WO2024024787A1 - 電池の製造方法 - Google Patents

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WO2024024787A1
WO2024024787A1 PCT/JP2023/027222 JP2023027222W WO2024024787A1 WO 2024024787 A1 WO2024024787 A1 WO 2024024787A1 JP 2023027222 W JP2023027222 W JP 2023027222W WO 2024024787 A1 WO2024024787 A1 WO 2024024787A1
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stage
laminate
positive electrode
separator
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裕次郎 渕上
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富士フイルム株式会社
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    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
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    • H01M10/058—Construction or manufacture
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for manufacturing a battery.
  • Semi-solid batteries and all-solid batteries have a configuration that includes a first current collector, a positive electrode, a separator, a negative electrode, and a second current collector in this order. There is.
  • a roll-to-roll method is often adopted as a battery manufacturing method (for example, see Japanese Patent Publication No. 2021-530829).
  • the present inventor has discovered that when a battery with a thickened electrode is manufactured by a roll-to-roll method, an external force is applied to the electrode during formation of the electrode on the surface of the current collector being transported, and the electrode is I learned that internal stress occurs in Usually, the electrode adheres to the current collector by van der Waals force, and no adhesive or the like is used. Therefore, it was discovered that the internal stress described above could cause the electrode to collapse from the current collector, causing a shift in the bonding position between the current collector on which the positive electrode was formed and the current collector on which the negative electrode was formed. Ta. Furthermore, if there is a deviation in the bonding position, the separator may be destroyed due to precipitation of lithium or the like from the electrodes, which may cause a short circuit.
  • the problem to be solved by an embodiment of the present disclosure is to suppress the collapse of the electrode from the current collector, and to prevent the deviation of the bonding position between the current collector on which the positive electrode is formed and the current collector on which the negative electrode is formed.
  • An object of the present invention is to provide a battery manufacturing method that can suppress the
  • the first laminate, the second laminate, and the separator are stacked, and the first stage, the first current collector, the positive electrode, the separator, the negative electrode, and the second collector are stacked.
  • a method of manufacturing a battery including: ⁇ 2>
  • the positive electrode and the negative electrode are formed from a composition containing an active material and a conductive additive, and the content of the solid component with respect to the total volume of the composition is 30% by volume to 60% by volume.
  • ⁇ 3> The method for manufacturing a battery according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the first stage and the second stage have an adsorption mechanism.
  • a thermal welding layer and the first current collector are provided in this order on the surface of the first stage, and a thermal welding layer and the second current collector are provided on the surface of the second stage.
  • the stack of the first laminate, the second laminate, and the separator is holding the end of the separator by a holding member; Bringing one surface of the separator into contact with the positive electrode of the first laminate or the negative electrode of the second laminate, releasing the separator from the holding member and placing the separator on the surface of the positive electrode of the first laminate or the negative electrode of the second laminate;
  • the positive electrode of the first laminate or the negative electrode of the second laminate is placed on the other surface of the separator.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining one embodiment of the battery manufacturing method of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining an embodiment of the battery manufacturing method of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining one embodiment of the battery manufacturing method of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining one embodiment of the battery manufacturing method of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining one embodiment of the battery manufacturing method of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining one embodiment of a method for laminating separators.
  • FIG. 7 is a top view for explaining the formation of the first current collector on the surface of the heat welding layer in Example 1.
  • FIG. 7 is a top view for explaining the formation of the first current collector on the surface of the heat welding layer in Example 1.
  • FIG. 8 is a top view for explaining the formation of a positive electrode on the surface of the first current collector in Example 1.
  • FIG. 9 is a top view for explaining the formation of the second current collector on the surface of the heat welding layer in Example 1.
  • FIG. 10 is a top view for explaining the formation of a negative electrode on the surface of the second current collector in Example 1.
  • a numerical range expressed using " ⁇ " means a range that includes the numerical values written before and after " ⁇ " as lower and upper limits.
  • the upper limit or lower limit described in a certain numerical range may be replaced with the upper limit or lower limit of another numerical range described step by step.
  • the upper limit or lower limit described in a certain numerical range may be replaced with the value shown in the Examples.
  • the term "process” includes not only an independent process but also a process that is not clearly distinguishable from other processes, as long as the intended purpose of the process is achieved. .
  • the amount of each component in the composition means the total amount of the multiple substances present in the composition, unless otherwise specified. .
  • a combination of two or more preferred aspects or forms is a more preferred aspect or form.
  • the term “solid component” refers to a component that is solid at 25°C and 1 atm
  • the term “liquid component” refers to a component that is liquid at 25°C and 1 atm.
  • a method for manufacturing a battery according to the present disclosure includes a step of forming a positive electrode on a first current collector surface of a first stage having a first current collector provided on the surface to obtain a first laminate; forming a negative electrode on the surface of the second current collector of the second stage, the surface of which is provided with the second current collector, to obtain a second laminate;
  • a battery including a first laminate, a second laminate, and a separator, a first stage, a first current collector, a positive electrode, a separator, a negative electrode, and a second current collector; a step of obtaining a laminate comprising two stages in this order; including.
  • the collapse of the electrode from the current collector (hereinafter, the collapse of the electrode from the current collector is also referred to as “electrode collapse”) is suppressed, and the positive electrode is formed in the battery.
  • Electrode collapse misalignment in the bonding position between the current collector and the current collector on which the negative electrode was formed (hereinafter, misalignment in the bonding position between the current collector on which the positive electrode was formed and the current collector on which the negative electrode was formed) (also referred to as “misalignment”) can be suppressed.
  • a first laminate including a first current collector and a positive electrode is placed on the surface of the first stage, and a second current collector is placed on the surface of the second stage. and a second laminate including a negative electrode are stacked with a separator in between, without being separated from the stage, thereby producing a battery.
  • a battery including a first current collector, a positive electrode, a separator, a negative electrode, and a second current collector in this order is manufactured in a single wafer manner without being peeled off from a stage. Therefore, in manufacturing this battery, external force applied to the electrode can be reduced. Therefore, it is presumed that collapse of the electrodes and displacement of the bonding position can be suppressed.
  • a method for manufacturing a battery according to the present disclosure includes a step of forming a positive electrode on a first current collector surface of a first stage having a first current collector provided on the surface to obtain a first laminate; The method includes the step of forming a negative electrode on the surface of the second current collector of the second stage, the surface of which is provided with the second current collector, to obtain a second laminate.
  • the first laminate refers to a laminate including a first current collector and a positive electrode
  • the second laminate refers to a laminate including a second current collector and a negative electrode.
  • the method of forming the positive electrode on the surface of the first current collector and the method of forming the negative electrode on the surface of the second current collector are not particularly limited, and can be performed by conventionally known methods.
  • a positive electrode or a negative electrode can be formed by applying a composition containing a positive electrode active material or a negative electrode active material and a conductive additive to the surface of a first current collector or a second current collector. Can be done.
  • the method of arranging the first current collector on the surface of the first stage and the method of arranging the second current collector on the surface of the second stage are not particularly limited, and may be performed by a conventionally known method. Can be done.
  • a heat-welding layer is provided on the surface of the first stage
  • an adhesive layer is formed on the surface of the heat-welding layer
  • an aluminum foil is placed as a current collector on the surface of the adhesive layer.
  • a first current collector can be placed on the stage surface of the stage.
  • the method of forming the heat welding layer is not particularly limited, and can be performed by placing a resin film or the like on the surface of the first stage.
  • the adsorption mechanism may hold the heat-welding layer on the surfaces of the first stage and the second stage.
  • the method of forming the adhesive layer is not particularly limited, and examples thereof include a method of applying an adhesive or the like to the surface of the heat-welding layer, a method of disposing an adhesive film, or the like.
  • the first stage has a first current collector provided on its surface
  • the second stage has a second current collector provided on its surface.
  • a thermal welding layer and the first current collector may be provided in this order on the surface of the first stage. Further, the heat welding layer, the adhesive layer, and the first current collector may be provided in this order on the surface of the first stage. A thermal welding layer and the second current collector may be provided in this order on the surface of the second stage. Further, the heat welding layer, the adhesive layer, and the second current collector may be provided in this order on the surface of the second stage. In addition, it is preferable that the above-described first current collector, second current collector, etc. be provided so as to be detachable from the first stage and the second stage.
  • the materials constituting the first stage and the second stage are not particularly limited, and include aluminum, stainless steel, Bakelite, and the like.
  • the stage may include an adsorption mechanism.
  • the adsorption mechanism is not particularly limited as long as it has the function of adsorbing a target member (thermal welding layer, adhesive layer, current collector, electrode, etc.) to the stage surface.
  • the suction mechanism includes, for example, a plurality of holes provided on the surface of the stage and an intake pipe connected to the stage and a vacuum pump. By sucking the air inside the hole provided on the stage surface from the above-mentioned intake pipe and reducing the pressure inside the hole, the retention of the thermally welded layer, adhesive layer, current collector, electrode, etc. on the stage surface is improved. can do.
  • the suction mechanism may stop holding the current collector etc. when the suction from the intake pipe is stopped, and the vacuum state inside the hole provided on the stage surface is maintained and the current collector etc. may be maintained for a certain period of time.
  • the thickness of the stage is not particularly limited, and can be, for example, from 1 mm to 50 mm from the viewpoint of transportability.
  • the first current collector can contain a conventionally known material contained in a positive electrode current collector.
  • the first current collector preferably contains one or more metals selected from the group consisting of aluminum, aluminum alloys, stainless steel, nickel, and titanium; It is more preferable to contain one or more metals.
  • the first current collector may have a coating layer containing one or more of carbon, nickel, titanium, silver, gold, platinum, and vanadium oxide on the surface.
  • the thickness of the first current collector is preferably 3 ⁇ m or more, more preferably 5 ⁇ m or more, and particularly preferably 10 ⁇ m or more from the viewpoint of transportability. From the viewpoint of flexibility and lightness, the thickness is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 70 ⁇ m or less, and even more preferably 50 ⁇ m or less.
  • the second current collector can contain a conventionally known material contained in a negative electrode current collector.
  • the second current collector preferably contains one or more metals selected from the group consisting of aluminum, copper, copper alloys, stainless steel, nickel, and titanium, and includes aluminum, copper, copper alloys, and stainless steel. It is more preferable to contain one or more metals selected from the group consisting of steel.
  • the second current collector may have a coating layer containing one or more of carbon, nickel, titanium, silver, gold, platinum, and vanadium oxide on the surface.
