JPH10340727A

JPH10340727A - 電池電極の製造方法及び電池

Info

Publication number: JPH10340727A
Application number: JP9146704A
Authority: JP
Inventors: Masaru Watanabe; 渡辺　　勝; Tsumoru Ohata; 積大畠; Masanori Sumihara; 正則住原; Tokuaki Samitsu; 徳昭佐見津
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 1998-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】多孔性の集電体に生産性よくペーストを塗布
でき、サイクル特性の向上、活物質の剥離、脱落の抑
制、電池容量の向上が可能な電池電極の製造方法が従来
存在しないこと。【解決手段】多孔性の集電体２の両面に活物質ペース
ト５を対向する２つのノズル３で同時に塗布する電池電
極の製造方法であって、ペースト５においてせん断速度
１（１／ｓｅｃ）のときの粘度η１が１０（Ｐｏｉｓ
ｅ）以上、せん断速度１０００（１／ｓｅｃ）のときの
粘度η２が１０（Ｐｏｉｓｅ）以下であることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン２
次電池などの電池に使用される電極の製造方法と電池に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】リチウムイオン２次電池の電極の製造方
法としては、ＬｉＣｏＯ₂などのリチウム含有金属を含
む正極の活物質ペースト及び炭素材を含む負極活物質ペ
ースト（以下ペーストと略す）をノズルから吐出させ、
バックアップロールに巻回して走行する集電体の片面に
塗布、乾燥した後、さらに裏面にも同様の方法で塗布、
乾燥する方法（特開平７−６５８１６号公報）、集電体
をバックアップロールに巻回して、所定のペースト溜と
ブレードによりペーストを集電体の片面に塗布、乾燥し
た後、同様の方法で裏面にも塗布する方法（特開平４−
２４２０７１号公報）などが提案されている。

【０００３】またリチウムイオン２次電池の集電体とし
ては正極用としてアルミ箔、負極用として銅箔を用いる
ことが一般に知られている。しかし巻回電極としたとき
の負極における外周側と内周側に対するリチウムのドー
プ・脱ドープが不均一となりサイクル特性が低下する問
題があるため、集電体として金属繊維シートを用いるも
の（特開平８−１８０８７８号公報）が提案されてい
る。また、電極は集電体の上に片側の厚みで１００〜２
００μｍの活物質層を両面に形成してあるため、巻回し
たときに集電体から活物質層が剥がれたり、欠け落ちた
りしやすく、その結果集電体と活物質層との接触面積が
少なくなるので導電率が低下するという問題がある。こ
れに対しては複数個の孔を有する集電体の表面に活物質
を設け、不活性気体中で焼結体とすることで集電体に活
物質を固定するもの（特開平８−２５０１０９号公報）
が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】リチウムのドープ・脱
ドープの均一化や集電体からの活物質の剥離、脱落の抑
制のためには上記した集電体を用いることが効果的であ
るが、いずれも集電体に何らかの孔が設けられいる。こ
のような多孔性の集電体に従来の電極の製造方法でペー
ストを塗布しようとすると、片面しか塗布できないこと
と、孔からペーストが漏れてバックアップロールを汚し
生産不可能となる等の致命的課題がある。

【０００５】また多孔性集電体の孔内部にペーストを充
填しようとしても、空気が残存して空洞が生じやすい。
このため、結局、集電体と活物質とが固定できずに活物
質の剥離、脱落が生じたり、空洞分で電池容量が低下し
たり、ペースト塗布後の乾燥時に空洞が膨張して極板の
平坦性が損なわれ、サイクル特性の劣化などの致命的課
題が生じる。

【０００６】これらの課題の解決策は、上記特開平８−
１８０８７８号、８−２５０１０９号公報には示されて
いない。

【０００７】本発明は、多孔性の集電体に生産性よくペ
ーストを塗布でき、サイクル特性の向上、活物質の剥
離、脱落の抑制、電池容量の向上が可能な電池電極の製
造方法と電池を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、多孔
性の集電体の両面に活物質ペーストを対向する２つのノ
ズルで同時に塗布する電池電極の製造方法であって、前
記ペーストにおいてせん断速度１（１／ｓｅｃ）のとき
の粘度η₁が１０（Ｐｏｉｓｅ）以上、せん断速度１０
００（１／ｓｅｃ）のときの粘度η₂が１０（Ｐｏｉｓ
ｅ）以下であることを特徴とする。

【０００９】請求項９の発明は、ひとつの開孔面積が
０．０１〜５０ｍｍ²の範囲であり、且つ開孔率が１０
〜９０％の範囲である多孔性の集電体に請求項１記載の
方法により、活物質層を塗布形成した極板を用いること
を特徴とする電池である。

【００１０】請求項１１の発明は、不織布状の、エンボ
ス加工された、金網状の、又は、ラスメタル状の集電体
に、請求項１記載の方法により活物質層を塗布形成した
極板を備えたことを特徴とする電池である。

