JP5585532B2 - 電池とその製造方法および電極板補修装置 - Google Patents

Description

本発明は，電池とその製造方法および電極板補修装置に関する。さらに詳細には，電極板の欠陥部分を補修する電極板補修装置とこれにより補修された電極板を備える電池とその製造方法に関するものである。

二次電池は，携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子機器，ハイブリッド車両や電気自動車等の車両など，多岐にわたる分野で利用されている。二次電池には，リチウムイオン二次電池がある。リチウムイオン二次電池では，エネルギー密度が高く，メモリ効果がない。したがって，各種の機器に搭載する上で好適である。

リチウムイオン二次電池では，正極板と負極板とを，これらの間にセパレータを介在させて積層した積層電極体を備えていることが多い。有効面積を広くとることで，多くの活物質を電極反応に寄与させて高い出力を得るためである。これらの正極板および負極板（以下，「電極板」という）は，それぞれ正極芯材および負極芯材（以下，「電極芯材」という）に正極用塗工液および負極用塗工液（以下，「塗工液」という）を塗工して乾燥させることで作成される。乾燥した塗工層を，それぞれ正極合材層および負極合材層（以下，「電極合材層」という）はそれぞれ，正極活物質および負極活物質を含む層である。

しかし，電極芯材に塗工液を塗工する際に，塗工層に塗工ムラが生じることがある。この塗工ムラは，ポンプの圧力や塗工液の粘度等の種々の条件にばらつきがあるために生ずる。この塗工ムラにより，塗工層間のピッチや相対位置のずれ，非塗工部の幅のばらつきといった不具合を生じることがある。これは，電池性能のばらつきや電池性能そのものの低下の原因となる。

そのため，塗工層の良否判定を行う検査技術が開発されてきている。例えば特許文献１には，塗工層の位置情報を測定して，電極合材層の塗工の良否を判定する検査装置が開示されている（特許文献１の段落［０００９］や図２等参照）。この検査装置では，センサにより検出される電極板の移送速度を管理するとともに，間欠塗工ピッチ，非塗工部の幅，表裏面の相対位置のずれ（特許文献１の図２参照）を算出して，これらの値が許容範囲内であるか否かを判別することとしている（特許文献１の段落［００２８］参照）。

特開２００３−３２３８８６号公報

ところで，塗工ムラの大きい箇所では，電極合材層の一部に電極芯材が露出している欠陥部分が生じることがある。この欠陥部分では，場合によっては，リチウムが析出することがある。リチウムが析出すると，内部短絡を起こす可能性がある。内部短絡が生ずると，電池性能は低下する。したがって，欠陥部分があると判断された電極体は，廃棄されることとなる。しかし，それでは歩留まりが悪い。

本発明は，前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，電極板の欠陥部分を補修する電極板補修装置とこれにより補修された電極板を備える電池とその製造方法を提供することである。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の一態様における電池の製造方法は，電極芯材の少なくとも一方の面に塗工液を塗工して乾燥させて電極板とする電極板作成工程と，電極板とセパレータとを積層して積層電極体とする電極体作成工程と，積層電極体を電池容器に収容するとともに電池容器に電解液を注入して電池とする電池組立工程とを有する方法である。そして，電極芯材に塗工液を塗工してから，電極板をセパレータとともに積層するまでの間に，塗工不良である欠陥部分に補修液を塗布して乾燥させる電極板補修工程を有する。かかる電池の製造方法では，電極板に塗工不良による欠陥部分が生じたときに，その欠陥部分を補修液により補修することができる。そのため，歩留まりはよい。

上記に記載の電池の製造方法において，補修液として，絶縁性の樹脂を溶媒に溶かした溶液を用いるとよい。補修液の乾燥後に絶縁被膜が形成されるからである。

上記に記載の電池の製造方法において，電極板補修工程では，欠陥部分の範囲が，予め定めた補修可能領域より大きい場合に，欠陥部分を補修せず，欠陥部分の範囲が，予め定めた補修可能領域より小さい場合に，欠陥部分を補修するとよい。欠陥部分が大きい場合には，補修を行ったとしても，電池容量の不足など，電池性能が低い場合があるからである。

上記に記載の電池の製造方法において，電極板作成工程で，電極芯材に塗工液を塗工してから乾燥炉内で乾燥するまでの間に，電極板補修工程を行うとよい。補修液の供給後に，塗工液と補修液とを同時に乾燥させることができるからである。電極板作成工程と電極板補修工程とが一体の工程となっているため，サイクルタイムは短い。

また，本発明の別の態様における電極板補修装置は，電極板を巻き出す電極板巻き出し部と，電極板の欠陥部分の有無を検出するとともに欠陥部分の位置および範囲を検出する欠陥部分検出部と，欠陥部分に補修液を供給する１以上の補修液供給部と，補修済みの電極板を巻き取る電極板巻取り部とを有するものである。かかる電極板補修装置では，電極板の塗工不良である欠陥部分に補修液を塗布し，その欠陥部分の補修を行うことができる。

上記に記載の電極板補修装置において，補修液供給部により欠陥部分に供給された補修液を乾燥させる補修液乾燥部を有するとよい。補修液の乾燥を確実に行うことができるからである。また，サイクルタイムを短くすることができるからである。

上記に記載の電極板補修装置において，補修液供給部より下流の位置に，補修されていない欠陥部分未補修部の有無を検出する未補修部検査部を有するとよい。補修されていない欠陥部分未補修部を検出することができるからである。

上記に記載の電極板補修装置において，未補修部検査部より下流の位置に，欠陥部分未補修部に補修液を供給する補修液供給部を有するとよい。欠陥部分未補修部を補修することで，より確実に電極板の欠陥部分の補修を行うことができるからである。

