JP7202348B2

JP7202348B2 - 電極シートの製造方法

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Publication number: JP7202348B2
Application number: JP2020206652A
Authority: JP
Inventors: 知之上薗; 壮吉大久保; 桃香宮島; 汀嶋崎; 正樹渡邉; 美由紀松山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2023-01-11
Anticipated expiration: 2040-12-14
Also published as: JP2022093922A

Description

本発明は、電極シートを製造する方法に関する。

従来、電極シートとして、集電箔の表面上に電極合材層を有する電極シートが知られている。このような電極シートの製造方法としては、例えば、特許文献１に開示されている方法が知られている。

特開２０２０－６８１１３号公報

具体的には、まず、対向して回転するＡロールとＢロールとを有し、集電箔をＡロールとＢロールとの間隙に通すようにしてＢロールによって集電箔を搬送する装置を用いて、溶媒を含むことなく電極活物質の粉体とバインダの粉体とが混合された混合粉体を、集電箔の表面に配置する。詳細には、ＡロールとＢロールによって搬送される集電箔との間に電位差を生じさせた状態で、Ａロールの外周面に混合粉体を連続的に供給して、Ａロールの外周面に供給された混合粉体と集電箔との間に電位差を生じさせ、混合粉体と集電箔との間に働く静電気力によって、混合粉体を、Ａロールの外周面から集電箔の表面へ移動させて、Ｂロールによって搬送される集電箔の表面に混合粉体を連続的に配置する。

その後、ロールプレス工程において、対向して回転する一対のホットロール（第１ロールと第２ロール）の間に、集電箔の表面上に配置された混合粉体からなる電極合材層を有する電極シートを通す（ロールプレスする）ことによって、電極合材層に含まれるバインダを軟化または溶融させつつ、電極合材層と集電箔とを圧接することで、電極活物質とバインダとを有する電極合材層が集電箔の表面に接着された電極シートを製造する。なお、混合粉体は、活物質粒子の表面に複数のバインダ粒子が結合した複数の複合粒子からなり、ロールプレス工程を行う前の電極合材層は、複数の複合粒子が集電箔の表面上に堆積した電極合材層となっている。また、集電箔の両面（第１表面と第２表面）に電極合材層（第１電極合材層と第２電極合材層）を有する電極シートを製造する場合は、まず、前述のようにして集電箔の第１表面に第１電極合材層を接着した後、集電箔の第２表面に対し、第１表面と同様の処理を行って、集電箔の第２表面上に第２電極合材層を接着することが記載されている。

ところで、集電箔の両面（第１表面と第２表面）に電極合材層（第１電極合材層と第２電極合材層）を有する電極シートを製造した場合に、集電箔の第２表面に対する第２電極合材層の結着力が弱くなることがあった。具体的には、ロールプレス工程において、集電箔と、集電箔の第１表面上に形成された第１電極合材層（バインダ粒子によって活物質粒子同士が結着した層）と、集電箔の第２表面上に形成されたプレス前第２電極合材層（複数の複合粒子が集電箔の表面上に堆積した層）と、を有する電極シートをロールプレスするとき、第２電極合材層に含まれるバインダ粒子のうち集電箔の第２表面に接触するバインダ粒子を軟化または溶融した状態にすることができず、第２電極合材層を集電箔の第２表面に適切に接着することができないことがあった。このため、第２電極合材層が集電箔の第２表面から剥がれやすくなることがあった。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、第２電極合材層が集電箔の第２表面から剥がれ難い電極シートの製造方法を提供することを目的とする。

金属からなる集電箔の第１表面上に、バインダ粒子によって活物質粒子同士が結着してなる第１電極合材層を有し、且つ、前記集電箔の前記第１表面とは逆側の第２表面上に、前記バインダ粒子によって前記活物質粒子同士が結着してなる第２電極合材層を有する電極シートの製造方法において、前記集電箔と、前記集電箔の前記第１表面上に形成された前記第１電極合材層と、活物質粒子の表面に前記活物質粒子よりも小径のバインダ粒子が複数結合した複合粒子が、前記集電箔の前記第２表面上に堆積したプレス前第２電極合材層と、を有する前記電極シートについて、前記集電箔を誘導加熱して、前記プレス前第２電極合材層に含まれる前記バインダ粒子を軟化または溶融させるプレス前加熱工程と、前記プレス前加熱工程の後、軟化または溶融した前記バインダ粒子を有する前記電極シートを、第１ロールと第２ロールとの間でロールプレスすることによって、前記プレス前第２電極合材層を厚み方向に圧縮して、前記バインダ粒子によって前記活物質粒子同士が結着した前記第２電極合材層を形成すると共に、前記バインダ粒子によって前記第２電極合材層を前記集電箔の前記第２表面に結着させるロールプレス工程と、を備える電極シートの製造方法が好ましい。

