JPWO2019021863A1 - 二次電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

非矩形状電極１０の製造効率を向上可能な二次電池の製造方法を提供するために、本発明の一実施形態では、非矩形状電極１０の形成工程を含み、当該形成工程が、集電体となる金属シート材１１０に電極材層原料を塗工して電極前駆体１００を形成すること、および該電極前駆体１００を切断することを含み、前記電極材層原料を塗工する間に、形成される前記非矩形状電極１０の形状に基づき、前記電極材層原料の塗工面１２０の形状を変更させる、二次電池の製造方法が提供される。

Description

本発明は、二次電池の製造方法に関する。

従前より充放電が繰り返し可能な二次電池が様々な用途に用いられている。例えば、二次電池は、スマートフォン、ノートパソコン等の電子機器の電源として用いられている。

二次電池は、少なくとも正極、負極、およびそれらの間のセパレータから構成されている。正極は正極材層および正極集電体を備え、負極は負極材層および負極集電体を備える。

二次電池の構成要素である正極および負極、すなわち電極は主として以下の工程を経て得られる。具体的には、ダイヘッドを用いて、集電体となる金属シート材に電極材層原料を塗工して電極前駆体を形成し、次いで当該電極前駆体を切断することによって電極が複数得られる。

なお、電極材層原料の塗工方法としては、電極の製造効率の観点から連続塗工法および間欠塗工法が挙げられる。前者の連続塗工法とは、ダイヘッドを用いて、移動する金属シート材に電極材層原料を連続的に一方向に塗工する方法である（特許文献１参照）。一方、後者の間欠塗工法とは、ダイヘッドを用いて、移動する金属シート材上に電極材層原料を間欠的に一方向に塗工する方法である（特許文献２参照）。

特開２０１１−４１８９２号公報 特開２０１５−１１２５２０号公報

ここで、本願発明者らは、集電体となる金属シート材に電極材層原料を塗工して得られる電極前駆体を切断して電極を得る際に、以下の問題が生じ得ることを見出した（図９参照）。

具体的には、金属シート材１１０’に電極材層原料１２０’を塗工して電極前駆体１００’を形成し、次いで当該電極前駆体１００’を切断することによって非矩形状の電極１０’を複数形成する場合、矩形状の電極を複数形成する場合と比べて、切断後における電極前駆体１００’の余剰部１００Ｘ’の量が相対的に多くなり得る。当該電極前駆体１００’の余剰部１００’は現行では再利用されることなく廃棄され得るため、当該余剰部１００Ｘ’の量が相対的に多いと、それに伴って廃棄量が相対的に多くなり得る。かかる電極前駆体１００’の余剰部１００’の廃棄量の増大は、非矩形状の電極１０’の製造効率の低下につながり得る。その結果、全体として非矩形状の電極１０’を含む二次電池の製造効率の低下につながり得る。

本発明はかかる事情に鑑みて為されたものである。即ち、本発明の主たる目的は、非矩形状電極の製造効率を向上可能な二次電池の製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態では、
二次電池の製造方法であって、
非矩形状電極の形成工程を含み、
前記形成工程が、集電体となる金属シート材に電極材層原料を塗工して電極前駆体を形成すること、および該電極前駆体を切断することを含み、
前記電極材層原料を塗工する間に、形成される前記非矩形状電極の形状に基づき、前記電極材層原料の塗工面の形状を変更させる、製造方法が提供される。

本発明の一実施形態によれば、非矩形状電極の製造効率を向上可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る二次電池の非矩形状電極の製造フローの模式図である。 図２は、従来態様の電極材層原料の塗工面と本発明の電極材層原料の塗工面とを比べた模式図である。 図３は、ダイヘッドを移動させる態様の模式図である。 図４は、金属シート材支持部を移動させる態様の模式図である。 図５は、電極前駆体の別の切断態様の模式図である。 図６は、切欠き部付き電極以外に採り得る形状の非矩形状電極の模式図である。 図７は、タブの採り得る配置箇所の模式図である。 図８は、電極構成層の基本的構成を模式的に示した断面図である。 図９は、本願発明者が見出した技術的課題を示す模式図である。

本発明の一実施形態に係る二次電池の製造方法について説明する前に、二次電池の基本的構成について説明しておく。なお、本明細書でいう「二次電池」という用語は充電・放電の繰り返しが可能な電池のことを指す。「二次電池」は、その名称に過度に拘泥されるものではなく、例えば、「蓄電デバイス」なども包含し得る。本明細書でいう「平面視」とは、二次電池を構成する電極材の積層方向に基づく厚み方向に沿って対象物を上側または下側からみたときの状態のことである。又、本明細書でいう「断面視」とは、二次電池を構成する電極材の積層方向に基づく厚み方向に対して略垂直な方向からみたときの状態のことである。

［二次電池の基本的構成］
本発明では二次電池が提供される。本明細書でいう「二次電池」とは、充電・放電の繰り返しが可能な電池のことを指している。従って、本発明の二次電池は、その名称に過度に拘泥されるものでなく、例えば“蓄電デバイス”なども本発明の対象に含まれ得る。二次電池は、外装体の内部に電極組立体と電解質とが収容および封入された構造を有して成る。本発明では、電極組立体は、正極、負極およびセパレータを含む電極構成層が複数積層された平面積層構造を有することを前提とする。また、外装体は、導電性ハードケース又はフレキシブルケース（パウチ等）の形態を採ってよい。外装体の形態がフレキシブルケース（パウチ等）である場合、複数の正極の各々は、正極用集電リードを介して、正極用外部端子に連結されている。正極用外部端子はシール部により外装体に固定され、当該シール部は電解質の液漏れを防止する。同様に、複数の負極の各々は、負極用集電リードを介して負極用外部端子に連結されている。負極用外部端子はシール部により外装体に固定され、シール部が電解質の液漏れを防止する。なお、これに限定されず、複数の正極の各々と接続される正極用集電リードは正極用外部端子の機能を備えていてよく、また、複数の負極の各々と接続される負極用集電リードは負極用外部端子の機能を備えていてよい。外装体の形態が導電性ハードケースの場合、複数の正極の各々は、正極用集電リードを介して、正極用外部端子に連結されている。正極用外部端子はシール部により外装体に固定され、当該シール部は電解質の液漏れを防止する。

