JP6344347B2 - セパレータ層付き電極の製造方法、及び、セパレータ層付き電極の製造装置 - Google Patents

セパレータ層付き電極の製造方法、及び、セパレータ層付き電極の製造装置 Download PDF

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Description

本発明は、セパレータ層付き電極の製造方法、及び、セパレータ層付き電極の製造装置に関する。
特許文献１には、正極集電部材、及び、前記正極集電部材の表面及び裏面に積層された正極合材層、を有する正極と、負極集電部材、及び、前記負極集電部材の表面及び裏面に積層された負極合材層、を有する負極と、を備える電極体が開示されている。さらに、この電極体を備える二次電池が開示されている。この電極体では、前記正極のうちの前記正極合材層の表面または前記負極のうちの前記負極合材層の表面に、熱可塑性樹脂粒子（例えば、ポリエチレン粒子）を積層してなるセパレータ層が形成されている。
国際公開第９８／３８６８８号公報
具体的には、帯状の負極集電部材の表面及び裏面に負極合材層を形成した後、この負極合材層上に、熱可塑性樹脂粒子を溶媒に分散させたスラリーを塗布し、乾燥させる（溶媒を気化させる）。これにより、帯状の負極集電部材と、負極集電部材の表面上に積層された表面側負極合材層と、表面側負極合材層上に積層された熱可塑性樹脂粒子を含む表面側セパレータ層と、負極集電部材の裏面上に積層された裏面側負極合材層と、裏面側負極合材層上に積層された熱可塑性樹脂粒子を含む裏面側セパレータ層と、を有する帯状のセパレータ層付き負極を作製する。その後、帯状のセパレータ層付き負極を切断して、所定長さのセパレータ層付き負極を作製する。
ところで、本発明者は、セパレータ層付き電極を切断する方法として、レーザービーム切断を検討している。しかしながら、レーザービーム切断では、セパレータ層付き電極を短時間で切断することができなかった。
具体的には、熱可塑性樹脂粒子（例えば、ポリエチレン粒子）を含むセパレータ層は、レーザービームの透過率が低い。このため、例えば、表面側セパレータ層側からレーザービームを照射して、帯状のセパレータ層付き電極を切断する場合、表面側セパレータ層を透過して表面側電極合材層及び集電部材に到達するレーザービームの光量（エネルギー量）が少なくなり、帯状のセパレータ層付き電極を短時間で切断することができなかった。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、レーザービームによるセパレータ層付き電極の切断時間を短縮することができるセパレータ層付き電極の製造方法、及び、セパレータ層付き電極の製造装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、表面及び裏面を有する帯状の集電部材と、前記集電部材の前記表面上に積層された表面側電極合材層と、前記表面側電極合材層上に積層された熱可塑性樹脂粒子を含む表面側セパレータ層と、を有する帯状のセパレータ層付き電極について、当該セパレータ層付き電極の幅方向全体にわたる（幅方向に横断する形態の）レーザー照射予定部に対し、レーザービームを照射して、前記帯状のセパレータ層付き電極を切断して、所定長さ（規定長さ）のセパレータ層付き電極を作製する切断工程、を備えるセパレータ層付き電極の製造方法であって、前記切断工程は、前記レーザー照射予定部に対し、前記表面側セパレータ層側から前記レーザービームを照射して、前記帯状のセパレータ層付き電極を切断する工程であり、前記切断工程に先立って、前記レーザー照射予定部のうち前記表面側セパレータ層を予熱する予熱工程、を備えるセパレータ層付き電極の製造方法である。
上述のセパレータ層付き電極の製造方法では、切断工程において、帯状の集電部材と、この集電部材の表面上に積層された表面側電極合材層と、この表面側電極合材層上に積層された熱可塑性樹脂粒子を含む表面側セパレータ層と、を有する帯状の（長尺の）セパレータ層付き電極を、レーザービーム切断して、所定長さ（例えば、短冊形状）のセパレータ層付き電極を作製する。
より具体的には、切断工程において、帯状のセパレータ層付き電極のレーザー照射予定部（レーザービームを照射する予定の部位、すなわち、レーザービームにより切断される予定の部位）に対し、表面側セパレータ層側から集電部材側に向かう方向にレーザービームを照射して、帯状のセパレータ層付き電極を切断する。
さらに、上述の製造方法は、切断工程に先立って、レーザー照射予定部のうちの表面側セパレータ層を予熱する予熱工程を備える。これにより、切断工程においてレーザー照射予定部にレーザービームを照射する前に、レーザー照射予定部の表面側セパレータ層を構成する熱可塑性樹脂粒子を加熱しておく。
熱可塑性樹脂粒子を加熱することで、熱可塑性樹脂粒子を構成する分子に熱エネルギーを与え、これにより、熱可塑性樹脂粒子を構成する分子の熱運動を活発にすることができる。これにより、レーザー照射予定部の表面側セパレータ層（熱可塑性樹脂粒子）のレーザービーム透過率を向上させることができるので、表面側セパレータ層を透過して表面側電極合材層及び集電部材に到達するレーザービームの光量（エネルギー量）を増大させることができる。従って、上述の製造方法によれば、レーザービームにより、帯状のセパレータ層付き電極を、短時間で切断することができる。
なお、熱可塑性樹脂粒子としては、熱可塑性ポリオレフィン粒子（ポリエチレン粒子、ポリプロピレン粒子など）が好適である。
さらに、上記のセパレータ層付き電極の製造方法であって、前記帯状のセパレータ層付き電極は、前記集電部材の前記裏面上に積層された裏面側電極合材層と、前記裏面側電極合材層上に積層された前記熱可塑性樹脂粒子を含む裏面側セパレータ層と、を有するセパレータ層付き電極の製造方法とすると良い。
上述の製造方法では、帯状の集電部材と、この集電部材の表面上に積層された表面側電極合材層と、この表面側電極合材層上に積層された熱可塑性樹脂粒子を含む表面側セパレータ層と、集電部材の裏面上に積層された裏面側電極合材層と、この裏面側電極合材層上に積層された熱可塑性樹脂粒子を含む裏面側セパレータ層と、を有する帯状のセパレータ層付き電極（以下、これを、両面積層型セパレータ層付き電極ともいう）を、レーザービーム切断して、所定長さ（規定長さ）のセパレータ層付き電極を作製する。
より具体的には、切断工程において、上述の両面積層型セパレータ層付き電極のレーザー照射予定部に対し、表面側セパレータ層側から集電部材側に向かう方向にレーザービームを照射して、帯状のセパレータ層付き電極を切断する。
この場合でも、先の予熱工程において、レーザー照射予定部の表面側セパレータ層（熱可塑性樹脂粒子）のレーザービーム透過率を向上させておくことができるので、切断工程において、表面側セパレータ層を透過して表面側電極合材層、集電部材、及び裏面側電極合材層に到達するレーザービームの光量（エネルギー量）を増大させることができる。従って、上述の両面積層型セパレータ層付き電極を、短時間で切断することができる。
さらに、上記のセパレータ層付き電極の製造方法であって、前記切断工程は、前記レーザー照射予定部に対し、前記表面側セパレータ層側及び前記裏面側セパレータ層側の両側から前記レーザービームを照射して、前記帯状のセパレータ層付き電極を切断する工程であり、前記予熱工程は、前記切断工程に先立って、前記レーザー照射予定部のうち前記表面側セパレータ層及び前記裏面側セパレータ層を予熱する工程であるセパレータ層付き電極の製造方法とすると良い。
上述の製造方法では、帯状の両面積層型セパレータ層付き電極を、レーザービーム切断して、所定長さ（例えば、短冊形状）の両面積層型セパレータ層付き電極を作製する。
より具体的には、上述の製造方法では、切断工程において、両面積層型セパレータ層付き電極のレーザー照射予定部に対し、表面側セパレータ層側及び裏面側セパレータ層側の両側から集電部材側に向かう方向にレーザービームを照射して、帯状の両面積層型セパレータ層付き電極を切断する。このように、表面側セパレータ層側及び裏面側セパレータ層側の両側からレーザービームを照射することで、短時間で帯状の両面積層型セパレータ層付き電極を切断することができる。