上述の製造方法では、プレス前加熱工程において、集電箔と、集電箔の第１表面上に形成された第１電極合材層と、集電箔の第２表面上に形成されたプレス前第２電極合材層と、を有する電極シートについて、集電箔を誘導加熱して、プレス前第２電極合材層に含まれるバインダ粒子を軟化または溶融させる。なお、プレス前加熱工程を行うときのプレス前第２電極合材層は、溶媒（液体）を含むことなく、複数の複合粒子が集電箔の表面上に堆積した層（複数の複合粒子からなる層）である。一方、プレス前加熱工程を行うときの第１電極合材層は、既に、バインダ粒子によって活物質粒子同士が結着した層となっている。また、複合粒子は、溶媒（液体）を含むことなく、活物質粒子の表面に活物質粒子よりも小径のバインダ粒子が複数結合した粒子である。詳細には、複合粒子は、活物質粒子の表面に、少なくともバインダ粒子が複数結合している粒子であり、バインダ粒子の他にアセチレンブラックなどの導電粒子が、活物質粒子の表面に結合した粒子であっても良い。

上述のプレス前加熱工程では、誘導加熱された集電箔を通じて、プレス前第２電極合材層に含まれるバインダ粒子が加熱されるので、プレス前第２電極合材層において、集電箔の第２表面に近い側に位置するバインダ粒子のほうが、集電箔の第２表面から遠い側に位置するバインダ粒子よりも、軟化または溶融の程度が高くなり、粘着性が高くなる。これにより、その後、ロールプレス工程において、プレス前加熱工程を行った電極シート（バインダ粒子が軟化または溶融した状態の電極シート）をロールプレスすることで、第２電極合材層を集電箔の第２表面に強固に結着させることができる。

さらに、上述の製造方法では、ロールプレス工程において、プレス前加熱工程を行った電極シート（プレス前第２電極合材層に含まれるバインダ粒子が軟化または溶融した状態の電極シート）を、第１ロールと第２ロールとの間でロールプレスする。これにより、プレス前第２電極合材層を厚み方向に圧縮して、バインダ粒子によって活物質粒子同士が結着した第２電極合材層を形成する（バインダ粒子によって活物質粒子同士を結着させることで、プレス前第２電極合材層を第２電極合材層にする）と共に、バインダ粒子によって前記第２電極合材層を前記集電箔の前記第２表面に結着させる。

ところで、前述のプレス前加熱工程では、プレス前第２電極合材層に含まれるバインダ粒子のうち、後のロールプレス工程においてロール（例えば第１ロール）の外周面に接触するバインダ粒子の粘着性を、相対的に低くできる。これにより、ロールプレスを行って、第２電極合材層がロール（例えば第１ロール）の外周面から離間するとき、当該ロールに接触していたバインダ粒子が、当該ロールの外周面から離間し易くなる。このため、ロールプレス工程を行って、ロール（例えば第１ロール）の外周面に接触した第２電極合材層がロールの外周面から離間するときに、「第２電極合材層の一部が、集電箔の第２表面上から脱離（剥離）してロール（例えば第１ロール）の外周面に転写されてしまうこと」を低減することができる。

本発明の一態様は、前記の電極シートの製造方法であって、前記ロールプレス工程は、前記電極シートの前記プレス前第２電極合材層の外側表面が接触する前記第１ロールの外周面の温度を、前記第２ロールの外周面の温度よりも低くして、前記電極シートをロールプレスする電極シートの製造方法である。

上述の製造方法では、ロールプレス工程において、電極シートのプレス前第２電極合材層の外側表面（集電箔側とは反対側の表面）を第１ロールの外周面に接触させる態様で、電極シートを第１ロールと第２ロールとによってロールプレスする。詳細には、ロールプレス工程において、プレス前第２電極合材層の外側表面が接触する第１ロールの外周面の温度を、第２ロールの外周面の温度よりも低くして、電極シートを第１ロールと第２ロールとの間でロールプレスする。

これにより、第２電極合材層内のバインダ粒子について、第１ロールに対する粘着力（付着力）を、集電箔に対する粘着力（付着力）に比べて、より一層低下させることができる。すなわち、第２電極合材層内のバインダ粒子のうち、第１ロールに接触するバインダ粒子の粘着力を、集電箔に接触するバインダ粒子の粘着力に比べて、より一層低くすることができる。

