帯状電極の製造方法、帯状電極の製造装置および電池の製造方法
【課題】集電体シートに精度良く電極ペーストを塗工する方法の提供
【解決手段】帯状の集電体シート１０の両面に電極ペースト２１、２２が塗工された帯状電極の製造方法において、集電体シート１０の第１面１１に電極ペースト２１を塗工する第１塗工工程と、集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２１を塗工する第２塗工工程とを有している。第２塗工工程は、第１塗工工程で第１面１１に塗工された電極ペースト２１がはまり得る溝３３が外周面に形成されたバックロール３２に第１面１１を巻き掛け、集電体シート１０を進行させつつ、バックロール３２に巻き掛けられた集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工する。
【解決手段】帯状の集電体シート１０の両面に電極ペースト２１、２２が塗工された帯状電極の製造方法において、集電体シート１０の第１面１１に電極ペースト２１を塗工する第１塗工工程と、集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２１を塗工する第２塗工工程とを有している。第２塗工工程は、第１塗工工程で第１面１１に塗工された電極ペースト２１がはまり得る溝３３が外周面に形成されたバックロール３２に第１面１１を巻き掛け、集電体シート１０を進行させつつ、バックロール３２に巻き掛けられた集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状電極の製造方法に関し、特に、帯状の集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯状電極の製造方法（特に、帯状の集電体シートの両面に電極ペーストを塗工する方法）は、例えば、特開２０００−３５３５１４号公報に開示されている。同公報に開示された塗工装置は、繰出部から繰り出される集電体シートの第１面に電極ペーストを塗工する。そして、乾燥室で電極ペーストを乾燥させた後、集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する。そして、再び乾燥室でペースト材料を乾燥させた後、巻取り部に巻き取っている。なお、同公報に開示された方法では、集電体シートの第２面をロールに巻き掛け、ロール間で集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工している。ここで、集電体シートの第１面は、集電体シートの裏表両面のうち、先に電極ペーストが塗工される面であり、集電体シートの第２面は、後で電極ペーストが塗工される面である。
【特許文献１】特開２０００−３５３５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
帯状電極は、集電体シートに対して電極ペーストを出来る限り精度良く塗工したい。同公報に開示されているように、集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する工程において、集電体シートの第２面をロールに巻き掛け、ロール間で電極ペーストを塗工している。この場合、集電体シートは、ロール間では集電体シートに作用する張力などによって撓んだり、ばたついたりする。このため塗布ノズルとの距離が安定しない場合があるなど、電極ペーストを精度良く塗工することが難しい。本発明は、かかる帯状電極に関し、電極ペーストを精度良く塗工できる製造方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る帯状電極の製造方法は、帯状の集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極の製造方法であり、集電体シートの第１面に電極ペーストを塗工する第１塗工工程と、集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する第２塗工工程とを有している。第２塗工工程では、第１塗工工程で第１面に塗工された電極ペーストがはまり得る溝が外周面に形成されたバックロールが用いられる。そして、当該バックロールに第１面を巻き掛け、当該集電体シートを進行させつつ、当該バックロールに巻き掛けられた集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する。
この帯状電極の製造方法によれば、第２塗工工程では、第１塗工工程で第１面に塗工された電極ペーストがはまり得る溝が外周面に形成されたバックロールが用いられている。このため、当該溝に第１塗工工程で第１面に塗工された電極ペーストがはまり、電極ペーストが塗工される集電体シートの第２面を平坦に保ち易く、第２面に電極ペーストをより精度良く塗工できる。
【０００５】
この場合、バックロールに形成された溝の幅は、例えば、第１面に塗工された電極ペーストの塗工幅よりも広いとよい。また、バックロールに形成された溝の幅は、例えば、帯状の集電体シートの幅よりも狭いとよい。
かかる帯状電極の製造方法は、集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極を有する電池の製造方法に採用することができる。
また、本発明に係る帯状電極の製造装置は、帯状の集電体シートの第１面に電極ペーストを塗工する第１塗工部と、集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する第２塗工部とを備えている。第２塗工部は、集電体シートの第１面が巻き掛けられるバックロールを備え、バックロールの外周面には、第１塗工工程で集電体シートの第１面に塗工された電極ペーストがはまり得る溝が形成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の一実施形態に係る帯状電極の製造方法を図面に基づいて説明する。なお、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付している。
【０００７】
本発明者が考えている帯状電極の製造方法は、以下のような工程を含んでいる。すなわち、まず、図１および図２に示すように、帯状の集電体シート１０の第１面１１に電極ペースト２１を塗工し、乾燥させる。次に、図３に示すように、集電体シート１０の第１面１１をバックロール３２ａに巻き掛けて、集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工し、乾燥させ、集電体シートの両面に電極ペーストを塗工する。ここで、電極ペーストは、電極活物質を含むペースト状の材料であり、例えば、電極活物質と導電材とバインダ（結合材）などを混ぜ合わせてペースト状にした電極合材ペーストが含まれる。また、かかる電極ペーストを塗工し、乾燥させることによって、集電体シート１０に電極活物質を含むいわゆる電極合材層を形成することができる。
【０００８】
この場合、集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工する工程において、集電体シート１０がバックロール３２ａに支持されているので、電極ペースト２２を塗布する塗布ノズル４０に対する集電体シートの距離を安定させることができる。このため、特許文献１に記載されているように、ロール間で張設された部位で集電体シートに電極ペーストを塗工する場合に比べて、電極ペーストを精度良く塗工することができる。
【０００９】
しかしながら、本発明者は、かかる第２面に形成された電極ペーストの幅などの塗工精度が、第１面に比べて悪くなる場合があると考えた。
すなわち、帯状電極は、図１〜図３に示すように、集電体シート１０の幅方向の両端に電極ペースト２１、２２が塗工されない未塗工部１３、１４を設け、幅方向の中間部分に電極ペースト２１、２２を塗工する場合がある。このように、集電体シート１０の幅方向の一部に電極ペースト２１、２２が塗工されない未塗工部１３、１４がある場合には、集電体シート１０の第１面１１に、既に電極ペースト２１が乾燥した電極合材層が盛り上がっている。