しかも、上述の製造方法では、予熱工程において、レーザー照射予定部の表面側セパレータ層及び裏面側セパレータ層の両方を加熱する。これにより、レーザー照射予定部のうちの表面側セパレータ層（これに含まれる熱可塑性樹脂粒子）及び裏面側セパレータ層（これに含まれる熱可塑性樹脂粒子）のレーザービーム透過率を向上させておくことができる。これにより、切断工程において、表面側セパレータ層を透過して表面側電極合材層及び集電部材に到達するレーザービームの光量（エネルギー量）を増大させることができると共に、裏面側セパレータ層を透過して裏面側電極合材層及び集電部材に到達するレーザービームの光量（エネルギー量）を増大させることができる。従って、上述の両面積層型セパレータ層付き電極を、より短時間で切断することができる。
本発明の他の態様は、表面及び裏面を有する帯状の集電部材と、前記集電部材の前記表面上に積層された表面側電極合材層と、前記表面側電極合材層上に積層された熱可塑性樹脂粒子を含む表面側セパレータ層と、を有する帯状のセパレータ層付き電極について、当該セパレータ層付き電極の幅方向全体にわたる（幅方向に沿って当該セパレータ層付き電極を横断する形態の）レーザー照射予定部に対し、レーザービームを照射して、前記帯状のセパレータ層付き電極を切断して、所定長さ（規定長さ）のセパレータ層付き電極を作製するセパレータ層付き電極の製造装置であって、前記帯状のセパレータ層付き電極を、当該セパレータ層付き電極の長手方向にかかる一方側から他方側に向かう搬送方向に搬送する搬送装置と、前記搬送装置によって搬送されている前記帯状のセパレータ層付き電極について、前記レーザー照射予定部のうち前記表面側セパレータ層を予熱する予熱装置と、前記搬送方向について前記予熱装置よりも下流側に配置されたレーザー照射装置と、を備え、前記レーザー照射装置は、前記搬送装置によって搬送されている前記帯状のセパレータ層付き電極について、前記予熱装置によって前記表面側セパレータ層が予熱された前記レーザー照射予定部に対し、前記表面側セパレータ層側から前記レーザービームを照射することで、前記帯状のセパレータ層付き電極を切断するセパレータ層付き電極の製造装置である。
上述のセパレータ層付き電極の製造装置は、帯状の集電部材と、この集電部材の表面上に積層された表面側電極合材層と、この表面側電極合材層上に積層された熱可塑性樹脂粒子を含む表面側セパレータ層と、を有する帯状の（長尺の）セパレータ層付き電極を、レーザービーム切断して、所定長さ（例えば、短冊形状）のセパレータ層付き電極を作製する装置である。
この製造装置は、帯状のセパレータ層付き電極を、当該セパレータ層付き電極の長手方向にかかる一方側から他方側（換言すれば、長手方向に沿った搬送ラインの上流側から下流側）に向かって搬送する搬送装置、を備えている。
さらに、搬送装置によって搬送される帯状のセパレータ層付き電極について、レーザー照射予定部（レーザービームを照射する予定の部位、すなわち、レーザービームにより切断される予定の部位）のうち表面側セパレータ層を予熱する予熱装置、を備えている。
さらに、搬送装置によって搬送されている帯状のセパレータ層付き電極に対し、前記予熱装置よりも、当該セパレータ層付き電極の長手方向の他方側（換言すれば、セパレータ層付き電極の搬送ラインについて、予熱装置よりも下流側）に配置されたレーザー照射装置、を備えている。すなわち、セパレータ層付き電極の搬送方向について、予熱装置よりも下流側に配置されたレーザー照射装置を備えている。
このレーザー照射装置は、搬送装置によって搬送されている帯状のセパレータ層付き電極について、予熱装置によって表面側セパレータ層が予熱されたレーザー照射予定部に対し、表面側セパレータ層側からレーザービームを照射することで、帯状のセパレータ層付き電極を切断する。
従って、上述の製造装置では、レーザー照射装置によってレーザー照射予定部にレーザービームを照射する前に、レーザー照射予定部の表面側セパレータ層を構成する熱可塑性樹脂粒子を加熱しておくことができる。熱可塑性樹脂粒子を加熱することで、熱可塑性樹脂粒子を構成する分子に熱エネルギーを与え、これにより、熱可塑性樹脂粒子を構成する分子の熱運動を活発にすることができる。これにより、レーザー照射予定部の表面側セパレータ層（熱可塑性樹脂粒子）のレーザービーム透過率を向上させることができるので、表面側セパレータ層を透過して表面側電極合材層及び集電部材に到達するレーザービームの光量（エネルギー量）を増大させることができる。
以上説明したように、上述の製造装置では、レーザー照射予定部の表面側セパレータ層（熱可塑性樹脂粒子）のレーザービーム透過率を向上させた状態で、表面側セパレータ層側からレーザービームをレーザー照射予定部に照射することができる。従って、上述の製造装置によれば、レーザービームにより、帯状のセパレータ層付き電極を、短時間で切断することができる。
さらに、上記のセパレータ層付き電極の製造装置であって、前記帯状のセパレータ層付き電極は、前記集電部材の前記裏面上に積層された裏面側電極合材層と、前記裏面側電極合材層上に積層された前記熱可塑性樹脂粒子を含む裏面側セパレータ層と、を有するセパレータ層付き電極の製造装置とするのが好ましい。
上述の製造装置は、帯状の集電部材と、この集電部材の表面上に積層された表面側電極合材層と、この表面側電極合材層上に積層された熱可塑性樹脂粒子を含む表面側セパレータ層と、集電部材の裏面上に積層された裏面側電極合材層と、この裏面側電極合材層上に積層された熱可塑性樹脂粒子を含む裏面側セパレータ層と、を有する帯状のセパレータ層付き電極（両面積層型セパレータ層付き電極）を、レーザービーム切断して、所定長さ（規定長さ）のセパレータ層付き電極を作製する装置である。
より具体的には、レーザー照射装置によって、上述の両面積層型セパレータ層付き電極のレーザー照射予定部に対し、表面側セパレータ層側から集電部材側に向かう方向にレーザービームを照射して、帯状のセパレータ層付き電極を切断する。
この製造装置でも、レーザー照射装置によりセパレータ層付き電極を切断する前に、予熱装置によって、レーザー照射予定部の表面側セパレータ層（熱可塑性樹脂粒子）のレーザービーム透過率を向上させておくことができるので、表面側セパレータ層を透過して表面側電極合材層、集電部材、及び裏面側電極合材層に到達するレーザービームの光量（エネルギー量）を増大させることができる。従って、上述の両面積層型セパレータ層付き電極を、短時間で切断することができる。
さらに、上記のセパレータ層付き電極の製造装置であって、前記予熱装置は、前記レーザー照射予定部のうち前記表面側セパレータ層及び前記裏面側セパレータ層を加熱し、前記レーザー照射装置は、前記予熱装置によって前記表面側セパレータ層及び前記裏面側セパレータ層が予熱された前記レーザー照射予定部に対し、前記表面側セパレータ層側及び前記裏面側セパレータ層側の両側から前記レーザービームを照射して、前記帯状のセパレータ層付き電極を切断するセパレータ層付き電極の製造装置とするのが好ましい。
上述の製造装置は、帯状の両面積層型セパレータ層付き電極を、レーザービーム切断して、所定長さ（例えば、短冊形状）の両面積層型セパレータ層付き電極を作製する装置である。より具体的には、レーザー照射装置によって、両面積層型セパレータ層付き電極のレーザー照射予定部に対し、表面側セパレータ層側及び裏面側セパレータ層側の両側から集電部材側に向かう方向にレーザービームを照射して、帯状の両面積層型セパレータ層付き電極を切断する。このように、表面側セパレータ層側及び裏面側セパレータ層側の両側からレーザービームを照射することで、短時間で帯状の両面積層型セパレータ層付き電極を切断することができる。
