JP5596183B2 - 電極の製造方法及び電池の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、電極の製造方法及び電池の製造方法に関する。
電池は、従来の小型電子機器用途に加え、近年ではハイブリッド電気自動車の電源用途に用いられている。それに伴い、高容量、長サイクル寿命、急速充電性等を兼ね備えたバッテリが求められている。制限ある電池内に出来るだけ多くの活物質を充填するため、電極もより高密度に圧縮されるようになった。
電極の製造では、例えば金属箔からなる集電体に活物質含有スラリーを塗布し、乾燥した後、ロールプレス装置などで塗布部を圧縮する。圧縮された塗布部の下地集電体も塑性変形によって伸びるが、活物質含有スラリーが塗布されない未塗布部は集電体にプレス圧力が掛からないため、下地集電体程は伸びない。その結果、この集電体の伸びの差によって塗布部と未塗布部との境界に残留応力が働き、電極に歪みや反りが生じる。
このような電極をセパレータに積層し、これらを捲回する場合、歪みや反りが原因で捲きズレを起こしたり、あるいは捲きズレを補正する際に電極に皺や亀裂が生じたり、ひいては電極破断を起こす等が生じる。また、電極の歪みや反りは、品質・歩留の低下、および生産ライン高速稼動の阻害要因にもなっている。電極の歪みや反りの原因は、圧縮後のスラリー塗布部と未塗布部との下地集電体の伸びの差である。解決策として、例えば、プレスロールに溝を形成して未塗布部集電体も塗布部と同時に圧縮して延ばす方法や、さらに引張応力によって集電体を塑性変形させて延ばす方法などが提案されている。
しかしながら、プレスロールに溝を形成する方法は、集電体をプレスすることによって削れてしまうロール表面を、比較的高い頻度で再研磨する必要があることが推察されるため、プレスロールの溝形状を管理するのは技術的にも経済的にも効率的でない。更に、例えば電極の蛇行などにより未塗布部集電体が形成した溝から外れたような場合には、電極の圧縮密度ムラや電極破断が生じるという問題がある。
一方、引張応力によって集電体を塑性変形させて延ばす方法としては、鉄鋼材の圧延や加工などで一般的に用いられるテンションアニール処理の応用などがある。被加工材に加熱しながら引張応力を与えることにより、弾性変形させるのに必要な応力を軽減させる効果がある。例えば集電体にアルミニウム箔を用いる場合、その厚みやアルミニウム純度にもよるが、塑性変形させるのに必要な応力の目安は１００Ｎ／ｍｍ2以上になる。集電体を加熱することにより塑性変形に必要な応力を大幅に軽減させることが可能になる。ところが、電極の活物質含有層に高温で変質し電池性能を低下させる恐れのある材料・成分が含まれる場合等には加熱温度を制限せざるを得ない。結果的に、加熱温度の適用範囲内では引張応力の大幅な軽減は出来ず、本来電極を巻き取るのに必要な引張応力に比べて数倍の応力が必要となり、電極の破断や巻取り精度低下などが懸念される。
特開２００１−２９７７５３号公報 特開２００９−１０４８５０号公報
本発明が解決しようとする課題は、歪み量の少ない電極の製造方法と、この方法を用いた電池の製造方法を提供することを目的とする。
実施形態によれば、圧縮成形を施す工程と、張力を加える工程と、乾燥工程とを含む電極の製造方法を提供することができる。電極は、帯状集電体と、帯状集電体の少なくとも一方の長辺に形成され、両面共に活物質含有層が存在しない集電体露出部と、帯状集電体の集電体露出部以外の少なくとも一部に形成された活物質含有層とを含む。圧縮成形を施す工程では、帯状集電体と、集電体露出部と、活物質含有層とを含む帯状極板の活物質含有層に、圧縮成形を施す。圧縮成形を施す工程の後に、張力を加える工程を行う。張力を加える工程では、円周面から突出した段部と、段部に隣接する凹部とを有するローラ上に、集電体露出部が段部に位置し、かつ活物質含有層が凹部に位置するように配置し、帯状集電体の長辺方向に張力を加える。張力を加える工程の後に、乾燥工程を行う。乾燥工程では、帯状極板を乾燥させる。乾燥工程の後、張力を加える工程を再度行う。
もう１つの実施形態によれば、圧縮成形を施す工程と、張力を加える工程とを含む電極の製造方法を提供することができる。電極は、帯状集電体と、帯状集電体の少なくとも一方の長辺に形成され、両面共に活物質含有層が存在しない集電体露出部と、帯状集電体の集電体露出部以外の少なくとも一部に形成された活物質含有層とを含む。圧縮成形を施す工程では、帯状集電体と、集電体露出部と、活物質含有層とを含む帯状極板の活物質含有層に、圧縮成形を施す。圧縮成形を施す工程の後に、張力を加える工程を行う。張力を加える工程では、円周面から突出した段部と、段部に隣接する凹部とを有するローラ上に、集電体露出部が段部に位置し、かつ活物質含有層が凹部に位置するように配置し、帯状集電体の長辺方向に張力を加える。張力を加える工程と、圧縮成形を施す工程とを交互に行う。
図１は、第１の実施形態に係る方法の一工程を示す模式図である。 図２は、図１におけるガイドローラと帯状極板との位置関係を示す模式図である。 図３は、第１の実施形態で用いられるガイドローラと帯状極板との位置関係を示す断面図である。 図４は、第１の実施形態で用いられるガイドローラと帯状極板との位置関係を示す断面図である。 図５は、第２の実施形態に係る方法で製造される電池の展開斜視図である。 図６は、図５に示す電池で用いられる電極群の部分展開斜視図である。 図７は、実施例の電極の歪み量の測定方法を示す模式図である。 図８は、第３の実施形態に係る方法の一工程を示す模式図である。 図９は、図８におけるガイドローラと帯状極板との位置関係を示す模式図である。 図１０は、第３の実施形態で用いられるガイドローラと帯状極板との位置関係を示す断面図である。 図１１は、第３の実施形態で用いられるガイドローラと帯状極板との位置関係を示す断面図である。 図１２は、第３の実施形態に係る方法の一工程を示す模式図である。 図１３は、第４の実施形態に係る方法の一工程を示す模式図である。 図１４は、第５の実施形態に係る方法で製造される電池の展開斜視図である。 図１５は、図１４に示す電池で用いられる電極群の部分展開斜視図である。
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、電極の製造に用いるプレス装置、ガイドローラ装置、及び、巻取り装置を示す模式図である。図２は、湾曲矯正工程におけるガイドローラと帯状極板との位置関係を示す模式図である。図２の（ａ）は、ガイドローラ上を走行している帯状極板をガイドローラ側から見た平面図であり、図２の（ｂ）はガイドローラを回転軸に平行に裁断することにより得られる断面図である。図３の（ａ）は、段部のコーナーにテーパーが形成されたガイドローラを回転軸に平行に切断した際に得られる断面図で、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）に示すガイドローラに帯状極板を配置した状態を示す断面図である。図４の（ａ）は、ガイドローラ上を走行している帯状極板をガイドローラ側から見た平面図であり、図４の（ｂ）はガイドローラを回転軸に平行に裁断することにより得られる断面図である。
図1に示すように、製造工程の前段側から後段に向かってプレス装置２１、ガイドローラ装置２２、巻取り装置２３が配置されている。プレス装置２１は、１対のプレスロール２１ａ，２１ｂを有する。プレスロール２１ａ，２１ｂは、駆動部（図示しない）によって図１に示す矢印の方向に回転することにより、プレスロール２１ａ，２１間に挿入された帯状極板２５を圧縮成形する。巻取り装置２３は、駆動部（図示しない）によって回転軸２３ａが図１に示す矢印の方向に回転することで、帯状極板２５がフープ状に巻き取られるようになっている。ガイドローラ装置２２は、プレス装置２１から巻取り装置２３に帯状極板２５を搬送するためのもので、複数の金属製ガイドローラ２４1〜２４5（従動ローラ）を有する。プレスロール２１ａ，２１ｂから巻取り装置２３に搬送される帯状極板２５には、長手方向に張力（巻取り張力）が加わる。ガイドローラ２４1〜２４5は、帯状極板２５に加わる張力が巻取りに適した所望の範囲となるように、帯状極板２５の上下面に交互に配置されている。ガイドローラ２４3は、湾曲矯正装置を兼ねている。ガイドローラ２４3は、図２の（ｂ）に示すように、回転軸方向の一方の端部に円周面から突出した段部２６を有する。ガイドローラ２４3では、段部２６に隣接する残りの部分が凹部２７となっている。
以下、図１に示す装置を用いた電極の製造方法を説明する。まず、帯状極板２５を作製する。帯状極板２５は、図２の（ａ）及び図３の（ｂ）に示すように、帯状集電体と、帯状集電体の一方の長辺に形成され、両面共に活物質含有層が存在しない集電体露出部２５ａと、帯状集電体の集電体露出部２５ａ以外の箇所に両面とも形成された活物質含有層２５ｂとを含む。活物質含有層２５ｂは、帯状集電体の長辺方向に連続的に形成されている。短辺方向の幅は、活物質含有層２５ｂの方が集電体露出部２５ａよりも広くなっている。帯状極板２５は、例えば、活物質含有スラリーを帯状集電体に一方の長辺を除いて両面に塗布し、乾燥することにより得られる。あるいは、活物質含有スラリーを集電体の両面に部分的に塗布し、乾燥した後、集電体露出部となる未塗布部が長辺に位置するように裁断することにより帯状極板２５を得る。
活物質含有スラリーは、例えば、活物質に、必要に応じて導電剤及び結着剤を添加し、これらを溶媒の存在下で混練することにより調製される。活物質には、正極用、負極用のいずれを用いても良い。
正極の活物質は、特に限定されるものではなく、種々の酸化物、例えば、リチウム含有コバルト酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ２）、二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＭｎＯ２）、リチウム含有ニッケル酸化物（例えば、ＬｉＮｉＯ２）、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物（例えば、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２）、リチウム含有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫化チタンや二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物などを挙げることができる。