【００１１】

【実施の形態】以下に、本発明をその実施の形態を示す
図面に基づいて説明する。（実施の形態１）図１に、本発明にかかわる第１の実施
の形態の概略図を示す。多孔性の集電体２を左右一対の
ノズル３の先端間に形成したギャップ（ｇａｐ）の略中
央に通過させる。多孔性集電体２については後述する。
ノズル３へはポンプ（図示無し）により所定の塗布厚み
となる量の活物質ペースト５（以下ペーストと略す）を
供給する。ペースト５は、まずマニホールド３０１内部
に供給され、ここでノズル３の塗布幅方向に圧力が均一
化されて、スリット３０２に流れ込み、先端から押し出
され集電体２に幅方向で、両面に同時に且つ均一に塗布
される。集電体２をギャップの略中央へ導くための集電
体位置規制具４をノズル３の上流側や、必要に応じて図
示していないが下流側へも設けても良い。位置規制具４
はロールやバーで構成される。このように集電体２の両
面に同時にペーストを塗布することで、従来の方法のよ
うにバックアップロールを汚したりという生産上の致命
的問題は解決できる。ペースト５を塗布し、活物質層１
を形成した後、乾燥、巻き取り工程に到り、極板とな
る。

【００１２】本実施の形態における第１の特徴は、ペー
ストのレオロジー特性である。図２に示すように、通常
のペーストはせん断速度の増加とともに粘度が低下する
チキソトロピックな性質を有しており、しかもせん断速
度１（１／ｓｅｃ）のときの粘度が１０（Ｐｏｉｓｅ）
以上で且つ、せん断速度１０００（１／ｓｅｃ）のとき
の粘度が１０（Ｐｏｉｓｅ）以下である。従って、本実
施の形態においては、前記粘度範囲内であれば、ニュー
トニアン流動を示すものも含まれる。ここでせん断速度
の測定器はレオメトリックス社のフリュードスペクトロ
メータ；ＲＦＳ−２で、測定ヘッドをコーン・プレート
タイプとし、測定法はせん断速度を変更して、所定のせ
ん断速度における粘度の値を得たものである。

【００１３】ノズル３の先端部と集電体２との間で形成
される液溜まり６では、ペースト６に対してせん断が付
与される。このときのせん断速度はギャップの寸法Ｘと
集電体２の走行速度Ｖで決まり、一方のノズル３の先端
部におけるせん断速度は２・Ｖ／Ｘで得られる。通常の
生産においてはこの先端部でのせん断速度は、約１００
０（１／ｓｅｃ）である。本発明者らはこのノズル３の
先端部におけるせん断速度でのペースト粘度と多孔性の
集電体２の小さな孔に充填される状態との関係を検討し
た。その結果、せん断速度１０００（１／ｓｅｃ）で１
０（Ｐｏｉｓｅ）以下であれば、ペーストの流動性が良
いために小さい孔に空洞や気泡を残さず、均一に充填で
き、且つ集電体表面へも均一な厚みで活物質層を塗布形
成できることを見いだした。この粘度よりも高いと集電
体２の小さな孔へはペーストは流れ込まず空洞や気泡を
残し、電池用の電極として致命的な問題である、活物質
層の剥離脱落や電池容量の低下、サイクル特性の劣化を
引き起こす。

【００１４】またペースト５が集電体２に塗布された
後、乾燥するまでの間に、未乾燥状態の活物質層１が垂
れて、塗膜厚みの均一性を損なうという問題もきわめて
重要である。厚みの均一性が損なわれると、電池容量の
変動や、リチウム析出などの致命的問題が生じるためで
ある。本発明者らの検討により、まだ乾燥されていない
活物質層１が垂れるかどうかを判断するせん断速度は１
（１／ｓｅｃ）であり、１０（Ｐｏｉｓｅ）以上であれ
ば垂れを生じることなく均一な厚みで極板が形成できる
ことを見出した。

【００１５】さらにせん断速度１（１／ｓｅｃ）のとき
の粘度η₁とせん断速度１０００（１／ｓｅｃ）のとき
の粘度η₂との関係が、η１≧η２であることも重要で
ある。これはペースト５がチキソトロピックな性質もし
くは、ニュートニアン流体であることを示す。η₁＜η₂
であるということはダイラタントな流動、すなわちせん
断がかかると凝集を起こすペーストであることを示し、
このようなペーストでは多孔性集電体の孔の中へペース
トが充填されにくいことも、本発明者らの検討で判明し
た。

