JPH10228898A

JPH10228898A - 電極シートの製造装置及び方法

Info

Publication number: JPH10228898A
Application number: JP9030481A
Authority: JP
Inventors: Shinji Hikita; 伸治疋田; Kazuaki Noda; 和秋野田
Original assignee: FUJI FILM SELLTEC KK; Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: FUJI FILM SELLTEC KK; Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1997-02-14
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 1998-08-25

Abstract

(57)【要約】【課題】電極シートの製造において、シワやオレ等の
製品欠陥をほとんど発生させずに電極シートを連続して
加熱することができる加熱装置を提供することを課題と
する。【解決手段】電極シートを予熱する予熱ゾーン（２
２）と、予熱ゾーンにおいて予熱される温度よりも高温
で電極シートを加熱する加熱ゾーン（２３）と、加熱ゾ
ーンにおいて加熱される温度よりも低温で加熱する徐冷
ゾーン（２４）と、電極シートを平面形状に矯正する平
面矯正ゾーンを有し、予熱ゾーン、加熱ゾーン、徐冷ゾ
ーンでは電極シートがエアフローティングにより完全無
接触搬送される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電極シートの連続
製造が可能な加熱処理装置に関し、特に電極シートにシ
ワやオレ等の連続製造を阻害する故障の発生が少ない加
熱処理装置及び加熱処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、二次電池の分野では他の電池に比
べ高容量なリチウム電池が注目され、二次電池市場で大
きな伸びを示している。このリチウム二次電池は、電池
内に存在する水分によって電池性能が劣化することが知
られ、電池内の水分を除く様々な努力がなされている。
電極シートの製造においては、水分を除くため電極シー
トに高温の処理を施すのが通常である。電極シートの高
温処理は、電極中に存在する水分量を低減させるだけで
なく、電極の構成材料が持ち込む様々な揮発成分を除き
電池性能を安定させる点でも効果がある。

【０００３】しかしながら、電極シートは集電体として
の金属箔上に金属酸化物や有機高分子化合物等を塗布し
たものであり、金属箔と塗布物との熱膨張率に差がある
ことから、高温で熱処理するとシワを発生しやすい欠点
がある。この欠点は、特に電極シートの幅を広くして製
造する場合や、シートに未塗布部分がある場合には著し
い障害となり、電極シートの連続製造を妨げていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、電極
シートの製造において、シワやオレ等の製品欠陥をほと
んど発生させずに電極シートを連続して加熱することが
できる加熱装置又は加熱方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、電極シ
ートを予熱する予熱ゾーンと、該予熱ゾーンにおいて予
熱される温度よりも高温で電極シートを加熱する加熱ゾ
ーンと、該加熱ゾーンにおいて加熱される温度よりも低
温で加熱する徐冷ゾーンからなる熱処理ゾーンを有し、
該熱処理ゾーンにおいて、電極シートはエアフローティ
ングにより完全無接触搬送される電極シートの製造装置
により解決された。

【０００６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい態様につ
いて説明するが本発明はこれらに限定されるものではな
い。

【０００７】１．電極シートを予熱する予熱ゾーンと、
該予熱ゾーンにおいて予熱される温度よりも高温で電極
シートを加熱する加熱ゾーンと、該加熱ゾーンにおいて
加熱される温度よりも低温で加熱する徐冷ゾーンからな
る熱処理ゾーンを有し、該熱処理ゾーンにおいて、電極
シートはエアフローティングにより完全無接触搬送され
る電極シートの製造装置。

【０００８】２．該熱処理ゾーンは、電極シートの上下
から電極シートに向かって加熱されたガスを吹きつける
ノズルを有することを特徴とする項１に記載の電極シー
トの製造装置。

【０００９】３．該熱処理ゾーン中の加熱ゾーンが複数
のエアフローティングゾーンからなることを特徴とする
項１または２に記載の電極シートの製造装置。

【００１０】４．該熱処理ゾーンが、予熱ゾーン、加熱
ゾーン、徐冷ゾーンの他に、電極シートを平面形状に矯
正するための平面矯正ゾーンを有することを特徴とする
項１から３のいずれか１項に記載の電極シートの製造装
置。

【００１１】５．該平面矯正ゾーンは、コンケイブロー
ラで電極シートを搬送することにより、電極シートを平
面形状に矯正することを特徴とする項４に記載の電極シ
ートの製造装置。

【００１２】６．該熱処理ゾーンの入口における電極シ
ートのテンションが１ｋｇ／ｍ以上１５ｋｇ／ｍ以下、
出口における電極シートのテンションが１ｋｇ／ｍ以上
１５ｋｇ／ｍ以下であることを特徴とする項１から５の
いずれか１項に記載の電極シートの製造装置。

【００１３】７．ａ）電極シートを予熱する工程と、
ｂ）該予熱された温度よりも高温で電極シートを加熱す
る工程と、ｃ）該加熱された温度よりも低温で加熱する
工程とを含み、該工程ａ）、ｂ）、ｃ）は、電極シート
をエアフローティングにより完全無接触搬送しながら熱
処理を行なう電極シートの製造方法。

