JP4754092B2 - 電池用電極板とその製造方法及びこれらを用いた非水電解液二次電池 - Google Patents

電池用電極板とその製造方法及びこれらを用いた非水電解液二次電池 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として非水電解液二次電池における正、負の電極板を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＡＶ機器あるいはパソコン等の電子機器のポータブル化、コードレス化が急速に進んでおり、これらの駆動用電源として小型、軽量で高エネルギー密度を有する二次電池への要求が高まっている。この中でリチウムを活物質とするリチウム二次電池に代表される非水電解液二次電池はとりわけ高電圧、高エネルギー密度を有する電池として期待が大きい。この非水電解液二次電池の正極板、負極板、セパレータは、それぞれ独立に構成されており、一般的にセパレータの面積が最も広く、負極板、正極板の順に狭くする必要がある。従ってセパレータのみの面積部分が存在する。その結果としてセパレータの電池容量に関与しない部分が電池空間を大きく占めることとなり電池の単位体積あたりの放電容量を低減させることになる。またセパレータはポリエチレンやポリプロピレンから製造されている。
【０００３】
さらにセパレータ、正極板及び負極板、それぞれが独立に存在しているため、セパレータと正極板または負極板との間に隙間が生じる。そのため充放電中の電極板表面と電解液等の反応により発生したガスが、その隙間に溜まり、電池特性を劣化させることもある。
【０００４】
電極板とセパレータが一体化している例には熱溶着を用いる場合と、本発明のように電極板上に絶縁層を塗布する場合がある。熱溶着を用いる例ではポリマー電池の工程が挙げられる（米国特許５４６０９０４号）。ここでは、セパレータと電極板をそれぞれ個別に作製し熱溶着により、電極板とセパレータを一体化している。さらに、セパレータを多孔性膜とするため、セパレータ成膜時に可塑剤を含有させ、熱溶着後に可塑剤を抽出する工程を有する。そのため、工程が非常に複雑になり、生産性の低下やコスト増加で不利となる。
【０００５】
一方、電極板上に絶縁層を塗布する例として、特開平１０−５０３４８号公報、特開平１１−２８８７４１号公報等に記載されるものがある。特開平１０−５０３４８号公報では、電極板に加熱溶解したポリエチレンワックスを塗布し、その後サーマルヘッド等を用いて孔をあけている。すなわち、この方法では、塗布した樹脂層はいずれの場合にも均質膜になり、セパレータとして機能させるには何らかの方法で孔をあけて多孔膜とする必要があるからである。当該公報にも孔を何らかの方法であけることが記載されている。また、特開平１１−２８８７４１号公報には、高分子材料を溶媒に溶融させ塗布を行う一般的な高分子フィルム生成法が記載されている。しかしながら、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂に対し溶解性に富んだ溶媒がなく、このような一般的な方法では絶縁層膜の作製は極めて困難である。そのため、当該公報においても高分子材料としてポリオレフィン系樹脂が挙げられていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたもので、比較的安価で、かつ電池に対し安定な素材であるポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂をセパレータとして使用しながらも、正極板または負極板に前記ポリオレフィン系樹脂を塗布して、正極板または負極板と絶縁層を一体化し、電池内空間に占めるセパレータのみの体積をなくし、かつ正極板または負極板と絶縁層の界面接合を向上させることにより電池特性を向上させることができる電池用電極板の製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願第１発明に係る電池用電極板の製造方法は、正極板または負極板の絶縁層として用いるポリオレフィン系樹脂に溶媒を混合する工程と、前記ポリオレフィン系樹脂と溶媒との混合物を、前記ポリオレフィン系樹脂の一部あるいは全体が溶融する温度で加熱して、全体として粘度の高いゲル化したゲル状溶液を作製する工程と、前記ゲル状溶液を正極板または負極板の表面に塗布して絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層を形成した正極板または負極板を加熱する乾燥工程とを有していることを特徴としている。
【０００８】
この電池用電極板の製造方法では、従来セパレータが最も大きな面積を占めていたのに対し、セパレータに相当する絶縁層と正極板または負極板の面積を等しくできるため、セパレータのみが占めていた部分を利用できるようになり、電池単位体積あたりの放電容量を向上させることができる。