【００１６】本実施の形態における第２の特徴は、ノズ
ル３の先端と集電体２との間の液溜まり６におけるペー
ストの圧力が０．０１〜１０Ｋｇ／ｃｍ²の範囲とする
ことである。このペーストの圧力は集電体の孔の中にペ
ーストを押し込む力となり、適正な範囲が存在すること
を本発明者らは見出した。前記範囲よりも圧力が小さい
と、多孔性集電体２の孔の中にペーストを均一に充填す
ることが不可能で、孔において空洞や気泡を残存し、上
記した電池特性における致命的問題が生じる。またこの
範囲よりも圧力が高いと、集電体２に強力な押しつけ力
がかかり、均一な両面同時塗布が不可能となる。なお前
記したペースト圧力は、集電体２にペーストを塗布して
いるときのノズル内部圧力から、塗布していないときの
圧力、すなわちノズルからペーストを垂れ流していると
きのノズル内部圧力を差し引いたものである。上記ペー
ストの圧力は、左右一対のノズル３のそれぞれの先端部
の距離と密接に関係している。図１でＧＡＰと示した寸
法は、０．１〜１ｍｍの範囲とすることが好ましい。こ
の範囲内であれば、液溜まり６の圧力を上記範囲内に設
定することができる。

【００１７】本実施の形態においては、図３に示すよう
に集電体２の両面に、同時且つ間欠的に活物質ペースト
５を塗布形成し、間欠パターンで極板を製造することも
可能である（特願平７−３１１９９７、同８−２４７２
７７等の間欠塗布手段を参照）。間欠パターンとするこ
とで、リード線の接続部するため活物質層を形成してい
ない部分を塗布工程で形成することで、生産性の向上が
図れる。さらに多孔性の集電体は塗布後にリード接続部
を形成しようとすると、集電体の強度が弱いため、活物
質層を集電体から剥離させるときに集電体が切断すると
いう生産上の致命的問題がある。本実施の形態のように
多孔性の集電体に両面同時間欠塗布することで、生産上
の問題は全で解決できる。

【００１８】本実施の形態で用いる多孔性集電体は、不
織布状、エンボス加工されたもの、金網状やエキスパン
ド集電体、パンチング状、ラスメタル状の箔を用いるこ
とができる。ここでパンチング状とはベタの箔に後加工
として金型などで孔を設けるものや、電解箔において箔
の形成時点で孔を設けるものも含まれる。集電体は圧延
箔に限らず電解箔も用いることができる。さらにひとつ
の開孔面積が０．０１〜５０ｍｍ²の範囲であり、且つ
開孔率が１０〜９０％の範囲である多孔性の集電体であ
ることが好ましい。さらに好ましくは、ひとつの開孔面
積が０．１〜５ｍｍ²の範囲であり、且つ開孔率が２０
〜６０％の範囲である多孔性の集電体である。開孔面積
がこの範囲よりも小さいと、孔無しの集電体と同様とな
り本発明の効果が損なわれ、この範囲よりも大きいと集
電体の強度が不足して、塗布中の切断などの生産上の致
命的問題が生じる。また開孔率は前記範囲よりも小さい
と、孔無しの集電体と同様となり本発明の効果が損なわ
れ、この範囲よりも大きいと集電体の強度が不足して、
塗布中の切断などの生産上の致命的問題が生じる。ま
た、前記したエンボス加工された集電体の場合、エンボ
スの凹凸の高さが最大で３００μｍであることが好まし
い。この範囲よりも大きいと、塗布時に左右一対のノズ
ル３の先端にエンボスが接触してしまい、切断などの生
産上の致命的問題が生じる。さらに金網状の集電体の場
合、一本の金属繊維の直径が２〜２０μｍ、１０〜３０
０メッシュの範囲であることが好ましい。

【００１９】次に、本実施の形態の具体例を説明する。
多孔性集電体への両面同時塗布機は、塗布幅５００ｍｍ
で所定のスリットギャップを持つ２つのノズルを対向さ
せた塗布ヘッドとその下流側に乾燥炉を備え、且つ集電
体の走行系を持つものである。負極用ペーストは、炭素
材、ＣＭＣ及び水を混練したもので、混練条件とＣＭＣ
及び水の分量の設定で、せん断速度１（１／ｓｅｃ）で
の粘度η₁及びせん断速度１０００（１／ｓｅｃ）での
粘度η₂（Ｐｏｉｓｅ）を（表１）に示すような各種ペ
ーストとなるように設定した。

【００２０】

【表１】

【００２１】負極用多孔性集電体としては本実施の形態
の範囲内である開孔面積が０．２ｍｍ²、開孔率５０
％、厚み１０μｍの銅箔と、比較例として孔無しの銅箔
を用いた。またノズル先端と集電体との間に形成される
液溜まりの圧力が（表１）に示すように各種設定して、
両面同時塗布により負極用極板を得た。なお乾燥後の極
板の総厚みは平均２５０μｍとなるように作成した。正
極用ペーストは、ＬｉＣｏＯ₂、導線性カーボンブラッ
ク、フッ素系樹脂、ＣＭＣ及び水を混練し、これをアル
ミ箔の上に前記した両面同時塗布機で塗布して正極板を
得た。得られた正負極板をそれぞれ所定幅にスリットし
て、リチウムイオン２次電池を作成した。得られた電池
に対して、以下の評価を行い本実施の形態の効果を確認
した。

