正電極板、リチウムイオン二次電池、組電池、車両、電池搭載機器および正電極板の製造方法
【課題】 正極活物質量を一様にした正電極板、この正電極板を用いたリチウムイオン二次電池、このリチウムイオン二次電池を備えた組電池、車両および電池搭載機器を提供する。このような正電極板の製造方法を提供する。
【解決手段】 所定の総厚みＴｔの正電極板21は、酸化物層を有することなく、かつ、腐食されていない金属箔22を備え、積層方向に平行の断面のうち積層方向に直交する方向DBの長さ５００μｍの範囲で、第１正極活物質層23Aの最大厚みをＴ１ｍａｘ、最小厚みをＴ１ｍｉｎ、第２正極活物質層23Bの最大厚みをＴ２ｍａｘ、最小厚みをＴ２ｍｉｎとしたとき、次式（１）、（２）を満たす。
式（１）： （Ｔ１ｍａｘ−Ｔ１ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１
式（２）： （Ｔ２ｍａｘ−Ｔ２ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１
【解決手段】 所定の総厚みＴｔの正電極板21は、酸化物層を有することなく、かつ、腐食されていない金属箔22を備え、積層方向に平行の断面のうち積層方向に直交する方向DBの長さ５００μｍの範囲で、第１正極活物質層23Aの最大厚みをＴ１ｍａｘ、最小厚みをＴ１ｍｉｎ、第２正極活物質層23Bの最大厚みをＴ２ｍａｘ、最小厚みをＴ２ｍｉｎとしたとき、次式（１）、（２）を満たす。
式（１）： （Ｔ１ｍａｘ−Ｔ１ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１
式（２）： （Ｔ２ｍａｘ−Ｔ２ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正電極板、これを備えるリチウムイオン二次電池、組電池、車両、電池搭載機器および正電極板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車、電気自動車などの車両やノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器の駆動用電源に、リチウムイオン二次電池が利用されている。
このリチウムイオン二次電池に用いられる正電極板としては、例えば、アルミ箔、および、その両面に積層配置してなる正極活物質層で構成したものが挙げられる。この正電極板の製造としては、例えば、以下が例示できる。まず、正極活物質、導電剤および結着剤を水で混練したスラリーをアルミ箔に塗布し、乾燥させて、正極活物質を形成する。さらに、アルミ箔およびその両面に形成した正極活物質層を積層方向にプレスする。
ところで、上述のスラリーは、リチウムを有する正極活物質と水との反応により、一般にアルカリ性を示す。このため、このスラリーをアルミ箔に塗布すると、スラリーとアルミ箔との界面において、アルミ箔が腐食してしまう。
【０００３】
そこで、特許文献１では、リチウムイオン二次電池に用いる正極板（正電極板）の製造方法として、活物質ペースト（スラリー）の塗布前にアルミニウム集電箔を加熱し、この熱で、塗布したスラリーのうち、集電箔との界面部分を早期に乾燥させ、その後、全体を乾燥させる手法が示されている。また、特許文献２では、活物質ペーストの塗布前に、正極板に用いるアルミニウム集電箔に対し２５０℃の熱処理を数時間行い、耐電圧が２．１Ｖ以上の酸化物層を生成させて、その後、活物質ペーストを塗布する手法が示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１４２２８号公報
【特許文献２】特開２００５−２５９６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の正電極板の製造方法では、界面部分の乾燥によって腐食が抑制されるとはいえ、塗布したスラリー全体が完全に乾燥するまでに、腐食がある程度進行してしまう虞がある。
【０００６】
さらにアルミニウム集電箔の腐食に伴い、アルミニウム集電箔の表面から水素ガスが発生する。この水素ガスの多くは、スラリーの内部に気泡となって滞留する。このようなスラリーを乾燥させると、この内部には水素ガスの気泡由来の複数の空隙が不規則に存在し、乾燥したスラリー（例えば、プレス成形前の正極活物質層である未圧縮正極活物質層）の密度は、金属箔上において局所的にばらつく。従って、この未圧縮正極活物質層を両面に積層配置したアルミニウム集電箔について、積層方向に所定の総厚みになるようにプレス成形すると、未圧縮正極活物質層の局所的な密度ばらつきにより、アルミニウム集電箔が様々な形状に湾曲してしまう。これにより、プレス成形した後の正極活物質層の厚さが局所的にばらつき、最大厚さと最小厚さに大きな差が生じる。つまり、アルミニウム集電箔上における正極活物質の量に局所的な偏りが生じてしまう。この例を図１１に示す。
このような正電極板を用いたリチウムイオン二次電池では、アルミニウム集電箔上の充放電反応が一様でなくなるために、十分な電池容量を確保できない虞がある。
【０００７】
一方、特許文献２のように、アルミニウム集電箔の表面に十分厚い酸化物層を設けると、集電箔の腐食を防止できるが、酸化物層の存在により正極活物質と集電箔との間に抵抗が生じるため、腐食を十分防止できるほど厚い酸化物層を設けることは、却って電池の特性の低下を生じさせる。
【０００８】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、正極活物質の量を一様にした正電極板、この正電極板を用い、大きな電池容量を確保可能なリチウムイオン二次電池、このリチウムイオン二次電池を備えた組電池、車両および電池搭載機器を提供することを目的とする。また、このような正電極板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そして、その解決手段は、第１主面および上記第１主面の裏面をなす第２主面を有し、アルミニウムを主とする金属箔と、上記第１主面上に積層配置され、リチウムを含む正極活物質および水を有するスラリーを乾燥してなる第１正極活物質層と、上記第２主面上に積層配置され、上記スラリーを乾燥してなる第２正極活物質層と、を備え、上記金属箔、上記第１正極活物質層、および上記第２正極活物質層が、積層方向に圧縮されて、所定の総厚みＴｔに成形されてなる正電極板であって、上記金属箔は、上記第１主面および第２主面が、酸化物層を有することなく、かつ、腐食されていない状態とされてなり、上記積層方向に切断した任意の断面のうち、上記積層方向に直交する方向の長さ５００μｍの範囲において、上記第１正極活物質層の最大厚みをＴ１ｍａｘ、最小厚みをＴ１ｍｉｎとし、上記第２正極活物質層の最大厚みをＴ２ｍａｘ、最小厚みをＴ２ｍｉｎとしたとき、次式（１）、（２）を満たす形態を有する正電極板である。
式（１）： （Ｔ１ｍａｘ−Ｔ１ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１
式（２）： （Ｔ２ｍａｘ−Ｔ２ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１
【００１０】
本発明の正電極板は、スラリーを乾燥してなる第１正極活物質層および第２正極活物質層が上述の式（１），（２）を満たす。つまり、金属箔の各主面上における第１正極活物質層および第２正極活物質層の厚みがほぼ一定になっており、この正電極板では、金属箔の各主面上の各所において、正極活物質の量が一様になっている。
また、正電極板の金属箔が、その各主面に酸化物層を有することなく、腐食もしていないので、金属箔と第１正極活物質層あるいは第２正極活物質層との間における電気抵抗の発生（例えば、酸化物層の存在による抵抗増加）を抑制できる。
【００１１】
なお、本発明において、酸化物層には、金属箔を常温大気中に放置した場合に不可避的に生じるごく薄い（１０ｎｍ以下程度の）不動態膜を含めない。従って、酸化物層を有しないとは、例えば、酸化物層が全くない場合のほか、第１主面等にごく薄い不動態膜のみが存在している場合を含む。
また、スラリーには、正極活物質および水のほかに、例えば、導電剤、結着剤等を含んでいても良い。
また、リチウムを含む正極活物質としては、例えば、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＦｅＯ2、Ｌｉ5ＦｅＯ4、Ｌｉ2ＭｎＯ3、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＶ2Ｏ4、および、これらの混合物が挙げられる。
【００１２】
さらに、他の解決手段は、前述の正電極板を用いてなるリチウムイオン二次電池である。
【００１３】
本発明のリチウムイオン二次電池（以下、単に電池とも言う）は、前述の正電極板を用いてなる。このため、この電池は、正電極板において正極活物質の局所的な偏りがないので、正極活物質を有効に利用でき、大きな電池容量を確保できる。
【００１４】
