JPH11213988A - 電池用電極シートの製造方法 - Google Patents

電池用電極シートの製造方法

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JPH11213988A
JPH11213988A JP10011481A JP1148198A JPH11213988A JP H11213988 A JPH11213988 A JP H11213988A JP 10011481 A JP10011481 A JP 10011481A JP 1148198 A JP1148198 A JP 1148198A JP H11213988 A JPH11213988 A JP H11213988A
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JP
Japan
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electrode
thickness
collector
pressing
coated
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JP10011481A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Oka
哲雄 岡
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Abstract

(57)【要約】 【課題】電極剤の集電体からの剥離を低減して、電極巻
込み時の歩留まりを向上させる電池用電極シートの製造
方法を提供する。 【解決手段】集電体に電極剤を塗工して電池用電極シー
トを製造するに際して、集電体に電極剤を塗工し、乾燥
した後のプレス工程時のプレス加工を、一定のプレス間
隙を設けた状態で行なうことを特徴とする電池用電極シ
ートの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池用電極シート
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ビデオカメラやノート型パソコン
などの携帯機器の普及に伴い、小型高容量の電池に対す
る需要が高まっている。このうち、二次電池の場合は、
ほとんどがアルカリ電解液を用いたニッケル−カドミウ
ム電池であるが、電池電圧が約1.2Vと低く、エネル
ギー密度の向上は困難である。近年、負極極材にリチウ
ムイオンのドーピング、脱ドーピングが可能な各種炭素
質材料を用いたリチウムイオン二次電池が提案されてお
り、開発が活発に行われている。
【0003】リチウムイオン二次電池に使用される電極
シートの製造方法には種々上げられるが、一般的には集
電体の片面にペースト状の電極剤を塗工し、乾燥を行
う。次いで、集電体の反対面(未塗工面)にも同様に電
極剤を塗工し、乾燥を行う。さらに熱処理を施し、最後
にプレス等を用いて電極シートに圧力を加えて製造され
ている。
【0004】かかる従来の製造方法において、プレス工
程では一定圧力で電極シートにプレス圧を印加してい
る。電極シートは、リードを接続するためなどの目的で
通常は電極材の未塗工部分を有する。プレス工程におい
て、一定圧力でプレス圧を印加する従来の製造方法で
は、塗工部と未塗工部分とでの厚みが異なるため、境界
部分に段差が存在している。かかる段差があるために、
プレスロール工程において、該段差部分で機械的衝撃を
被ることになる。このため、プレスの搬送速度にも影響
されるが、該段差部分で電極剤が集電体から剥離しやす
くなる。プレス工程で衝撃を受けた電極が、この後の電
極巻き込み工程において電極が剥離すると、発生した電
極剤の破片、粉末等が、電極シート間やセパレータ等の
間に入り込み、巻込み電極がいびつになったり、あるい
は巻込み電極の短絡等を生じる問題があり、生産効率を
低下させるため大きな問題となる。
【0005】また、未塗工部分から塗工部分に移行する
場合、最初にプレスロールに接触する段差近傍の塗工部
分では、プレス圧が変動し、特性むらになる恐れもあり
好ましくない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
製造方法の欠点を解決せんとするものであり、後工程で
ある電極巻込み工程で電極剤の剥離を生じにくくし、電
池製造時の歩留まりを向上させる電池用電極シートの製