【００１４】８．該工程ａ）、ｂ）、ｃ）は、電極シー
トの上下から電極シートに向かって加熱されたガスを吹
きつける工程を含む項７に記載の電極シートの製造方
法。

【００１５】９．該工程ｂ）は、複数のエアフローティ
ングにより電極シートを搬送する項７または８に記載の
電極シートの製造方法。

【００１６】１０．さらに、ｄ）該工程ｃ）の後に電極
シートを平面形状に矯正する工程を含む項７から９のい
ずれか１項に記載の電極シートの製造方法。

【００１７】１１．該工程ｄ）は、コンケイブローラで
電極シートを搬送することにより、電極シートを平面形
状に矯正する工程である項１０に記載の電極シートの製
造方法。

【００１８】１２．さらに、ｄ）該工程ｃ）の後に電極
シートをスリットし、複数本の電極シートに分割する工
程と、ｅ）スリットした電極シートをリール状に巻いて
乾燥する工程とを含む項７から９のいずれか１項に記載
の電極シートの製造方法。

【００１９】以下本発明の実施の形態について詳述す
る。電極シートは、大まかに分類すると、図５（Ａ）に
示す手順により製造される。

【００２０】（１）塗布工程（Ｓ１）シート状の集電体の両面に電極合剤層を塗布する。正極
シートの集電体は例えばアルミニウム箔であり、負極シ
ートの集電体は例えば銅箔である。電極シートの幅は約
４００〜１６００ｍｍである。

【００２１】（２）乾燥工程（Ｓ２）塗布後の電極シートを乾燥する。

【００２２】（３）プレス工程（Ｓ３）電極シートをプレスローラにより厚さ方向にプレスす
る。

【００２３】（４）熱処理工程（Ｓ４）電極シートを加熱することにより、電極シートから水分
及び揮発成分を除去する。この工程は、後に図１〜３を
参照しながら説明する。

【００２４】（５）スリット工程（Ｓ５）例えば、５００ｍｍ幅の電極シートを電池の寸法に合わ
せて、例えば約５５ｍｍ幅の複数の電極シートにスリッ
トする。

【００２５】（６）脱水工程（Ｓ６）図５（Ｂ）に示すように、電極シートをリール状に巻い
た形で再び乾燥し、空気中から電極シートに侵入した水
分等を除去する。

【００２６】図１は、上記の（４）熱処理工程を行なう
ための加熱処理装置を示す図である。

【００２７】加熱処理装置は、熱処理ゾーン２１におい
て熱処理を行なう。熱処理ゾーン２１は、予熱ゾーン２
２と加熱ゾーン２３と徐冷ゾーン２４と平面矯正ゾーン
２５を有する。

【００２８】電極シート３０は、送り出し部３１から送
り出され、巻き取り部３４により巻き取られる。電極シ
ート３０を搬送するための駆動源は、駆動ローラ３２と
３３と巻き取り部３４である。駆動ローラ３２と３３と
巻き取り部３４は、熱処理ゾーン２１の外に位置する。
駆動ローラ３２は、熱処理ゾーン２１の入口のテンショ
ンを１〜１５ｋｇ／ｍに維持し、駆動ローラ３３は、熱
処理ゾーン２１の出口のテンションを１〜１５ｋｇ／ｍ
に維持する。

【００２９】送り出し部３１から送り出された電極シー
ト３０は、順に予熱ゾーン２２、加熱ゾーン２３、徐冷
ゾーン２４、平面矯正ゾーン２５を通過する。予熱ゾー
ン２２は、１００℃〜２５０℃に加熱する能力を有す
る。例えば、予熱ゾーン２２では、電極シート３０が約
２００℃で予熱される。電極シート３０は、急激な温度
変化があるとシワが発生しやすいので、予熱ゾーン２２
で低温の加熱を行なった後に、加熱ゾーン２３で高温の
加熱を行なう。加熱ゾーン２３は、６つのエアフローテ
ィングゾーンからなり、３００℃まで加熱する能力を有
する。例えば、加熱ゾーン２３は、約２４０℃で電極シ
ート３０を加熱する。徐冷ゾーン２４は、１００℃〜２
５０℃に加熱する能力を有する。例えば、徐冷ゾーン２
４では、急激な温度変化を避けるため、約２００℃の温
度で徐冷する。平面矯正ゾーン２５は、８０℃〜２００
℃に加熱する能力を有する。例えば、平面矯正ゾーン２
５では、１２０℃の温度の下で電極シート３０を平面形
状に矯正する。詳細は、後に図２を参照しながら説明す
る。

【００３０】エアフローティングゾーン２０は、予熱ゾ
ーン２２と加熱ゾーン２３と徐冷ゾーン２４からなる。
エアフローティングゾーン２０には、搬送用ローラが設
けられておらず、電極シート３０はエアフローティング
による完全無接触搬送（エアフロー搬送）が行なわれ
る。エアフローティングゾーン２０では、電極シート３
０の上方と下方からスリット状ノズルＺ１、Ｚを用いて
電極シート３０にエアを吹き付け、電極シート３０に浮
力を与える。エアの風速は、１０〜３０ｍ／ｍｉｎの範
囲で調整でき、例えば２０ｍ／ｍｉｎである。電極シー
ト３０の幅は、４０ｃｍ〜１．６ｍである。エアフロー
ティングゾーン２０の長さは約２０ｍである。電極シー
ト３０の搬送速度は、０．５〜２０ｍ／ｍｉｎである。
電極シート３０の加熱時間、すなわち電極シート３０が
熱処理ゾーン２１を通過する時間は、たとえば約１〜４
０分である。さらに、速度を上げるため、各ゾーンを増
設することもできる。