【０００９】
また、絶縁層と正極板または負極板が一体化しているため、従来のセパレータよりも界面の接合が改善され、電池特性を向上させることができる。
【００１０】
上記発明において、所定の温度に加熱することによって作製したゲル状溶液を、室温以下、例えば３０℃〜−１７３℃の温度まで急激に冷却（温度差を１００℃以上にすることが望ましい。）した後に、正極板または負極板に塗布することが望ましい。これにより、ゲル状溶液を徐々に冷却した場合には、冷却過程における冷却時間や温度差などの温度履歴に伴って冷却後のゲル状溶液の品質にばらつきが生じるのに対し、急激に冷却することによって冷却時のポリオレフィン系樹脂のゲル化状態を一定にして、常に同一品質を確実に維持したゲル状溶液を再現性良く得ることができ、実用化に際して生産性が向上すると共に、乾燥工程などにおける温度設定が容易となる。
【００１１】
また、上記発明の乾燥工程における加熱温度を、ゲル状溶液中の溶媒の沸点以上で、かつポリオレフィン系樹脂の融点以下に設定することが望ましい。これにより、乾燥時にポリオレフィン系樹脂の表面とその近傍に一部溶出したポリオレフィン系樹脂が析出する。これらが相互に結合して多孔質層となり、正極板と負極板の絶縁層となるとともに熱処理設備を簡単なものとできる。
【００１２】
さらに上記発明において、絶縁層としてポリエチレンを用い、このポリエチレンを溶媒と混合すると共にポリエチレンが十分に均一に溶解する温度、例えば３０℃〜１４０℃の温度に加熱してゲル状溶液を作製すれば、最も好ましい電極板を作製できることが確認させている。
【００１３】
加えて、前記絶縁層として用いるポリエチレンの形状が繊維状である場合、正極板または負極板との結着性が良く、より好ましい。
【００１４】
上記発明を用いて作製した電極板を用いた電池は、従来の電池よりも極板面積を広く設計できるため、セパレータのみが占有していた体積に相当する部分に活物質を入れられるため電池の単位体積あたりの放電容量が向上する。
【００１５】
また、本願第２発明に係る電池用電極板の製造方法は、ポリオレフィン系樹脂を溶媒に混合する工程と、この混合物をポリオレフィン系樹脂の一部あるいは全体が溶融する温度に加熱して、全体として粘度の高いゲル状にしたゲル状溶液に作製する工程と、ポリオレフィン系樹脂単独状態からゲル状溶液に至る任意の段階においてポリオレフィン系樹脂にフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂を添加する工程と、前記ゲル状溶液を正極板又は負極板の表面に塗布する工程と、ゲル状溶液が塗布された正極板又は負極板を加熱してゲル状溶液を正極板又は負極板の絶縁層に形成する乾燥工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
この第２発明に係る電極板の製造方法によれば、ポリオレフィン系樹脂を主体として形成される絶縁層の耐熱温度を向上させることができる。ポリオレフィン系樹脂は樹脂の中では溶融温度が低く、ユーザの誤った使用などにより電池がポリオレフィン系樹脂の溶融温度を越える高温環境下に曝されたときにポリオレフィン系樹脂は溶融して変形滴下する恐れがあるが、溶融温度の高いフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂が添加されていることにより樹脂の粒子間が互いに連結された状態が得られ、溶融していないフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂によりポリオレフィン系樹脂の変形滴下が防止される。
【００１７】
上記第２発明のポリオレフィン系樹脂にフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂を添加するには、溶媒に混合したフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂を、ポリオレフィン系樹脂を溶媒に混合した混合物に添加する方法、あるいは溶媒に混合したフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂を、ゲル状溶液に添加する方法、あるいはポリオレフィン系樹脂にフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂を添加し、これを溶媒に混合する方法を採用することができる。
【００１８】
また、上記第２発明において、加熱することによって作製されたゲル状溶液を急激に冷却した後に正極板または負極板に塗布するのが望ましく、ゲル状溶液の品質を一定にして再現性よく得ることができ、乾燥工程における温度設定が容易となる。