  • the thickness of the second current collector is preferably 3 ⁇ m or more, more preferably 5 ⁇ m or more, and particularly preferably 10 ⁇ m or more from the viewpoint of transportability. From the viewpoint of flexibility and lightness, the thickness is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 70 ⁇ m or less, and particularly preferably 50 ⁇ m or less.
  • the positive electrode and the negative electrode are composed of a composition containing an active material and a conductive additive.
  • the active material is preferably a material that can reversibly insert and release lithium ions.
  • the positive electrode and the negative electrode are formed from a composition containing an active material and a conductive additive, and the content of the solid component with respect to the total volume of the composition (i.e., the total volume of the electrode) is as follows:
  • the content may be 30% by volume or more, preferably 30% to 60% by volume, more preferably 35% to 55% by volume, and even more preferably 40% to 50% by volume.
  • Positive electrode active materials include transition metal oxides and elements that can be complexed with lithium (for example, sulfur).
  • the positive electrode active material is preferably a transition metal oxide.
  • the transition metal oxide is at least one transition metal element selected from the group consisting of Co (cobalt), Ni (nickel), Fe (iron), Mn (manganese), Cu (copper), and V (vanadium).
  • element Ma is preferably a transition metal oxide.
  • the molar ratio of Li to Ma (Li/Ma) is preferably 0.3 to 2.2.
  • transition metal oxides include Group 1 elements other than lithium, Group 2 elements, Al (aluminum), Ga (gallium), In (indium), Ge (germanium), Sn (tin), Pb ( At least one transition metal element (hereinafter referred to as "element Mb") selected from the group consisting of lead), Sb (antimony), Bi (bismuth), Si (silicon), P (phosphorus), and B (boron). .) may be included.
  • element Mb transition metal element selected from the group consisting of lead
  • Sb antimony
  • Bi bismuth
  • Si silicon
  • P phosphorus
  • B boron
  • transition metal oxides include transition metal oxides having a layered rock salt structure, transition metal oxides having a spinel structure, lithium-containing transition metal phosphate compounds, lithium-containing transition metal halide phosphate compounds, and lithium-containing transition metal oxides.
  • transition metal oxides having a layered rock salt structure transition metal oxides having a spinel structure
  • lithium-containing transition metal phosphate compounds lithium-containing transition metal halide phosphate compounds
  • lithium-containing transition metal oxides examples include silicic acid compounds.
  • transition metal oxides having a layered rock salt structure examples include LiCoO 2 (lithium cobalt oxide [LCO]), LiNi 2 O 2 (lithium nickel oxide), LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 (nickel Lithium cobalt aluminate [NCA]), LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (nickel manganese lithium cobalt oxide [NMC]), LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 (lithium manganese nickel oxide) etc.
  • LiCoO 2 lithium cobalt oxide [LCO]
  • LiNi 2 O 2 lithium nickel oxide
  • LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 nickel Lithium cobalt aluminate [NCA]
  • LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 nickel manganese lithium cobalt oxide [NMC]
  • LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 lithium manganese nickel oxide
  • transition metal oxides having a spinel structure examples include LiCoMnO 4 , Li 2 FeMn 3 O 8 , Li 2 CuMn 3 O 8 , Li 2 CrMn 3 O 8 , Li 2 NiMn 3 O 8 and the like.
  • lithium-containing transition metal phosphate compounds include olivine-type iron phosphates (e.g., LiFePO 4 and Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 ), iron pyrophosphates (e.g., LiFeP 2 O 7 ), and cobalt phosphate. salts (for example, LiCoPO 4 ), monoclinic nasicon type vanadium phosphate salts (for example, Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 (lithium vanadium phosphate)), and the like.
  • olivine-type iron phosphates e.g., LiFePO 4 and Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3
  • iron pyrophosphates e.g., LiFeP 2 O 7
  • cobalt phosphate. salts for example, LiCoPO 4
  • monoclinic nasicon type vanadium phosphate salts for example, Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 (lithium vanadium phosphate)
  • lithium-containing transition metal halogenated phosphate compounds include iron fluorophosphates (e.g., Li 2 FePO 4 F), manganese fluorophosphates (e.g., Li 2 MnPO 4 F), and cobalt fluorophosphates. (For example, Li 2 CoPO 4 F).
  • lithium-containing transition metal silicate compound examples include Li 2 FeSiO 4 , Li 2 MnSiO 4 , Li 2 CoSiO 4 , and the like.
  • the transition metal oxide is preferably a transition metal oxide having a layered rock salt structure, such as LiCoO 2 (lithium cobalt oxide [LCO]), LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 (nickel cobalt oxide), Lithium aluminate [NCA]), and LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (lithium nickel manganese cobalt oxide [NMC]). preferable.
  • LiCoO 2 lithium cobalt oxide [LCO]
  • LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 nickel cobalt oxide
  • NCA Lithium aluminate
  • NMC lithium nickel manganese cobalt oxide
  • the positive electrode active material may be a commercially available product or a synthetic product manufactured by a known method (for example, a calcination method).
  • the positive electrode active material obtained by the calcination method may be washed using water, an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, or an organic solvent.
  • the positive electrode active material may have a carbon film on its surface.
  • the shape of the positive electrode active material is not limited, but from the viewpoint of ease of handling, it is preferably particulate.
  • the volume average particle size of the positive electrode active material is not limited, and can be, for example, 0.1 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the volume average particle size of the positive electrode active material is preferably 0.3 ⁇ m to 40 ⁇ m, more preferably 0.5 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the volume average particle size of the positive electrode active material is 0.3 ⁇ m or more, the positive electrode can be easily formed, and the material constituting the positive electrode can be prevented from scattering during handling.
  • the volume average particle size of the positive electrode active material is 40 ⁇ m or less, the thickness of the battery can be easily adjusted, and the generation of voids can be suppressed during the molding process.
  • the volume average particle size of the positive electrode active material is measured by the following method.
  • a dispersion containing 0.1% by mass of positive electrode active material is prepared by mixing the positive electrode active material and a solvent (eg, heptane, octane, toluene, or xylene).
  • a dispersion liquid irradiated with 1 kHz ultrasonic waves for 10 minutes is used as a measurement sample.
  • a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer for example, LA-920 manufactured by Horiba, Ltd.
  • data is acquired 50 times at a temperature of 25° C. to determine the volume average particle size.
  • a quartz cell is used as the measurement cell.
  • the above measurement is performed using five samples, and the average of the measured values is taken as the volume average particle diameter of the positive electrode active material.
  • JIS Z 8828:2013 refers the volume average particle diameter of the positive electrode active material.
  • Examples of methods for adjusting the particle size of the positive electrode active material include methods using a crusher, a crusher, and a classifier. Further, as a method for adjusting the particle size of the positive electrode active material, a known milling method may be applied.
  • the composition may contain one type of positive electrode active material, or may contain two or more types of positive electrode active materials. Furthermore, even when the composition contains one type of positive electrode active material, positive electrode active materials having different particle sizes may be used in combination.
  • the content of the positive electrode active material relative to the total volume of the composition constituting the positive electrode may be 30% by volume or more, preferably 30% to 60% by volume, and preferably 35% to 55% by volume. More preferably, it is from 40% by volume to 50% by volume.
  • the surface of the positive electrode active material may be coated with a surface coating agent.
  • the surface coating agent include metal oxides containing Ti, Nb, Ta, W, Zr, Si, or Li.
  • the metal oxides include spinel titanate, tantalum oxides, niobium oxides, and lithium niobate compounds.
  • Active materials that can be used in the negative electrode include carbonaceous materials, metal oxides (e.g., tin oxide), silicon oxide, metal composite oxides, lithium alone, lithium alloys (e.g. , lithium aluminum alloy), metals that can form alloys with lithium (eg, Sn, Si, In), and the like.
  • the negative electrode active material is preferably a carbonaceous material or a lithium composite oxide from the viewpoint of reliability.
  • carbonaceous materials include petroleum pitch, carbon black (e.g. acetylene black), graphite (e.g. natural graphite, artificial graphite (e.g. vapor grown graphite)), hard carbon, synthetic resin (e.g. polyacrylonitrile (PAN)). , furfuryl alcohol resin) and the like.
  • carbonaceous materials carbon fibers (polyacrylonitrile carbon fibers, cellulose carbon fibers, pitch carbon fibers, vapor grown carbon fibers, dehydrated PVA (polyvinyl alcohol) carbon fibers, lignin carbon fibers, glassy carbon fibers, activated carbon fiber, etc.) may also be used.
  • graphite include mesophase microspheres, graphite whiskers, and tabular graphite.
  • "flat plate shape” means a shape having two main planes facing in opposite directions.
  • the metal composite oxide is preferably a metal composite oxide capable of intercalating and deintercalating lithium.
  • the metal composite oxide capable of intercalating and deintercalating lithium preferably contains at least one element selected from the group consisting of titanium and lithium, from the viewpoint of high current density charge/discharge characteristics.
  • the metal oxide and metal composite oxide are particularly preferably amorphous oxides.
  • the metal oxide and metal composite oxide are chalcogenides.
  • Chalcogenides are reaction products of metal elements and elements of group 16 in the periodic table.
  • amorphous oxides of metalloid elements and chalcogenides are preferred, and elements of groups 13 to 15 in the periodic table, Al, Ga, Si, Sn , Ge, Pb, Sb, and Bi, and chalcogenide.
  • the negative electrode active material further contains titanium.
  • a negative electrode containing titanium has excellent rapid charging and discharging characteristics due to small volume fluctuations during intercalation and desorption of lithium ions, and from the viewpoint of suppressing electrode deterioration and extending the life of lithium ion secondary batteries.
  • the active material is preferably Li 4 Ti 5 O 12 (lithium titanate [LTO]).
  • the negative electrode active material may be a commercially available product or a synthetic product produced by a known method (for example, a calcination method).
  • the negative electrode active material obtained by the calcination method may be washed using water, an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, or an organic solvent.
  • the shape of the negative electrode active material is not limited, but is preferably particulate from the viewpoint of ease of handling and easy control of uniformity during mass production.
  • the volume average particle diameter of the negative electrode active material is preferably 0.1 ⁇ m to 60 ⁇ m, more preferably 0.3 ⁇ m to 50 ⁇ m, and particularly preferably 0.5 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the volume average particle size of the negative electrode active material is measured by a method similar to the method for measuring the volume average particle size of the positive electrode active material.
  • Examples of methods for adjusting the particle size of the negative electrode active material include a method using a pulverizer or a classifier.
  • composition contained in the negative electrode may contain one type of negative electrode active material, or may contain two or more types of negative electrode active materials.