造方法を提供せんとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の構成を有するものである。すなわ
ち、集電体に電極剤を塗工して電池用電極シートを製造
するに際して、集電体に電極剤を塗工し、乾燥した後の
プレス工程時のプレス加工を、一定のプレス間隙を設け
た状態で行なうことを特徴とする電池用電極シートの製
造方法である。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明に使用できる集電体として
は、金属箔、金属織物、金属メッシュ等が使用可能であ
るが、電気抵抗の小さいものが好ましい。リチウムイオ
ン二次電池用集電体としては金属箔が最も好ましく、具
体的にはアルミニウム箔、銅箔、ステンレス箔等が使用
できる。
【0009】本発明における電池用電極シートは、集電
体の片面または両面に電極剤を積層した構成のものであ
る。活剤と結着剤とを混合し、溶剤にてペースト状にし
て作製した電極剤を集電体の片面もしくは両面に塗工、
乾燥、プレスして形成した構成のものである。
【0010】本発明に使用される電極剤は、上述したよ
うに活剤と結着剤とを混合し、溶剤にてペースト状にし
て作製したものであるが、該電極剤には導電材を混合し
た方が導電性を高める上で好ましい。電極剤の活剤につ
いては負極用と正極用とがあり、以下に説明する。
【0011】負極用電極剤の活剤としては炭素質材料を
用いることができる。炭素質材料としては、特に限定さ
れるものではなく、リチウムイオンをドーピング、脱ド
ーピング可能なものであればいずれの炭素質材料でも使
用可能である。
【0012】具体的には、天然黒鉛、人工黒鉛、各種コ
ークス、メソフェーズ炭素、各種炭素繊維、樹脂焼成体
などが使用できる。
【0013】炭素質材料の形態も粉末状、繊維状など種
々の形態のものが使用可能である。炭素繊維としては、
特に限定されるものではなく、一般に有機物を焼成した
ものが用いられる。ポリアクリロニトロル(PAN)か
ら得られるPAN系炭素繊維、石炭または石油等のピッ
チから得られるピッチ系炭素繊維、セルロースから得ら
れるセルロース系炭素繊維、低分子量有機物の気体から
得られる気相成長炭素繊維などが使用できるが、これら
のほか、ポリビニルアルコール、リグニン、ポリ塩化ビ
ニル、ポリアミド、ポリイミド、フェノール樹脂、フル
フリルアルコールなどを焼成して得られる炭素繊維も使
用可能である。上記炭素繊維の中でも、アルカリ金属塩
を含む非水電解液を用いた二次電池の負極として使用す
る場合には、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気
相成長炭素繊維が好ましい。
【0014】炭素繊維を用いる場合、長繊維状の形態の
ものを用いるよりも、製造工程数が少ないことから、ミ
ルド状炭素繊維を用いることが好ましい。ミルド状炭素
繊維は、直径は好ましくは、0.01〜1000μm、
さらに好ましくは0.1〜10μmであり、平均長さ
は、好ましくは200μm未満、さらに好ましくは50
μm 以下のものである。
【0015】本発明に使用される、正極用電極剤の活剤
としては、アルカリ金属を含む遷移金属酸化物や遷移金
属カルコゲンなどの無機化合物、ポリアセチレン、ポリ
パラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアニリ
ン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの共役系高分
子、ジスルフィド結合を有する架橋高分子、塩化チオニ
ルなど、通常の二次電池において用いられる正極を挙げ
ることができる。これらの中で、リチウム塩を含む非水
電解液を用いた二次電池の場合には、コバルト、マンガ
ン、モリブデン、バナジウム、クロム、鉄、銅、チタン
などの遷移金属酸化物や遷移金属カルコゲンが好ましく
用いられる。
【0016】なかでもLiCoO2 、LiNiO2 、L
iMn2 4 、Liy Ni1-x Mex 2 (Me:T
i、V、Mn、Feのいずれかから選ばれる)、Li
1-x-a x Ni1-y-b y 2 (ただし、Aは少なくと
も1種類のアルカリまたはアルカリ土類金属元素、Bは
少なくとも1種類の遷移金属元素)は、電圧が高く、エ
ネルギー密度も大きいために好ましく使用できる。特
に、Li1-x-a x Ni1-y- b y 2 においては、0
<x≦0.1、0≦y≦0.3、−0.1≦a≦0.