負極の活物質は、特に限定されるものではなく、例えば、黒鉛質材料もしくは炭素質材料（例えば、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素、熱分解気相炭素質物、樹脂焼成体など）、カルコゲン化合物（例えば、二硫化チタン、二硫化モリブデン、セレン化ニオブなど）、軽金属（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、リチウム、リチウム合金など）、リチウムチタン酸化物（例えば、スピネル型のチタン酸リチウム）等を挙げることができる。
導電剤は、特に限定されるものではなく、例えば、黒鉛、炭素質物、アセチレンブラック、カーボンブラック等を挙げることができる。また、結着剤は、特に限定されるものではなく、例えば、例えばポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン(ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴムを用いることができる。
帯状集電体には、金属箔を使用することができる。金属箔は、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔等を挙げることができる。帯状集電体の厚さは５０μｍ以下にすることができる。
次いで、得られた帯状極板２５を、図１に示す矢印方向に回転しているプレスロール２１ａ，２１ｂ間に挿入し、圧縮成形を施す。帯状極板２５の挿入方向が帯状極板２５の長手方向に平行であるため、プレス圧力は、活物質含有層２５ｂに主に加わり、活物質含有層２５ｂが圧縮成形され、密度が高められる。集電体露出部２５ａには、プレス圧力がほとんど加わらないため、活物質含有層２５ｂの下地集電体に比して伸びが小さくなる。その結果、帯状極板２５に歪みや反りが生じる。
プレスロール２１ａ，２１ｂ間を通過した帯状極板２５は、ガイドローラ２４1〜２４5を経由して巻取り装置２３まで搬送される。湾曲矯正装置を兼ねたガイドローラ２４3では、図２及び図３に示すように、段部２６と凹部２７との境界Ｘに、集電体露出部２５ａと活物質含有層２５ｂとの境界が位置し、集電体露出部２５ａのみが段部２６上に配置される。活物質含有層２５ｂは、凹部２７に配置される。これにより、帯状極板２５の搬送方向（長手方向）に加わる巻取り張力を、集電体露出部２５ａに集中させることができる。その結果、集電体露出部２５ａを巻取り張力によって十分に伸ばすことができるため、帯状極板２５に生じた歪み及び反りを矯正することができる。ガイドローラ２４3を通過した帯状極板２５は、ガイドローラ２４4，２４5を経由して巻取り装置２３に巻き取られる。次いで、フープ状の帯状極板２５を必要に応じて所望のサイズに裁断することにより、電極が得られる。なお、帯状極板２５をそのまま電極として用いることもできる。
圧縮成形前の帯状極板２５では、帯状集電体全体が伸びていないため、圧縮成形前の帯状極板２５をガイドローラ２４3と接触させると、段部２６上の集電体露出部２５ａのみならず、活物質含有層２５ｂにも巻取り張力（応力）が分散する。圧縮成形後は、活物質含有層２５ｂの下地集電体が伸びて弛むため、巻取り張力（応力）が活物質含有層２５ｂの下地集電体にほとんど加わらず、伸ばされていない集電体露出部２５ａに巻取り張力を集中させることができる。この時、電極の歪み量は、圧縮後の歪み量に対し、電極を圧縮時の巻き取り張力と同じ張力で巻取り装置２３に巻き換えた後では約１０％軽減させることができる。
但し、ガイドローラ２４3の段部２６上に活物質含有層２５ｂが配置されると、巻取り張力が活物質含有層２５ｂにも分散するため、集電体露出部２５ａへの巻取り張力の集中は不十分になり、且つ、既に伸びている活物質含有層２５ｂの下地集電体をさらに延ばしてしまう恐れがあり、電極の歪みと反りが矯正されない。
ガイドローラ２４3に設ける段部２６の段差Ｈ（％）は、活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さを１００％とした際に下記（１）式を満たすことが望ましい。ここで、活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さは、製造後の電極における活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さである。
１５０≦Ｈ≦６００ （１）
段差Ｈを１５０％以上にすることによって、集電体露出部に応力を十分に集中させて伸ばすことができる。また、段差Ｈを６００％以下にすることによって、活物質含有層２５ｂと集電体露出部２５ａとの境界付近に皺及び亀裂が生じるのを抑えることができる。これらの皺や亀裂は、後工程において電極破断や溶接不良の原因になる恐れがある。従って、段差Ｈを１５０％以上６００％以下にすることによって、活物質含有層２５ｂと集電体露出部２５ａとの境界付近に皺及び亀裂が生じるのを抑えつつ、集電体露出部に応力を十分に集中させて伸ばすことができる。皺や亀裂を防止する効果を高めるには、２００≦Ｈ≦４００の範囲がより好ましい。
ガイドローラ２４3に設ける段部２６のコーナーは、図２の（ｂ）に例示されるように直角あるいは略直角でも良いが、テーパーを設けても良い。テーパーは、図３の（ａ），（ｂ）に示すように、段部２６と凹部２７との境界Ｘと、段部２６の上面とが交わる部分に形成することが望ましい。テーパーＲ（ｍｍ）は、Ｒ≦１５であることが好ましい。テーパーＲを１５ｍｍ以下にすることによって、集電体露出部に応力を十分に集中させて伸ばすことができる。テーパーＲが小さいほど、集電体露出部を伸ばす効果が大きくなるものの、電極が蛇行した場合に電極破断が生じる等の恐れがあるため、０．５≦Ｒ≦７の範囲がより好ましい。
テーパーＲは、段部２６のＲ部のＲ面の数点を三次元測定器にて座標プロットすることにより、算出される。三次元測定器には、例えば、カールツァイス（ＺＥＩＳＳ）株式会社製の三次元測定機（型式：ＷＭＭ５５０）を使用することができる。
少なくとも湾曲矯正工程では、帯状極板２５の短辺方向に平行な断面での引張応力Ｆ（Ｎ／ｍｍ2）を、２０≦Ｆ≦１００の範囲にすることが好ましい。引張応力Ｆを２０（Ｎ／ｍｍ2）以上にすることによって、電極を精度よく巻き取るために必要な応力を満たしつつ、集電体露出部を十分に伸ばすことができる。引張応力Ｆを１００（Ｎ／ｍｍ2）以下にすることによって、電極の破断及び巻取り精度低下の問題を生じさせることなく、集電体露出部を十分に伸ばすことができる。よって、引張応力Ｆ（Ｎ／ｍｍ2）を２０≦Ｆ≦１００の範囲にすることによって、電極を破断させることなく、かつ電極を精度よく巻き取りつつ、集電体露出部を十分に伸ばすことができる。前述した段差ＨやテーパーＲの条件にも依るが、電極の破断及び巻取り精度低下を防止する効果を高めるためには２０≦Ｆ≦４０の範囲がより好ましい。
帯状極板には、６０℃以上１５０℃以下の温度で加熱処理を施しつつ、湾曲矯正を行うことが望ましい。加熱処理温度Ｔを６０℃以上にすることによって、塑性変形に必要となる応力を低減させる効果を高めることができる。また、帯状極板に掛ける応力が同じ場合には、加熱することによって電極の歪みや反りを矯正する効果を高めることができる。これらの効果は、加熱処理温度Ｔが高い方が得られやすいが、活物質含有層の熱による変質を避けるため、加熱処理温度Ｔは６０℃以上１５０℃以下の範囲にすることが望ましい。
図１では、プレス装置２１としてプレスロールを用いたが、活物質含有層を高密度化できるものであればプレスロールの代わりに使用することができる。例えば、プレスロールの代わりに平板プレスを用いることができる。また、プレス工程は、プレス圧力を多段階に変化させて行っても良い。
図１では、複数のガイドローラのうち一つのガイドローラを湾曲矯正装置として使用したが、湾曲矯正装置として使用するガイドローラの数は一つに限らず、全部または全部のうちの複数個にすることができる。また、湾曲矯正装置として使用するガイドローラの位置も前段側から３つ目のガイドローラ２４3に限られるものではなく、任意の位置のガイドローラを用いることができる。
図２では、ガイドローラ２４3の回転軸方向の一方の端部に円周面から突出した段部２６を設けたが、段部の形成方法はこれに限定されず、集電体露出部を伸ばす効果が得られるものであれば良い。例えば図４に例示されるように、回転軸方向の中央付近に円周面から突出した環状の段部２６を設け、段部２６に隣接する両側の円周面を凹部２７とすることができる。
図２〜図４では、帯状極板の片側の長辺にのみ集電体露出部を設けたが、帯状極板の両方の長辺に集電体露出部を設けても良い。帯状極板の両方の長辺に集電体露出部を設けると、電極の反りと歪を防止する効果をより高めることができる。一方、図２のように、帯状極板の片側の長辺にのみ集電体露出部を設けると、高い電池容量とエネルギー密度を得ることができる。
図２〜図４では、帯状極板の両面に活物質含有層を設けたが、帯状極板の片面のみに活物質含有層を設けることもできる。
図２〜図４では、帯状集電体の長辺方向に連続的に活物質含有層を形成したが、帯状集電体の長辺方向に間欠的に活物質含有層を形成し、活物質含有層の間に活物質含有層未形成部を設けても良い。
以上説明した第１の実施形態によれば、圧縮成形が施された帯状極板を、集電体露出部がローラの段部に位置し、かつ活物質含有層がローラの凹部に位置するように配置し、帯状極板の長辺方向に張力を加えるため、張力を集電体露出部に集中させることができ、集電体露出部を塑性変形させて十分に伸ばすことができる。これにより、圧縮成形で電極に生じた歪みや反りを矯正することができる。また、電極群を作製する際の電極の破断を防止することができる。その結果、品質の優れた電極を高い生産効率で製造することが可能となる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態によれば、正極と、負極と、非水電解質とを備える電池の製造方法が提供される。正極及び負極のうち少なくとも一方の電極は、第１の実施形態に係る方法で製造される。図５は、第２の実施形態に係る方法で製造される非水電解質電池の展開斜視図である。図６は、図５示す電池で用いられる電極群の部分展開斜視図である。
図５に示す電池は、密閉型の角型非水電解質二次電池である。非水電解質二次電池は、外装缶１と、蓋２と、正極出力端子３と、負極出力端子４と、電極群５とを備える。図５に示すように、外装缶１は、有底角筒形状をなし、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成される。
図６に示すように、偏平型の電極群５は、正極６と負極７がその間にセパレータ８を介して偏平形状に捲回されたものである。正極６は、例えば金属箔からなる帯状の正極集電体と、正極集電体の集電体露出部からなる正極集電タブ６ａと、少なくとも正極集電タブ６ａの部分を除いて正極集電体に形成された正極活物質層６ｂとを含む。一方、負極７は、例えば金属箔からなる帯状の負極集電体と、負極集電体の集電体露出部からなる負極集電タブ７ａと、少なくとも負極集電タブ７ａの部分を除いて負極集電体に形成された負極活物質層７ｂとを含む。
