JP7144433B2 - 集電体電極シートの製造方法 - Google Patents
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Description
シート状の金属箔の両面に活物質が塗布された集電体電極シートであって、
前記金属箔の両面に、前記活物質を含むスラリを間欠的に塗布、乾燥して形成される、前記スラリの塗布領域と、非塗布領域と、を含み、
前記塗布領域と前記非塗布領域は、帯状の前記金属箔の巻取方向に交互に形成され、
前記集電体電極シートの厚さ方向へ、一対の圧縮ローラを用いて、前記スラリの塗布領域と前記非塗布領域とを連続して圧縮する圧縮工程において、各前記塗布領域の終端における尾引き部のうち、前記圧縮ローラによって圧縮されない領域を含む。
シート状の金属箔の両面に活物質が塗布された集電体電極シートの製造方法において、
前記活物質を含むスラリを、帯状の前記金属箔上に間欠的に塗布、乾燥して、活物質層が連続して存在する前記スラリの塗布領域と、前記スラリの非塗布領域とを、前記帯状の前記金属箔の巻取方向に交互に形成する塗布工程と、
前記塗布工程で形成した各前記塗布領域の終端における尾引き部の長さを検出する第一の検出工程と、
前記活物質層が形成された前記金属箔を、その厚さ方向へ、一対の圧縮ローラを用いて、前記スラリの前記塗布領域と前記非塗布領域とを連続して圧縮する圧縮工程と、
前記第一の検出工程と前記圧縮工程とを経て前記活物質層が形成された前記金属箔を、該金属箔の巻取方向と平行に前記スラリの前記塗布領域と前記非塗布領域とを連続して裁断する裁断工程と、を有し、
前記第一の検出工程は、
下記式(A)を満たす前記スラリの前記塗布領域の終端から前記非塗布領域に連続して形成される尾引き部を検出する。
x≧(2rtmin-tmin 2)1/2-ymax-zmax-wmax ・・・式(A)
ここで、xは、前記塗布工程で各前記塗布領域の終端における前記尾引き部の長さの最大値であり、rは、前記圧縮工程に用いる圧縮ローラのロール径であり、tminは、前記塗布工程で連続的に形成した各前記塗布領域の中央部のうち、加圧圧縮後の想定厚さの最小値であり、ymaxは、前記金属箔の各面の塗布開始位置の前記金属箔の巻取方向のずれ量の最大値であり、zmaxは、前記金属箔の両面の前記活物質の前記金属箔の巻取方向の塗布長のずれ量の最大値であり、および、wmaxは、前記金属箔の両面の前記活物質の塗工終端から、塗工膜の厚さが塗工域中央と同じ厚さになるまでの距離の最大値である。
シート状の金属箔の両面に活物質が塗布された集電体電極シートの製造方法において、
前記活物質を含むスラリを、帯状の前記金属箔上に間欠的に塗布、乾燥して、活物質層が連続して存在する前記スラリの塗布領域と、前記スラリの非塗布領域とを、前記帯状の前記金属箔の巻取方向に交互にを形成する塗布工程と、
前記塗布工程で形成した各前記塗布領域の終端における尾引き部の長さを検出する検出工程と、
前記塗布工程と前記検出工程とを経て前記活物質層が形成された前記金属箔を、その厚さ方向へ、一対の圧縮ローラを用いて、前記スラリの前記塗布領域と前記非塗布領域とを連続して圧縮する圧縮工程と、
前記検出工程と前記圧縮工程とを経て前記活物質層が形成された前記金属箔を、該金属箔の巻取方向と平行に前記スラリの前記塗布領域と前記非塗布領域とを連続して裁断する裁断工程と、を有し、
前記圧縮工程は、
下記式(B)を満たすロール半径rを持つ圧縮ローラを用いて、圧縮する。
r≧tmin/2+(xmax+ymax+zmax+wmax)2/(2tmin) ・・・式(B)
ここで、tminは、前記塗布工程で連続的に形成した各前記塗布領域の中央部のうち、加圧圧縮後の想定厚さの最小値であり、xmaxは、前記検出工程で検出した、前記塗布工程で連続的に形成した各前記塗布領域の終端における前記尾引き部の長さの最大値であり、ymaxは、前記金属箔の両面の前記活物質の塗布開始位置のずれ量の最大値であり、zmaxは、前記金属箔の両面の活物質の前記金属箔の巻取方向の塗布長のずれ量の最大値であり、およびwmaxは、前記金属箔の両面の前記活物質の塗工終端から、塗工膜の厚さが塗工域中央と同じ厚さになるまでの距離の最大値である。