このようにすることで、ロールプレスを行って、第２電極合材層の外側表面が第１ロールの外周面から離間するとき、第１ロールに接触していたバインダ粒子が、第１ロールの外周面からより一層離間し易くなる。これにより、第２電極合材層が第１ロールの外周面から離間するときに、「第２電極合材層の一部が、集電箔の第２表面上から脱離（剥離）して第１ロールの外周面に転写されてしまうこと」を、より一層低減することができる。

なお、第１ロールの外周面の温度は、プレス前加熱工程によって軟化または溶融したバインダ粒子のうち第１ロールに接触するバインダ粒子の粘着力（接着力）が低下する温度に設定すると良い。例えば、第１ロールの外周面の温度は、バインダ粒子の軟化温度よりも低い温度にするのが好ましい。

実施形態にかかる電極シート製造装置の側面視概略図である。プレス前加熱工程を行うときの電極シートの側面視拡大図であり、図１のＢ部拡大図である。同電極シートの平面図である。図１のＣ部拡大図である。図１のＤ部拡大図である。実施形態の製造方法によって製造した電極シートの側面図である。比較形態１にかかる電極シート製造装置の側面視概略図である。比較形態２にかかる電極シート製造装置の側面視概略図である。

＜実施形態＞
以下、本発明を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態は、リチウムイオン二次電池の負極シートの製造に、本発明を適用したものである。すなわち、本実施形態では、電極シートの製造方法として、負極シートの製造方法を例示する。本実施形態では、集電箔１１０と、この集電箔１１０の第１表面１１０ｂ上に結着した第１負極合材層１２０（第１電極合材層）と、集電箔１１０の第２表面１１０ｃ上に結着した第２負極合材層１３０（第２電極合材層）と、を有する負極シート１００（電極シート）を製造する（図６参照）。なお、第１負極合材層１２０及び第２負極合材層１３０は、複数の活物質粒子１２１と複数のバインダ粒子１２２とからなり、バインダ粒子１２２によって活物質粒子１２１同士が結着した構造を有する。

まず、実施形態にかかる電極シート製造装置１について説明する。本実施形態では、電極シート製造装置１を用いて、負極シート１００（電極シート）を製造する。図１は、実施形態にかかる電極シート製造装置１の側面視概略図である。電極シート製造装置１は、図１に示すように、誘導加熱装置８０と、対向して回転する第１ロール４０及び第２ロール５０と、ニップロール６０とを有し、これらが、負極シート１００の搬送方向ＤＭの上流側から順に配置された構成を有する。

本実施形態の電極シート製造装置１では、負極シート１００は、所定の搬送速度で、当該負極シート１００の長さ方向ＤＬに一致する搬送方向ＤＭに搬送される。具体的には、図１に示すように、負極シート１００は、まず、搬送方向ＤＭについて誘導加熱装置８０よりも上流側（図１において誘導加熱装置８０よりも左側）の位置から、誘導加熱装置８０によって加熱される位置（図１において誘導加熱装置８０の上方）に搬送される。

なお、誘導加熱装置８０によって加熱される位置に搬送される負極シート１００は、図２に示すように、集電箔１１０と、集電箔１１０の第１表面１１０ｂ上に形成された第１負極合材層１２０と、集電箔１１０の第２表面１１０ｃ上に形成されたプレス前第２負極合材層１３５とを有する。なお、図２は、図１のＢ部拡大図である。このとき、プレス前第２負極合材層１３５は、溶媒（液体）を含むことなく、複数の複合粒子１２３が集電箔１１０の第２表面１１０ｃ（図２において上面）上に堆積した層（複数の複合粒子１２３からなる層）である。このプレス前第２負極合材層１３５は、図３に示すように、集電箔１１０のうち、幅方向ＤＷの両端部（第１端部１１１と第２端部１１２）を除いた部位（第１端部１１１と第２端部１１２との間に位置する中間部１１３）の第２表面１１０ｃ上に配置されている。一方、第１負極合材層１２０は、既に、バインダ粒子１２２によって活物質粒子１２１同士が結着した層となっている。