このような正極６、セパレータ８及び負極７は、正極集電タブ６ａが電極群の捲回軸方向にセパレータ８から突出し、かつ負極集電タブ７ａがこれとは反対方向にセパレータ８から突出するよう、正極６及び負極７の位置をずらして捲回されている。このような捲回により、電極群５は、図６に示すように、一方の端面から渦巻状に捲回された正極集電タブ６ａが突出し、かつ他方の端面から渦巻状に捲回された負極集電タブ７ａが突出している。
電解液（図示しない）は、電極群５に含浸されている。矩形板状の蓋２は、外装缶１の開口部に例えばレーザでシーム溶接される。蓋２は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成される。蓋２と外装缶１は、同じ種類の金属から形成されることが望ましい。
図５に示すように、蓋２の外面の中央付近に安全弁９が設けられている。安全弁９は、蓋２の外面に設けられた矩形状の凹部９ａと、凹部９ａ内に設けられたＸ字状の溝部９ｂとを有する。溝部９ｂは、例えば、蓋２を板厚方向にプレス成型することにより形成される。注液口１０は、蓋２に開口され、電解液の注液後に封止される。
蓋２の外面には、安全弁９を間に挟んだ両側に正負極出力端子３，４が絶縁ガスケット（図示しない）を介してかしめ固定されている。負極活物質に炭素系材料を使用するリチウムイオン二次電池の場合、正極出力端子３には、例えば、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用され、負極出力端子４には、例えば、銅、ニッケル、ニッケルメッキされた鉄などの金属が使用される。また、負極活物質にチタン酸リチウムを使用する場合は、上記に加え、負極出力端子４にアルミニウムあるいはアルミニウム合金を使用してもかまわない。
正極リード１１は、一端が、正極出力端子３にかしめ固定あるいは溶接によって電気的に接続され、かつ他端が正極集電タブ６ａに電気的に接続されている。負極リード１２は、一端が、負極出力端子４にかしめ固定あるいは溶接によって電気的に接続され、かつ他端が負極集電タブ７ａに電気的に接続されている。正負極リード１１，１２を正負極集電タブ６ａ，７ａに電気的に接続する方法は、特に限定されるものではないが、例えば超音波溶接やレーザ溶接等の溶接が挙げられる。
このように、正極出力端子３と正極集電タブ６ａとが正極リード１１を介して電気的に接続され、負極出力端子４と負極集電タブ７ａとが負極リード１２を介して電気的に接続されることにより、正負極出力端子３，４から電流を取り出せるようになる。
正負極リード１１，１２の材質は、特に指定しないが、正負極出力端子３，４と同じ材質にすることが望ましい。例えば、出力端子の材質がアルミニウム又はアルミニウム合金の場合は、リードの材質をアルミニウム、アルミニウム合金にすることが好ましい。また、出力端子が銅の場合は、リードの材質を銅などにすることが望ましい。
ここで、セパレータ及び非水電解質について説明する。
セパレータは、特に限定されるものではなく、例えば、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物などを用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー、セルロースなどをあげることができる。
非水電解質には、非水溶媒に電解質（例えば、リチウム塩）を溶解させた非水電解液を用いることができる。非水溶媒は、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、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）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフランなどを挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質は、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）などのリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、０．２ｍｏｌ／Ｌ〜３ｍｏｌ／Ｌとすることが望ましい。電解質の濃度が低すぎると十分なイオン導電性を得ることができない場合がある。一方、高すぎると電解液に完全に溶解できない場合がある。
以上説明した第２の実施形態によれば、圧縮成形が施された帯状極板を、集電体露出部がローラの段部に位置し、かつ活物質含有層がローラの凹部に位置するように配置し、帯状極板の長辺方向に張力を加えるため、張力を集電体露出部に集中させることができ、集電体露出部を塑性変形させて十分に伸ばすことができる。これにより、圧縮成形で電極に生じた歪みや反りを矯正することができる。また、捲回型電極群を作製する工程において生じていた電極の破断、巻きズレや皺・亀裂などの問題を解消することができるため、品質、生産効率に優れた電極の製造を実現することができる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態によれば、帯状極板の作製、圧縮成形、第１の湾曲矯正、乾燥、及び第２の湾曲矯正を含む電極の製造方法を提供することができる。
図８は、電極の製造に用いるプレス装置、ガイドローラ装置、及び、第１の巻取り装置を示す模式図である。図９は、湾曲矯正工程におけるガイドローラと帯状極板との位置関係を示す模式図である。図９の（ａ）は、ガイドローラ上を走行している帯状極板をガイドローラ側から見た平面図であり、図９の（ｂ）はガイドローラを回転軸に平行に裁断することにより得られる断面図である。図１０の（ａ）は、段部のコーナーにテーパーが形成されたガイドローラを回転軸に平行に切断した際に得られる断面図で、図１０の（ｂ）は、図１０の（ａ）に示すガイドローラに帯状極板を配置した状態を示す断面図である。図１１の（ａ）は、ガイドローラ上を走行している帯状極板をガイドローラ側から見た平面図であり、図１１の（ｂ）はガイドローラを回転軸に平行に裁断することにより得られる断面図である。図１２は、電極の製造に用いる繰出し装置、及び、第２の巻取り装置を示す模式図である。
まず、帯状極板の作製、圧縮成形、第１の湾曲矯正について説明する。
図８に示すように、製造工程の前段側から後段に向かってプレス装置２１、ガイドローラ装置２２、第１の巻取り装置２３1が配置されている。プレス装置２１は、１対のプレスロール２１ａ，２１ｂを有する。プレスロール２１ａ，２１ｂは、駆動部（図示しない）によって図８に示す矢印の方向に回転することにより、プレスロール２１ａ，２１間に挿入された帯状極板２５を圧縮成形する。第１の巻取り装置２３1は、駆動部（図示しない）によって回転軸２３ａが図８に示す矢印の方向に回転することで、帯状極板２５がリール状に巻き取られるようになっている。ガイドローラ装置２２は、プレス装置２１から第１の巻取り装置２３1に帯状極板２５を搬送するためのもので、複数の金属製ガイドローラ２４1〜２４5（従動ローラ）を有する。プレスロール２１ａ，２１ｂから第１の巻取り装置２３1に搬送される帯状極板２５には、長手方向に張力（巻取り張力）が加わる。ガイドローラ２４1〜２４5は、帯状極板２５に加わる張力が巻取りに適した所望の範囲となるように、帯状極板２５の上下面に交互に配置されている。ガイドローラ２４3は、湾曲矯正装置を兼ねている。ガイドローラ２４3は、図９の（ｂ）に示すように、回転軸方向の一方の端部に円周面から突出した段部２６を有する。ガイドローラ２４3では、段部２６に隣接する残りの部分が凹部２７となっている。
（帯状極板の作製）
まず、帯状極板２５を作製する。帯状極板２５は、図９の（ａ）及び図１０の（ｂ）に示すように、帯状集電体と、帯状集電体の一方の長辺に形成され、両面共に活物質含有層が存在しない集電体露出部２５ａと、帯状集電体の集電体露出部２５ａ以外の箇所に両面とも形成された活物質含有層２５ｂとを含む。活物質含有層２５ｂは、帯状集電体の長辺方向に連続的に形成されている。短辺方向の幅は、活物質含有層２５ｂの方が集電体露出部２５ａよりも広くなっている。帯状極板２５は、例えば、活物質含有スラリーを帯状集電体に一方の長辺を除いて両面に塗布し、乾燥することにより得られる。あるいは、活物質含有スラリーを集電体の両面に部分的に塗布し、乾燥した後、集電体露出部となる未塗布部が長辺に位置するように裁断することにより帯状極板２５を得る。
活物質含有スラリーは、例えば、活物質に、必要に応じて導電剤及び結着剤を添加し、これらを溶媒の存在下で混練することにより調製される。活物質には、正極用、負極用のいずれを用いても良い。
正極の活物質は、特に限定されるものではなく、種々の酸化物、例えば、リチウム含有コバルト酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ２）、二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＭｎＯ２）、リチウム含有ニッケル酸化物（例えば、ＬｉＮｉＯ２）、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物（例えば、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２）、リチウム含有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫化チタンや二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物などを挙げることができる。
負極の活物質は、特に限定されるものではなく、例えば、黒鉛質材料もしくは炭素質材料（例えば、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素、熱分解気相炭素質物、樹脂焼成体など）、カルコゲン化合物（例えば、二硫化チタン、二硫化モリブデン、セレン化ニオブなど）、軽金属（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、リチウム、リチウム合金など）、リチウムチタン酸化物（例えば、スピネル型のチタン酸リチウム）等を挙げることができる。
導電剤は、特に限定されるものではなく、例えば、黒鉛、炭素質物、アセチレンブラック、カーボンブラック等を挙げることができる。また、結着剤は、特に限定されるものではなく、例えば、例えばポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン(ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴムを用いることができる。