正極１０Ａは、少なくとも正極集電体１１Ａおよび正極材層１２Ａから構成されており（図８参照）、正極集電体１１Ａの少なくとも片面に正極材層１２Ａが設けられている。当該正極集電体１１Ａのうち正極材層１２Ａが設けられていない箇所、すなわち正極集電体１１Ａの端部には正極側引出しタブが位置付けられている。正極材層１２Ａには電極活物質として正極活物質が含まれている。負極１０Ｂは少なくとも負極集電体１１Ｂおよび負極材層１２Ｂから構成されており（図８参照）、負極集電体１１Ｂの少なくとも片面に負極材層１２Ｂが設けられている。当該負極集電体１１Ｂのうち負極材層１２Ｂが設けられていない箇所、すなわち負極集電体１１Ｂの端部には負極側引出しタブが位置付けられている。負極材層１２Ｂには電極活物質として負極活物質が含まれている。なお、上記では、電極組立体が、正極、負極およびセパレータを含む電極構成層が複数積層されていることを前提とする旨述べている。しかしながら、これに限定されることなく、電極組立体は、正極、負極およびセパレータを含む少なくとも１つの電極構成層から構成されていてよい。すなわち、電極組立体の構成要素である正極および負極は、それぞれ少なくとも１層あればよい。正極および負極はそれぞれ１層供されると、電池としての機能を果たし得る。又、正極および負極は、少なくとも２層供されると電池としての機能を果たすと共に、その数（正極／負極の数）の増加に起因して電池容量を増大させ得る。

正極材層１２Ａに含まれる正極活物質および負極材層１２Ｂに含まれる負極活物質は、二次電池において電子の受け渡しに直接関与する物質であり、充放電、すなわち電池反応を担う正負極の主物質である。より具体的には、「正極材層１２Ａに含まれる正極活物質」および「負極材層１２Ｂに含まれる負極活物質」に起因して電解質にイオンがもたらされ、かかるイオンが正極１０Ａと負極１０Ｂとの間で移動して電子の受け渡しが行われて充放電がなされる。正極材層１２Ａおよび負極材層１２Ｂは特にリチウムイオンを吸蔵放出可能な層であることが好ましい。つまり、電解質を介してリチウムイオンが正極１０Ａと負極１０Ｂとの間で移動して電池の充放電が行われる二次電池が好ましい。充放電にリチウムイオンが関与する場合、二次電池は、いわゆる“リチウムイオン電池”に相当する。

正極材層１２Ａの正極活物質は例えば粒状体から成るところ、粒子同士の十分な接触と形状保持のためにバインダーが正極材層１２Ａに含まれていることが好ましい。更には、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が正極材層１２Ａに含まれていてよい。同様に、負極材層１２Ｂの負極活物質は例えば粒状体から成るところ、粒子同士のより十分な接触と形状保持のためにバインダーが含まれることが好ましく、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が負極材層１２Ｂに含まれていてよい。このように、複数の成分が含有されて成る形態ゆえ、正極材層１２Ａおよび負極材層１２Ｂはそれぞれ“正極合材層”および“負極合材層”などと称すこともできる。

正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であることが好ましい。かかる観点でいえば、正極活物質は例えばリチウム含有複合酸化物であることが好ましい。より具体的には、正極活物質は、リチウムと、コバルト、ニッケル、マンガンおよび鉄から成る群から選択される少なくとも１種の遷移金属とを含むリチウム遷移金属複合酸化物であることが好ましい。つまり、二次電池の正極材層１２Ａにおいては、そのようなリチウム遷移金属複合酸化物が正極活物質として好ましくは含まれている。例えば、正極活物質はコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、または、それらの遷移金属の一部を別の金属で置き換えたものであってよい。このような正極活物質は、単独種として含まれてよいものの、二種以上が組み合わされて含まれていてもよい。より好適な態様では正極材層１２Ａに含まれる正極活物質がコバルト酸リチウムとなっている。

正極材層１２Ａに含まれる得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、ポリフッ化ビリニデン、ビリニデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビリニデンフルオライド−テトラフルオロチレン共重合体およびポリテトラフルオロチレンなどから成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。正極材層１２Ａに含まれ得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブおよび気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも１種を挙げることができる。例えば、正極材層１２Ａのバインダーはポリフッ化ビニリデンであってよい。あくまでも例示にすぎないが、正極材層１２Ａの導電助剤はカーボンブラックである。さらに、正極材層１２Ａのバインダーおよび導電助剤が、ポリフッ化ビニリデンとカーボンブラックとの組合せとなっていてよい。

負極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であることが好ましい。かかる観点でいえば、負極活物質は例えば各種の炭素材料、酸化物、または、リチウム合金などであることが好ましい。

負極活物質の各種の炭素材料としては、黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛）、ソフトカーボン、ハードカーボン、ダイヤモンド状炭素などを挙げることができる。特に、黒鉛は電子伝導性が高く、負極集電体１１Ｂとの接着性が優れる点などで好ましい。負極活物質の酸化物としては、酸化シリコン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛および酸化リチウムなどから成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。負極活物質のリチウム合金は、リチウムと合金形成され得る金属であればよく、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｂａ、Ｃａ、Ｈｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｎ、Ｌａなどの金属とリチウムとの２元、３元またはそれ以上の合金であってよい。このような酸化物は、その構造形態としてアモルファスとなっていることが好ましい。結晶粒界または欠陥といった不均一性に起因する劣化が引き起こされにくくなるからである。あくまでも例示にすぎないが、負極材層１２Ｂの負極活物質が人造黒鉛となっていてよい。