上記に記載の電極板補修装置において，欠陥部分検出部より上流の位置に，電極芯材に塗工液を塗工する塗工部を有するとよい。補修液の供給後に，塗工液と補修液とを同時に乾燥させることができるからである。電極板の作成および電極板の補修を一つの設備で行うことができる。そのため，サイクルタイムは短い。

また，本発明のさらに別の態様における電池は，正極芯材の少なくとも片側の面の一部に正極合材層が形成された正極板と，負極芯材の少なくとも片側の面の一部に負極合材層が形成された負極板と，正極板および負極板の間に配置されるセパレータとが積層された積層電極体と，積層電極体および電解液を収容する電池容器とを有するものである。そして，正極合材層および負極合材層の少なくとも一方に，正極芯材および負極芯材の少なくとも一方を底面とするとともに，電極合材層を側面とする凹部が形成されており，凹部には，少なくとも凹部の底面を覆う絶縁被膜が形成されている。かかる電池では，電極板の塗工不良である欠陥部分が補修されている。

上記に記載の電池において，絶縁被膜の材質は，色素を含有する樹脂であるとよい。電極板の欠陥部分の補修後に，補修が好適になされたか否かを検出することができるからである。

本発明によれば，電極板の欠陥部分を補修する電極板補修装置とこれにより補修された電極板を備える電池とその製造方法が提供されている。

実施形態に係るバッテリパックの概略構成を説明するための斜視図である。 実施形態に係るバッテリの概略構成を説明するための断面図である。 実施形態に係るバッテリの捲回電極体を説明するための斜視図である。 実施形態に係るバッテリの捲回電極体の捲回構造を説明するための展開図である。 実施形態に係るバッテリの正極板（負極板）の断面構造を説明するための斜視断面図である。 実施形態に係るバッテリの負極板に欠陥部分が生じた場合を示す断面図である。 実施形態に係るバッテリの欠陥部分の補修方法を説明するための断面図である。 実施形態に係るバッテリの負極板の補修箇所を説明するための断面図である。 実施形態に係る電極板補修装置を説明するための概略構成図である。 実施形態に係る電極板補修装置の欠陥部分補修機構を説明するための図である。 実施形態に係る電極板補修装置における欠陥部分の補修方法を説明するための図である。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，電極板の塗工不良である欠陥部分を補修する電極板補修装置および電池とその製造方法について，本発明を具体化したものである。

１．電池の構造
１−１．バッテリパック
本形態のバッテリパックＢＰは，図１に示すように，バッテリ１００を直列に接続した組電池である。バッテリ１００は，角型の単電池である。バッテリパックＢＰでは，図１に示すように，バッテリ１００の正極端子と，そのバッテリ１００に隣り合うバッテリ１００の負極端子とが，バスバー１９０を介して締結されている。この締結は，ボルトとナットによりなされている。

１−２．バッテリセル
バッテリ１００の概略構成を図２の断面図に示す。図２は，図１に示したバッテリパックＢＰからバッテリ１００を取り出して描いたものである。バッテリ１００は，リチウムイオン二次電池である。電池容器１１０は，図２に示すように，電池容器本体１２０と，封口板１３０とを備えるものである。電池容器１１０の内部には，捲回電極体１０が配置されている。この捲回電極体１０は，実際に発電に寄与する発電要素である。封口板１３０は，電池容器本体１２０の開口部を塞ぐためのものである。そのため，電池容器本体１２０に接合されている。

電池容器１１０の内部には，電解液が注入されている。この電解液は，有機溶媒に電解質を溶解させたものである。有機溶媒として例えば，プロピレンカーボネート（ＰＣ），エチレンカーボネート（ＥＣ），ジメチルカーボネート（ＤＭＣ），ジエチルカーボネート（ＤＥＣ），エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ），１，２−ジメトキシエタン，１，２−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，ジオキサン，１，３−ジオキソラン，エチレングリコールジメチルエーテル，ジエチレングリコールジメチルエーテル，アセトニトリル，プロピオニトリル，ニトロメタン，Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド，ジメチルスルホキシド，スルホラン，γ−ブチロラクトン等の非水系溶媒またはこれらを組み合わせた溶媒を用いることができる。

また，電解質である塩として，過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）やホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ_４），六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６），六フッ化砒酸リチウム（ＬｉＡｓＦ_６），ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３，ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３，ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２，ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３，ＬｉＩなどのリチウム塩を用いることができる。

図２に示すように，バッテリ１００は，正極端子５０と，負極端子６０と，絶縁部材１５０と，絶縁部材１６０とを有している。絶縁部材１５０は，正極端子５０と封口板１３０とを絶縁するための部材である。絶縁部材１６０は，負極端子６０と封口板１３０とを絶縁するための部材である。

図２に示すように，封口板１３０には注液孔１４０が設けられている。注液孔１４０は，封口板１３０を貫通する貫通孔である。注液孔１４０は，電解液を電池容器１１０の内部に注入するためのものである。蓋体１７０は，封口板１３０の注液孔１４０を塞ぐための注液孔用蓋体である。したがって，蓋体１７０は，注液孔１４０の開口部分を覆っている。蓋体１７０は，封口板１３０の外側から封口板１３０にシーム溶接されている。

１−３．捲回電極体の構造
図３は，捲回電極体１０を示す斜視図である。図３に示すように，捲回電極体１０は扁平形状をしている。捲回電極体１０の一方の端部には，正極端部３０が突出している。正極端部３０は，後述するように，正極板の正極芯材が突出している箇所である。捲回電極体１０の他方の端部には，負極端部４０が突出している。負極端部４０は，後述するように，負極板の負極芯材が突出している箇所である。

図４は，捲回電極体１０の捲回構造を示す展開図である。捲回電極体１０は，図４に示すように，内側から正極板Ｐ，セパレータＳ，負極板Ｎ，セパレータＴの順に積み重ねた状態で捲回されたものである。すなわち，捲回電極体１０は，正極板Ｐと負極板Ｎとをこれらの間にセパレータＳ，Ｔを介在させて交互に配置したものである。