【００１９】
また、乾燥工程における加熱温度を、ゲル状溶液中の溶媒の沸点以上で、かつポリオレフィン系樹脂の融点以下に設定することが望ましく、絶縁層として必要な多孔性膜の形成に有効となる。
【００２０】
また、ポリオレフィン系樹脂としてポリエチレンが絶縁層の形成に好適であり、特にその形状を繊維状にすることにより正極板又は負極板との結着性がよく、より好ましい状態が得られる。
【００２１】
また、フッ素系樹脂としてはポリフッ化ビニリデン樹脂、イミド系樹脂としてはポリイミド樹脂を用いるのが好適である。
【００２２】
上記第２発明に係る製造方法により作製された電池用電極板は耐熱温度が高く、これを用いて製作される非水電解液二次電池は、ユーザの誤った使用あるいは保管によって高温状態に曝された場合における安全性を向上させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は本発明の電池用電極板の製造方法を具現化するための製造工程を工程順に示した工程図であり、この工程図は、各工程をわかりやすく模式的に図示したものである。先ず（ａ）の工程では、絶縁層として用いるゲル状溶液５を作製するのに必要なポリオレフィン系樹脂１として、繊維状のポリエチレン粉末を被加熱容器２内に入れ、さらにトルエン、デカリン、テトラクロロエタン、キシレン、ジクロロベンゼンまたはＮ−メチルピロリドンのうちいずれかを有機溶媒３として被加熱容器２内に入れる。このとき、被加熱容器２内では、ポリオレフィン系樹脂１が溶媒３に対して溶解するのではなく混合されるだけである。またポリオレフィン系樹脂１として用いるポリエチレンは、撥水性および撥油性が低く、かつ耐薬品性にすぐれていることから有機溶媒３中でも不活性である。
【００２５】
次に（ｂ）に示すように、被加熱容器２は、ガラス封印された状態で加熱室４内に収納されて、内部のポリオレフィン系樹脂１および溶媒３が所定の温度になるまで加熱される。ここでポリオレフィン系樹脂１は溶媒３の存在によって融点が低下しており、上記所定の温度はポリオレフィン系樹脂１の融点以下であってポリオレフィン系樹脂１の一部又は全体が溶融する温度に設定される。この所定の温度はポリオレフィン系樹脂１がポリエチレンである場合に、１４０℃が最も好ましい。これによりポリオレフィン系樹脂１としてのポリエチレンは、その一部又は全体が溶媒３中に溶けだして、全体として粘度の高い溶液状にゲル化し、ゲル状溶液５を作製する。
【００２６】
続いて、ゲル状溶液５は、例えば（ｃ）に示すように、被加熱容器２を氷水６に浸漬する急冷手段により、急激にほぼ０℃の温度に低下するように冷却される。このようにゲル状溶液５を急激に冷却した場合には、冷却時のポリエチレンゲル化状態を均一化して、常に同一品質を確実に維持したゲル状溶液５を再現性良く得ることができ、実用化に際して生産性が向上すると共に、後述する乾燥工程などにおける温度設定が容易となる。これに対し、ゲル状溶液５を徐々に冷却した場合には、その冷却過程における冷却時間や温度差などの温度履歴に伴って冷却後のゲル状溶液５の品質にばらつきが生じる。
【００２７】
上記ゲル状溶液５は（ｄ）に示すように、一旦常温とされた後に、（ｅ）に示すように正極板または負極板７の両側表面上に加圧しながら所定の厚みに塗着されることにより絶縁層８が形成される。
【００２８】
続いて、絶縁層８が形成された正極板または負極板７は（ｆ）に示すように、乾燥室９内に収容して加熱される。このとき乾燥室９の温度はゲル状溶液５中の溶媒の融点以上であって、ポリオレフィン系樹脂１の融点以下に設定される。ゲル状溶液５は、上記温度で加熱されることにより内部に含有される溶媒が蒸発飛散するのに伴ってポリオレフィン系樹脂１の表面とその近傍に一部溶出したポリオレフィン系樹脂が析出する。これらが相互に結合して多孔質となり、多孔性の絶縁層８を形成することができる。最後に、この電極板を所定の寸法に打ち抜き、または切断することにより、所定の電池用電極板となる。
【００２９】
上記工程を経て得られた電極板は正極または負極がセパレータに相当する絶縁層と一体となっているため、極板面積を大きくすることができ、電池単位体積あたりの放電容量が向上する。
【００３０】
また、正極板または負極板と絶縁層との界面の接合性の向上により、電池特性が向上する。
【００３１】
なお、上記実施の形態では、ポリオレフィン系樹脂１としてポリエチレンを用いる場合を例示して説明したが、このポリオレフィン系樹脂１としてはポリエチレン以外の結晶性を有するポリオレフィン系樹脂、例えばポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリブテンなどを用いても、ゲル化可能な適当な溶媒３を選定することによって上述と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
