JP4759783B2

JP4759783B2 - 二次電池の製造方法

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Publication number: JP4759783B2
Application number: JP2000076616A
Authority: JP
Inventors: 和弘今泉; 毅杉山
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Current assignee: Sony Corp
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Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2011-08-31
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極上に電解質を塗設して電解質層を形成する二次電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯型の電子機器が次々と開発されており、その電源として電池が重要な位置を占めるようになっている。携帯型電子機器には小型かつ軽量であることが要求されているので、それに伴い電池に対しても、機器内の収納スペースに応じるために小型であり、また機器の重量を極力増やさないように軽量であることが求められている。
【０００３】
このような要求に応える電池としては、これまで二次電池の主流であった鉛蓄電池やニッケル・カドミウム電池に代わり、これらの電池よりもエネルギー密度および出力密度が大きなリチウム二次電池あるいはリチウムイオン二次電池が注目されている。
【０００４】
従来、これらのリチウム二次電池あるいはリチウムイオン二次電池では、イオン伝導を司る物質として非水溶媒にリチウム塩を溶解させた液状の電解質（以下、電解液という。）が用いられてきた。そのため、液漏れを防止するために外装を金属製の容器により構成し、電池内部の気密性を厳重に確保する必要があった。しかし、外装に金属製の容器を用いると、薄くて大面積のシート型電池，薄くて小面積のカード型電池あるいは柔軟でより自由度の高い形状の電池などを作製することが極めて困難であった。
【０００５】
そこで、電解液に代えて、リチウム塩を含有する電解液を高分子化合物に保持させたゲル状の電解質、イオン伝導性を有する高分子化合物にリチウム塩を分散させた固体状の電解質あるいは固体状の無機伝導体にリチウム塩を保持させた電解質を用いた二次電池が提案されている。これらの電池では、液漏れの問題がないので外装の金属製容器が不要となり、ラミネートフィルムなどを外装部材としてより一層の小型化，軽量化および薄型化を図ることができ、形状の自由度が高いものを実現することができる。
【０００６】
ゲル状の電解質などを用いる場合には、電極集電体上に形成された電極合剤層に例えば以下に述べる方法により電解質層が形成される。すなわち、まず、帯状の電極集電体に間欠的に複数の電極合剤層を形成した帯状の電極体を、電解質を貯えたタンク内に通す。次いで、帯状の電極体をタンクから引き上げて、その両面に付着している電解質を一対のへら（ドクターナイフ）で擦り切ることにより帯状の電極体の両面に所定の厚さの電解質層を形成する。そののち、電極合剤層間で切断して複数のものに分離する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した電解質層の形成方法では、電極体をタンク内に通している際に何らかの異常が発生して、電極体の搬送が停止したりあるいは搬送速度が低下したりすると、電極体のうちタンク内に位置する部分において電極合剤層に電解質が大量に染み込み、電池系内の電解質の量を制御することが困難であるという問題があった。この問題を解決するために、電解質の量が増大した領域は不良部分として後に取り除かれることとなる。しかし、不良部分と正常部分とでは電解質層の厚みにほとんど差がないため、電極体搬送中に異常が発生した場合には、不良部分にマーキングするなどの歩留まりを確保するための管理作業が必要となっていた。そのため、生産効率が低下してしまっていた。
【０００８】