正極板Ｐは，正極芯材であるアルミ箔にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極活物質を含む合材を塗布したものである。負極板Ｎは，負極芯材である銅箔にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を含む合材を塗布したものである。

図４に示すように正極板Ｐには，正極塗工部Ｐ１と，正極非塗工部Ｐ２とがある。正極塗工部Ｐ１は，正極芯材に正極活物質等を含む正極合材層を形成した箇所である。正極非塗工部Ｐ２は，正極芯材に正極合材層を形成していない箇所である。負極板Ｎには，負極塗工部Ｎ１と，負極非塗工部Ｎ２とがある。負極塗工部Ｎ１は，負極芯材に負極活物質等を含む負極合材層を形成した箇所である。負極非塗工部Ｎ２は，負極芯材に負極合材層を形成していない箇所である。

図４中の矢印Ａは，正極板Ｐ，負極板Ｎ，セパレータＳ，Ｔの幅方向（図３でいえば横方向）を示している。図４中の矢印Ｂは，正極板Ｐ，負極板Ｎ，セパレータＳ，Ｔの長手方向（図３の捲回電極体１０の周方向）を示している。

セパレータＳ，Ｔは，ポリエチレンやポリプロピレン等の多孔性フィルムである。セパレータＳ，Ｔの厚みは，１０〜５０μｍ程度である。ここで，セパレータＳとセパレータＴとは同じ材質のものである。上記の捲回順の理解のために符号をＳ，Ｔとして区別しただけである。

１−４．電極板の構造
図５は，正極板Ｐ（もしくは負極板Ｎ）の斜視断面図である。図５中の括弧外の各符号は，正極の場合の各部を，括弧内の各符号は，負極の場合の各部を示している。図５中の矢印Ａが示す方向は，図４中の矢印Ａが示す方向と同じである。すなわち，正極板Ｐ（もしくは負極板Ｎ）の幅方向である。図５中の矢印Ｂが示す方向は，図４中の矢印Ｂが示す方向と同じである。すなわち，正極板Ｐ（もしくは負極板Ｎ）の長手方向である。

図５に示すように，正極板Ｐは，帯状の正極芯材ＰＢの両面の一部に正極合材層ＰＡが形成されたものである。図５中左側には，正極板Ｐの正極非塗工部Ｐ２が幅方向に突出している。正極非塗工部Ｐ２は，帯状に形成されている。正極非塗工部Ｐ２は，正極芯材ＰＢの両面ともに正極活物質が塗布されていない領域である。したがって正極非塗工部Ｐ２では，正極芯材ＰＢがむき出したままの状態にある。一方，図５中右側には，正極非塗工部Ｐ２に対応するような突出部はない。正極塗工部Ｐ１では，正極芯材ＰＢの両面に一様の厚みで正極合材層ＰＡが形成されている。

正極合材層ＰＡは，正極芯材ＰＢであるアルミ箔にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極活物質の他に，導電材，結着材，増粘材を含む合材を塗布して形成された層である。正極活物質として，ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２），マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４），コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２），ＬｉＮｉ_1/3Ｃｏ_1/3Ｍｎ_1/3Ｏ_２等のリチウム複合酸化物などが用いられる。

正極用の導電材として，カーボン粉末やカーボンファイバー等のカーボン材料を用いることができる。例えば，アセチレンブラック，ファーネスブラック，ケッチェンブラック等のカーボンブラック，グラファイト粉末，などのカーボン粉末である。

正極用の結着材は，電解液に不溶性（または難溶性）であって，正極用ペーストに用いる溶媒に分散するポリマーであるとよい。例えば，ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ），ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ），テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ），エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂，酢酸ビニル共重合体，スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ），アクリル酸変性ＳＢＲ樹脂（ＳＢＲ系ラテックス），アラビアゴム等のゴムを用いることができる。または，これらの組み合わせを用いてもよい。結着材は，必ずしも上記のポリマーに限定されない。

正極用の増粘材として，カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ），メチルセルロース（ＭＣ），酢酸フタル酸セルロース（ＣＡＰ），ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ），ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート（ＨＰＭＣＰ）等のセルロースが用いられる。ただし，必ずしも上記したようなセルロースに限らず用いることができる。

溶媒として，水が挙げられる。その他に，Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ，以下ＮＭＰという）を用いてもよい。また，その他の低級アルコールや低級ケトンを用いることもできる。

図５の括弧内の符号で示すように，負極板Ｎは，帯状の負極芯材ＮＢの両面の一部に負極合材層ＮＡが形成されたものである。図５中左側には，負極板Ｎの負極非塗工部Ｎ２が幅方向に突出している。負極非塗工部Ｎ２は，帯状に形成されている。負極非塗工部Ｎ２は，負極芯材ＮＢの両面ともに負極活物質が塗布されていない領域である。したがって負極非塗工部Ｎ２では，負極芯材ＮＢがむき出したままの状態にある。一方，図５中右側には，負極非塗工部Ｎ２に対応するような突出部はない。負極塗工部Ｎ１では，負極芯材ＮＢの両面に一様の厚みで負極合材層ＮＡが形成されている。ただし，図４に示したように，捲回時には，正極非塗工部Ｐ２と負極非塗工部Ｎ２とは，反対側に突出した状態で捲回されることとなる。

負極合材層ＮＡは，負極芯材ＮＢである銅箔に負極活物質，結着材，増粘材を含む合材を塗布して乾燥させた層である。負極活物質は，リチウムイオンを吸蔵・放出可能な物質である。負極活物質として，少なくとも一部にグラファイト構造を含む炭素系物質が用いられる。例えば，非晶質炭素，難黒鉛化炭素（ハードカーボン），易黒鉛化炭素（ソフトカーボン），黒鉛（グラファイト），またはこれらを組み合わせた構造を有する炭素材料を用いることができる。