さらに、他の解決手段は、前述のリチウムイオン二次電池を複数備えた組電池である。
【００１５】
本発明の組電池は、前述のリチウムイオン二次電池を複数備えるので、大きな電池容量を確保できる組電池とすることができる。
【００１６】
さらに、他の解決手段は、前述のリチウムイオン二次電池、または、前述の組電池を搭載した車両である。
【００１７】
本発明の車両は前述のリチウムイオン二次電池または組電池を用いてなる。この電池または組電池は、前述の通り、大きな電池容量を確保できる。従って、電池出力や電池容量を十分に確保した車両とすることができる。
【００１８】
なお、車両としては、その動力源の全部あるいは一部に電池による電気エネルギを使用している車両であれば良く、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータが挙げられる。
【００１９】
さらに、他の解決手段は、前述のリチウムイオン二次電池、または、前述の組電池を搭載した電池搭載機器である。
【００２０】
本発明の電池搭載機器は前述のリチウムイオン二次電池または組電池を用いてなる。この電池または組電池は、前述の通り、大きな電池容量を確保できる。従って、電池出力や電池容量を十分に確保した電池搭載機器とすることができる。
【００２１】
なお、電池搭載機器としては、電池を搭載しこれをエネルギー源の少なくとも１つとして利用する機器であれば良く、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電池駆動の電動工具、無停電電源装置など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器が挙げられる。
【００２２】
さらに、他の解決手段は、第１主面および上記第１主面の裏面をなす第２主面を有し、アルミニウムを主とする金属箔と、上記第１主面上に積層配置され、リチウムを含む正極活物質を有する第１正極活物質層と、上記第２主面上に積層配置され、上記正極活物質を有する第２正極活物質層と、を備え、上記金属箔、上記第１正極活物質層、および上記第２正極活物質層が積層方向に圧縮されて、所定の総厚みに形成されてなる正電極板の製造方法であって、上記金属箔の上記第１主面に、上記正極活物質および水を有するスラリーを塗布し、これを乾燥させた後に、上記金属箔の上記第２主面に上記スラリーを塗布し、これを乾燥させて、または、上記金属箔の上記第１主面および第２主面に、上記スラリーを塗布し、これを乾燥させて、上記金属箔に未圧縮第１正極活物質層および未圧縮第２正極活物質層を形成する層形成工程と、上記未圧縮第１正極活物質層、上記金属箔、および上記未圧縮第２正極活物質層を、上記積層方向に圧縮して、上記所定の総厚みに成形するプレス工程と、を備え、上記層形成工程は、上記スラリーに対し、上記金属箔を相対的に負電位とした状態で、上記スラリーの塗布および乾燥を行う正電極板の製造方法である。
【００２３】
本発明の正電極板の製造方法では、層形成工程とプレス工程とを備える。このうち層形成工程では、金属箔をスラリーに対して、相対的に負電位とした状態でスラリーの塗布、乾燥を行う。これにより、金属箔が腐食して水素ガスが発生するのを抑制できるので、未圧縮第１正極活物質層および未圧縮第２正極活物質層内に気泡による空隙が混じることを防ぎ、これらにおける正極活物質の密度を一様にすることができる。このため、プレス工程により、金属箔の各主面上における正極活物質層の厚みをほぼ一定とし、正極活物質の量を一様とした正電極板を製造することができる。
【００２４】
さらに、上述の正電極板の製造方法であって、前記金属箔は、前記スラリーに対し、上記スラリーの水素イオン指数（ｐＨ）に応じた、上記金属箔をなす金属の腐食電位Ｖｃ以下の電位としてなる正電極板の製造方法とすると良い。
【００２５】
ところで、一般に金属の腐食電位Ｖｃは、接する液体（スラリー）の水素イオン指数（ｐＨ）に応じて変化することが知られている。つまり、スラリーの水素イオン指数に応じて、金属箔の腐食電位Ｖｃが決まる。
これに対し、本発明の正電極板の製造方法では、金属箔は、スラリーに対し、スラリーの水素イオン指数に応じた金属箔の腐食電位Ｖｃ以下の電位であるので、確実に金属箔の腐食の進行を抑制することができる。
【００２６】
なお、腐食電位Ｖｃは、例えば、金属箔がアルミニウムで、スラリーの水素イオン指数（ｐＨ）が１３の場合、Ｖｃ＝−２．０Ｖ（ｖｓ．ＳＨＥ）である。なお、ＳＨＥは標準水素電極の意味である。
【００２７】
さらに、上述のいずれかに記載の正電極板の製造方法であって、前記金属箔は、帯状の帯状金属箔であり、前記層形成工程は、上記帯状金属箔をその長手方向に移動させつつ、保持容器内に保持した塗布前の前記スラリーを、上記保持容器の吐出口から上記帯状金属箔に向けて連続的に吐出して、上記帯状金属箔の前記第１主面および第２主面の少なくともいずれかに対し、上記スラリーを帯状に塗布し、塗布された上記スラリーを連続的に乾燥させる連続層形成工程を含み、上記連続層形成工程では、上記塗布前のスラリーに、直接または上記保持容器を通じて、上記帯状金属箔に対して相対的に正電位の電圧を印加する正電極板の製造方法とすると良い。
【００２８】
本発明の正電極板の製造方法では、連続層形成工程において、帯状金属箔に向けてスラリーを連続的に吐出しているので、塗布前のスラリーに相対的に正電位の電圧を印加することで、この塗布前のスラリーを通じて、金属箔上に塗布した後のスラリーにも電圧を印加できる。このため、例えば、塗布後の未乾燥のスラリーに、電圧を印加するための電極を接触させる必要がなく、容易に電圧を印加でき、しかも確実かつ均一な厚さに塗布することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（実施形態１）
次に、本発明の実施形態１について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施形態１にかかる電池１について説明する。図１に電池１の斜視図を、図２に電池１の部分破断断面図を示す。
本実施形態１にかかる電池１は、矩形箱形の電池ケース１０、発電要素２０、および図示しない電解液を備える捲回形のリチウムイオン二次電池である。
【００３０】
このうち、電池ケース１０は、共にアルミニウム製の電池ケース本体１１および封口蓋１２を有する。このうち電池ケース本体１１は有底矩形箱形であり、内側全面に樹脂からなる絶縁フィルム（図示しない）を貼付している。
【００３１】
封口蓋１２は矩形板状であり、電池ケース本体１１の開口部１１Ａを閉塞して、この電池ケース本体１１に溶接されている。この封口蓋１２には、後述する発電要素２０と接続している正極集電部材７１および負極集電部材７２のうち、それぞれ先端に位置する正極端子部７１Ａおよび負極端子部７２Ａが貫通して、上面１２ａから突出している。これら正極端子部７１Ａおよび負極端子部７２Ａと封口蓋１２との間には、それぞれ樹脂製の絶縁部材７５が介在して、互いを絶縁している。さらに、この封口蓋１２には矩形板状の安全弁７７も封着されている。
【００３２】
また、図示しない電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とを、体積比でＥＣ：ＥＭＣ＝３：７に調整した混合有機溶媒に、溶質としてＬｉＰＦ6を添加し、リチウムイオンを１ｍｏｌ／ｌの濃度とした有機電解液である。
【００３３】
また、発電要素２０は、帯状の正電極板２１および負電極板２６が、ポリエチレンからなる帯状のセパレータ２９を介して扁平形状に捲回されてなる。なお、この発電要素２０の正電極板２１および負電極板２６はそれぞれ、クランク状に屈曲した板状の正極集電部材７１または負極集電部材７２と接合されている。
【００３４】
発電要素２０のうち、負電極板２６は、図３（ａ）に示すように、長手方向ＤＡに帯状に延び、銅箔２７と、この銅箔２７の第１箔主面２７ａおよび第２箔主面２７ｂ上にそれぞれ積層配置している、第１負極活物質層２８Ａおよび第２負極活物質層２８Ｂとを有している。この負極活物質層２８Ａ，２８Ｂには、それぞれ図示しないグラファイトおよび結着剤が含まれる。
【００３５】
次いで、上述の発電要素２０を構成する正電極板２１について説明する。長手方向ＤＡに延びる帯状の正電極板２１は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、アルミニウム集電箔（以下、アルミ箔２２とも言う）と、このアルミ箔２２の第１箔主面２２ａおよび第２箔主面２２ｂ上にそれぞれ積層配置された、第１正極活物質層２３Ａおよび第２正極活物質層２３Ｂとを有している。
【００３６】
このうち、アルミ箔２２の第１箔主面２２ａおよび第２箔主面２２ｂには、常温大気中に放置したために、不可避的に生じるごく薄い（１０ｎｍ以下程度の）不動態膜（酸化物層）が形成されている。但し、例えば、腐食抑制のため、１０ｎｍ以上の厚さの酸化物層を積極的に形成することは行っていない。さらに、アルミ箔２２の両箔主面２２ａ，２２ｂは腐食していない。