また、電極集電体の両面に電極合剤層を形成する場合には、表面側と裏面側とで電極合剤層の形成領域が異なると、電極体の厚さが場所によって異なってしまい、へらを用いて擦り切る方法では電解質層の厚さを均一にすることが困難であった。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、電池毎の電解質の含有量を均一にすることができ、また生産効率を向上させることができる二次電池の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による二次電池の製造方法は、正極および負極と共に電解質層を備えた二次電池の製造方法であって、充填部に充填された電解質を加圧手段により充填部から正極または負極の少なくとも一方の側に押し出して電解質層を形成する工程を含み、その電解質として電解質塩と非水溶媒と高分子化合物とを含むゲル状の電解質を用いるものである。
【００１１】
本発明による二次電池の製造方法では、加圧手段によりゲル状の電解質が押し出されて電解質層が形成されるので、電解質層の厚さが均一になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
まず、本発明の一実施の形態に係る電池の製造方法によって製造される二次電池の構成について説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態に係る電池の製造方法によって製造された二次電池の外観構造を表すものであり、図２は図１に示した二次電池の構造を分解して表すものである。この二次電池は、正極リード線１１および負極リード線１２が取り付けられた巻回電極体２０を外装部材３０により封入したものである。
【００１５】
図３は、図２に示した巻回電極体２０のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面構造を表すものである。巻回電極体２０は、正極２１と負極２２とが例えばゲル状の電解質層２３を間にして積層されたものであり、これが多数回巻回されている。正極２１と負極２２との間には電解質層２３を介してセパレータ２４が挿入されている。なお、図３では、図面の簡略化のため１回巻回された巻回電極体２０を示している。
【００１６】
正極２１は、例えば、正極集電体層２５と、この正極集電体層２５の両面に設けられた正極合剤層２６とを有している。正極集電体層２５の長手方向の一方の端部においてはその一面が露出している。また、負極２２は、例えば、負極集電体層２７と、この負極集電体層２７の両面に設けられた負極合剤層２８とを有しており、負極集電体層２７の長手方向の一方の端部においてはその一面が露出している。
【００１７】
正極リード線１１および負極リード線１２は、外装部材３０の内部から外部に向かい例えば同一方向にそれぞれ導出されている。正極リード線１１の一部は、外装部材３０の内部において正極集電体層２５の露出部分に接続されている。また、負極リード線１２の一部は、外装部材３０の内部において負極集電体層２７の露出部分に接続されている。なお、図１および図２に示したように、外装部材３０は例えば２枚の矩形状のフィルム３０ａ，３０ｂにより構成されており、正極リード線１１および負極リード線１２とフィルム３０ａ，３０ｂとは、例えば密着性向上用のフィルム３１を介して、外気の侵入が防止されるように十分に密着している。
【００１８】
次に、この二次電池の製造方法について説明する。なお、ここでは複数の電池を製造する場合について説明する。
【００１９】
まず、例えば、厚さ５μｍ〜５０μｍの帯状正極集電体２５ａ（図４参照）上に厚さ５０μｍ〜３００μｍの複数の正極合剤層２６を間欠的に形成して帯状正極体２１ａ（図４参照）を作製する。なお、この帯状正極体２１ａは、個々に分離すると上述した正極２１（図３参照）となるものである。帯状正極体２１ａの作製は、具体的には、例えば、正極活物質と、カーボンブラックあるいはグラファイトなどの導電剤と、ポリフッ化ビニリデンなどの結着剤とを含有した正極合剤をジメチルホルムアルデヒドあるいはＮ−メチルピロリドンなどの溶剤に分散して正極合剤スラリーとしたのち、この正極合剤スラリーをアルミニウム（Ａｌ）箔，ニッケル（Ｎｉ）箔あるいはステンレス箔などの金属箔よりなる帯状正極集電体２５ａに間欠的に塗布し乾燥させ、圧縮成型することにより行う。
【００２０】