このため、集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工する工程では、図４に示すように、集電体シート１０の一部（例えば、図４では集電体シート１０の端部ｍ）がバックロール３２ａから浮いた状態になり、集電体シート１０の第２面に段差が生じ得る。このため、集電体シート１０の第２面１２に塗工される電極ペースト２２にダレやゆがみが生じる可能性がある。
本発明者は、かかる知見を基に、集電体シート１０の第２面１２において、かかる電極ペースト２２のダレやゆがみを抑制し、集電体シートに対して電極ペーストを出来る限り精度良く塗工できる方法を創案した。
【００１０】
本発明の一実施形態に係る帯状電極の製造方法は、第１塗工工程と、第２塗工工程とを有している。第１塗工工程は、図１および図２に示すように、集電体シート１０の第１面１１に電極ペースト２１を塗工する。第２塗工工程は、図５および図６に示すように、集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工する。
この実施形態では、集電体シート１０の幅方向の両端に電極ペースト２１、２２が塗工されない未塗工部１３、１４がある。電極ペースト２１、２２は、当該未塗工部１３、１４を除く幅方向の中間部分に塗工される。
【００１１】
帯状電極を製造する製造装置６０（ここでは、集電体シートに電極ペーストを塗工する装置）は、図７に示すように、繰出部６１と、塗工部６２と、乾燥部６３と、巻取部６４とを備えている。
繰出部６１は、ロール状に巻き取られた集電体シート１０がセットされ、集電体シート１０を繰出す部位である。塗工部６２は、集電体シート１０に電極ペースト２１、２２を塗工する部位である。乾燥部６３は、塗工部６２で集電体シート１０に塗工された電極ペースト２１、２２を乾燥させる部位である。巻取部６４は、電極ペースト２１、２２が塗工された集電体シート１０がロール状に巻き取られる部位である。繰出部６１から繰出された集電体シート１０は、図７に示すように、複数のガイドロール６６に案内されて、繰出部６１から塗工部６２、乾燥部６３を順に通り巻取部６４に至る経路で走行する。なお、図示は省略するが、製造装置６０は、集電体シート１０を精度良く搬送する公知の手段を備えているとよい。例えば、当該集電体シート１０の走行経路に、集電体シート１０の幅方向の位置を検出する位置検知装置や、集電体シート１０の幅方向のズレを補正する補正装置や、集電体シート１０に適当な張力を作用させる張力調整装置など、種々の装置を設けるとよい。これにより、塗工部６２に供給される集電体シート１０を精度良く搬送することができる。
【００１２】
この実施形態では、塗工部６２は、２つのバックロール３０、３２と、電極ペースト２１、２２を塗布する塗布ノズル４０とを備えている。
バックロール３０は、図７に示すように、集電体シート１０の第１面１１に電極ペースト２１を塗工する場合に、集電体シート１０が通され、集電体シートを支持するロールである。この場合、集電体シート１０は、所定のガイドロール６６ａに通されて、当該バックロール３０に案内される。バックロール３２は、図８に示すように、集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工する場合に、集電体シート１０が通され、集電体を支持するロールである。この場合、集電体シート１０は、所定のガイドロール６６ｂに通されて、当該バックロール３２に案内される。また、この実施形態では、塗布ノズル４０は、図７および図８に示すように、バックロール３０とバックロール３２にそれぞれ概ね対向する位置に移動可能に構成されている。
なお、当該塗布ノズル４０の移動機構については図示および詳細な説明を省略する。また、この実施形態では、塗布ノズル４０は、バックロール３０とバックロール３２にそれぞれ概ね対向する位置に移動可能に構成されているが、塗布ノズル４０は、これに限定されない。例えば、バックロール３０とバックロール３２にそれぞれ概ね対向する位置に、それぞれ異なる塗布ノズル４０を設けても良い。
【００１３】
次に、第１塗工工程を説明する。第１塗工工程では、図７に示すように、集電体シート１０は第１面１１に電極ペースト２１が塗工される。この実施形態では、かかる第１塗工工程では、ロール状に巻き取られた無垢の集電体シート１０が繰出部６１にセットされる。集電体シート１０は、繰出部６１から繰出され、所定のガイドロール６６ａを通して、バックロール３０に通される。バックロール３０には、集電体シート１０の第２面１２が巻き掛けられる。塗布ノズル４０は、当該バックロール３０に概ね対向する位置に移動させておき、図１に示すように、集電体シート１０を走行させつつ、バックロール３０に巻き掛けられた集電体シート１０の第１面１１に電極ペースト２１を塗工する。
【００１４】
この際、バックロール３０は、図１および図２に示すように、円筒形状のロールであり、集電体シート１０の第２面１２は、バックロール３０の外周面に概ねぴったりと合う。このため、集電体シート１０の第１面１１は、バックロール３０の外周面に沿って概ね平坦になり、当該第１面１１に精度良く電極ペースト２１を塗工できる。第１面１１に電極ペースト２１が塗工された集電体シート１０は、乾燥部６３に供給して乾燥させる。その後、集電体シート１０は、巻取部６４においてロール状に巻き取られる。
【００１５】
次に、第２塗工工程を説明する。第２塗工工程では、集電体シート１０は第２面１２に電極ペースト２２が塗工される。この実施形態では、かかる第２塗工工程では、第１塗工工程で、第１面１１に電極ペースト２１が塗工され、その後ロール状に巻き取られた集電体シート１０が繰出部６１にセットされる。集電体シート１０は、図８に示すように、繰出部６１から繰出され、所定のガイドロール６６ｂを通して、バックロール３２に通される。バックロール３２には、集電体シート１０の第１面１１が巻き掛けられる。塗布ノズル４０は、当該バックロール３２に概ね対向する位置に移動させておき、図５に示すように、集電体シート１０を走行させつつ、バックロール３２に巻き掛けられた集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工する。
【００１６】
この帯状電極の製造方法によれば、第２塗工工程では、第１塗工工程で第１面１１に塗工された電極ペースト２１がはまり得る溝３３が外周面に形成されたバックロール３２が用いられている。そして、当該バックロール３２に第１面１１を巻き掛けて集電体シート１０を進行させつつ、当該バックロール３２に巻き掛けられた集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工する。
この際、集電体シート１０の第１面１１に塗工された電極ペースト２１が、バックロール３２の溝３３にはまるので、電極ペースト２２が塗工される第２面１２を平坦に保ち易く、第２面１２に電極ペースト２２をより精度良く塗工できる。
そして、第２面１２に電極ペースト２２を塗工した後、集電体シート１０は、乾燥部６３に供給され、第２面１２に塗工された電極ペースト２２を乾燥させて巻取部６４においてロール状に巻き取られる。
【００１７】
このように、この実施形態では、バックロール３２の外周面に、第１塗工工程で第１面１１に塗工された電極ペースト２１がはまり得る溝３３が形成されている。このため、電極ペースト２１が盛り上がった第１面１１をバックロール３２に巻き掛けても、集電体シート１０の第２面１２を概ね平坦に保つことができる。このため、集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２をより精度良く塗工することができる。
さらに、この実施形態では、集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工する第２塗工工程において、集電体シート１０の第１面１１がバックロール３２に巻き掛けられているので、塗布ノズル４０と集電体シート１０との距離が安定する。また、バックロール３２の溝３３に第１塗工工程で第１面１１に塗工された電極ペースト２１がはまるので、塗布ノズル４０に対して集電体シート１０が幅方向にも大きくずれ難い。このため、塗工部６２での集電体シート１０の走行が安定し、集電体シート１０の第２面１２に対して、電極ペースト２２をさらに精度良く塗工することができる。