このような構成の負極シート１００は、例えば、特開２０２０－６８１１３や特願２０１９－２０６４５７に記載されている方法によって作製することができる。具体的には、まず、特開２０２０－６８１１３や特願２０１９－２０６４５７に記載されている方法によって、集電箔１１０と、集電箔１１０の第１表面１１０ｂ上に結着した第１負極合材層１２０とからなる負極シートを作製する。その後、特開２０２０－６８１１３や特願２０１９－２０６４５７に記載されている方法によって、この負極シートの集電箔１１０の第２表面１１０ｃ上に、複数の複合粒子１２３を層状に堆積させることで、前述のような構成の負極シート１００を作製することができる。

複合粒子１２３は、溶媒（液体）を含むことなく、活物質粒子１２１の表面に活物質粒子１２１よりも小径のバインダ粒子１２２が複数結合した粒子である。本実施形態では、活物質粒子１２１として、黒鉛粒子（詳細には、アモルファスコートグラファイト粒子）を用いている。また、バインダ粒子１２２として、ＰＶＤＦ粒子を用いている。なお、本実施形態のバインダ粒子１２２は、軟化温度が１３０℃であり、融点が１６０℃である。

本実施形態では、複数の活物質粒子１２１と複数のバインダ粒子１２２とを、重量比で９７．５：２．５の割合で混合して、複数の複合粒子１２３としている。詳細には、ハイスピードミキサ（アーステクニカ製）を用いて、複数の活物質粒子１２１と複数のバインダ粒子１２２とを、重量比で９７．５：２．５の割合で混合して、活物質粒子１２１の表面にバインダ粒子１２２が複数結合した複数の複合粒子１２３を作製している。また、本実施形態では、集電箔１１０として、厚みが８μｍの銅箔を用いている。

誘導加熱装置８０は、ＩＨコイル（図示省略）を内蔵しており、搬送方向ＤＭに搬送される負極シート１００の集電箔１１０を誘導加熱する（図１参照）。これにより、誘導加熱された集電箔１１０を通じて、プレス前第２負極合材層１３５に含まれるバインダ粒子１２２（複合粒子１２３を構成するバインダ粒子１２２）を加熱して、当該バインダ粒子１２２を軟化または溶融させる。なお、誘導加熱装置８０は、誘導加熱された集電箔１１０を通じて、プレス前第２負極合材層１３５に含まれるバインダ粒子１２２が軟化または溶融するように（すなわち、バインダ粒子１２２の温度が軟化温度以上になるように）、負極シート１００の集電箔１１０を誘導加熱する。例えば、誘導加熱装置８０は、集電箔１１０の温度が、バインダ粒子１２２の軟化温度以上になるように、負極シート１００の集電箔１１０を誘導加熱する。この工程が、後述するプレス前加熱工程である。

このような誘導加熱を行うことで、誘導加熱された集電箔１１０を通じて、プレス前第２負極合材層１３５に含まれるバインダ粒子１２２が加熱されるので、プレス前第２負極合材層１３５において、集電箔１１０の第２表面１１０ｃに近い側に位置するバインダ粒子１２２のほうが、集電箔１１０の第２表面１１０ｃから遠い側に位置するバインダ粒子１２２よりも、軟化または溶融の程度が高くなり、粘着性が高くなる。これにより、その後、後述するロールプレス工程において、前述の誘導加熱を行った負極シート１００（プレス前第２負極合材層１３５に含まれるバインダ粒子１２２が軟化または溶融した状態の負極シート１００）をロールプレスすることで、第２負極合材層１３０を集電箔１１０の第２表面１１０ｃに強固に結着させることができる。

第１ロール４０と第２ロール５０とは、鉛直方向（図１において上下方向）に対向して配置されている。なお、第１ロール４０と第２ロール５０とは、間隔を空けて対面している。また、第１ロール４０と第２ロール５０とは、図１に矢印で示すように、２つのロールの回転方向が互いに逆方向となるように、すなわち、対面する２つのロールが互いに順方向回転となるように設定されている。また、ニップロール６０は、第１ロール４０と第２ロール５０との対面箇所の間隙の位置よりも搬送方向ＤＭの下流側に位置し、第１ロール４０と間隔を空けて対面している（図１参照）。

誘導加熱装置８０による誘導加熱を行った負極シート１００は、その後、第１ロール４０と第２ロール５０との対面箇所の間隙に通される。第１ロール４０と第２ロール５０との対面箇所の間隙寸法は、第１ロール４０と第２ロール５０との対面箇所の間隙に到達する前の負極シート１００の厚みよりも小さくされている。従って、前述の誘導加熱を行った負極シート１００（プレス前第２負極合材層１３５に含まれるバインダ粒子１２２が軟化または溶融した状態の負極シート１００）は、第１ロール４０と第２ロール５０との対面箇所の間隙を通過することで、第１ロール４０と第２ロール５０とによって、その厚み方向ＤＴにロールプレスされる（図４参照）。なお、図４は、図１のＣ部拡大図である。