その際、正極活物質としては、例えば、金属酸化物，金属硫化物あるいは特定の高分子材料のうちのいずれか１種または２種以上を用いることが好ましい。正極活物質は、電池の使用目的に応じて適宜に選択可能であるが、エネルギー密度を高くするには、Ｌｉ_x ＭＯ₂ （但し、ｘの値は電池の充放電状態によって異なり、通常０．０５≦ｘ≦１．１２である。）を主体とするリチウム（Ｌｉ）複合酸化物とすることが好ましい。この組成式において、Ｍは１種類以上の遷移金属が好ましく、コバルト（Ｃｏ），ニッケルおよびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種がより好ましい。このようなリチウム複合酸化物の具体例としては、ＬｉＮｉ_y Ｃｏ_1-y Ｏ₂ （但し、０≦ｙ≦１）あるいはＬｉＭｎ₂ Ｏ₄ が挙げられる。
【００２１】
帯状正極体２１ａを作製したのち、間欠的に形成された正極合剤層２６の例えば露出面に後述する方法により電解質層２３をそれぞれ形成する。なお、帯状電極集電体（帯状正極集電体２５ａ，帯状負極集電体）の両面に合剤層（正極合剤層２６，負極合剤層２８）が形成され、これら両面に形成された合剤層の両方にそれぞれ電解質層２３を形成する場合には、例えば、片面ずつ逐次形成する。
【００２２】
図４は、ここで用いる塗布装置の構成を表すものである。この塗布装置は、例えば、電解質Ｅを吐出する電解質吐出機４０と、帯状電極体（ここでは、帯状正極体２１ａ）を搬送する搬送手段としての巻出ロール５１，バックアップロール５２および巻取ロール５３とを備えている。バックアップロール５２は、ノズル４１と例えば対向するように配置されており、その直径は例えば帯状電極集電体，合剤層および電解質層２３の厚さの合計の１０００倍程度である。
【００２３】
電解質吐出機４０はノズル４１を有しており、ノズル４１には電解質Ｅを充填しておく充填部４１ａが設けられている。充填部４１ａには供給管４２の一端が連通しており、供給管４２の他端は電解質Ｅが収容されたタンク４３に連通している。供給管４２の途中には、加圧手段としての定量ポンプ４４が配設されている。なお、この電解質吐出機４０には、例えば、ノズル４１の電解質Ｅが通過する流路４１ｂの途中に図示しないシャッタが設けられており、シャッタが駆動されることにより流路４１ｂの開閉が可能となっている。ちなみに、ここでは、定量ポンプ４４をノズル４１の外部に備えるようにしたが、ノズル４１に加圧機構として例えばギヤポンプを内蔵するような構成としてもよい。
【００２４】
この塗布装置では、帯状電極体２１ａが巻出ロール５１から水平方向に送り出され、バックアップロール５２の方向に一定の速度で搬送され、正極合剤層２６の上に電解質Ｅが塗布されて、巻取ロール５３によって巻き取られるようになっている。また、バックアップロール５２とノズル４１との距離を調節することにより電解質層２３の厚さを調節するようになっている。
【００２５】
本実施の形態において電解質層２３を形成する際には、まず、上述した電解質吐出機４０のタンク４３に電解質Ｅを収容する。電解質Ｅには、例えば、電解質塩としてのリチウム塩と、このリチウム塩を溶解する非水溶媒と、高分子化合物とを含むものを用いる。リチウム塩としては、例えば、ＬｉＰＦ₆ ，ＬｉＡｓＦ₆ ，ＬｉＢＦ₄ ，ＬｉＣｌＯ₄ ，ＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃ ，Ｌｉ（ＣＦ₃ ＳＯ₂ ）₂ ＮあるいはＬｉＣ₄ Ｆ₉ ＳＯ₃ が適当であり、これらのうちのいずれか１種または２種類以上を混合して使用してもよい。なお、電解質層２３における溶媒に対するリチウム塩の濃度は、０．１０〜２．０モル／リットルの範囲内であることが好ましい。良好なイオン伝導性が得られるからである。
【００２６】
非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、γ−バレロラクトン、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、２，４−ジフルオロアニソール、２，６−ジフルオロアニソールあるいは４−ブロモベラトロールが適当であり、これらのうちのいずれか１種または２種類以上を混合して用いてもよい。なお、外装部材３０として後述するラミネートフィルムを用いる場合には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、２，４−ジフルオロアニソール、２，６−ジフルオロアニソールあるいは４−ブロモベラトロールなどの沸点が１５０℃以上のものを用いることが好ましい。簡単に気化すると、外装部材３０が膨らみ、外形不良となるからである。