本発明の電池は、上記集電体電極シートを用いて製造される。
図1は、本発明の第1の実施形態の集電体電極シートの製造方法における活物質の両面塗布後の集電体電極シート10を示す部分平面図である。
電極活物質層は、電極活物質を含み、必要に応じてバインダー樹脂、導電助剤、増粘剤等を含む。本実施形態において、電極活物質は、例えば、リチウム金属複合酸化物を用いることができる。
オリビン型リチウムリン酸化物は、例えば、Mn、Cr、Co、Cu、Ni、V、Mo、Ti、Zn、Al、Ga、Mg、B、Nb、およびFeよりなる群のうちの少なくとも1種の元素と、リチウムと、リンと、酸素とを含んでいる。これらの化合物はその特性を向上させるために一部の元素を部分的に他の元素に置換したものであってもよい。
正極活物質は、一種のみを単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
負極活物質は1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
なお、本実施形態において、水系バインダーとは、水に分散し、エマルジョン水溶液を形成できるものをいう。
水系バインダーを使用する場合は、さらに増粘剤を使用することができる。増粘剤としては特に限定されないが、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース系ポリマーおよびこれらのアンモニウム塩並びにアルカリ金属塩;ポリカルボン酸;ポリエチレンオキシド;ポリビニルピロリドン;ポリアクリル酸ナトリウム等のポリアクリル酸塩;ポリビニルアルコール;等の水溶性ポリマー等が挙げられる。
また、バインダー樹脂の含有量が上記上限値以下であると、電極活物質の割合が大きくなり、電極質量当たりの容量が大きくなるため好ましい。バインダー樹脂の含有量が上記下限値以上であると、電極剥離が抑制されるため好ましい。
また、導電助剤の含有量が上記上限値以下であると、電極活物質の割合が大きくなり、電極質量当たりの容量が大きくなるため好ましい。導電助剤の含有量が上記下限値以上であると、電極の導電性がより良好になるため好ましい。
電極活物質層を構成する各成分の含有量が上記範囲内であると、リチウムイオン電池用電極の取扱い性と、得られるリチウムイオン電池の電池特性のバランスが特に優れる。
電極活物質層の密度を上記範囲内とすると、高放電レートでの使用時における放電容量が向上するため好ましい。
また、負極集電体層としては、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタンまたはこれらの合金を用いることができる。その形状としては、箔、平板状、メッシュ状が挙げられる。特に銅箔を好適に用いることができる。
電極スラリは、電極活物質と、必要に応じてバインダー樹脂と、導電助剤と、増粘剤と、を混合することにより調製することができる。電極活物質、バインダー樹脂、および導電助剤の配合比率は電極活物質層中の電極活物質、バインダー樹脂、および導電助剤の含有比率と同じため、ここでは説明を省略する。
各成分の混合手順は特に限定されないが、例えば、電極活物質と導電助剤とを乾式混合した後に、バインダー樹脂および溶媒を添加して湿式混合することにより電極スラリを調製することができる。
このとき、用いられる混合機としては、ボールミルやプラネタリーミキサー等の公知のものが使用でき、特に限定されない。
電極スラリに用いる溶媒としては、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)等の有機溶媒や、水を用いることができる。
製造システム1は、スラリ塗布装置20と、圧縮装置40と、裁断装置60と、を備える。さらに、製造システム1の各装置を制御する制御装置を備えてもよい。