帯状集電体には、金属箔を使用することができる。金属箔は、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔等を挙げることができる。帯状集電体の厚さは５０μｍ以下にすることができる。
（圧縮成形）
次いで、得られた帯状極板２５を、図８に示す矢印方向に回転しているプレスロール２１ａ，２１ｂ間に挿入し、圧縮成形を施す。帯状極板２５の挿入方向が帯状極板２５の長手方向に平行であるため、プレス圧力は、活物質含有層２５ｂに主に加わり、活物質含有層２５ｂが圧縮成形され、密度が高められる。集電体露出部２５ａには、プレス圧力がほとんど加わらないため、活物質含有層２５ｂの下地集電体に比して伸びが小さくなる。その結果、帯状極板２５に歪みや反りが生じる。
（第１の湾曲矯正）
プレスロール２１ａ，２１ｂ間を通過した帯状極板２５は、ガイドローラ２４1〜２４5を経由して第１の巻取り装置２３1まで搬送される。湾曲矯正装置を兼ねたガイドローラ２４3では、図９及び図１０に示すように、段部２６と凹部２７との境界Ｘに、集電体露出部２５ａと活物質含有層２５ｂとの境界が位置し、集電体露出部２５ａのみが段部２６上に配置される。活物質含有層２５ｂは、凹部２７に配置される。これにより、帯状極板２５の搬送方向（長手方向）に加わる巻取り張力を、集電体露出部２５ａに集中させることができる。その結果、集電体露出部２５ａを巻取り張力によって十分に伸ばすことができるため、帯状極板２５に生じた歪み及び反りを矯正することができる。ガイドローラ２４3を通過した帯状極板２５は、ガイドローラ２４4，２４5を経由して第１の巻取り装置２３1に巻き取られる。
圧縮成形前の帯状極板２５では、帯状集電体全体が伸びていないため、圧縮成形前の帯状極板２５をガイドローラ２４3と接触させると、段部２６上の集電体露出部２５ａのみならず、活物質含有層２５ｂにも巻取り張力（応力）が分散する。圧縮成形後は、活物質含有層２５ｂの下地集電体が伸びて弛むため、巻取り張力（応力）が活物質含有層２５ｂの下地集電体にほとんど加わらず、伸ばされていない集電体露出部２５ａに巻取り張力を集中させることができる。この時、電極の歪み量は、圧縮後の歪み量に対し、電極を圧縮時の巻き取り張力と同じ張力で第１の巻取り装置２３1に巻き換えた後では約１０％軽減させることができる。
但し、ガイドローラ２４3の段部２６上に活物質含有層２５ｂが配置されると、巻取り張力が活物質含有層２５ｂにも分散するため、集電体露出部２５ａへの巻取り張力の集中は不十分になり、且つ、既に伸びている活物質含有層２５ｂの下地集電体をさらに延ばしてしまう恐れがあり、電極の歪みと反りが矯正されない。
ガイドローラ２４3に設ける段部２６の段差Ｈ（％）は、活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さを１００％とした際に下記（１）式を満たすことが望ましい。ここで、活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さは、製造後の電極における活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さである。
１５０≦Ｈ≦６００ （１）
段差Ｈを１５０％以上にすることによって、集電体露出部に応力を十分に集中させて伸ばすことができる。また、段差Ｈを６００％以下にすることによって、活物質含有層２５ｂと集電体露出部２５ａとの境界付近に皺及び亀裂が生じるのを抑えることができる。これらの皺や亀裂は、後工程において電極破断や溶接不良の原因になる恐れがある。従って、段差Ｈを１５０％以上６００％以下にすることによって、活物質含有層２５ｂと集電体露出部２５ａとの境界付近に皺及び亀裂が生じるのを抑えつつ、集電体露出部に応力を十分に集中させて伸ばすことができる。皺や亀裂を防止する効果を高めるには、２００≦Ｈ≦４００の範囲がより好ましい。
ガイドローラ２４3に設ける段部２６のコーナーは、図９の（ｂ）に例示されるように直角あるいは略直角でも良いが、テーパーを設けても良い。テーパーは、図１０の（ａ），（ｂ）に示すように、段部２６と凹部２７との境界Ｘと、段部２６の上面とが交わる部分に形成することが望ましい。テーパーＲ（ｍｍ）は、Ｒ≦１５であることが好ましい。テーパーＲを１５ｍｍ以下にすることによって、集電体露出部に応力を十分に集中させて伸ばすことができる。テーパーＲが小さいほど、集電体露出部を伸ばす効果が大きくなるものの、電極が蛇行した場合に電極破断が生じる等の恐れがあるため、０．５≦Ｒ≦７の範囲がより好ましい。
テーパーＲは、段部２６のＲ部のＲ面の数点を三次元測定器にて座標プロットすることにより、算出される。三次元測定器には、例えば、カールツァイス（ＺＥＩＳＳ）株式会社製の三次元測定機（型式：ＷＭＭ５５０）を使用することができる。
少なくとも湾曲矯正工程では、帯状極板２５の短辺方向に平行な断面での引張応力Ｆ（Ｎ／ｍｍ2）を、２０≦Ｆ≦１００の範囲にすることが好ましい。引張応力Ｆを２０（Ｎ／ｍｍ2）以上にすることによって、電極を精度よく巻き取るために必要な応力を満たしつつ、集電体露出部を十分に伸ばすことができる。引張応力Ｆを１００（Ｎ／ｍｍ2）以下にすることによって、電極の破断及び巻取り精度低下の問題を生じさせることなく、集電体露出部を十分に伸ばすことができる。よって、引張応力Ｆ（Ｎ／ｍｍ2）を２０≦Ｆ≦１００の範囲にすることによって、電極を破断させることなく、かつ電極を精度よく巻き取りつつ、集電体露出部を十分に伸ばすことができる。前述した段差ＨやテーパーＲの条件にも依るが、電極の破断及び巻取り精度低下を防止する効果を高めるためには２０≦Ｆ≦４０の範囲がより好ましい。
帯状極板には、６０℃以上１５０℃以下の温度で加熱処理を施しつつ、湾曲矯正を行うことが望ましい。加熱処理温度Ｔを６０℃以上にすることによって、塑性変形に必要となる応力を低減させる効果を高めることができる。また、帯状極板に掛ける応力が同じ場合には、加熱することによって電極の歪みや反りを矯正する効果を高めることができる。これらの効果は、加熱処理温度Ｔが高い方が得られやすいが、活物質含有層の熱による変質を避けるため、加熱処理温度Ｔは６０℃以上１５０℃以下の範囲にすることが望ましい。
（乾燥）
第１の巻取り装置２３1によりリール状に巻き取られた帯状極板２５に乾燥処理が施される。乾燥処理は、１００℃以上１８０℃以下の真空、減圧もしくは大気圧雰囲気で行うことが望ましい。雰囲気の温度を１００℃以上にすることにより、帯状極板２５からの水分除去を促進することができる。また、１８０℃以下とすることによって、活物質含有層に含まれる材料の熱劣化を防止することができる。よって、雰囲気の温度を１００℃以上１８０℃以下の範囲にすることによって、活物質含有層に含まれる材料の熱劣化を防止しつつ、帯状極板２５からの水分除去を促進することができる。
乾燥時間は、１０時間以上にすることが望ましい。
帯状極板２５は、リール状に巻かれているため、捲回による張力が加わっている。活物質含有層２５ｂの下地集電体は、活物質含有層２５ｂが捲回で湾曲するのに追従して変形するため、集電体露出部２５ａよりも張力の影響を受けやすい。このような張力が加わった状態で乾燥処理を施すと、塑性変形が熱により促進されるため、活物質含有層２５ｂの下地集電体が集電体露出部２５ａよりも大きく伸び、その結果、帯状極板２５に反りや歪みが再度生じる。
（第２の湾曲矯正）
第２の湾曲矯正は、図１２に示す装置を用いて行われる。図１２に示すように、製造工程の前段側から後段に向かって繰出し装置２８、複数の金属製ガイドローラ２４1〜２４4、第２の巻取り装置２９が配置されている。繰出し装置２８は、駆動部（図示しない）によって回転軸２８ａが図１２に示す矢印の方向に回転することで、リール状に巻かれた帯状極板２５が搬送方向に繰り出されるようになっている。第２の巻取り装置２９は、駆動部（図示しない）によって回転軸２９ａが図１２に示す矢印の方向に回転することで、帯状極板２５がリール状に巻き取られるようになっている。複数のガイドローラ２４1〜２４4は、帯状極板２５に巻き取りに必要な張力が掛かるように、帯状極板２５の上下面に交互に配置されている。ガイドローラ２４1〜２４4には、第１の湾曲矯正で説明したのと同様なものが用いられ、ガイドローラ２４3が湾曲矯正装置を兼ねている。
繰出し装置２８から繰り出された帯状極板２５は、ガイドローラ２４1〜２４2を通過した後、ガイドローラ２４3に搬送される。ガイドローラ２４3では、図９及び図１０に示すように、段部２６と凹部２７との境界Ｘに、集電体露出部２５ａと活物質含有層２５ｂとの境界が位置し、集電体露出部２５ａのみが段部２６上に配置される。活物質含有層２５ｂは、凹部２７に配置される。これにより、帯状極板２５の搬送方向（長手方向）に加わる巻取り張力を、集電体露出部２５ａに集中させることができる。その結果、集電体露出部２５ａを巻取り張力によって十分に伸ばすことができるため、帯状極板２５に生じた歪み及び反りを再度矯正することができる。ガイドローラ２４3を通過した帯状極板２５は、ガイドローラ２４4を経由して第２の巻取り装置２９に巻き取られる。
第２の巻取り装置２９でリール状に巻かれた帯状極板２５を必要に応じて所望のサイズに裁断することにより、電極が得られる。なお、帯状極板２５をそのまま電極として用いることもできる。
図８では、プレス装置２１としてプレスロールを用いたが、活物質含有層を高密度化できるものであればプレスロールの代わりに使用することができる。例えば、プレスロールの代わりに平板プレスを用いることができる。
図８，図１２では、複数のガイドローラのうち一つのガイドローラを湾曲矯正装置として使用したが、湾曲矯正装置として使用するガイドローラの数は一つに限らず、全部または全部のうちの複数個にすることができる。また、湾曲矯正装置として使用するガイドローラの位置も前段側から３つ目のガイドローラ２４3に限られるものではなく、任意の位置のガイドローラを用いることができる。
図９では、ガイドローラ２４3の回転軸方向の一方の端部に円周面から突出した段部２６を設けたが、段部の形成方法はこれに限定されず、集電体露出部を伸ばす効果が得られるものであれば良い。例えば図１１に例示されるように、回転軸方向の中央付近に円周面から突出した環状の段部２６を設け、段部２６に隣接する両側の円周面を凹部２７とすることができる。
図９〜図１１では、帯状極板の片側の長辺にのみ集電体露出部を設けたが、帯状極板の両方の長辺に集電体露出部を設けても良い。帯状極板の両方の長辺に集電体露出部を設けると、電極の反りと歪を防止する効果をより高めることができる。一方、図９のように、帯状極板の片側の長辺にのみ集電体露出部を設けると、高い電池容量とエネルギー密度を得ることができる。