しかも、上述の製造装置では、予熱装置によって、レーザー照射予定部の表面側セパレータ層及び裏面側セパレータ層の両方を加熱する。これにより、レーザー照射予定部のうちの表面側セパレータ層（これに含まれる熱可塑性樹脂粒子）及び裏面側セパレータ層（これに含まれる熱可塑性樹脂粒子）のレーザービーム透過率を向上させておくことができる。これにより、表面側セパレータ層を透過して表面側電極合材層及び集電部材に到達するレーザービームの光量（エネルギー量）を増大させることができると共に、裏面側セパレータ層を透過して裏面側電極合材層及び集電部材に到達するレーザービームの光量（エネルギー量）を増大させることができる。従って、上述の両面積層型セパレータ層付き電極を、より短時間で切断することができる。
実施例１にかかる正極の斜視図である。 実施例１にかかるセパレータ層付き負極（切断後）の斜視図である。 実施例１にかかる電極体の平面図である。 同電極体の断面図であり、図３のＢ−Ｂ断面図である。 実施例１にかかるリチウムイオン二次電池の平面図である。 同電池の内部を示す図である。 実施例１にかかる帯状セパレータ層付き負極（切断前）の斜視図である。 実施例１，２にかかるセパレータ層付き電極の製造装置の概略図である。 実施例１〜３にかかるセパレータ層付き電極の製造方法の流れを示すフローチャートである。 実施例２，３にかかる正極の斜視図である。 実施例２，３にかかるセパレータ層付き負極（切断後）の斜視図である。 実施例２，３にかかる電極体の平面図である。 同電極体の断面図であり、図１２のＣ−Ｃ断面図である。 実施例２，３にかかるリチウムイオン二次電池の縦断面である。 実施例２，３にかかる帯状セパレータ層付き負極（切断前）の斜視図である。 実施例３にかかるセパレータ層付き電極の製造装置の概略図である。 従来の電極体の断面図である。
（実施例１）
次に、本発明の実施例１について説明する。図１は、実施例１にかかる正極１３０の斜視図である。図２は、実施例１にかかるセパレータ層付き負極１４０（切断後）の斜視図である。図３は、実施例１にかかる電極体１１０の平面図である。図４は、電極体１１０の断面図であって、図３のＢ−Ｂ断面図である。図５は、実施例１にかかるリチウムイオン二次電池１００の平面図である。図６は、リチウムイオン二次電池１００の内部を示す図であり、電池ケース１７０をなすラミネートフィルム１７０Ａを開いている状態の図である。
本実施例１のリチウムイオン二次電池１００は、図５に示すように、平面視矩形状の電池ケース１７０と、電池ケース１７０の内部から外部に延出する正極端子１８０と、電池ケース１７０の内部から外部に延出する負極端子１９０とを備えている。さらに、図６に示すように、電池ケース１７０の内部には、電極体１１０及び電解液（図示なし）が収容されている。
電池ケース１７０は、内側樹脂フィルムと金属フィルムと外側樹脂フィルムが積層されたラミネートフィルム１７０Ａにより形成されている。この電池ケース１７０は、収容空間Ｇ１内に電極体１１０を配置させたラミネートフィルム１７０Ａを、折り返し位置１７０ｇで折り返して、フィルム重なり部１７０ｂ（電池ケース１７０の周縁部）で重ね合わせた状態で、フィルム重なり部１７０ｂを熱溶着することで、平面視矩形状に形成されている。
電極体１１０は、図３及び図４に示すように、シート状（短冊形状）の正極１３０とシート状（短冊形状）のセパレータ層付き負極１４０とを、これらの厚み方向（図４において上下方向）に積層してなる積層型の電極体である。
正極１３０は、図１に示すように、アルミニウム箔からなる正極集電部材１３８と、この正極集電部材１３８の表面１３８ｂ上に積層された表面側正極合材層１３１とを有している。表面側正極合材層１３１は、正極活物質１３７と、導電材と、バインダーとを含んでいる。なお、正極１３０のうち表面側正極合材層１３１が塗工されていない部位（すなわち、正極集電部材１３８のみからなる部位）を、正極未塗工部１３０ｂという。この正極未塗工部１３０ｂには、正極端子１８０が接合されている（図６参照）。
セパレータ層付き負極１４０は、図２に示すように、銅箔からなる負極集電部材１２８と、この負極集電部材１２８の表面１２８ｂ上に積層された表面側負極合材層１２１と、この表面側負極合材層１２１上に積層された表面側セパレータ層１５２とを有する。表面側負極合材層１２１は、黒鉛からなる負極活物質１２７と、ＳＢＲからなるバインダーと、ＣＭＣからなる増粘剤とを含んでいる。
なお、セパレータ層付き負極１４０のうち負極集電部材１２８と表面側負極合材層１２１とは、負極１２０を形成している。すなわち、セパレータ層付き負極１４０は、負極１２０と表面側セパレータ層１５２とにより形成されている。また、負極１２０のうち負極合材層１２１が塗工されていない部位（すなわち、負極集電部材１２８のみからなる部位）を、負極未塗工部１２０ｂという。この負極未塗工部１２０ｂには、負極端子１９０が接合されている（図６参照）。
また、表面側セパレータ層１５２は、熱可塑性樹脂粒子１５１とＣＭＣからなる増粘剤とにより形成されている。なお、本実施例１では、熱可塑性樹脂粒子１５１として、熱可塑性ポリオレフィン粒子（具体的には、ポリエチレン粒子）を用いている。
また、本実施例１では、熱可塑性樹脂粒子１５１（ポリエチレン粒子）の平均粒径Ｄ５０を、２〜１０μｍとしている。また、表面側セパレータ層１５２の厚み（図４において上下方向の寸法）を、１０〜３０μｍ（例えば、２５μｍ）としている。また、表面側セパレータ層１５２は、熱可塑性樹脂粒子１５１とＣＭＣ（増粘剤）とを、９９．８：０．２（重量比）の割合で含んでいる。
また、本実施例１では、図３及び図４に示すように、表面側負極合材層１２１及び表面側セパレータ層１５２の塗工面積を、表面側正極合材層１３１の塗工面積よりも大きくしている。電極体１１０を形成したとき、表面側セパレータ層１５２のうち表面側正極合材層１３１と対向する部位を対向部１５２ｂ、対向する表面側正極合材層１３１が存在しない部位を非対向部１５２ｃという（図２参照）。本実施例１では、図２に破線で示すように、非対向部１５２ｃが対向部１５２ｂの周囲に位置する形態となっている。なお、図２の破線は、非対向部１５２ｃと対向部１５２ｂとの境界線である。
次に、本実施例１にかかるセパレータ層付き電極（セパレータ層付き負極１４０）の製造方法について説明する。なお、図７は、実施例１にかかる帯状セパレータ層付き負極１４０Ａ（切断前）の斜視図である。また、図８は、実施例１にかかるセパレータ層付き電極（セパレータ層付き負極１４０）の製造装置１０の概略図である。
まず、本実施例１の製造装置１０について説明する。製造装置１０は、図８に示すように、長尺の帯状セパレータ層付き負極１４０Ａを、レーザービームＬＢで切断して、所定長さ（短冊形状）のセパレータ層付き負極１４０を作製する装置である。帯状セパレータ層付き負極１４０Ａは、図７に示すように、銅箔からなる帯状の負極集電部材１２８と、この負極集電部材１２８の表面１２８ｂ上に積層された帯状の表面側負極合材層１２１と、この表面側負極合材層１２１上に積層された帯状の表面側セパレータ層１５２とを有する。
この製造装置１０は、図８に示すように、帯状セパレータ層付き負極１４０Ａを、帯状セパレータ層付き負極１４０Ａの長手方向ＤＡ（図８において左右方向）にかかる一方側（図８において右側）から他方側（図８において左側）に向かう方向（搬送方向ＤＣとする）に、一定の速度で搬送する搬送装置１１を備えている。この搬送装置１１は、帯状セパレータ層付き負極１４０Ａを搬送するための送りローラー１１ｂ、１１ｃ、及び１１ｄを有している。この搬送装置１１は、帯状セパレータ層付き負極１４０Ａを、長手方向ＤＡに沿った搬送ライン１１Ａの上流側（図８において右側）から下流側（図８において左側）に向かって、一定の速度で搬送する。
さらに、製造装置１０は、予熱装置１２を備えている。この予熱装置１２は、搬送装置１１によって搬送方向ＤＣに搬送されている帯状セパレータ層付き負極１４０Ａについて、レーザー照射予定部１４０ｂ（レーザービームＬＢを照射する予定の部位、すなわち、レーザービームＬＢにより切断される予定の部位）のうち表面側セパレータ層１５２を予熱する。なお、本実施例１では、予熱装置１２として、ＩＨヒーターを用いている。また、レーザー照射予定部１４０ｂは、図７に示すように、帯状セパレータ層付き負極１４０Ａの幅全体にわたって幅方向ＤＢに延びる形態の（幅方向ＤＢに沿って帯状セパレータ層付き負極１４０Ａを横断する形態の）部位である。