スラリ塗布装置20、圧縮装置40、および裁断装置60は、それぞれ少なくとも1つのコンピュータ100により実現される。コンピュータ100は、CPU(Central Processing Unit)102、メモリ104、メモリ104にロードされた各装置を実現するプログラム110、そのプログラム110を格納するストレージ105、I/O(Input Output)106、およびネットワーク接続用通信インタフェース(I/F)107を備える。CPU102と各要素は、バス109を介して互いに接続され、CPU102によりコンピュータ100全体が制御される。ただし、CPU102などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。
本発明の第1の実施形態の電極シート10の製造方法は、塗布工程(S1)と、第1の検出工程(S2)と、裁断保護層形成工程(S4)と、圧縮工程(S5)と、裁断工程(S6)と、を含む。本発明の実施形態に係る電極シート10は、図22に示される製造方法によって製造される。各工程の詳細については、各装置の説明とともに後述する。
x1=(2rt-t2)1/2-ymax-zmax-wmax ・・・式(1)
ここで、式(1)の各値について、図24を用いて説明する。
図24(a)は、電極シート10に形成された活物質の塗布領域11の一部を含む電極シート10の上面図であり、図24(b)は、図24(a)の線I-Iについての塗布領域11が形成された電極シート10の断面図である。
tは、塗布領域11の中央部が次工程の圧縮工程(図22のS5)を経た後の見込み平均厚さである。
ymaxは、金属箔9の両面にそれぞれ連続して形成される各塗布領域11の活物質(スラリ)の塗布開始位置の金属箔9の巻取方向のずれ量yの最大値である。
zmaxは、金属箔9の両面にそれぞれ連続して形成される各塗布領域11の活物質(スラリ)の金属箔9の巻取方向の塗布長のずれ量zの最大値である。
wmaxは、金属箔9の両面にそれぞれ連続して形成される各塗布領域11の活物質(スラリ)の塗工終端11aから、塗工膜の厚さが塗工域中央と同じ厚さになる終端16までの金属箔9の巻取方向の距離wの最大値である。
ここで、電離放射線硬化型樹脂とは、電離放射線を照射することにより硬化する樹脂である。電離放射線硬化型樹脂層の硬化に用いる電離放射線は特に限定されず、電離放射線硬化型樹脂や、電離放射線硬化型樹脂層に添加された光ラジカル重合開始剤や、増感剤等に作用してこれらを電離(ラジカル化)させ、ラジカル重合反応を開始せしめるに十分なエネルギーを有する電離放射線を用いることが可能である。例えば、可視光線、紫外線、X線、γ線等の電磁波や、電子線、α線、β線等の荷電粒子線等を用いることができ、感度や硬化能力、照射装置(光源・線源)の簡便性等の観点から、紫外線および電子線が好ましい。
樹脂組成物やインクの塗工方法は特に限定されないが、例えば、グラビアコート法、ダイコート法、リップコート法、ナイフコート法、エアーナイフコート法、スプレーコート法、フローコート法、ロールコート法、ディップコート法、インクジェット法等の塗工方法を用いることができる。これらの方法は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、上記交点Xの近傍のみに裁断保護層15を連続的に形成できる点から、インクジェット法が好ましい。
圧縮工程(図22のS6)において、図2に示すスラリ塗布装置20で、金属箔9の両面に活物質塗布領域11と裁断保護層15を形成した電極シート10を、図3で示すように一対の圧縮ローラ50で圧縮する。電極シート10は、一対の圧縮ローラ50の隙間を通過する際に加圧圧縮されて、巻取方向Dxに巻き取られる。
なお、この圧縮工程(図22のS6)では、電極シート10を流れる方向、すなわち巻取方向Dxを塗布終端側から塗布始端側になるように設定しても、反対に塗布始端側から塗布終端側になるように設定しても良い。
圧縮ローラ50が塗布領域11を圧縮したとき、塗布領域11の終端13側の電極部分から金属箔9の流れる方向、すなわち巻取方向Dxの一定の長さx1の範囲には、圧縮ローラ50が電極シート10に接触しないか、ごくわずか接触する領域が存在する。
x1=(2rtmin-tmin 2)1/2-ymax-zmax-wmax ・・・式(2)
ここで、r、ymax、zmax、wmaxは、上述した式(1)と同じである。
tminは、塗布工程(図22のS1)で活物質を含むスラリを塗布して連続的に形成した各塗布領域11の中央部のうち、加圧圧縮後の想定厚さtの最小値である。