負極材層１２Ｂに含まれ得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド系樹脂およびポリアミドイミド系樹脂から成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。例えば負極材層１２Ｂに含まれるバインダーはスチレンブタジエンゴムとなっていてよい。負極材層１２Ｂに含まれる得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブおよび気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも１種を挙げることができる。なお、負極材層１２Ｂには、電池製造時に使用された増粘剤成分（例えばカルボキシルメチルセルロース）に起因する成分が含まれていてもよい。

あくまでも例示にすぎないが、負極材層１２Ｂにおける負極活物質およびバインダーが人造黒鉛とスチレンブタジエンゴムとの組合せとなっていてよい。

正極１０Ａおよび負極１０Ｂに用いられる正極集電体１１Ａおよび負極集電体１１Ｂは電池反応に起因して活物質で発生した電子を集めたり供給したりするのに資する部材である。このような集電体は、シート状の金属部材であってよく、多孔または穿孔の形態を有していてよい。例えば、集電体は金属箔、パンチングメタル、網またはエキスパンドメタル等であってよい。正極１０Ａに用いられる正極集電体１１Ａは、アルミニウム、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも１種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えばアルミニウム箔であってよい。一方、負極１０Ｂに用いられる負極集電体１１Ｂは、銅、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも１種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えば銅箔であってよい。

セパレータ５０は、正負極の接触による短絡防止および電解質保持などの観点から設けられる部材である。換言すれば、セパレータ５０は、正極１０Ａと負極１０Ｂとの間の電子的接触を防止しつつイオンを通過させる部材であるといえる。好ましくは、セパレータ５０は多孔性または微多孔性の絶縁性部材であり、その小さい厚みに起因して膜形態を有している。あくまでも例示にすぎないが、ポリオレフィン製の微多孔膜がセパレータとして用いられてよい。この点、セパレータ５０として用いられる微多孔膜は、例えば、ポリオレフィンとしてポリエチレン（ＰＥ）のみ又はポリプロピレン（ＰＰ）のみを含んだものであってよい。更にいえば、セパレータ５０は、“ＰＥ製の微多孔膜”と“ＰＰ製の微多孔膜”とから構成される積層体であってもよい。セパレータ５０の表面は無機粒子コート層および／または接着層等により覆われていてもよい。セパレータの表面は接着性を有していてもよい。

なお、セパレータ５０は、その名称によって特に拘泥されるべきでなく、同様の機能を有する固体電解質、ゲル状電解質、絶縁性の無機粒子などであってもよい。なお、電極の取扱いの更なる向上の観点から、セパレータ５０と電極（正極１０Ａ／負極１０Ｂ）は接着されていることが好ましい。セパレータ５０と電極との接着は、セパレータ５０として接着性セパレータを用いること、電極材層（正極材層１２Ａ／負極材層１２Ｂ）の上に接着性バインダーを塗布および／または熱圧着すること等によって為され得る。セパレータ５０または電極材層に接着性を供する接着性バインダーの材料としては、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン重合体、アクリル系樹脂等が挙げられる。接着性バインダー塗布等による接着層の厚みは０．５μｍ以上５μｍ以下であってよい。

正極１０Ａおよび負極１０Ｂがリチウムイオンを吸蔵放出可能な層を有する場合、電解質は有機電解質および／または有機溶媒などの“非水系”の電解質であることが好ましい（すなわち、電解質が非水電解質となっていることが好ましい）。電解質では電極（正極１０Ａ・負極１０Ｂ）から放出された金属イオンが存在することになり、それゆえ、電解質は電池反応における金属イオンの移動を助力することになる。

非水電解質は、溶媒と溶質とを含む電解質である。具体的な非水電解質の溶媒としては、少なくともカーボネートを含んで成るものが好ましい。かかるカーボネートは、環状カーボネート類および／または鎖状カーボネート類であってもよい。特に制限されるわけではないが、環状カーボネート類としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）およびビニレンカーボネート（ＶＣ）から成る群から選択される少なくとも１種を挙げることができる。鎖状カーボネート類としては、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）およびジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）から成る群から選択される少なくも１種を挙げることができる。あくまでも例示にすぎないが、非水電解質として環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との組合せが用いられ、例えばエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物が用いられてよい。また、具体的な非水電解質の溶質としては、好ましくは例えばＬｉＰＦ_６および／またはＬｉＢＦ_４等のＬｉ塩が用いられる。また、具体的な非水電解質の溶質としては、好ましくは例えばＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４等のＬｉ塩が用いられる。

正極用集電リードおよび負極用集電リードとしては、二次電池の分野で使用されているあらゆる集電リードが使用可能である。そのような集電リードは、電子の移動が達成され得る材料から構成されればよく、例えばアルミニウム、ニッケル、鉄、銅、ステンレスなどの導電性材料から構成される。正極用集電リードはアルミニウムから構成されることが好ましく、負極用集電リードはニッケルから構成されることが好ましい。正極用集電リードおよび負極用集電リードの形態は特に限定されず、例えば、線又はプレート状であってよい。

外部端子としては、二次電池の分野で使用されているあらゆる外部端子が使用可能である。そのような外部端子は、電子の移動が達成され得る材料から構成されればよく、通常はアルミニウム、ニッケル、鉄、銅、ステンレスなどの導電性材料から構成される。外部端子５は、基板と電気的かつ直接的に接続されてもよいし、または他のデバイスを介して基板と電気的かつ間接的に接続されてもよい。なお、これに限定されず、複数の正極の各々と接続される正極用集電リードが正極用外部端子の機能を備えていてよく、また、複数の負極の各々と接続される負極用集電リードは負極用外部端子の機能を備えていてよい。