図９〜図１１では、帯状極板の両面に活物質含有層を設けたが、帯状極板の片面のみに活物質含有層を設けることもできる。
図９〜図１１では、帯状集電体の長辺方向に連続的に活物質含有層を形成したが、帯状集電体の長辺方向に間欠的に活物質含有層を形成し、活物質含有層の間に活物質含有層未形成部を設けても良い。
以上説明した第３の実施形態によれば、圧縮成形、乾燥それぞれの工程の後に湾曲矯正が行われる。湾曲矯正では、帯状極板を、集電体露出部がローラの段部に位置し、かつ活物質含有層がローラの凹部に位置するように配置し、帯状極板の長辺方向に張力を加えるため、張力を集電体露出部に集中させることができ、集電体露出部を塑性変形させて十分に伸ばすことができる。これにより、圧縮成形と乾燥工程で電極に生じた歪みや反りを矯正することができる。その結果、品質の優れた電極を高い生産効率で製造することが可能となる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態によれば、帯状極板の圧縮成形と、湾曲矯正とを含む電極の製造方法を提供することができる。
圧縮成形は、第３の実施形態のように一度で行っても良いが、多段階に分けて行うこともできる。圧縮成形を多段階に分けて行うと、それぞれの段階で必要な荷重（圧力）が減るため、各段階で電極に生じる反りや歪みが小さくなる。このため、一度で目的の厚み（もしくは密度）まで圧縮した場合に生じる電極の歪みと、複数回に分けて目的の厚み（もしくは密度）まで圧縮した場合に生じる電極の歪み（複数回に分けて生じた電極の歪みの和）とを比べた場合、後者の歪みの方がより小さくなる。よって、複数回に分けて圧縮成形を行った後、湾曲矯正を行うことにより、反りや歪みがなく、かつ高密度な電極を効率良く製造することができる。
複数回に分けて圧縮成形を行う場合、全ての回が終了した後に湾曲矯正を施すことで電極の反りや歪みを少なくすることができるが、圧縮成形の各回毎に湾曲矯正を行うことにより、電極の反りや歪みをさらに少なくすることが可能である。
以下、圧縮成形を二段階に分け、各段階毎に湾曲矯正を行う例を図１３を参照して説明する。図１３は、電極の製造に用いるプレス装置及びガイドローラを示す模式図である。図１３に示すように、製造工程の前段側から後段に向かって第１のプレス装置２１1、複数の金属製ガイドローラ２４1〜２４4、第２のプレス装置２１2が配置されている。第１，第２のプレス装置２１1，２１2は、それぞれ、１対のプレスロール２１ａ，２１ｂを有する。プレスロール２１ａ，２１ｂは、駆動部（図示しない）によって図１３に示す矢印の方向に回転することにより、プレスロール２１ａ，２１間に挿入された帯状極板２５を圧縮成形する。複数のガイドローラ２４1〜２４4は、帯状極板２５に搬送に必要な張力が掛かるように、帯状極板２５の上下面に交互に配置されている。ガイドローラ２４1〜２４4には、第１の湾曲矯正で説明したのと同様なものが用いられ、ガイドローラ２４3が湾曲矯正装置を兼ねている。第２のプレス装置２１2を通過した帯状極板は、ガイドロール装置を経由して巻取り装置によりリール状に巻き取られる。ガイドロール装置及び巻取り装置には、図８に示すものを使用することができる。
まず、第３の実施形態で説明したのと同様にして得られた帯状極板２５を、第１のプレス装置２１1のプレスロール２１ａ，２１ｂ間に挿入し、圧縮成形を施す。帯状極板２５の挿入方向が帯状極板２５の長手方向に平行であるため、プレス圧力は、活物質含有層２５ｂに主に加わり、活物質含有層２５ｂが圧縮成形され、密度が高められる。集電体露出部２５ａには、プレス圧力がほとんど加わらないため、活物質含有層２５ｂの下地集電体に比して伸びが小さくなる。その結果、帯状極板２５に歪みや反りが生じる。
第１のプレス装置２１1のプレスロール２１ａ，２１ｂ間を通過した帯状極板２５は、ガイドローラ２４1〜２４2を経由してガイドローラ２４3まで搬送される。ガイドローラ２４3では、図９及び図１０に示すように、段部２６と凹部２７との境界Ｘに、集電体露出部２５ａと活物質含有層２５ｂとの境界が位置し、集電体露出部２５ａのみが段部２６上に配置される。活物質含有層２５ｂは、凹部２７に配置される。これにより、帯状極板２５の搬送方向（長手方向）に加わる巻取り張力を、集電体露出部２５ａに集中させることができる。その結果、集電体露出部２５ａを巻取り張力によって十分に伸ばすことができるため、帯状極板２５に生じた歪み及び反りを矯正することができる。ガイドローラ２４3を通過した帯状極板２５は、ガイドローラ２４4を経由して第２のプレス装置２１2に搬送される。
帯状極板２５を、第２のプレス装置２１2のプレスロール２１ａ，２１ｂ間に挿入し、圧縮成形を施す。帯状極板２５の挿入方向が帯状極板２５の長手方向に平行であるため、プレス圧力は、活物質含有層２５ｂに主に加わり、活物質含有層２５ｂが圧縮成形され、密度が高められる。集電体露出部２５ａには、プレス圧力がほとんど加わらないため、活物質含有層２５ｂの下地集電体に比して伸びが小さくなる。その結果、帯状極板２５に歪みや反りが生じる。
第２のプレス装置２１2を通過した帯状極板２５は、複数のガイドローラを経由して巻取り装置まで搬送される。複数のガイドローラのうちの一つが湾曲矯正装置を兼ねているため、帯状極板２５に生じた歪み及び反りを矯正することができる。巻取り装置でリール状に巻かれた帯状極板を必要に応じて所望のサイズに裁断することにより、電極が得られる。なお、帯状極板をそのまま電極として用いることもできる。
図１３では、圧縮成形を二段階に分けて行ったが、これに限定されるものではなく、三段階以上に分けて行うことができる。三段階以上の場合、圧縮成形を一段階行うたびに湾曲矯正を行い、その後、必要に応じて所望のサイズに裁断することにより、電極が得られる。
図１３では、プレス装置２１としてプレスロールを用いたが、活物質含有層を高密度化できるものであればプレスロールの代わりに使用することができる。例えば、プレスロールの代わりに平板プレスを用いることができる。
図１３では、複数のガイドローラのうち一つのガイドローラを湾曲矯正装置として使用したが、湾曲矯正装置として使用するガイドローラの数は一つに限らず、全部または全部のうちの複数個にすることができる。また、湾曲矯正装置として使用するガイドローラの位置も前段側から３つ目のガイドローラ２４3に限られるものではなく、任意の位置のガイドローラを用いることができる。さらに、湾曲矯正装置として使用するガイドローラの位置及び数は、全ての工程で同じに揃えても、各工程毎に異ならせても良い。
以上説明した第４の実施形態によれば、多段階圧縮成形と、湾曲矯正とを含む電極の製造方法が提供される。多段階圧縮成形によると、一回の工程で圧縮成形を行う場合に比して電極に生じる歪みや反りを小さくすることができる。また、湾曲矯正では、帯状極板を、集電体露出部がローラの段部に位置し、かつ活物質含有層がローラの凹部に位置するように配置し、帯状極板の長辺方向に張力を加えるため、張力を集電体露出部に集中させることができ、集電体露出部を塑性変形させて十分に伸ばすことができる。従って、多段階圧縮成形と湾曲矯正とを組み合わせることにより、電極に生じた歪みや反りを十分に矯正することができる。その結果、品質の優れた電極を高い生産効率で製造することが可能となる。
（第５の実施形態）
第５の実施形態によれば、正極と、負極と、非水電解質とを備える電池の製造方法が提供される。正極及び負極のうち少なくとも一方の電極は、第３〜第４の実施形態に係るいずれかの方法で製造される。図１４は、第３の実施形態に係る方法で製造される非水電解質電池の展開斜視図である。図１５は、図１４に示す電池で用いられる電極群の部分展開斜視図である。
図１４に示す電池は、密閉型の角型非水電解質二次電池である。非水電解質二次電池は、外装缶１と、蓋２と、正極出力端子３と、負極出力端子４と、電極群５とを備える。図１４に示すように、外装缶１は、有底角筒形状をなし、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成される。
図１５に示すように、偏平型の電極群５は、正極６と負極７がその間にセパレータ８を介して偏平形状に捲回されたものである。正極６は、例えば金属箔からなる帯状の正極集電体と、正極集電体の集電体露出部からなる正極集電タブ６ａと、少なくとも正極集電タブ６ａの部分を除いて正極集電体に形成された正極活物質層６ｂとを含む。一方、負極７は、例えば金属箔からなる帯状の負極集電体と、負極集電体の集電体露出部からなる負極集電タブ７ａと、少なくとも負極集電タブ７ａの部分を除いて負極集電体に形成された負極活物質層７ｂとを含む。
このような正極６、セパレータ８及び負極７は、正極集電タブ６ａが電極群の捲回軸方向にセパレータ８から突出し、かつ負極集電タブ７ａがこれとは反対方向にセパレータ８から突出するよう、正極６及び負極７の位置をずらして捲回されている。このような捲回により、電極群５は、図１５に示すように、一方の端面から渦巻状に捲回された正極集電タブ６ａが突出し、かつ他方の端面から渦巻状に捲回された負極集電タブ７ａが突出している。
電解液（図示しない）は、電極群５に含浸されている。矩形板状の蓋２は、外装缶１の開口部に例えばレーザでシーム溶接される。蓋２は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成される。蓋２と外装缶１は、同じ種類の金属から形成されることが望ましい。
図１４に示すように、蓋２の外面の中央付近に安全弁９が設けられている。安全弁９は、蓋２の外面に設けられた矩形状の凹部９ａと、凹部９ａ内に設けられたＸ字状の溝部９ｂとを有する。溝部９ｂは、例えば、蓋２を板厚方向にプレス成型することにより形成される。注液口１０は、蓋２に開口され、電解液の注液後に封止される。
蓋２の外面には、安全弁９を間に挟んだ両側に正負極出力端子３，４が絶縁ガスケット（図示しない）を介してかしめ固定されている。負極活物質に炭素系材料を使用するリチウムイオン二次電池の場合、正極出力端子３には、例えば、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用され、負極出力端子４には、例えば、銅、ニッケル、ニッケルメッキされた鉄などの金属が使用される。また、負極活物質にチタン酸リチウムを使用する場合は、上記に加え、負極出力端子４にアルミニウムあるいはアルミニウム合金を使用してもかまわない。
正極リード１１は、一端が、正極出力端子３にかしめ固定あるいは溶接によって電気的に接続され、かつ他端が正極集電タブ６ａに電気的に接続されている。負極リード１２は、一端が、負極出力端子４にかしめ固定あるいは溶接によって電気的に接続され、かつ他端が負極集電タブ７ａに電気的に接続されている。正負極リード１１，１２を正負極集電タブ６ａ，７ａに電気的に接続する方法は、特に限定されるものではないが、例えば超音波溶接やレーザ溶接等の溶接が挙げられる。