これにより、プレス前第２負極合材層１３５を厚み方向ＤＴに圧縮して、バインダ粒子１２２によって活物質粒子１２１同士が結着した第２負極合材層１３０を形成する（バインダ粒子１２２によって活物質粒子１２１同士を結着させることで、プレス前第２負極合材層１３５を第２負極合材層１３０にする）と共に、バインダ粒子１２２によって第２負極合材層１３０を集電箔１１０の第２表面１１０ｃに結着させる（図４参照）。なお、本実施形態では、プレス前第２負極合材層１３５の外側表面１３５ｂを第１ロール４０の外周面４０ｂに接触させる態様で、負極シート１００を第１ロール４０と第２ロール５０とによってロールプレスする。この工程が、後述するロールプレス工程である。

前述のロールプレスを行った負極シート１００は、その後、第１ロール４０の外周面４０ｂに抱き角θで巻き付けられる態様で搬送された後、ニップロール６０に巻き付けられる態様で搬送されて、その後、ニップロール６０よりも搬送方向ＤＭの下流側へ搬送される（図１参照）。なお、本実施形態では、第２ロール５０の外周面５０ｂの温度は、バインダ粒子１２２の軟化温度（１３０℃）よりも高い１４０℃に設定されている。一方、第１ロール４０の外周面４０ｂの温度は、バインダ粒子１２２の軟化温度（１３０℃）よりも低い８０℃に設定されている。また、本実施形態では、θ＝７０°とされている。

次に、本実施形態にかかる負極シート１００の製造方法について、詳細に説明する。まず、プレス前加熱工程において、集電箔１１０と、集電箔１１０の第１表面１１０ｂ上に形成された第１負極合材層１２０と、集電箔１１０の第２表面１１０ｃ上に形成されたプレス前第２負極合材層１３５とを有する負極シート１００（図２参照）について、集電箔１１０を誘導加熱して、プレス前第２負極合材層１３５に含まれるバインダ粒子１２２を軟化または溶融させる。具体的には、負極シート１００を搬送方向ＤＭに搬送して、誘導加熱装置８０によって加熱される位置（図１において誘導加熱装置８０の上方）を通過させることで、負極シート１００の集電箔１１０（金属箔）を誘導加熱して、プレス前第２負極合材層１３５に含まれるバインダ粒子１２２を軟化または溶融させる（図１参照）。

なお、プレス前加熱工程に供給される負極シート１００のプレス前第２負極合材層１３５は、溶媒（液体）を含むことなく、複数の複合粒子１２３が集電箔１１０の第２表面１１０ｃ上に堆積した層（複数の複合粒子１２３からなる層）となっている（図２参照）。従って、プレス前加熱工程では、複合粒子１２３を構成するバインダ粒子１２２（活物質粒子１２１の表面に接合しているバインダ粒子１２２）が、軟化または溶融する。

次に、ロールプレス工程に進み、プレス前加熱工程を行った負極シート１００を、プレス前第２負極合材層１３５の外側表面１３５ｂを第１ロール４０の外周面４０ｂに接触させる態様で、第１ロール４０と第２ロール５０とによってロールプレスする（図１及び図４参照）。これにより、プレス前第２負極合材層１３５を厚み方向ＤＴに圧縮して、バインダ粒子１２２によって活物質粒子１２１同士が結着した第２負極合材層１３０を形成すると共に、バインダ粒子１２２によって第２負極合材層１３０を集電箔１１０の第２表面１１０ｃに結着させる（図４参照）。

ところで、前述のプレス前加熱工程では、プレス前第２負極合材層１３５に含まれるバインダ粒子１２２のうち、ロールプレス工程において第１ロール４０の外周面４０ｂに接触するバインダ粒子１２２（すなわち、プレス前第２負極合材層１３５の外側表面１３５ｂに位置するバインダ粒子１２２）の粘着性を、相対的に低くできる。プレス前第２負極合材層１３５の外側表面１３５ｂに位置するバインダ粒子１２２は、プレス前第２負極合材層１３５に含まれるバインダ粒子１２２において、誘導加熱される集電箔１１０から最も離れているからである。