  • the content of the negative electrode active material in the total volume of the composition constituting the negative electrode may be 30% by volume or more, preferably 30% to 60% by volume, and preferably 35% to 57% by volume. More preferably, it is from 45% by volume to 55% by volume.
  • the surface of the negative electrode active material may be coated with the above surface coating agent.
  • the composition preferably contains a conductive additive from the viewpoint of improving electronic conductivity.
  • the conductive aid is not limited, and any known conductive aid can be used.
  • the conductive aid is included in the solid component.
  • conductive aids include graphite (e.g., natural graphite, artificial graphite), carbon black (e.g., acetylene black, Ketjen black, furnace black), amorphous carbon (e.g., needle coke), carbon fiber (e.g., gas phase grown carbon fibers), other carbonaceous materials (e.g. graphene, fullerene), metal powders (e.g. copper powder, nickel powder), metal fibers (e.g. copper fibers, nickel fibers), conductive polymers (e.g. polyaniline). , polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyphenylene derivatives, etc.).
  • graphite e.g., natural graphite, artificial graphite
  • carbon black e.g., acetylene black, Ketjen black, furnace black
  • amorphous carbon e.g., needle coke
  • carbon fiber e.g., gas phase grown carbon fibers
  • other carbonaceous materials
  • the above composition may contain one type of conductive aid alone, or may contain two or more types of conductive aid.
  • the content of the conductive additive is preferably 0.05% to 5% by volume based on the total volume of the composition, from the viewpoint of improving electronic conductivity. It is more preferably 0.1% to 4% by volume, and even more preferably 0.5% to 3% by volume.
  • the composition may contain an inorganic solid electrolyte from the viewpoint of improving battery performance (discharge capacity, output characteristics, etc.).
  • solid electrolyte means a solid electrolyte that can move ions inside.
  • the inorganic solid electrolyte is included in the solid component.
  • inorganic solid electrolytes do not contain organic substances as their main ionic conductivity material, they are not suitable for organic solid electrolytes (for example, polymer electrolytes represented by polyethylene oxide (PEO), and lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI). It is clearly distinguished from organic electrolyte salts represented by ). Furthermore, since the inorganic solid electrolyte is solid in a steady state, it is not dissociated or liberated into cations or anions.
  • organic solid electrolytes for example, polymer electrolytes represented by polyethylene oxide (PEO), and lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI). It is clearly distinguished from organic electrolyte salts represented by ). Furthermore, since the inorganic solid electrolyte is solid in a steady state, it is not dissociated or liberated into cations or anions.
  • inorganic electrolyte salts for example, LiPF 6 , LiBF 4 , lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI), LiCl
  • LiPF 6 lithium bis(fluorosulfonyl)imide
  • LiFSI lithium bis(fluorosulfonyl)imide
  • the inorganic solid electrolyte is not limited as long as it has conductivity for ions of metal elements belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and generally does not have electronic conductivity.
  • the inorganic solid electrolyte preferably has ion conductivity for lithium ions.
  • the inorganic solid electrolyte examples include sulfide-based inorganic solid electrolytes and oxide-based inorganic solid electrolytes.
  • the inorganic solid electrolyte is preferably a sulfide-based inorganic solid electrolyte from the viewpoint of forming a good interface between the active material and the inorganic solid electrolyte.
  • the inorganic solid electrolyte is preferably particulate.
  • the volume average particle size of the inorganic solid electrolyte is preferably 0.01 ⁇ m or more, more preferably 0.1 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the volume average particle size of the inorganic solid electrolyte is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or less.
  • the volume average particle size of the inorganic solid electrolyte is measured by a method similar to the method for measuring the volume average particle size of the positive electrode active material.
  • the composition may contain one type of inorganic solid electrolyte alone, or may contain two or more types of inorganic solid electrolytes.
  • the content of the inorganic solid electrolyte relative to the total volume of the composition is 25% by volume to 35% by volume. More preferably, it is % by volume.
  • the composition may include an electrolyte.
  • the electrolyte is included in the liquid component.
  • the electrolytic solution is not limited, and any known electrolytic solution can be used.
  • Examples of the electrolytic solution include an electrolytic solution containing an electrolyte and a solvent.
  • Specific examples of the electrolytic solution include, for example, an electrolytic solution containing a lithium salt compound as an electrolyte and a carbonate compound as a solvent.
  • the lithium salt compound examples include lithium hexafluorophosphate.
  • the electrolytic solution may contain one type of lithium salt compound alone, or may contain two or more types of lithium salt compounds.
  • carbonate compounds include chain carbonate compounds such as ethyl methyl carbonate (also referred to as EMC), dimethyl carbonate (also referred to as DMC), and diethyl carbonate (DEC), ethylene carbonate (also referred to as EC), and propylene carbonate (PC).
  • chain carbonate compounds such as ethyl methyl carbonate (also referred to as EMC), dimethyl carbonate (also referred to as DMC), and diethyl carbonate (DEC), ethylene carbonate (also referred to as EC), and propylene carbonate (PC).
  • Examples include cyclic carbonate compounds such as (also referred to as).
  • the electrolytic solution may contain one type of carbonate compound alone, two or more types of carbonate compounds, or a combination of one or more types of chain carbonate compounds and one or more types of cyclic carbonate compounds. You may.
  • electrolyte contained in the electrolytic solution examples include the materials described in the section of "Inorganic solid electrolyte" above.
  • an ionic liquid may be used as a component of the electrolytic solution.
  • Ionic liquids can be used either as electrolytes or as solvents.
  • the content of the electrolytic solution in the total volume of the composition is preferably 70% by volume or less, preferably 60% by volume or less, and more preferably 55% by volume or less.
  • the lower limit of the content of the electrolytic solution in the composition is not limited, and may be 0% by volume or more, or may exceed 0% by volume.
  • the composition may contain, as a liquid component, a solvent other than the solvent included as a component of the electrolytic solution (hereinafter also simply referred to as "solvent").
  • solvent include alcohol compound solvents, ether compound solvents, amide compound solvents, amino compound solvents, ketone compound solvents, aromatic compound solvents, aliphatic compound solvents, and nitrile compound solvents.
  • the boiling point of the solvent is preferably 50°C or higher, more preferably 70°C or higher at normal pressure (ie, 1 atm).
  • the upper limit of the boiling point of the solvent is preferably 250° C. or lower, more preferably 220° C. or lower at normal pressure (ie, 1 atm).
  • the composition may contain one type of solvent alone, or may contain two or more types of solvents.
  • the content of liquid components (i.e., electrolyte and solvent) relative to the total volume of the composition is preferably 70% by volume or less, preferably 60% by volume or less, and more preferably 55% by volume or less. preferable.
  • the content of the liquid component in the composition is 70% by volume or less, it is possible to suppress the liquid component from seeping out when the composition is molded.
  • the liquid component contains a solvent, deterioration of battery performance can be suppressed.
  • the lower limit of the content of the liquid component in the composition is not limited, and may be 0% by volume or more, or may exceed 0% by volume.
  • the liquid component in the composition is preferably liquid even at -10°C, and is preferably liquid even at -20°C. It is preferable that there be. That is, the component in the composition that is liquid at 25°C is preferably a component that does not solidify at -10°C, and is preferably a component that does not solidify even at -20°C.
  • the composition may contain additives such as binders, pigments, dyes, ultraviolet absorbers, light stabilizers, antioxidants, and thickeners.
  • additives such as binders, pigments, dyes, ultraviolet absorbers, light stabilizers, antioxidants, and thickeners.
  • the thickness of the electrode is preferably 50 ⁇ m to 700 ⁇ m, more preferably 100 ⁇ m to 650 ⁇ m.
  • a battery with a sealed structure can be manufactured by thermally welding the thermal welding layer on the first current collector side and the thermal welding layer on the second current collector side. .
  • the heat welding layer can contain a thermoplastic resin.
  • Thermoplastic resins include polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), cyclic olefin polymers, triacetyl cellulose (TAC), polyimide (PI), polyamide (PA), and ethylene-vinyl acetate copolymer ( EVA), ethylene-methyl methacrylate copolymer (EMMA), and the like.
  • the content of the thermoplastic resin with respect to the total mass of the heat-welding layer is not particularly limited, and may be 50% by mass or more, 70% by mass or more, or 90% by mass or more. It may be 100% by mass.
  • the heat welding layer may contain the above additives.
  • the thickness of the heat welding layer is not particularly limited, and can be, for example, 3 ⁇ m to 25 ⁇ m.
  • the adhesive layer can contain the above thermoplastic resin.
  • the content of the thermoplastic resin with respect to the total mass of the adhesive layer is not particularly limited, and may be 50% by mass or more, 70% by mass or more, or 90% by mass or more. It may be 100% by mass.
  • the adhesive layer may contain the above additives.
  • the thickness of the adhesive layer is not particularly limited, and can be 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the method for manufacturing a battery of the present disclosure includes stacking a first laminate, a second laminate, and a separator, and stacking a first stage, a first current collector, a positive electrode, a separator, a negative electrode, and a second laminate.
  • the method includes a step of obtaining a laminate including a battery including a current collector and a second stage in this order.
  • the method of laminating the first laminate, the second laminate, and the separator is not particularly limited, and can be performed by a conventionally known method.
  • a method may be used in which a separator is sandwiched between a positive electrode of a first laminate and a negative electrode of a second laminate, and a pressure roller or the like is used to form a laminate.
  • the end of the separator is held by a holding member, and one surface of the separator and the positive electrode of the first laminate or the second laminate are connected to each other. contact with the negative electrode, releasing the separator from the holding member and placing the separator on the surface of the positive electrode of the first laminate or the negative electrode of the second laminate; This is preferably carried out by placing the positive electrode of the first laminate or the negative electrode of the second laminate on the other surface of the separator.
  • the above lamination method it is possible to stack the positive electrode or the negative electrode from the center of the separator toward the ends, and it is possible to suppress the formation of air pockets between the separator and the positive or negative electrode. can do. As shown in FIG.
  • the ends of the separator 30 are held by a holding member 60.
  • the method for holding the separator by the holding member is not particularly limited, and examples include methods such as providing a suction mechanism on the holding member. From the viewpoint of further suppressing air pockets, it is preferable that the separator is held bent so that its central portion is convex toward the electrode with which it is brought into contact.
  • the radius of curvature of the separator held by the holding member is preferably 1000 mm or less, more preferably 500 mm or less.
  • the lower limit of the radius of curvature is preferably 150 mm or more, more preferably 200 mm or more.
  • separator As the separator, those conventionally used in semi-solid batteries or all-solid batteries can be appropriately selected and used.