外装体は、上述のように導電性ハードケース又はフレキシブルケース（パウチ等）の形態を有していてよい。

導電性ハードケースは、本体部および蓋部からなっている。本体部は当該外装体の底面を構成する底部および側面部から成る。本体部と蓋部とは、電極組立体、電解質、集電リードおよび外部端子の収容後に密封される。密封方法としては、特に限定されるものではなく、例えばレーザー照射法等が挙げられる。本体部および蓋部を構成する材料としては、二次電池の分野でハードケース型外装体を構成し得るあらゆる材料が使用可能である。そのような材料は電子の移動が達成され得る材料であればよく、例えばアルミニウム、ニッケル、鉄、銅、ステンレスなどの導電性材料が挙げられる。本体部および蓋部の寸法は、主として電極組立体の寸法に応じて決定され、例えば電極組立体を収容したとき、外装体内での電極組立体の移動（ズレ）が防止される程度の寸法を有することが好ましい。電極組立体の移動を防止することにより、電極組立体の破壊が防止され、二次電池の安全性が向上する。

フレキシブルケースは、軟質シートから構成される。軟質シートは、シール部の折り曲げを達成できる程度の軟質性を有していればよく、好ましくは可塑性シートである。可塑性シートは、外力を付与した後、除去したとき、外力による変形が維持される特性を有するシートのことであり、例えば、いわゆるラミネートフィルムが使用できる。ラミネートフィルムからなるフレキシブルパウチは例えば、２枚のラミネートフィルムを重ね合わせ、その周縁部をヒートシールすることにより製造できる。ラミネートフィルムとしては、金属箔とポリマーフィルムを積層したフィルムが一般的であり、具体的には、外層ポリマーフィルム／金属箔／内層ポリマーフィルムから成る３層構成のものが例示される。外層ポリマーフィルムは水分等の透過および接触等による金属箔の損傷を防止するためのものであり、ポリアミドおよびポリエステル等のポリマーが好適に使用できる。金属箔は水分およびガスの透過を防止するためのものであり、銅、アルミニウム、ステンレス等の箔が好適に使用できる。内層ポリマーフィルムは、内部に収納する電解質から金属箔を保護するとともに、ヒートシール時に溶融封口させるためのものであり、ポリオレフィンまたは酸変性ポリオレフィンが好適に使用できる。

［本発明の二次電池の製造方法］
二次電池の基本的構成を考慮した上で、以下、本発明の一実施形態に係る二次電池の製造方法について説明する。

本願発明者は、非矩形状電極の製造効率を向上させるための対応策について鋭意検討した。その結果、本発明の二次電池の製造方法を案出するに至った。

以下、本発明の特徴部分を説明するに先立って、本明細書で用いる用語の定義付けを行う。本明細書でいう「非矩形状電極」とは、広義には、平面視にて正方形および長方形でない形状を有する電極を指し、狭義には、平面視にて一方の辺と当該一方の辺と連続する他方の辺とにより形成されるコーナー部（角部）の角度が９０度でない部分を有する電極を指す。本明細書でいう「非矩形状電極」としては、平面視にて切欠き部付き電極、平行四辺形型電極、半円型電極、半楕円型電極および五角形型電極等から成る群から選択される少なくとも１種が挙げられる。本明細書でいう「切欠き部付き電極」とは、平面視にて正方形および長方形から部分的に一部切欠いた形状を有する電極を指す。

本明細書でいう「金属シート材」とは、金属、例えば銅等から成り、かつ所定方向（略一方向）に延在するシート状部材であって、電極前駆体切断後に集電体（電極構成要素）となるものを指す。本明細書でいう「金属シート材の延在方向」とは、金属シート材が延在する方向を指す。本明細書でいう「金属シート材支持部」とは、金属シート材（の主面）を支持する土台部分を指す。本明細書でいう「金属シート材支持部／ダイヘッドの断続的な移動」とは、金属シート材支持部／ダイヘッドの移動を所定の時間的間隔をおいて行うことを指す。

本明細書でいう「電極材層原料」とは、広義には電極材層（電極構成要素）の原料となるものを指し、狭義には活物質およびバインダーを含んで成るものを指す。本明細書でいう「電極前駆体」とは、広義には最終的に得られる電極の前段階のものを指し、狭義には金属シート材と金属シート材に面状に設けられる電極材層原料とを含むものを指す。本明細書でいう「電極材層原料の塗工面」とは、金属シート材の主面に対して面状に電極材層原料を塗工することにより形成される「電極材層原料から構成される」面を指す。本明細書でいう「電極材層原料の塗工面の側部」とは、平面視で延在方向（又は長手方向）に沿った塗工面の外縁部分又は輪郭部分を指す。本明細書でいう「電極材層原料の塗工面の側部が、形成される非矩形状電極の輪郭に連続して沿う」とは、平面視で、当該塗工面の側部の「全て」又は「実質的に全て」が非矩形状電極の輪郭に沿っている状態を指す。

（本発明の技術的思想）
具体的には、本願発明者は、電極前駆体の余剰部の発生量を減じることで非矩形状電極の製造効率を向上させるために、「金属シート材（上）に電極材層原料を一方向に（のみ）塗工して、平面視で略矩形状の電極材層原料の塗工面を形成する」という従来の塗工法の延長線上ではない別態様の塗工法について鋭意検討した。その結果、本発明を案出するに至った。具体的には、本願発明者は、「電極材層原料を塗工する間に、最終的に形成される非矩形状電極の形状に基づき、電極材層原料の塗工面の形状を変更させる」という技術的思想を有する塗工法を案出した。

かかる技術的思想によれば、金属シート材（上）に電極材層原料を塗工して電極前駆体を形成し、形成した電極前駆体を切断して所定の非矩形状の電極を形成する際に、電極材層原料の塗工面の形状が最終的に形成され得る非矩形状電極の形状に基づき適宜変更され得る。これにより、当該塗工面の形状を、形成され得る非矩形状電極の形状に対応させる（又は関連づける又は近付ける）ことが可能となる。そのため、電極前駆体を切断して非矩形状電極を形成する際に、非矩形状電極の構成要素として寄与し得ない「切り落とされる部分」を主として金属シート材とすることができる。