このように、正極出力端子３と正極集電タブ６ａとが正極リード１１を介して電気的に接続され、負極出力端子４と負極集電タブ７ａとが負極リード１２を介して電気的に接続されることにより、正負極出力端子３，４から電流を取り出せるようになる。
正負極リード１１，１２の材質は、特に指定しないが、正負極出力端子３，４と同じ材質にすることが望ましい。例えば、出力端子の材質がアルミニウム又はアルミニウム合金の場合は、リードの材質をアルミニウム、アルミニウム合金にすることが好ましい。また、出力端子が銅の場合は、リードの材質を銅などにすることが望ましい。
ここで、セパレータ及び非水電解質について説明する。
セパレータは、特に限定されるものではなく、例えば、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物などを用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー、セルロースなどをあげることができる。
非水電解質には、非水溶媒に電解質（例えば、リチウム塩）を溶解させた非水電解液を用いることができる。非水溶媒は、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、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）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフランなどを挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質は、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）などのリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、０．２ｍｏｌ／Ｌ〜３ｍｏｌ／Ｌとすることが望ましい。電解質の濃度が低すぎると十分なイオン導電性を得ることができない場合がある。一方、高すぎると電解液に完全に溶解できない場合がある。
以上説明した第５の実施形態によれば、帯状極板を集電体露出部がローラの段部に位置し、かつ活物質含有層がローラの凹部に位置するように配置し、帯状極板の長辺方向に張力を加えるため、張力を集電体露出部に集中させることができ、集電体露出部を塑性変形させて十分に伸ばすことができる。これにより、圧縮成形や乾燥工程等の製造工程で電極に生じた歪みや反りを矯正することができる。また、捲回型電極群を作製する工程において生じていた電極の破断、巻きズレや皺・亀裂などの問題を解消することができるため、品質、生産効率に優れた電極の製造を実現することができる。
なお、湾曲矯正が施されるのは、圧縮成形もしくは乾燥が施された帯状極板に限らず、活物質含有層の下地集電体と集電体露出部との伸びの差に起因して反りや歪みを生じた場合に有効である。
第３の実施形態における第１，第２の湾曲矯正、第４の実施形態における湾曲矯正は、第１の実施形態に係る湾曲矯正と同様な方法で行うことが可能である。
以下に実施例を説明するが、実施形態の主旨を超えない限り、実施形態は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。
（実施例１）
以下に、リチウムイオン二次電池用の正極および負極の実施例を示す。
正極活物質としてＬｉＣｏＯ2と、導電剤として黒鉛粉末と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを混合し、これらを有機溶媒に分散させ、スラリーを調製した。得られたスラリーを集電体としての帯状アルミニウム箔に長辺一辺の両面を除いて塗布した後、乾燥することにより、帯状の正極板を作製した。
負極活物質としてＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12と、導電剤として炭素粉末と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを混合し、これらを有機溶媒に分散させ、スラリーを調製した。得られたスラリーを集電体としての帯状アルミニウム箔に長辺一辺の両面を除いて塗布した後、乾燥することにより、帯状の負極板を作製した。
帯状の正極板、帯状の負極板それぞれについて、図1に示すプレス装置２１で活物質含有層を圧縮した後、ガイドローラ装置２２を経由して巻取り装置２３によりフープ状に巻き取った。湾曲矯正装置を兼ねたガイドローラ２４3では、段部２６と凹部２７との境界Ｘに、集電体露出部２５ａと活物質含有層２５ｂとの境界を位置させ、集電体露出部２５ａを段部２６上に配置し、活物質含有層２５ｂを凹部２７に配置した。表１に、段部２６の段差Ｈ、テーパーＲを示す。また、プレス装置２１による圧縮成形工程から巻取り装置２３によりフープ状に巻き取られるまで、帯状の正極板、帯状の負極板それぞれの長手方向に引張張力（巻取り張力）が加わった。帯状の正極板、帯状の負極板それぞれの短辺方向に平行な断面での引張応力Ｆを下記表１に示す。帯状の正極板、帯状の負極板それぞれについて、湾曲矯正工程では加熱処理を行わず、室温（ＲＴ）雰囲気で湾曲矯正を行った。
巻取り装置２３によりフープ状に巻き取った正極板及び負極板をそれぞれ、１ｍの長さに切り出し、歪み量を計測した。歪み量は、正極６の場合、図７に示すように、正極６の長さＬ（１ｍ）と平行な地点と、正極６の最も湾曲した部分との最短距離Ｙ1である。負極７の場合、負極７の長さＬ（１ｍ）と平行な地点と、負極７の最も湾曲した部分との最短距離Ｙ2を歪み量とする。歪み量の測定結果を表１に示す。
歪み量の測定後、正極と負極の間にセパレータを配置し、集電体露出部からなる正極集電タブを電極群の捲回軸方向にセパレータから突出させ、かつ集電体露出部からなる負極集電タブをこれとは反対方向にセパレータから突出させ、扁平形状に捲回することにより、図６に示す電極群を作製した。電極群作製工程での捲回時の電極破断の有無、さらに作製した電極群を分解して電極の捲きズレ、皺や亀裂の有無を調査した。結果を表２に示す。
（実施例２〜１８および比較例１）
ガイドローラに設ける段部の段差Ｈ、テーパーＲ、帯状の正負極板の引張応力Ｆ、さらに電極の加熱温度Ｔの条件を表１に示した様にすること以外は、実施例１と同様にした。結果を表１、２に示す。なお、比較例１では、ガイドローラに段部を設けず、電極の歪み、反りの矯正を一切行わなかった。また、加熱温度Ｔが「ＲＴ」と表示されているものは、室温（ＲＴ）雰囲気で湾曲矯正を行った。加熱温度Ｔに１４０℃と記載されている実施例１３では、正負極板に１４０℃の加熱処理を施しながら湾曲矯正を行った。
（比較例２）
湾曲矯正装置を兼ねたガイドローラ２４3の段部２６上に集電体露出部２５ａと活物質含有層２５ｂとの境界を位置させ、かつ段部２６上に、集電体露出部２５ａの短辺方向の幅分全てと、集電体露出部２５ａの短辺方向幅と等しい幅分の活物質含有層２５ｂとを配置すること以外は、実施例１と同様にした。結果を表１、２に示す。
（実施例１９〜２１）
ガイドローラに設ける段部の段差Ｈ、テーパーＲ、帯状の正負極板の引張応力Ｆ、さらに電極の加熱温度Ｔの条件を表１に示した様にすること以外は、実施例１と同様にした。結果を表１、２に示す。
Figure 0005596183
Figure 0005596183
表１，２から明らかなように、実施例１〜１８によると、正極歪み量及び負極歪み量の双方が、比較例１に比して小さくなることがわかる。また、実施例１〜１８によると、電極作製時の電極破断が皆無である。一方、比較例２では、活物質含有層が段部上に配置されているため、集電体露出部だけに集中させたい応力が活物質含有層にも分散し、集電体露出部に比して厚みの大きい活物質含有層の方により応力が集中した。このため、比較例２によると、捲回時に電極破断を生じ、電極破断に至らずに作製できた電極群内では、巻きずれがあり、しかも電極群内の正負極に皺と亀裂が生じていた。
実施例１〜４と実施例１４，１５との比較から、段差Ｈが１５０％以上６００％以下の実施例１〜４の正負極の歪みが、段差Ｈが１５０％未満の実施例１４に比して大幅に矯正されていることが分かる。段差Ｈが６００％を超えている実施例１５では、正負極の歪みが小さくなるものの、電極群を作製するために正負極を捲回すると皺や亀裂が生じることがあった。しかし、実施例１９〜２１の結果から、段差Ｈが６００％を超えている場合でも、段差Ｈを７５０％未満にすると、正負極の歪みが小さくなり、かつ正負極を捲回する際の皺及び亀裂の発生が皆無になることがわかった。
実施例１，５〜８，１６の比較から、テーパーＲが１５ｍｍ以下の実施例１，５〜８の正負極の歪みが、テーパーＲが１５ｍｍを超える実施例１６に比して大幅に矯正されていることが分かる。テーパーＲが小さい方が歪み量が小さくなるものの、テーパーＲが０．５ｍｍの実施例５では、電極群を作製するために正負極を捲回すると皺や亀裂が生じることがあった。
実施例１，９〜１２，１７，１８の比較から、引張応力Ｆが２０（Ｎ／ｍｍ2）以上の実施例１，９〜１２，１８の正負極の歪みが、引張応力Ｆが２０（Ｎ／ｍｍ2）未満の実施例１７に比して大幅に矯正されていることが分かる。引張応力Ｆが大きい方が歪み量が小さくなるものの、引張応力Ｆが１００を超える実施例１８では、電極群を作製するために正負極を捲回すると皺や亀裂が生じることがあった。
実施例１と実施例１３を比較することにより、加熱温度が６０℃以上１５０℃以下の実施例１３の正負極の歪みが、加熱処理を施さない実施例１に比して大幅に矯正されていることが分かる。
ガイドローラに設ける段部の段差Ｈ（％）は、活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さを１００％とした際に下記（Ａ）式を満たすことが望ましい。
１５０≦Ｈ≦７５０ （Ａ）
段差Ｈを１５０％以上７５０％以下にすることによって、集電体露出部に応力を十分に集中させて伸ばすことができるため、電極の反り及び歪み量を少なくすることができる。従って、電極を捲回した際の電極の破断を防止することができる。また、段差Ｈを１５０％以上７５０％未満にすることによって、圧縮成形で電極に生じた歪み及び反りを少なくすることができると共に、電極を捲回した際に電極に皺及び亀裂が生じるのを抑えることができる。
以上述べた少なくとも一つの実施形態及び実施例によれば、圧縮成形が施された帯状極板を、集電体露出部がローラの段部に位置し、かつ活物質含有層がローラの凹部に位置するように配置し、帯状極板の長辺方向に張力を加えるため、張力を集電体露出部に集中させることができ、集電体露出部を塑性変形させて十分に伸ばすことができる。これにより、帯状極板に加える張力を大幅に増加させることなく、圧縮成形で電極に生じた歪みや反りを矯正することができる。また、電極群を作製する際の電極破断を防止することができる。