裁断装置60は、電極シート10を複数のシートに裁断する。裁断装置60は、第1の裁断刃61と、第2の裁断刃62と、2つのバックアップローラ63と、一対のガイドローラ64と、を備える。
ここで、電極シート10の切断方法は特に限定されず、例えば金属等からなる刃を用いて電極シート10を切断することができる。
図10は、本発明の第2の実施形態における両面塗布後の集電体電極シート10を示す平面図である。
本発明の第2の実施形態の電極シート10の製造方法は、図22の製造方法の裁断保護層形成工程(S4)に替えて、マーキング18を形成するマーキング工程(S11)を含むとともに、マーキング18を検出する第2の検出工程(S12)をさらに含む以外は、図22の製造方法と同様である。
図14は、本発明の第2の実施形態に係る電極シート10のうち、塗布領域11の尾引き部14の長さxが閾値x1以上の部分であり、前記のマーキング18が形成された箇所を裁断した後の裁断面を上面から見た模式図である。図15は、電極シート10のうち、塗布領域11の尾引き部14の長さxが閾値x1未満の部分であり、前記マーキング18が形成されていない箇所の裁断面を上面から見た模式図である。
図16は、本発明の第3の実施形態における両面塗布後の集電体電極シート10を示す平面図である。尾引き部14の箔の流れる方向、すなわち巻取方向Dxの長さxが閾値x1以上の部分に、裁断保護層15が形成されていないこと以外、図1に示す、本発明の第1の実施形態における両面塗布後の集電体電極シート10と同様の構成となっている。
r≧tmin/2+(xmax+ymax+zmax+wmax)2/(2tmin) ・・・式(3)
ここで、他の演算装置とは、終端検出器23の第2の演算部29が出力した尾引き部14の長さの最大値xmaxの入力を受け付け、又は、最大値xmaxを受信して、演算処理を行うコンピュータである。
圧縮ローラ50のロール径rを適切に選択することによって、圧縮ローラ50が活物質の塗布領域11を圧縮したとき、塗布終端13側の電極部分から箔の流れる方向、すなわち巻取方向Dxに、圧縮ローラ50が電極シート10に接触しないか、ごくわずか接触する領域の長さは、上記のxmax以上となる。
図20は、本発明の第3の実施形態に係る電極シート10を裁断した後の、裁断面80を上面から見た模式図である。
図27は、本発明の実施の形態に係る電池150の構成の一例を示す概略図である。
本実施形態に係る電池は、上記実施形態で説明した電極シート10から作製される電極を備える。以下、本実施形態に係る電池について、電池がリチウムイオン電池の積層型電池150である場合を代表例として説明する。
積層型電池150は、正極121と負極126とが、セパレータ120を介して交互に複数層積層された電池要素を備えており、これらの電池要素は電解液(図示せず)とともに可撓性フィルム140からなる容器に収納されている。電池要素には正極端子131および負極端子136が電気的に接続されており、正極端子131および負極端子136の一部または全部が可撓性フィルム140の外部に引き出されている構成になっている。
正極タブ130同士は正極端子131上にまとめられ、正極端子131とともに超音波溶接等で互いに接続され、負極タブ125同士は負極端子136上にまとめられ、負極端子136とともに超音波溶接等で互いに接続される。そのうえで、正極端子131の一端は可撓性フィルム140の外部に引き出され、負極端子136の一端も可撓性フィルム140の外部に引き出されている。
本実施形態に用いるリチウム塩を含有する非水電解液は、電極活物質の種類やリチウムイオン電池の用途等に応じて公知のものの中から適宜選択することができる。
本実施形態において容器には公知の部材を用いることができ、電池の軽量化の観点からは可撓性フィルム140を用いることが好ましい。可撓性フィルム140は、基材となる金属層の表裏面に樹脂層が設けられたものを用いることができる。金属層には電解液の漏出や外部からの水分の侵入を防止する等のバリア性を有するものを選択することができ、アルミニウム、ステンレス鋼等を用いることができる。金属層の少なくとも一方の面には変性ポリオレフィン等の熱融着性の樹脂層が設けられ、可撓性フィルム140の熱融着性の樹脂層同士を電池要素を介して対向させ、電池要素を収納する部分の周囲を熱融着することで外装体を形成する。熱融着性の樹脂層が形成された面と反対側の面となる外装体表面にはナイロンフィルム、ポリエステルフィルム等の樹脂層を設けることができる。