かかる「切り落とされる部分」は電極前駆体の余剰部（廃棄部分）に相当し得るため、切り落とされる部材が主として金属シート材とし得ることに起因して、当該余剰部に電極材層原料の塗工面（即ち、電極材層原料）が含まれる割合を従前と比べて相対的に減少させることができる。かかる電極材層原料が含まれる割合の減少に起因して、余剰部の量を全体として従前と比べて減じることができる。その結果、余剰部の量の低減に起因して、非矩形状電極の製造効率を向上させることが可能となる。

上記技術的思想に基づく非矩形状電極の形成工程について図１を用いて具体的に説明する。

金属シート材の準備（図１（ａ））
まず、金属シート材１１０を準備する。

電極材層原料の塗工（図１（ｂ））
次に、金属シート材１１０を塗工ライン上に搬送させながら、ダイヘッド２００を用いて金属シート材１１０の表面（主面）に電極材層原料を塗工して、電極材層原料の塗工面１２０を形成する。かかる塗工面１２０の形成により、金属シート材１１０および電極材層原料の塗工面１２０を備えた電極前駆体１００が形成され得る。本発明は、かかる電極材層原料の塗工面１２０の形成態様に主として特徴を有する。具体的には、上述の技術的思想に従い、電極材層原料を塗工する間に、最終的に形成される非矩形状電極１０の形状（図１（ｃ）参照）に基づき、電極材層原料の塗工面１２０の形状を適宜変更させる。なお、特に限定されるものではないが、電極材層原料の粘度は、１〜１０Ｐａ・ｓ、好ましくは２〜５Ｐａ・ｓ、例えば５Ｐａ・ｓであってよい。

電極前駆体の加圧
図示していないが、電極前駆体１００を形成した後、所望の密度を得るために当該電極前駆体１００の両主面を挟み込むように当該電極前駆体１００に加圧処理を施す。

電極前駆体の切断（図１（ｃ））
次に、電極前駆体１００を切断する。具体的には、平面視で非矩形状電極１０が形成されるように、電極前駆体１００を切断する。

本発明では、上記の電極材層原料の塗工工程（図１（ｂ））にて、電極材層原料の塗工面１２０の形状が最終的に形成され得る非矩形状電極１０の形状に基づき変更される。そのため、当該塗工面１２０の形状を、形成され得る非矩形状電極１０の形状に対応させることが可能となる。そのため、電極前駆体１００を切断して非矩形状電極１０を形成する際に、非矩形状電極１０の構成要素として寄与し得ない「切り落とされる部分」を主として金属シート材１００とすることができる。つまり、電極前駆体１００を切断して非矩形状電極１０を形成する際に、非矩形状電極１０の構成要素として寄与し得ない「切り落とされる部分」に電極材層原料の塗工面１２０（すなわち電極材層原料）が含まれる割合を、「金属シート材１１０’（上）に電極材層原料を一方向に（のみ）塗工して塗工面１２０’を形成する」従来の態様と比べて相対的に減少させることができる（図２参照）。かかる電極材層原料が含まれる割合の減少に起因して、電極前駆体１００の切断時に生じ得る余剰部の量を全体として従前と比べて減じることができる。

非矩形状電極の形成
以上により、当該余剰部の量の低減に起因して、製造効率が向上された複数の非矩形状電極１０（タブ２０付）を得ることができる。

（本発明の技術的思想に関する具体的説明）
以下、「電極材層原料を塗工する間に、最終的に形成される非矩形状電極１０の形状に基づき、電極材層原料の塗工面１２０の形状を適宜変更させる」という本発明の技術的思想について、具体的に説明する。

本発明では、形成され得る非矩形状電極１０の形状に基づく塗工面１２０の形状の変更は、以下態様によりなし得る。具体的には、平面視で、形成される非矩形状電極１０の形状に基づき、金属シート材１１０の所定領域１１０ａに電極材層原料を塗工する位置を、所定領域１１０ａ以外の他の領域１１０ｂに電極材層原料を塗工する位置から金属シート材１１０の延在方向とは異なる方向にずらす（図１（ｂ）および図１（ｃ））。かかる金属シート材１１０の延在方向とは異なる方向への電極材層原料の塗工位置のずらし態様により、平面視で塗工面１２０の形状を好適に変更することが可能となる。当該塗工位置のずらし態様による塗工面１２０の形状の好適な変更は、金属シート材１１０の延在方向とは異なる方向に延在する側部を含む塗工面１２０の形成につながり得る。

以上の事からも、本発明では、従前の金属シート材１１０の主面上に電極材層原料を一方向にのみ（具体的には金属シート材の延在方向に略平行な方向に）塗工することにより得られる電極材層原料の塗工面の形状（略矩形状）とは異なる形状の塗工面１２０を好適に得ることができる（図１（ｂ）および図１（ｃ））。特に、形成され得る非矩形状電極１０の形状を予め考慮の上で電極材層原料の塗工位置をより好適にずらす制御を行うと、平面視で、形成され得る非矩形状電極１０の輪郭に、側部が連続して沿うよう塗工面１２０を形成し得る。かかる点が、本発明の特徴である。

（電極材層原料の塗工位置をずらすための具体的態様）
以下、電極材層原料の塗工位置をずらすための具体的態様について説明する。

ダイヘッドの移動制御
一態様では、電極材層原料の塗工面１２０の形状変更を、電極材層原料を塗工するためのダイヘッド２００を所定位置から金属シート材１１０の延在方向に対して垂直な方向に断続的に移動させることにより行うことが好ましい（図３参照）。