【００３７】
一方、第１正極活物質層２３Ａおよび第２正極活物質層２３Ｂはいずれも、ＬｉＮｉＯ2からなる正極活物質２３ｘ、アセチレンブラック（ＡＢ、図示しない）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、図示しない）およびカルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ、図示しない）を含む。なお、正極活物質層２３Ａ，２３Ｂ内における、これらの重量比は、正極活物質２３ｘ：ＡＢ：ＰＴＦＥ：ＣＭＣ＝１００：１０：３：１とした。
【００３８】
第１正極活物質層２３Ａと第２正極活物質層２３Ｂとは、アルミ箔２２を挟んで共に反対側に配置されている（図３（ａ）参照）。つまり、第１正極活物質層２３Ａと第２正極活物質層２３Ｂとは、正電極板２１において、アルミ箔２２のうち、これらに挟まれた層間部位２２Ｗと共に、積層方向ＤＬに三層をなす積層部２１Ｌを構成している。この第１正極活物質層２３Ａおよび第２正極活物質層２３Ｂは、後述するように、塗布、乾燥後、積層方向ＤＬにプレスされている。
正電極板２１（積層部２１Ｌ）の積層方向ＤＬに平行な断面（図３（ａ）のＤ部）を図３（ｂ）に示す。
【００３９】
この正電極板２１の断面のうち、積層方向ＤＬに直交する方向、例えば上記アルミ箔２２の短手方向ＤＢに沿う幅Ｗ（＝５００μｍ）の任意の領域ＬＡについて見る。このうち、第１正極活物質層２３Ａの最大の厚みを第１最大厚みＴ１ｍａｘとし、最小の厚みを第１最小厚みＴ１ｍｉｎとする。また、第２正極活物質層２３Ｂの最大の厚みを第２最大厚みＴ２ｍａｘとし、最小の厚みを第２最小厚みＴ２ｍｉｎとする。
【００４０】
すると、この正電極板２１は、第１最大厚みＴ１ｍａｘと第１最小厚みＴ１ｍｉｎとの間で下記式（１）を、また、第２最大厚みＴ２ｍａｘと第２最小厚みＴ２ｍｉｎとの間で下記式（２）を満たしている。なお、正電極板２１の総厚みＴｔは、本実施形態１では平均７０μｍである。
（Ｔ１ｍａｘ−Ｔ１ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１・・・式（１）
（Ｔ２ｍａｘ−Ｔ２ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１・・・式（２）
さらに図４に、正電極板２１の断面のうち、領域ＬＡの一部の拡大図を示す。この図から判るように、第１正極活物質層２３Ａおよび第２正極活物質層２３Ｂ内には、粒子状の正極活物質２３ｘが多数存在している。また、アルミ箔２２は、断面がほぼ直線帯状になっている。
【００４１】
後述するように製造したことにより、アルミ箔ＸＬの表面が腐食した比較形態の正電極板Ｘ（図１１参照）と対比すると容易に理解できるように、本実施形態１の正電極板２１は、第１正極活物質層２３Ａおよび第２正極活物質層２３Ｂの厚みがほぼ一定になっている。換言すると、本実施形態の正電極板２１は、アルミ箔２２の各箔主面２２ａ，２２ｂ上の各所において、正極活物質２３ｘの量が一様になっている。
また、正電極板２１のアルミ箔２２は、その各箔主面２２ａ，２２ｂに腐食防止の酸化物層を有することなく、腐食もしていない。従って、第１箔主面２２ａおよび第２箔主面２２ｂを介したアルミ箔２２と、第１正極活物質層２３Ａあるいは第２正極活物質層２３Ｂとの間での電気抵抗の発生（例えば、酸化物層の存在による抵抗増加）を抑制できる。
【００４２】
また、本実施形態１にかかる電池１は、上述の正電極板２１を用いてなる。上述のように、正電極板２１において正極活物質２３ｘの局所的な偏りがないので、この電池１は、正極活物質２３ｘを有効に利用でき、大きな電池容量を確保できるリチウムイオン二次電池とすることができる。
【００４３】
次に、本実施形態１にかかる電池１の製造方法について、図面を参照しつつ説明する。
図５に、この電池１における正電極板２１の製造方法のうち、層形成工程を担う塗工装置１００の概略図を示す。
この塗工装置１００は、巻出し部１０１、ダイ１１０、乾燥炉１２０、巻取り部１０２、複数の補助ローラ１４０、および、正電圧線１３１と負電圧線１３２とを有する電源装置１３０を備えている。
【００４４】
このうち、ダイ１１０は、活物質ペースト２３Ｐを内部に保持してなる金属製のペースト保持部１１１と、このペースト保持部１１１に保持した活物質ペースト２３Ｐをアルミ箔２２の第１箔主面２２ａあるいは第２箔主面２２ｂに向かって活物質ペースト２３Ｐを連続的に吐出する吐出口１１２とを有する（図６参照）。
このうち、吐出口１１２はスリット状で、長手方向ＤＡに移動するアルミ箔２２の箔主面（第１箔主面２２ａあるいは第２箔主面２２ｂ）上に、帯状に活物質ペースト２３Ｐを吐出するよう、アルミ箔２２の幅方向（図６中、奥行き方向）に平行に開口している。
また、このペースト保持部１１１には、電源装置１３０の正電圧線１３１が電気的に接続してあり、次述するように、アルミ箔２２に対し、ペースト保持部１１１に保持する活物質ペースト２３Ｐ、およびこれに連なって吐出された乾燥前の活物質ペースト２３Ｐを相対的に正電位にする。
【００４５】
なお、ダイ１１０が保持する活物質ペースト２３Ｐは、ＬｉＮｉＯ2からなる正極活物質２３ｘのほか、アセチレンブラック（ＡＢ、図示しない）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、図示しない）およびカルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ、図示しない）をイオン交換水ＡＱに分散させて混練してなる流動体である。また、この活物質ペースト２３Ｐに含まれる、正極活物質２３ｘ、ＡＢ、ＰＴＦＥおよびＣＭＣの重量比は、前述の通り、正極活物質２３ｘ：ＡＢ：ＰＴＦＥ：ＣＭＣ＝１００：１０：３：１である。
【００４６】
また、乾燥炉１２０では、アルミ箔２２に塗布された活物質ペースト２３Ｐに向けて、熱風を送る。これにより、アルミ箔２２に塗布された活物質ペースト２３Ｐは、この乾燥炉１２０内を移動している間に、徐々に乾燥が進み、乾燥炉１２０を通過時には、活物質ペースト２３Ｐは全乾燥、すなわち、活物質ペースト２３Ｐ内の水分（イオン交換水ＡＱ）は全て蒸発し、プレスされていない未圧縮活物質層２３Ｓとなる。
【００４７】
また、帯状のアルミ箔２２は、複数の補助ローラ１４０により、その長手方向ＤＡに移動する。この補助ローラ１４０のうち、上述の乾燥炉１２０の下流に配置されている導通補助ローラ１４０Ｎは、円筒面１４０ａが金属からなり、アルミ箔２２と導通可能とされている（図５参照）。この導通補助ローラ１４０Ｎに、電源装置１３０の負電圧線１３２が電気的に接続してある。このため、上述の活物質ペースト２３Ｐに対し、アルミ箔２２が電圧ＶＥだけ負電位となる。
【００４８】
この塗工装置１００では、まず、巻出し部１０１に捲回した帯状のアルミ箔２２を長手方向ＤＡに移動させ、そのアルミ箔２２の第１箔主面２２ａに、ダイ１１０により活物質ペースト２３Ｐを塗布する。その後は、乾燥炉１２０でアルミ箔２２と共に活物質ペースト２３Ｐを乾燥させて、アルミ箔２２の第１箔主面２２ａに、未圧縮第１活物質層２３ＳＡを配置してなる片面配置積層体Ｌ１を、巻取り部１０２に一旦巻き取る。
【００４９】
次に、この塗工装置１００を再度用いて、捲回した片面配置積層体Ｌ１を巻出し部１０１に設置し、長手方向ＤＡに移動させて、アルミ箔２２の第２箔主面２２ｂにも活物質ペースト２３Ｐを塗布する。そして、この活物質ペースト２３Ｐを乾燥炉１２０で全乾燥させて、第２箔主面２２ｂに未圧縮第２活物質層２３ＳＢを配置する。かくして、アルミ箔２２の両箔主面２２ａ，２２ｂに未圧縮活物質層２３ＳＡ，２３ＳＢを積層配置した、プレス前の正電極板（プレス前正電極板）２１Ｓが作製される。
【００５０】
なお、上述の塗工装置１００では、片面配置積層体Ｌ１およびプレス前正電極板２１Ｓを作製する際に、電源装置１３０により、導通補助ローラ１４０Ｎとペースト保持部１１１との間に所定の電圧ＶＥ（ＶＥ＝＋３．０Ｖ）を印加している。
【００５１】
一方、上述の塗工装置１００によるプレス前正電極板２１Ｓの比較例として、電源装置１３０によるペースト保持部１１１と導通補助ローラ１４０Ｎとの間に電圧を印加しない（ＶＥ＝０Ｖ）点のみ異なるプレス前正電極板ＸＳも作製した。
【００５２】
このプレス前正電極板ＸＳの積層方向ＤＬに平行な断面の拡大図を図７に示す。
このプレス前正電極板ＸＳでは、アルミ箔ＸＬを挟む未圧縮第１活物質層ＸＳＡおよび未圧縮第２活物質層ＸＳＢには、それぞれ泡状の空隙ＥＳが多数存在することが判る。この空隙ＥＳは、活物質ペースト２３Ｐに触れたアルミ箔ＸＬが腐食したために、水素ガスが発生し、活物質ペースト２３Ｐの内部に滞留した状態で、そのまま乾燥された痕跡であると考えられる。このように、プレス前正電極板ＸＳでは、アルミ箔ＸＬが腐食している上、空隙ＥＳが点在することで、未圧縮活物質層ＸＳＡ，ＸＳＢの密度は、局所的にばらついている。
【００５３】