さらに、製造装置１０は、搬送装置１１によって搬送されている帯状セパレータ層付き負極１４０Ａに対し、予熱装置１２よりも、長手方向ＤＡの他方側（図８において左側）に配置されたレーザー照射装置１５を備えている。このレーザー照射装置１５は、搬送ライン１１Ａについて、予熱装置１２よりも下流側（図８において左側）に配置されている。すなわち、レーザー照射装置１５は、搬送方向ＤＣについて予熱装置１２よりも下流側に配置されている。このレーザー照射装置１５は、レーザー発振器１３とミラー１４とを有している。なお、レーザー発振器１３は、ＹＡＧレーザー発振器（パナソニックデバイスＳＵＮＸ社製 型式ＬＰ−ＭＡ０５）であり、波長１０６０ｎｍのレーザー光を発生させる。
このレーザー照射装置１５は、搬送装置１１によって搬送されている帯状セパレータ層付き負極１４０Ａについて、予熱装置１２によって表面側セパレータ層１５２が予熱されたレーザー照射予定部１４０ｂに対し、表面側セパレータ層１５２側（図８において上側）からレーザービームＬＢを照射する。これにより、帯状セパレータ層付き負極１４０Ａを切断して、所定長さ（短冊形状）のセパレータ層付き負極１４０（図２参照）を作製する。
具体的には、レーザー発振器１３で発生させたレーザービームＬＢを、ミラー１４に向けて照射し、ミラー１４において反射させたレーザービームＬＢを、予熱装置１２によって表面側セパレータ層１５２が予熱されたレーザー照射予定部１４０ｂに照射する。なお、帯状セパレータ層付き負極１４０Ａは、一定の速度で搬送方向ＤＣ（図８において右から左に向かう方向）に連続して搬送されているため、レーザー照射予定部１４０ｂも、一定の速度で搬送方向ＤＣに移動してゆく。このため、レーザー照射予定部１４０ｂの移動速度に合わせて、ミラー１４を動かすことで、レーザー照射予定部１４０ｂの全体にわたってレーザービームＬＢを照射できるようにしている。
以上より、本実施例１の製造装置１０では、レーザー照射装置１５によってレーザー照射予定部１４０ｂにレーザービームＬＢを照射する前に、レーザー照射予定部１４０ｂの表面側セパレータ層１５２を構成する熱可塑性樹脂粒子１５１を加熱しておくことができる。熱可塑性樹脂粒子１５１を加熱することで、熱可塑性樹脂粒子１５１を構成する分子に熱エネルギーを与え、これにより、熱可塑性樹脂粒子１５１を構成する分子の熱運動を活発にすることができる。これにより、レーザー照射予定部１４０ｂの表面側セパレータ層１５２（熱可塑性樹脂粒子１５１）におけるレーザービームＬＢの透過率を向上させることができるので、表面側セパレータ層１５２を透過して表面側負極合材層１２１及び負極集電部材１２８に到達するレーザービームＬＢの光量（エネルギー量）を増大させることができる。
以上説明したように、本実施例１の製造装置１０では、レーザー照射予定部１４０ｂの表面側セパレータ層１５２（熱可塑性樹脂粒子１５１）のレーザービームＬＢの透過率を向上させた状態で、表面側セパレータ層１５２側からレーザービームＬＢをレーザー照射予定部１４０ｂに照射することができる。従って、本実施例１の製造装置１０によれば、レーザービームＬＢにより、帯状セパレータ層付き負極１４０Ａを、短時間で切断することができる。
次に、本実施例１にかかるセパレータ層付き負極１４０の製造方法について、具体的に説明する。
まず、図９に示すように、ステップＳ１（予熱工程）において、レーザー照射予定部１４０ｂの表面側セパレータ層１５２を予熱する。具体的には、搬送装置１１によって搬送されている帯状セパレータ層付き負極１４０Ａに対し、予熱装置１２（ＩＨヒーター）を用いて、レーザー照射予定部１４０ｂに含まれる表面側セパレータ層１５２を加熱する。
より具体的には、搬送装置１１によって搬送されている帯状セパレータ層付き負極１４０Ａのレーザー照射予定部１４０ｂが、所定の位置（予熱位置）に到達すると、予熱装置１２（ＩＨヒーター）をＯＮにして、レーザー照射予定部１４０ｂに含まれる表面側セパレータ層１５２を加熱する。本実施例１では、例えば、レーザー照射予定部１４０ｂに含まれる表面側セパレータ層１５２の表面温度が１０５℃になるように加熱する。
次いで、ステップＳ２（切断工程）に進み、搬送装置１１によって搬送されている帯状セパレータ層付き負極１４０Ａについて、予熱装置１２によって表面側セパレータ層１５２が予熱されたレーザー照射予定部１４０ｂに対し、表面側セパレータ層１５２側（図８において上側）からレーザービームＬＢを照射することで、帯状セパレータ層付き負極１４０Ａを切断する。具体的には、予熱装置１２によって表面側セパレータ層１５２が予熱されたレーザー照射予定部１４０ｂが、所定の位置（照射位置）に到達すると、レーザー発振器１３で発生させたレーザービームＬＢをミラー１４に向けて照射し、ミラー１４において反射させたレーザービームＬＢを、表面側セパレータ層１５２が予熱されたレーザー照射予定部１４０ｂに照射する。これにより、帯状セパレータ層付き負極１４０Ａを切断して、所定長さ（短冊形状）のセパレータ層付き負極１４０（図２参照）を作製する。
以上説明したように、本実施例１の製造方法では、切断工程（ステップＳ２）に先立って、レーザー照射予定部１４０ｂの表面側セパレータ層１５２を予熱する予熱工程（ステップＳ１）を設けている。これにより、切断工程（ステップＳ２）においてレーザー照射予定部１４０ｂにレーザービームＬＢを照射する直前に、レーザー照射予定部１４０ｂの表面側セパレータ層１５２を構成する熱可塑性樹脂粒子１５１を加熱しておくことができる。
熱可塑性樹脂粒子１５１を加熱することで、熱可塑性樹脂粒子１５１を構成する分子に熱エネルギーを与え、これにより、熱可塑性樹脂粒子１５１を構成する分子の熱運動を活発にすることができる。これにより、レーザー照射予定部１４０ｂの表面側セパレータ層１５２（熱可塑性樹脂粒子１５１）のレーザービームＬＢの透過率を向上させることができるので、表面側セパレータ層１５２を透過して表面側負極合材層１２１及び負極集電部材１２８に到達するレーザービームＬＢの光量（エネルギー量）を増大させることができる。従って、本実施例１の製造方法によれば、レーザービームＬＢにより、帯状セパレータ層付き負極１４０Ａを、短時間で切断することができる。
なお、本実施例１では、以下のようにして帯状セパレータ層付き負極１４０Ａを製造している。具体的には、まず、負極活物質１２７（黒鉛）とＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）とＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）とを溶媒中で混合して、負極スラリを作製する。次いで、この負極スラリを、銅箔からなる帯状の負極集電部材１２８の表面１２８ｂに塗工し、乾燥させた後、プレス加工を施す。これにより、負極集電部材１２８の表面１２８ｂに、表面側負極合材層１２１が形成された帯状の負極１２０を得る。
次いで、帯状の負極１２０の表面側負極合材層１２１上に、表面側セパレータ層１５２を形成する。具体的には、まず、熱可塑性樹脂粒子１５１（ポリエチレン粒子）とＣＭＣとが水中に分散（あるいは溶解）した樹脂ペーストを作製する。詳細には、熱可塑性樹脂粒子１５１（ポリエチレン粒子）が水中に分散しているＰＥ分散液を用意し、このＰＥ分散液にＣＭＣを混合して、樹脂ペースト（固形分３６％）を作製する。なお、本実施例１では、この樹脂ペーストに含まれる熱可塑性樹脂粒子１５１とＣＭＣ（増粘剤）との割合（重量比）を、９９．８：０．２としている。また、本実施例１では、ＰＥ分散液として、三井化学製のケミパール（商品名）を用いている。
次いで、作製した樹脂ペーストを、帯状の負極１２０の表面側負極合材層１２１上に塗布し、乾燥させて、表面側セパレータ層１５２を形成する。なお、本実施例１では、公知のグラビア塗工装置を用いて、上述の樹脂ペーストを、帯状の負極１２０の表面側負極合材層１２１の表面に塗布している。その後、表面側負極合材層１２１上に塗工した樹脂ペーストを乾燥させることで、帯状セパレータ層付き負極１４０Ａを得ることができる。
次に、本実施例１のリチウムイオン二次電池１００の製造方法について説明する。