【００２２】(１)塗布後、乾燥前のペーストの垂れ塗布後の目視観察により各サンプル作成時のペースト垂
れを確認した。結果を（表１）に示す。

【００２３】(２)極板からの活物質層の剥離、脱落目視観察により、塗工後の極板状態における剥離、脱落
の有無を確認した。結果を（表１）に示す。

【００２４】(３)電圧不良率初期充電を完了した電池を４５℃の恒温で２週間保存し
た後、取り出して常温に戻した後電圧測定し、３．９Ｖ
以下であった１０００個当たりの個数を求めた。結果を
（表１）に示す。

【００２５】(４)放電容量常温において一定電流（１６０ｍＡ）、終止電圧（４．
２Ｖ）で充電を完了した二次電池を、一定電流（１６０
ｍＡから３２００ｍＡ）で放電して、放電開始から低下
する電圧が終止電圧（３Ｖ）に達したときの放電容量で
比較した。結果を図４に示す。

【００２６】(５)サイクル特性常温において一定条件（放電：電流１６００ｍＡ、終止
電圧３Ｖ、充電：電流１６０ｍＡ、終止電圧４．２Ｖ）
で充放電を繰り返して放電容量を測定し、初期放電容量
の９０％になったときの充放電回数（サイクル）で比較
した。結果を図５に示す。

【００２７】(６)極板の厚みバラツキマイクロメーターを用いて、極板２００ｍｍ四方の厚み
を測定し、総厚み２５０μｍに対するバラツキを求め
た。結果を（表１）に示す。

【００２８】上記評価の結果、η₂が１０（Ｐｏｉｓ
ｅ）以下で且つ他の要因も本実施の形態の範囲内であれ
ば、小さい孔に空洞や気泡を残さず均一に活物質を充填
でき、極板の剥離脱落ゼロ、電圧不良率をゼロ、放電容
量が大きく且つバラツキを小さく、安定したサイクル特
性の良好な電池を作成できることが明らかである。η₂
がこれよりも高い（サンプルＮｏ６）と集電体の小さな
孔へはペーストは流れ込まず空洞や気泡を残すために極
板の剥離脱落が激しく、電圧不良率の悪化と放電容量の
低下、サイクル特性の劣化を引き起こした。

【００２９】またη₁が１０（Ｐｏｉｓｅ）以上で且つ
他の要因も本実施の形態の範囲内であれば、塗布直後の
活物質層の垂れを生じることなく均一な厚みで極板が形
成でき、良好な電池を得ることができた。η₁がこれよ
りも低い（サンプルＮｏ１、２）と塗布直後に活物質ペ
ーストの垂れを生じ、極板の厚みバラツキは極度に悪
く、その結果、電圧不良率の悪化、放電容量のバラツキ
が大きい、サイクル特性が悪いという問題が生じた。

【００３０】またノズルの先端と集電体との間の液溜ま
り６におけるペーストの圧力が０．０１〜１０Ｋｇ／ｃ
ｍ²で他の要因も本実施の形態の範囲内であれば、極板
の剥離脱落が無く、良好な電池を作成できることが明ら
かである。この範囲よりも圧力が小さい（サンプルＮｏ
７）と、集電体の孔に空洞や気泡を残存し、極板の剥離
脱落が生じた。さらに電圧不良率が悪化、放電容量の低
下とバラツキが大きい、サイクル特性が悪いという問題
が生じた。またこの範囲よりも圧力が高い（サンプルＮ
ｏ１０）と、集電体にノズルから吐出されたペーストの
強力な押しつけ圧力がかかり、均一な両面同時塗布が不
可能となり、厚みバラツキが極度に大きくなった。その
結果、電圧不良率が悪化、放電容量の低下とバラツキが
大きい、サイクル特性が悪いという問題が生じた。

【００３１】以上の結果から明らかなように、本実施の
形態であれば、多孔性の集電体に生産性よく均一にペー
ストを塗布でき、極板の剥離脱落の抑制、電圧不良率の
大幅な低減、放電容量の向上とバラツキ抑制、サイクル
特性の向上が図れることは明らかである。