本態様は、金属シート材１１０の延在方向に対して垂直な方向（すなわち、金属シート材１１０の幅方向）にダイヘッド２００を断続的に移動させることで、電極材層原料の塗工面１２０の形状変更を行うことを特徴とする。具体的には、本態様では、最終的に形成され得る非矩形状電極１０の形状を考慮の上、ダイヘッド２００を断続的に金属シート材１１０の幅方向に移動させ、それによって電極材層原料の塗工位置を意図的にずらす。かかる塗工位置のずらし制御により、電極材層原料の塗工面１２０の形状を、最終的に形成され得る非矩形状電極１０の形状に対応させることが可能となる。そのため、これに起因して電極前駆体１００を切断して非矩形状電極１０を形成する際に、非矩形状電極１０の構成要素として寄与し得ない「切り落とされる部分」に電極材層原料の塗工面１２０（すなわち電極材層原料）が含まれる割合を、従来の態様と比べて相対的に減少させることができる。

なお、本態様では、以下の工程を経て非矩形状電極を形成する（図３（ａ）〜（ｃ）参照）。なお、上述の図１で示す態様と重複する記載については説明を省略する又は説明を簡略化する。

金属シート材の準備（図３（ａ））
まず、金属シート材１１０を準備する。

電極材層原料の塗工（図３（ｂ））
次に、金属シート材１１０を塗工ライン上に搬送させながら、ダイヘッド２００を用いて金属シート材１１０の表面（主面）に電極材層原料を塗工して、電極材層原料の塗工面１２０を形成する。具体的には、最終的に形成され得る非矩形状電極１０の形状を考慮の上、ダイヘッド２００を金属シート材１１０の幅方向に沿って断続的に上方または下方に移動させ、それによって電極材層原料の塗工位置を意図的にずらす。かかる塗工位置のずらし制御により、形成され得る非矩形状電極１０の形状に対応した又は関連する形状を有する塗工面１２０を形成することが可能となる。かかる塗工面１２０の形成により、金属シート材１１０および電極材層原料の塗工面１２０を備えた電極前駆体１００が形成され得る。

電極前駆体の加圧
図示していないが、電極前駆体１００を形成した後、所望の密度を得るために当該電極前駆体１００の両主面を挟み込むように当該電極前駆体１００に加圧処理を施す。

電極前駆体の切断（図３（ｃ））
次に、電極前駆体１００を切断する。具体的には、平面視で非矩形状電極１０が形成されるように、電極前駆体１００を切断する。

本態様では、上記の電極材層原料の塗工工程（図３（ｂ））にて、形成され得る非矩形状電極１０の形状に対応した又は関連する形状を有する塗工面１２０を形成することが可能となる。そのため、電極前駆体１００を切断して非矩形状電極１０を形成する際に、非矩形状電極１０の構成要素として寄与し得ない「切り落とされる部分」に電極材層原料の塗工面１２０（すなわち電極材層原料）が含まれる割合を、従来の態様と比べて相対的に減少させることができる。以上により、切断時に生じ得る電極前駆体１００の余剰部の量を低減することができる。

又、ダイヘッドの移動制御のみならず、電極材層原料の塗工位置をずらすための具体的態様としては下記が挙げられ得る。

金属シート材支持部の移動制御
一態様では、塗工面１２０の形状変更を、金属シート材１１０を支持する金属シート材支持部を所定位置から金属シート材１１０の延在方向に対して垂直な方向に断続的に移動させることにより行うことが好ましい（図４参照）。

本態様は、金属シート材１１０の延在方向に対して垂直な方向（すなわち、金属シート材１１０の幅方向）に、金属シート材１１０を支持する金属シート材支持部１３０を断続的に移動させることを特徴とする。具体的には、本態様では、最終的に形成され得る非矩形状電極１０の形状を考慮の上、金属材シート材支持部１３０を断続的に金属シート材１１０の幅方向に移動させ、それによって電極材層原料の塗工位置を意図的にずらす。かかる塗工位置のずらし制御により、電極材層原料の塗工面１２０の形状を、最終的に形成され得る非矩形状電極１０の形状に対応させることが可能となる。そのため、これに起因して電極前駆体１００を切断して非矩形状電極１０を形成する際に、非矩形状電極１０の構成要素として寄与し得ない「切り落とされる部分」に電極材層原料の塗工面１２０（すなわち電極材層原料）が含まれる割合を、従来の態様と比べて相対的に減少させることができる。

なお、本態様では、以下の工程を経て非矩形状電極を形成する（図４（ａ）〜（ｃ）参照）。なお、上述の図１で示す態様と重複する記載については説明を省略する又は説明を簡略化する。

金属シート材の準備（図４（ａ））
まず、金属シート材１１０を準備する。

電極材層原料の塗工（図４（ｂ））
次に、金属シート材１１０を塗工ライン上に搬送させながら、ダイヘッド２００を用いて金属シート材１１０の表面（主面）に電極材層原料を塗工して、電極材層原料の塗工面１２０を形成する。具体的には、最終的に形成され得る非矩形状電極１０の形状を考慮の上、金属シート材支持部１３０を金属シート材１１０の幅方向に沿って断続的に上方または下方に移動させ、それによって電極材層原料の塗工位置を意図的にずらす。かかる塗工位置のずらし制御により、形成され得る非矩形状電極１０の形状に対応した又は関連する形状を有する塗工面１２０を形成することが可能となる。かかる塗工面１２０の形成により、金属シート材１１０および電極材層原料の塗工面１２０を備えた電極前駆体１００が形成され得る。

電極前駆体の加圧
図示していないが、電極前駆体１００を形成した後、所望の密度を得るために当該電極前駆体１００の両主面を挟み込むように当該電極前駆体１００に加圧処理を施す。