次に本発明者らが試みて好ましい結果を得ることができた実施例について説明する。
【００３３】
〔第１の実施例〕
ポリオレフィン系樹脂１として高密度ポリエチレン粉末と、溶媒３としてジクロロベンゼンとを混合し、これらの全体が１１５℃に昇温するまで加熱してポリエチレンの表面のみが粘性を帯びた状態のゲル状溶液５を作製した。なお、使用した高密度ポリエチレンの物性は密度が０．９４ｇ／ｃｍ3 で、分子量が１２５０００である。上記ゲル状溶液５を０℃に急冷した後、グラファイトを活物質とした負極板上に塗布した。この電極板を乾燥した後切断してリチウム二次電池用の負極板を得た。正極板は活物質にＬｉＣｏＯ2 を用いた。
【００３４】
これらの電極板を用いて電池を作製したところ、通常のセパレータを用いた電池よりも電池単位体積あたりの放電容量が向上し、高負荷特性にも優れた電池が得られた。
【００３５】
なお、以下に説明する各実施例は上記第１の実施例における一部のみを変更するものであるため、以下の各実施例の説明では、第１の実施例に対して変更した内容のみを列記することにする。
【００３６】
〔第２の実施例〕
溶媒３としてテトラリンを用い、この溶媒３とポリエチレン粉末との混合物を、これらの全体が１０５℃に昇温するまで加熱した。
【００３７】
〔第３の実施例〕
溶媒３としてデカリンを用い、この溶媒３とポリエチレン粉末との混合物を、これらの全体が１１０℃に昇温するまで加熱した。
【００３８】
〔第４の実施例〕
ポリオレフィン系樹脂１として、低密度ポリエチレン粉末を用い、この低密度ポリエチレンと溶媒３の混合物を、これらの全体が９０℃に昇温するまで加熱した。なお、使用した低密度ポリエチレンの物性は、密度が０．９２ｇ／ｃｍ3 で、分子量が１１５０００である。この実施例において低密度のポリエチレンを用いれば９０℃の比較的低温度の加熱でゲル状溶液５が得られるので産業的に有利と思われる。
【００３９】
〔第５の実施例〕
ポリオレフィン系樹脂１として、ポリプロピレン粉末（融点１５８〜１６０℃）を用い、このポリプロピレン粉末と溶媒３の混合物を、これらの全体が１４０℃に昇温するまで加熱した。
【００４０】
〔第６の実施例〕
ポリオレフィン系樹脂１として、ポリメチルペンテン粉末を用い、このポリメチルペンテン粉末と溶媒３の混合物を、これらの全体が１５０℃に昇温するまで加熱した。
【００４１】
〔第７の実施例〕
ポリオレフィン系樹脂１として、ポリブテン粉末（融点１２６〜１２８℃）を用い、このポリブテン粉末と溶媒３の混合物を、これらの全体が１２０℃に昇温するまで加熱した。
【００４２】
〔第８の実施例〕
上記ゲル状溶液５をＬｉＣｏＯ2 を活物質とする正極板または負極板に塗布した。
【００４３】
これら各実施例により得られた電池用電極板を用いた非水電解液二次電池においても、所要の充放電サイクル寿命を確保でき、かつ良好な保存特性が得られると共に、放電容量が向上したことを確認することができた。またいずれの電池においても、ポリエチレン製のセパレータを用いた場合と比較して安価に作製することができる。
【００４４】
ところで、電池はユーザの手に渡ってしまうと如何なる環境に置かれるか予測できない。例えば、電池を装着した携帯電子機器が暖房機や加熱機あるいは火のそばに置かれていたような場合に、電池としては異常な高温に曝されることになる。そんなときにも電池が破裂したり発火したりしないよう安全の確保が要求されており、その指針としてＵＬ安全規格があり、厳しい安全条件が規定されている。「家庭用及び商用バッテリーに関するＵＬ安全規格（ＵＬ２０５４）」に定められた環境テストの中に加熱テストがあり、電池を１５０±２℃の温度環境まで上昇させ、この状態を１０分間維持した後でも電池に発火または爆発が生じないことと規定されている。このような電池としては高温の環境下で比較的長時間にわたって放置された場合においても安全が確保されるようにするには、前述した絶縁層８の耐熱性を向上させることが重要となる。
【００４５】
本発明の第２及び第３の各実施の形態は、耐熱性の高い絶縁層を形成するために、第１の実施の形態で示したポリオレフィン系樹脂に、フッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂を添加したもので、前記ＵＬ安全規格に定められた加熱テストをクリアする非水電解液二次電池を構成することができる。
【００４６】
以下、第２及び第３の各実施の形態に係る電池用電極板の製造方法について説明する。尚、以下に示す第２及び第３の各実施の形態では、製造方法の工程手順をフローチャートとして示しているが、混合、加熱、冷却、乾燥等を実施するための構成は第１の実施の形態において図１に示した状態と共通する。