これにより、ロールプレスを行って、第２負極合材層１３０が第１ロール４０の外周面４０ｂから離間するとき、第１ロール４０に接触していたバインダ粒子１２２が、第１ロール４０の外周面４０ｂから離間し易くなる。このため、ロールプレス工程を行って、第１ロール４０の外周面４０ｂに接触した第２負極合材層１３０が第１ロール４０の外周面４０ｂから離間するときに、「第１ロール４０の外周面４０ｂに接触していたバインダ粒子１２２と共に、第２負極合材層１３０の一部が、集電箔１１０の第２表面１１０ｃから脱離（剥離）して第１ロール４０の外周面４０ｂに転写されてしまうこと」を低減することができる。

また、本実施形態では、第１ロール４０の外周面４０ｂの温度を、第２ロール５０の外周面５０ｂの温度よりも低くしている。従って、本実施形態では、プレス前第２負極合材層１３５の外側表面１３５ｂが接触する第１ロール４０の外周面４０ｂの温度を、第２ロール５０の外周面５０ｂの温度よりも低くして、負極シート１００を第１ロール４０の外周面４０ｂと第２ロール５０の外周面５０ｂとの間でロールプレスする。

これにより、第２負極合材層１３０内のバインダ粒子１２２について、第１ロール４０に対する粘着力（付着力）を、集電箔１１０に対する粘着力（付着力）に比べて、より一層低下させることができる。すなわち、第２負極合材層１３０内のバインダ粒子１２２のうち、第１ロール４０に接触するバインダ粒子１２２の粘着力を、集電箔１１０に接触するバインダ粒子１２２の粘着力に比べて、より一層低くすることができる。

このようにすることで、ロールプレスを行って、第２負極合材層１３０の外側表面１３０ｂが第１ロール４０の外周面４０ｂから離間するとき、第１ロール４０の外周面４０ｂに接触していたバインダ粒子１２２が、第１ロール４０の外周面４０ｂからより一層離間し易くなる。これにより、第２負極合材層１３０が第１ロール４０の外周面４０ｂから離間するときに、「第２負極合材層１３０の一部が、集電箔１１０の第２表面１１０ｃから脱離（剥離）して第１ロール４０の外周面４０ｂに転写されてしまうこと」を、より一層低減することができる。

なお、第１ロール４０の外周面４０ｂの温度は、プレス前加熱工程によって軟化または溶融したバインダ粒子１２２のうち第１ロール４０の外周面４０ｂに接触するバインダ粒子１２２の粘着力（接着力）が低下する温度に設定されている。具体的には、本実施形態では、第１ロール４０の外周面４０ｂの温度を、バインダ粒子１２２の軟化温度（具体的には１３０℃）よりも低い温度（具体的には８０℃）に設定している。

さらに、本実施形態の製造方法では、ロールプレス工程において、負極シート１００を第１ロール４０と第２ロール５０とによってロールプレスした後、直ちに、第１ロール４０及び第２ロール５０から負極シート１００を離間させるのではなく（第２ロール５０からは負極シート１００を直ちに離間させるが）、第２負極合材層１３０が第１ロール４０の外周面４０ｂに接触した状態を維持したまま、負極シート１００を第１ロール４０の外周面４０ｂに沿って一定距離搬送した後に、負極シート１００を第１ロール４０の外周面４０ｂから離間させる（図１及び図５参照）。なお、図５は、図１のＤ部拡大図である。

具体的には、第１ロール４０と第２ロール５０との対面箇所の間隙を通過することによってロールプレスされた負極シート１００は、第１ロール４０の外周面４０ｂに抱き角θで巻き付けられる態様で搬送された後、ニップロール６０に巻き付けられる態様で搬送されることによって、第２ロール５０の外周面５０ｂから離間する（図１参照）。従って、負極シート１００は、第１ロール４０と第２ロール５０とによってロールプレスされた後、第１ロール４０の外周面４０ｂに接触しつつ第１ロール４０の外周面４０ｂに沿って、一定の距離（抱き角θに対応する距離）だけ搬送される。なお、本実施形態では、θ＝７０°とされている。

このようにすることで、第２負極合材層１３０が第１ロール４０に接触してから離間するまでの時間（接触期間）を長くすることができるので、第１ロール４０の外周面４０ｂから第２負極合材層１３０が離間するまでの間に、第１ロール４０の外周面４０ｂに接触するバインダ粒子１２２の粘着力（第１ロール４０に対するバインダ粒子１２２の付着力）をより一層低下させることができる。これにより、第２負極合材層１３０が第１ロール４０の外周面４０ｂから離間するとき、第１ロール４０の外周面４０ｂに接触していたバインダ粒子１２２が、第１ロール４０の外周面４０ｂからより一層離間し易くなる（換言すれば、第１ロール４０の外周面４０ｂに転写され難くなる）。従って、本実施形態の製造方法では、「第２負極合材層１３０の一部が、集電箔１１０の第２表面１１０ｃから脱離（剥離）して第１ロール４０の外周面４０ｂに転写されてしまうこと」を、より一層低減することができる。