電極前駆体の切断（図４（ｃ））
次に、電極前駆体１００を切断する。具体的には、平面視で非矩形状電極１０が形成されるように、電極前駆体１００を切断する。

本態様では、上記の電極材層原料の塗工工程（図４（ｂ））にて、形成され得る非矩形状電極１０の形状に対応した又は関連する形状を有する塗工面１２０を形成することが可能となる。そのため、電極前駆体１００を切断して非矩形状電極１０を形成する際に、非矩形状電極１０の構成要素として寄与し得ない「切り落とされる部分」に電極材層原料の塗工面１２０（すなわち電極材層原料）が含まれる割合を、従来の態様と比べて相対的に減少させることができる。以上により、切断時に生じ得る電極前駆体１００の余剰部の量を低減することができる。

なお、図３に示す態様および図４に示す態様のいずれにおいても、ダイヘッド２００／金属シート材支持部１３０を、金属シート材１１０の幅方向に沿って断続的に上方または下方に移動させる。より具体的には、ダイヘッド２００および金属シート材支持部１３０は、その構造特性に起因して金属シート材１１０の幅方向に沿って上方および下方の両方に同時に移動させることはできない。そのため、かかる構造特性に起因して、平面視で、相互に対向する塗工面１２０の一方の側部１２０Xと他方の側部１２０Yとは同一方向に方向付けられ得る。換言すれば、平面視で、相互に対向する塗工面１２０の一方の側部１２０Xと他方の側部１２０Yとを異なる方向に方向付けることは、ダイヘッドおよび／または金属シート材支持部の構造特性上不可能であり得る。以上の点も、ダイヘッド／金属シート材支持部を、金属シート材１１０の幅方向に沿って断続的に上方または下方に移動させる際における特徴といえる。

又、金属シート材１１０の幅方向に沿った上方または下方への断続的な移動を、最終的に形成され得る非矩形状電極１０の形状および／または電極前駆体１００の切断態様を考慮の上で一定の周期性をもたして実施すると、それに伴い、一定の周期性がある形状を有する塗工面１２０が得られ得る（図３（ｂ）および図４（ｂ）参照）。塗工面１２０の形状に一定の周期性があれば、これに起因して後刻の電極前駆体１００の切断時に切断荷重が偏在することを好適に回避することができる。そのため、電極材層原料１２０の局所的な剥離、およびタブ２０の形成困難等といった問題を好適に回避することが可能となる。又、塗工面１２０の形状に一定の周期性があれば、それに起因して後刻の電極前駆体１００の切断時に、電極前駆体１００の余剰部の発生を効率的に減じつつ、同一形態（形状および寸法）を有する複数の非矩形状電極１０を効率的に形成することが可能となる。

（複数の非矩形状電極形成のための電極前駆体の切断態様）
以下、電極前駆体を切断して、複数の非矩形状電極を形成する態様について説明する。

具体的には、当該態様では、平面視で、形成される複数の非矩形状電極１０が金属シート材１１０の延在方向に対して垂直な方向（すなわち金属シート材１１０の幅方向）に沿って相互に点対称配置となるように、電極前駆体１００を切断することが好ましい（図３（ｃ）および図４（ｃ）参照）。

上述のように、図３に示す態様および図４に示す態様のいずれにおいても、ダイヘッド２００／金属シート材支持部１３０の構造特性に起因して、平面視で、相互に対向する塗工面１２０の一方の側部１２０Xと他方の側部１２０Yとは同一方向に方向付けられ得る。そのため、これに起因して、非矩形状電極１０の切り抜きに一定の制約が生じ得る。そのため、電極前駆体１００の切断時に、「電極前駆体１００の余剰部の発生を効率的に減じつつ、同一形態（形状および寸法）を有する複数の非矩形状電極１０を効率的に形成する」観点から、形成される複数の非矩形状電極１０が金属シート材１１０の幅方向に沿って相互に点対称配置となるように、電極前駆体１００を切断することが好ましい（図３（ｃ）および図４（ｃ）参照）。

又、平面視で、形成される複数の非矩形状電極１０が金属シート材１１０の延在方向に沿って相互に線対称配置となるように、電極前駆体１００を切断してよい（図１（ｃ）、図３（ｃ）および図４（ｃ）等参照）。形成される複数の非矩形状電極１０が金属シート材１１０の延在方向に沿って相互に線対称配置となるように、電極前駆体１００の切断の形状を制御すると、これに起因して電極前駆体１００の切断時に切断荷重が偏在することを好適に回避することができる。そのため、電極材層原料１２０の局所的な剥離、およびタブ２０の形成困難等といった問題を好適に回避することができる。なお、これに限定されることなく、形成される複数の非矩形状電極１０は、金属シート材１１０の幅方向に沿って相互に点対称配置である一方、金属シート材１１０の延在方向に沿って相互に線対称配置となっていなくてもよい。

（非矩形状電極の採り得る形状）
これまで述べてきた本発明の製造方法により得られる非矩形状電極は、図１（ｃ）、図３（ｃ）、図４（ｃ）および図５に示す切欠き部付き電極１０Xに限定されない。最終的に形成される非矩形状電極の形状に電極材層原料の塗工面（１２０α、１２０β、１２０γ）の形状を対応させる（又は関連づける又は近づける）ことが可能であることを前提として、例えば平行四辺形型電極１０α（図６（ａ））、半円型又は半楕円型電極１０β（図６（ｂ））、五角形型電極１０γ（図６（ｃ））等の形状を採ることができ得る。

（タブの設置箇所）
上述のように、本発明では、最終的に形成される非矩形状電極の形状に電極材層原料の塗工面の形状を対応させる（又は関連づける又は近づける）ことが可能である。そのため、特に、非矩形状電極として切欠き部付き電極１０Xを用いる場合、下記の効果が奏され得る。具体的には、従来の態様では、電極前駆体の切断により、切欠き部付き電極の切欠き領域内にタブを位置付ける場合、タブとなり得る部分上に電極材層原料が供されている。そのため、電極前駆体の切断後にタブとなり得る部分上の電極材層原料を局所的に除去する必要がある。