本実施形態において、正極端子131にはアルミニウムやアルミニウム合金で構成されたもの、負極端子136には銅や銅合金あるいはそれらにニッケルメッキを施したもの等を用いることができる。それぞれの端子は容器の外部に引き出されるが、それぞれの端子における外装体の周囲を熱溶着する部分に位置する箇所には熱融着性の樹脂をあらかじめ設けることができる。
活物質の塗布部と未塗布部の境界部124、129に絶縁部材を形成する場合には、ポリイミド、ガラス繊維、ポリエステル、ポリプロピレンあるいはこれらを構成中に含むものを用いることができる。これらの部材に熱を加えて境界部124、129に溶着させるか、または、ゲル状の樹脂を境界部124、129に塗布、乾燥させることで絶縁部材を形成することができる。
本実施形態に係るセパレータ120は、耐熱性樹脂を主成分として含む樹脂層を備えることが好ましい。
ここで、上記樹脂層は主成分である耐熱性樹脂により形成されている。ここで、「主成分」とは、樹脂層中における割合が50質量%以上であることをいい、好ましくは70質量%以上であり、さらに好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよいことを意味する。
本実施形態に係るセパレータ120を構成する樹脂層は、単層であっても、二種以上の層であってもよい。
空孔率は、下記式(4)から求めることができる。
ε={1-Ws/(ds・t)}×100 ・・・式(4)
ここで、ε:空孔率(%)、Ws:目付(g/m2)、ds:真密度(g/cm3)、t:膜厚(μm)である。
本発明の電極の製造方法によれば、金属箔等の厚さの薄い集電体上に活物質層を形成し、乾燥後に圧縮、裁断する工程(図22のS5、S6)を経て電極を作製する場合に生じる集電体のバリの発生を抑制、もしくはバリの発生した電極シートの使用を未然に防止した電池等の電気化学デバイスの組み立てを実施することができ、特性が良好な電池等の電気化学デバイスを提供することが可能となる。
また、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
正極活物質として、粒度分布測定値から求めた50%累積径(D50)が8μm、同じく90%累積径(D90)が12μmである、Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2を質量94.8%、導電補助材として黒鉛材料を質量2.5%、バインダとしてポリフッ化ビニリデンを質量2.7%とを混合したものに、N-メチルピロリドンを加えてさらに混合して正極スラリを作製した。
前記実施例1で、紫外線硬化樹脂を吐出しない状態で、同様に電極シート10を作製し、裁断後のバリの有無を確認した。
実施例1の製造方法において、スラリ塗布機のうち、尾引き部14の検出器は動作させながら、紫外線硬化樹脂を吐出しない状態で、同様に電極シート10を作製した。同一アルミ箔ロール内で、検出された最大の尾引き部14の長さは2mmとなった。
比較例1に対し、加圧圧縮後の片面活物質層の最小厚さが84.8μmになるようにしたこと以外、比較例1と同様の方法で電極シートを作製し、バリの有無を確認した。
比較例1に対し、用いるアルミ箔の厚さを15μmにしたこと以外、比較例1と同様の方法で電極シート10を作製し、バリの有無を確認した。
粒度分布測定値から求めた90%累積径(D90)が10μmである活物質を使用したこと以外、実施例1と同様の方法で電極シート10を作製し、バリの有無を確認した。なお、実施例1では、D90=12μm、金属箔9の厚さd=12μmであり、D90≧dの関係を満たしている。
比較例4では、D90(10μm)<d(12μm)であり、D90≧dの関係を満たさないが、この場合、金属箔9への活物質粒子の食い込み量が少ないため、上記課題を生じず、バリの発生は確認されなかった。(表1)