【００１８】
以上、本発明の一実施形態に係る帯状電極の製造方法および当該製造方法を具現化した帯状電極の製造装置の一例を説明した。本発明に係る帯状電極の製造方法および帯状電極の製造装置は上述した実施形態に限定されない。
【００１９】
例えば、第２塗工工程で用いられるバックロール３２に形成された溝３３の幅ｘ１は、図６に示すように、第１面１１に塗工された電極ペースト２１の幅ｘ２に応じて、適切な幅にするとよい。この実施形態では、当該溝３３の幅ｘ１は、第１面１１に塗工された電極ペースト２１の幅ｘ２よりも広くしている。このように溝３３の幅ｘ１を設定することにより、集電体シート１０の電極ペースト２１を確実に、バックロール３２の溝３３にはめることができる。さらに、溝３３の幅ｘ１は、集電体シート１０の幅ｘ３よりも狭くしている。これにより、溝３３の外側において、バックロール３２の外周面によって、集電体シート１０の未塗工部１３、１４を支持することができる。
また、溝３３の深さｙ１は、第１面１１に塗工された電極ペースト２１の盛り上がり量に応じて設定するとよい。この実施形態では、当該溝３３の深さｙ１は、第１面１１に塗工された電極ペースト２１の盛り上がり量と同じ深さにしている。なお、電極ペースト２１の盛り上がり量は、若干斑が生じ得るので、溝３３の深さｙ１は、第１面１１に塗工された電極ペースト２１の盛り上がり量に対して、多少の差があってよい。溝３３の深さｙ１は、電極ペースト２１の盛り上がり量に対して多少の差があっても、当該溝３３が全くない場合（図３、図４に示す場合）に比べて、集電体シート１０を平坦に保つことができ、電極ペースト２２を精度良く第２面１２に塗工することができる。また、図６に示す例では、溝３３の縁３３ａは、略直角に切り立っているが、当該溝３３の縁３３ａは、バックロール３２の幅方向外側に向けて広がったテーパ面で形成してもよい。溝３３の縁３３ａをテーパにすることによって、集電体シート１０の第１面１１に塗工された電極ペースト２１がはまり易くなる。この場合、溝３３の縁３３ａは、両縁をテーパにしてもよいし、何れか一方の縁だけテーパにしてもよい。
【００２０】
また、上述した実施形態では、集電体シート１０の幅方向の両端に電極ペースト２１、２２が塗工されない未塗工部１３、１４があり、電極ペースト２１、２２は、当該未塗工部１３、１４を除く幅方向の中間部分に塗工される帯状電極を例示した。かかる帯状電極は、例えば、集電体シート１０を幅方向の中心線に沿って切断して、捲回電極用の帯状電極として用いられる。帯状電極は、かかる形態に限定されない。例えば、図９に示すように、集電体シート１０の両面に幅方向に複数本の電極ペースト８１、８２、８３を塗工してもよい。この集電体シート１０は、図中のｚ１〜ｚ５で長さ方向に切断することによって、６本の帯状電極にすることができる。
この場合、集電体シート１０の第２面１２を塗工する工程においては、図１０に示すように、当該電極ペースト８１〜８３に対応して溝３３ｂが形成されたバックロール３２ｂを用いるとよい。これにより、集電体シート１０に塗工された電極ペースト８１〜８３が、バックロール３２ｂの溝３３ｂにはまる。これにより、第２塗工工程において集電体シート１０が概ね平坦になり、第２面１２に精度良く電極ペースト８１〜８３を塗工することができる。また、図示は省略するが、バックロールの溝を１つとし、当該溝の幅は、集電体シート１０に塗工された複数の電極ペースト８１〜８３が全てはまり得る幅にしてもよい。
【００２１】
本発明に係る帯状電極の製造方法は、帯状の集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極を有する電池の製造方法において、当該帯状電極を製造する方法に採用することができる。本発明に係る帯状電極の製造方法によれば、集電体シートの両面に精度良く電極ペーストを塗工することができる。このため、電池を製造する際の歩留まりを減少させることができる。以下、集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極を有する電池の製造方法を説明する。
【００２２】
当該帯状電極を用いて製造された電池について例示する。電極ペースト２１、２２が塗工された集電体シート１０は、集電体シート１０や電極ペースト２１、２２の材料に応じて、正負の帯状電極を構成する。そして、電池を製造する場合には、当該集電体シート１０は所定の幅に切断され、セパレータを介して電極ペースト２１、２２が塗工された部位を重ねられる。
【００２３】
例えば、リチウムイオン二次電池(lithium-ion secondary battery)の捲回電極体１００は、図１１および図１２に示すように、帯状正極１０１と、第１帯状セパレータ１０２と、帯状負極１０３と、第２帯状セパレータ１０４とが、順に重ねられて巻き取られている。なお、帯状正極１０１は、正の帯状電極であり、帯状負極１０３は負の帯状電極である。また、以下の説明において、適宜、帯状正極１０１と、帯状負極１０３を総称して「帯状電極」という。
【００２４】
帯状正極１０１は、この実施形態では、アルミニウム箔からなる集電体シート１３１（正極集電体）の両面にリチウムを含む電極材料１３２（正極活物質）が塗工されている。当該電極材料１３２としては、例えば、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）などが挙げられる。
帯状負極１０３は、この実施形態では、銅箔からなる集電体シート１４１（負極集電体）の両面に電極材料１４２（負極活物質）が塗工されている。当該電極材料１４２に含まれる負極活物質としては、例えば、グラファイト（Graphite）やアモルファスカーボン（Amorphous Carbon）などの炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等などが挙げられる。
帯状セパレータ１０２、１０４は、イオン性物質が透過可能な膜であり、この実施形態では、ポリプロピレン製の微多孔膜を用いている。
【００２５】
この実施形態では、正負の帯状電極１０１、１０３は、それぞれ集電体シート１３１、１４１に電極材料１３２、１４２が塗工されている。電極材料１３２、１４２は集電体シート１３１、１４１の幅方向片側に偏って塗工されており、集電体シート１３１、１４１の幅方向反対側の縁部には塗工されていない。正負の帯状電極１０１、１０３のうち、集電体シート１３１、１４１に電極材料１３２、１４２が塗工された部位を塗工部１０１ａ、１０３ａといい、集電体シート１３１、１４１に電極材料１３２、１４２が塗工されていない部位を未塗工部１０１ｂ、１０３ｂという。
【００２６】
図１２は、帯状正極１０１と、第１帯状セパレータ１０２と、帯状負極１０３と、第２帯状セパレータ１０４とが順に重ねられた状態を示す幅方向の断面図である。帯状正極１０１の塗工部１０１ａと帯状負極１０３の塗工部１０３ａは、それぞれ帯状セパレータ１０２、１０４を挟んで対向している。図１１および図１２に示すように、捲回電極体１００の捲回方向に直交する方向（巻き軸方向）の両側において、帯状正極１０１と帯状負極１０３の未塗工部１０１ｂ、１０３ｂは、帯状セパレータ１０２、１０４からそれぞれはみ出ている。当該帯状正極１０１と帯状負極１０３の未塗工部１０１ｂ、１０３ｂは、捲回電極体１００の正極と負極の集電体１０１ｂ１、１０３ｂ１をそれぞれ形成している。
【００２７】
かかるリチウムイオン二次電池では、放充電時に、帯状正極１０１の塗工部１０１ａと帯状負極１０３の塗工部１０３ａの間で、帯状セパレータ１０２、１０４を通してリチウムイオンが行き来する。この際、リチウムイオンの析出するのを防止するため、帯状正極１０１の塗工部１０１ａは、帯状負極１０３の塗工部１０３ａからはみ出ないようにしたい。帯状正極１０１の塗工部１０１ａは、帯状負極１０３の塗工部１０３ａからはみ出ないように構成することによって、放充電時に、リチウムイオンの析出するのを防止することができる。