次に、本実施形態１にかかる製造方法で作製したプレス前正電極板２１Ｓのうち、活物質ペースト２３Ｐに対しアルミ箔２２に−３．０Ｖを印加したものについて、積層方向ＤＬに平行な断面の拡大図を、図８に示す。
このプレス前正電極板２１Ｓでは、未圧縮第１活物質層２３ＳＡまたは未圧縮第２活物質層２３ＳＢ中に、比較例のプレス前正電極板ＸＳに見られたような空隙ＥＳは存在しないことが判る。また、このプレス前正電極板２１Ｓのアルミ箔２２表面に腐食の様子は見られなかった。また、未圧縮活物質層２３ＳＡ，２３ＳＢの密度は、アルミ箔２２上の各所において、ほぼ均一である。
【００５４】
図９では、本実施形態１のうち、印加電圧ＶＥ＝３．０Ｖとした第１実施例の、および印加電圧ＶＥ＝２．０Ｖ，１．０Ｖとした他の実施例（第２，第３実施例）のプレス前正電極板２１Ｓと、上述の比較例（ＶＥ＝０Ｖ）のプレス前正電極板ＸＳについて、印加電圧ＶＥと、未圧縮活物質層２３ＳＡ，２３ＳＢ，ＸＳＡ，ＸＳＢの塗膜密度を、比較例の塗膜密度で規格化した（割った）規格化塗膜密度との関係を示す。図９のグラフから、電源装置１３０の印加電圧ＶＥが高くなるほど、規格化塗膜密度が高くなることが判る。塗膜密度は、例えば、未圧縮活物質層中の空隙ＥＳの量により変化する。この結果は、例えば、図６，７に示す、プレス前正電極板２１Ｓ等の断面の様子とも合致する。プレス前正電極板２１Ｓは、その未圧縮活物質層２３ＳＡ，２３ＳＢに、他の比較例のプレス前正電極板ＸＳよりも、空隙ＥＳが存在しない（あるいは、少ない）ことが判る。つまり、プレス前正電極板２１Ｓでは、アルミ箔２２での水素ガスの発生が抑制される。
【００５５】
なお、電源装置１３０の印加電圧ＶＥが、ＶＥ＝０，＋１．０，＋２．０，＋３．０Ｖであるとは、活物質ペースト２３Ｐの電位を基準（０Ｖ）としたときのアルミ箔２２の電位が、０，−１．０，−２．０，−３．０Ｖであることを意味する。
この図９のグラフによれば、電圧ＶＥを印加する（ＶＥ＞０）、すなわち、アルミ箔２２を活物質ペースト２３Ｐに対し負電位とすることで、第１正極活物質層２３ＳＡ等の密度を上げられることが判る。アルミ箔２２における活物質ペースト２３Ｐによる腐食を抑制し、腐食に伴って発生する水素量を抑制できるためと考えられる。
さらに、一般にアルミニウムは、接する液体のｐＨによって腐食されやすさが変化する。活物質ペースト２３ＰのｐＨは１３であるから、この大きさのｐＨにおけるアルミ箔２２（アルミニウム）の腐食電位Ｖｃが、−２．０Ｖ（ｖｓ．ＳＨＥ）である。従って、活物質ペースト２３Ｐに対するアルミ箔２２の電位を、この腐食電位Ｖｃ（＝−２．０Ｖ）よりも低い電位とすれば、すなわち、印加電圧ＶＥを＋２．０Ｖより大きく（ＶＥ＞＋２．０Ｖ）すれば、活物質ペースト２３Ｐによるアルミ箔２２の腐食の進行を十分に抑制して、塗膜密度を十分高くできると考えられる。
【００５６】
次いで、図１０に、この電池１における正電極板２１の製造方法のうち、プレス装置２００を用いたプレス切断工程を示す。
プレス装置２００は、巻出し部２０１、プレスローラ２１０、巻取り部２０２、切断刃２３０および複数の補助ローラ２２０を備えている。そして、このプレス装置２００では、巻出し部２０１から上述のプレス前正電極板２１Ｓを、２つのプレスローラ２１０の間に通すことで、所定の総厚みＴｔにプレス成形された上述の正電極板２１を得ることができる。その後、切断刃２３０で中央を切断して２つに分けた後、２つの巻取り部２０２で正電極板２１を巻き取る。
【００５７】
まず、図１１に、正電極板２１の比較例として、塗工装置１００で電圧を印加せずに作製した、比較例にかかるプレス前正電極板ＸＳを、プレス装置２００で同様にプレスした正電極板Ｘの断面の拡大図を示す。この正電極板Ｘの積層方向ＤＬ中央のアルミ箔ＸＬは、各所で大きく湾曲しているのが判る。これは、未圧縮活物質層ＸＳＡ，ＸＳＢの密度が局所的にばらついているため（図７参照）、プレス前正電極板ＸＳをプレスすると、プレスローラ２１０で圧縮される際、アルミ箔ＸＬが２つの未圧縮活物質層ＸＳＡ，ＸＳＢのうち、相対的に密度の低い側に押しつけられるためであると考えられる。従って、正電極板Ｘでは、正極活物質層ＸＡ，ＸＢの厚みが局所的に大きくばらつくことになる。
【００５８】
これに対し、第１実施例の正電極板２１では、前述したように、アルミ箔２２は、断面がほぼ直線帯状となっている。また、領域ＬＡの範囲で、第１正極活物質層２３Ａの積層方向ＤＬの最大厚みＴ１ｍａｘおよび最小厚みＴ１ｍｉｎが、式（１）：（Ｔ１ｍａｘ−Ｔ１ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１を満たしている（図３（ｂ）参照）。また、第２正極活物質層２３Ｂにおいても、積層方向ＤＬの最大厚みＴ２ｍａｘおよび最小厚みＴ２ｍｉｎが、式（２）：（Ｔ２ｍａｘ−Ｔ２ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１を満たしている。
【００５９】
上述のプレス切断工程の後は、作製した正電極板２１を、別途用意した負電極板２６と共にセパレータ２９を介して捲回して発電要素２０とする。さらに、この発電要素２０に正極集電部材７１および負極集電部材７２を溶接し、電池ケース本体１１に挿入し、電解液を注入後、封口蓋１２で電池ケース本体１１を溶接で封口する。かくして、電池１を製造する（図１，２参照）。
【００６０】
本実施形態１の正電極板２１の製造方法では、上述の通り、層形成工程とプレス工程とを備える。このうち層形成工程では、塗工装置１００を用いて、アルミ箔２２を活物質ペースト２３Ｐに対して、相対的に負電位（本実施形態１では、例えば−３．０Ｖ，−２．０Ｖ，−１．０Ｖ）とした状態で活物質ペースト２３Ｐの塗布、乾燥を行う。これにより、塗布した活物質ペースト２３Ｐによりアルミ箔２２が腐食して水素ガスが発生するのを抑制できるので、未圧縮第１正極活物質層２３ＳＡおよび未圧縮第２正極活物質層２３ＳＢ内に空隙ＥＳが混じることを防ぎ、これらにおける正極活物質２３ｘの密度を一様にすることができる。このため、プレス装置２００を用いたプレス工程により、アルミ箔２２の各箔主面２２ａ，２２ｂ上における正極活物質層２３Ａ，２３Ｂの厚みをほぼ一定とし、正極活物質２３ｘの量を一様とした正電極板２１を製造することができる。
特に、本実施形態１の正電極板２１の製造方法では、アルミ箔２２は、活物質ペースト２３Ｐに対し、このｐＨ（＝１３）に応じたアルミ箔２２の腐食電位Ｖｃ（＝−２．０Ｖ）以下の電位（本実施形態１では、−３．０Ｖ）であるので、確実にアルミ箔２２の腐食の進行を抑制することができる。
【００６１】
また、本実施形態１の正電極板２１の製造方法では、正電圧線１３１と電気的に接続してなるダイ１２０を用いて帯状アルミ箔２２に向けて活物質ペースト２３Ｐを連続的に吐出しているので、塗布前の活物質ペースト２３Ｐに相対的に正電位の電圧を印加できる。これにより、この塗布前の活物質ペースト２３Ｐを通じて、アルミ箔２２上に塗布した後の活物質ペースト２３Ｐにも電圧を印加できる。このため、例えば、塗布後の未乾燥の活物質ペースト２３Ｐに、電圧を印加するための正電圧線１３１を接触させる必要がなく、容易に電圧を印加でき、しかも確実かつ均一な厚さに塗布することができる。
【００６２】
（実施形態２）
図１２に示す本実施形態２の組電池４００は、前述した実施形態１で示した電池１を複数搭載したものである。この組電池４００は、電池１を組電池ケース４１１内に収容してなる電池部４１０を有する。この電池部４１０では、複数の電池１が、これらの端子部７１Ａ，７２Ａの締結孔７１Ｈ，７２Ｈ（図１参照）を利用して、バスバ９０とボルト締結されており、各電池１は互いに直列に接続されている。
【００６３】
このように、本実施形態２にかかる組電池４００は、電池１を複数備えるので、大きな電池容量を確保できる組電池４００とすることができる。
【００６４】
（実施形態３）
本実施形態３にかかる車両５００は、前述した実施形態２の組電池４００を搭載したものである。具体的には、図１３に示すように、車両５００は、エンジン５４０、フロントモータ５２０およびリアモータ５３０を併用して駆動するハイブリッド自動車である。この車両５００は、車体５９０、エンジン５４０、これに取り付けられたフロントモータ５２０、リアモータ５３０、ケーブル５５０、インバータ５６０および組電池４００を有している。
【００６５】
本実施形態３にかかる車両５００では、搭載している組電池４００で用いている複数の電池が電池１である。このため、この組電池４００は、前述の通り、大きな電池容量を確保できる。従って、電池出力や電池容量を十分に確保した車両５００とすることができる。
【００６６】
（実施形態４）
また、本実施形態４のノート型パーソナルコンピュータ（以下、ノートパソコンとも言う）６００は、前述した実施形態１の電池１を一部に含むバッテリパック６１０を、公知の手法で搭載したものであり、図１４に示すように、バッテリパック６１０、本体６２０を有する電池搭載機器である。バッテリパック６１０はノート型パーソナルコンピュータ６００の本体６２０に収容されており、このバッテリパック６１０には上述の電池１が複数収容されている。