まず、上述のようにして作製したセパレータ層付き負極１４０を用意する（図２参照）。また、アルミニウム箔からなる正極集電部材１３８と、この正極集電部材１３８の表面１３８ｂ上に積層された表面側正極合材層１３１と、を有する正極１３０を用意する（図１参照）。次いで、正極１３０とセパレータ層付き負極１４０とを、これらの厚み方向（図４において上下方向）に積層して、積層型の電極体１１０を作製する（図３及び図４参照）。
次に、電極体１１０の正極未塗工部１３０ｂに、正極端子１８０を溶接する。さらに、負極未塗工部１２０ｂに、負極端子１９０を溶接する。その後、正極端子１８０及び負極端子１９０が接合された電極体１１０を、ラミネートフィルム１７０Ａ（後に電池ケース１７０となる）内に配置する（図６参照）。次いで、収容空間Ｇ１内に電極体１１０を配置させたラミネートフィルム１７０Ａを、折り返し位置１７０ｇで折り返して、フィルム重なり部１７０ｂで重ね合わせた状態で、フィルム重なり部１７０ｂを熱溶着して、電池ケース１７０を形成する。その後、電池ケース１７０内に電解液を注入して、リチウムイオン二次電池１００が完成する。
ところで、本実施例１では、前述のように、表面側セパレータ層１５２の塗工面積を、表面側正極合材層１３１の塗工面積よりも大きくしている（図３及び図４参照）。より具体的には、図２に破線で示すように、表面側セパレータ層１５２の非対向部１５２ｃ（対向する表面側正極合材層１３１が存在しない部位）が、対向部１５２ｂ（表面側正極合材層１３１と対向する部位）の周囲に位置する形態となっている。このようにすることで、電極体１１０において、正極合材層１３１の周縁部が負極合材層１２１に接触しないようにして、内部短絡の防止を図っている（図４参照）。
ところが、帯状セパレータ層付き負極１４０Ａをレーザービームにより切断する切断工程において、長時間、レーザービームＬＢが帯状セパレータ層付き負極１４０Ａに照射されると、レーザービームＬＢの照射により発生する熱量が大きくなり、切断面近傍の表面側セパレータ層１５２を構成する熱可塑性樹脂粒子１５１の溶融量（溶融幅）が大きくなる。これにより、切断後のセパレータ層付き負極において、切断面近傍の表面側セパレータ層１５２の厚みが大きく減少していると、当該箇所において、正極合材層１３１の周縁部が負極合材層１２１に接触する虞があった。
例えば、従来のように、レーザー照射予定部の表面側セパレータ層を予熱することなく、表面側セパレータ層側からレーザービームを照射して、帯状セパレータ層付き負極を切断してセパレータ層付き負極５４０を作製する場合、表面側セパレータ層におけるレーザービームの透過率が低いため、帯状セパレータ層付き負極の切断に時間がががり、長時間、レーザービームが帯状セパレータ層付き負極に照射される。このため、切断面近傍（レーザー照射予定部の近傍）の表面側セパレータ層５５２の溶融量（溶融幅Ｗ）が大きくなり、切断面近傍の表面側セパレータ層５５２の厚みが大きく減少することがあった（図１７参照）。より具体的には、表面側セパレータ層５５２の対向部（正極合材層１３１と厚み方向に対向する部位）の一部が溶融することがあった。これにより、図１７に示すように、正極１３０とセパレータ層付き負極５４０とを、これらの厚み方向（図１７において上下方向）に積層して、積層型の電極体５１０を作製したとき、正極合材層１３１の周縁部が負極合材層１２１に接触する虞があった。
これに対し、本実施例１では、前述のように、切断工程（ステップＳ２）に先立って、レーザー照射予定部１４０ｂの表面側セパレータ層１５２を予熱する。これにより、レーザー照射予定部１４０ｂの表面側セパレータ層１５２（熱可塑性樹脂粒子１５１）のレーザービームＬＢの透過率を向上させることができるので、表面側セパレータ層１５２を透過して表面側負極合材層１２１及び負極集電部材１２８に到達するレーザービームＬＢの光量（エネルギー量）を増大させることができる。
従って、本実施例１の製造方法によれば、帯状セパレータ層付き負極１４０Ａを短時間で切断することが可能になるので、レーザービームＬＢを帯状セパレータ層付き負極１４０Ａに照射する時間を短くすることができる。これにより、レーザー切断面近傍（レーザー照射予定部１４０ｂの近傍）の表面側セパレータ層１５２の溶融量（溶融幅Ｗ）を小さくすることができる（図４参照）。より具体的には、表面側セパレータ層１５２の対向部１５２ｂの溶融を防止することができる。これにより、図４に示すように、正極１３０とセパレータ層付き負極１４０とを、これらの厚み方向に積層して、積層型の電極体１１０を作製したとき、正極合材層１３１の周縁部が負極合材層１２１に接触するのを防止できる。
（実施例２）
次に、本発明の実施例２について説明する。図１０は、実施例２にかかる正極２３０の斜視図である。図１１は、実施例２にかかるセパレータ層付き負極２４０（切断後）の斜視図である。図１２は、実施例２にかかる電極体２１０の平面図である。図１３は、電極体２１０の断面図であって、図１２のＣ−Ｃ断面図である。図１４は、実施例２にかかるリチウムイオン二次電池２００の縦断面図である。
本実施例２のリチウムイオン二次電池２００は、図１４に示すように、電極体２１０と、これを収容する電池ケース２７０とを備える。このうち、電池ケース２７０は、アルミニウムからなり、直方体形状をなしている。この電池ケース２７０は、電池ケース本体２７１と封口蓋２７２を有する。
このうち、電池ケース本体２７１は、有底矩形箱形状をなしている。なお、電池ケース本体２７１と電極体２１０との間には、樹脂からなり、箱状に折り曲げた絶縁フィルム（図示しない）を介在させている。また、封口蓋２７２は、矩形板状であり、電池ケース本体２７１の開口を閉塞して、この電池ケース本体２７１に溶接されている。この封口蓋２７２には、矩形板状の安全弁２７４が封着されている。
電極体２１０は、図１２及び図１３に示すように、シート状（短冊形状）の正極２３０とシート状（短冊形状）のセパレータ層付き負極２４０とを、これらの厚み方向（図１３において上下方向）に積層してなる積層型の電極体である。なお、本実施例２では、正極２３０とセパレータ層付き負極２４０とを、交互に、それぞれ複数枚積層している。すなわち、電極体２１０は、１枚の正極２３０と１枚のセパレータ層付き負極２４０とが積層された組を、複数組有している。
本実施例２の正極２３０は、実施例１の正極１３０と比較して、正極集電部材１３８の表面１３８ｂ上のみならず、裏面１３８ｃ上にも正極合材層（裏面側正極合材層１３３）を形成している点が異なっており、その他は同様である。具体的には、正極２３０は、両面積層型の正極であり、図１０に示すように、アルミニウム箔からなる正極集電部材１３８と、この正極集電部材１３８の表面１３８ｂ上に積層された表面側正極合材層１３１と、正極集電部材１３８の裏面１３８ｃ上に積層された裏面側正極合材層１３３とを有している。
本実施例２のセパレータ層付き負極２４０は、実施例１のセパレータ層付き負極１４０と比較して、負極集電部材１２８の表面１２８ｂ側のみならず、裏面１２８ｃ側にも、負極合材層（裏面側負極合材層１２２）及びセパレータ層（裏面側セパレータ層１５４）を形成している点が異なっており、その他は同様である。具体的には、セパレータ層付き負極２４０は、両面積層型のセパレータ層付き負極であり、図１１に示すように、銅箔からなる負極集電部材１２８と、この負極集電部材１２８の表面１２８ｂ上に積層された表面側負極合材層１２１と、この表面側負極合材層１２１上に積層された表面側セパレータ層１５２と、負極集電部材１２８の裏面１２８ｃ上に積層された裏面側負極合材層１２２と、この裏面側負極合材層１２２上に積層された裏面側セパレータ層１５４とを有する。
また、図１４に示すように、電極体２１０の正極２３０（詳細には、正極未塗工部２３０ｂ）には、正極端子部材２８０の正極接続部材２８２が溶接されている。さらに、負極１２０（詳細には、負極未塗工部２２０ｂ）には、負極端子部材２９０の負極接続部材２９２が溶接されている。正極端子部材２８０及び負極端子部材２９０のうち、それぞれの先端側に位置する正極端子部２８１及び負極端子部２９１は、封口蓋２７２を貫通して外部に突出している。