【００２８】
このため、図１１および図１２に示すように、帯状正極１０１の両側において、帯状正極１０１の塗工部１０１ａの縁から帯状負極１０３の塗工部１０３ａの縁がはみ出る距離ｄ１、ｄ２に、それぞれ予め定めた距離を確保している。
また、帯状正極１０１の塗工部１０１ａと帯状負極１０３の塗工部１０３ａが、それぞれ帯状セパレータ１０２、１０４からはみ出ないようにして内部短絡を防止している。帯状正極１０１の塗工部１０１ａと帯状負極１０３の塗工部１０３ａの幅については、製造上の誤差があったり、帯状正極１０１と帯状負極１０３、および、帯状セパレータ１０２、１０４が重ねられる際に幅方向にずれが生じたりする。このため、誤差やずれを許容するべく、帯状負極１０３の塗工部１０３ａの幅ｂと帯状正極１０１の塗工部１０１ａの幅ａとの差分（ｂ−ａ）、第１帯状セパレータ１０２と第２帯状セパレータ１０４の幅ｃ１、ｃ２と帯状負極１０３の塗工部１０３ａの幅ｂとの差分（（ｃ１、ｃ２）−ｂ）に所要の距離を設定している。
【００２９】
この帯状電極１０１、１０３において、電極ペースト２１、２２を精度良く塗工することができれば、上述した距離ｄ１、ｄ２、差分（ｂ−ａ）および差分（（ｃ１、ｃ２）−ｂ）を小さく設定することができる。本発明に係る帯状電極の製造方法によれば、集電体シート１０に電極ペースト２１、２２を精度良く塗工することができるので、上述した距離ｄ１、ｄ２、差分（ｂ−ａ）および差分（（ｃ１、ｃ２）−ｂ）を小さく設定することができる。これによって、各帯状電極１０１、１０３や帯状セパレータ１０２、１０４の歩留まりを良くすることができ、しいては電池の生産コストを低減させることができる。
【００３０】
かかる捲回電極体１００は、図１３に示すように、電池ケース３００に収容される。電池ケース３００には、電解液が注入される。電解液は、適当な電解質塩（例えばＬｉＰＦ６等のリチウム塩）を適当量含むジエチルカーボネート、エチレンカーボネート等の混合溶媒のような非水電解液で構成することができる。
また、電池ケース３００には、正極外部端子３０１と負極外部端子３０３が設けられている。正極外部端子３０１は捲回電極体１００の正極集電体１０１ｂ１（図１１参照）と電気的に接続され、負極外部端子３０３は捲回電極体１００の負極集電体１０３ｂ１（図１１参照）と電気的に接続される。
なお、電池ケース３００は、従来の単電池と同様に、安全弁や電解液注入孔等が設けられている。また、図示しないが、各単一の電池１０００の正極外部端子３０１および負極外部端子３０３を相互に直列に接続することによって所望する電圧の組電池を構築することができる。
【００３１】
以上、帯状電極について、リチウムイオン二次電池を構成する帯状電極を例示したが、リチウムイオン二次電池を構成する帯状電極は上記に限定されない。また、本発明に係る帯状電極の製造方法で製造される帯状電極は、リチウムイオン二次電池を構成する帯状電極に限らない。本発明に係る帯状電極の製造方法は、種々の帯状電極の製造方法に適用できる。すなわち、リチウムイオン二次電池以外の二次電池や蓄電池など帯状電極を有する種々の電池について、本発明に係る帯状電極の製造方法を、帯状電極を製造する方法として採用することができる。
【００３２】
また、本発明は、上記のとおり、二次電池の寿命について信頼性を向上させる構造として優れている。かかる特性により、本発明に係る電池は、例えば、図１４に模式的に示すように、自動車等の車両１に搭載されるモーター（電動機）用の電池１０００として好適に使用でき、具体的に一例を挙げれば、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車の電源（二次電池）として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態において、集電体シートの第１面に電極ペーストを塗工する工程を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施形態において、集電体シートの第１面に電極ペーストを塗工する工程を示す断面図。
【図３】集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する工程を示す斜視図。
【図４】集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する工程を示す断面図。
【図５】本発明の一実施形態において、集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する工程を示す斜視図。
【図６】本発明の一実施形態において、集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する工程を示す断面図。
【図７】本発明の一実施形態における帯状電極の製造装置を示す図。
【図８】本発明の一実施形態における帯状電極の製造装置を示す図。
【図９】集電体シートに電極ペーストを塗工するパターンの変形例を示す図。
【図１０】バックロールの変形例を示す図。
【図１１】帯状電極を用いた捲回電極体の構造を示す図。
【図１２】帯状電極を用いた捲回電極体の断面図。
【図１３】集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極を有する電池の構造を示す図。
【図１４】電池を搭載した車両を示す図。
【符号の説明】
【００３４】
１ 車両
１０ 集電体シート
１１ 集電体シートの第１面
１２ 集電体シートの第２面
１３、１４ 未塗工部
２１、２２ 電極ペースト
３０ 集電体シートの第１面を塗工する際のバックロール
３２、３２ａ、３２ｂ 集電体シートの第２面を塗工する際のバックロール
３３、３３ｂ バックロールの外周面に形成された溝
４０ 塗布ノズル
６０ 帯状電極の製造装置（集電体シートに電極ペーストを塗工する装置）
６１ 繰出部
６２ 塗工部
６３ 乾燥部
６４ 巻取部
６６ ガイドロール
８１-８３ 電極ペースト
１００ 捲回電極体
１０１ 帯状正極（帯状電極）
１０１ａ、１０３ａ 塗工部
１０１ｂ、１０３ｂ 未塗工部
１０１ｂ１ 正極集電体
１０２、１０４ 帯状セパレータ
１０３ 帯状負極（帯状電極）
１０３ｂ１ 負極集電体
１３１ 集電体シート
１３２ 電極材料（正極材料）
１４１ 集電体シート
１４２ 電極材料（負極材料）
３００ 電池ケース
３０１ 正極外部端子
３０３ 負極外部端子
１０００ 電池
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状電極の製造方法に関し、特に、帯状の集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯状電極の製造方法（特に、帯状の集電体シートの両面に電極ペーストを塗工する方法）は、例えば、特開２０００−３５３５１４号公報に開示されている。同公報に開示された塗工装置は、繰出部から繰り出される集電体シートの第１面に電極ペーストを塗工する。そして、乾燥室で電極ペーストを乾燥させた後、集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する。そして、再び乾燥室でペースト材料を乾燥させた後、巻取り部に巻き取っている。なお、同公報に開示された方法では、集電体シートの第２面をロールに巻き掛け、ロール間で集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工している。ここで、集電体シートの第１面は、集電体シートの裏表両面のうち、先に電極ペーストが塗工される面であり、集電体シートの第２面は、後で電極ペーストが塗工される面である。
【特許文献１】特開２０００−３５３５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