【００６７】
本実施形態４にかかるノートパソコン６００は、搭載しているバッテリパック６１０で用いている複数の電池が電池１である。このため、このバッテリパック６１０は、大きな電池容量を確保できる。従って、電池出力や電池容量を十分に確保したノートパソコン６００とすることができる。
【００６８】
以上において、本発明を実施形態１，２，３および４に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態１では、捲回型の発電要素を用いたリチウムイオン二次電池を示したが、複数の正電極板と複数の負電極板とを、セパレータを介して交互に積層してなる積層型の発電要素を用いた電池でも良い。
また、実施形態１では、電池の電池ケースを矩形形状の収容容器としたが、内部に発電要素を収容する形状、例えば、円筒形状でも良い。さらに、正極活物質２３ｘにＬｉＮｉＯ2からなるとしたが、例えば、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＦｅＯ2、Ｌｉ5ＦｅＯ4、Ｌｉ2ＭｎＯ3、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＶ2Ｏ4、および、これらの混合物集電体としても良い。
【００６９】
また、実施形態１では、活物質ペーストをアルミ箔の片面に塗布する形態の塗工装置１００を示したが、例えば、アルミ箔の両面に同時に活物質ペーストを塗布する形態の塗工装置としても良い（図１５参照）。なお、その際、２つのダイ１１０の金属製のペースト保持部１１１のそれぞれに電源装置１３０の正電圧線１３１ｂが電気的に接続すると良い。
【００７０】
さらに、実施形態１では、ダイ１１０の金属製のペースト保持部１１１に電源装置１３０の正電圧線１３１を電気的に接続し、これを通じて活物質ペースト２３Ｐに電圧を印加した。しかし、ペースト保持部１１１内に保持した活物質ペースト２３Ｐを直接、正電圧線１３１ｃと接触させて、この活物質ペースト２３Ｐに電圧を印加しても良い（図１６参照）。
また、実施形態１では、領域ＬＡを、正電極板２１の断面のうち、その短手方向ＤＢに沿う幅Ｗ＝５００μｍの領域とした。しかし、積層方向ＤＬに直交する任意方向に沿う断面について領域ＬＡを考察すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施形態１にかかる電池の斜視図である。
【図２】実施形態１にかかる電池の断面図である。
【図３】実施形態１の正電極板の説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は拡大断面図（図３（ａ）のＤ部）である。
【図４】実施形態１の正電極板の拡大図（図３（ａ）のＤ部）である。
【図５】実施形態１の層形成工程の説明図である。
【図６】実施形態１の層形成工程の詳細説明図（図４のＢ部）である。
【図７】比較例のプレス前正電極板の拡大断面図である。
【図８】実施形態１のプレス前正電極板の拡大断面図である。
【図９】実施形態１、比較例のプレス前正電極板について、印加電圧と規格化塗膜密度との関係を示すグラフである。
【図１０】実施形態１のプレス工程の説明図である。
【図１１】比較例の正電極板の拡大断面図である。
【図１２】実施形態２にかかる組電池の説明図である。
【図１３】実施形態３にかかる車両の説明図である。
【図１４】実施形態４にかかるノート型パーソナルコンピュータの説明図である。
【図１５】層形成工程の説明図である。
【図１６】層形成工程の詳細説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 電池
２１ 正電極板
２２ アルミ箔（金属箔）
２２ａ （アルミ箔の）第１箔主面（第１主面）
２２ｂ （アルミ箔の）第２箔主面（第２主面）
２３Ｐ 活物質ペースト（スラリー）
２３ＳＡ 未圧縮第１活物質層（未圧縮第１正極活物質層）
２３ＳＢ 未圧縮第２活物質層（未圧縮第２正極活物質層）
２３ｘ 正極活物質
１１０ ダイ（保持容器）
１１２ 吐出口
４００ 組電池
５００ 車両
６００ ノート型パーソナルコンピュータ
６１０ バッテリパック（組電池）
ＡＱ イオン交換水（水）
ＤＡ 長手方向
ＤＢ 短手方向
ＤＬ 積層方向
Ｔ１ｍａｘ （第１正極活物質層の）最大厚み
Ｔ１ｍｉｎ （第１正極活物質層の）最小厚み
Ｔ２ｍａｘ （第２正極活物質層の）最大厚み
Ｔ２ｍｉｎ （第２正極活物質層の）最小厚み
Ｔｔ （正電極板の）総厚み
Ｖｃ 腐食電位
ＶＥ 電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正電極板、これを備えるリチウムイオン二次電池、組電池、車両、電池搭載機器および正電極板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車、電気自動車などの車両やノート型パソコン、ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器の駆動用電源に、リチウムイオン二次電池が利用されている。
このリチウムイオン二次電池に用いられる正電極板としては、例えば、アルミ箔、および、その両面に積層配置してなる正極活物質層で構成したものが挙げられる。この正電極板の製造としては、例えば、以下が例示できる。まず、正極活物質、導電剤および結着剤を水で混練したスラリーをアルミ箔に塗布し、乾燥させて、正極活物質を形成する。さらに、アルミ箔およびその両面に形成した正極活物質層を積層方向にプレスする。
ところで、上述のスラリーは、リチウムを有する正極活物質と水との反応により、一般にアルカリ性を示す。このため、このスラリーをアルミ箔に塗布すると、スラリーとアルミ箔との界面において、アルミ箔が腐食してしまう。
【０００３】
そこで、特許文献１では、リチウムイオン二次電池に用いる正極板（正電極板）の製造方法として、活物質ペースト（スラリー）の塗布前にアルミニウム集電箔を加熱し、この熱で、塗布したスラリーのうち、集電箔との界面部分を早期に乾燥させ、その後、全体を乾燥させる手法が示されている。また、特許文献２では、活物質ペーストの塗布前に、正極板に用いるアルミニウム集電箔に対し２５０℃の熱処理を数時間行い、耐電圧が２．１Ｖ以上の酸化物層を生成させて、その後、活物質ペーストを塗布する手法が示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１４２２８号公報
【特許文献２】特開２００５−２５９６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の正電極板の製造方法では、界面部分の乾燥によって腐食が抑制されるとはいえ、塗布したスラリー全体が完全に乾燥するまでに、腐食がある程度進行してしまう虞がある。
【０００６】
さらにアルミニウム集電箔の腐食に伴い、アルミニウム集電箔の表面から水素ガスが発生する。この水素ガスの多くは、スラリーの内部に気泡となって滞留する。このようなスラリーを乾燥させると、この内部には水素ガスの気泡由来の複数の空隙が不規則に存在し、乾燥したスラリー（例えば、プレス成形前の正極活物質層である未圧縮正極活物質層）の密度は、金属箔上において局所的にばらつく。従って、この未圧縮正極活物質層を両面に積層配置したアルミニウム集電箔について、積層方向に所定の総厚みになるようにプレス成形すると、未圧縮正極活物質層の局所的な密度ばらつきにより、アルミニウム集電箔が様々な形状に湾曲してしまう。これにより、プレス成形した後の正極活物質層の厚さが局所的にばらつき、最大厚さと最小厚さに大きな差が生じる。つまり、アルミニウム集電箔上における正極活物質の量に局所的な偏りが生じてしまう。この例を図１１に示す。
このような正電極板を用いたリチウムイオン二次電池では、アルミニウム集電箔上の充放電反応が一様でなくなるために、十分な電池容量を確保できない虞がある。
【０００７】
一方、特許文献２のように、アルミニウム集電箔の表面に十分厚い酸化物層を設けると、集電箔の腐食を防止できるが、酸化物層の存在により正極活物質と集電箔との間に抵抗が生じるため、腐食を十分防止できるほど厚い酸化物層を設けることは、却って電池の特性の低下を生じさせる。