【００２７】
高分子化合物としては、ポリフッ化ビニリデン，ポリアクリロニトリル，アクリロニトリルブタジエンゴム，アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂，アクリロニトリル塩化ポリエチレンプロピレンジエンスチレン樹脂，アクリロニトリル塩化ビニル樹脂，アクリロニトリルメタアクリレート樹脂，アクリロニトリルアクリレート樹脂，ポリエチレンオキサイドあるいはポリエーテル変性シロキサンが適当であり、これらのうちの２種以上を混合して使用してもよい。また、ポリフッ化ビニリデンと、ヘキサフルオロプロピレンあるいはテトラフルオロエチレンとの共重合体を用いることもできる。更に、ポリアクリロニトリルと、酢酸ビニル，メタクリル酸メチル，メタクリル酸ブチル，アクリル酸メチル，アクリル酸ブチル，イタコン酸，水素化メチルアクリレート，水素化エチルアクリレート，アクリルアミド，塩化ビニル，フッ化ビニリデンあるいは塩化ビニリデンなどのビニル系モノマとの共重合体を用いることもできる。また、ポリエチレンオキサイドと、ポリプロピレンオキサイド，メタクリル酸メチル，メタクリル酸ブチル，アクリル酸メチルあるいはアクリル酸ブチルとの共重合体を用いることもできる。加えて、フッ化ビニリデンあるいはエーテル変性シロキサンの共重合体を用いることもできる。
【００２８】
タンク４３に電解質Ｅを収容したのち、巻出ロール５１，バックアップロール５２および巻取ロール５３により帯状正極体２１ａを図４に矢印Ａで示した方向に搬送する。搬送中、例えば、帯状正極体２１ａのうち正極合剤層２６が形成された領域がノズル４１の吐出口に対向する位置にあるときには、シャッタ（図示せず）が退避して流路４１ｂが開放される。この状態において、定量ポンプ４４が図示しない駆動機構により例えば０．０１ＭＰａ〜０．３ＭＰａの圧力で駆動される。これにより、ノズル４１の充填部４１ａに充填された電解質Ｅに対して圧力が均一に付与され、電解質Ｅが例えば１００ｍｌ／ｍｉｎ〜２００ｍｌ／ｍｉｎ程度吐出口から押し出される。従って、正極合剤層２６の側に均一な厚さ（例えば、５μｍ〜１００μｍ）の電解質層２３が形成される。ここでは、加圧により電解質Ｅが押し出されるので、帯状正極集電体２５ａの表面側と裏面側とで正極反応層２６の長さが異なる場合であっても電解質層２３の厚さの均一性に優れている。
【００２９】
電解質Ｅは、ノズル４１から塗出される際、粘度が例えば０．００１Ｐａ・ｓ〜０．０５Ｐａ・ｓ程度であれば流路４１ｂを円滑に通過する。ちなみに、電解液Ｅの粘度は、例えば、充填部４１ａの周囲近傍にオイルバス（図示せず）を設け、オイルバスの内部において加熱したオイルを循環させて電解質Ｅを加熱することにより調整することができる。また、比較的低沸点の非水溶媒を加えて調整することもできる。
【００３０】
なお、塗布装置の例えば巻取ロール５３の近傍には、塗布した電解質を乾燥させるための乾燥機５４が配設されている。形成された電解質層２３がこの乾燥機５４に対応する位置まで搬送されると電解質が乾燥し、その後に帯状電極体２１ａと共に例えばプロピレンよりなる図示しないプラスチックフィルムにより覆われ、巻取ロール５２に巻き取られる。このようにプラスチックフィルムにより覆うのは、電解質層２３中の非水溶媒が蒸発したり、電解質層２３が水分を吸収したりすることを防止するためである。
【００３１】
一方、上述した方法と同様にして、帯状負極体（すなわち、帯状負極集電体上に負極合剤層が間欠的に設けられたもの）に上に電解質層を間欠的に形成する。なお、帯状負極体の作製は、例えば、リチウム金属、リチウム合金（例えば、リチウムとアルミニウムとの合金）またはリチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料とポリフッ化ビニリデンなどの結着剤とを均一に混合し、これをジメチルホルムアルデヒドあるいはＮ−メチルピロリドンなどの溶剤に分散して負極合剤スラリーとしたのち、この負極合剤スラリーを銅（Ｃｕ）箔などの金属箔よりなる帯状負極集電体に間欠的に塗布し乾燥させ、圧縮成型することにより行う。
【００３２】
リチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料としては、例えば、炭素質材料，ケイ素またはケイ素化合物，金属酸化物あるいは高分子材料のいずれか１種または２種以上を含むものを用いることができる。なお、炭素質材料としては、例えば、熱分解炭素類、ピッチコークス，ニードルコークスもしくは石油コークスなどのコークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体（例えば、セルロース，フェノール樹脂またはフラン樹脂を適当な温度で焼成したもの）、炭素繊維あるいは活性炭などが挙げられる。また、ケイ素化合物としてはＭｇ₂ Ｓｉなどが挙げられ、酸化物としてはＳｎＯ₂ などが挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレン，ポリアニリン，ポリピロールあるいはジスルフィド系のポリマなどが挙げられる。
【００３３】
帯状正極体２１ａおよび帯状負極体に複数の電解質層２３を間欠的に形成したのち、巻取ロール５3 から帯状正極体２１ａおよび帯状負極体をそれぞれ引き出すと共に、帯状正極体２１ａおよび帯状負極体を覆っているプラスチックフィルムを剥離する。
【００３４】
次いで、正極合剤層２６の層間の帯状正極集電体２５ａが露出している領域に、例えば、アルミニウムよりなる正極リード線１１を溶接あるいは接着剤などによって取り付ける。また、負極合剤層２８の層間の帯状負極集電体が露出している領域に、例えば、銅よりなる負極リード線１２を溶接あるいは接着剤などによって取り付ける。
【００３５】
続いて、例えばシャーカット（share cut ）することにより電解質層２３の層間において帯状正極集電体２５ａを切断し、個々に分離する。これにより、正極リード線１１を備え、正極集電体２５上に正極合剤層２６および電解質層２３が順次積層された積層体が複数形成される。また、同様にして、電解質層２３の層間において帯状負極集電体を切断し、個々に分離することにより、負極リード線１２を備え、負極集電体２７上に負極合剤層２８および電解質層２３が順次積層された積層体を形成する。そののち、図２および図３に示したように、各積層体を電解質層２３同士が向き合うようにセパレータ２４を介して張り合わせ、巻回して巻回電極体２０を形成する。なお、セパレータ２４には、例えばポリプロピレンあるいはポリエチレンなどのポリオレフィン系の材料を主成分とする多孔質膜を用いる。ちなみに、このような多孔質膜を２種以上積層したものを用いるようにしてもよい。
【００３６】
巻回電極体２０を形成したのち、例えば、外装部材３０であるフィルム３０ａ，３０ｂを用意し、巻回電極体２０をフィルム３０ａとフィルム３０ｂとの間に挟み込む。なお、各フィルム３０ａ，３０ｂの正極リード線１１および負極リード線１２が導出される端部においては、例えば、正極リード線１１および負極リード線１２を挟むようにフィルム３１を配置し、フィルム３１を介して外装部材３０で正極リード線１１および負極リード線１２をそれぞれ挟むようにする。
【００３７】
フィルム３０ａ，３０ｂとしては、例えば、ナイロンフィルム，アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に張り合わせたラミネートフィルムを用い、ポリエチレンフィルムと巻回電極体２０とが対向するように配設する。なお、一方のフィルム３０ａは、例えば収納する巻回電極体２０の形状に合わせて、外縁部を残して膨らみを持たせた形状とする。
【００３８】
巻回電極体２０をフィルム３０ａ，３０ｂで挟んだのち、例えば減圧雰囲気中において外装部材３０を巻回電極体２０に圧着させると共に、各フィルム３０ａ，３０ｂの外縁部同士を熱融着などにより密着させる。これにより、図１に示した電池が完成する。
【００３９】
次に、図５を参照して、図４に示した電解質吐出機４０のノズル４１についてより詳しく説明する。なお、図５はノズル４１の一部を拡大して表したものである。
【００４０】
ノズル４１の先端部は、例えば、流路４１ａに対して直交する先端面４１ｃと、この先端面４１ｃに対して所定の角度だけ傾斜した傾斜面４１ｄ，４１ｅとを含んで構成されている。先端面４１ｃの流路４１ａよりも搬送方向（図５に矢印Ａで示した方向）側における幅ＷＦは、例えば２ｍｍ〜４ｍｍである。また、先端面４１ｃの流路４１ａよりも搬送方向と反対側における幅ＷＢは、例えば１ｍｍ〜３ｍｍである。ちなみに、これらの幅ＷＦ，ＷＢは、流路４１ａの幅ＷＤを０．１ｍｍ〜０．４ｍｍとした場合の一例である。搬送方向側の傾斜面４１ｄの先端面４１ｃとなす外角θＦは例えば５０°〜１２０°であり、搬送方向と反対側の傾斜面４１ｅの先端面４１ｃとなす外角θＢは例えば１０°〜４５°である。このように傾斜面４１ｄ，４１ｅを設けることにより電解質の溜りの発生が防止される。但し、ノズル４１から吐出された電解質（電解質層２３）の表面状態はノズル４１の先端部の形状によって変化すると考えられ、流路４１ａに対して直交する先端面４１ｃを含んで構成することにより電解質層２３の表面状態を良好なものにすることができる。