上述のようにして作製した負極シート１００は、その後、正極シート及びセパレータと組み合わされて、電極体を形成する。次いで、この電極体に端子部材を取り付けた後、電池ケース内に電極体及び電解液を収容する。これにより、リチウムイオン二次電池が完成する。

＜比較形態１＞
図７は、比較形態１にかかる電極シート製造装置３０１の側面視概略図である。本比較形態１の電極シート製造装置３０１は、実施形態の電極シート製造装置１と比較して、誘導加熱装置８０を有しない点と、第１ロール３４０の外周面３４０ｂの温度が１４０℃に設定されている点が異なり、その他は同等である。なお、第１ロール３４０の外周面３４０ｂの温度（＝１４０℃）は、バインダ粒子１２２の軟化温度（＝１３０℃）よりも高くて融点（＝１６０℃）よりも低い温度である。本比較形態１では、電極シート製造装置３０１を用いて、プレス前加熱工程を行うことなくロールプレス工程を行って、負極シート１００を製造した。

＜比較形態２＞
図８は、比較形態２にかかる電極シート製造装置４０１の側面視概略図である。本比較形態２の電極シート製造装置４０１は、実施形態の電極シート製造装置１と比較して、誘導加熱装置８０を有しない点と、第１ロール４４０の外周面４４０ｂの温度及び第２ロール４５０の外周面４５０ｂが共に１８０℃に設定されている点が異なり、その他は同等である。なお、第１ロール４４０の外周面４４０ｂの温度（＝１８０℃）及び第２ロール４５０の外周面４５０ｂの温度（＝１８０℃）は、バインダ粒子１２２の融点（＝１６０℃）よりも高い温度である。本比較形態２では、電極シート製造装置４０１を用いて、プレス前加熱工程を行うことなくロールプレス工程を行って、負極シート１００を製造した。

＜製造方法の評価＞
比較形態１の負極シート１００では、集電箔１１０の中間部１１３の第２表面１１０ｃから第２負極合材層１３０の一部が脱離した部位（脱離部とする）が存在し、第２負極合材層１３０を構成する活物質粒子１２１の一部が集電箔１１０から脱離していた。すなわち、比較形態１の製造方法では、第２負極合材層１３０の一部が、集電箔１１０の第２表面１１０ｃ上から脱離（剥離）して第１ロール３４０の外周面３４０ｂに転写されてしまった。

また、比較形態２の負極シート１００では、脱離部が多数（広い面積で）存在し、第２負極合材層１３０を構成する活物質粒子１２１が多数、集電箔１１０から脱離していた。すなわち、比較形態２の製造方法では、第２負極合材層１３０の多くが、集電箔１１０の第２表面１１０ｃ上から脱離（剥離）して第１ロール４４０の外周面４４０ｂに転写されてしまった。比較形態２の負極シート１００は、電池を構成する負極として使用することが困難であった。

これに対し、実施形態の負極シート１００では、脱離部が見当たらなかった。すなわち、実施形態の製造方法では、「第２負極合材層１３０の一部が、集電箔１１０の第２表面１１０ｃ上から脱離（剥離）して第１ロール４０の外周面４０ｂに転写されてしまうこと」がなかった。これらの結果を表１に示す。これらの結果から、実施形態の製造方法によれば、比較形態１，２の製造方法に比べて、「第２負極合材層の一部が、集電箔の第２表面上から脱離（剥離）して第１ロールの外周面に転写されてしまうこと」を低減することができるといえる。

また、実施形態及び比較形態１の負極シート１００について、公知の９０°剥離試験機を用いて、集電箔１１０の第２表面１１０ｃから第２負極合材層１３０を引き剥がす剥離試験を行って、剥離強度（Ｎ／ｍ）を測定した。なお、本剥離試験は、ＪＩＳＫ６８５４－１：１９９９に準拠して行っている。この結果を表１に示す。なお、比較形態２の負極シート１００は、脱離部が多数（広い面積で）存在するため、剥離試験を行うことができなかった。