負極用の結着材は，電解液に不溶性（または難溶性）であって，負極用ペーストに用いる溶媒に分散するポリマーであるとよい。例えば，ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ），ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ），テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ），エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂，酢酸ビニル共重合体，スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ），アクリル酸変性ＳＢＲ樹脂（ＳＢＲ系ラテックス），アラビアゴム等のゴムを用いることができる。または，これらの組み合わせを用いてもよい。結着材は，必ずしも上記のポリマーに限定されない。

負極用の増粘材として，カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ），メチルセルロース（ＭＣ），酢酸フタル酸セルロース（ＣＡＰ），ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ），ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート（ＨＰＭＣＰ）等のセルロースが用いられる。ただし，必ずしも上記したようなセルロースに限らず用いることができる。

溶媒として，水が挙げられる。ＮＭＰを用いてもよい。また，その他の低級アルコールや低級ケトンを用いることもできる。

１−５．電極板の補修箇所
また，図５には，電極板Ｐ，Ｎの補修箇所Ｘが描かれている。図５は，補修箇所Ｘを示すために概念的に描いたものである。この補修箇所Ｘの構造については，後に詳しく説明する。

２．電極板の補修方法
本形態では，電極板の欠陥部分を補修する点に特徴点を有する。そのため，電極板補修装置の構成を説明する前に，電極板の補修方法について説明する。この補修方法については，正極板Ｐおよび負極板Ｎで同様の方法を用いることができる。したがって，以下，これらを代表して負極板Ｎを例に挙げて説明する。

２−１．補修前の電極板
ここで，補修前の負極板Ｎについて説明する。図６は，補修前の負極板Ｎを示す断面図である。図６に示すように，負極板Ｎには欠陥部分Ｗがある。この欠陥部分Ｗは，塗工の際の塗工不良によりできてしまったものである。欠陥部分Ｗは，負極板Ｎの厚み方向に凹んでいる凹部である。そして，欠陥部分Ｗの底面Ｗ１では，負極芯材ＮＢが露出している。欠陥部分Ｗの内側面Ｗ２は，負極合材層ＮＡの一部である。

２−２．電極板の補修
ここで，負極板Ｎの欠陥部分Ｗの補修について説明する。図７に示すように，欠陥部分Ｗに補修液を滴下し，欠陥部分Ｗに塗る。ここで，補修液Ｕが欠陥部分Ｗの底面Ｗ１および内側面Ｗ２を覆いつくすようにする。図７のＵ１で示すように，欠陥部分Ｗのやや外側にも補修液が覆うように塗り広げる。つまり，欠陥部分Ｗのすぐ外側の負極合材層ＮＡの箇所にも，補修液がかかるようにするのである。これは，欠陥部分Ｗで負極芯材ＮＢが露出しないようにするためである。

補修液として，絶縁性の樹脂を溶媒に溶かしたものを用いることができる。絶縁性の樹脂として，例えば，ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）が挙げられる。その他に，カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いてもよい。また溶媒として，水やＮＭＰ，その他の溶媒を用いることができる。

補修液として採用するには，次の条件を満たすことが必要である。
条件１．絶縁性のものであること
条件２．電解液に不溶性であること
条件３．電気化学的に安定であること
条件４．乾燥後に被膜となるものであること
条件５．被膜となった後にリチウムイオンをほとんど透過させいないこと
そのため，補修液として，電極板Ｐ，Ｎを作成するために用いることのできる前述の結着材や増粘材を用いることができる。また，上記の条件を満たす材質であれば，樹脂に限らず採用してよい。

補修液を塗った後には，負極合材層ＮＡの上に塗布されている補修液Ｕ１は，負極合材層ＮＡに浸透する。また，欠陥部分Ｗの内側面Ｗ２からも，補修液Ｕの一部が負極合材層ＮＡに浸透する。そして，やがて補修液Ｕは乾燥する。また，補修液Ｕに熱風をあてるなどして，乾燥させてもよい。

２−３．補修後の電極板
補修後の負極板Ｎを図８に示す。図８に示すように，補修後には，負極板Ｎに補修箇所Ｘが形成されている。補修箇所Ｘには，被膜Ｖが形成されている。被膜Ｖは，補修液Ｕが乾燥したものである。被膜Ｖは，上記の条件１〜５を満たすものである。そして，被膜Ｖは，欠陥部分Ｗを覆いつくしている。したがって，補修箇所Ｘに負極芯材ＮＢが露出している箇所はない。すなわち，被膜Ｖは，少なくとも凹部の底面を覆っている。

前述のとおり，被膜Ｖは電解液に不溶性のものである。したがって，電池としての使用開始後にも，負極芯材ＮＢが露出することはない。そのため，負極芯材ＮＢからリチウムが析出するおそれはほとんどない。また，被膜Ｖにおける剥離強度の低下もない。ただし，負極合材層ＮＡのうち補修液が浸透した箇所では，補修液の浸透していない箇所に比べてリチウムイオンの透過性はやや悪い。

３．電極板補修装置
３−１．電極板補修装置の構成
ここで，前述の電極板の補修方法を実施するための電極板補修装置について説明する。本形態の電極板補修装置１０００を図９に示す。電極板補修装置１０００は，図９に示すように，巻き出し部１０１０と，ローラ１００１と，巻取り部１０２０と，モータ１０３０と，撮像部１１００と，補修液供給部１２００と，乾燥炉１３００と，制御部１５００とを有している。

巻き出し部１０１０は，補修前の負極板Ｎを図９中の矢印Ｃ１の向きに巻き出すための電極板巻き出し部である。ローラ１００１は，搬送される負極板Ｎを支持するためのローラである。そのため，フリーローラでよい。巻取り部１０２０は，補修済みの負極板Ｎを図９中の矢印Ｃ２の向きに巻き取るための電極板巻取り部である。巻取り部１０２０は，モータ１０３０により，回転駆動をかけられる。これにより，補修済みの負極板Ｎを巻き取ることができる。モータ１０３０は，巻取り部１０２０に回転駆動をかけるためのものである。