  • a separator for example, a porous material containing a resin material such as polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, polyether sulfone, polyamide, polyimide, polyimide amide, polyaramid, polycycloolefin, nylon, polytetrafluoroethylene, etc. Examples include membranes.
  • the thickness of the separator is not particularly limited, and can be 0.5 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the battery manufacturing method of the present disclosure can include a step of peeling off the stage. Thereby, the battery manufactured between the first stage and the second stage can be taken out.
  • the method for separating the stage is not particularly limited, and any conventionally known method can be used. When the stage is equipped with an adsorption mechanism, the separation can be performed by eliminating the reduced pressure inside the stage.
  • the method for manufacturing a battery of the present disclosure provides the heat-welding layer on the first current collector side and the second heat-welding layer provided on the first current collector side of the obtained battery.
  • the method may include a step of thermally welding a heat-welding layer on the electric body side.
  • the thermal welding method is not particularly limited, and examples include a method of heating and compressing the portion of the thermal welding layer to be thermally welded.
  • the battery manufacturing method of the present disclosure may include a step of accommodating the manufactured battery in an exterior body.
  • a conventionally known exterior body can be used.
  • the exterior body can be made of aluminum, stainless steel, or the like.
  • the shape of the exterior body is not limited as long as it can accommodate the battery, and for example, a cylindrical shape with a bottom can be used.
  • the number of batteries accommodated in the exterior body may be one, or two or more.
  • a first stage 100 has a heat welding layer 10 and a first current collector 11 on its surface in this order, and a heat welding layer 20 and a second current collector 21 on its surface in this order.
  • a second stage 200 is prepared.
  • the first stage 100 and the second stage 200 are equipped with an adsorption mechanism consisting of a plurality of holes 101, 201 on their surfaces, and suction pipes 102, 202 connected to the stage and a vacuum pump (not shown).
  • a positive electrode 12 is formed on the surface of the first current collector 11 to obtain a first laminate 13.
  • a negative electrode 22 is formed on the surface of the second current collector 21 to obtain a second laminate 23.
  • a first laminate 13, a second laminate 23, and a separator 30 are stacked, and a first stage 100, a thermal welding layer 10, a first current collector 11, and a positive electrode 12 are stacked.
  • a laminate including a battery 40 including a separator 30, a negative electrode 22, a second current collector 21, and a thermal welding layer 20, and a second stage 200 in this order is obtained.
  • the thermal welding layer 10 on the first current collector 11 side of the battery 40 and the thermal welding layer 20 on the second current collector 21 side are thermally welded.
  • Electrolyte X1 64 g was added to kneaded material Y1 (176 g), and stirred at 1500 rpm for 120 seconds using a mixer (Awatori Rentaro ARE-310, manufactured by Shinky Co., Ltd.) to form a positive electrode composition.
  • a product solid component content: 48% by volume) was obtained.
  • composition for negative electrode (1) The same electrolytic solution X1 (64 g) as used in the preparation of the positive electrode composition was prepared. (2) 6.5 g of the conductive additive and 152.5 g of graphite as the negative electrode active material were stirred at 900 rpm for 18 seconds in a mixer (Awatori Rentaro ARE-310, manufactured by Shinky Co., Ltd.) to form a kneaded mixture. Z1 was prepared. (3) Electrolyte X1 (64 g) was added to kneaded material Z1 (159 g), and stirred for 30 seconds at 900 rpm using a mixer (Awatori Rentaro ARE-310, manufactured by Shinky Co., Ltd.) to form a negative electrode composition. A product (solid component content: 52% by volume) was obtained.
  • Example 1 Aluminum stages with a thickness of 30 mm were prepared as the first stage and the second stage.
  • the first stage and the second stage were provided with an adsorption mechanism consisting of a plurality of holes and an intake pipe connected to the stage and a vacuum pump.
  • a polyethylene terephthalate (PET) film (thermal welding layer) with a thickness of 12 ⁇ m, a length of 269.88 mm, and a width of 187.60 mm is placed on the surface of the first stage, and the air inside the holes of the first stage is drawn through an intake pipe. Suction was applied to reduce the pressure inside the hole to hold the PET film.
  • a polyethylene terephthalate (PET) film (thermal welding layer) with a thickness of 12 ⁇ m, a length of 269.88 mm, and a width of 190.30 mm is placed on the surface of the second stage, and the air inside the holes of the second stage is drawn through an intake pipe. Suction was applied to reduce the pressure inside the hole to hold the PET film.
  • the adhesive is applied to the surface of the PET film provided on the surface of the first stage, dried to form an adhesive layer with a thickness of 8 ⁇ m, and an aluminum foil (first current collector, thickness: 20 ⁇ m, surface roughness Ra 0.5 ⁇ m, carbon coating) were laminated.
  • the first current collector 11 includes a main body part 11A measuring 203.60 mm long x 147.60 mm wide, and a tab part 11B for taking out electricity, measuring 30.00 mm long x 34.35 mm wide. shall be provided.
  • the heat welding layer is indicated by the reference numeral 10.
  • a positive electrode composition is applied to the surface of the first current collector to form a positive electrode 12 (204.60 mm long x 148.60 mm wide) with a thickness of 297.3 ⁇ m, A first laminate was obtained.