【００３１】なお、加熱ゾーンが１つのチャンバで構成
される場合を示したが、隔壁を設けて加熱ゾーンを複数
のチャンバに仕切ってもよい。この場合は、チャンバ毎
に排気を行なうことが好ましい。但し、電極シートが通
過する開口部（入口、出口）を隔壁に設ける。複数のチ
ャンバに分割すれば、各チャンバ内で温度、流速、湿度
等を独立に制御することができる。例えば、上下のノズ
ルＺ１、Ｚ２を単位として隣接する単位間に隔壁を設け
る。

【００３２】上記の加熱処理及び搬送テンションによ
り、電極シート３０は波板形状に変形してしまう。平面
矯正ゾーン２５では、変形を防ぐため電極シート３０を
適度な温度条件（約１２０℃）の下で特殊形状のガイド
ローラ（コンケイブローラ）により搬送する。次に、平
面矯正ゾーン２５の構成を説明する。

【００３３】図２は、平面矯正ゾーン２５の構成を示す
図である。上述のように、平面矯正ゾーン２５の温度
は、徐冷ゾーンの温度よりも低く設定されている。従っ
て、電極シートは全体的に収縮する。

【００３４】電極シート３０は、円筒状ローラ２７ａ、
２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２７ｅとコンケイブローラ２
６ａ、２６ｂ、２６ｃにより搬送される。円筒状ローラ
２７は、中心部の直径と両端部の直径がほぼ同じである
円筒状のローラである。コンケイブローラ２６は、中心
部の直径が両端部の直径より小さいローラである。

【００３５】図３は、コンケイブローラ２６の構成を示
す図である。コンケイブローラ２６は、ローラ部４１と
軸部４２を有する。ローラ部４１は、軸部４２を軸とし
て回転可能に支持される。ローラ部４１の中心部の直径
Ｌ１は、両端部の直径Ｌ２よりも小さい。中心部から両
端部に向かうに従って直径が徐々に大きくなる。中心部
の直径Ｌ１は、例えば１００．０ｍｍであり、両端部の
直径Ｌ２は、例えば１００．１〜１００．５ｍｍであ
る。ローラ部４１の長さＬ３は、例えば８００ｍｍであ
る。電極シート３０は、幅が例えば５００ｍｍであり、
その幅方向の全体がローラ部４１の曲面に沿って、幅方
向に広げられながら搬送される。

【００３６】図２において、電極シート３０は、順にロ
ーラ２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７
ｄ、２６ｃ、２７ｅにより搬送される。コンケイブロー
ラ２６を用いて電極シート３０を搬送することにより、
波板形状に変形しようとする電極シート３０を平面形状
に矯正することができる。また、円筒状のローラのみを
用いて搬送すると、電極シート３０の中心部にシワが発
生しやすくなるが、コンケイブローラ２６を用いて搬送
すると、シワの発生を抑制することができる。収縮しよ
うとする電極シートを曲面形状で支持することにより、
電極シートに引張り応力が働くものと考えられる。

【００３７】平面矯正ゾーン２５において、ローラ２
６、２７を用いて電極シート３０を搬送する際、電極シ
ート３０がローラ２６、２７に接触することにより電極
シート３０が急激に温度変化し、変形してしまうのは好
ましくない。そこで、平面矯正ゾーン２５では、適度な
温度条件（１００〜１８０℃）に設定する必要がある。
また、平面矯正ゾーンの境界部分（温度が変わる部分）
で、コンケイブローラ２６を用いて電極シート３０の接
触形状をコンケイブローラ２６により曲面状にすれば、
電極シート３０の変形やシワの発生を抑制することがで
きる。

【００３８】この加熱処理装置を用いれば、シワの発生
や変形を抑制して電極シートを均一に連続して加熱処理
することができる。

【００３９】上記の方法により製造される電極シート
は、矩形型の電極又は電極シートを用いる全ての電池に
適用されるが、１例として以下では、リチウムを活物質
とする非水二次電池について詳述する。非水二次電池に
用いられる正・負極は、正極合剤あるいは負極合剤を集
電体上に塗設、成形して作ることができる。正極あるい
は負極合剤には、それぞれ正極活物質あるいは負極材料
の他、それぞれに導電剤、結着剤、分散剤、フィラー、
イオン導電剤、圧力増強剤や各種添加剤を含むことがで
きる。塗布液及び電極シートは次のようにして作ること
ができる。