撮像部１１００は，図１０に示すように，ＣＣＤカメラ１１０１を有している。図１０は，電極板製造装置１０００を上方からみた透視図である。ＣＣＤカメラ１１０１は，負極板Ｎに欠陥部分Ｗがあるか否かを検出するための欠陥部分検出部である。また，負極板Ｎから欠陥部分Ｗを検出した場合に，その位置および範囲を座標データとして取得するためのものである。なお，図１０では，ＣＣＤカメラ１１０１が負極板Ｎの幅方向に３台配置されている。もちろんこれは例示であり，台数は変えてもよい。ただし，負極板Ｎの幅方向にわたって測定できるように配置する必要がある。

補修液供給部１２００は，撮像部１１００により取得された欠陥部分Ｗの位置および範囲の座標データに基づいて，欠陥部分Ｗの補修を行うためのものである。したがって，補修液供給部１２００は，負極板Ｎの搬送経路における撮像部１１００より下流の位置に配置されている。なお，負極板Ｎの搬送方向は，図１０の矢印Ｄ１の向きである。

補修液供給部１２００は，補修液塗布部１２０１を有している。補修液塗布部１２０１は，負極板Ｎの欠陥部分Ｗに補修液を塗布するためのものである。補修液塗布部１２０１は，補修液タンク（図示せず）に貯蔵されている補修液を負極板Ｎの欠陥部分Ｗに塗布する。補修液塗布部１２０１は，図１０の矢印Ｄ２，Ｄ３に示すように，負極板Ｎの搬送方向と交差する方向に移動することができるようになっている。これにより，負極板Ｎのいずれの位置にできた欠陥部分Ｗをも補修することができる。なお，補修液供給部１２００は，複数の補修液塗布部１２０１を備えていてもよい。また，撮像部１１００と，補修液供給部１２００とを合わせて，欠陥部分補修機構Ｚということとする。

乾燥炉１３００は，欠陥部分Ｗに塗布された補修液を乾燥させるための補修液乾燥部である。乾燥炉１３００には，熱風を噴き付ける熱風ノズルが設けられている。熱風ノズルは，一定の速度で搬送される負極板Ｎに向けて熱風を噴出する。負極板Ｎは，熱風ノズルから噴き付けられる熱風と，炉内の雰囲気とにより乾燥される。また，乾燥炉１３００の内部には，負極板Ｎを搬送するためのローラ（図示せず）が設けられている。

制御部１５００は，撮像部１１００から欠陥部分Ｗの位置および範囲の座標データを取得するとともに，欠陥部分Ｗの座標データに基づいて補修液供給部１２００に欠陥部分Ｗの補修を指令するためのものである。また，制御部１５００は，その他の制御を行うためのものでもある。

３−２．電極板補修装置による補修
ここで，本形態の電極板補修装置１０００を用いた欠陥部分Ｗの補修について説明する。負極板Ｎは，図１１の矢印Ｄ１の向きに搬送される。そして，撮像部１１００のＣＣＤカメラ１１０１は，負極板Ｎの幅方向の全幅にわたって欠陥部分Ｗの有無を検出する。前述のとおり，欠陥部分Ｗがある場合には，その位置および範囲に関する座標を取得する。

そして，撮像部１１００は，欠陥部分Ｗの位置および範囲に関する座標を，制御部１５００に送信する。制御部１５００は，欠陥部分Ｗの範囲が，予め定めた補修可能領域より大きい場合に，その欠陥部分を補修不可能と判断する。一方，欠陥部分Ｗの範囲が，予め定めた補修可能領域より小さい場合に，その欠陥部分を補修可能と判断する。

この欠陥部分Ｗの領域の大小の判断については，予め定めた種々の閾値を用いることができる。例えば，欠陥部分Ｗの直径が２０ｍｍ以上である場合に，欠陥部分Ｗの範囲が大きいと判断する。そして，欠陥部分Ｗの直径が２０ｍｍより小さい場合に，欠陥部分Ｗの範囲が小さいと判断する。

または，欠陥部分Ｗの面積が４００ｍｍ^２以上である場合に，欠陥部分Ｗの範囲が大きいと判断してもよい。その場合には，欠陥部分Ｗの面積が４００ｍｍ^２未満である場合に，欠陥部分Ｗの範囲が小さいと判断する。ただし，これらの閾値の数値は，あくまで例示であり，これら以外の値を用いることもできる。

３−２−１．補修不可能な場合
欠陥部分Ｗが補修不可能な場合には，負極板Ｎの欠陥部分Ｗを補修しない。その代わりに，負極板ＮにＮＧマークを付与するとよい。そのＮＧマークは，大きい欠陥部分Ｗの位置から幅方向にずれた端部，すなわち負極非塗工部Ｎ２に付与すればよい。従来のとおり，インク等を塗ることができる。なお，このＮＧマークを付与する機構については，図に示されていない。

３−２−２．補修可能な場合
欠陥部分Ｗが補修可能な場合には，負極板Ｎの欠陥部分Ｗを補修する。具体的には，補修液供給部１２００の補修液塗布部１２０１が，欠陥部分Ｗの位置および範囲の座標に基づいて，欠陥部分Ｗに補修液を塗布する。図１１に，欠陥部分Ｗ（破線）および補修液の塗布領域Ｙ（実線）を示す。補修液の塗布領域Ｙ（実線）は，欠陥部分Ｗ（破線）の領域を含む領域である。そして，図７で示したように，塗布領域Ｙ（実線）は，欠陥部分Ｗ（破線）よりやや広い。そして，補修液の塗布領域Ｙ（実線）の形状は，欠陥部分Ｗ（破線）の形状とほぼ相似している。

