JP5891884B2 - 非水電解液二次電池用電極の製造方法 - Google Patents
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Description
(a)前記所定パターンが凸部となるように形成した母型上の凸部外周部分に凸部高さより薄い金属板を設置し、硬化時にゴム弾性を有する液状樹脂を塗工した後に硬化させて、所定パターンが凹形状でありその外周部表面に金属板が接合された樹脂版を作製する工程と、
(b)作製された前記樹脂版の凹部に活物質層形成用スラリーを充填し、そのスラリーを充填した凹部を覆うようにして前記樹脂版に前記集電体を積層する工程と、
(c)積層された前記樹脂版及び前記集電体からなる積層体を平板熱プレスして活物質層形成用スラリーを圧縮乾燥させる工程と、
(d)前記樹脂版を剥離し前記活物質層を前記集電体に転写する工程と、
を順次用いて形成することを特徴とする。
図1は、本発明の非水電解液二次電池用電極の要部断面を模式的に示す説明図である。非水電解液二次電池用電極1(以下、単に電極1とも呼ぶ)は、図1に示すように、集電体2上に、形状の良好な予め設定した所定パターン状に活物質層3が形成された構造となっている。これにより、活物質を均一にかつ有効に利用することが可能であり、高性能、高寿命な電池を作製することが可能となる。また、活物質層3が形成されていない集電体部位は、抵抗が小さいため、電気を取り出す端子部として有効に使用することが可能である。また、活物質層3は、樹脂版の凹版を使用し、樹脂版の凹部にのみ活物質を含むスラリーを充填し、その上に集電体を積層した状態で乾燥することにより、厚さ100μm以上での一括形成が可能となり、容量の大きい電極を簡便に得ることができる。
次に、凹形状の樹脂版の製造方法を示す。
図2(a)〜(c)は、本発明に基づく凹形状の樹脂版の製造方法を示す図である。
まず図2(a)に示すように、活物質層3を形成する部分を凸形状とした凸形状母型4を用意する。凸部は、所定パターン形状となるように形成する。
次に、活物質層の転写工程を説明する。
図3(a)〜(d)は、本発明に基づく活物質層の転写工程を示す図である。
まず、図3(a)に示すように、樹脂版6の凹部にのみ活物質層形成用スラリー7を充填する。次いで、図3(b)のように、樹脂版6の凹部側の面に集電体2を積層する。次いで、図3(c)のように、樹脂版6と集電体2とを積層した状態でプレス板8に挟み込み、スラリー7と集電体2とをより密着(接合)させ、熱プレスにより活物質層形成用スラリー7を乾燥させる。
200mm角、厚さ3mmのステンレス板(日立金属製、SUS304)の中央100mm角を残して外側を深さ200μmで切削加工を施し、100mm角の凸形状を有する母型を作製した。次いで、上記母型の100mm角の凸形状の各4辺の外周部に厚さ100μm、100mm×50mmのステンレス板(日立金属製、SUS304)を配置した。
実施例1に記載した活物質層形成用スラリーを、負極活物質を含む活物質層形成用スラリーとし、集電体を厚さ12μmの銅箔(三井金属製)に変更し、前記以外は実施例1と同様に電極を作製した。前記スラリーは、活物質として天然黒鉛(日立化成工業製 SMG)90質量部、導電補助材として人造黒鉛(TIMCAL製 SFG−6)10質量部、バインダー樹脂としてPVDF(クレハ製 #7200)3質量部に、分散媒としてNMP(三菱化学製)を固形分60質量部になるように適宜添加し、プラネタリーミキサーで120分、混合することで作製した。
凹形状の外周部に金属板を配していない樹脂版を用い、その他工程は実施例1と同様に、正極活物質層が形成された電極を作製した。
(比較例2)
凹形状の外周部に金属板を配していない樹脂版を用い、その他工程は実施例2と同様に、負極活物質層が形成された電極を作製した。
プレス圧を増加すると活物質層の厚みの減少が見られ、実施例1、2においては、ある一定以上のプレス圧において、活物質層の厚みが120μmとなり以降の減少が殆どなかった。対して、比較例1、比較例2においては、活物質層の厚みが120μmとなった以降もプレス圧増加に追従して活物質層の厚み減少が見られた。また、活物質層の厚み120μmで規定したときの活物質層と集電体との密着性は、実施例1、2においてプレス圧を増加させることにより比較例1、2より向上した。パターン形状精度についても、実施例1、2は比較例1、2と比べ、角部の欠陥がなく、側面の直線性、垂直度も良好であった。
2 集電体
3 活物質層
4 凸形状母型
5 液状樹脂
6 樹脂版
7 活物質層形成用スラリー
8 プレス板
9 金属板
10 樹脂版凹部
Claims (6)
- 集電体上に、予め設定した所定パターン状に活物質層を形成する非水電解液二次電池用電極の製造方法であって、
前記活物質層を、
(a)前記所定パターンが凸部となるように形成した母型上の凸部外周部分に凸部高さより薄い金属板を設置し、硬化時にゴム弾性を有する液状樹脂を塗工した後に硬化させて、所定パターンが凹形状でありその外周部表面に金属板が接合された樹脂版を作製する工程と、
(b)作製された前記樹脂版の凹部に活物質層形成用スラリーを充填し、そのスラリーを充填した凹部を覆うようにして前記樹脂版に前記集電体を積層する工程と、
(c)積層された前記樹脂版及び前記集電体からなる積層体を平板熱プレスして活物質層形成用スラリーを圧縮乾燥させる工程と、
(d)前記樹脂版を剥離し前記活物質層を前記集電体に転写する工程と、
を順次用いて形成することを特徴とする非水電解液二次電池用電極の製造方法。 - 前記液状樹脂は、シリコーン樹脂であることを特徴とする請求項1に記載した非水電解液二次電池用電極の製造方法。
- 前記活物質層形成用スラリーは、正極活物質若しくは負極活物質、導電補助剤、バインダー樹脂、及び分散媒の混合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載した非水電解液二次電池用電極の製造方法。
- 前記集電体は、アルミニウム、金、銀、銅、ニッケル、ステンレス、チタン、及び白金の複数の金属のうちの一つからなる金属箔単体、若しくは前記複数の金属のうちの2種以上の金属の合金から構成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載した非水電解液二次電池用電極の製造方法。
- 前記活物質層形成用スラリーは、正極活物質を含み、前記活物質層形成用スラリー中の正極活物質は、組成式がLixMO2、または、LiyM2O4(但し、Mは遷移金属、0≦x≦1、1≦y≦2)で表記される複合酸化物、トンネル状の空孔を有する酸化物、層状構造の金属カルコゲン化物、及びリチウムイオン含有のカルコゲン化合物、のうちの少なくとも1つからなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載した非水電解液二次電池用電極の製造方法。
- 前記活物質層形成用スラリーは負極活物質を含み、
前記活物質層形成用スラリー中の負極活物質は、カーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、カーボンウィスカー、炭素繊維、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンナノ粒子及びナノチューブ、酸化チタン、酸化ルテニウム、アルミニウム、及びニッケル、のうちの少なくとも1つを含み、粉体状、ファイバー状、あるいは粉体状とファイバー状との両方をなすことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載した非水電解液二次電池用電極の製造方法。
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