【００４０】電極合剤（正極合剤又は負極合剤）の塗布
液を調製するために用いられる混合、分散装置は一般的
な方式のものが用いられる。例えば、水平円筒形混合
機、Ｖ形混合機、二重円錐形混合機、パドル形混合機、
リボン混合機、遊星運動形混合機、スクリュー形混合
機、高速流動形混合機、水平単軸形混練機、水平複軸形
混練機、垂直軸形混練機等が用いられる。具体的には、
縦形リボン形混合機、横型リボン混合機、縦形スクリュ
ー混合機、横型スクリュー混合機、ボールミル、ビーズ
ミル、ダイノミル、ピンミキサ、双腕形ニーダ、加圧ニ
ーダ、サンドグラインダ、万能ミキサ、らいかい機、カ
ッターミキサ等が挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。これらの中で、ビーズ等を用いるメディア
型分散機、例えばボールミル、サンドグラインダ、ダイ
ノミル等を用いると好ましい。もちろん前記混合、分散
装置を単独であるいは組み合わせて実施することができ
る。

【００４１】電池の形状がシート、シリンダー、角のと
き、調製された電極合剤は主に集電体の上に塗布、乾
燥、プレス（圧縮）、熱処理、スリット、脱水されて用
いられる。熱処理は、上記の加熱処理装置を用いて行な
われる。塗布されたシート状の電極の塗布層の厚み、長
さや幅は、電池の大きさにより決められるが、塗布層の
厚みは、ドライ後の圧縮された状態で１〜６００μｍが
特に好ましい。塗布時に導電性支持体（集電体）に働く
張力は特に限定されるものではないが、１０ｇ／ｃｍ〜
２０００ｇ／ｃｍが好ましく、特に２０ｇ／ｃｍ〜１０
００ｇ／ｃｍが好ましい。また、支持体は走行位置が変
動する場合にはＥＰＣ（エッジ・ポジション・コントロ
ーラー）等によって制御される。

【００４２】電極合剤が塗布された支持体は、乾燥室に
搬送され、溶媒が除去される。乾燥方法としては、特に
限定されるものではなく、一般的な方法を用いることが
でき、熱風、真空、赤外線、遠赤外線、接触ドラム方
式、マイクロ波、低湿度風、誘導加熱等を単独で、ある
いは組み合わせて実施することができる。乾燥温度は、
２０℃〜３５０℃が好ましく、特に４０〜２００℃が好
ましい。支持体の張力は支持体の耐力、バタツキ、カー
ル、シワ等で適宜選択されるが、１０ｇ／ｃｍ〜２００
０ｇ／ｃｍが好ましく、特に２０ｇ／ｃｍ〜１０００ｇ
／ｃｍが好ましい。

【００４３】支持体に塗布された電極合剤は、乾燥後に
プレス処理される。プレスローラーの直径は１００ｍｍ
以上３０００ｍｍ以下が好ましく、プレス圧力は２００
ｋｇ／ｃｍ²〜１００００ｋｇ／ｃｍ²が好ましい。プ
レス速度は０．１ｍ／分〜５０ｍ／分が好ましい。プレ
ス温度は室温〜２００℃が好ましい。支持体の張力は支
持体の耐力、バタツキ、カール、シワ等で適宜選択され
るが、１０ｇ／ｃｍ〜２０００ｇ／ｃｍが好ましく、特
に２０ｇ／ｃｍ〜１０００ｇ／ｃｍが好ましい。

【００４４】電極合剤中に水が残存する場合、必要に応
じて脱水工程を設け、水を取り除くことが行なわれる。
脱水の方法としては、一般の方法が用いられるが、特に
熱風、真空、赤外線、遠赤外線、マイクロ波、低湿度
風、誘導加熱、電子線等を単独で、あるいは組み合わせ
て実施することができる。乾燥温度は、２０℃〜３５０
℃の範囲が好ましく、特に１００〜２５０℃が好まし
い。含水量は電池全体で２０００ｐｐｍ以下が好まし
く、電極合剤中では５００ｐｐｍ以下にすることが好ま
しく、２００ｐｐｍ以下がより好ましい。

【００４５】電極シートは必要な形状に裁断して用いら
れる。裁断の方法として、慣用剪断法、精密打抜法、バ
リなし剪断法、平押し法、上下抜き法、バリ寄せ打抜法
等が用いられる。裁断は張力１０ｇ／ｃｍ〜２０００ｇ
／ｃｍが好ましく、特に２０ｇ／ｃｍ〜１０００ｇ／ｃ
ｍが好ましい。張力は支持体の耐力、バタツキ、カー
ル、シワ、電極の幅精度等で適宜選択される。

【００４６】図４は、シリンダ型電池の断面図である。
電池の形状はシリンダー、角のいずれにも適用できる。
電池は、セパレーター１０と共に巻回した電極シート
８、９を電池缶１１に挿入し、電池缶１１と負極シート
９を電気的に接続し、電解液１５を注入し封口して形成
する。電池蓋１２は正極端子を有し、ガスケット１３を
介して電池缶１１の上部口に嵌合される。電極シート８
は、電池蓋１２に電気的に接続される。この時、安全弁
１４を封口板として用いることができる。更に電池の安
全性を保証するためにＰＴＣ（正温度係数）素子１６を
用いるのが好ましい。