【０００８】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、正極活物質の量を一様にした正電極板、この正電極板を用い、大きな電池容量を確保可能なリチウムイオン二次電池、このリチウムイオン二次電池を備えた組電池、車両および電池搭載機器を提供することを目的とする。また、このような正電極板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そして、その解決手段は、第１主面および上記第１主面の裏面をなす第２主面を有し、アルミニウムを主とする金属箔と、上記第１主面上に積層配置され、リチウムを含む正極活物質および水を有するスラリーを乾燥してなる第１正極活物質層と、上記第２主面上に積層配置され、上記スラリーを乾燥してなる第２正極活物質層と、を備え、上記金属箔、上記第１正極活物質層、および上記第２正極活物質層が、積層方向に圧縮されて、所定の総厚みＴｔに成形されてなる正電極板であって、上記金属箔は、上記第１主面および第２主面が、酸化物層を有することなく、かつ、腐食されていない状態とされてなり、上記積層方向に切断した任意の断面のうち、上記積層方向に直交する方向の長さ５００μｍの範囲において、上記第１正極活物質層の最大厚みをＴ１ｍａｘ、最小厚みをＴ１ｍｉｎとし、上記第２正極活物質層の最大厚みをＴ２ｍａｘ、最小厚みをＴ２ｍｉｎとしたとき、次式（１）、（２）を満たす形態を有する正電極板である。
式（１）： （Ｔ１ｍａｘ−Ｔ１ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１
式（２）： （Ｔ２ｍａｘ−Ｔ２ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１
【００１０】
本発明の正電極板は、スラリーを乾燥してなる第１正極活物質層および第２正極活物質層が上述の式（１），（２）を満たす。つまり、金属箔の各主面上における第１正極活物質層および第２正極活物質層の厚みがほぼ一定になっており、この正電極板では、金属箔の各主面上の各所において、正極活物質の量が一様になっている。
また、正電極板の金属箔が、その各主面に酸化物層を有することなく、腐食もしていないので、金属箔と第１正極活物質層あるいは第２正極活物質層との間における電気抵抗の発生（例えば、酸化物層の存在による抵抗増加）を抑制できる。
【００１１】
なお、本発明において、酸化物層には、金属箔を常温大気中に放置した場合に不可避的に生じるごく薄い（１０ｎｍ以下程度の）不動態膜を含めない。従って、酸化物層を有しないとは、例えば、酸化物層が全くない場合のほか、第１主面等にごく薄い不動態膜のみが存在している場合を含む。
また、スラリーには、正極活物質および水のほかに、例えば、導電剤、結着剤等を含んでいても良い。
また、リチウムを含む正極活物質としては、例えば、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＦｅＯ2、Ｌｉ5ＦｅＯ4、Ｌｉ2ＭｎＯ3、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＶ2Ｏ4、および、これらの混合物が挙げられる。
【００１２】
さらに、他の解決手段は、前述の正電極板を用いてなるリチウムイオン二次電池である。
【００１３】
本発明のリチウムイオン二次電池（以下、単に電池とも言う）は、前述の正電極板を用いてなる。このため、この電池は、正電極板において正極活物質の局所的な偏りがないので、正極活物質を有効に利用でき、大きな電池容量を確保できる。
【００１４】
さらに、他の解決手段は、前述のリチウムイオン二次電池を複数備えた組電池である。
【００１５】
本発明の組電池は、前述のリチウムイオン二次電池を複数備えるので、大きな電池容量を確保できる組電池とすることができる。
【００１６】
さらに、他の解決手段は、前述のリチウムイオン二次電池、または、前述の組電池を搭載した車両である。
【００１７】
本発明の車両は前述のリチウムイオン二次電池または組電池を用いてなる。この電池または組電池は、前述の通り、大きな電池容量を確保できる。従って、電池出力や電池容量を十分に確保した車両とすることができる。
【００１８】
なお、車両としては、その動力源の全部あるいは一部に電池による電気エネルギを使用している車両であれば良く、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータが挙げられる。
【００１９】
さらに、他の解決手段は、前述のリチウムイオン二次電池、または、前述の組電池を搭載した電池搭載機器である。
【００２０】
本発明の電池搭載機器は前述のリチウムイオン二次電池または組電池を用いてなる。この電池または組電池は、前述の通り、大きな電池容量を確保できる。従って、電池出力や電池容量を十分に確保した電池搭載機器とすることができる。
【００２１】
なお、電池搭載機器としては、電池を搭載しこれをエネルギー源の少なくとも１つとして利用する機器であれば良く、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電池駆動の電動工具、無停電電源装置など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器が挙げられる。
【００２２】
さらに、他の解決手段は、第１主面および上記第１主面の裏面をなす第２主面を有し、アルミニウムを主とする金属箔と、上記第１主面上に積層配置され、リチウムを含む正極活物質を有する第１正極活物質層と、上記第２主面上に積層配置され、上記正極活物質を有する第２正極活物質層と、を備え、上記金属箔、上記第１正極活物質層、および上記第２正極活物質層が積層方向に圧縮されて、所定の総厚みに形成されてなる正電極板の製造方法であって、上記金属箔の上記第１主面に、上記正極活物質および水を有するスラリーを塗布し、これを乾燥させた後に、上記金属箔の上記第２主面に上記スラリーを塗布し、これを乾燥させて、または、上記金属箔の上記第１主面および第２主面に、上記スラリーを塗布し、これを乾燥させて、上記金属箔に未圧縮第１正極活物質層および未圧縮第２正極活物質層を形成する層形成工程と、上記未圧縮第１正極活物質層、上記金属箔、および上記未圧縮第２正極活物質層を、上記積層方向に圧縮して、上記所定の総厚みに成形するプレス工程と、を備え、上記層形成工程は、上記スラリーに対し、上記金属箔を相対的に負電位とした状態で、上記スラリーの塗布および乾燥を行う正電極板の製造方法である。
【００２３】
本発明の正電極板の製造方法では、層形成工程とプレス工程とを備える。このうち層形成工程では、金属箔をスラリーに対して、相対的に負電位とした状態でスラリーの塗布、乾燥を行う。これにより、金属箔が腐食して水素ガスが発生するのを抑制できるので、未圧縮第１正極活物質層および未圧縮第２正極活物質層内に気泡による空隙が混じることを防ぎ、これらにおける正極活物質の密度を一様にすることができる。このため、プレス工程により、金属箔の各主面上における正極活物質層の厚みをほぼ一定とし、正極活物質の量を一様とした正電極板を製造することができる。
【００２４】
さらに、上述の正電極板の製造方法であって、前記金属箔は、前記スラリーに対し、上記スラリーの水素イオン指数（ｐＨ）に応じた、上記金属箔をなす金属の腐食電位Ｖｃ以下の電位としてなる正電極板の製造方法とすると良い。
【００２５】
ところで、一般に金属の腐食電位Ｖｃは、接する液体（スラリー）の水素イオン指数（ｐＨ）に応じて変化することが知られている。つまり、スラリーの水素イオン指数に応じて、金属箔の腐食電位Ｖｃが決まる。
これに対し、本発明の正電極板の製造方法では、金属箔は、スラリーに対し、スラリーの水素イオン指数に応じた金属箔の腐食電位Ｖｃ以下の電位であるので、確実に金属箔の腐食の進行を抑制することができる。
【００２６】
なお、腐食電位Ｖｃは、例えば、金属箔がアルミニウムで、スラリーの水素イオン指数（ｐＨ）が１３の場合、Ｖｃ＝−２．０Ｖ（ｖｓ．ＳＨＥ）である。なお、ＳＨＥは標準水素電極の意味である。
【００２７】
さらに、上述のいずれかに記載の正電極板の製造方法であって、前記金属箔は、帯状の帯状金属箔であり、前記層形成工程は、上記帯状金属箔をその長手方向に移動させつつ、保持容器内に保持した塗布前の前記スラリーを、上記保持容器の吐出口から上記帯状金属箔に向けて連続的に吐出して、上記帯状金属箔の前記第１主面および第２主面の少なくともいずれかに対し、上記スラリーを帯状に塗布し、塗布された上記スラリーを連続的に乾燥させる連続層形成工程を含み、上記連続層形成工程では、上記塗布前のスラリーに、直接または上記保持容器を通じて、上記帯状金属箔に対して相対的に正電位の電圧を印加する正電極板の製造方法とすると良い。
【００２８】
本発明の正電極板の製造方法では、連続層形成工程において、帯状金属箔に向けてスラリーを連続的に吐出しているので、塗布前のスラリーに相対的に正電位の電圧を印加することで、この塗布前のスラリーを通じて、金属箔上に塗布した後のスラリーにも電圧を印加できる。このため、例えば、塗布後の未乾燥のスラリーに、電圧を印加するための電極を接触させる必要がなく、容易に電圧を印加でき、しかも確実かつ均一な厚さに塗布することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（実施形態１）
次に、本発明の実施形態１について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施形態１にかかる電池１について説明する。図１に電池１の斜視図を、図２に電池１の部分破断断面図を示す。