【００４１】
このノズル４１は、先端面４１ｃとバックアップロール５２の接線Ｔとがほぼ平行になるように配設されることが好ましい。すなわち、流路４１ａとバックアップロール５２の接線Ｔとがほぼ直交するように配設されることが好ましい。具体的には、流路４１ａと接線Ｔとのなす角度θ_FTが８０°〜１００°であり、接線Ｔとなす角度θ_FTが８０°〜１００°の方向から電解質が押し出されることが好ましい。
【００４２】
ここで、この角度θ_FTを８０°〜１００°とすることにより得られる効果について、具体的な実験例に基づき詳しく説明する。
【００４３】
ここでは、実施例１〜９として、図４および図５に示した塗布装置と同様の装置を用い、バックアップロール５２の電解質が塗布される箇所での接線Ｔと流路４１ａとのなす角度θ_FTを種々変化させて電極合剤層上に電解質を塗布した。各実施例における接線Ｔと流路４１ａとのなす角度θ_FTを表１に示す。なお、電解質には、エチレンカーボネート，プロピレンカーボネートおよびγ−ブチルラクトンを混合した溶媒にポリフッ化ビニリデンを溶解させ、更にＬｉＰＦ₆ を溶解させたものを用いた。ちなみに、ジメチルカーボネートは電解質乾燥時に蒸発して除去された。帯状電極集電体にはアルミニウム箔を用いた。また、電極合剤には、ＬｉＣｏＯ₂ とカーボンブラックとポリフッ化ビニリデンとをＮ−メチルピロリドンに分散したものを用いた。
【００４４】
【表１】

【００４５】
各実施例において塗布された電解質の表面状態を目視により観察したところ、表１に示した結果が得られた。なお、表１において、塗布むらとは塗布した電解質の厚さが不均一である場合を指し、塗布スジとは電解質が局部的に薄い場合を指す。表１から分かるように、角度θ_FTが７８°（実施例５）および１０２°（実施例９）の場合には、多くの塗布むらあるいは塗布スジが発生してしまい、均一に電解質を塗布することができなかった。また、角度θ_FTを８０°以上１００°以下とし、接線Ｔとなす角度θ_FTが８０°以上１００°以下の範囲内の方向から電解質を押し出すようにすれば、均一に電解質を塗布できることが確認された。
【００４６】
なお、ここでは具体的には説明しないが、帯状電極集電体として銅箔を用い、電極合剤としてグラファイトとポリフッ化ビニリデンとをＮ−メチルピロリドンに分散したものを用いた場合においても、同様の結果が得られた。
【００４７】
このように本実施の形態に係る電池の製造方法によれば、定量ポンプ４４を用いて電解質Ｅに対して圧力を均一に付与し、ノズル４１から電解質Ｅを押し出すようにしたので、所望の量の電解質を吐出させることができる。よって、薄くて幅方向においても長手方向においても厚さが均一である電解質層２３を形成することができ、各電池における電解質の含有量を均一にすることができる。また、電極体の搬送中に何らかの異常が発生した場合においても、定量ポンプ４４の駆動を停止すれば電解質は吐出されないので、塗布不良を抑制することができると共に、電解質層形成工程において工程管理を容易に行うことができる。
【００４８】
更に、帯状電極集電体の上に複数の合剤層および電解質層２３を間欠的に形成し、帯状電極集電体を切断するようにしたので、リード線取付域に電解質が付着するおそれがない。よって、従来行っていた電解質の剥離作業が不要となり、生産効率を高めることができる。加えて、不要な部分に電解質が塗布されることがないので、製造コストを低減することができる。
【００４９】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、電解質吐出機を用いて電解質を間欠的に塗布する場合について説明したが、上述した電解質吐出機は連続的に塗布する場合に利用することもできる。
【００５０】
また、上記実施の形態では、バックアップロール５２とノズル４１との距離を調整することにより電解質層２３の厚さを調節するようにしたが、バックアップロール５２と所定の距離を隔てて他のロールを対向配置して、これらのロールの間に電解質を押し出すようにしても電解質層２３の厚さを調節することができる。