【００４７】正極中の活物質は、軽金属を挿入放出でき
るものであれば良いが、好ましくはリチウム含有遷移金
属酸化物であり、更に好ましくはＬｉ_xＣｏＯ₂ 、Ｌｉ
_xＮｉＯ₂ 、Ｌｉ_xＣｏ_aＮｉ_1-aＯ₂ 、Ｌｉ_xＣｏ_b
Ｖ_1-bＯ_z、Ｌｉ_xＣｏ_bＦｅ_1-bＯ_z、Ｌｉ_xＭｎ₂
Ｏ₄ 、Ｌｉ_xＭｎＯ₂ 、Ｌｉ_xＭｎ₂ Ｏ₃ 、Ｌｉ_xＭｎ
_bＣｏ_2-bＯ_z、Ｌｉ_xＭｎ_bＮｉ_2-bＯ_z、Ｌｉ_xＭ
ｎ_bＶ_2-bＯ_z、Ｌｉ _xＭｎ_bＦｅ_1-bＯ_z（ここでｘ
＝０．０５〜１．２、ａ＝０．１〜０．９、ｂ＝０．８
〜０．９８、ｚ＝１．５〜５）である。

【００４８】以下、本明細書で言う軽金属とは、周期律
表第１Ａ族（水素を除く）及び第２Ａ族に属する元素で
あり、好ましくはリチウム、ナトリウム、カリウムであ
り、特にリチウムであることが好ましい。

【００４９】負極中の活物質は、軽金属を挿入放出でき
るものであれば良いが、好ましくは黒鉛（天然黒鉛、人
造黒鉛、気相成長黒鉛）、コークス（石炭または石油
系）、有機ポリマー焼成物（ポリアクリロニトリルの樹
脂または繊維、フラン樹脂、クレゾール樹脂、フェノー
ル樹脂）、メゾフェースピッチ焼成物、金属酸化物、金
属カルコゲナイド、リチウム含有遷移金属酸化物及びカ
ルコゲナイドである。

【００５０】特に、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ａｌ、Ｇ
ａ、Ｓｉ、Ｓｂの単独あるいはこれらの組み合わせから
なる酸化物、カルコゲナイドが好ましい。更に、これら
に網目形成剤として知られているＳｉＯ₂ 、Ｂ₂ Ｏ₃ 、
Ｐ₂ Ｏ₅ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｖ₂Ｏ₅ などを加えて非晶質化
させたものが特に好ましい。これらは化学量論組成のも
のであっても、不定比化合物であっても良い。

【００５１】これらの化合物の好ましい例として以下の
ものを上げることができるが本発明はこれらに限定され
るものではない。

【００５２】ＧｅＯ、ＧｅＯ₂ 、ＳｎＯ、ＳｎＯ₂ 、Ｓ
ｎＳｉＯ₃ 、ＰｂＯ、ＳｉＯ、Ｓｂ ₂ Ｏ₅ 、Ｂｉ₂ Ｏ
₃ 、Ｌｉ₂ ＳｉＯ₃ 、Ｌｉ₄ Ｓｉ₂ Ｏ₇ 、Ｌｉ₂ ＧｅＯ
₃ 、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｋ_0.1Ｏ_3.65、ＳｎＡｌ
_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｃｓ_0.1Ｏ_3. ₆₅、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5
Ｐ_0.5Ｋ_0.1Ｇｅ_0.05Ｏ_3.85、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.
₅Ｋ_0.1Ｍｇ_0.1Ｇｅ_0.02Ｏ_3.83、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.4
Ｐ_0.4Ｂａ_0.08Ｏ_3.28、ＳｎＡｌ_0.5Ｂ_0.4Ｐ_0.5Ｍｇ
_0.1Ｆ_0.2Ｏ_3.65、ＳｎＡｌ_0.4Ｂ_0.5Ｐ_0.5Ｃｓ_0.1
Ｍｇ_0.1Ｆ_0.2Ｏ_3.65、ＳｎＢ_0.5Ｐ_0.5Ｃｓ_0.05Ｍｇ
_0.05Ｆ_0.1Ｏ_3.03、Ｓｎ_1.1Ａｌ_0.4Ｂ_0.4Ｐ_0.4Ｂａ
_0.08Ｏ_3.34、Ｓｎ_1.2Ａｌ_0.5Ｂ_0.3Ｐ_0. ₄Ｃｓ_0.2Ｏ
_3.5、ＳｎＳｉ_0.5Ａｌ_0.2Ｂ_0.1Ｐ_0.1Ｍｇ_0.1Ｏ
_2.8、ＳｎＳｉ_0.5Ａｌ_0.3Ｂ_0.4Ｐ_0.5Ｏ_4.30、Ｓｎ
Ｓｉ_0.6Ａｌ_0.1Ｂ_0.1Ｐ_0.1Ｂａ_0. ₂Ｏ_2.95、ＳｎＳ
ｉ_0.6Ａｌ_0.4Ｂ_0.2Ｍｇ_0.1Ｏ_3.2、Ｓｎ_0.9Ｍｎ
_0.3Ｂ_0. ₄Ｐ_0.4Ｃａ_0.1Ｒｂ_0.1Ｏ_2.95、Ｓｎ_0.9Ｆ
ｅ_0.3Ｂ_0.4Ｐ_0.4Ｃａ_0.1Ｒｂ _0.1Ｏ_2.95、Ｓｎ_0.3
Ｇｅ_0.7Ｂａ_0.1Ｐ_0.9Ｏ_3.35、Ｓｎ_0.9Ｍｎ_0.1Ｍｇ
_0. ₁Ｐ_0.9Ｏ_3.35、Ｓｎ_0.2Ｍｎ_0.8Ｍｇ_0.1Ｐ_0.9Ｏ
_3.35