帯状電極は、集電体シートに対して電極ペーストを出来る限り精度良く塗工したい。同公報に開示されているように、集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する工程において、集電体シートの第２面をロールに巻き掛け、ロール間で電極ペーストを塗工している。この場合、集電体シートは、ロール間では集電体シートに作用する張力などによって撓んだり、ばたついたりする。このため塗布ノズルとの距離が安定しない場合があるなど、電極ペーストを精度良く塗工することが難しい。本発明は、かかる帯状電極に関し、電極ペーストを精度良く塗工できる製造方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る帯状電極の製造方法は、帯状の集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極の製造方法であり、集電体シートの第１面に電極ペーストを塗工する第１塗工工程と、集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する第２塗工工程とを有している。第２塗工工程では、第１塗工工程で第１面に塗工された電極ペーストがはまり得る溝が外周面に形成されたバックロールが用いられる。そして、当該バックロールに第１面を巻き掛け、当該集電体シートを進行させつつ、当該バックロールに巻き掛けられた集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する。
この帯状電極の製造方法によれば、第２塗工工程では、第１塗工工程で第１面に塗工された電極ペーストがはまり得る溝が外周面に形成されたバックロールが用いられている。このため、当該溝に第１塗工工程で第１面に塗工された電極ペーストがはまり、電極ペーストが塗工される集電体シートの第２面を平坦に保ち易く、第２面に電極ペーストをより精度良く塗工できる。
【０００５】
この場合、バックロールに形成された溝の幅は、例えば、第１面に塗工された電極ペーストの塗工幅よりも広いとよい。また、バックロールに形成された溝の幅は、例えば、帯状の集電体シートの幅よりも狭いとよい。
かかる帯状電極の製造方法は、集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極を有する電池の製造方法に採用することができる。
また、本発明に係る帯状電極の製造装置は、帯状の集電体シートの第１面に電極ペーストを塗工する第１塗工部と、集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する第２塗工部とを備えている。第２塗工部は、集電体シートの第１面が巻き掛けられるバックロールを備え、バックロールの外周面には、第１塗工工程で集電体シートの第１面に塗工された電極ペーストがはまり得る溝が形成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の一実施形態に係る帯状電極の製造方法を図面に基づいて説明する。なお、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付している。
【０００７】
本発明者が考えている帯状電極の製造方法は、以下のような工程を含んでいる。すなわち、まず、図１および図２に示すように、帯状の集電体シート１０の第１面１１に電極ペースト２１を塗工し、乾燥させる。次に、図３に示すように、集電体シート１０の第１面１１をバックロール３２ａに巻き掛けて、集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工し、乾燥させ、集電体シートの両面に電極ペーストを塗工する。ここで、電極ペーストは、電極活物質を含むペースト状の材料であり、例えば、電極活物質と導電材とバインダ（結合材）などを混ぜ合わせてペースト状にした電極合材ペーストが含まれる。また、かかる電極ペーストを塗工し、乾燥させることによって、集電体シート１０に電極活物質を含むいわゆる電極合材層を形成することができる。
【０００８】
この場合、集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工する工程において、集電体シート１０がバックロール３２ａに支持されているので、電極ペースト２２を塗布する塗布ノズル４０に対する集電体シートの距離を安定させることができる。このため、特許文献１に記載されているように、ロール間で張設された部位で集電体シートに電極ペーストを塗工する場合に比べて、電極ペーストを精度良く塗工することができる。
【０００９】
しかしながら、本発明者は、かかる第２面に形成された電極ペーストの幅などの塗工精度が、第１面に比べて悪くなる場合があると考えた。
すなわち、帯状電極は、図１〜図３に示すように、集電体シート１０の幅方向の両端に電極ペースト２１、２２が塗工されない未塗工部１３、１４を設け、幅方向の中間部分に電極ペースト２１、２２を塗工する場合がある。このように、集電体シート１０の幅方向の一部に電極ペースト２１、２２が塗工されない未塗工部１３、１４がある場合には、集電体シート１０の第１面１１に、既に電極ペースト２１が乾燥した電極合材層が盛り上がっている。
このため、集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工する工程では、図４に示すように、集電体シート１０の一部（例えば、図４では集電体シート１０の端部ｍ）がバックロール３２ａから浮いた状態になり、集電体シート１０の第２面に段差が生じ得る。このため、集電体シート１０の第２面１２に塗工される電極ペースト２２にダレやゆがみが生じる可能性がある。
本発明者は、かかる知見を基に、集電体シート１０の第２面１２において、かかる電極ペースト２２のダレやゆがみを抑制し、集電体シートに対して電極ペーストを出来る限り精度良く塗工できる方法を創案した。
【００１０】
本発明の一実施形態に係る帯状電極の製造方法は、第１塗工工程と、第２塗工工程とを有している。第１塗工工程は、図１および図２に示すように、集電体シート１０の第１面１１に電極ペースト２１を塗工する。第２塗工工程は、図５および図６に示すように、集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工する。
この実施形態では、集電体シート１０の幅方向の両端に電極ペースト２１、２２が塗工されない未塗工部１３、１４がある。電極ペースト２１、２２は、当該未塗工部１３、１４を除く幅方向の中間部分に塗工される。
【００１１】
帯状電極を製造する製造装置６０（ここでは、集電体シートに電極ペーストを塗工する装置）は、図７に示すように、繰出部６１と、塗工部６２と、乾燥部６３と、巻取部６４とを備えている。
繰出部６１は、ロール状に巻き取られた集電体シート１０がセットされ、集電体シート１０を繰出す部位である。塗工部６２は、集電体シート１０に電極ペースト２１、２２を塗工する部位である。乾燥部６３は、塗工部６２で集電体シート１０に塗工された電極ペースト２１、２２を乾燥させる部位である。巻取部６４は、電極ペースト２１、２２が塗工された集電体シート１０がロール状に巻き取られる部位である。繰出部６１から繰出された集電体シート１０は、図７に示すように、複数のガイドロール６６に案内されて、繰出部６１から塗工部６２、乾燥部６３を順に通り巻取部６４に至る経路で走行する。なお、図示は省略するが、製造装置６０は、集電体シート１０を精度良く搬送する公知の手段を備えているとよい。例えば、当該集電体シート１０の走行経路に、集電体シート１０の幅方向の位置を検出する位置検知装置や、集電体シート１０の幅方向のズレを補正する補正装置や、集電体シート１０に適当な張力を作用させる張力調整装置など、種々の装置を設けるとよい。これにより、塗工部６２に供給される集電体シート１０を精度良く搬送することができる。
【００１２】
この実施形態では、塗工部６２は、２つのバックロール３０、３２と、電極ペースト２１、２２を塗布する塗布ノズル４０とを備えている。