【００３２】なお上記実施の形態では負極に関する製造
方法を示したが、正極でも全く同様の効果が得られ、ま
たリチウム電池に限らず、ニカド電池やニッケル水素電
池においても同様の効果が得られる。（実施の形態２）本実施の形態の特徴は、ひとつの開孔
面積が０．０１〜５０ｍｍ²、さらに好ましくは０．１
〜５ｍｍ²、の範囲であり、且つ開孔率が１０〜９０
％、さらに好ましくは２０〜６０％の範囲である多孔性
の集電体に実施の形態１に示した製造方法により、活物
質層を塗布形成した極板を用いた電池である。集電体の
厚みは５〜３０μｍ、さらに好ましくは８〜２０μｍで
ある。実施の形態１と同様の部分はここでは説明を省略
する。本実施の形態における多孔性集電体２は図６に示
すように等ピッチで多数の孔２０１を設けたものが最も
好ましい。この理由は、孔２０１が規則的に並んでいる
場合、ペースト塗布時に集電体にかけたテンションによ
り、均一にテンションがかかるため、シワや切断の発生
を抑制できるからである。孔２０１の形状は円形に特定
するものではなく、例えば図７に示すように、角形、菱
形いずれでも良い。

【００３３】集電体を用いて、実施の形態１に示した製
造方法により活物質層１を設けたときの極板の断面図を
図８に示す。従来の極板は孔無し集電体により表裏の活
物質層が分離された形であるため、集電体から活物質層
が剥離脱落しやすかったが、本実施の形態によれば図８
に示すように、活物質層１０１と活物質層１０２とが孔
２０１に充填された活物質でつながっているために、多
孔性集電体２から活物質が剥離脱落することがない。さ
らに、孔２０１で活物質層１０１と１０２とがつながっ
ているため、実質的に表裏が無くなり、巻回電極とした
ときの外周側と内周側に対するリチウムのドープ・脱ド
ープを均一とすることができ、電池容量の向上やサイク
ル特性を向上させることができる。

【００３４】本実施の形態の効果を明らかとするため、
以下の検討を行った。孔面積として０．００５〜５５ｍ
ｍ²の範囲、開孔率が５〜９５％の範囲で厚みが１０μ
ｍとした（表２）に示す各種多孔性集電体と、比較例と
して孔無し集電体に対して、実施の形態１におけるサン
プルＮｏ４の条件と同様にして活物質層を設けた後、リ
チウムイオン２次電池を作成した。

【００３５】

【表２】

【００３６】また評価は (１)塗布時における集電体の切断の有無集電体の幅６００ｍｍに対して、テンション５Ｋｇの条
件で、塗布中での集電体切断の有無を目視で確認した結
果を（表２）に示す。

【００３７】(２)極板厚みバラツキ実施の形態１と同様に測定した結果を（表２）に示す。

【００３８】(３)プレス時の極板剥離・脱落の有無塗布、乾燥後の極板を１ｔｏｎ／ｃｍでプ）レスした後
の、集電体からの極板の剥離脱落の有無を目視で確認し
た結果を（表２）に示す。

【００３９】(４)電圧不良率実施の形態１と同様に測定した結果を（表２）に示す。

【００４０】(５)サイクル特性実施の形態１と同様に測定した結果、図９に示すように
本実施の形態の範囲であれば良好であるが、範囲外の比
較例（サンプルＮｏ１２、１８、２４）ではサイクル特
性が劣化した。

【００４１】(６)放電容量実施の形態１と同様に測定した結果、図１０に示すよう
に本実施の形態の範囲であれば良好であるが、範囲外の
比較例（サンプルＮｏ１２、１８、２４）では放電容量
が低下した。

【００４２】サンプルＮｏ１２の孔面積が非常に小さい
場合には、実質的に孔無し集電体（サンプルＮｏ２４）
と同様になり、集電体で表裏の活物質層が分離されて本
発明の効果が損なわれるのみならず、小さな孔に空気が
残存したためサイクル特性の劣化や放電容量の低下が著
しかった。またサンプルＮｏ１８の開孔率の非常に小さ
い場合にも、同様に本発明の効果が損なわれた。またサ
ンプルＮｏ１７の開孔面積が大きいものやサンプルＮｏ
２３の開孔率の大きいものでは、塗布時に集電体が切断
して製造することができないという致命的問題があっ
た。

【００４３】上記評価の結果、本実施の形態の範囲内で
あれば、集電体の切断やプレス時での極板の剥離脱落が
無く安定して製造することができ、さらに小さい孔に空
洞や気泡を残さず均一に活物質を充填でき、極板の剥離
脱落ゼロ、電圧不良率をゼロ、放電容量を向上させ且つ
バラツキを小さく、安定したサイクル特性の良好な電池
であることが明らかである。