【００４７】
図２は、第２の実施の形態に係る電池用電極板の製造工程を示すフローチャートである。まず、第１の工程（Ｓ１）において、ポリオレフィン系樹脂を溶媒にを混合する。具体的にはポリオレフィン系樹脂として、粉末状のポリエチレン、ポリプロピレン等、好ましくは繊維状の粉末を適用することができ、溶媒としてはトルエン、Ｎ−メチルピロリドン等を適用することができる。ここでは繊維状粉末のポリエチレンとＮ−メチルピロリドンとの組み合わせを適用した。この工程は第１の実施の形態において図１（ａ）に示した工程と共通する。
【００４８】
また、第２の工程（Ｓ２）において、粉末状のフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂に溶媒を混合する。具体的にはフッ素系樹脂としてポリフッ化ビニリデン、溶媒としてＮ−メチルピロリドンの組み合わせ、イミド系樹脂としてポリイミド、溶媒としてアセトンの組み合わせを適用することができる。これらの組み合わせにおける溶媒は樹脂の一部あるいは全体を溶融させるものが好適であって、特にその種類を限定するものではない。ここではフッ素系樹脂としてポリフッ化ビニリデン、溶媒としてＮ−メチルピロリドンを適用し、ポリフッ化ビニリデンの表面がＮ−メチルピロリドンにより溶融した状態の混合物に作製した。尚、ポリオレフィン系樹脂に対するフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂の添加割合は、ポリオレフィン系樹脂の５％以上、好ましくは１０％以上とする。また、第１及び第２の各工程（Ｓ１、Ｓ２）は、いずれが先でも平行した作業であってもよい。
【００４９】
次に、第３の工程（Ｓ３）において、上記第１の工程によって作製されたポリオレフィン系樹脂と溶媒との混合物に、第２の工程によって作製されたフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂と溶媒との混合物を添加して２種混合物を作製する。この２種混合物では、ポリエチレンはＮ−メチルピロリドンに溶融せず混合されただけの状態、ポリフッ化ビニリデンはその表面が溶融した状態で混合されている。
【００５０】
次に、第４の工程（Ｓ４）において、前記２種混合物をポリオレフィン系樹脂融点以下であってポリオレフィン系樹脂の一部又は全体が溶融する温度に加熱する。ここではポリオレフィン系樹脂がポリエチレンであるので、１４０℃が最も好ましい温度である。この加熱によりポリエチレンはその一部又は全体が溶媒中に溶けだし、その中に表面が溶融したポリフッ化ビニリデンが混合して、全体として粘度の高い溶液状にゲル化になったゲル状溶液となる。
【００５１】
次に、第５の工程（Ｓ５）において、ゲル状溶液を急激にほぼ０℃の温度に低下するように冷却する。このようにゲル状溶液を急激に冷却した場合には、冷却時のポリエチレンゲル化状態を均一化して、常に同一品質を確実に維持したゲル状溶液を再現性良く得ることができ、実用化に際して生産性が向上すると共に、後述する乾燥工程などにおける温度設定が容易となる。
【００５２】
次に、第６の工程（Ｓ６）において、ゲル状溶液を一旦常温とした後に、正極板または負極板７の両側表面上に加圧しながら所定の厚みに塗着する
続いて、第７の工程（Ｓ７）において、ゲル状溶液が塗布された正極板または負極板を加熱する乾燥工程が実施される。このときの加熱温度はゲル状溶液中の溶媒の融点以上であって、ポリオレフィン系樹脂の融点以下に設定される。正極板または負極板が前記温度で加熱されることにより、ゲル状溶液は内部に含有される溶媒が蒸発飛散するのに伴ってポリオレフィン系樹脂の表面とその近傍に一部溶出したポリオレフィン系樹脂が析出する。これらが相互に結合して多孔質となり、多孔性の絶縁層に形成される。
【００５３】
この加熱により溶媒が飛散してフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂を含むポリオレフィン系樹脂が固体状態になった絶縁層が正極板又は負極板上に形成されるので、この電極板を所定の寸法に打ち抜き、または切断することにより、所定の電池用電極板が得られる。
【００５４】
上記工程を経て得られた電極板は正極または負極がセパレータに相当する絶縁層と一体となっているため、極板面積を大きくすることができ、電池単位体積あたりの放電容量が向上する。また、正極板または負極板と絶縁層との界面の接合性の向上により、電池特性が向上する。
【００５５】