バックロール３０は、図７に示すように、集電体シート１０の第１面１１に電極ペースト２１を塗工する場合に、集電体シート１０が通され、集電体シートを支持するロールである。この場合、集電体シート１０は、所定のガイドロール６６ａに通されて、当該バックロール３０に案内される。バックロール３２は、図８に示すように、集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工する場合に、集電体シート１０が通され、集電体を支持するロールである。この場合、集電体シート１０は、所定のガイドロール６６ｂに通されて、当該バックロール３２に案内される。また、この実施形態では、塗布ノズル４０は、図７および図８に示すように、バックロール３０とバックロール３２にそれぞれ概ね対向する位置に移動可能に構成されている。
なお、当該塗布ノズル４０の移動機構については図示および詳細な説明を省略する。また、この実施形態では、塗布ノズル４０は、バックロール３０とバックロール３２にそれぞれ概ね対向する位置に移動可能に構成されているが、塗布ノズル４０は、これに限定されない。例えば、バックロール３０とバックロール３２にそれぞれ概ね対向する位置に、それぞれ異なる塗布ノズル４０を設けても良い。
【００１３】
次に、第１塗工工程を説明する。第１塗工工程では、図７に示すように、集電体シート１０は第１面１１に電極ペースト２１が塗工される。この実施形態では、かかる第１塗工工程では、ロール状に巻き取られた無垢の集電体シート１０が繰出部６１にセットされる。集電体シート１０は、繰出部６１から繰出され、所定のガイドロール６６ａを通して、バックロール３０に通される。バックロール３０には、集電体シート１０の第２面１２が巻き掛けられる。塗布ノズル４０は、当該バックロール３０に概ね対向する位置に移動させておき、図１に示すように、集電体シート１０を走行させつつ、バックロール３０に巻き掛けられた集電体シート１０の第１面１１に電極ペースト２１を塗工する。
【００１４】
この際、バックロール３０は、図１および図２に示すように、円筒形状のロールであり、集電体シート１０の第２面１２は、バックロール３０の外周面に概ねぴったりと合う。このため、集電体シート１０の第１面１１は、バックロール３０の外周面に沿って概ね平坦になり、当該第１面１１に精度良く電極ペースト２１を塗工できる。第１面１１に電極ペースト２１が塗工された集電体シート１０は、乾燥部６３に供給して乾燥させる。その後、集電体シート１０は、巻取部６４においてロール状に巻き取られる。
【００１５】
次に、第２塗工工程を説明する。第２塗工工程では、集電体シート１０は第２面１２に電極ペースト２２が塗工される。この実施形態では、かかる第２塗工工程では、第１塗工工程で、第１面１１に電極ペースト２１が塗工され、その後ロール状に巻き取られた集電体シート１０が繰出部６１にセットされる。集電体シート１０は、図８に示すように、繰出部６１から繰出され、所定のガイドロール６６ｂを通して、バックロール３２に通される。バックロール３２には、集電体シート１０の第１面１１が巻き掛けられる。塗布ノズル４０は、当該バックロール３２に概ね対向する位置に移動させておき、図５に示すように、集電体シート１０を走行させつつ、バックロール３２に巻き掛けられた集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工する。
【００１６】
この帯状電極の製造方法によれば、第２塗工工程では、第１塗工工程で第１面１１に塗工された電極ペースト２１がはまり得る溝３３が外周面に形成されたバックロール３２が用いられている。そして、当該バックロール３２に第１面１１を巻き掛けて集電体シート１０を進行させつつ、当該バックロール３２に巻き掛けられた集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工する。
この際、集電体シート１０の第１面１１に塗工された電極ペースト２１が、バックロール３２の溝３３にはまるので、電極ペースト２２が塗工される第２面１２を平坦に保ち易く、第２面１２に電極ペースト２２をより精度良く塗工できる。
そして、第２面１２に電極ペースト２２を塗工した後、集電体シート１０は、乾燥部６３に供給され、第２面１２に塗工された電極ペースト２２を乾燥させて巻取部６４においてロール状に巻き取られる。
【００１７】
このように、この実施形態では、バックロール３２の外周面に、第１塗工工程で第１面１１に塗工された電極ペースト２１がはまり得る溝３３が形成されている。このため、電極ペースト２１が盛り上がった第１面１１をバックロール３２に巻き掛けても、集電体シート１０の第２面１２を概ね平坦に保つことができる。このため、集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２をより精度良く塗工することができる。
さらに、この実施形態では、集電体シート１０の第２面１２に電極ペースト２２を塗工する第２塗工工程において、集電体シート１０の第１面１１がバックロール３２に巻き掛けられているので、塗布ノズル４０と集電体シート１０との距離が安定する。また、バックロール３２の溝３３に第１塗工工程で第１面１１に塗工された電極ペースト２１がはまるので、塗布ノズル４０に対して集電体シート１０が幅方向にも大きくずれ難い。このため、塗工部６２での集電体シート１０の走行が安定し、集電体シート１０の第２面１２に対して、電極ペースト２２をさらに精度良く塗工することができる。
【００１８】
以上、本発明の一実施形態に係る帯状電極の製造方法および当該製造方法を具現化した帯状電極の製造装置の一例を説明した。本発明に係る帯状電極の製造方法および帯状電極の製造装置は上述した実施形態に限定されない。
【００１９】
例えば、第２塗工工程で用いられるバックロール３２に形成された溝３３の幅ｘ１は、図６に示すように、第１面１１に塗工された電極ペースト２１の幅ｘ２に応じて、適切な幅にするとよい。この実施形態では、当該溝３３の幅ｘ１は、第１面１１に塗工された電極ペースト２１の幅ｘ２よりも広くしている。このように溝３３の幅ｘ１を設定することにより、集電体シート１０の電極ペースト２１を確実に、バックロール３２の溝３３にはめることができる。さらに、溝３３の幅ｘ１は、集電体シート１０の幅ｘ３よりも狭くしている。これにより、溝３３の外側において、バックロール３２の外周面によって、集電体シート１０の未塗工部１３、１４を支持することができる。
また、溝３３の深さｙ１は、第１面１１に塗工された電極ペースト２１の盛り上がり量に応じて設定するとよい。この実施形態では、当該溝３３の深さｙ１は、第１面１１に塗工された電極ペースト２１の盛り上がり量と同じ深さにしている。なお、電極ペースト２１の盛り上がり量は、若干斑が生じ得るので、溝３３の深さｙ１は、第１面１１に塗工された電極ペースト２１の盛り上がり量に対して、多少の差があってよい。溝３３の深さｙ１は、電極ペースト２１の盛り上がり量に対して多少の差があっても、当該溝３３が全くない場合（図３、図４に示す場合）に比べて、集電体シート１０を平坦に保つことができ、電極ペースト２２を精度良く第２面１２に塗工することができる。また、図６に示す例では、溝３３の縁３３ａは、略直角に切り立っているが、当該溝３３の縁３３ａは、バックロール３２の幅方向外側に向けて広がったテーパ面で形成してもよい。溝３３の縁３３ａをテーパにすることによって、集電体シート１０の第１面１１に塗工された電極ペースト２１がはまり易くなる。この場合、溝３３の縁３３ａは、両縁をテーパにしてもよいし、何れか一方の縁だけテーパにしてもよい。
【００２０】
また、上述した実施形態では、集電体シート１０の幅方向の両端に電極ペースト２１、２２が塗工されない未塗工部１３、１４があり、電極ペースト２１、２２は、当該未塗工部１３、１４を除く幅方向の中間部分に塗工される帯状電極を例示した。かかる帯状電極は、例えば、集電体シート１０を幅方向の中心線に沿って切断して、捲回電極用の帯状電極として用いられる。帯状電極は、かかる形態に限定されない。例えば、図９に示すように、集電体シート１０の両面に幅方向に複数本の電極ペースト８１、８２、８３を塗工してもよい。この集電体シート１０は、図中のｚ１〜ｚ５で長さ方向に切断することによって、６本の帯状電極にすることができる。