【００４４】なお上記実施の形態では負極に関する製造
方法を示したが、正極でも全く同様の効果が得られ、ま
たリチウム電池に限らず、ニカド電池やニッケル水素電
池においても同様の効果が得られる。（実施の形態３）本実施の形態の特徴は、不織布状の集
電体に実施の形態１に示した製造方法により、活物質層
を塗布形成した極板を用いた電池である。集電体の厚み
は５〜１００μｍ、さらに好ましくは８〜５０μｍであ
る。実施の形態１と同様の部分はここでは説明を省略す
る。ここで言う不織布状とは、ナイロンなどの化繊不織
布に銅やアルミをメッキした後、化繊を焼成により除去
したものや、銅やアルミ繊維を直接不織布として生産し
たものである。不織布状集電体を用いて、実施の形態１
に示した製造方法により活物質層１を設けたときの極板
の断面図を図１１に示す。従来の極板は孔無し集電体に
より表裏の活物質層が分離された形であるため、集電体
から活物質層が剥離脱落しやすかったが、本実施の形態
によれば図１１に示すように、活物質層１０１と活物質
層１０２とが不織布状集電体２の隙間に入り込んだ活物
質でつながっているために集電体２から活物質が剥離脱
落することがない。さらに、活物質層１０１と１０２と
がつながっているため、実質的に表裏が無くなり、巻回
電極としたときの外周側と内周側に対するリチウムのド
ープ・脱ドープを均一とすることができ、サイクル特性
を向上させることができる。

【００４５】本実施の形態の効果を明らかとするため、
不織布状集電体と、比較例として孔無し集電体に対し
て、実施の形態１におけるサンプルＮｏ４の条件と同様
にして活物質層を設けた後、リチウムイオン２次電池を
作成した。また評価は実施の形態２と同様に行った結
果、実施の形態２と同様の結果が得られた。すなわち、
本実施の形態により集電体の切断やプレス時での極板の
剥離脱落が無く安定して製造することができ、さらに小
さい孔に空洞や気泡を残さず均一に活物質を充填でき、
極板の剥離脱落ゼロ、電圧不良率をゼロ、放電容量の向
上とバラツキを小さく、安定したサイクル特性の良好な
電池であることが明らかである。

【００４６】なお上記実施の形態では負極に関する製造
方法を示したが、正極でも全く同様の効果が得られ、ま
たリチウム電池に限らず、ニカド電池やニッケル水素電
池においても同様の効果が得られる。（実施の形態４）本実施の形態の特徴は、エンボス加工
された集電体に実施の形態１に示した製造方法により、
活物質層を塗布形成した極板を用いた非水電解液電池で
ある。集電体の厚みは５〜３０μｍ、さらに好ましくは
８〜２０μｍである。実施の形態１と同様の部分はここ
では説明を省略する。ここで言うエンボス加工とは、例
えば凹凸を設けたロールや金型間に前記集電体を挟み、
凹凸を設けたもの等を言う。なお、エンボスの凹凸の高
さ、すなわち図１２に示す寸法Ｈが３００μｍ以下が好
ましい。これよりも高いと、集電体の両面にペーストを
塗布するとき、一対のノズル間のギャップにエンボスが
接触あるいは引っかかり、集電体が切断するなどの製造
上の致命的問題が生じる。エンボス加工された集電体を
用いて、実施の形態１に示した製造方法により活物質層
１を設けたときの極板の断面図を図１２に示す。従来の
極板は孔無し集電体により表裏の活物質層が分離された
形であるため、集電体から活物質層が剥離脱落しやすか
ったが、本実施の形態によれば図１２に示すように、活
物質層１０１と活物質層１０２とがエンボスの凹凸にし
っかりと食い込んだ形状をなすため、集電体２から活物
質が剥離脱落することがない。図１２では集電体２に小
さな孔２０１が設けられており、ここにも活物質は充填
されているため活物質層１０１と１０２とがつながって
いる。従って実質的に表裏が無くなり、巻回電極とした
ときの外周側と内周側に対するリチウムのドープ・脱ド
ープを均一とすることができ、サイクル特性を向上させ
ることができる。なお、この小さな孔２０１は活物質層
１と集電体２との剥離、脱落抑制の目的のみの場合に
は、設ける必要はない。

【００４７】本実施の形態の効果を明らかとするため、
エンボス加工された集電体と、比較例として孔無し集電
体に対して、実施の形態１におけるサンプルＮｏ４の条
件と同様にして活物質層を設けた後、リチウムイオン２
次電池を作成した。また評価は実施の形態２と同様に行
った結果、実施の形態２と同様の結果が得られた。すな
わち、本実施の形態により集電体の切断やプレス時での
極板の剥離脱落が無く安定して製造することができ、さ
らに小さい孔に空洞や気泡を残さず均一に活物質を充填
でき、極板の剥離脱落ゼロ、電圧不良率をゼロ、放電容
量のバラツキを小さく、安定したサイクル特性の良好な
電池であることが明らかである。

