能率良く処理できる。そこでは、図２に示すように塗工シート５の前後方向の送給経路と電極原材シート９の左右方向の送給経路とを直交状に配置する。両送給経路の交差部分には、作業テーブル１１が設けてある。
【００１４】
図３において切断ラインは、ロール状の塗工シート５を支持する繰り出し装置１２を起端にしており、そこから導出した塗工シート５をテンションピックアップ１３とアキュームレータ１４を経由して、作業テーブル１１の背側に隣接する切断台１５へと案内する。切断台１５の一側にはカッター刃１６を配置し、台上方には前後方向のシート送り装置１７を配置する。シート送り装置１７は、塗工シート５の導出端を吸着保持して、作業テーブル１１上へ所定寸法だけ引き出す。この状態でシート導出端を作業テーブル１１に設けた吸着機構で吸着固定し、塗工シート５に所定の張力を付与した後、カッター刃１６をシート幅方向へ移動させて塗工シート５を切断する。
【００１５】
再シート化ラインは、作業テーブル１１を起端にしており、作業テーブル１１の右側方にアキュームレータ１９、テンションピックアップ２０、および巻取り装置２１を備えている。作業テーブル１１の上方には左右方向のシート送り装置２２と接合装置２５とを配置する。さらに、作業テーブル１１の前面側にスプライシングテープ８用の供給装置とテープカッターを設けている。スプライシングテープ８は感圧性の粘着テープからなる。
【００１６】
塗工シート５から切断された枚葉シート７は、シート送り装置２２で吸着されて作業テーブル１１の右側縁へ移送される。そこには、既に接合されて電極原材シート９の最後尾に位置する枚葉シート７が待機保持されており、両枚葉シート７・７はそれぞれ未塗布部６・６どうしが隣接する状態で配置され、作業テーブル１１に吸着保持される。次にシート送り装置２２を復帰させ、テープ供給装置から送給したスプライシングテープ８を接合装置２５で押圧して、両枚葉シート７・７の隣接縁どうしを接着固定する。テープはテープカッターで切断される。この後に電極原材シート９を枚葉シート７の左右長さ、つまり塗工シート５のシート幅寸法分だけ巻き取って次回のシート接合に備える。以上のシート切断とシート接合を繰り返し行うことによって、活物質の塗布層と未塗布部６とがシート長手方向に交互に隣接する電極原材シート９を形成できる。
【００１７】
（分断工程）
この工程では、ロールから繰り出した電極原材シート９を一定速度でスリッターに通し、シート面を所定の幅寸法に分断して巻き取ることにより、シート状電極１が長手方向へ連続する電極原反２６を形成する。以後は、活物質４へのイオンドーピングや、スプライシングテープ８を未塗布部６・６の隣接縁で分断して、単葉化したシート状電極の仕上げ工程を行った後、シート状電極１を正電極体およびセパレータと共に渦巻き状に巻き込んで、その加工を終了する。
【００１８】
上記の実施例以外に、未塗布部６はシート基材３の幅寸法に応じて、幅方向の３個所以上に形成することができる。切断処理と再シート化処理は、必ずしも連続処理する必要はなく、切断された枚葉シート６を一旦積層しておき、これを再シート化工程へ移送して順に接合できる。本発明はシート状の正電極体を形成する場合にも適用できる。さらに電池の種類の違いに応じて、活物質４は種々に変更される。
【００１９】
【発明の効果】
本発明では、活物質４をシート基材３に連続塗布して塗工シート５を形成した後、塗工シート５を切断して枚葉化し、この枚葉シート７を活物質４の未塗布部６・６どうしが隣接するよう配置して接合し、活物質４の塗布層と未塗布部６とが交互に隣接する長尺の電極原材シート９を形成した。これにより、活物質４の塗工処理を連続して均一に行えるのはもちろんのこと、長尺の電極原材シート９を幅方向に分断するだけで、所定幅のシート状電極１の連続体を形成でき、分断後の仕上げ処理を連続して行える。従って、製造時の各過程において作業の合理化と能率の向上とを実現でき、全体としてシート状電極の製造に要する作業時間を短縮して生産性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シート状電極の製造過程を示す説明図である。
【図２】切断工程と再シート化工程の概略平面図である。
【図３】切断工程と再シート化工程の概略斜視図である。
【図４】シート状電極の平面図である。
【符号の説明】
３ シート基材
４ 活物質
５ 塗工シート
６ 未塗布部
７ 枚葉シート
８ スプライシングテープ
９ 電極原材シート

Claims (3)

1. 導電性を有する長尺のシート基材３を長手方向へ送給しながら、シート基材３の少なくとも幅方向両端に未塗布部６・６を残した状態で、活物質４をシート基材３に連続塗布して塗工シート５を形成する塗工工程と、
   塗工シート５をシート長さ方向の所定寸法ごとに切断して枚葉シート７を形成する切断工程と、
   枚葉シート７を未塗布部６・６どうしが隣接する状態で配置し、枚葉シート７の未塗布部６・６どうしの隣接縁をスプライシングテープ８で接合して、該隣接縁と直交する向きに連続する長尺の電極原材シート９を形成する再シート化工程と、
   電極原材シート９を長手方向へ送給しながら所定幅寸法に分断して、シート電極１が長手方向へ連続する電極原反２６を形成する分断工程を含むことを特徴とするシート状電極の製造方法。
2. 切断工程における塗工シート５の送給経路と、再シート化工程における電極原材シート９の送給経路とが直交するよう配置されており、
   切断工程で切断された枚葉シート７の未塗布部６を、再シート化工程において電極原材シート９の最後尾に位置する枚葉シート７の未塗布部６に隣接させ、両枚葉シート７・７の隣接縁どうしをスプライシングテープ８で接合し、切断処理と再シート化工程を連続して行う請求項１記載のシート状電極の製造方法。
3. 切断工程で切断された枚葉シート７を一旦積層しておき、これを再シート化工程へ移送して順に接合する請求項１記載のシート状電極の製造方法。

Images