【００５３】さらに、負極材料は、軽金属、特にリチウ
ムを挿入して用いることができる。リチウムの挿入方法
は、電気化学的、化学的、熱的方法が好ましい。

【００５４】負極材料へのリチウム挿入量は、リチウム
の析出電位に近似するまででよいが、上記の好ましい負
極材料当たり５０〜７００モル％が好ましい。特に１０
０〜６００モル％が好ましい。

【００５５】正極及び負極中の導電剤は、グラファイ
ト、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェ
ンブラック、炭素繊維や金属粉、金属繊維やポリフェニ
レン誘導体であり、特にグラファイト、アセチレンブラ
ックが好ましい。

【００５６】正極及び負極中の結着剤は、ポリアクリル
酸、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロ
エチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコー
ル、澱粉、再生セルロース、ジアセチルセルロース、ヒ
ドロキシプロピルセルロース、ポリビニルクロリド、ポ
リビニルピロリドン、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ＳＢＲ（ｓｔｙｒｅｎｅ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−ｒｕｂ
ｂｅｒ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体
（ＥＰＤＭ：ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ−
ｄｉｅｎｅｍｅｔｈｙｌｅｎｅｌｉｎｋａｇｅ）、
スルホン化ＥＰＤＭ、フッ素ゴム、ポリブタジエン、ポ
リエチレンオキシドであり、特にポリアクリル酸、カル
ボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリフッ化ビニリデンが好ましい。これらは、粒子
サイズが１ミクロン以下の水分散ラテックスとして使用
するとより好ましい。

【００５７】正極及び負極の支持体即ち集電体は、材質
として、正極にはアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケ
ル、チタン、またはこれらの合金であり、負極には銅、
ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金
であり、形態としては、箔、エキスパンドメタル、パン
チングメタル、金網である。特に、正極にはアルミニウ
ム箔、負極には銅箔が好ましい。

【００５８】セパレータは、イオン透過度が大きく、所
定の機械的強度を持ち、絶縁性の薄膜であれば良く、材
質として、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、
セルロース系ポリマー、ポリイミド、ナイロン、ガラス
繊維、アルミナ繊維が用いられ、形態として、不織布、
織布、微孔性フィルムが用いられる。特に、材質とし
て、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレンと
ポリエチレンの混合体、ポリプロピレンとテフロンの混
合体、ポリエチレンとテフロンの混合体が好ましく、形
態として微孔性フィルムであるものが好ましい。特に、
孔径が０．０１〜１μｍ、厚みが５〜５０μｍの微孔性
フィルムが好ましい。

【００５９】電解液は、有機溶媒としてプロピレンカー
ボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネー
ト、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、
１，２−ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テト
ラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメ
チルスフォキシド、ジオキソラン、１，３−ジオキソラ
ン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ニトロメタ
ン、アセトニトリル、蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピ
オン酸メチル、燐酸トリエステル、トリメトキシメタ
ン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、３−メチル−２
−オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、
テトラヒドロ誘導体、ジエチルエーテル、１，３−プロ
パンサルトンの少なくとも１種以上を混合したもの、ま
た電解質として、ＬｉＣｌＯ₄ 、ＬｉＢＦ₄ 、ＬｉＰＦ
₆ 、ＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃ 、ＬｉＣＦ₃ ＣＯ₂ 、ＬｉＡｓＦ
₆ 、ＬｉＳｂＦ₆ 、ＬｉＢ₁₀Ｃｌ₁₀、低級脂肪族カルボ
ン酸リチウム、ＬｉＡｌＣｌ₄ 、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、
ＬｉＩ、クロロボランリチウム、四フェニルホウ酸リチ
ウムの１種以上の塩を溶解したものが好ましい。特にプ
ロピレンカーボネートあるいはエチレンカーボネートと
１、２−ジメトキシエタン及び／あるいはジエチルカー
ボネートとの混合溶媒にＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃ 、ＬｉＣｌＯ
₄ 、ＬｉＢＦ₄ 、及び／あるいはＬｉＰＦ₆ を溶解した
ものが好ましく、特に、少なくともエチレンカーボネー
トとＬｉＰＦ₆ を含むことが好ましい。

【００６０】有底電池外装缶は、材質として、ニッケル
メッキを施した鉄鋼板、ステンレス鋼板（ＳＵＳ３０
４、ＳＵＳ３０４Ｌ，ＳＵＳ３０４Ｎ、ＳＵＳ３１６、
ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４４４等）、ニ
ッケルメッキを施したステンレス鋼板（同上）、アルミ
ニウムまたはその合金、ニッケル、チタン、銅であり、
形状として、真円形筒状、楕円形筒状、正方形筒状、長
方形筒状である。特に、外装缶が負極端子を兼ねる場合
は、ステンレス鋼板、ニッケルメッキを施した鉄鋼板が
好ましく、外装缶が正極端子を兼ねる場合は、ステンレ
ス鋼板、アルミニウムまたはその合金が好ましい。