【００４８】なお上記実施の形態では負極に関する製造
方法を示したが、正極でも全く同様の効果が得られ、ま
たリチウム電池に限らず、ニカド電池やニッケル水素電
池においても同様の効果が得られる。（実施の形態５）本実施の形態の特徴は、金網状の集電
体に実施の形態１に示した製造方法により、活物質層を
塗布形成した極板を用いた電池である。金網状とは図１
３に示すように銅やアルミの金属繊維７を編んだもので
あり、集電体の厚みは５〜３０μｍ、さらに好ましくは
８〜２０μｍである。実施の形態１と同様の部分はここ
では説明を省略する。実施の形態１に示した製造方法に
より活物質層１を設けたときの極板の断面図は図１４で
示す。従来の極板は孔無し集電体により表裏の活物質層
が分離された形であるため、集電体から活物質層が剥離
脱落しやすかったが、本実施の形態によれば図１４に示
すように、活物質層１０１と活物質層１０２とが孔７０
２でつながっているために金網７から活物質が剥離脱落
することがない。さらに、孔７０１で活物質層１０１と
１０２とがつながっているため、実質的に表裏が無くな
り、巻回電極としたときの負極における外周側と内周側
に対するリチウムのドープ・脱ドープを均一とすること
ができ、サイクル特性を向上させることができる。

【００４９】本実施の形態の効果を明らかとするため、
５μｍの金属繊維径で１００メッシュとした金網を集電
体とし、比較例として孔無し集電体に対して、実施の形
態１におけるサンプルＮｏ４の条件と同様にして活物質
層を設けた後、リチウムイオン２次電池を作成した。ま
た評価は実施の形態２と同様に行った結果、実施の形態
２と同様の結果が得られた。すなわち、本実施の形態に
より集電体の切断やプレス時での極板の剥離脱落が無く
安定して製造することができ、さらに小さい孔に空洞や
気泡を残さず均一に活物質を充填でき、極板の剥離脱落
ゼロ、電圧不良率をゼロ、放電容量のバラツキを小さ
く、安定したサイクル特性の良好な電池であることが明
らかである。

【００５０】なお上記実施の形態では負極に関する製造
方法を示したが、正極でも全く同様の効果が得られ、ま
たリチウム電池に限らず、ニカド電池やニッケル水素電
池においても同様の効果が得られる。（実施の形態６）本実施の形態の特徴は、ラス加工され
た集電体に実施の形態１に示した製造方法により、活物
質層を塗布形成した極板を用いた電池である。集電体の
厚みは５〜３０μｍ、さらに好ましくは８〜２０μｍで
ある。実施の形態１と同様の部分はここでは説明を省略
する。ここで言うラス加工とは、金属箔に当ピッチで切
れ目を入れ、所定の引っ張りを付与して図１５に示すよ
うに角形の孔８０１を形成したものである。さらに必要
に応じてこれをプレスし平坦化する。開孔面積や開孔率
は実施の形態２と同様でありここでは省略する。

【００５１】ラス加工された集電体を用いて、実施の形
態１に示した製造方法により活物質層１を設けたときの
極板の断面図は図８と同様である。従来の極板は孔無し
集電体により表裏の活物質層が分離された形であるた
め、集電体から活物質層が剥離脱落しやすかったが、本
実施の形態によれば図８に示すように、活物質層１０１
と活物質層１０２とが孔８０１でつながっているため、
集電体８から活物質が剥離脱落することがない。さらに
実質的に表裏が無くなり、巻回電極としたときの外周側
と内周側に対するリチウムのドープ・脱ドープを均一と
することができ、サイクル特性を向上させることができ
る。

【００５２】本実施の形態の効果を明らかとするため、
ラス加工された集電体と、比較例として孔無し集電体に
対して、実施の形態１におけるサンプルＮｏ４の条件と
同様にして活物質層を設けた後、リチウムイオン２次電
池を作成した。また評価は実施の形態２と同様に行った
結果、実施の形態２と同様の結果が得られた。すなわ
ち、本実施の形態により集電体の切断やプレス時での極
板の剥離脱落が無く安定して製造することができ、さら
に小さい孔に空洞や気泡を残さず均一に活物質を充填で
き、極板の剥離脱落ゼロ、電圧不良率をゼロ、放電容量
のバラツキを小さく、安定したサイクル特性の良好な電
池であることが明らかである。

【００５３】なお上記実施の形態では負極に関する製造
方法を示したが、正極でも全く同様の効果が得られ、ま
たリチウム電池に限らず、ニカド電池やニッケル水素電
池においても同様の効果が得られる。

【００５４】また、本発明の電池は多孔性集電体の表裏
の活物質層重量差が±５％以内である場合、特に±３％
以内であることが望ましい。

【００５５】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、多孔性の集電体に生産性よく均一にペーストを
塗布でき、極板の剥離脱落の抑制、電圧不良率の大幅な
低減、放電容量の向上とバラツキ抑制、サイクル特性の
向上が図れることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる第１の実施の形態を示す略示構
成図である。