（実施例２２）
以下に、リチウムイオン二次電池用の正極および負極の実施例を示す。
（第１の工程）
正極活物質としてＬｉＣｏＯ2と、導電剤として黒鉛粉末と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを混合し、これらを有機溶媒に分散させ、スラリーを調製した。得られたスラリーを集電体としての帯状アルミニウム箔に長辺一辺の両面を除いて塗布した後、乾燥した。ひきつづき、スリット装置で正極板をその長手方向に塗布部（活物質含有層）と未塗布部（集電体露出部）との幅の比率が９：１になるように裁断し、帯状の正極板を得た。
負極活物質としてＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12と、導電剤として炭素粉末と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを混合し、これらを有機溶媒に分散させ、スラリーを調製した。得られたスラリーを集電体としての帯状アルミニウム箔に長辺一辺の両面を除いて塗布した後、乾燥した。ひきつづき、スリット装置で負極板をその長手方向に塗布部（活物質含有層）と未塗布部（集電体露出部）との幅の比率が９：１になるように裁断し、帯状の負極板を得た。
帯状の正極板、帯状の負極板それぞれについて、図８に示すプレス装置２１で活物質含有層を圧縮した後、ガイドローラ装置２２を経由して第１の巻取り装置２３1によりリール状に巻き取った。湾曲矯正装置を兼ねたガイドローラ２４3では、段部２６と凹部２７との境界Ｘに、集電体露出部２５ａと活物質含有層２５ｂとの境界を位置させ、集電体露出部２５ａを段部２６上に配置し、活物質含有層２５ｂを凹部２７に配置した。段部２６の段差Ｈは３００％で、テーパーＲは６．５ｍｍであった。また、プレス装置２１による圧縮成形工程から第１の巻取り装置２３1によりリール状に巻き取られるまで、帯状の正極板、帯状の負極板それぞれの長手方向に引張張力（巻取り張力）が加わった。帯状の正極板、帯状の負極板それぞれの短辺方向に平行な断面での引張応力Ｆは４０（Ｎ／ｍｍ2）であった。帯状の正極板、帯状の負極板それぞれについて、湾曲矯正工程では加熱処理を行わず、室温（ＲＴ）雰囲気で湾曲矯正を行った。
第１の巻取り装置２３1によりリール状に巻き取られた正極板及び負極板それぞれから、１ｍの長さ分を切り出し、歪み量を計測した。歪み量は、正極６の場合、図７に示すように、正極６の長さＬ（１ｍ）と平行な地点と、正極６の最も湾曲した部分との最短距離Ｙ1である。負極７の場合、負極７の長さＬ（１ｍ）と平行な地点と、負極７の最も湾曲した部分との最短距離Ｙ2を歪み量とする。
（第２の工程）
第１の工程後のリール状の正極板及び負極板に乾燥処理をそれぞれ施した。乾燥条件は、１５０℃の真空雰囲気で１０時間とした。その後、リール状の正極板及び負極板それぞれから、１ｍの長さ分を切り出し、第1の工程で説明したのと同様にして歪み量を計測した。
（第３の工程）
リール状の正極板及び負極板それぞれについて、図１２に示す繰出し装置２８を用いて繰り出し、ガイドローラ２４1〜２４2を経由してガイドローラ２４3に搬送した。ガイドローラ２４3では、第１の工程で説明したのと同様にして湾曲矯正を行った。その後、リール状の正極板及び負極板それぞれから、１ｍの長さ分を切り出し、第1の工程で説明したのと同様にして歪み量を計測した。
第３の工程で歪み量の測定を行った正極と負極の間にセパレータを配置し、集電体露出部からなる正極集電タブを電極群の捲回軸方向にセパレータから突出させ、かつ集電体露出部からなる負極集電タブをこれとは反対方向にセパレータから突出させ、扁平形状に捲回することにより、図１５に示す電極群を作製した。電極群作製工程での捲回時の電極破断の頻度を調査した。また、電極群作製工程では、捲回時、センサで正負極の端部を検知して正負極の蛇行補正を行なった。その際の補正量を電極の蛇行量とした。
（比較例３）
ガイドローラに段部を設けず、電極の歪み、反りの矯正を一切行わないこと以外は、実施例２２と同様にして正負極及び電極群を製造し、歪み量、蛇行量及び破断頻度を測定した。
（比較例４）
第１の工程と第３の工程で行われる湾曲矯正を下記のように変更すること以外は、実施例２２と同様にして正負極及び電極群を製造し、歪み量、蛇行量及び破断頻度を測定した。
湾曲矯正装置を兼ねたガイドローラ２４3の段部２６上に、集電体露出部２５ａと活物質含有層２５ｂとの境界を配置した。また、段部２６上に、集電体露出部２５ａの短辺方向の幅分全てと、集電体露出部２５ａの短辺方向幅と等しい幅分の活物質含有層２５ｂとを配置した。段部２６の段差Ｈ、テーパーＲ、引張応力Ｆは、実施例２２と同様な条件にした。また、実施例２２と同様に室温（ＲＴ）雰囲気で湾曲矯正を行った。
下記表３に、実施例２２及び比較例４の歪み量及び蛇行量を、比較例３の測定値を１００％として表示した結果と、実施例２２及び比較例３，４の電極板の破断頻度とを示す。
Figure 0005596183
表３から明らかなように、実施例２２によると、第３の工程後の正負極双方の歪み量及び蛇行量が比較例３に比して小さく、また、実施例２２と比較例４と比較した場合、第１〜第３の工程いずれでも正負極双方の歪み量が比較例４に比して小さく、また電極群作製時の蛇行量も比較例４に比して小さいことがわかる。また、捲回型電極群を作製する際の正負極の破断頻度が、実施例１では皆無であるのに対し、比較例３，４では時々生じた。
（実施例２３）
第二の工程における乾燥条件を１５０℃の大気圧雰囲気で１０時間とすること以外は、実施例２２と同様にして正負極及び電極群を製造し、歪み量、蛇行量及び破断頻度を測定した。
（比較例５）
ガイドローラに段部を設けず、電極の歪み、反りの矯正を一切行わないこと以外は、実施例２３と同様にして正負極及び電極群を製造し、歪み量、蛇行量及び破断頻度を測定した。
（比較例６）
第１の工程と第３の工程で行われる湾曲矯正を比較例４と同様にすること以外は、実施例２３と同様にして正負極及び電極群を製造し、歪み量、蛇行量及び破断頻度を測定した。
下記表４に、実施例２３及び比較例６の歪み量及び蛇行量を、比較例５の測定値を１００％として表示した結果と、実施例２３及び比較例５，６の電極板の破断頻度とを示す。
Figure 0005596183
表４から明らかなように、実施例２３によると、第３の工程後の正負極双方の歪み量及び蛇行量が比較例５に比して小さく、また、実施例２３と比較例６と比較した場合、第１〜第３の工程いずれでも正負極双方の歪み量が比較例６に比して小さく、また電極群作製時の蛇行量も比較例６に比して小さいことがわかる。また、捲回型電極群を作製する際の正負極の破断頻度が、実施例２３では皆無であるのに対し、比較例５，６では時々生じた。
（実施例２４）
（第１の工程）
実施例２２の第1の工程で説明したのと同様にして作製した帯状の正極板、帯状の負極板それぞれについて、図１２に示す第１のプレス装置２１1で活物質含有層を圧縮前の厚さ（塗布・乾燥後を１００％とする）の９０％になるまで圧縮した後、ガイドローラ２４1〜２４4により搬送した。ガイドローラ２４3では、実施例２２で説明したのと同様にして湾曲矯正を行った。その後、実施例２２と同様にして歪み量を測定した。
（第２の工程）
第１の工程で歪み量を測定した後、第２のプレス装置２１2で活物質含有層を圧縮前の厚さ（塗布・乾燥後を１００％とする）の８０％になるまで圧縮した。第２のプレス装置２１2を通過した帯状極板２５に実施例２２で説明したのと同様にして湾曲矯正を行った。その後、実施例２２と同様にして歪み量を測定した。
（第３の工程）
第２の工程で歪み量を測定した後、第1、第２のプレス装置と同様な構成の第３のプレス装置で活物質含有層を圧縮前の厚さ（塗布・乾燥後を１００％とする）の７５％になるまで圧縮した。第３のプレス装置を通過した帯状極板に実施例２２で説明したのと同様にして湾曲矯正を行った。その後、実施例２２と同様にして歪み量を測定した。
第３の工程で歪み量の測定を行った正極と負極の間にセパレータを配置し、集電体露出部からなる正極集電タブを電極群の捲回軸方向にセパレータから突出させ、かつ集電体露出部からなる負極集電タブをこれとは反対方向にセパレータから突出させ、扁平形状に捲回することにより、図１５に示す電極群を作製した。電極群作製工程での捲回時の電極破断の頻度と、電極板の蛇行量を調査した。
（比較例７）
ガイドローラに段部を設けず、電極の歪み、反りの矯正を一切行わないこと以外は、実施例２４と同様にして正負極及び電極群を製造し、歪み量、蛇行量及び破断頻度を測定した。
（比較例８）
第１〜第３の工程で行われる湾曲矯正を比較例４と同様にすること以外は、実施例２４と同様にして正負極及び電極群を製造し、歪み量、蛇行量及び破断頻度を測定した。
下記表５に、実施例２４及び比較例８の歪み量及び蛇行量を、比較例７の測定値を１００％として表示した結果と、実施例２４及び比較例７，８の電極板の破断頻度とを示す。
Figure 0005596183
表５から明らかなように、実施例２４によると、第３の工程後の正負極双方の歪み量及び蛇行量が比較例７に比して小さく、また、実施例２４と比較例８と比較した場合、第１〜第３の工程いずれでも正負極双方の歪み量が比較例８に比して小さく、また電極群作製時の蛇行量も比較例８に比して小さいことがわかる。また、捲回型電極群を作製する際の正負極の破断頻度が、実施例２４では皆無であるのに対し、比較例７，８では時々生じた。
（実施例２５）
段部２６の段差Ｈを６００％にすること以外は、実施例２２と同様にして正負極及び電極群を製造し、歪み量、蛇行量及び破断頻度を測定した。その結果を表３に併記する。
（実施例２６）
段部２６の段差Ｈを７４０％にすること以外は、実施例２２と同様にして正負極及び電極群を製造し、歪み量、蛇行量及び破断頻度を測定した。その結果を表３に併記する。
表３から明らかなように、実施例２５，２６によると、第３の工程後の正負極双方の歪み量及び蛇行量が比較例３に比して小さく、また、実施例２５，２６と比較例４と比較した場合、第１〜第３の工程いずれでも正負極双方の歪み量が比較例４に比して小さく、また電極群作製時の蛇行量も比較例４に比して小さいことがわかる。また、捲回型電極群を作製する際の正負極の破断頻度が、実施例２５，２６では皆無であった。
ガイドローラに設ける段部の段差Ｈ（％）は、活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さを１００％とした際に下記（Ａ）式を満たすことが望ましい。
１５０≦Ｈ≦７５０ （Ａ）