表１に示すように、比較形態１の負極シート１００では、剥離強度が０．３Ｎ／ｍとなり、集電箔１１０の第２表面１１０ｃに対する第２負極合材層１３０の結着力が弱く、第２負極合材層１３０が集電箔１１０の第２表面１１０ｃから剥がれ易かった。このように、比較形態１において剥離強度が弱くなった理由は、負極シート１００をロールプレスするときに、集電箔１１０の第２表面１１０ｃに接触するバインダ粒子１２２を、適切に軟化させることができなかったからである。

これに対し、実施形態の負極シート１００では、剥離強度が１．２Ｎ／ｍとなり、集電箔１１０の第２表面１１０ｃに対する第２負極合材層１３０の結着力が強く、第２負極合材層１３０が集電箔１１０の第２表面１１０ｃから剥がれ難かった。この結果より、実施形態の製造方法によれば、第２負極合材層１３０（第２電極合材層）が集電箔１１０の第２表面１１０ｃから剥がれ難い負極シート１００（電極シート）を製造することができるといえる。このように、剥離強度を強くすることができた理由は、以下の通りである。

実施形態では、ロールプレス工程の前に、プレス前加熱工程により、負極シート１００の集電箔１１０を誘導加熱して、プレス前第２負極合材層１３５に含まれるバインダ粒子１２２を軟化または溶融させているからである。詳細には、誘導加熱された集電箔１１０を通じて、プレス前第２負極合材層１３５に含まれるバインダ粒子１２２が加熱されるようにしているので、プレス前第２負極合材層１３５において、集電箔１１０の第２表面１１０ｃに近い側に位置するバインダ粒子１２２のほうが、集電箔１１０の第２表面１１０ｃから遠い側に位置するバインダ粒子１２２よりも、軟化または溶融の程度が高くなり、粘着性（結着性）が高くなる。このような負極シート１００を、ロールプレスすることで、第２負極合材層１３０を集電箔１１０の第２表面１１０ｃに強固に結着させることができる。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は前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、実施形態では、電極シートの製造方法として、負極シート１００の製造方法を例示した。しかしながら、本発明は、負極シートのみならず、正極シートの製造方法にも適用することができる。正極シートを製造する場合、複合粒子として、活物質粒子の表面にバインダ粒子と導電粒子が結合した複合粒子を用いると良い。この複合粒子は、例えば、活物質粒子（例えば、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム粒子）とバインダ粒子（例えば、ＰＶＤＦ粒子）と導電粒子（例えば、アセチレンブラック粒子）とを、重量比で９０：５：５の割合で混合して作製することができる。

１電極シート製造装置
４０第１ロール
４０ｂ外周面
５０第２ロール
５０ｂ外周面
１００負極シート（電極シート）
１１０集電箔
１１０ｂ第１表面
１１０ｃ第２表面
１２０第１負極合材層（第１電極合材層）
１２１活物質粒子
１２２バインダ粒子
１２３複合粒子
１３０第２負極合材層（第２電極合材層）
１３５プレス前第２負極合材層（プレス前第２電極合材層）
１３５ｂ外側表面
ＤＬ長さ方向
ＤＭ搬送方向
ＤＴ厚み方向
ＤＷ幅方向

Claims

金属からなる集電箔の第１表面上に、バインダ粒子によって活物質粒子同士が結着してなる第１電極合材層を有し、且つ、
前記集電箔の前記第１表面とは逆側の第２表面上に、前記バインダ粒子によって前記活物質粒子同士が結着してなる第２電極合材層を有する
電極シートの製造方法において、
前記集電箔と、前記集電箔の前記第１表面上に形成された前記第１電極合材層と、前記活物質粒子の表面に前記活物質粒子よりも小径の前記バインダ粒子が複数結合した複合粒子が、前記集電箔の前記第２表面上に堆積したプレス前第２電極合材層と、を有する前記電極シートについて、前記集電箔を誘導加熱して、前記プレス前第２電極合材層に含まれる前記バインダ粒子を軟化または溶融させるプレス前加熱工程と、
前記プレス前加熱工程の後、軟化または溶融した前記バインダ粒子を有する前記電極シートを、第１ロールと第２ロールとの間でロールプレスすることによって、前記プレス前第２電極合材層を厚み方向に圧縮して、前記バインダ粒子によって前記活物質粒子同士が結着した前記第２電極合材層を形成すると共に、前記バインダ粒子によって前記第２電極合材層を前記集電箔の前記第２表面に結着させるロールプレス工程と、を備え、
前記ロールプレス工程は、前記電極シートの前記プレス前第２電極合材層の外側表面が接触する前記第１ロールの外周面の温度を、前記第２ロールの外周面の温度よりも低くして、前記電極シートをロールプレスする
電極シートの製造方法。