【図２】本発明にかかる第１の実施の形態におけるペー
ストの粘度範囲を示すである。

【図３】本発明にかかる第１の実施の形態を示す略示構
成図である。

【図４】本発明にかかる第１の実施の形態における放電
容量の測定結果である。

【図５】本発明にかかる第１の実施の形態におけるサイ
クル特性の測定結果である。

【図６】本発明にかかる第２の実施の形態における集電
体の平面図である。

【図７】本発明にかかる第２の実施の形態における集電
体の孔形状の概略図である。

【図８】本発明にかかる第２の実施の形態における極板
の断面図である。

【図９】本発明にかかる第２の実施の形態における放電
容量の測定結果である。

【図１０】本発明にかかる第２の実施の形態におけるサ
イクル特性の測定結果である。

【図１１】本発明にかかる第３の実施の形態における極
板の断面図である。

【図１２】本発明にかかる第４の実施の形態における極
板の断面図である。

【図１３】本発明にかかる第５の実施の形態における集
電体の平面図である。

【図１４】本発明にかかる第５の実施の形態における極
板の断面図である。

【図１５】本発明にかかる第６の実施の形態における集
電体の平面図である。

【符号の説明】

１活物質層２集電体３ノズル４位置規制具５活物質ペースト６液溜まり７金網８ラス加工集電体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐見津徳昭大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多孔性の集電体の両面に活物質ペースト
を対向する２つのノズルで同時に塗布する電池電極の製
造方法であって、前記活物質ペーストは、せん断速度１
（１／ｓｅｃ）のときの粘度η₁が１０（Ｐｏｉｓｅ）
以上、せん断速度１０００（１／ｓｅｃ）のときの粘度
η₂が１０（Ｐｏｉｓｅ）以下であることを特徴とする
電池電極の製造方法。
【請求項２】前記ノズル先端と前記集電体との間の前
記ペーストの圧力が０．０１〜１０Ｋｇ／ｃｍ²である
ことを特徴とする請求項１記載の電池電極の製造方法。
【請求項３】前記集電体の両面に間欠的に活物質ペー
ストを塗布形成することを特徴とする請求項１記載の電
池電極の製造方法。
【請求項４】前記集電体は不織布状、エンボス加工
状、金網状、パンチング状、又は、ラスメタル状である
ことを特徴とする請求項１記載の電池電極の製造方法。
【請求項５】前記多孔性の集電体は、ひとつの開孔面
積が０．０１〜５０ｍｍ²の範囲であり、且つ開孔率が
１０〜９０％の範囲であることを特徴とする請求項１記
載の電池電極の製造方法。
【請求項６】前記多孔性の集電体は、ひとつの開孔面
積が０．１〜５ｍｍ²の範囲であり、且つ開孔率が２０
〜６０％の範囲であることを特徴とする請求項１記載の
電池電極の製造方法。
【請求項７】前記集電体は、エンボスの凹凸の高さが
最大で３００μｍであるエンボス加工されたものである
ことを特徴とする請求項１記載の電池電極の製造方法。
【請求項８】前記集電体は、一本の金属繊維の直径が
２〜２０μｍ、１０〜３００メッシュの範囲である金網
状であることを特徴とする請求項１記載の電池電極の製
造方法。
【請求項９】ひとつの開孔面積が０．０１〜５０ｍｍ
²の範囲であり、且つ開孔率が１０〜９０％の範囲であ
る多孔性の集電体に、請求項１記載の方法により、活物
質層を塗布形成した極板を備えたことを特徴とする電
池。
【請求項１０】前記多孔性の集電体は、ひとつの開孔
面積が０．１〜５ｍｍ ²の範囲であり、且つ開孔率が２
０〜６０％の範囲であることを特徴とする請求項９記載
の電池。
【請求項１１】不織布状の、エンボス加工された、金
網状の、又は、ラスメタル状の集電体に、請求項１記載
の方法により活物質層を塗布形成した極板を備えたこと
を特徴とする電池。
【請求項１２】前記多孔性集電体は、パンチング状で
あることを特徴とする請求項９記載の電池。
【請求項１３】前記集電体は、エンボスの凹凸の高さ
が最大で３００μｍであるエンボス加工された集電体で
あることを特徴とする請求項１１記載の電池。
【請求項１４】前記集電体は、一本の金属繊維の直径
が２〜２０μｍ、１０〜３００メッシュの範囲である金
網状の集電体であることを特徴とする請求項１１記載の
電池。
【請求項１５】多孔性集電体の厚みが５〜３０μｍの
範囲であることを特徴とする請求項９又は、１１記載の
電池。
【請求項１６】多孔性集電体の厚みが５〜３０μｍの
範囲であることを特徴とする請求項１記載の電池電極の
製造方法。
【請求項１７】多孔性集電体の表裏の活物質層重量差
が±５％以内であることを特徴とする請求項９又は、１
１記載の電池。
【請求項１８】多孔性集電体の表裏の活物質層重量差
が±３％以内であることを特徴とする請求項９又は、１
１記載の電池。
【請求項１９】ノズル間のギャップが０．１〜１ｍｍ
の範囲であることを特徴とする請求項１記載の電池電極
の製造方法。