次に、本実施例２にかかるセパレータ層付き電極（セパレータ層付き負極２４０）の製造方法について説明する。なお、図１５は、実施例２にかかる帯状セパレータ層付き負極２４０Ａ（切断前）の斜視図である。この帯状セパレータ層付き負極２４０Ａは、両面積層型の帯状セパレータ層付き負極であり、図１５に示すように、銅箔からなる帯状の負極集電部材１２８と、この負極集電部材１２８の表面１２８ｂ上に積層された帯状の表面側負極合材層１２１と、この表面側負極合材層１２１上に積層された帯状の表面側セパレータ層１５２と、負極集電部材１２８の裏面１２８ｃ上に積層された帯状の裏面側負極合材層１２２と、この裏面側負極合材層１２２上に積層された帯状の裏面側セパレータ層１５４とを有する。
本実施例２では、実施例１と同様の製造装置１０（図８参照）を用いて、セパレータ層付き負極２４０を作製する。
具体的には、まず、図９に示すように、ステップＴ１（予熱工程）において、レーザー照射予定部２４０ｂのうち表面側セパレータ層１５２を予熱する。具体的には、搬送装置１１によって搬送されている帯状セパレータ層付き負極２４０Ａに対し、予熱装置１２（ＩＨヒーター）を用いて、レーザー照射予定部２４０ｂに含まれる表面側セパレータ層１５２を加熱する。本実施例２でも、実施例１と同様に、例えば、レーザー照射予定部２４０ｂに含まれる表面側セパレータ層１５２の表面温度が１０５℃になるように加熱する。
次いで、ステップＴ２（切断工程）に進み、搬送装置１１によって搬送されている帯状セパレータ層付き負極２４０Ａについて、予熱装置１２によって表面側セパレータ層１５２が予熱されたレーザー照射予定部２４０ｂに対し、実施例１と同様に、表面側セパレータ層１５２側（図８において上側）から負極集電部材１２８側（図８において下側）に向かう方向（図８において上方から下方）にレーザービームＬＢを照射することで、帯状セパレータ層付き負極２４０Ａを切断する。これにより、所定長さ（短冊形状）のセパレータ層付き負極２４０（図１１参照）を作製する。
本実施例２でも、実施例１と同様に、先の予熱工程（ステップＴ１）において、レーザー照射予定部２４０ｂの表面側セパレータ層１５２（熱可塑性樹脂粒子１５１）のレーザービームＬＢの透過率を向上させておくことができるので、切断工程（ステップＴ２）において、表面側セパレータ層１５２を透過して表面側負極合材層１２１、負極集電部材１２８、及び裏面側負極合材層１２２に到達するレーザービームＬＢの光量（エネルギー量）を増大させることができる。従って、本実施例２でも、両面積層型の帯状セパレータ層付き負極２４０Ａを、短時間で切断することができる。
（切断試験）
次に、両面積層型のセパレータ層付き負極２４０を７つ（サンプル１〜７）用意し、異なる条件の（予熱条件を異ならせて）切断試験を行った。なお、本試験に供するセパレータ層付き負極２４０（サンプル１〜７）の幅寸法（レーザー照射予定部の長さに一致）は、１００ｍｍである。
具体的には、サンプル１では、予熱工程を行うことなく、切断工程を行った。すなわち、レーザー照射予定部を予熱装置１２により加熱することなく、２５℃の温度環境下で、レーザー照射装置１５によって、レーザー照射予定部に対し表面側セパレータ層１５２側からレーザービームを照射して、サンプル１のセパレータ層付き負極２４０を切断した。なお、切断工程を行う直前のサンプル１の表面側セパレータ層１５２の表面温度は、２５℃であった。
また、切断工程を行う直前のサンプル１の表面側セパレータ層１５２（表面温度２５℃）について、レーザービームＬＢ（波長１０６０ｎｍ）の透過率を把握した。具体的には、無色透明のガラス板上に表面側セパレータ層１５２を形成したサンプルＡを作製し、２５℃の温度環境下で、公知の分光光度計を用いて、波長１０６０ｎｍの光をサンプルＡに照射して、表面側セパレータ層１５２の光透過率を測定したところ、光透過率は１０％であった。この結果より、切断工程を行う直前のサンプル１の表面側セパレータ層１５２（表面温度２５℃）におけるレーザービームＬＢ（波長１０６０ｎｍ）の透過率は、１０％であるといえる。
このサンプル１について切断工程を行ったところ、切断時間が１．０秒となった。すなわち、レーザー照射装置１５によって、レーザー照射予定部に対し表面側セパレータ層１５２側から、１．０秒間レーザービームＬＢを照射することで、サンプル１のセパレータ層付き負極２４０の切断が完了した。
さらに、切断後、サンプル１の切断部近傍（レーザー照射予定部の近傍）の表面側セパレータ層１５２の溶融幅Ｗ（図１３参照）を測定したところ、Ｗ＝４．２ｍｍであった。
一方、サンプル２では、予熱工程を行った後、切断工程を行った。具体的には、レーザー照射予定部を予熱装置１２により加熱して、レーザー照射予定部の表面側セパレータ層１５２の表面温度を７０℃にした後、レーザー照射装置１５によって、レーザー照射予定部に対し表面側セパレータ層１５２側からレーザービームを照射して、サンプル２のセパレータ層付き負極２４０を切断した。
また、切断工程を行う直前のサンプル２の表面側セパレータ層１５２（表面温度７０℃）におけるレーザービームＬＢ（波長１０６０ｎｍ）の透過率を把握した。具体的には、無色透明のガラス板上に表面側セパレータ層１５２を形成したサンプルＢを作製し、予熱装置１２により表面側セパレータ層１５２を加熱して、表面側セパレータ層１５２の表面温度を７０℃にした状態で、公知の分光光度計を用いて、波長１０６０ｎｍの光をサンプルＢに照射して、表面側セパレータ層１５２の光透過率を測定したところ、光透過率は５５％であった。この結果より、切断工程を行う直前のサンプル２の表面側セパレータ層１５２（表面温度７０℃）におけるレーザービームＬＢ（波長１０６０ｎｍ）の透過率は、５５％であるといえる。
このサンプル２について切断工程を行ったところ、切断時間が０．３秒となった。すなわち、レーザー照射装置１５によって、レーザー照射予定部に対し表面側セパレータ層１５２側から、０．３秒間レーザービームＬＢを照射することで、サンプル２のセパレータ層付き負極２４０の切断が完了した。
さらに、切断後、サンプル２の切断部近傍（レーザー照射予定部の近傍）の表面側セパレータ層１５２の溶融幅Ｗ（図１３参照）を測定したところ、Ｗ＝０．３ｍｍであった。
また、サンプル３でも、予熱工程を行った後、切断工程を行った。但し、このサンプル３では、サンプル２と比較して、予熱工程においてレーザー照射予定部の表面側セパレータ層１５２の表面温度を８５℃にした点のみを異ならせて、本試験を行っている。なお、予熱工程におけるレーザー照射予定部の表面側セパレータ層１５２の表面温度は、予熱装置１２の出力を変更することで調整している。
このサンプル３でも、サンプル２と同様にして、切断工程を行う直前の表面側セパレータ層１５２（表面温度８５℃）におけるレーザービームＬＢ（波長１０６０ｎｍ）の透過率を求めたところ、６０％であった。このサンプル３について切断工程を行ったところ、切断時間が０．３秒となった。さらに、切断後、サンプル３の切断部近傍（レーザー照射予定部の近傍）の表面側セパレータ層１５２の溶融幅Ｗを測定したところ、Ｗ＝０．３ｍｍであった。
また、サンプル４〜７でも、予熱工程を行った後、切断工程を行った。但し、このサンプル４〜７では、サンプル２と比較して、予熱工程においてレーザー照射予定部の表面側セパレータ層１５２の表面温度を異なる温度にした点のみが異なり、その他は同様にして本試験を行っている。具体的には、予熱工程を行うことで、レーザー照射予定部の表面側セパレータ層１５２の表面温度を、サンプル４では１０５℃、サンプル５では１３５℃、サンプル６では１５５℃、サンプル７では１７５℃とした。
これらのサンプル４〜７でも、サンプル２と同様にして、切断工程を行う直前の表面側セパレータ層１５２（表面温度１０５〜１７５℃）におけるレーザービームＬＢ（波長１０６０ｎｍ）の透過率を求めたところ、いずれも６５％になった。これらのサンプル４〜７について切断工程を行ったところ、切断時間がいずれも０．２秒となった。さらに、切断後、サンプル４〜７の切断部近傍（レーザー照射予定部の近傍）の表面側セパレータ層１５２の溶融幅Ｗを測定したところ、いずれもＷ＝０．２ｍｍであった。
これらの試験結果を表１に示す。
Figure 0006344347