【００６１】ガスケットは、材質として、オレフィン系
ポリマー、フッ素系ポリマー、セルロース系ポリマー、
ポリイミド、ポリアミドであり、耐有機溶媒性及び低水
分透過性から、オレフィン系ポリマーが好ましく、特に
プロピレン主体のポリマーが好ましい。さらに、プロピ
レンとエチレンのブロック共重合ポリマーであることが
好ましい。

【００６２】電池は必要に応じて外装材で被覆される。
外装材としては、熱収縮チューブ、粘着テープ、金属フ
ィルム、紙、布、塗料、プラスチックケース等がある。
また、外装の少なくとも一部に熱で変色する部分を設
け、使用中の熱履歴がわかるようにしても良い。

【００６３】電池は必要に応じて複数本を直列及び／ま
たは並列に組み電池パックに収納される。電池パックに
は正温度係数抵抗体、温度ヒューズ、ヒューズ及び／ま
たは電流遮断素子等の安全素子の他、安全回路（各電池
及び／または組電池全体の電圧、温度、電流等をモニタ
ーし、必要なら電流を遮断する機能を有す回路）を設け
ても良い。また電池パックには、組電池全体の正極及び
負極端子以外に、各電池の正極及び負極端子、組電池全
体及び各電池の温度検出端子、組電池全体の電流検出端
子等を外部端子として設けることもできる。また電池パ
ックには、電圧変換回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ等）を
内蔵しても良い。また各電池の接続は、リード板を溶接
することで固定しても良いし、ソケット等で容易に着脱
できるように固定しても良い。さらには、電池パックに
電池残存容量、充電の有無、使用回数等の表示機能を設
けても良い。

【００６４】電池は様々な機器に使用される。特に、ビ
デオムービー、モニター内蔵携帯型ビデオデッキ、モニ
ター内蔵ムービーカメラ、コンパクトカメラ、一眼レフ
カメラ、使い捨てカメラ、レンズ付きフィルム、ノート
型パソコン、ノート型ワープロ、電子手帳、携帯電話、
コードレス電話、ヒゲソリ、電動工具、電動ミキサー、
自動車等に使用されることが好ましい。

【００６５】

【実施例】以下に具体例を挙げ、本発明をさらに詳しく
説明するが、発明の主旨を越えない限り、本発明は実施
例に限定されるものではない。

【００６６】（負極シートの作製）負極材料ＳｎＢ_0.5
Ｐ_0.5Ｏ₃を７７．５重量％、鱗片状黒鉛を１７．０１
重量％、酢酸リチュウムを０．９４重量％、更に結着剤
としてポリフッ化ビリニデンを３．７８重量％およびカ
ルボキシメチルセルロースを０．７７重量％加え、水を
媒体として混練して、負極合剤層用スラリーを作製し
た。

【００６７】該スラリーを厚さ１８μｍの銅箔（集電
体）の両面に、エクストルージョン法により塗布し、乾
燥した。得られた電極の塗布幅は５００ｍｍ、乾燥後の
電極の厚み（集電体の両面のスラリーの厚み）は集電体
を除き１５２μｍであった。その後ローラープレス機に
より電極の厚みを集電体を除き９１μｍに圧縮成型し
た。

【００６８】該負極シートを、図１に示した加熱処理装
置を用いて熱処理し、水分及び揮発成分の除去を行なっ
た。熱処理の際、負極シートのエアフロー搬送を行なっ
た。また、コンケイブローラを用いて電極シートの平面
矯正を行なった。その結果、負極シート上にシワは観測
されなかった。また、集電体上において、スラリーを塗
布した部分と塗布しない部分との境界においてもシワが
観測されなかった。さらに、平面形状に矯正された負極
シートを得ることができた。

【００６９】（正極シートの作製）正極材料として、Ｌ
ｉＣｏＯ₂を９２．７１重量％、アセチレンブラックを
３．２６重量％、炭酸水素ナトリュウムを０．９３重量
％、さらに結着剤としてポリビニリデンフロライドを１
重量％、エチルヘキシルアクリレートを主体とするアク
リル酸との共重合体を１．６６重量％、カルボキシメチ
ルセルロースを０．４４重量％加え、水を媒体として混
練して正極合剤層用スラリーを作製した。得られたスラ
リーを厚さ２０μｍのアルミニウム箔（集電体）の両面
に上記と同じ方法で塗布、乾燥し集電体を除く厚みが２
４６μｍの正極シートを作製した。その後、ローラープ
レス機により正極シートの厚みを集電体を除き１５３μ
ｍに圧縮成型した。

【００７０】該正極シートを、図１に示した加熱処理装
置を用いて熱処理し、水分及び揮発成分の除去を行なっ
た。上記の負極シートの場合と同様に、正極シート上に
シワが観測されなかった。また、平面形状に矯正された
正極シートを得ることができた。

【００７１】（シリンダー電池の組立）上記負極シート
および正極シートのそれぞれの端部にニッケル、アルミ
ニウムのリード板をスポット溶接した後、露点−４０℃
以下の乾燥空気中で２３０℃３０分間脱水乾燥した。

【００７２】さらに、図４に示すように、脱水乾燥済み
正極シート（８）、微多孔性ポリプロピレンフィルムセ
パレーター（セルガード２４００）、脱水乾燥済み負極
シート（９）およびセパレーター（１０）の順で積層
し、これを巻き込み機で渦巻き状に巻回した。この巻回
体を負極端子を兼ねるニッケルメッキを施した鉄製の有
底シリンダー型電池缶（１１）に収納した。