圧縮工程における塗布領域11の中央部にかかる荷重が1.4t/cmであること以外、実施例1と同様の方法で電極シート10を作製し、バリの有無を確認した。なお、実施例1では、線圧が1.8t/cmであり、線圧が1.5t/cmを超えている。
比較例5では、線圧が1.5t/cm未満であるが、この場合も、金属箔9への活物質粒子の食い込み量が少ないため、上記課題を生じず、バリの発生は確認されなかった。(表1)
1. シート状の金属箔の両面に活物質が塗布された集電体電極シートであって、
前記金属箔の両面に、前記活物質を含むスラリを間欠的に塗布、乾燥して形成される、前記スラリの塗布領域と、非塗布領域と、を含み、
前記塗布領域と前記非塗布領域は、帯状の前記金属箔の巻取方向に交互に形成され、
前記集電体電極シートの厚さ方向へ、一対の圧縮ローラを用いて、前記スラリの塗布領域と前記非塗布領域とを連続して圧縮する圧縮工程において、各前記塗布領域の終端における尾引き部のうち、前記圧縮ローラによって圧縮されない領域を含む、集電体電極シート。
2. シート状の金属箔の両面に活物質が塗布された集電体電極シートの製造方法において、
前記活物質を含むスラリを、帯状の前記金属箔上に間欠的に塗布、乾燥して、活物質層が連続して存在する前記スラリの塗布領域と、前記スラリの非塗布領域とを、前記帯状の前記金属箔の巻取方向に交互に形成する塗布工程と、
前記塗布工程で形成した各前記塗布領域の終端における尾引き部の長さを検出する第一の検出工程と、
前記活物質層が形成された前記金属箔を、その厚さ方向へ、一対の圧縮ローラを用いて、前記スラリの前記塗布領域と前記非塗布領域とを連続して圧縮する圧縮工程と、
前記第一の検出工程と前記圧縮工程とを経て前記活物質層が形成された前記金属箔を、該金属箔の巻取方向と平行に前記スラリの前記塗布領域と前記非塗布領域とを連続して裁断する裁断工程と、を含み、
前記第一の検出工程は、
下記式(A)を満たす前記スラリの前記塗布領域の終端から前記非塗布領域に連続して形成される尾引き部を検出する、集電体電極シートの製造方法。
x≧(2rtmin-tmin 2)1/2-ymax-zmax-wmax ・・・式(A)
ここで、xは、前記塗布工程で各前記塗布領域の終端における前記尾引き部の長さの最大値であり、rは、前記圧縮工程に用いる圧縮ローラのロール径であり、tminは、前記塗布工程で連続的に形成した各前記塗布領域の中央部のうち、加圧圧縮後の想定厚さの最小値であり、ymaxは、前記金属箔の各面の塗布開始位置の前記金属箔の巻取方向のずれ量の最大値であり、zmaxは、前記金属箔の両面の前記活物質の前記金属箔の巻取方向の塗布長のずれ量の最大値であり、および、wmaxは、前記金属箔の両面の前記活物質の塗工終端から、塗工膜の厚さが塗工域中央と同じ厚さになるまでの距離の最大値である。
3. 2.に記載の集電体電極シートの製造方法において、
前記検出工程において、前記尾引き部を検出する位置が、前記裁断工程で裁断処理を行う位置およびその周辺部である、集電体電極シートの製造方法。
4. 2.又は3.に記載の集電体電極シートの製造方法において、
前記検出工程は、前記塗布工程と前記裁断工程の間に行う工程であって、前記検出工程で検出された該尾引き部に対し、保護層を形成する工程を有する、集電体電極シートの製造方法。
5. 2.又は3.に記載の集電体電極シートの製造方法において、
前記検出工程と連続して、前記検出工程で検出された該尾引き部を含む前記塗布領域にマーキング処理を実施する工程を含む、集電体電極シートの製造方法。
6. 5.に記載の集電体電極シートの製造方法において、
前記裁断工程を経て作製した電極を用いて電気化学デバイスを作製する前に、前記マーキング位置を検出する第二の検出工程と、
前記第二の検出工程で検出したマーキングを含む前記裁断工程後の前記電極を、前記電気化学デバイスの作製時の対象部材から除外する工程とを含む、集電体電極シートの製造方法。
7. シート状の金属箔の両面に活物質が塗布された集電体電極シートの製造方法において、
前記活物質を含むスラリを、帯状の前記金属箔上に間欠的に塗布、乾燥して、活物質層が連続して存在する前記スラリの塗布領域と、前記スラリの非塗布領域とを、前記帯状の前記金属箔の巻取方向に交互にを形成する塗布工程と、