本実施形態１にかかる電池１は、矩形箱形の電池ケース１０、発電要素２０、および図示しない電解液を備える捲回形のリチウムイオン二次電池である。
【００３０】
このうち、電池ケース１０は、共にアルミニウム製の電池ケース本体１１および封口蓋１２を有する。このうち電池ケース本体１１は有底矩形箱形であり、内側全面に樹脂からなる絶縁フィルム（図示しない）を貼付している。
【００３１】
封口蓋１２は矩形板状であり、電池ケース本体１１の開口部１１Ａを閉塞して、この電池ケース本体１１に溶接されている。この封口蓋１２には、後述する発電要素２０と接続している正極集電部材７１および負極集電部材７２のうち、それぞれ先端に位置する正極端子部７１Ａおよび負極端子部７２Ａが貫通して、上面１２ａから突出している。これら正極端子部７１Ａおよび負極端子部７２Ａと封口蓋１２との間には、それぞれ樹脂製の絶縁部材７５が介在して、互いを絶縁している。さらに、この封口蓋１２には矩形板状の安全弁７７も封着されている。
【００３２】
また、図示しない電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とを、体積比でＥＣ：ＥＭＣ＝３：７に調整した混合有機溶媒に、溶質としてＬｉＰＦ6を添加し、リチウムイオンを１ｍｏｌ／ｌの濃度とした有機電解液である。
【００３３】
また、発電要素２０は、帯状の正電極板２１および負電極板２６が、ポリエチレンからなる帯状のセパレータ２９を介して扁平形状に捲回されてなる。なお、この発電要素２０の正電極板２１および負電極板２６はそれぞれ、クランク状に屈曲した板状の正極集電部材７１または負極集電部材７２と接合されている。
【００３４】
発電要素２０のうち、負電極板２６は、図３（ａ）に示すように、長手方向ＤＡに帯状に延び、銅箔２７と、この銅箔２７の第１箔主面２７ａおよび第２箔主面２７ｂ上にそれぞれ積層配置している、第１負極活物質層２８Ａおよび第２負極活物質層２８Ｂとを有している。この負極活物質層２８Ａ，２８Ｂには、それぞれ図示しないグラファイトおよび結着剤が含まれる。
【００３５】
次いで、上述の発電要素２０を構成する正電極板２１について説明する。長手方向ＤＡに延びる帯状の正電極板２１は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、アルミニウム集電箔（以下、アルミ箔２２とも言う）と、このアルミ箔２２の第１箔主面２２ａおよび第２箔主面２２ｂ上にそれぞれ積層配置された、第１正極活物質層２３Ａおよび第２正極活物質層２３Ｂとを有している。
【００３６】
このうち、アルミ箔２２の第１箔主面２２ａおよび第２箔主面２２ｂには、常温大気中に放置したために、不可避的に生じるごく薄い（１０ｎｍ以下程度の）不動態膜（酸化物層）が形成されている。但し、例えば、腐食抑制のため、１０ｎｍ以上の厚さの酸化物層を積極的に形成することは行っていない。さらに、アルミ箔２２の両箔主面２２ａ，２２ｂは腐食していない。
【００３７】
一方、第１正極活物質層２３Ａおよび第２正極活物質層２３Ｂはいずれも、ＬｉＮｉＯ2からなる正極活物質２３ｘ、アセチレンブラック（ＡＢ、図示しない）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、図示しない）およびカルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ、図示しない）を含む。なお、正極活物質層２３Ａ，２３Ｂ内における、これらの重量比は、正極活物質２３ｘ：ＡＢ：ＰＴＦＥ：ＣＭＣ＝１００：１０：３：１とした。
【００３８】
第１正極活物質層２３Ａと第２正極活物質層２３Ｂとは、アルミ箔２２を挟んで共に反対側に配置されている（図３（ａ）参照）。つまり、第１正極活物質層２３Ａと第２正極活物質層２３Ｂとは、正電極板２１において、アルミ箔２２のうち、これらに挟まれた層間部位２２Ｗと共に、積層方向ＤＬに三層をなす積層部２１Ｌを構成している。この第１正極活物質層２３Ａおよび第２正極活物質層２３Ｂは、後述するように、塗布、乾燥後、積層方向ＤＬにプレスされている。
正電極板２１（積層部２１Ｌ）の積層方向ＤＬに平行な断面（図３（ａ）のＤ部）を図３（ｂ）に示す。
【００３９】
この正電極板２１の断面のうち、積層方向ＤＬに直交する方向、例えば上記アルミ箔２２の短手方向ＤＢに沿う幅Ｗ（＝５００μｍ）の任意の領域ＬＡについて見る。このうち、第１正極活物質層２３Ａの最大の厚みを第１最大厚みＴ１ｍａｘとし、最小の厚みを第１最小厚みＴ１ｍｉｎとする。また、第２正極活物質層２３Ｂの最大の厚みを第２最大厚みＴ２ｍａｘとし、最小の厚みを第２最小厚みＴ２ｍｉｎとする。
【００４０】
すると、この正電極板２１は、第１最大厚みＴ１ｍａｘと第１最小厚みＴ１ｍｉｎとの間で下記式（１）を、また、第２最大厚みＴ２ｍａｘと第２最小厚みＴ２ｍｉｎとの間で下記式（２）を満たしている。なお、正電極板２１の総厚みＴｔは、本実施形態１では平均７０μｍである。
（Ｔ１ｍａｘ−Ｔ１ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１・・・式（１）
（Ｔ２ｍａｘ−Ｔ２ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１・・・式（２）
さらに図４に、正電極板２１の断面のうち、領域ＬＡの一部の拡大図を示す。この図から判るように、第１正極活物質層２３Ａおよび第２正極活物質層２３Ｂ内には、粒子状の正極活物質２３ｘが多数存在している。また、アルミ箔２２は、断面がほぼ直線帯状になっている。
【００４１】
後述するように製造したことにより、アルミ箔ＸＬの表面が腐食した比較形態の正電極板Ｘ（図１１参照）と対比すると容易に理解できるように、本実施形態１の正電極板２１は、第１正極活物質層２３Ａおよび第２正極活物質層２３Ｂの厚みがほぼ一定になっている。換言すると、本実施形態の正電極板２１は、アルミ箔２２の各箔主面２２ａ，２２ｂ上の各所において、正極活物質２３ｘの量が一様になっている。
また、正電極板２１のアルミ箔２２は、その各箔主面２２ａ，２２ｂに腐食防止の酸化物層を有することなく、腐食もしていない。従って、第１箔主面２２ａおよび第２箔主面２２ｂを介したアルミ箔２２と、第１正極活物質層２３Ａあるいは第２正極活物質層２３Ｂとの間での電気抵抗の発生（例えば、酸化物層の存在による抵抗増加）を抑制できる。
【００４２】
また、本実施形態１にかかる電池１は、上述の正電極板２１を用いてなる。上述のように、正電極板２１において正極活物質２３ｘの局所的な偏りがないので、この電池１は、正極活物質２３ｘを有効に利用でき、大きな電池容量を確保できるリチウムイオン二次電池とすることができる。
【００４３】
次に、本実施形態１にかかる電池１の製造方法について、図面を参照しつつ説明する。
図５に、この電池１における正電極板２１の製造方法のうち、層形成工程を担う塗工装置１００の概略図を示す。
この塗工装置１００は、巻出し部１０１、ダイ１１０、乾燥炉１２０、巻取り部１０２、複数の補助ローラ１４０、および、正電圧線１３１と負電圧線１３２とを有する電源装置１３０を備えている。
【００４４】
このうち、ダイ１１０は、活物質ペースト２３Ｐを内部に保持してなる金属製のペースト保持部１１１と、このペースト保持部１１１に保持した活物質ペースト２３Ｐをアルミ箔２２の第１箔主面２２ａあるいは第２箔主面２２ｂに向かって活物質ペースト２３Ｐを連続的に吐出する吐出口１１２とを有する（図６参照）。
このうち、吐出口１１２はスリット状で、長手方向ＤＡに移動するアルミ箔２２の箔主面（第１箔主面２２ａあるいは第２箔主面２２ｂ）上に、帯状に活物質ペースト２３Ｐを吐出するよう、アルミ箔２２の幅方向（図６中、奥行き方向）に平行に開口している。
また、このペースト保持部１１１には、電源装置１３０の正電圧線１３１が電気的に接続してあり、次述するように、アルミ箔２２に対し、ペースト保持部１１１に保持する活物質ペースト２３Ｐ、およびこれに連なって吐出された乾燥前の活物質ペースト２３Ｐを相対的に正電位にする。
【００４５】
なお、ダイ１１０が保持する活物質ペースト２３Ｐは、ＬｉＮｉＯ2からなる正極活物質２３ｘのほか、アセチレンブラック（ＡＢ、図示しない）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、図示しない）およびカルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ、図示しない）をイオン交換水ＡＱに分散させて混練してなる流動体である。また、この活物質ペースト２３Ｐに含まれる、正極活物質２３ｘ、ＡＢ、ＰＴＦＥおよびＣＭＣの重量比は、前述の通り、正極活物質２３ｘ：ＡＢ：ＰＴＦＥ：ＣＭＣ＝１００：１０：３：１である。
【００４６】