【００７３】さらに、１リットル当たりＬｉＰＦ₆とＬ
ｉＢＦ₄を各々０．９，０．１ｍｏｌ含有し、溶媒がエ
チレンカーボネート、ブチレンカーボネートとジメチル
カーボネートの容量比が２：２：６である混合液からな
る電解質（１５）を電池缶（１１）に注入した。

【００７４】正極端子を有する電池蓋（１２）をガスケ
ット（１３）を介してかしめてシリンダー型電池を作製
した。なお、正極端子（１２）は正極シート（８）と、
電池缶（１１）は負極シート（９）とあらかじめリード
端子により接続した。なお、（１４）は安全弁である。

【００７５】

【発明の効果】本発明のように、予熱ゾーン、加熱ゾー
ン、徐冷ゾーンを設けて、各ゾーンにおいて、電極シー
トをエアフローティングにより完全無接触搬送し、熱処
理することにより、電極シートに発生するシワを抑制す
ることができる。

【００７６】

【図面の簡単な説明】

【図１】加熱処理装置の構成を示す図である。

【図２】平面矯正ゾーンの構成を示す図である。

【図３】コンケイブローラの構成を示す図である。

【図４】実施例に使用したシリンダー型電池の断面図を
示したものである。

【図５】図５（Ａ）は、電極シートの製造工程を示すフ
ローチャートであり、図５（Ｂ）は、脱水工程を行なう
際の電極シートを示す図である。

【符号の説明】

８正極シート９負極シート１０セパレータ１１電池缶１２電池蓋１３ガスケット１４安全弁１５電解液１６ＰＴＣ素子２０エアフローティングゾーン２１熱処理ゾーン２２予熱ゾーン２３加熱ゾーン２４徐冷ゾーン２５平面矯正ゾーン２６コンケイブローラ２７円筒状ローラ３０電極シート３１送り出し部３２、３３駆動ローラ３４巻き取り部４１ローラ部４２軸部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極シートを予熱する予熱ゾーンと、該
予熱ゾーンにおいて予熱される温度よりも高温で電極シ
ートを加熱する加熱ゾーンと、該加熱ゾーンにおいて加
熱される温度よりも低温で加熱する徐冷ゾーンからなる
熱処理ゾーンを有し、該熱処理ゾーンにおいて、電極シ
ートはエアフローティングにより完全無接触搬送される
電極シートの製造装置。
【請求項２】該熱処理ゾーンは、電極シートの上下か
ら電極シートに向かって加熱されたガスを吹きつけるノ
ズルを有することを特徴とする請求項１に記載の電極シ
ートの製造装置。
【請求項３】該熱処理ゾーン中の加熱ゾーンが複数の
エアフローティングゾーンからなることを特徴とする請
求項１または２に記載の電極シートの製造装置。
【請求項４】該熱処理ゾーンが、予熱ゾーン、加熱ゾ
ーン、徐冷ゾーンの他に、電極シートを平面形状に矯正
するための平面矯正ゾーンを有することを特徴とする請
求項１から３のいずれか１項に記載の電極シートの製造
装置。
【請求項５】該平面矯正ゾーンは、コンケイブローラ
で電極シートを搬送することにより、電極シートを平面
形状に矯正することを特徴とする請求項４に記載の電極
シートの製造装置。
【請求項６】該熱処理ゾーンの入口における電極シー
トのテンションが１ｋｇ／ｍ以上１５ｋｇ／ｍ以下、出
口における電極シートのテンションが１ｋｇ／ｍ以上１
５ｋｇ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１から５
のいずれか１項に記載の電極シートの製造装置。
【請求項７】ａ）電極シートを予熱する工程と、ｂ）該予熱された温度よりも高温で電極シートを加熱す
る工程と、ｃ）該加熱された温度よりも低温で加熱する工程とを含
み、該工程ａ）、ｂ）、ｃ）は、電極シートをエアフロ
ーティングにより完全無接触搬送しながら熱処理を行な
う電極シートの製造方法。
【請求項８】該工程ａ）、ｂ）、ｃ）は、電極シート
の上下から電極シートに向かって加熱されたガスを吹き
つける工程を含む請求項７に記載の電極シートの製造方
法。
【請求項９】該工程ｂ）は、複数のエアフローティン
グにより電極シートを搬送する請求項７または８に記載
の電極シートの製造方法。
【請求項１０】さらに、ｄ）該工程ｃ）の後に電極シ
ートを平面形状に矯正する工程を含む請求項７から９の
いずれか１項に記載の電極シートの製造方法。
【請求項１１】該工程ｄ）は、コンケイブローラで電
極シートを搬送することにより、電極シートを平面形状
に矯正する工程である請求項１０に記載の電極シートの
製造方法。
【請求項１２】さらに、ｄ）該工程ｃ）の後に電極シ
ートをスリットし、複数本の電極シートに分割する工程
と、ｅ）スリットした電極シートをリール状に巻いて乾燥す
る工程とを含む請求項７から９のいずれか１項に記載の
電極シートの製造方法。