  • the adhesive is applied to the surface of the PET film provided on the surface of the second stage, dried to form an adhesive layer with a thickness of 8 ⁇ m, and a copper foil (second current collector, thickness 10 ⁇ m, surface roughness Ra 0.55 ⁇ m).
  • the second current collector 21 includes a main body part 21A measuring 206.30 mm long x 150.30 mm wide, and a tab part 21B for taking out electricity, measuring 30.00 mm long x 34.35 mm wide. shall be provided.
  • the heat welding layer is indicated by the reference numeral 20.
  • a negative electrode composition is applied to the surface of the second current collector 21 to form a negative electrode 22 (207.30 mm long x 151.30 mm wide) with a thickness of 320.0 ⁇ m. , a second laminate was obtained.
  • a polyethylene separator (thickness: 20 ⁇ m) was prepared as a separator.
  • the end of the separator was held by a holding member (made of aluminum) and brought into contact with the positive electrode provided in the first laminate, and then the separator was released from the holding member and the separator was laminated on the surface of the positive electrode.
  • the separator was held by a holding member so as to be convex toward the positive electrode, and its radius of curvature was 350 mm.
  • the negative electrode of the second laminate is brought into contact with the surface of the separator that is different from the surface in contact with the first laminate, and pressure is applied using an aluminum precision roller to connect the first stage, the battery, and the second laminate.
  • a laminate was obtained which included stages in this order.
  • the first stage and second stage were peeled off and the battery was taken out.
  • the battery was equipped with a heat-welding layer, an adhesive layer, a first current collector, a positive electrode, a separator, a negative electrode, a second current collector, an adhesive layer, and a heat-welding layer in this order.

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Abstract

第１の集電体が表面に設けられた第１のステージの上記第１の集電体表面に正電極を形成し、第１の積層体を得る工程と、第２の集電体が表面に設けられた第２のステージの上記第２の集電体表面に負電極を形成し、第２の積層体を得る工程と、上記第１の積層体、上記第２の積層体及びセパレータを積層し、上記第１のステージと、上記第１の集電体、上記正電極、上記セパレータ、上記負電極及び上記第２の集電体を備える電池と、上記第２のステージとをこの順に備える積層体を得る工程と、を含む、電池の製造方法

Description

電池の製造方法
　本開示は、電池の製造方法に関する。
　近年、半固体電池又は全固体電池の開発が検討されている。
　半固体電池及び全固体電池（以下、まとめて電池ともいう。）は、第１の集電体、正電極、セパレータ、負電極、及び第２の集電体をこの順に備える構成を有している。
　近年、コストダウンを目的として、正電極及び負電極（以下、まとめて電極ともいう。）の厚膜化し、部材数を削減することが検討されている。
　製造効率の観点から、電池の製造方法として、ロール・ツー・ロール方式が多く採用されている（例えば、特表２０２１－５３０８２９号公報参照）。
　本発明者は、厚膜化した電極を備える電池を、ロール・ツー・ロール方式により製造した場合、搬送される集電体表面への電極の形成等において、電極に対して外力が加わり、電極に内部応力が生じることを知った。
　通常、電極は、集電体に対し、ファンデルワールス力により密着し、接着剤等は使用されていない。そのため、上記内部応力により、電極が集電体から崩落し、正電極を形成した集電体と負電極を形成した集電体との貼り合わせ位置にずれが生じるおそれがあるとの知見を得た。また、貼り合わせ位置にずれがある場合、リチウム等の電極からの析出によりセパレータが破壊され、短絡が生じるおそれがある。
　本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、電極の集電体からの崩落を抑制し、正電極を形成した集電体と負電極を形成した集電体との貼り合わせ位置のずれを抑制することができる、電池の製造方法を提供することである。
　課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
＜１＞　第１の集電体が表面に設けられた第１のステージの上記第１の集電体表面に正電極を形成し、第１の積層体を得る工程と、
　第２の集電体が表面に設けられた第２のステージの上記第２の集電体表面に負電極を形成し、第２の積層体を得る工程と、
　上記第１の積層体、上記第２の積層体及びセパレータを積層し、上記第１のステージと、上記第１の集電体、上記正電極、上記セパレータ、上記負電極及び上記第２の集電体を備える電池と、上記第２のステージとをこの順に備える積層体を得る工程と、
を含む、電池の製造方法。
＜２＞　上記正電極及び上記負電極が、活物質及び導電助剤を含む組成物により形成され、上記組成物の全体積に対する固体成分の含有率が、３０体積％～６０体積％である、上記＜１＞に記載の電池の製造方法。
＜３＞　上記第１のステージ及び上記第２のステージが、吸着機構を有する、上記＜１＞又は＜２＞に記載の電池の製造方法。
＜４＞　上記第１のステージの表面に、熱溶着層及び上記第１の集電体がこの順に設けられ、且つ上記第２のステージの表面に、熱溶着層及び上記第２の集電体をこの順に設けられる、上記＜１＞～＜３＞のいずれか一項に記載の電池の製造方法。
＜５＞　上記第１の積層体、上記第２の積層体及び上記セパレータの積層が、
　保持部材により上記セパレータの端部を保持し、
　上記セパレータの一方の表面と、上記第１の積層体の上記正電極又は上記第２の積層体の上記負電極とを接触させ、
　上記保持部材から上記セパレータを開放し、上記セパレータを上記第１の積層体の上記正電極又は上記第２の積層体の上記負電極の表面に載せ、
　上記セパレータの他方の表面に、上記第１の積層体の上記正電極又は上記第２の積層体の上記負電極を載せることにより行われる、上記＜１＞～＜４＞のいずれか一項に記載の電池の製造方法。
　本開示の一実施形態によれば、電極の集電体からの崩落を抑制し、正電極を形成した集電体と負電極を形成した集電体との貼り合わせ位置のずれを抑制することができる、電池の製造方法を提供することできる。
図１は、本開示の電池の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。 図２は、本開示の電池の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。 図３は、本開示の電池の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。 図４は、本開示の電池の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。 図５は、本開示の電池の製造方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。 図６は、セパレータの積層方法の一実施形態を説明するための模式断面図である。 図７は、実施例１における熱溶着層表面への第１の集電体の形成を説明するための上面図である。 図８は、実施例１における第１の集電体表面への正電極の形成を説明するための上面図である。 図９は、実施例１における熱溶着層表面への第２の集電体の形成を説明するための上面図である。 図１０は、実施例１における第２の集電体表面への負電極の形成を説明するための上面図である。
　以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。本開示は、以下の実施形態に何ら制限されず、本開示の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。各図面において同一の符号を用いて示す構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。各図面において重複する構成要素、及び符号については、説明を省略することがある。図面における寸法の比率は、必ずしも実際の寸法の比率を表すものではない。
　本開示において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
　本開示において、「工程」との用語には、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に
区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
　本開示において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する複数の物質の合計量を意味する。
　本開示において、２以上の好ましい態様又は形態の組み合わせは、より好ましい態様又は形態である。
　本開示において、「固体成分」とは、２５℃、１気圧下において固体状である成分を意味し、「液体成分」とは、２５℃、１気圧下において液体状である成分を意味する。
　本開示において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
［電池の製造方法］
　本開示の電池の製造方法は、第１の集電体が表面に設けられた第１のステージの第１の集電体表面に正電極を形成し、第１の積層体を得る工程と、
　第２の集電体が表面に設けられた第２のステージの第２の集電体表面に負電極を形成し、第２の積層体を得る工程と、
　第１の積層体、第２の積層体及びセパレータを積層し、第１のステージと、第１の集電体、正電極、セパレータ、負電極及び第２の集電体を備える電池と、第２のステージとをこの順に備える積層体を得る工程と、
を含む。
　本開示の電池の製造方法によれば、電極の集電体からの崩落（以下、電極の集電体からの崩落を「電極の崩落」ともいう。）を抑制し、正電極を形成した集電体と負電極を形成した集電体との貼り合わせ位置のずれ（以下、正電極を形成した集電体と負電極を形成した集電体との貼り合わせ位置のずれを「貼り合わせ位置のずれ」ともいう。）を抑制することができる。
　上記効果が奏される理由は明らかではないが、以下のように推測される。
　本開示の電池の製造方法においては、第１ステージの表面に載る、第１の集電体及び正電極を備える第１の積層体と、第２ステージの表面に載る、第２の集電体及び負電極を備える第２の積層体とを、ステージから剥離することなく、セパレータを挟んで積層することにより、電池が製造される。
　本開示においては、上記したように、第１集電体、正電極、セパレータ、負電極、及び第２集電体をこの順に備える電池をステージから剥離されることなく、枚葉式に製造することができるため、この電池の製造において、電極に対して加えられる外力を低減することができる。そのため、電極の崩落及び貼り合わせ位置のずれが生じることを抑制することができると推測する。
（第１の積層体及び第２の積層体を得る工程）
　本開示の電池の製造方法は、表面に第１の集電体が設けられた第１のステージの第１の集電体表面に正電極を形成し、第１の積層体を得る工程と、表面に第２の集電体が設けられた第２のステージの第２の集電体表面に負電極を形成し、第２の積層体を得る工程と、を含む。
　ここで、第１の積層体は、第１集電体と正電極とを含む積層体を指し、第２の積層体は、第２集電体と負電極とを含む積層体を指す。
　第１の集電体表面への正電極の形成方法、及び第２の集電体表面への負電極の形成方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法により行うことができる。