この場合、集電体シート１０の第２面１２を塗工する工程においては、図１０に示すように、当該電極ペースト８１〜８３に対応して溝３３ｂが形成されたバックロール３２ｂを用いるとよい。これにより、集電体シート１０に塗工された電極ペースト８１〜８３が、バックロール３２ｂの溝３３ｂにはまる。これにより、第２塗工工程において集電体シート１０が概ね平坦になり、第２面１２に精度良く電極ペースト８１〜８３を塗工することができる。また、図示は省略するが、バックロールの溝を１つとし、当該溝の幅は、集電体シート１０に塗工された複数の電極ペースト８１〜８３が全てはまり得る幅にしてもよい。
【００２１】
本発明に係る帯状電極の製造方法は、帯状の集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極を有する電池の製造方法において、当該帯状電極を製造する方法に採用することができる。本発明に係る帯状電極の製造方法によれば、集電体シートの両面に精度良く電極ペーストを塗工することができる。このため、電池を製造する際の歩留まりを減少させることができる。以下、集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極を有する電池の製造方法を説明する。
【００２２】
当該帯状電極を用いて製造された電池について例示する。電極ペースト２１、２２が塗工された集電体シート１０は、集電体シート１０や電極ペースト２１、２２の材料に応じて、正負の帯状電極を構成する。そして、電池を製造する場合には、当該集電体シート１０は所定の幅に切断され、セパレータを介して電極ペースト２１、２２が塗工された部位を重ねられる。
【００２３】
例えば、リチウムイオン二次電池(lithium-ion secondary battery)の捲回電極体１００は、図１１および図１２に示すように、帯状正極１０１と、第１帯状セパレータ１０２と、帯状負極１０３と、第２帯状セパレータ１０４とが、順に重ねられて巻き取られている。なお、帯状正極１０１は、正の帯状電極であり、帯状負極１０３は負の帯状電極である。また、以下の説明において、適宜、帯状正極１０１と、帯状負極１０３を総称して「帯状電極」という。
【００２４】
帯状正極１０１は、この実施形態では、アルミニウム箔からなる集電体シート１３１（正極集電体）の両面にリチウムを含む電極材料１３２（正極活物質）が塗工されている。当該電極材料１３２としては、例えば、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）などが挙げられる。
帯状負極１０３は、この実施形態では、銅箔からなる集電体シート１４１（負極集電体）の両面に電極材料１４２（負極活物質）が塗工されている。当該電極材料１４２に含まれる負極活物質としては、例えば、グラファイト（Graphite）やアモルファスカーボン（Amorphous Carbon）などの炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等などが挙げられる。
帯状セパレータ１０２、１０４は、イオン性物質が透過可能な膜であり、この実施形態では、ポリプロピレン製の微多孔膜を用いている。
【００２５】
この実施形態では、正負の帯状電極１０１、１０３は、それぞれ集電体シート１３１、１４１に電極材料１３２、１４２が塗工されている。電極材料１３２、１４２は集電体シート１３１、１４１の幅方向片側に偏って塗工されており、集電体シート１３１、１４１の幅方向反対側の縁部には塗工されていない。正負の帯状電極１０１、１０３のうち、集電体シート１３１、１４１に電極材料１３２、１４２が塗工された部位を塗工部１０１ａ、１０３ａといい、集電体シート１３１、１４１に電極材料１３２、１４２が塗工されていない部位を未塗工部１０１ｂ、１０３ｂという。
【００２６】
図１２は、帯状正極１０１と、第１帯状セパレータ１０２と、帯状負極１０３と、第２帯状セパレータ１０４とが順に重ねられた状態を示す幅方向の断面図である。帯状正極１０１の塗工部１０１ａと帯状負極１０３の塗工部１０３ａは、それぞれ帯状セパレータ１０２、１０４を挟んで対向している。図１１および図１２に示すように、捲回電極体１００の捲回方向に直交する方向（巻き軸方向）の両側において、帯状正極１０１と帯状負極１０３の未塗工部１０１ｂ、１０３ｂは、帯状セパレータ１０２、１０４からそれぞれはみ出ている。当該帯状正極１０１と帯状負極１０３の未塗工部１０１ｂ、１０３ｂは、捲回電極体１００の正極と負極の集電体１０１ｂ１、１０３ｂ１をそれぞれ形成している。
【００２７】
かかるリチウムイオン二次電池では、放充電時に、帯状正極１０１の塗工部１０１ａと帯状負極１０３の塗工部１０３ａの間で、帯状セパレータ１０２、１０４を通してリチウムイオンが行き来する。この際、リチウムイオンの析出するのを防止するため、帯状正極１０１の塗工部１０１ａは、帯状負極１０３の塗工部１０３ａからはみ出ないようにしたい。帯状正極１０１の塗工部１０１ａは、帯状負極１０３の塗工部１０３ａからはみ出ないように構成することによって、放充電時に、リチウムイオンの析出するのを防止することができる。
【００２８】
このため、図１１および図１２に示すように、帯状正極１０１の両側において、帯状正極１０１の塗工部１０１ａの縁から帯状負極１０３の塗工部１０３ａの縁がはみ出る距離ｄ１、ｄ２に、それぞれ予め定めた距離を確保している。
また、帯状正極１０１の塗工部１０１ａと帯状負極１０３の塗工部１０３ａが、それぞれ帯状セパレータ１０２、１０４からはみ出ないようにして内部短絡を防止している。帯状正極１０１の塗工部１０１ａと帯状負極１０３の塗工部１０３ａの幅については、製造上の誤差があったり、帯状正極１０１と帯状負極１０３、および、帯状セパレータ１０２、１０４が重ねられる際に幅方向にずれが生じたりする。このため、誤差やずれを許容するべく、帯状負極１０３の塗工部１０３ａの幅ｂと帯状正極１０１の塗工部１０１ａの幅ａとの差分（ｂ−ａ）、第１帯状セパレータ１０２と第２帯状セパレータ１０４の幅ｃ１、ｃ２と帯状負極１０３の塗工部１０３ａの幅ｂとの差分（（ｃ１、ｃ２）−ｂ）に所要の距離を設定している。
【００２９】
この帯状電極１０１、１０３において、電極ペースト２１、２２を精度良く塗工することができれば、上述した距離ｄ１、ｄ２、差分（ｂ−ａ）および差分（（ｃ１、ｃ２）−ｂ）を小さく設定することができる。本発明に係る帯状電極の製造方法によれば、集電体シート１０に電極ペースト２１、２２を精度良く塗工することができるので、上述した距離ｄ１、ｄ２、差分（ｂ−ａ）および差分（（ｃ１、ｃ２）−ｂ）を小さく設定することができる。これによって、各帯状電極１０１、１０３や帯状セパレータ１０２、１０４の歩留まりを良くすることができ、しいては電池の生産コストを低減させることができる。
【００３０】
かかる捲回電極体１００は、図１３に示すように、電池ケース３００に収容される。電池ケース３００には、電解液が注入される。電解液は、適当な電解質塩（例えばＬｉＰＦ６等のリチウム塩）を適当量含むジエチルカーボネート、エチレンカーボネート等の混合溶媒のような非水電解液で構成することができる。
また、電池ケース３００には、正極外部端子３０１と負極外部端子３０３が設けられている。正極外部端子３０１は捲回電極体１００の正極集電体１０１ｂ１（図１１参照）と電気的に接続され、負極外部端子３０３は捲回電極体１００の負極集電体１０３ｂ１（図１１参照）と電気的に接続される。
なお、電池ケース３００は、従来の単電池と同様に、安全弁や電解液注入孔等が設けられている。また、図示しないが、各単一の電池１０００の正極外部端子３０１および負極外部端子３０３を相互に直列に接続することによって所望する電圧の組電池を構築することができる。
【００３１】
以上、帯状電極について、リチウムイオン二次電池を構成する帯状電極を例示したが、リチウムイオン二次電池を構成する帯状電極は上記に限定されない。また、本発明に係る帯状電極の製造方法で製造される帯状電極は、リチウムイオン二次電池を構成する帯状電極に限らない。本発明に係る帯状電極の製造方法は、種々の帯状電極の製造方法に適用できる。すなわち、リチウムイオン二次電池以外の二次電池や蓄電池など帯状電極を有する種々の電池について、本発明に係る帯状電極の製造方法を、帯状電極を製造する方法として採用することができる。