前記塗布工程で形成した各前記塗布領域の終端における尾引き部の長さを検出する検出工程と、
前記塗布工程と前記検出工程とを経て前記活物質層が形成された前記金属箔を、その厚さ方向へ、一対の圧縮ローラを用いて、前記スラリの前記塗布領域と前記非塗布領域とを連続して圧縮する圧縮工程と、
前記検出工程と前記圧縮工程とを経て前記活物質層が形成された前記金属箔を、該金属箔の巻取方向と平行に前記スラリの前記塗布領域と前記非塗布領域とを連続して裁断する裁断工程と、を含み、
前記圧縮工程は、
下記式(B)を満たすロール半径rを持つ圧縮ローラを用いて、圧縮する、集電体電極シートの製造方法。
r≧tmin/2+(xmax+ymax+zmax+wmax)2/(2tmin) ・・・式(B)
ここで、tminは、前記塗布工程で連続的に形成した各前記塗布領域の中央部のうち、加圧圧縮後の想定厚さの最小値であり、xmaxは、前記検出工程で検出した、前記塗布工程で連続的に形成した各前記塗布領域の終端における前記尾引き部の長さの最大値であり、ymaxは、前記金属箔の両面の前記活物質の塗布開始位置のずれ量の最大値であり、zmaxは、前記金属箔の両面の活物質の前記金属箔の巻取方向の塗布長のずれ量の最大値であり、およびwmaxは、前記金属箔の両面の前記活物質の塗工終端から、塗工膜の厚さが塗工域中央と同じ厚さになるまでの距離の最大値である。
8. 2.乃至7.のいずれか1つに記載の集電体電極シートの製造方法において、
活物質としてリチウム金属複合酸化物を用いた電極シートを作製する、集電体電極シートの製造方法。
9. 2.乃至8.のいずれか1つに記載の集電体電極シートの製造方法において、
前記金属箔の厚さをdとし、
粒度分布計を用いて測定した際に、測定した活物質粒子のうち、最小の粒径から粒子を順に並べたときに、測定した前記粒子の90%に当たる前記粒子の前記粒径をD90としたとき、D90≧dの関係を満たす前記金属箔と前記活物質を用いた前記電極シートを作製する、集電体電極シートの製造方法。
10. 2.乃至9.のいずれか1つに記載の集電体電極シートの製造方法において、
前記圧縮工程において、前記活物質層が形成された前記金属箔のうち、前記塗布領域の中央部にかかる荷重が1.5ton/cmを超える、集電体電極シートの製造方法。
11. 2.乃至10.のいずれか1つに記載の集電体電極シートの製造方法を用いて製造された集電体電極シート。
12. 1.又は11.に記載の集電体電極シートを用いて製造された電池。
Claims (9)
- シート状の金属箔の両面に活物質が塗布された集電体電極シートの製造方法において、
前記活物質を含むスラリを、帯状の前記金属箔上に間欠的に塗布、乾燥して、活物質層が連続して存在する前記スラリの塗布領域と、前記スラリの非塗布領域とを、前記帯状の前記金属箔の巻取方向に交互に形成する塗布工程と、
前記塗布工程で形成した各前記塗布領域の終端における尾引き部の長さを検出する第一の検出工程と、
前記活物質層が形成された前記金属箔を、その厚さ方向へ、一対の圧縮ローラを用いて、前記スラリの前記塗布領域と前記非塗布領域とを連続して圧縮する圧縮工程と、
前記第一の検出工程と前記圧縮工程とを経て前記活物質層が形成された前記金属箔を、該金属箔の巻取方向と平行に前記スラリの前記塗布領域と前記非塗布領域とを連続して裁断する裁断工程と、を含み、
前記第一の検出工程は、
下記式(A)を満たす前記スラリの前記塗布領域の終端から前記非塗布領域に連続して形成される尾引き部を検出する、集電体電極シートの製造方法。
x≧(2rtmin-tmin 2)1/2-ymax-zmax-wmax ・・・式(A)
ここで、xは、前記塗布工程で各前記塗布領域の終端における前記尾引き部の長さの最大値であり、rは、前記圧縮工程に用いる圧縮ローラのロール径であり、tminは、前記塗布工程で連続的に形成した各前記塗布領域の中央部のうち、加圧圧縮後の想定厚さの最小値であり、ymaxは、前記金属箔の各面の塗布開始位置の前記金属箔の巻取方向のずれ量の最大値であり、zmaxは、前記金属箔の両面の前記活物質の前記金属箔の巻取方向の塗布長のずれ量の最大値であり、および、wmaxは、前記金属箔の両面の前記活物質の塗工終端から、塗工膜の厚さが塗工域中央と同じ厚さになるまでの距離の最大値である。 - 請求項1に記載の集電体電極シートの製造方法において、