段差Ｈを１５０％以上７５０％以下にすることによって、集電体露出部に応力を十分に集中させて伸ばすことができるため、電極の反り及び歪み量を少なくすることができる。従って、電極を捲回した際の電極の破断を防止することができる。また、段差Ｈを１５０％以上７５０％未満にすることによって、圧縮成形で電極に生じた歪み及び反りを少なくすることができると共に、電極を捲回した際に電極に破断が生じるのを抑えることができる。
以上に実施形態及び実施例を説明したが、説明したものに限定されるものではない。例えば、活物質含有ペーストを塗布した厚さや重量、塗布部と未塗布部との比率、電極板の圧縮密度、または第二の工程の影響などに応じて、ガイドローラに設ける段部の段差や形状、引っ張り応力などを適宜変更することで同等の効果を得ることが出来る。さらに、活物質ペーストの塗布は連続であっても間欠であっても同等の効果が得ることが出来、電極の集電基材もアルミニウム箔に限定されるものではなく、その材質や厚み、引っ張り強度や硬度に応じて、前記した段差の高さや形状、引っ張り応力などを適宜変更することで、やはり同等の効果を得ることが出来る。
以上述べた少なくとも一つの実施形態及び実施例によれば、集電体露出部がローラの段部に位置し、かつ活物質含有層がローラの凹部に位置するように配置し、帯状集電体の長辺方向に張力を加えることにより電極に生じた歪みや湾曲を矯正する。これにより、張力を集電体露出部に集中させることができ、集電体露出部を塑性変形させて十分に伸ばすことができる。その結果、帯状極板に加える張力を大幅に増加させることなく、圧縮成形で電極に生じた歪みや反りを矯正することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］帯状集電体と、前記帯状集電体の少なくとも一方の長辺に形成され、両面共に活物質含有層が存在しない集電体露出部と、前記帯状集電体の前記集電体露出部以外の少なくとも一部に形成された活物質含有層とを含む帯状極板の前記活物質含有層に、圧縮成形を施す工程と、円周面から突出した段部と、前記段部に隣接する凹部とを有するローラ上に、前記帯状極板を、前記集電体露出部が前記段部に位置し、かつ前記活物質含有層が前記凹部に位置するように配置し、前記帯状極板の長辺方向に張力を加える工程と
を含むことを特徴とする電極の製造方法。
［２］前記段部の段差が下記（Ａ）式を満たすことを特徴とする［１］記載の電極の製造方法。
１５０≦Ｈ≦７５０ （Ａ）
但し、Ｈは、前記電極の前記活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さを１００％とした際の前記段差の大きさ（％）である。
［３］前記段部の段差が下記（１）式を満たすことを特徴とする［１］記載の電極の製造方法。
１５０≦Ｈ≦６００ （１）
但し、Ｈは、前記電極の前記活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さを１００％とした際の前記段差の大きさ（％）である。
［４］前記段部のテーパーＲ（ｍｍ）を、Ｒ≦１５とすることを特徴とする［２］または［３］いずれか記載の電極の製造方法。
［５］前記張力を加える工程での前記帯状極板の引張応力Ｆ（Ｎ／ｍｍ 2 ）が、２０≦Ｆ≦１００を満たすことを特徴とする［２］または［３］いずれか記載の電極の製造方法。
［６］前記張力を加える工程では、前記帯状極板に６０℃以上１５０℃以下の温度で加熱処理が施されることを特徴とする［５］記載の電極の製造方法。
［７］前記活物質含有層は、前記帯状集電体の長手方向に連続的もしくは間欠的に形成されていることを特徴とする［２］または［３］いずれか記載の電極の製造方法。
［８］前記帯状集電体は、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔または銅箔であることを特徴とする［２］または［３］いずれか記載の電極の製造方法。
［９］正極と、負極と、非水電解質とを備える電池の製造方法であって、前記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の電極が、［１］〜［８］いずれか記載の方法で製造されることを特徴とする電池の製造方法。
［１０］帯状集電体と、前記帯状集電体の少なくとも一方の長辺に形成され、両面共に活物質含有層が存在しない集電体露出部と、前記帯状集電体の前記集電体露出部以外の少なくとも一部に形成された活物質含有層とを含む電極の製造方法であって、円周面から突出した段部と、前記段部に隣接する凹部とを有するローラ上に、前記集電体露出部が前記段部に位置し、かつ前記活物質含有層が前記凹部に位置するように配置し、前記帯状集電体の長辺方向に張力を加える工程を含むことを特徴とする電極の製造方法。
［１１］前記張力を加える工程は、活物質含有層を圧縮成形する工程の後に行われることを特徴とする［１０］記載の電極の製造方法。
［１２］前記張力を加える工程の後に乾燥工程が行われ、前記乾燥工程の後、前記張力を加える工程が再度行われることを特徴とする［１１］記載の電極の製造方法。
［１３］前記張力を加える工程と、前記活物質含有層を圧縮成形する工程とが交互に行われることを特徴とする［１１］記載の電極の製造方法。
［１４］前記活物質含有層は、前記帯状集電体の長手方向に連続的もしくは間欠的に形成されていることを特徴とする［１２］または［１３］いずれか記載の電極の製造方法。
［１５］前記帯状集電体は、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔または銅箔であることを特徴とする［１２］または［１３］いずれか記載の電極の製造方法。
［１６］正極と、負極と、非水電解質とを備える電池の製造方法であって、前記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の電極が、［１０］〜［１５］いずれか記載の方法で製造されることを特徴とする電池の製造方法。
１…外装缶、２…蓋、３…正極出力端子、４…負極出力端子、５…電極群、６…正極、６ａ…正極集電タブ、６ｂ…正極活物質含有層、７…負極、７ａ…負極集電タブ、７ｂ…負極活物質含有層、８…セパレータ、９…安全弁、９ａ…凹部、９ｂ…溝部、１０…注液口、１１…正極リード、１２…負極リード、２１…プレス装置、２１1，２１2…第１，第２のプレス装置、２１ａ，２１ｂ…プレスロール、２２…ガイドローラ装置、２３…巻取り装置、２３1…第１の巻取り装置、２４1〜２４5…ガイドローラ、２５…帯状極板、２５ａ…集電体露出部、２５ｂ…活物質含有層、２６…段部、２７…凹部、２８…繰出し装置、２９…第２の巻取り装置。

Claims (10)

  1. 帯状集電体と、前記帯状集電体の少なくとも一方の長辺に形成され、両面共に活物質含有層が存在しない集電体露出部と、前記帯状集電体の前記集電体露出部以外の少なくとも一部に形成された活物質含有層とを含む電極の製造方法であって、
    前記帯状集電体と、前記集電体露出部と、前記活物質含有層とを含む帯状極板の前記活物質含有層に、圧縮成形を施す工程と、
    前記圧縮成形を施す工程の後に、円周面から突出した段部と、前記段部に隣接する凹部とを有するローラ上に、前記集電体露出部が前記段部に位置し、かつ前記活物質含有層が前記凹部に位置するように配置し、前記帯状集電体の長辺方向に張力を加える工程と、
    前記張力を加える工程の後に、前記帯状極板を乾燥させる工程と
    を含み、
    前記乾燥工程の後、前記張力を加える工程が再度行われることを特徴とする電極の製造方法。
  2. 帯状集電体と、前記帯状集電体の少なくとも一方の長辺に形成され、両面共に活物質含有層が存在しない集電体露出部と、前記帯状集電体の前記集電体露出部以外の少なくとも一部に形成された活物質含有層とを含む電極の製造方法であって、
    前記帯状集電体と、前記集電体露出部と、前記活物質含有層とを含む帯状極板の前記活物質含有層に、圧縮成形を施す工程と、
    前記圧縮成形を施す工程の後に、円周面から突出した段部と、前記段部に隣接する凹部とを有するローラ上に、前記集電体露出部が前記段部に位置し、かつ前記活物質含有層が前記凹部に位置するように配置し、前記帯状集電体の長辺方向に張力を加える工程と
    を含み、
    前記張力を加える工程と、前記圧縮成形を施す工程とが交互に行われることを特徴とする電極の製造方法。
  3. 前記活物質含有層は、前記帯状集電体の長手方向に連続的もしくは間欠的に形成されていることを特徴とする請求項１または２いずれか１項記載の電極の製造方法。
  4. 前記帯状集電体は、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔または銅箔であることを特徴とする請求項１または２いずれか１項記載の電極の製造方法。
  5. 前記段部の段差が下記（Ａ）式を満たすことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の電極の製造方法。
    １５０≦Ｈ≦７５０ （Ａ）
    但し、Ｈは、前記電極の前記活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さを１００％とした際の前記段差の大きさ（％）である。
  6. 前記段部の段差が下記（１）式を満たすことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の電極の製造方法。
    １５０≦Ｈ≦６００ （１）
    但し、Ｈは、前記電極の前記活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さを１００％とした際の前記段差の大きさ（％）である。
  7. 前記段部のテーパーＲ（ｍｍ）を、Ｒ≦１５とすることを特徴とする請求項５または６いずれか１項記載の電極の製造方法。
  8. 前記張力を加える工程での前記帯状極板の引張応力Ｆ（Ｎ／ｍｍ 2 ）が、２０≦Ｆ≦１００を満たすことを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の電極の製造方法。
  9. 前記張力を加える工程では、前記帯状極板に６０℃以上１５０℃以下の温度で加熱処理が施されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の電極の製造方法。
  10. 正極と、負極と、非水電解質とを備える電池の製造方法であって、
    前記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の電極が、請求項１〜９いずれか１項記載の方法で製造されることを特徴とする電池の製造方法。
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