1、−0.15≦b≦0.15(ただし、A、Bが2種
類以上の元素からなる場合は、xはLiを除くアルカリ
またはアルカリ土類金属の、yはNiを除く全遷移金属
元素の総モル数、y=0の場合、Aは少なくとも1種類
以上のアルカリ土類金属を含む。)とすることによっ
て、優れた特性の正極活剤を得ることができる。また、
この場合、A、Bの種類、数、組成を変えたり、あるい
はx、y、a、bを変えた正極活剤を用いることはいっ
こうに差支えない。なかでも好ましいAとしてはSr、
Bであり、BとしてはCo、Feが挙げられる。
【0017】電極剤の結着剤としては、特に限定するも
のではなく、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであ
っても良い。また、溶液やエマルジョンなどの状態で使
用することも可能である。添加量としては、通常電極剤
中に0.01〜40wt%で使用される。具体的には、
各種エポキシ樹脂、セルロース樹脂、有機フッ素ポリお
よびコポリマ、アクリル樹脂、有機クロル系樹脂、ポリ
アミド、ポリイミド、ポリカーボネート等が挙げられ
る。なかでもポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオ
ロエチレン、六フッ化プロピレンポリマおよびコポリマ
が結着力、化学的安定性、塗工性などの点で優れるため
好ましい。
【0018】本発明における電極剤の導電剤としては、
種々の炭素質材料を使用することができる。導電性が良
好で、かつ活剤的な特性はなるべく有しない材料である
ことが好ましい。具体的には人工黒鉛、アセチレンブラ
ック、ケッチェンブラックなどの熱分解炭素、気相生長
炭素、メソフェーズ炭素、コークス、有機物焼成体など
が挙げられる。導電剤は活剤相互の電気的な接続を補助
する機能を有しており、導電剤の粒径は活剤と同サイズ
か、あるいは、活剤よりも小さいことが好ましい。導電
剤の添加量としては、限定するものではないが、0.5
〜30wt%、さらに好ましくは0.7〜20wt%で
ある。0.5wt%未満では導電性への効果に乏しく、
20wt%を越えると電極単位重量当たりの容量が低下
するため好ましくない。
【0019】本発明の電池用電極シートの製造方法につ
いて負極シートを一例として以下に述べる。
【0020】負極電極剤用の活剤としてミルド状炭素繊
維を用い、結着剤としてポリフッ化ビニリデン、導電剤
としてカーボンブラックを所定の重量比としたものに溶
剤を加え、混練機により十分混合、分散させ、負極用電
極剤ペーストとする。集電体である銅箔の片面に、乾燥
ゾーンおよびロールプレスを有する市販のコーター等を
使用して塗工し、所定温度にて乾燥する。
【0021】集電体の反対面にも同様に塗工、乾燥した
後、例えばロールプレスによって圧力を印加するのであ
るが、本発明ではプレス圧力印可時のロールのプレス間
隙を所定の一定の間隔で行うことを特徴とするものであ
る。プレス後に、さらに所定の温度で熱処理を施す。
【0022】なおプレスは、必ずしもロールプレスに限
定されるものではないが、量産に供試するためにはロー
ルプレスが好ましい。また上記の例示ではプレス後に熱
処理を行っているが、プレス前に実施しても差し支えな
い。なお該熱処理は、乾燥時の温度よりも高温にするこ
とが集電体と電極剤の結着力を高めるために好ましい。
【0023】なおプレス時のロールの間隙については特
別限定するものではないが、集電体厚さ以上、集電体厚
さと塗工電極材ウエット厚さとの和よりも小さいことが
好ましい。集電体厚さより小さい間隙にすると電極の機
械的損傷が大となり好ましくなく、また集電体厚さと塗
工電極材ウエット厚さとの和よりも大きな間隙にすると
プレスにむらが生じるか、あるいはプレス不充分となる
ので好ましくない。
【0024】しかし、本発明の製造方法でプレス圧力を
印加する場合、電極材未塗工−塗工の段差部分において
も機械的衝撃が小さくプレス圧変動は極力低減できるた
め、特性のむらを小さく押さえることができるのであ
る。
【0025】従来の製造方法では一定圧力で、プレス圧
を印加するために、電極が未塗工で集電体のみの部分で
もプレスロールが集電体面に密着接触しており、その
後、塗工部分で電極材表面に該プレスロールが接するこ
とになる。従って未塗工部分から塗工部分に移行する場
合、どうしても電極材部分は大きな機械的衝撃を受ける
ことになる。
【0026】しかし、本発明の製造方法では、プレスロ
ール間間隙を一定にしているので、未塗工部分から塗工
部分へ移行する場合でも、機械的衝撃は小さなものであ
る。従って、集電体と電極剤との結着性の低下は生じな
いので後工程である巻込み時の剥離を生じにくくしたも
のと推定される。また段差部分での特性変化も小さいも
のと推定される。
【0027】
【実施例】(実施例1)ロールコーターを用いて、本発
明の製造方法によって、リチウムイオン二次電池用の電
極シートを形成した一実施例について以下に述べる。負
極電極剤用の活剤として、日本黒鉛(株)製”LB−B
G”を用い、結着剤として呉羽化学工業(株)製ポリフ
ッ化ビニリデン(”KFポリマー#1100)、導電剤