　例えば、正極活物質又は負極活物質と、導電助剤とを含む組成物を、第１の集電体又は第２の集電体表面に塗布することにより、正電極又は負電極を形成することができる。
　第１のステージ表面への第１の集電体の配置方法、第２のステージ表面への第２の集電体の配置方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法により行うことができる。
　例えば、第１のステージ表面に熱溶着層が設けられている場合、熱溶着層表面に、接着層を形成し、上記接着層表面に、集電体としてアルミニウム箔を配置することにより、第１のステージ表面へ第１の集電体を配置することができる。
　熱溶着層の形成方法は、特に限定されるものではなく、第１のステージ表面へ樹脂フィルム等を配置することにより行うことができる。
　また、後述するように、第１のステージ及び第２ステージが吸着機構を備える場合、上記吸着機構により、第１のステージ及び第２のステージ表面に、熱溶着層を保持してもよい。
　接着層の形成方法は、特に限定されるものではなく、熱溶着層表面へ接着剤等を塗布する方法、接着フィルム等を配置する方法などが挙げられる。
－第１のステージ及び第２のステージ－
　第１のステージは表面に第１の集電体が設けられており、第２のステージは表面に第２の集電体が設けられている。
　第１のステージの表面には、熱溶着層及び上記第１の集電体がこの順に設けられていてもよい。また、第１のステージの表面には、上記熱溶着層、接着層及び上記第１の集電体がこの順に設けられていてもよい。
　第２のステージの表面には、熱溶着層及び上記第２の集電体がこの順に設けられていてもよい。また、第２のステージの表面には、上記熱溶着層、接着層及び上記第２の集電体がこの順に設けられていてもよい。
　なお、上記した第１の集電体、第２の集電体等は、第１のステージ及び第２のステージから剥離可能に設けられていることが好ましい。
　第１のステージ及び第２のステージ（以下、まとめてステージともいう。）を構成する材料は、特に限定されるものではなく、アルミニウム、ステンレス、ベークライト等が挙げられる。
　ステージは、吸着機構を備えていてもよい。
　吸着機構としては、ステージ表面に、目的とする部材（熱溶着層、接着層、集電体、電極等）を吸着することができる機能をする機構であれば、特に制限はない。吸着機構としては、例えば、ステージ表面に設けられた複数の孔並びに、ステージ及び真空ポンプに接続された吸気管から構成される。上記吸気管からステージ表面に設けられた孔の内部空気を吸引し、孔の内部を減圧状態とすることにより、ステージ表面の熱溶着層、接着層、集電体、電極等の保持性を向上することができる。
　なお、吸着機構は、吸気管からの吸引を止めた時点において、集電体等の保持が止まるものであってもよく、ステージ表面に設けられた孔内部の減圧状態が維持され、集電体等の保持が一定時間維持されるものであってもよい。
　ステージの厚さは、特に限定されるものではなく、例えば、搬送性の観点から、１ｍｍ～５０ｍｍとすることができる。
－第１の集電体－
　第１の集電体は、正極集電体に含有される従来公知の材料を含有することができる。第１の集電体は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル、及びチタンからなる群より選択される１種以上の金属を含有することが好ましく、アルミニウム、及びアルミニウム合金からなる群より選択される１種以上の金属を含有することがより好ましい。
　また、第１の集電体は、表面に、カーボン、ニッケル、チタン、銀、金、白金、及び酸化バナジウムの１以上を含む被覆層を有していてもよい。
　第１の集電体の厚さは、搬送性等の観点から、３μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ以上であることが特に好ましい。
　上記厚さは、柔軟性、及び軽量性の観点から、１００μｍ以下であることが好ましく、７０μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以下であることが更に好ましい。
－第２の集電体－
　第２の集電体は、負極集電体に含有される従来公知の材料を含有することができる。第２の集電体は、アルミニウム、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル、及びチタンからなる群より選択される１種以上の金属を含有することが好ましく、アルミニウム、銅、銅合金、及びステンレス鋼からなる群より選択される１種以上の金属を含有することがより好ましい。
　また、第２の集電体は、表面に、カーボン、ニッケル、チタン、銀、金、白金、及び酸化バナジウムの１以上を含む被覆層を有していてもよい。
　第２の集電体の厚さは、搬送性等の観点から、３μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ以上であることが特に好ましい。
　上記厚さは、柔軟性、及び軽量性の観点から、１００μｍ以下であることが好ましく、７０μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以下であることが特に好ましい。
－正電極及び負電極－
　正電極及び負電極（以下、まとめて電極ともいう。）は、活物質及び導電助剤を含む組成物から構成される。
　活物質は、可逆的にリチウムイオンを挿入及び放出できる物質であることが好ましい。
　体積エネルギー密度向上の観点から、正電極及び負電極が、活物質及び導電助剤を含む組成物により形成され、組成物の全体積（すなわち、電極の全体積）に対する固体成分の含有率は、３０体積％以上であればよく、３０体積％～６０体積％であることが好ましく、３５体積％～５５体積％であることより好ましく、４０体積％～５０体積％であること更に好ましい。
　正電極に使用することができる活物質（以下、正極活物質という。）としては、遷移金属酸化物、及びリチウムと複合化できる元素（例えば、硫黄）が挙げられる。上記の中でも、正極活物質は、遷移金属酸化物であることが好ましい。
　遷移金属酸化物は、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｎ（マンガン）、Ｃｕ（銅）、及びＶ（バナジウム）からなる群より選択される少なくとも１種の遷移金属元素（以下、「元素Ｍａ」という。）を含む遷移金属酸化物であることが好ましい。
　遷移金属酸化物がＬｉ及び元素Ｍａを含む場合、Ｍａに対するＬｉのモル比（Ｌｉ／Ｍａ）は、０．３～２．２であることが好ましい。
　また、遷移金属酸化物は、リチウム以外の第１族の元素、第２族の元素、Ａｌ（アルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｐｂ（鉛）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｐ（リン）、及びＢ（ホウ素）からなる群より選択される少なくとも１種の遷移金属元素（以下、「元素Ｍｂ」という。）を含んでいてもよい。
　元素Ｍｂの含有量は、元素Ｍａの物質量に対して、０ｍｏｌ％～３０ｍｏｌ％であることが好ましい。
　遷移金属酸化物としては、層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物、スピネル型構造を有する遷移金属酸化物、リチウム含有遷移金属リン酸化合物、リチウム含有遷移金属ハロゲン化リン酸化合物、リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物等が挙げられる。
　層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物としては、ＬｉＣｏＯ２（コバルト酸リチウム［ＬＣＯ］）、ＬｉＮｉ２Ｏ２（ニッケル酸リチウム）、ＬｉＮｉ０．８５Ｃｏ０．１０Ａｌ０．０５Ｏ２（ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム［ＮＣＡ］）、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２（ニッケルマンガンコバルト酸リチウム［ＮＭＣ］）、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ０．５Ｏ２（マンガンニッケル酸リチウム）等が挙げられる。
　スピネル型構造を有する遷移金属酸化物としては、ＬｉＣｏＭｎＯ４、Ｌｉ２ＦｅＭｎ３Ｏ８、Ｌｉ２ＣｕＭｎ３Ｏ８、Ｌｉ２ＣｒＭｎ３Ｏ８、Ｌｉ２ＮｉＭｎ３Ｏ８等が挙げられる。
　リチウム含有遷移金属リン酸化合物としては、オリビン型リン酸鉄塩（例えば、ＬｉＦｅＰＯ４、及びＬｉ３Ｆｅ２（ＰＯ４）３）、ピロリン酸鉄塩（例えば、ＬｉＦｅＰ２Ｏ７）、リン酸コバルト塩（例えば、ＬｉＣｏＰＯ４）、単斜晶ナシコン型リン酸バナジウム塩（例えば、Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３（リン酸バナジウムリチウム））等が挙げられる。
　リチウム含有遷移金属ハロゲン化リン酸化合物としては、フッ化リン酸鉄塩（例えば、Ｌｉ２ＦｅＰＯ４Ｆ）、フッ化リン酸マンガン塩（例えば、Ｌｉ２ＭｎＰＯ４Ｆ）、フッ化リン酸コバルト塩（例えば、Ｌｉ２ＣｏＰＯ４Ｆ）等が挙げられる。
　リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物としては、Ｌｉ２ＦｅＳｉＯ４、Ｌｉ２ＭｎＳｉＯ４、Ｌｉ２ＣｏＳｉＯ４等が挙げられる。
　遷移金属酸化物は、層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物であることが好ましく、ＬｉＣｏＯ２（コバルト酸リチウム［ＬＣＯ］）、ＬｉＮｉ０．８５Ｃｏ０．１０Ａｌ０．０５Ｏ２（ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム［ＮＣＡ］）、及びＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２（ニッケルマンガンコバルト酸リチウム［ＮＭＣ］）からなる群より選択される少なくとも１種の化合物であることがより好ましい。
　正極活物質は、市販品であってもよく、公知の方法（例えば、焼成法）によって製造された合成品であってもよい。例えば、焼成法によって得られた正極活物質は、水、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、又は有機溶剤を用いて洗浄されていてもよい。
　また、正極活物質は、その表面にカーボン被膜を有していてもよい。
　正極活物質の形状は、制限されないが、取扱性の観点から、粒子状であることが好ましい。
　正極活物質の体積平均粒径は、制限されず、例えば、０．１μｍ～５０μｍとすることができる。正極活物質の体積平均粒径は、０．３μｍ～４０μｍであることが好ましく、０．５μｍ～３０μｍであることがより好ましい。
　正極活物質の体積平均粒径が０．３μｍ以上であることで、正電極を容易に形成することができ、また、取り扱いの際に正電極を構成する材料が飛散することを抑制できる。正極活物質の体積平均粒径が４０μｍ以下であることで、電池の厚みを容易に調節することができ、また、成形過程において空隙の発生を抑制することができる。
　正極活物質の体積平均粒径は、以下の方法により測定する。
　正極活物質と溶剤（例えば、ヘプタン、オクタン、トルエン、又はキシレン）とを混合することによって、０．１質量％の正極活物質を含む分散液を調製する。１ｋＨｚの超音波を１０分間照射した分散液を測定試料とする。レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置（例えば、株式会社堀場製作所製のＬＡ－９２０）を用いて、温度２５℃の条件下でデータの取り込みを５０回行い、体積平均粒径を求める。測定用のセルには、石英セルを用いる。上記測定を５つの試料を用いて行い、測定値の平均を正極活物質の体積平均粒径とする。その他の詳細な条件については、必要に応じて、「ＪＩＳ　Ｚ　８８２８：２０１３」を参照する。
　正極活物質の粒径を調整する方法としては、例えば、粉砕機、解砕機、分級機を用いる方法が挙げられる。また、正極活物質の粒径を調整する方法としては、公知のミリング法を適用してもよい。
　組成物は、１種単独の正極活物質を含んでいてもよく、２種以上の正極活物質を含んでいてもよい。
　また、組成物が１種の正極活物質を含む場合であっても、粒径の異なる正極活物質を組み合わせて使用してもよい。
　正電極を構成する組成物の全体積に対する正極活物質の含有率は、３０体積％以上であればよく、３０体積％～６０体積％であることが好ましく、３５体積％～５５体積％であることより好ましく、４０体積％～５０体積％であること更に好ましい。
　正極活物質の表面は、表面被覆剤で被覆されていてもよい。表面被覆剤としては、例えば、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒ、Ｓｉ、又はＬｉを含む金属酸化物が挙げられる。上記金属酸化物としては、例えば、チタン酸スピネル、タンタル系酸化物、ニオブ系酸化物、及びニオブ酸リチウム系化合物が挙げられる。
　負極に使用することができる活物質（以下、負極活物質という。）としては、炭素質材料、金属酸化物（例えば、酸化スズ）、酸化ケイ素、金属複合酸化物、リチウム単体、リチウム合金（例えば、リチウムアルミニウム合金）、リチウムと合金を形成可能な金属（例えば、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｉｎ）等が挙げられる。
　上記の中でも、負極活物質は、信頼性の観点から、炭素質材料、又はリチウム複合酸化物であることが好ましい。
　炭素質材料としては、石油ピッチ、カーボンブラック（例えば、アセチレンブラック）、黒鉛（例えば、天然黒鉛、人造黒鉛（例えば、気相成長黒鉛））、ハードカーボン、合成樹脂（例えば、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、フルフリルアルコール樹脂）等を焼成してなる材料が挙げられる。