また、上記第２の実施の形態により製造された電極板は、ポリオレフィン系樹脂にフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂が添加されているので耐熱性が向上し、この電極板を用いて製作された電池が高温に曝されたときの安全性を確保することができる。即ち、少なくともその表面が溶融したポリオレフィン系樹脂とフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂とは互いの溶融した部分で連結された状態となるので、電池が高温環境に曝され、その温度がポリオレフィン系樹脂の溶融温度を越えてポリオレフィン系樹脂が溶融する状態となっても溶融温度の高いフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂との連結により溶融に伴う流動が阻止され、絶縁層が流動することによる内部短絡等が防止される。
【００５６】
尚、上記第２の実施形態においては、ポリオレフィン系樹脂にフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂を添加するのに、各樹脂をそれぞれ溶媒に混合した後に各混合物を混ぜ合わせているが、各樹脂が粉末の状態で混合し、その混合物を溶媒に混ぜ合わせるようにしても、ポリオレフィン系樹脂にフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂を添加したゲル状溶液を作製することができる。
【００５７】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る電極板の製造方法について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。尚、第１及び第２の実施形態と共通する工程については、その説明は概略に止める。
【００５８】
図３において、第１の工程（Ｓ１１）から第３の工程（Ｓ１４）までの手順は第１の実施の形態の手順と同様である。まず、ポリオレフィン系樹脂を溶媒に混合し（Ｓ１１）、この混合物を加熱してポリオレフィン系樹脂の一部又は全体が溶融するようにしてゲル状溶液を作製する（Ｓ１２）。続いて、このゲル状溶液を急激に冷却して品質の安定化を図る（Ｓ１３）。
【００５９】
次に、フッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂を溶媒に混合する（Ｓ１４）。前述したように溶媒はフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂の一部又は全体を溶融するものが適用され、フッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂は少なくともその表面が溶媒に溶融した状態の混合物が得られる。
【００６０】
次いで、この混合物を前記ゲル状溶液に添加混合してゲル状混合溶液を作製する（Ｓ１５）。ゲル状溶液中では第２の工程における加熱によりポリオレフィン系樹脂は、その一部または全体が溶媒に溶融しており、一方、そこに添加されたフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂も、その一部または全体が溶媒に溶融しているので、混合されたとき溶融部分で互いに連結された状態となったゲル状混合溶液が作製される。
【００６１】
次に、このゲル状混合溶液を正極板又は負極板に所定の厚さになるように塗着し（Ｓ１６）、正極板又は負極板を加熱する乾燥工程により塗着されたゲル状混合溶液から溶媒を蒸発させて多孔質の絶縁層に形成する（Ｓ１７）。この加熱により溶媒が飛散してフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂を含むポリオレフィン系樹脂が固体状態になった絶縁層が正極板又は負極板上に形成されるので、この電極板を所定の寸法に打ち抜き、または切断することにより、所定の電池用電極板が得られる。
【００６２】
上記第３の実施の形態により製造された電極板は、第２の実施の形態の場合と同様にポリオレフィン系樹脂にフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂が添加されているので耐熱性が向上し、この電極板を用いて製作された電池が高温に曝されたときの安全性を確保することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電池用電極板の製造方法によれば、極板面積を大きくできるので、電池単位体積あたりの放電容量を向上させることができ、正極板または負極板とセパレータに相当する絶縁層界面との接合が改良されるため、サイクル特性等の電池特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電池用電極板の製造工程を示す工程図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る電池用電極板の製造方法の手順を示すフローチャート。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る電池用電極板の製造方法の手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１ ポリオレフィン系樹脂