前記第一の検出工程において、前記尾引き部を検出する位置が、前記裁断工程で裁断処理を行う位置およびその周辺部である、集電体電極シートの製造方法。 - 請求項1又は2に記載の集電体電極シートの製造方法において、
前記第一の検出工程は、前記塗布工程と前記裁断工程の間に行う工程であって、前記第一の検出工程で検出された該尾引き部に対し、保護層を形成する工程を有する、集電体電極シートの製造方法。 - 請求項1又は2に記載の集電体電極シートの製造方法において、
前記第一の検出工程と連続して、前記検出工程で検出された該尾引き部を含む前記塗布領域にマーキング処理を実施する工程を含む、集電体電極シートの製造方法。 - 請求項4に記載の集電体電極シートの製造方法において、
前記裁断工程を経て作製した電極を用いて電気化学デバイスを作製する前に、前記マーキング位置を検出する第二の検出工程と、
前記第二の検出工程で検出したマーキングを含む前記裁断工程後の前記電極を、前記電気化学デバイスの作製時の対象部材から除外する工程とを含む、集電体電極シートの製造方法。 - シート状の金属箔の両面に活物質が塗布された集電体電極シートの製造方法において、
前記活物質を含むスラリを、帯状の前記金属箔上に間欠的に塗布、乾燥して、活物質層が連続して存在する前記スラリの塗布領域と、前記スラリの非塗布領域とを、前記帯状の前記金属箔の巻取方向に交互に形成する塗布工程と、
前記塗布工程で形成した各前記塗布領域の終端における尾引き部の長さを検出する検出工程と、
前記塗布工程と前記検出工程とを経て前記活物質層が形成された前記金属箔を、その厚さ方向へ、一対の圧縮ローラを用いて、前記スラリの前記塗布領域と前記非塗布領域とを連続して圧縮する圧縮工程と、
前記検出工程と前記圧縮工程とを経て前記活物質層が形成された前記金属箔を、該金属箔の巻取方向と平行に前記スラリの前記塗布領域と前記非塗布領域とを連続して裁断する裁断工程と、を含み、
前記圧縮工程は、
下記式(B)を満たすロール半径rを持つ圧縮ローラを用いて、圧縮する、集電体電極シートの製造方法。
r≧tmin/2+(xmax+ymax+zmax+wmax)2/(2tmin) ・・・式(B)
ここで、tminは、前記塗布工程で連続的に形成した各前記塗布領域の中央部のうち、加圧圧縮後の想定厚さの最小値であり、xmaxは、前記検出工程で検出した、前記塗布工程で連続的に形成した各前記塗布領域の終端における前記尾引き部の長さの最大値であり、ymaxは、前記金属箔の両面の前記活物質の塗布開始位置のずれ量の最大値であり、zmaxは、前記金属箔の両面の活物質の前記金属箔の巻取方向の塗布長のずれ量の最大値であり、およびwmaxは、前記金属箔の両面の前記活物質の塗工終端から、塗工膜の厚さが塗工域中央と同じ厚さになるまでの距離の最大値である。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の集電体電極シートの製造方法において、
活物質としてリチウム金属複合酸化物を用いた電極シートを作製する、集電体電極シートの製造方法。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の集電体電極シートの製造方法において、
前記金属箔の厚さをdとし、
粒度分布計を用いて測定した際に、測定した活物質粒子のうち、最小の粒径から粒子を順に並べたときに、測定した前記粒子の90%に当たる前記粒子の前記粒径をD90としたとき、D90≧dの関係を満たす前記金属箔と前記活物質を用いた前記電極シートを作製する、集電体電極シートの製造方法。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の集電体電極シートの製造方法において、
前記圧縮工程において、前記活物質層が形成された前記金属箔のうち、前記塗布領域の中央部にかかる荷重が1.5ton/cmを超える、集電体電極シートの製造方法。
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