　炭素質材料として、炭素繊維（ポリアクリロニトリル系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、脱水ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）系炭素繊維、リグニン炭素繊維、ガラス状炭素繊維、活性炭素繊維等）を使用してもよい。
　黒鉛としては、メソフェーズ微小球体、グラファイトウィスカー、平板状の黒鉛等も挙げられる。
　本開示において、「平板状」とは、反対方向を向く２つの主平面を有する形状を意味する。
　金属複合酸化物としては、リチウムを吸蔵及び放出可能な金属複合酸化物であることが好ましい。
　リチウムを吸蔵及び放出可能な金属複合酸化物は、高電流密度充放電特性の観点から、チタン及びリチウムからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含むことが好ましい。
　金属酸化物、及び金属複合酸化物は、特に非晶質酸化物であることが好ましい。
　金属酸化物、及び金属複合酸化物は、カルコゲナイドであることも好ましい。カルコゲナイドは、金属元素と周期律表における第１６族の元素との反応生成物である。
　非晶質酸化物、及びカルコゲナイドからなる化合物群の中でも、半金属元素の非晶質酸化物、及びカルコゲナイドが好ましく、周期律表における第１３族～１５族の元素、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｓｂ、及びＢｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物、並びにカルコゲナイドがより好ましい。
　負極活物質は、チタンを更に含むことも好ましい。リチウムイオンの吸蔵放出時の体積変動が小さいことから急速充放電特性に優れ、そして、電極の劣化が抑制されることでリチウムイオン二次電池の寿命向上が可能となる観点から、チタンを含む負極活物質は、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２（チタン酸リチウム［ＬＴＯ］）であることが好ましい。
　負極活物質は、市販品であってもよく、公知の方法（例えば、焼成法）によって製造された合成品であってもよい。例えば、焼成法によって得られた負極活物質は、水、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、又は有機溶剤を用いて洗浄されていてもよい。
　負極活物質の形状は、制限されないが、取り扱い易く、そして、量産の際に均一性を管理しやすいという観点から、粒子状であることが好ましい。
　負極活物質の体積平均粒径は、０．１μｍ～６０μｍであることが好ましく、０．３μｍ～５０μｍであることがより好ましく、０．５μｍ～４０μｍであることが特に好ましい。
　負極活物質の体積平均粒径は、上記正極活物質の体積平均粒径の測定方法に準ずる方法により測定する。
　負極活物質の粒径を調整する方法としては、例えば、粉砕機、又は分級機を用いる方法が挙げられる。
　負電極が含有する組成物は、１種単独の負極活物質を含んでいてもよく、２種以上の負極活物質を含んでいてもよい。
　負電極を構成する組成物の全体積に対する負極活物質の含有率は、３０体積％以上であればよく、３０体積％～６０体積％であることが好ましく、３５体積％～５７体積％であることより好ましく、４５体積％～５５体積％であること更に好ましい。
　負極活物質の表面は、上記表面被覆剤で被覆されていてもよい。
　上記組成物は、電子伝導性の向上という観点から、導電助剤を含むことが好ましい。導電助剤としては、制限されず、公知の導電助剤を利用できる。
　導電助剤は、固体成分に含まれる。
　導電助剤としては、黒鉛（例えば、天然黒鉛、人造黒鉛）、カーボンブラック（例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック）、無定形炭素（例えば、ニードルコークス）、炭素繊維（例えば、気相成長炭素繊維）、他の炭素質材料（例えば、グラフェン、フラーレン）、金属粉（例えば、銅粉、ニッケル粉）、金属繊維（例えば、銅繊維、ニッケル繊維）、導電性高分子（例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリフェニレン誘導体等）等が挙げられる。
　上記組成物は、１種単独の導電助剤を含んでいてもよく、２種以上の導電助剤を含んでいてもよい。
　組成物が導電助剤を含む場合、導電助剤の含有量は、電子伝導性の向上という観点から、組成物の全体積に対し、０．０５体積％～５体積％であることが好ましく、０．１体積％～４体積％であることより好ましく、０．５体積％～３体積％であること更に好ましい。
　組成物は、電池性能（放電容量、出力特性等）の向上という観点から、無機固体電解質を含有してもよい。
　ここで、「固体電解質」とは、内部においてイオンを移動させることができる固体状の電解質を意味する。
　無機固体電解質は、固体成分に含まれる。
　無機固体電解質は、主たるイオン伝導度材料として有機物を含むものではないことから、有機固体電解質（例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）に代表される高分子電解質、及びリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＴＦＳＩ）に代表される有機電解質塩）とは明確に区別される。
　また、無機固体電解質は、定常状態では固体であるため、カチオン若しくはアニオンに解離又は遊離していない。よって、電解液、ポリマー中でカチオン若しくはアニオンに解離又は遊離している無機電解質塩（例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳＩ）、ＬｉＣｌ）とも明確に区別される。
　無機固体電解質は、周期律表における第１族又は第２族に属する金属元素のイオンの伝導性を有する無機固体電解質であれば制限されず、電子伝導性を有しないことが一般的である。
　電池がリチウムイオン電池に用いられる場合、無機固体電解質は、リチウムイオンのイオン伝導性を有することが好ましい。
　無機固体電解質としては、例えば、硫化物系無機固体電解質、酸化物系無機固体電解質が挙げられる。上記の中でも、無機固体電解質は、活物質と無機固体電解質との間に良好な界面を形成できるという観点から、硫化物系無機固体電解質であることが好ましい。
　無機固体電解質は、粒子状であることが好ましい。
　無機固体電解質の体積平均粒径は、０．０１μｍ以上であることが好ましく、０．１μｍ以上であることがより好ましい。無機固体電解質の体積平均粒径の上限は、１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましい。
　無機固体電解質の体積平均粒径の測定は、上記正極活物質の体積平均粒径の測定方法に準ずる方法により測定する。
　組成物は、１種単独の無機固体電解質を含んでいてもよく、２種以上の無機固体電解質を含んでいてもよい。
　組成物が無機固体電解質を含む場合、界面抵抗の低減、及び電池特性維持効果（例えばサイクル特性の向上）の観点から、組成物の全体積に対する無機固体電解質の含有率は、２５体積％～３５体積％であること更に好ましい。
　組成物は、電解液を含んでいてもよい。
　電解液は、液体成分に含まれる。
　電解液としては、制限されず、公知の電解液を利用できる。電解液としては、例えば、電解質と、溶剤と、を含む電解液が挙げられる。具体的な電解液としては、例えば、電解質としてリチウム塩化合物と、溶剤としてカーボネート化合物と、を含む電解液が挙げられる。
　リチウム塩化合物としては、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウムが挙げられる。電解液は、１種単独のリチウム塩化合物を含んでいてもよく、２種以上のリチウム塩化合物を含んでいてもよい。
　カーボネート化合物としては、例えば、炭酸エチルメチル（ＥＭＣともいう）、炭酸ジメチル（ＤＭＣともいう）、炭酸ジエチル（ＤＥＣ）等の鎖状カーボネート化合物、及び、炭酸エチレン（ＥＣともいう）、炭酸プロピレン（ＰＣともいう）等の環状カーボネート化合物が挙げられる。電解液は、１種単独のカーボネート化合物を含んでいてもよく、２種以上のカーボネート化合物を含んでいてもよいし、１種以上の鎖状カーボネート化合物と１種以上の環状カーボネート化合物とを併用してもよい。
　電解液に含まれる電解質としては、例えば、上記「無機固体電解質」の項において説明した材料も挙げられる。
　電解液の成分として、例えば、イオン液体を用いてもよい。イオン液体は、電解質として用いても溶剤として用いてもよい。
　組成物の全体積に対する電解液の含有率は、７０体積％以下であることが好ましく、６０体積％以下であることが好ましく、５５体積％以下であることがより好ましい。組成物における電解液の含有量が７０体積％以下であることで、組成物を成形した際に電解液が滲み出ることを抑制することができる。
　組成物における電解液の含有率の下限は、制限されず、０体積％以上であってもよく、０体積％を超えてもよい。
　組成物は、液体成分として、電解液の成分として含まれる溶剤以外の溶剤（以下、単に「溶剤」ともいう。）を含んでいてもよい。
　溶剤としては、例えば、アルコール化合物溶剤、エーテル化合物溶剤、アミド化合物溶剤、アミノ化合物溶剤、ケトン化合物溶剤、芳香族化合物溶剤、脂肪族化合物溶剤、及びニトリル化合物溶剤が挙げられる。
　溶剤の沸点は、常圧（即ち１気圧）において、５０℃以上であることが好ましく、７０℃以上であることがより好ましい。溶剤の沸点の上限は、常圧（即ち１気圧）において、２５０℃以下であることが好ましく、２２０℃以下であることがより好ましい。
　組成物は、１種単独の溶剤を含んでいてもよく、２種以上の溶剤を含んでいてもよい。
　組成物の全体積に対する液体成分（即ち、電解液及び溶剤）の含有率は、７０体積％以下であることが好ましく、６０体積％以下であることが好ましく、５５体積％以下であることがより好ましい。
　組成物における液体成分の含有量が７０体積％以下であることで、組成物を成形した際に液体成分が滲み出ることを抑制することができる。また、液体成分が溶剤を含む場合には、電池性能の劣化を抑制することができる。
　組成物における液体成分の含有率の下限は、制限されず、０体積％以上であってもよく、０体積％を超えてもよい。
　なお、組成物中の液体成分、即ち、組成物中の２５℃で液体状である成分は、－１０℃であっても液体状であることが好ましく、－２０℃であっても液体状であることが好ましい。つまり、組成物中の２５℃で液体状である成分は、－１０℃で固化しない成分であることが好ましく、－２０℃でも固化しない成分であることが好ましい。
　組成物は、バインダー、顔料、染料、紫外線吸収剤、光安定化剤、酸化防止剤、増粘材等の添加剤を含有してもよい。
　コスト削減及び過度な内部抵抗増加を抑制する観点から、電極の厚さは、５０μｍ～７００μｍであることが好ましく、１００μｍ～６５０μｍであることがより好ましい。
－熱溶着層－
　ステージ表面に熱溶着層を設けることにより、第１の集電体側の熱溶着層及び第２の集電体側の熱溶着層を熱溶着させることにより封止した構成の電池を製造することができる。
　熱溶着層は、熱可塑性樹脂を含有することができる。熱可塑性樹脂としてはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、環状オレフィンポリマー、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン－メチルメタクリレート共重合体（ＥＭＭＡ）等が挙げられる。
　熱溶着層の総質量に対する熱可塑性樹脂の含有率は、特に限定されるものではなく、５０質量％以上であってもよく、７０質量％以上であってもよく、９０質量％以上であってもよく、１００質量％であってもよい。
　熱溶着層は、上記添加剤を含有してもよい。
　熱溶着層の厚さは、特に限定されるものではなく、例えば、３μｍ～２５μｍとすることができる。
－接着層－
　接着層は、上記熱可塑性樹脂を含有することができる。熱溶着層表面に接着層を設けることにより、熱溶着層と集電体との密着性を向上させることができる。
　接着層の総質量に対する熱可塑性樹脂の含有率は、特に限定されるものではなく、５０質量％以上であってもよく、７０質量％以上であってもよく、９０質量％以上であってもよく、１００質量％であってもよい。
　接着層は、上記添加剤を含有してもよい。
　接着層の厚さは、特に限定されるものではなく、０．１μｍ～１０μｍとすることができる。
［積層体を得る工程］
　本開示の電池の製造方法は、第１の積層体、第２の積層体及びセパレータを積層し、第１のステージと、第１の集電体、正電極、セパレータ、負電極及び第２の集電体を備える電池と、第２のステージとをこの順に備える積層体を得る工程を含む。
　第１の積層体、第２の積層体及びセパレータを積層する方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法により行うことができる。
　例えば、セパレータを、第１の積層体の正電極及び第２の積層体の負電極により挟み込み、加圧ローラー等を使用し、積層体にする方法などが挙げられる。
　第１の積層体、第２の積層体及びセパレータの積層は、保持部材によりセパレータの端部を保持し、セパレータの一方の表面と、第１の積層体の正電極又は第２の積層体の負電極とを接触させ、
　保持部材からセパレータを開放し、セパレータを第１の積層体の正電極又は第２の積層体の負電極の表面に載せ、
　セパレータの他方の表面に、第１の積層体の正電極又は第２の積層体の負電極を載せることにより行われることが好ましい。