２ 被加熱容器
３ 溶媒
４ 加熱室
５ ゲル状溶液
６ 氷水
７ 正極板または負極板
８ 絶縁層
９ 乾燥室

Claims (19)

  1. 正極板または負極板の絶縁層として用いるポリオレフィン系樹脂に溶媒を混合する工程と、
    前記ポリオレフィン系樹脂と溶媒との混合物を、前記ポリオレフィン系樹脂の一部あるいは全体が溶融する温度で加熱して、全体として粘度の高いゲル化したゲル状溶液を作製する工程と、
    前記ゲル状溶液を正極板または負極板の表面に塗布して絶縁層を形成する工程と、
    前記絶縁層を形成した正極板または負極板を加熱する乾燥工程とを有していることを特徴とする電池用電極板の製造方法。
  2. 所定の温度に加熱することによって作製したゲル状溶液を、急激に冷却した後に、正極板または負極板に塗布し、電極板と絶縁層が一体化するようにした請求項１に記載の電池用電極板の製造方法。
  3. 乾燥工程における加熱温度を、ゲル状溶液中の溶媒の沸点以上で、かつポリオレフィン系樹脂の融点以下に設定した請求項１または２に記載の電池用電極板の製造方法。
  4. 絶縁層としてポリエチレンを用い、このポリエチレンを溶媒と混合すると共にポリエチレンが十分に均一に溶解する温度に加熱してゲル状溶液を作製するようにした請求項１〜３いずれか一項に記載の電池用電極板の製造方法。
  5. 絶縁層に用いるポリエチレンの形状が繊維状であることを特徴とする請求項４に記載の電池用電極板の製造方法。
  6. 請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法により作製された電池用電極板。
  7. 請求項６に記載の電池用電極板を備えた非水電解液二次電池。
  8. ポリオレフィン系樹脂を溶媒に混合する工程と、
    この混合物をポリオレフィン系樹脂の一部あるいは全体が溶融する温度に加熱して、全体として粘度の高いゲル状にしたゲル状溶液に作製する工程と、
    ポリオレフィン系樹脂単独状態からゲル状溶液に至る任意の段階において、ポリオレフィン系樹脂にフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂を添加する工程と、
    前記ゲル状溶液を正極板又は負極板の表面に塗布する工程と、
    ゲル状溶液が塗布された正極板又は負極板を加熱してゲル状溶液を正極板又は負極板の絶縁層に形成する乾燥工程とを有することを特徴とする電池用電極板の製造方法。
  9. 溶媒に混合したフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂を、ポリオレフィン系樹脂を溶媒に混合した混合物に添加する請求項８に記載の電池用電極板の製造方法。
  10. 溶媒に混合したフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂を、ゲル状溶液に添加する請求項８に記載の電池用電極板の製造方法。
  11. ポリオレフィン系樹脂にフッ素系樹脂及び／又はイミド系樹脂を添加し、これを溶媒に混合する請求項８に記載の電池用電極板の製造方法。
  12. 加熱することによって作製されたゲル状溶液を急激に冷却した後に正極板または負極板に塗布するようにした請求項８〜１１いずれか一項に記載の電池用電極板の製造方法。
  13. 乾燥工程における加熱温度を、ゲル状溶液中の溶媒の沸点以上で、かつポリオレフィン系樹脂の融点以下に設定した請求項８〜１２いずれか一項に記載の電池用電極板の製造方法。
  14. ポリオレフィン系樹脂としてポリエチレンを用いた請求項８〜１３いずれか一項に記載の電池用電極板の製造方法。
  15. ポリエチレンの形状が繊維状であることを特徴とする請求項１４に記載の電池用電極板の製造方法。
  16. フッ素系樹脂としてポリフッ化ビニリデン樹脂を用いる請求項８〜１５いずれか一項に記載の電池用電極板の製造方法。
  17. イミド系樹脂としてポリイミド樹脂を用いる請求項８〜１５いずれか一項に記載の電池用電極板の製造方法。
  18. 請求項８〜１７のいずれかに記載の製造方法により作製された電池用電極板。
  19. 請求項１８に記載の電池用電極板を備えた非水電解液二次電池。
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