表１に示す結果より、切断工程に先立って、予熱工程を行うことで、帯状セパレータ層付き負極を短時間で切断することができるといえる。具体的には、帯状セパレータ層付き負極を切断するためのレーザービームをレーザー照射予定部に照射する前に、レーザー照射予定部の表面側セパレータ層を加熱することで、レーザー照射予定部の表面側セパレータ層におけるレーザービーム透過率が向上し、帯状セパレータ層付き負極を短時間で切断することができるといえる。
その理由は、表面側セパレータ層を加熱することで、表面側セパレータ層に含まれる熱可塑性樹脂粒子１５１が加熱され、熱可塑性樹脂粒子１５１を構成する分子に熱エネルギーを与えることができ、これにより、熱可塑性樹脂粒子１５１を構成する分子の熱運動を活発にすることができるからであると考えている。これにより、レーザー照射予定部１４０ｂの表面側セパレータ層１５２（熱可塑性樹脂粒子１５１）におけるレーザービームＬＢの透過率を向上させることができるので、表面側セパレータ層１５２を透過して表面側負極合材層１２１及び負極集電部材１２８に到達するレーザービームＬＢの光量（エネルギー量）を増大させることができると考えている。その結果、帯状セパレータ層付き負極を短時間で切断することが可能になったと考えている。
さらに、表１に示す結果より、切断工程に先立って、予熱工程を行うことで、レーザー切断面近傍（レーザー照射予定部の近傍）の表面側セパレータ層１５２の溶融幅Ｗを小さくすることができるといえる。その理由は、帯状セパレータ層付き負極の切断時間が短くなることで、レーザービームＬＢを帯状セパレータ層付き負極に照射する時間を短くすることができるからである。これにより、レーザービームＬＢの照射により帯状セパレータ層付き負極において発生する熱量を低減することができ、表面側セパレータ層１５２の溶融幅Ｗを小さくすることができたと考えている。
このように、表面側セパレータ層１５２の溶融幅Ｗを小さくすることで、正極１３０（２３０）とセパレータ層付き負極１４０（２４０）とを、これらの厚み方向に積層して、積層型の電極体１１０（２１０）を作製したとき、正極合材層１３１の周縁部が負極合材層１２１に接触するのを防止できるといえる（図４、図１３参照）。その結果、リチウムイオン二次電池１００（２００）において、内部短絡を防止することができるといえる。
なお、以上説明したことから、予熱工程では、レーザー照射予定部の表面側セパレータ層の表面温度が７０〜１７５℃の範囲内の温度になるまで加熱するのが好ましく、レーザー照射予定部の表面側セパレータ層の表面温度が１０５〜１７５℃の範囲内の温度になるまで加熱するのがより好ましいといえる。
（実施例３）
次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例３は、実施例２と比較して、セパレータ層付き負極の製造装置及び製造方法の一部のみが異なり、その他は同様である。このため、ここでは、実施例２と異なる点を中心に説明し、同様な点については説明を省略または簡略化する。
まず、実施例３にかかるセパレータ層付き電極（セパレータ層付き負極２４０）の製造方法について説明する。なお、図１５は、実施例３にかかる帯状セパレータ層付き負極２４０Ａ（切断前）の斜視図である。また、図１６は、実施例３にかかるセパレータ層付き電極（セパレータ層付き負極２４０）の製造装置２０の概略図である。
まず、本実施例３の製造装置２０について説明する。実施例３の製造装置２０は、実施例１の製造装置１０と比較して、搬送装置１１によって搬送されている帯状セパレータ層付き負極２４０Ａの表面側のみならず、裏面側にも、予熱装置１２及びレーザー照射装置１５を設けている点が異なり、その他については同様である。
具体的には、製造装置２０は、図１６に示すように、帯状セパレータ層付き負極２４０Ａを、長手方向ＤＡに沿った搬送ライン１１Ａの上流側（図１６において右側）から下流側（図１６において左側）に向かって一定の速度で搬送する搬送装置１１を有する。なお、帯状セパレータ層付き負極２４０Ａは、図１５に示すように、銅箔からなる帯状の負極集電部材１２８と、この負極集電部材１２８の表面１２８ｂ上に積層された帯状の表面側負極合材層１２１と、この表面側負極合材層１２１上に積層された帯状の表面側セパレータ層１５２と、負極集電部材１２８の裏面１２８ｃ上に積層された帯状の裏面側負極合材層１２２と、この裏面側負極合材層１２２上に積層された帯状の裏面側セパレータ層１５４とを有する。
さらに、製造装置２０は、搬送装置１１によって搬送されている帯状セパレータ層付き負極２４０Ａについて、レーザー照射予定部２４０ｂの表面側セパレータ層１５２を予熱する予熱装置１２（ＩＨヒーター）と、レーザー照射予定部２４０ｂの裏面側セパレータ層１５４を予熱する予熱装置１２（ＩＨヒーター）とを備えている。２つの予熱装置１２，１２は、帯状セパレータ層付き負極２４０Ａについてその厚み方向（図１６において上下方向）に対称な位置に配置されている。なお、レーザー照射予定部２４０ｂは、図１５に示すように、帯状セパレータ層付き負極２４０Ａの幅全体にわたって幅方向ＤＢに延びる形態の（幅方向ＤＢに沿って帯状セパレータ層付き負極２４０Ａを横断する形態の）部位である。
さらに、製造装置２０は、搬送装置１１によって搬送されている帯状セパレータ層付き負極２４０Ａについて、予熱装置１２によって表面側セパレータ層１５２及び裏面側セパレータ層１５４が予熱されたレーザー照射予定部１４０ｂに対し、表面側セパレータ層１５２側（図１６において上側）からレーザービームＬＢを照射するレーザー照射装置１５と、裏面側セパレータ層１５４側（図１６において下側）からレーザービームＬＢを照射するレーザー照射装置１５とを備えている。２つのレーザー照射装置１５，１５は、搬送ライン１１Ａについて（搬送方向ＤＣについて）予熱装置１２よりも下流側（図１６において左側）で、且つ、帯状セパレータ層付き負極２４０Ａについてその厚み方向（図１６において上下方向）に対称な位置に配置されている。
従って、本実施例３の製造装置２０では、レーザー照射装置１５，１５によって、帯状セパレータ層付き負極２４０Ａのレーザー照射予定部２４０ｂに対し、表面側セパレータ層１５２側及び裏面側セパレータ層１５４側の両側から負極集電部材１２８に向かう方向にレーザービームＬＢを照射して、帯状セパレータ層付き負極２４０Ａを切断する。このように、表面側セパレータ層１５２側及び裏面側セパレータ層１５４側の両側からレーザービームＬＢを照射することで、短時間で帯状セパレータ層付き負極２４０Ａを切断することができる。
しかも、本実施例３の製造装置２０では、予熱装置１２，１２によって、レーザー照射予定部２４０ｂの表面側セパレータ層１５２及び裏面側セパレータ層１５４の両方を加熱する。これにより、レーザー照射予定部２４０ｂの表面側セパレータ層１５２（これに含まれる熱可塑性樹脂粒子１５１）及び裏面側セパレータ層１５４（これに含まれる熱可塑性樹脂粒子１５１）について、レーザービームＬＢの透過率を向上させておくことができる。これにより、表面側セパレータ層１５２を透過して表面側負極合材層１２１及び負極集電部材１２８に到達するレーザービームＬＢの光量（エネルギー量）を増大させることができると共に、裏面側セパレータ層１５４を透過して裏面側負極合材層１２２及び負極集電部材１２８に到達するレーザービームＬＢの光量（エネルギー量）を増大させることができる。従って、本実施例２の製造装置２０によれば、実施例１の製造装置１０に比べて、帯状セパレータ層付き負極２４０Ａを、より短時間で切断することができる。
次に、本実施例３にかかるセパレータ層付き電極（セパレータ層付き負極２４０）の製造方法について説明する。
まず、図９に示すように、ステップＵ１（予熱工程）において、帯状セパレータ層付き負極２４０Ａについて、レーザー照射予定部２４０ｂのうち表面側セパレータ層１５２及び裏面側セパレータ層１５４を予熱する。具体的には、搬送装置１１によって搬送されている帯状セパレータ層付き負極２４０Ａに対し、予熱装置１２，１２を用いて、レーザー照射予定部２４０ｂに含まれる表面側セパレータ層１５２及び裏面側セパレータ層１５４を加熱する。本実施例３でも、実施例１と同様に、例えば、レーザー照射予定部２４０ｂに含まれる表面側セパレータ層１５２及び裏面側セパレータ層１５４の表面温度が１０５℃になるように加熱する。