これに対して、本発明では、最終的に形成される非矩形状電極１０の形状に電極材層原料の塗工面１２０の形状を対応させることができ得るため、形成され得る切欠き部付き電極１０Xの切欠き領域には電極材層原料が減じられた状態となっている。そのため、電極前駆体の切断により、切欠き部付き電極１０Xの切欠き領域内にタブ２０Xを位置付ける場合、タブ２０Xとなり得る部分上には電極材層原料は供されていない状態とし得る。そのため、電極前駆体１００の切断後にタブ２０Xとなり得る部分上の電極材層原料を局所的に除去する工程を回避することができ得る。かかる電極材層原料の局所的な除去工程の回避に起因して、非矩形状電極１０の製造効率を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る二次電池は、蓄電が想定される様々な分野に利用することができる。あくまでも例示にすぎないが、本発明の一実施形態に係る二次電池、特に非水電解質二次電池は、モバイル機器などが使用される電気・情報・通信分野（例えば、携帯電話、スマートフォン、ノートパソコンおよびデジタルカメラなどのモバイル機器分野）、家庭・小型産業用途（例えば、電動工具、ゴルフカート、家庭用・介護用・産業用ロボットの分野）、大型産業用途（例えば、フォークリフト、エレベーター、湾港クレーンの分野）、交通システム分野（例えば、ハイブリッド車、電気自動車、バス、電車、電動アシスト自転車、電動二輪車などの分野）、電力系統用途（例えば、各種発電、ロードコンディショナー、スマートグリッド、一般家庭設置型蓄電システムなどの分野）、ならびに、宇宙・深海用途（例えば、宇宙探査機、潜水調査船などの分野）に利用することができる。

１０ 非矩形状電極
１０’ 非矩形状電極（従来）
１０X 切欠き部付き電極
１０α 平行四辺形型電極
１０β 半円型又は半楕円型電極
１０γ 五角形型電極
２０ タブ
２０X 切欠き部付き電極１０Xの切欠き領域に供されたタブ
１００ 電極前駆体
１００’ 電極前駆体（従来）
１００Ｘ’ 切断後における電極前駆体１００’の余剰部（従来）
１１０ 金属シート材
１１０’ 金属シート材（従来）
１１０ａ 金属シート材１１０の所定領域
１１０ｂ 金属シート材１１０の所定領域１１０ａ以外の他の領域
１２０ 電極材層原料の塗工面
１２０’ 電極材層原料の塗工面
１２０Ｘ 塗工面１２０の一方の側部
１２０Ｙ 塗工面１２０の他方の側部
１２０α 電極材層原料の塗工面（平行四辺形型電極用）
１２０β 電極材層原料の塗工面（半円型又は半楕円型電極用）
１２０γ 電極材層原料の塗工面（五角形型電極用）
１３０ 金属シート材支持部
２００ ダイヘッド

Claims (13)

1. 二次電池の製造方法であって、
   非矩形状電極の形成工程を含み、
   前記形成工程が、集電体となる金属シート材に電極材層原料を塗工して電極前駆体を形成すること、および該電極前駆体を切断することを含み、
   前記電極材層原料を塗工する間に、形成される前記非矩形状電極の形状に基づき、前記電極材層原料の塗工面の形状を変更させる、製造方法。
2. 平面視で、形成される前記非矩形状電極の形状に基づき、前記金属シート材の所定領域に前記電極材層原料を塗工する位置を、該所定領域以外の他の領域に該電極材層原料を塗工する位置から該金属シート材の延在方向とは異なる方向にずらす、請求項１に記載の製造方法。
3. 平面視で、前記塗工面は、前記金属シート材の延在方向とは異なる方向に延在する側部を少なくとも一部含む、請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 平面視で、前記塗工面の少なくとも一方の側部が、形成される前記非矩形状電極の輪郭に連続して沿うように、該塗工面を形成する、請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
5. 前記塗工面の形状変更を、前記電極材層原料を塗工するためのダイヘッドを所定位置から前記金属シート材の前記延在方向に対して垂直な方向に断続的に移動させることにより行う、請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
6. 前記塗工面の形状変更を、前記金属シート材を支持する金属シート材支持部を所定位置から前記金属シート材の前記延在方向に対して垂直な方向に断続的に移動させることにより行う、請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
7. 前記金属シート材支持部および前記ダイヘッドの少なくとも一方の断続的な前記移動により、周期性を有する前記塗工面の前記形状を得る、請求項５又は６に記載の製造方法。
8. 前記金属シート材支持部および前記ダイヘッドの少なくとも一方の局所的な前記移動に伴い、平面視で、相互に対向する前記塗工面の一方の前記側部と他方の前記側部とを同一方向に方向付ける、請求項５〜７のいずれかに記載の製造方法。
9. 前記電極前駆体を切断して、前記非矩形状電極を複数形成することを含み、
   平面視で、形成される前記複数の前記非矩形状電極が前記金属シート材の前記延在方向に対して前記垂直な方向に沿って相互に点対称配置となるように、前記電極前駆体を切断する、請求項１〜８のいずれかに記載の製造方法。
10. 平面視で、形成される前記複数の前記非矩形状電極が前記金属シート材の前記延在方向に沿って相互に線対称配置となるように、前記電極前駆体を切断する、請求項９に記載の製造方法。
11. 前記非矩形状電極が、平面視にて切欠き部付き電極、平行四辺形型電極、半円型電極、半楕円型電極、および五角形型電極から成る群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の製造方法。
12. 前記非矩形状電極として、前記切欠き部付き電極を用いる場合、前記電極前駆体の切断により、該切欠き部付き電極の切欠き領域内にタブを位置付ける、請求項１１に記載の製造方法。
13. 前記非矩形状電極を構成する正極および負極がリチウムイオンを吸蔵放出可能な層を有する、請求項１〜１２のいずれかに記載の製造方法。

Images