としては電気化学工業製“デンカブラック”(アセチレ
ンブラック)を夫々重量比90:5:5としたものに、
溶剤としてN−メチルピロリドンを加えたものを混練機
により十分混合、分散させ負極シート用電極剤ペースト
とする。集電体である16.5μm厚さの銅箔を走行さ
せ、集電体の片面に前記電極剤ペーストを塗工した後、
温度90℃に設定した乾燥ゾーンを経て巻き取る。反対
面も同様にして電極剤ペーストを塗工、乾燥した後、温
度200℃に設定した熱処理ゾーン経て、プレスロール
間隙を205μm に設定してロールプレスを施し、負極
シートを得た。
【0028】正極電極剤用の活剤としては、日本化学工
業(株)製のLiCoO2 (“セルシード”)と導電剤
として電気化学工業製“デンカブラック”、および結着
剤として呉羽化学工業(株)製ポリフッ化ビニリデンを
重量比80:5:15としたものに、溶媒としてN−メ
チルピロリドンを加えたものを混練機により十分混合、
分散させ正極電極剤用ペーストとしたものを用い集電体
である20μm厚みのアルミ箔を走行させ、集電体の片
面に前記電極剤ペーストを塗工した後、温度90℃に設
定した乾燥ゾーンを経て巻き取る。反対面も同様にして
電極剤ペーストを塗工、乾燥した後、温度200℃に設
定した熱処理ゾーン経て、プレスロール間隙を210μ
m に設定してロールプレスを施し、正極シートを得た。
【0029】得られた本発明による正、負極シートを正
極54mm幅、負極56mm幅に夫々スリットし、リー
ドを溶接した後、これらの正、負極シートを、宇部興産
社製の25μm厚さ、幅58mmのポリエチレン製セパ
レータと共に巻込み機によってスパイラル状の巻込み電
極を得る。上記本発明の製造方法にて、スパイラル状の
巻込み電極を100個製造した。
【0030】この実施例1で電極巻き込み時に電極短絡
を生じた個数は4個であった。
【0031】(実施例2)実施例1と同様の製造方法に
て、但し、負極電極剤用の活剤として東レ(株)製PA
N系炭素繊維”T−300”を1200℃で焼成したも
のを用い、プレスロール間隙を212μm に設定してロ
ールプレスを施し、負極シートを得た。また正極材組成
は実施例1と同様にして、プレスロール間隙を205μ
m に設定してロールプレスを施し、正極シートを得た。
【0032】上記本発明の製造方法にて、スパイラル状
の巻込み電極を100個製造した。この際の巻込み不
良、あるいは巻込み電極短絡の生じた個数は8個であっ
た。
【0033】(比較例1)実施例1で提示した製造工程
の内、正負極シートとも、従来の一定圧力によるロール
プレスによって、プレス時の圧力を1300kg/cm
2 とした以外は実施例1と同様にして正、負極シートを
製造し、実施例1と同様にして比較例1の巻き込み電極
100個を製造した。この際の電極短絡の生じた個数は
14個であった。
【0034】以上実施例1、2で示した通り、比較例1
に比べて、本発明の製造方法によれば巻込み時の電極短
絡の発生が低減し、製造時の歩留まりを改善することが
できた。
【0035】
【発明の効果】本発明の電池用電極シートの製造方法、
すなわちプレス圧力印可時のロール間隙を所定の一定の
間隔で行うことで、電極巻き込み時に、電極材の集電体
からの剥離を低減でき、従って電極シート製造時の歩留
まりを向上できる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】集電体に電極剤を塗工して電池用電極シー
    トを製造するに際して、集電体に電極剤を塗工し、乾燥
    した後のプレス工程時のプレス加工を、一定のプレス間
    隙を設けた状態で行なうことを特徴とする電池用電極シ
    ートの製造方法。
  2. 【請求項2】電極シートがリチウムイオン二次電池用で
    ある請求項1記載の電池用電極シートの製造方法。
  3. 【請求項3】負極シート活剤が炭素繊維であることを特
    徴とする請求項1または2に記載の電池用電極シートの
    製造方法。
  4. 【請求項4】炭素繊維がミルド状炭素繊維であることを
    特徴とする請求項3記載の電池用電極シートの製造方
    法。
JP10011481A 1998-01-23 1998-01-23 電池用電極シートの製造方法 Pending JPH11213988A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010186664A (ja) * 2009-02-13 2010-08-26 Nec Tokin Corp リチウムイオン二次電池電極の製造方法
JP2015230825A (ja) * 2014-06-05 2015-12-21 株式会社豊田自動織機 プレス装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010186664A (ja) * 2009-02-13 2010-08-26 Nec Tokin Corp リチウムイオン二次電池電極の製造方法
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