　上記積層方法によれば、セパレータの中心部分から端部に向けて正電極又は負電極への積層が可能となり、セパレータと正電極又は負電極との間に空気溜まりが発生してしまうことを抑制することができる。
　図６に示すように、セパレータ３０の端部は、保持部材６０により保持される。保持部材によるセパレータの保持方法は、特に限定されるものではなく、保持部材に吸着機構を設ける等の方法が挙げられる。
　空気溜まりをより抑制する観点からは、セパレータは、その中央部が接触させる電極側に凸となるように屈曲して保持されることが好ましい。保持部材により保持されたセパレータの曲率半径は、１０００ｍｍ以下であることが好ましく、５００ｍｍ以下であることがより好ましい。曲率半径の下限は、１５０ｍｍ以上であることが好ましく、２００ｍｍ以上であることがより好ましい。
（セパレータ）
　セパレータとしては、半固体電池又は全固体電池に従来使用されるものを適宜選択して使用することができる。セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルフォン、ポリアミド、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアラミド、ポリシクロオレフィン、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂材料を含む多孔質膜等が挙げられる。
　セパレータの厚さは、特に限定されるものではなく、０．５μｍ～４０μｍとすることができる。
［ステージを剥離する工程］
　本開示の電池の製造方法は、ステージを剥離する工程を含むことができる。これにより、第１のステージ及び第２のステージ間に製造された電池を取り出すことができる。
　ステージの剥離方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法により行うことができる。ステージが吸着機構を備える場合、ステージ内部の減圧状態を解消することにより、剥離することができる。
［熱溶着層を熱溶着する工程］
　ステージ表面に熱溶着層及び集電体がこの順に設けられている場合、本開示の電池の製造方法は、得られた電池が備える第１の集電体側の熱溶着層と、第２の集電体側の熱溶着層を熱溶着する工程を含んでいてもよい。
　熱溶着方法は、特に限定されるものではなく、熱溶着層の熱溶着する部分を加熱し、圧着する方法等が挙げられる。
［電池を外装体に収容する工程］
　本開示の電池の製造方法は、製造された電池を外装体に収容する工程を含んでいてもよい。
　外装体は、従来公知のものを使用することができ、例えば、外装体は、アルミニウム、ステンレス等により構成されるものを使用することができる。また、外装体の形状も、電池を収容できる限りにおいて限定されるものではなく、例えば、有底円筒形状のものを使用することができる。
　外装体に収容される電池の数は、１個であってもよく、２個以上であってもよい。
　図１～図５を参照し、本開示の電池の製造方法の一実施形態を説明する。なお、本開示の電池の製造方法は、これに限定されるものではない。
　図１に示すように、熱溶着層１０及び第１の集電体１１がこの順に表面に設けられた第１のステージ１００と、熱溶着層２０及び第２の集電体２１がこの順に表面に設けられた第２のステージ２００とを用意する。
　第１のステージ１００及び第２のステージ２００は、表面に複数の孔１０１、２０１、並びにステージ及び真空ポンプ（図示せず）に接続された吸気管１０２、２０２からなる吸着機構を備える。
　次いで、図２に示すように、第１の集電体１１の表面に正電極１２を形成し、第１の積層体１３を得る。
　また、図２に示すように、第２の集電体２１の表面に負電極２２を形成し、第２の積層体２３を得る。
　図３に示すように、第１の積層体１３、第２の積層体２３及びセパレータ３０を積層し、第１のステージ１００と、熱溶着層１０、第１の集電体１１、正電極１２、セパレータ３０、負電極２２、第２の集電体２１及び熱溶着層２０を備える電池４０と、第２のステージ２００とをこの順に備える積層体を得る。
　図４に示すように、電池４０が備える第１の集電体１１側の熱溶着層１０と、第２の集電体２１側の熱溶着層２０とを熱溶着する。
　上記のようにして製造した電池４０を、図５に示すように、外装体５０へ収容することにより、外装体に収容された電池を得ることができる。
　以下、上記実施形態を実施例により具体的に説明するが、上記実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。
（正電極用組成物の調製）
（１）炭酸エチレンと、炭酸プロピレンと、炭酸ジエチルと、を混合した混合液に、０．９ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ６溶液（電解質）を混合した後に、更に、ビニレンカーボネート（ＶＣ）を混合し、電解液Ｘ１とした。
（２）導電助剤（ケッチェンブラック）２ｇと、正極活物質（リン酸鉄リチウム）１７４ｇと、をミキサー（あわとり練太郎ＡＲＥ－３１０、（株）シンキー製）にて、１５００ｒｐｍ（revolutions per minute、以下同じ）で３０秒撹拌し、混練物Ｙ１（１７６ｇ）を調製した。
（３）混練物Ｙ１（１７６ｇ）に電解液Ｘ１（６４ｇ）を加え、ミキサー（あわとり練太郎ＡＲＥ－３１０、（株）シンキー製）にて、１５００ｒｐｍで１２０秒撹拌して、正電極用組成物（固体成分の含有率４８体積％）を得た。
（負電極用組成物の調製）
（１）正極用組成物の調製で用いたものと同じ電解液Ｘ１（６４ｇ）を調製した。
（２）導電助剤６．５ｇと、負極活物質の黒鉛１５２．５ｇと、をミキサー（あわとり練太郎ＡＲＥ－３１０、（株）シンキー製）にて、９００ｒｐｍで１８秒撹拌し、混練物Ｚ１を調製した。
（３）混練物Ｚ１（１５９ｇ）に電解液Ｘ１（６４ｇ）を加え、ミキサー（あわとり練太郎ＡＲＥ－３１０、（株）シンキー製）にて、９００ｒｐｍで３０秒撹拌して、負電極用組成物（固体成分の含有率５２体積％）を得た。
＜実施例１＞
　第１のステージ及び第２のステージとして、厚さ３０ｍｍのアルミニウム製ステージを用意した。
　第１のステージ及び第２のステージは、複数の孔、並びにステージ及び真空ポンプに接続される吸気管からなる吸着機構を備えるものとした。
　第１のステージの表面に、厚さ１２μｍ、縦２６９．８８ｍｍ、横１８７．６０ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（熱溶着層）を配置し、第１のステージの孔の内部空気を吸気管により吸引し、孔の内部を減圧させ、ＰＥＴフィルムを保持させた。
　第２のステージの表面に、厚さ１２μｍ、縦２６９．８８ｍｍ、横１９０．３０ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（熱溶着層）を配置し、第２のステージの孔の内部空気を吸気管により吸引し、孔の内部を減圧させ、ＰＥＴフィルムを保持させた。
　接着剤を、第１のステージ表面に設けたＰＥＴフィルム表面に塗布し、乾燥させ、厚さ８μｍの接着層を形成させ、上記接着層表面に、アルミニウム箔（第１の集電体、厚さ２０μｍ、表面粗さＲａ０．５μｍ、炭素被覆）を積層した。
　図７に示すように、第１の集電体１１は、縦２０３．６０ｍｍ×横１４７．６０ｍｍの本体部１１Ａと、縦３０.００ｍｍ×横３４．３５ｍｍの電気を取り出すためのタブ部１１Ｂとを備えるものとした。
　なお、図７において、熱溶着層は符号１０で示す。
　図８に示すように、第１の集電体の表面に、正電極用組成物を塗布し、厚さ２９７．３μｍの正電極１２（縦２０４．６０ｍｍ×横１４８．６０ｍｍ）を形成し、第１の積層体を得た。
　接着剤を、第２のステージ表面に設けたＰＥＴフィルム表面に塗布し、乾燥させ、厚さ８μｍの接着層を形成させ、上記接着層表面に、銅箔（第２の集電体、厚さ１０μｍ、表面粗さＲａ０．５５μｍ）を積層した。
　図９に示すように、第２の集電体２１は、縦２０６．３０ｍｍ×横１５０．３０ｍｍの本体部２１Ａと、縦３０.００ｍｍ×横３４．３５ｍｍの電気を取り出すためのタブ部２１Ｂとを備えるものとした。
　なお、図９において、熱溶着層は符号２０で示す。
　図１０に示すように、第２の集電体２１の表面に、負電極用組成物を塗布し、厚さ３２０．０μｍの負電極２２（縦２０７．３０ｍｍ×横１５１．３０ｍｍ）を形成し、第２の積層体を得た。
　セパレータとして、ポリエチレンセパレータ（厚さ２０μｍ）を用意した。
　セパレータの端部を保持部材（アルミニウム製）により保持し、第１の積層体が備える正電極と接触させ、次いで、保持部材からセパレータを開放し、正電極の表面に、セパレータを積層した。
　セパレータは、正電極側に凸となるように保持部材により保持し、その曲率半径は３５０ｍｍとした。
　セパレータの第１の積層体が接触する面とは異なる面に、第２の積層体の負電極を接触させ、アルミニウム製の精密ローラーにより、加圧し、第１のステージと、電池と、第２のステージとをこの順に備える積層体を得た。
　第１のステージ及び第２のステージを剥離し、電池を取り出した。
　電池は、熱溶着層、接着層、第１の集電体、正電極、セパレータ、負電極、第２の集電体、接着層及び熱溶着層をこの順に備えるものであった。
　製造した電池を目視により観察したところ、正電極及び負電極の崩落は観察されなかった。具体的には、第１のステージ及び第２のステージを剥離した電池を、上方から目視により観察し、第１の集電体からの正電極のはみだし及び第２の集電体からの負電極のはみだしの有無を確認し、はみだしが確認された場合を正電極及び負電極の崩落があったと認定した。
　また、電池が備える正電極の角部と、第２集電箔のタブ部分の角部との距離（Ａ１）を求め、予定していた角部間の距離（Ａ０：１３２．４ｍｍ）からの差の絶対値（｜Ａ１－Ａ０｜）を算出したところ、０．２ｍｍ未満であり、ずれが生じることなく貼り合わせが実施されていることが分かった。
［符号の説明］
１０、２０：熱溶着層、１１：第１の集電体、１１Ａ：本体部、１１Ｂ：タブ部、１２：正電極、１３：第１の積層体、２１：第２の集電体、２１Ａ：本体部、２１Ｂ：タブ部、２２：負電極、２３：第２の積層体、３０：セパレータ、４０：電池、５０：外装体、１００：第１のステージ、１０１、２０１：孔、１０２、２０２：吸気管、２００：第２のステージ
　２０２２年７月２８日に出願された日本国特許出願２０２２－１２０９６７号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記載された場合と同程度に、本明細書に参照により取り込まれる。

Claims (5)

  1. 　第１の集電体が表面に設けられた第１のステージの前記第１の集電体表面に正電極を形成し、第１の積層体を得る工程と、
    　第２の集電体が表面に設けられた第２のステージの前記第２の集電体表面に負電極を形成し、第２の積層体を得る工程と、
    　前記第１の積層体、前記第２の積層体及びセパレータを積層し、前記第１のステージと、前記第１の集電体、前記正電極、前記セパレータ、前記負電極及び前記第２の集電体を備える電池と、前記第２のステージとをこの順に備える積層体を得る工程と、
    を含む、電池の製造方法。
  2. 　前記正電極及び前記負電極が、活物質及び導電助剤を含む組成物により形成され、
    　前記組成物の全体積に対する固体成分の含有率が、３０体積％～６０体積％である、請求項１に記載の電池の製造方法。
  3. 　前記第１のステージ及び前記第２のステージが、吸着機構を有する、請求項１又は請求項２に記載の電池の製造方法。
  4. 　前記第１のステージの表面に、熱溶着層及び前記第１の集電体がこの順に設けられ、且つ前記第２のステージの表面に、熱溶着層及び前記第２の集電体をこの順に設けられる、請求項１又は請求項２に記載の電池の製造方法。
  5. 　前記第１の積層体、前記第２の積層体及び前記セパレータの積層が、
    　保持部材により前記セパレータの端部を保持し、
    　前記セパレータの一方の表面と、前記第１の積層体の前記正電極又は前記第２の積層体の前記負電極とを接触させ、
    　前記保持部材から前記セパレータを開放し、前記セパレータを前記第１の積層体の前記正電極又は前記第２の積層体の前記負電極の表面に載せ、
    　前記セパレータの他方の表面に、前記第１の積層体の前記正電極又は前記第２の積層体の前記負電極を載せることにより行われる、請求項１又は請求項２に記載の電池の製造方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002117905A (ja) * 2000-10-06 2002-04-19 Mekatekku Kk パレットを用いる電池の製造方法
JP2014072045A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Nec Corp 電池ユニット及び積層型電池の製造装置
JP2014103054A (ja) * 2012-11-22 2014-06-05 Automotive Energy Supply Corp 積層型二次電池の製造方法とそれに用いるパレットおよび吸着パッド

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002117905A (ja) * 2000-10-06 2002-04-19 Mekatekku Kk パレットを用いる電池の製造方法
JP2014072045A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Nec Corp 電池ユニット及び積層型電池の製造装置
JP2014103054A (ja) * 2012-11-22 2014-06-05 Automotive Energy Supply Corp 積層型二次電池の製造方法とそれに用いるパレットおよび吸着パッド

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