【００５２】
また、上記実施の形態では、合剤層を帯状電極集電体の両面に形成する場合について説明したが、電極合剤層を帯状電極集電体の片面のみに形成する場合についても適用できる。更に、電解質層を帯状電極体の片面に形成するようにしたが、両面に形成するようにしてもよい。
【００５３】
また、上記実施の形態では、電解質層２３を形成した後にリード線（正極リード線１１および負極リード線１２）を取り付けるようにしたが、リード線を取り付けた後に電解質層２３を形成するようにしてもよい。
【００５４】
更に、上記実施の形態では、巻回電極体２０がラミネートフィルムの内部に封入された構造の電池を例に挙げて説明したが、本発明は、いわゆるコイン型，ボタン型あるいは円筒型などの他の形状の電池を製造する際にも同様に適用することができる。
【００５５】
更に、上記実施の形態では、電池反応種がリチウムである電池について説明したが、本発明は、電池反応種がナトリウム（Ｎａ）あるいはカルシウム（Ｃａ）などの他の種である電池を製造する際にも同様に適用することができる。その場合、電解質塩としてリチウム塩に代えてナトリウム塩あるいはカルシウム塩などを用いると共に、正極活物質には適宜の金属酸化物あるいは金属硫化物などを用いるようにする。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の二次電池の製造方法によれば、電解質として電解質塩と非水溶媒と高分子化合物とを含むゲル状の電解質を用いて、充填部に充填された電解質を加圧手段により押し出すようにしたので、所望の量の電解質を正極または負極の側に押し出すことができる。よって、電解質層の厚さを均一にすることができ、各電池における電解質の含有量を均一にすることができるという効果を奏する。特に、充填部と所定の距離を隔てて対向配置されたロールの接線となす角度が８０°以上１００°以下の範囲内の方向から電解質を押し出すようにすれば、上述した効果が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電池の製造方法を用いて作製された電池の構成を表す斜視図である。
【図２】図１に示した電池を分解して表す分解斜視図である。
【図３】図２に示した巻回電極体のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図１に示した電池の電解質層を形成する際に用いる塗布装置の概略構成を表す部分断面図である。
【図５】図４に示したノズルの一部を拡大して表す断面図である。
【符号の説明】
１１…正極リード線、１２…負極リード線、２０…巻回電極体、２１…正極、２１ａ…帯状正極体、２２…負極、２３…電解質層、２４…セパレータ、２５…正極集電体層、２５ａ…帯状正極集電体、２６…正極合剤層、２７…負極集電体層、２８…負極合剤層、３０…外装部材、３０ａ，３０ｂ，３１…フィルム、４０…電解質吐出機、４１…ノズル、４１ａ…充填部、４１ｂ…流路、４１ｃ…先端面、４１ｄ，４１ｅ…傾斜面、４２…供給管、４３…タンク、４４…定量ポンプ、５１…巻出ロール、５２…バックアップロール、５３…巻取ロール、Ｅ…電解質

Claims

正極および負極と共に電解質層を備えた二次電池の製造方法であって、
充填部に充填された電解質を加圧手段により前記充填部から正極または負極の少なくとも一方の側に押し出して電解質層を形成する工程を含み、
前記電解質として、電解質塩と非水溶媒と高分子化合物とを含むゲル状の電解質を用いる、
二次電池の製造方法。
前記正極または負極を搬送手段により搬送しつつ電解質層を形成する、請求項１記載の二次電池の製造方法。
前記搬送手段は、前記充填部と所定の距離を隔てて対向配置され、前記充填部との距離を調整することにより電解質層の厚さを調節可能なロールを含む、請求項２記載の二次電池の製造方法。
前記ロールの接線となす角度が８０°以上１００°以下の範囲内の方向から電解質を押し出す、請求項３記載の二次電池の製造方法。
前記電解質層を形成する工程は、正極体または負極体の少なくとも一方の側に複数の電解質層を間欠的に形成する工程と、前記複数の電解質層が形成された正極体または負極体を電解質層の層間において切断する工程とを含む、請求項１記載の二次電池の製造方法。
前記電解質塩はリチウム塩であり、前記二次電池はリチウム二次電池またはリチウムイオン二次電池である、請求項１記載の二次電池の製造方法。