この後，補修液の塗布領域Ｙ（実線）は，乾燥炉１３００の内部に搬送される。そして，塗布領域Ｙ（実線）の補修液は乾燥する。これにより，欠陥部分Ｗは補修されて補修箇所Ｘとなる。その断面構造は，図８に示したとおりである。

なお，図９の電極板補修装置１０００は，負極板Ｎの片面を補修するものである。したがって，負極板Ｎの第１面を補修した後に，第２面を補修すればよい。または，第２面の補修を行うために，乾燥炉１３００の下流の位置に撮像部１１００と，補修液供給部１２００と，乾燥炉１３００とを設けることとしてもよい。これまで，負極板Ｎの補修について説明してきた。もちろん，正極板Ｐについても同様に欠陥部分Ｗの補修を行うことができる。

４．電池の製造方法
ここで，本実施の形態に係る電池の製造方法について説明する。本形態の電池の製造方法は，次に示すように，電極板作成工程と，電極板補修工程と，電極体作成工程と，電池組立工程とを有する方法である。そして，本形態の電池の製造方法では，電極板補修工程を有することに特徴がある。
（Ａ）電極板作成工程
（Ｂ）電極板補修工程
（Ｃ）電極体作成工程
（Ｄ）電池組立工程

４−１．（Ａ）電極板作成工程
まず，正極芯材ＰＢであるアルミニウム箔の一部に正極用塗工液を塗工して，正極芯材ＰＢの上に正極用ペースト層を形成する。この正極用塗工液は，溶媒に上記の正極活物質等を混練したものである。次に，正極用ペースト層の形成された正極芯材ＰＢを乾燥炉の内部に搬送しつつその正極用ペースト層を乾燥させる。これにより，正極芯材ＰＢに正極合材層ＰＡが形成される。正極合材層ＰＡは，正極活物質を含む層である。なお，正極芯材ＰＢの両面に正極合材層ＰＡを形成することが好ましい。これにより，正極板Ｐが作成される。負極板Ｎについても同様に作成することができる。なお，ロールプレス機により，これらの電極板Ｐ，Ｎに適宜ロールプレスを施してもよい。

４−２．（Ｂ）電極板補修工程
続いて，作成された正極板Ｐおよび負極板Ｎについて，電極板補修装置１０００を用いて欠陥部分Ｗの補修を行う。前述のとおり，補修液を欠陥部分Ｗに塗布して，その補修液を乾燥させる。これにより，補修箇所Ｘが形成される。補修箇所Ｘでは，欠陥部分Ｗに被膜Ｖが形成されている。

４−３．（Ｃ）電極体作成工程
続いて，捲回電極体１０を作成する。その際に，図４に示したように，正極板Ｐおよび負極板Ｎに，これらの間にセパレータＳ，Ｔを介在させて捲回する。これにより，正極板Ｐ，負極板Ｎ，セパレータＳ，Ｔが積層された円筒形状の捲回電極体が作成される。この円筒形状の捲回電極体を円筒の径方向から圧縮することにより，図３に示したような扁平形状の捲回電極体１０が作成される。

４−４．（Ｄ）電池組立工程
次に，捲回電極体１０を電池容器本体１２０に収容する。また，封口板１３０を電池容器本体１２０に接合する。この接合にレーザ溶接を用いるとよい。もちろん，その他の接合方法を用いてもよい。そして，注液孔１４０から電池容器本体１２０の内部に電解液を注入する。次に，蓋体１７０を封口板１３０に接合する。これにより，バッテリ１００が組み立てられる。

４−５．その他の工程
電池容器１１０の内部に電解液を注入した後，電解液は捲回電極体１０の正極合材層ＰＡおよび負極合材層ＮＡに徐々に含浸していく。この電解液の含浸後に，初期充電工程や高温エージング工程等を施すこととするとよい。また，その他の各種の検査工程を行ってもよい。以上の工程を経ることにより，本形態のバッテリ１００が製造される。

本形態の電池の製造方法では，正極板Ｐや負極板Ｎに塗工不良による欠陥部分Ｗがあった場合に，その欠陥部分Ｗを補修して補修箇所Ｘとする。そのため，若干の塗工不良があったとしても，その部分を不良品として廃棄する必要はない。したがって，本形態の電池の製造方法では，歩留まりはよい。

４−６．製造された電池
本形態のバッテリ１００には，電極板Ｐ，Ｎに補修箇所Ｘが形成されている。補修箇所Ｘでは，電極芯材ＰＢ，ＮＢが被膜Ｖで覆われている。被膜Ｖは，リチウムイオンを透過しにくい材質である。したがって，被膜Ｖに覆われている電極芯材ＰＢ，ＮＢの箇所ではリチウムがほとんど析出しない。

５．変形例
５−１．固定方式
本形態では，可動式の補修液塗布部１２０１を補修液供給部１２００に設けることとした。その代わりに，搬送される電極板の幅方向に固定式のノズルを多数配置することとしてもよい。このようにしても，欠陥部分Ｗを補修できるからである。

５−２．塗布領域
本形態では，補修液の塗布領域Ｙ（図１１の実線）を，欠陥部分Ｗ（図１１の破線）の形状に合わせることとした。しかし，塗布形状を予め定めておいてもよい。例えば，塗布形状を直径２５ｍｍの円形状としてもよい。または，一辺２５ｍｍの正方形形状としてもよい。

この場合には，予め定めた塗布形状に欠陥部分Ｗが入る場合に，欠陥部分Ｗが小さいと判断するとともに，予め定めた塗布形状に欠陥部分Ｗが入らない場合に，欠陥部分Ｗが大きいと判断すればよい。

５−３．多段補修
本形態では，補修液供給部１２００を１個だけ設けることとした。しかし，複数の補修液供給部１２００を設けることとしてもよい。このようにすれば，欠陥部分Ｗの個数が多い場合であっても，確実に補修することができるからである。また，１段目で大きい欠陥部分Ｗを補修し，２段目で小さい欠陥部分Ｗを補修するなど，使い分けてもよい。