次いで、ステップＵ２（切断工程）に進み、搬送装置１１によって搬送されている帯状セパレータ層付き負極２４０Ａについて、予熱装置１２，１２によって表面側セパレータ層１５２及び裏面側セパレータ層１５４が予熱されたレーザー照射予定部２４０ｂに対し、表面側セパレータ層１５２側（図８において上側）及び裏面側セパレータ層１５４側（図８において下側）の両側からレーザービームＬＢを照射することで、帯状セパレータ層付き負極２４０Ａを切断する。これにより、所定長さ（短冊形状）のセパレータ層付き負極２４０（図１１参照）を作製する。
本実施例３では、切断工程（ステップＵ２）において、両面積層型の帯状セパレータ層付き負極２４０Ａのレーザー照射予定部２４０ｂに対し、表面側セパレータ層１５２側及び裏面側セパレータ層１５４側の両側から負極集電部材１２８側に向かう方向にレーザービームＬＢを照射して、帯状セパレータ層付き負極２４０Ａを切断する。このように、表面側セパレータ層１５２側及び裏面側セパレータ層１５４側の両側からレーザービームＬＢを照射することで、短時間で帯状セパレータ層付き負極２４０Ａを切断することができる。
しかも、本実施例３では、予熱工程（ステップＵ１）において、レーザー照射予定部２４０ｂの表面側セパレータ層１５２及び裏面側セパレータ層１５４の両方を加熱する。これにより、レーザー照射予定部２４０ｂの表面側セパレータ層１５２（これに含まれる熱可塑性樹脂粒子１５１）及び裏面側セパレータ層１５４（これに含まれる熱可塑性樹脂粒子１５１）について、レーザービーム透過率を向上させておくことができる。このため、切断工程（ステップＵ２）において、表面側セパレータ層１５２を透過して表面側負極合材層１２１及び負極集電部材１２８に到達するレーザービームＬＢの光量（エネルギー量）を増大させることができると共に、裏面側セパレータ層１５４を透過して裏面側負極合材層１２２及び負極集電部材１２８に到達するレーザービームＬＢの光量（エネルギー量）を増大させることができる。従って、本実施例３の製造方法によれば、実施例１の製造方法に比べて、帯状セパレータ層付き負極２４０Ａを、より短時間で切断することができる。
以上において、本発明を実施形態（実施例１〜３）に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施例１〜３では、セパレータ層付き電極として、セパレータ層付き負極１４０，２４０を示した。しかしながら、本発明は、セパレータ層付き正極にも適用することができる。すなわち、本発明は、正極集電部材１３８と、この正極集電部材１３８の表面１３８ｂ上に積層された表面側正極合材層１３１と、この表面側正極合材層１３１上に積層された表面側セパレータ層とを有するセパレータ層付き正極、の製造方法に適用することができる。
また、実施例１〜３では、表面側セパレータ層１５２（裏面側セパレータ層１５４）を構成する熱可塑性樹脂粒子１５１として、ポリエチレン粒子を用いた。しかしながら、ポリプロピレン粒子など、ポリエチレンとは異なる他の熱可塑性ポリオレフィン粒子を用いるようにしても良い。
また、実施例２では、電極体として、両面積層型の正極２３０と両面積層型のセパレータ層付き負極２４０とを、これらの厚み方向に積層して、積層型の電極体を作製した。しかしながら、両面積層型の正極と本発明の製造方法により製造した両面積層型のセパレータ層付き負極とを、重ね合わせるようにして捲回して、捲回型の電極体を作製するようにしても良い。
１０，２０ 製造装置（セパレータ層付き電極の製造装置）
１１ 搬送装置
１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 送りローラー
１２ 予熱装置
１３ レーザー発振器
１４ ミラー
１５ レーザー照射装置
１００，２００ リチウムイオン二次電池
１１０，２１０ 電極体
１２０，２２０ 負極
１２１ 表面側負極合材層（表面側電極合材層）
１２２ 裏面側負極合材層（裏面側電極合材層）
１２８ 負極集電部材（集電部材）
１３０，２３０ 正極
１３１ 表面側正極合材層
１３３ 裏面側正極合材層
１３８ 正極集電部材
１４０，２４０ セパレータ層付き負極（セパレータ層付き電極）
１４０Ａ，２４０Ａ 帯状セパレータ層付き負極（帯状のセパレータ層付き電極）
１４０ｂ，２４０ｂ レーザー照射予定部
１５１ 熱可塑性樹脂粒子
１５２ 表面側セパレータ層
１５４ 裏面側セパレータ層
ＤＡ 帯状セパレータ層付き電極の長手方向
ＤＢ 帯状セパレータ層付き電極の幅方向
ＤＣ 帯状セパレータ層付き電極の搬送方向
ＬＢ レーザービーム
Ｓ１，Ｔ１，Ｕ１ 予熱工程
Ｓ２，Ｔ２，Ｕ２ 切断工程
Ｗ 溶融幅

Claims (4)

  1. 表面及び裏面を有する帯状の集電部材と、前記集電部材の前記表面上に積層された表面側電極合材層と、前記表面側電極合材層上に積層された熱可塑性樹脂粒子を含む表面側セパレータ層と、を有する帯状のセパレータ層付き電極について、当該セパレータ層付き電極の幅方向全体にわたるレーザー照射予定部に対し、レーザービームを照射して、前記帯状のセパレータ層付き電極を切断して、所定長さのセパレータ層付き電極を作製する切断工程、を備える
    セパレータ層付き電極の製造方法であって、
    前記切断工程は、前記レーザー照射予定部に対し、前記表面側セパレータ層側から前記レーザービームを照射して、前記帯状のセパレータ層付き電極を切断する工程であり、
    前記切断工程に先立って、前記レーザー照射予定部のうち前記表面側セパレータ層を予熱する予熱工程、を備える
    セパレータ層付き電極の製造方法。
  2. 請求項１に記載のセパレータ層付き電極の製造方法であって、
    前記帯状のセパレータ層付き電極は、前記集電部材の前記裏面上に積層された裏面側電極合材層と、前記裏面側電極合材層上に積層された前記熱可塑性樹脂粒子を含む裏面側セパレータ層と、を有する
    セパレータ層付き電極の製造方法。
  3. 請求項２に記載のセパレータ層付き電極の製造方法であって、
    前記切断工程は、前記レーザー照射予定部に対し、前記表面側セパレータ層側及び前記裏面側セパレータ層側の両側から前記レーザービームを照射して、前記帯状のセパレータ層付き電極を切断する工程であり、
    前記予熱工程は、前記切断工程に先立って、前記レーザー照射予定部のうち前記表面側セパレータ層及び前記裏面側セパレータ層を予熱する工程である
    セパレータ層付き電極の製造方法。
  4. 表面及び裏面を有する帯状の集電部材と、前記集電部材の前記表面上に積層された表面側電極合材層と、前記表面側電極合材層上に積層された熱可塑性樹脂粒子を含む表面側セパレータ層と、を有する帯状のセパレータ層付き電極について、当該セパレータ層付き電極の幅方向全体にわたるレーザー照射予定部に対し、レーザービームを照射して、前記帯状のセパレータ層付き電極を切断して、所定長さのセパレータ層付き電極を作製する
    セパレータ層付き電極の製造装置であって、
    前記帯状のセパレータ層付き電極を、当該セパレータ層付き電極の長手方向にかかる一方側から他方側に向かう搬送方向に搬送する搬送装置と、
    前記搬送装置によって搬送されている前記帯状のセパレータ層付き電極について、前記レーザー照射予定部のうち前記表面側セパレータ層を予熱する予熱装置と、
    前記搬送方向について前記予熱装置よりも下流側に配置されたレーザー照射装置と、を備え、
    前記レーザー照射装置は、
    前記搬送装置によって搬送されている前記帯状のセパレータ層付き電極について、前記予熱装置によって前記表面側セパレータ層が予熱された前記レーザー照射予定部に対し、前記表面側セパレータ層側から前記レーザービームを照射することで、前記帯状のセパレータ層付き電極を切断する
    セパレータ層付き電極の製造装置。
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