【００３２】
また、本発明は、上記のとおり、二次電池の寿命について信頼性を向上させる構造として優れている。かかる特性により、本発明に係る電池は、例えば、図１４に模式的に示すように、自動車等の車両１に搭載されるモーター（電動機）用の電池１０００として好適に使用でき、具体的に一例を挙げれば、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車の電源（二次電池）として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態において、集電体シートの第１面に電極ペーストを塗工する工程を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施形態において、集電体シートの第１面に電極ペーストを塗工する工程を示す断面図。
【図３】集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する工程を示す斜視図。
【図４】集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する工程を示す断面図。
【図５】本発明の一実施形態において、集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する工程を示す斜視図。
【図６】本発明の一実施形態において、集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する工程を示す断面図。
【図７】本発明の一実施形態における帯状電極の製造装置を示す図。
【図８】本発明の一実施形態における帯状電極の製造装置を示す図。
【図９】集電体シートに電極ペーストを塗工するパターンの変形例を示す図。
【図１０】バックロールの変形例を示す図。
【図１１】帯状電極を用いた捲回電極体の構造を示す図。
【図１２】帯状電極を用いた捲回電極体の断面図。
【図１３】集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極を有する電池の構造を示す図。
【図１４】電池を搭載した車両を示す図。
【符号の説明】
【００３４】
１ 車両
１０ 集電体シート
１１ 集電体シートの第１面
１２ 集電体シートの第２面
１３、１４ 未塗工部
２１、２２ 電極ペースト
３０ 集電体シートの第１面を塗工する際のバックロール
３２、３２ａ、３２ｂ 集電体シートの第２面を塗工する際のバックロール
３３、３３ｂ バックロールの外周面に形成された溝
４０ 塗布ノズル
６０ 帯状電極の製造装置（集電体シートに電極ペーストを塗工する装置）
６１ 繰出部
６２ 塗工部
６３ 乾燥部
６４ 巻取部
６６ ガイドロール
８１-８３ 電極ペースト
１００ 捲回電極体
１０１ 帯状正極（帯状電極）
１０１ａ、１０３ａ 塗工部
１０１ｂ、１０３ｂ 未塗工部
１０１ｂ１ 正極集電体
１０２、１０４ 帯状セパレータ
１０３ 帯状負極（帯状電極）
１０３ｂ１ 負極集電体
１３１ 集電体シート
１３２ 電極材料（正極材料）
１４１ 集電体シート
１４２ 電極材料（負極材料）
３００ 電池ケース
３０１ 正極外部端子
３０３ 負極外部端子
１０００ 電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極の製造方法において、
前記集電体シートの第１面に電極ペーストを塗工する第１塗工工程と、
前記集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する第２塗工工程と、
を有し、
前記第２塗工工程では、前記第１塗工工程で前記第１面に塗工された前記電極ペーストがはまり得る溝が外周面に形成されたバックロールが用いられ、
当該バックロールに前記第１面を巻き掛け、前記集電体シートを進行させつつ、当該バックロールに巻き掛けられた集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する、帯状電極の製造方法。
【請求項２】
前記バックロールに形成された溝の幅は、前記第１面に塗工された前記電極ペーストの幅よりも広いことを特徴とする、請求項１に記載の帯状電極の製造方法。
【請求項３】
前記バックロールに形成された溝の幅は、前記帯状の集電体シートの幅よりも狭いことを特徴とする、請求項１に記載の帯状電極の製造方法。
【請求項４】
帯状の集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極の製造装置であって、
前記集電体シートの第１面に電極ペーストを塗工する第１塗工部と、
前記集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する第２塗工部と、
を備え、
前記第２塗工部は、
前記集電体シートの第１面が巻き掛けられるバックロールを備え、
前記バックロールの外周面には、前記第１塗工工程で前記集電体シートの第１面に塗工された前記電極ペーストがはまり得る溝が形成されている、帯状電極の製造装置。
【請求項５】
帯状の集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極を有する電池の製造方法において、
前記帯状電極の製造方法に、請求項１に記載の帯状電極の製造方法が採用された、電池の製造方法。
【請求項１】
帯状の集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極の製造方法において、
前記集電体シートの第１面に電極ペーストを塗工する第１塗工工程と、
前記集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する第２塗工工程と、
を有し、
前記第２塗工工程では、前記第１塗工工程で前記第１面に塗工された前記電極ペーストがはまり得る溝が外周面に形成されたバックロールが用いられ、
当該バックロールに前記第１面を巻き掛け、前記集電体シートを進行させつつ、当該バックロールに巻き掛けられた集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する、帯状電極の製造方法。
【請求項２】
前記バックロールに形成された溝の幅は、前記第１面に塗工された前記電極ペーストの幅よりも広いことを特徴とする、請求項１に記載の帯状電極の製造方法。
【請求項３】
前記バックロールに形成された溝の幅は、前記帯状の集電体シートの幅よりも狭いことを特徴とする、請求項１に記載の帯状電極の製造方法。
【請求項４】
帯状の集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極の製造装置であって、
前記集電体シートの第１面に電極ペーストを塗工する第１塗工部と、
前記集電体シートの第２面に電極ペーストを塗工する第２塗工部と、
を備え、
前記第２塗工部は、
前記集電体シートの第１面が巻き掛けられるバックロールを備え、
前記バックロールの外周面には、前記第１塗工工程で前記集電体シートの第１面に塗工された前記電極ペーストがはまり得る溝が形成されている、帯状電極の製造装置。
【請求項５】
帯状の集電体シートの両面に電極ペーストが塗工された帯状電極を有する電池の製造方法において、
前記帯状電極の製造方法に、請求項１に記載の帯状電極の製造方法が採用された、電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−４９９０６（Ｐ２０１０−４９９０６Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１２５１３（Ｐ２００８−２１２５１３）
【出願日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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