５−４．補修箇所検査装置
本形態では，欠陥部分Ｗに補修液を塗布することで，補修箇所Ｘを形成することとした。これにより，ほとんどの場合には，欠陥部分Ｗの補修がなされる。しかし，場合によっては，欠陥部分Ｗの補修が好適になされないこともありうる。したがって，補修が好適になされたか否かを検査するとよい。そして，補修が好適になされていない場合には，再度補修してもよい。または，補修がなされていない箇所や補修が不充分な箇所を不良品と判断して，捲回電極体１０の作成に用いないこととしてもよい。補修が好適になされている場合にはもちろん，そのまま次の工程にまわせばよい。

補修が好適になされているか否かを判断するために，電極芯材の搬送方向における補修液供給部１２００より上流に位置する撮像部１１００に加えて，補修液供給部１２００より下流の位置にも，撮像部を配置するとよい。この撮像部は，補修されていない欠陥部分未補修部の有無を検出するための未補修部検出部である。この撮像部を配置する位置は，乾燥炉１３００の上流の位置であっても下流の位置であってもよい。また，補修が好適になされたか否かを確実に判断するために，補修液に色素を混入するとよい。なお，欠陥部分未補修部を補修するには，未補修部検出部より下流の位置に未補修の欠陥部分に補修液を供給する補修液供給部を別途設けることとすればよい。

５−５．電極板補修工程の工程順序
本形態では，電極板作成工程と，電極体作成工程との間に電極板補修工程を設けることとした。しかし，この工程順序を変えてもよい。電極芯材に活物質を含む塗工液を塗工した後，電極板を積層しつつ捲回する前であれば，補修可能であるからである。

５−５−１．電極板製造装置
例えば，電極芯材に塗工液を塗工した後，乾燥炉内で乾燥させる前に，欠陥部分Ｗに補修液を供給することとしてもよい。そのため，電極板製造装置に欠陥部分補修機構Ｚ（図９参照）を設けるのである。この場合には，塗工液を塗工する塗工用ダイやグラビアロール等の塗工装置より下流の位置であって，乾燥炉より上流の位置に，撮像部１１００および補修液供給部１２００を配置するとよい。つまり，電極芯材の搬送経路における撮像部１１００より上流の位置に，電極芯材に塗工液を塗工する塗工部を設けるのである。

５−５−２．ロールプレス機
また，ロールプレス機に欠陥部分補修機構Ｚを設けることとしてもよい。欠陥部分補修機構Ｚを設ける位置は，ロールプレスを行う位置より上流の位置であってもよいし，下流の位置であってもよい。ただし，ロールプレスを行う位置よりも上流の位置に欠陥部分補修機構Ｚを設けるほうがよい。プレス後の電極板の厚みを薄いものとすることができるからである。

５−５−３．電極板捲回装置
また，正極板Ｐと負極板Ｎとを，セパレータＳ，Ｔを間に介して捲回して捲回電極体１０を作成する電極板捲回装置に，欠陥部分補修機構Ｚを設けることとしてもよい。ただし，正極板Ｐや負極板Ｎを巻き出した後，捲回軸に供給する前に，欠陥部分Ｗの補修を行う必要がある。

５−６．乾燥炉
本形態では，乾燥炉１３００における負極板Ｎの搬送を，ローラを設けることで行うこととした。しかし，エアフローティングで負極板Ｎを搬送することとしてもよい。また，熱風を噴き付けることにより負極板Ｎの乾燥を行うこととした。しかし，加熱装置として，熱風ノズルの代わりに，赤外線加熱（ＩＲ）や誘導加熱（ＩＨ）を用いてもよい。また，これらを併用してもよい。つまり，加熱方式によらず，本形態に適用することができる。また，補修液の塗布領域Ｙを十分に狭く設定した場合には，乾燥炉が不要となる場合もある。

５−７．電極体の形状
本形態では，扁平形状の捲回電極体１０を備えるリチウムイオン二次電池の製造方法について説明した。しかし，扁平形状の捲回電極体１０を有する電池に限らない。円筒形状の捲回電極体を用いることもできる。また，捲回しないで正極板と負極板とを平積みした電極体を用いる電池にも適用することができる。その他，正極板と負極板とを積層した積層電極体を備える電池であれば適用可能である。

６．まとめ
以上，詳細に説明したように，本実施の形態に係る電池の製造方法では，電極板に欠陥部分Ｗが生じた場合に，その欠陥部分Ｗを補修液で補修して補修箇所Ｘとする方法である。そのため，塗工時に，塗工不良による欠陥部分Ｗが生じたとしても，その欠陥部分Ｗを補修することができる。そのため，欠陥部分Ｗを含む部分，例えば捲回電極体１０を不良品として廃棄する必要がない。したがって，本形態の電池の製造方法では，歩留まりがよい。

また，本形態のバッテリ１００には，電極板Ｐ，Ｎに補修箇所Ｘが形成されている。補修箇所Ｘでは，電極芯材ＰＢ，ＮＢが被膜Ｖで覆われている。被膜Ｖは，リチウムイオンを透過しにくい材質である。したがって，被膜Ｖに覆われている電極芯材ＰＢ，ＮＢの箇所ではリチウムがほとんど析出しない。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，リチウムイオン二次電池に限らない。その他の電池であっても，電極芯材に塗工液を塗布して乾燥させることで作成した電極板を備える電池であれば，適用することができる。また，電池であれば，二次電池に限らず，一次電池にも適用することができる。

１．実験方法
この実験は，補修液により補修した負極板を備える電池（実施例）と補修していない負極板を備える電池（比較例）とで，リチウムの析出の有無について比較するためのものである。そのために，表１に示す材料を用いて，正極板および負極板を作成した。そして，負極板に直径５ｍｍの欠陥部分を人工的に作成した。実施例では，補修液により補修を行った。一方比較例では，他方について補修液による補修を行わなかった。そして，これらの負極板を用いてラミネートセルを作成した。

すなわち，次のラミネートセルを作成した。
実施例 補修した負極板
比較例 補修していない負極板
なお，実施例および比較例において，正極板には欠陥部分の作成を行っていない。また，正極芯材としてアルミニウム箔，負極芯材として銅箔を用いた。

［表１］
正極用塗工液
正極活物質 ＬｉＮｉ_1/3Ｃｏ_1/3Ｍｎ_1/3Ｏ_２
導電材 アセチレンブラック（ＡＢ）
結着材 ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）
溶媒 ＮＭＰ
負極用塗工液
負極活物質 グラファイト
結着材 ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）
溶媒 ＮＭＰ
補修液
補修材 ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）
溶媒 ＮＭＰ

２．評価手順
評価項目は，リチウムの析出の有無である。そのために，実施例および比較例の電池について，電流値１Ｃで充放電を２０回繰り返した。そして，ラミネートセルを分解した。分解したラミネートセルから，負極板を取り出して，欠陥部分を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察した。

３．実験結果
本実験の結果は，次のとおりである。
実施例 リチウムの析出無し
比較例 リチウムの析出有り

このように，欠陥部分を補修した負極板を備える電池（実施例）では，リチウムの析出が起こらなかった。一方，欠陥部分を補修しなかった負極板を備える電池（比較例）では，リチウムの析出が起こった。なお，リチウムの析出は，負極側でより起こりやすい。したがって，正極板に欠陥部分を形成して補修を行うこととしても，リチウムの析出はおこりえない。

１０…捲回電極体
３０…正極端部
４０…負極端部
５０…正極端子
６０…負極端子
１００…バッテリ
１１０…電池容器
１２０…電池容器本体
１３０…封口板
１４０…注液孔
１５０…絶縁部材
１６０…絶縁部材
１７０…蓋体
１０００…電極板補修装置
１１００…撮像部
１１０１…ＣＣＤカメラ
１２００…補修液供給部
１２０１…補修液塗布部
１３００…乾燥炉
ＢＰ…バッテリパック
Ｐ…正極板
Ｐ１…正極塗工部
Ｐ２…正極非塗工部
Ｎ…負極板
Ｎ１…負極塗工部
Ｎ２…負極非塗工部
Ｓ，Ｔ…セパレータ
Ｕ…補修液
Ｖ…被膜
Ｗ…欠陥部分
Ｘ…補修箇所
Ｙ…塗布領域
Ｚ…欠陥部分補修機構

Claims (11)

1. 電極芯材の少なくとも一方の面に塗工液を塗工して乾燥させて電極板とする電極板作成工程と，
   前記電極板とセパレータとを積層して積層電極体とする電極体作成工程と，
   前記積層電極体を電池容器に収容するとともに前記電池容器に電解液を注入して電池とする電池組立工程とを有し，
   前記電極芯材に前記塗工液を塗工してから，前記電極板を前記セパレータとともに積層するまでの間に，
   塗工不良である欠陥部分に補修液を塗布して乾燥させる電極板補修工程を有することを特徴とする電池の製造方法。
2. 請求項１に記載の電池の製造方法であって，
   前記補修液として，
   絶縁性の樹脂を溶媒に溶かした溶液を用いることを特徴とする電池の製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の電池の製造方法であって，
   前記電極板補修工程では，
   前記欠陥部分の範囲が，予め定めた補修可能領域より大きい場合に，
   前記欠陥部分を補修せず，
   前記欠陥部分の範囲が，予め定めた補修可能領域より小さい場合に，
   前記欠陥部分を補修することを特徴とする電池の製造方法。
4. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載の電池の製造方法であって，
   前記電極板作成工程で，
   前記電極芯材に前記塗工液を塗工してから乾燥炉内で乾燥するまでの間に，
   前記電極板補修工程を行うことを特徴とする電池の製造方法。
5. 電極板を巻き出す電極板巻き出し部と，
   前記電極板の欠陥部分の有無を検出するとともに前記欠陥部分の位置および範囲を検出する欠陥部分検出部と，
   前記欠陥部分に補修液を供給する１以上の補修液供給部と，
   補修済みの電極板を巻き取る電極板巻取り部とを有することを特徴とする電極板補修装置。
6. 請求項５に記載の電極板補修装置であって，
   前記補修液供給部により前記欠陥部分に供給された補修液を乾燥させる補修液乾燥部を有することを特徴とする電極板補修装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の電極板補修装置であって，
   前記補修液供給部より下流の位置に，補修されていない欠陥部分未補修部の有無を検出する未補修部検査部を有することを特徴とする電極板補修装置。
8. 請求項７に記載の電極板補修装置であって，
   前記未補修部検査部より下流の位置に，
   前記欠陥部分未補修部に補修液を供給する補修液供給部を有することを特徴とする電極板補修装置。
9. 請求項５から請求項８までのいずれかに記載の電極板補修装置であって，
   前記欠陥部分検出部より上流の位置に，電極芯材に塗工液を塗工する塗工部を有することを特徴とする電極板補修装置。
10. 正極芯材の少なくとも片側の面の一部に正極合材層が形成された正極板と，負極芯材の少なくとも片側の面の一部に負極合材層が形成された負極板と，前記正極板および前記負極板の間に配置されるセパレータとが積層された積層電極体と，
    前記積層電極体および電解液を収容する電池容器とを有し，
    前記正極合材層および前記負極合材層（以下，「電極合材層」という）の少なくとも一方に，前記正極芯材および前記負極芯材の少なくとも一方を底面とするとともに，前記電極合材層を側面とする凹部が形成されており，
    前記凹部には，少なくとも前記凹部の底面を覆う絶縁被膜が形成されていることを特徴とする電池。
11. 請求項１０に記載の電池であって，
    前記絶縁被膜の材質は，
    色素を含有する樹脂であることを特徴とする電池。

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