また、乾燥炉１２０では、アルミ箔２２に塗布された活物質ペースト２３Ｐに向けて、熱風を送る。これにより、アルミ箔２２に塗布された活物質ペースト２３Ｐは、この乾燥炉１２０内を移動している間に、徐々に乾燥が進み、乾燥炉１２０を通過時には、活物質ペースト２３Ｐは全乾燥、すなわち、活物質ペースト２３Ｐ内の水分（イオン交換水ＡＱ）は全て蒸発し、プレスされていない未圧縮活物質層２３Ｓとなる。
【００４７】
また、帯状のアルミ箔２２は、複数の補助ローラ１４０により、その長手方向ＤＡに移動する。この補助ローラ１４０のうち、上述の乾燥炉１２０の下流に配置されている導通補助ローラ１４０Ｎは、円筒面１４０ａが金属からなり、アルミ箔２２と導通可能とされている（図５参照）。この導通補助ローラ１４０Ｎに、電源装置１３０の負電圧線１３２が電気的に接続してある。このため、上述の活物質ペースト２３Ｐに対し、アルミ箔２２が電圧ＶＥだけ負電位となる。
【００４８】
この塗工装置１００では、まず、巻出し部１０１に捲回した帯状のアルミ箔２２を長手方向ＤＡに移動させ、そのアルミ箔２２の第１箔主面２２ａに、ダイ１１０により活物質ペースト２３Ｐを塗布する。その後は、乾燥炉１２０でアルミ箔２２と共に活物質ペースト２３Ｐを乾燥させて、アルミ箔２２の第１箔主面２２ａに、未圧縮第１活物質層２３ＳＡを配置してなる片面配置積層体Ｌ１を、巻取り部１０２に一旦巻き取る。
【００４９】
次に、この塗工装置１００を再度用いて、捲回した片面配置積層体Ｌ１を巻出し部１０１に設置し、長手方向ＤＡに移動させて、アルミ箔２２の第２箔主面２２ｂにも活物質ペースト２３Ｐを塗布する。そして、この活物質ペースト２３Ｐを乾燥炉１２０で全乾燥させて、第２箔主面２２ｂに未圧縮第２活物質層２３ＳＢを配置する。かくして、アルミ箔２２の両箔主面２２ａ，２２ｂに未圧縮活物質層２３ＳＡ，２３ＳＢを積層配置した、プレス前の正電極板（プレス前正電極板）２１Ｓが作製される。
【００５０】
なお、上述の塗工装置１００では、片面配置積層体Ｌ１およびプレス前正電極板２１Ｓを作製する際に、電源装置１３０により、導通補助ローラ１４０Ｎとペースト保持部１１１との間に所定の電圧ＶＥ（ＶＥ＝＋３．０Ｖ）を印加している。
【００５１】
一方、上述の塗工装置１００によるプレス前正電極板２１Ｓの比較例として、電源装置１３０によるペースト保持部１１１と導通補助ローラ１４０Ｎとの間に電圧を印加しない（ＶＥ＝０Ｖ）点のみ異なるプレス前正電極板ＸＳも作製した。
【００５２】
このプレス前正電極板ＸＳの積層方向ＤＬに平行な断面の拡大図を図７に示す。
このプレス前正電極板ＸＳでは、アルミ箔ＸＬを挟む未圧縮第１活物質層ＸＳＡおよび未圧縮第２活物質層ＸＳＢには、それぞれ泡状の空隙ＥＳが多数存在することが判る。この空隙ＥＳは、活物質ペースト２３Ｐに触れたアルミ箔ＸＬが腐食したために、水素ガスが発生し、活物質ペースト２３Ｐの内部に滞留した状態で、そのまま乾燥された痕跡であると考えられる。このように、プレス前正電極板ＸＳでは、アルミ箔ＸＬが腐食している上、空隙ＥＳが点在することで、未圧縮活物質層ＸＳＡ，ＸＳＢの密度は、局所的にばらついている。
【００５３】
次に、本実施形態１にかかる製造方法で作製したプレス前正電極板２１Ｓのうち、活物質ペースト２３Ｐに対しアルミ箔２２に−３．０Ｖを印加したものについて、積層方向ＤＬに平行な断面の拡大図を、図８に示す。
このプレス前正電極板２１Ｓでは、未圧縮第１活物質層２３ＳＡまたは未圧縮第２活物質層２３ＳＢ中に、比較例のプレス前正電極板ＸＳに見られたような空隙ＥＳは存在しないことが判る。また、このプレス前正電極板２１Ｓのアルミ箔２２表面に腐食の様子は見られなかった。また、未圧縮活物質層２３ＳＡ，２３ＳＢの密度は、アルミ箔２２上の各所において、ほぼ均一である。
【００５４】
図９では、本実施形態１のうち、印加電圧ＶＥ＝３．０Ｖとした第１実施例の、および印加電圧ＶＥ＝２．０Ｖ，１．０Ｖとした他の実施例（第２，第３実施例）のプレス前正電極板２１Ｓと、上述の比較例（ＶＥ＝０Ｖ）のプレス前正電極板ＸＳについて、印加電圧ＶＥと、未圧縮活物質層２３ＳＡ，２３ＳＢ，ＸＳＡ，ＸＳＢの塗膜密度を、比較例の塗膜密度で規格化した（割った）規格化塗膜密度との関係を示す。図９のグラフから、電源装置１３０の印加電圧ＶＥが高くなるほど、規格化塗膜密度が高くなることが判る。塗膜密度は、例えば、未圧縮活物質層中の空隙ＥＳの量により変化する。この結果は、例えば、図６，７に示す、プレス前正電極板２１Ｓ等の断面の様子とも合致する。プレス前正電極板２１Ｓは、その未圧縮活物質層２３ＳＡ，２３ＳＢに、他の比較例のプレス前正電極板ＸＳよりも、空隙ＥＳが存在しない（あるいは、少ない）ことが判る。つまり、プレス前正電極板２１Ｓでは、アルミ箔２２での水素ガスの発生が抑制される。
【００５５】
なお、電源装置１３０の印加電圧ＶＥが、ＶＥ＝０，＋１．０，＋２．０，＋３．０Ｖであるとは、活物質ペースト２３Ｐの電位を基準（０Ｖ）としたときのアルミ箔２２の電位が、０，−１．０，−２．０，−３．０Ｖであることを意味する。
この図９のグラフによれば、電圧ＶＥを印加する（ＶＥ＞０）、すなわち、アルミ箔２２を活物質ペースト２３Ｐに対し負電位とすることで、第１正極活物質層２３ＳＡ等の密度を上げられることが判る。アルミ箔２２における活物質ペースト２３Ｐによる腐食を抑制し、腐食に伴って発生する水素量を抑制できるためと考えられる。
さらに、一般にアルミニウムは、接する液体のｐＨによって腐食されやすさが変化する。活物質ペースト２３ＰのｐＨは１３であるから、この大きさのｐＨにおけるアルミ箔２２（アルミニウム）の腐食電位Ｖｃが、−２．０Ｖ（ｖｓ．ＳＨＥ）である。従って、活物質ペースト２３Ｐに対するアルミ箔２２の電位を、この腐食電位Ｖｃ（＝−２．０Ｖ）よりも低い電位とすれば、すなわち、印加電圧ＶＥを＋２．０Ｖより大きく（ＶＥ＞＋２．０Ｖ）すれば、活物質ペースト２３Ｐによるアルミ箔２２の腐食の進行を十分に抑制して、塗膜密度を十分高くできると考えられる。
【００５６】
次いで、図１０に、この電池１における正電極板２１の製造方法のうち、プレス装置２００を用いたプレス切断工程を示す。
プレス装置２００は、巻出し部２０１、プレスローラ２１０、巻取り部２０２、切断刃２３０および複数の補助ローラ２２０を備えている。そして、このプレス装置２００では、巻出し部２０１から上述のプレス前正電極板２１Ｓを、２つのプレスローラ２１０の間に通すことで、所定の総厚みＴｔにプレス成形された上述の正電極板２１を得ることができる。その後、切断刃２３０で中央を切断して２つに分けた後、２つの巻取り部２０２で正電極板２１を巻き取る。
【００５７】
まず、図１１に、正電極板２１の比較例として、塗工装置１００で電圧を印加せずに作製した、比較例にかかるプレス前正電極板ＸＳを、プレス装置２００で同様にプレスした正電極板Ｘの断面の拡大図を示す。この正電極板Ｘの積層方向ＤＬ中央のアルミ箔ＸＬは、各所で大きく湾曲しているのが判る。これは、未圧縮活物質層ＸＳＡ，ＸＳＢの密度が局所的にばらついているため（図７参照）、プレス前正電極板ＸＳをプレスすると、プレスローラ２１０で圧縮される際、アルミ箔ＸＬが２つの未圧縮活物質層ＸＳＡ，ＸＳＢのうち、相対的に密度の低い側に押しつけられるためであると考えられる。従って、正電極板Ｘでは、正極活物質層ＸＡ，ＸＢの厚みが局所的に大きくばらつくことになる。
【００５８】
これに対し、第１実施例の正電極板２１では、前述したように、アルミ箔２２は、断面がほぼ直線帯状となっている。また、領域ＬＡの範囲で、第１正極活物質層２３Ａの積層方向ＤＬの最大厚みＴ１ｍａｘおよび最小厚みＴ１ｍｉｎが、式（１）：（Ｔ１ｍａｘ−Ｔ１ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１を満たしている（図３（ｂ）参照）。また、第２正極活物質層２３Ｂにおいても、積層方向ＤＬの最大厚みＴ２ｍａｘおよび最小厚みＴ２ｍｉｎが、式（２）：（Ｔ２ｍａｘ−Ｔ２ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１を満たしている。
【００５９】
上述のプレス切断工程の後は、作製した正電極板２１を、別途用意した負電極板２６と共にセパレータ２９を介して捲回して発電要素２０とする。さらに、この発電要素２０に正極集電部材７１および負極集電部材７２を溶接し、電池ケース本体１１に挿入し、電解液を注入後、封口蓋１２で電池ケース本体１１を溶接で封口する。かくして、電池１を製造する（図１，２参照）。
【００６０】
本実施形態１の正電極板２１の製造方法では、上述の通り、層形成工程とプレス工程とを備える。このうち層形成工程では、塗工装置１００を用いて、アルミ箔２２を活物質ペースト２３Ｐに対して、相対的に負電位（本実施形態１では、例えば−３．０Ｖ，−２．０Ｖ，−１．０Ｖ）とした状態で活物質ペースト２３Ｐの塗布、乾燥を行う。これにより、塗布した活物質ペースト２３Ｐによりアルミ箔２２が腐食して水素ガスが発生するのを抑制できるので、未圧縮第１正極活物質層２３ＳＡおよび未圧縮第２正極活物質層２３ＳＢ内に空隙ＥＳが混じることを防ぎ、これらにおける正極活物質２３ｘの密度を一様にすることができる。このため、プレス装置２００を用いたプレス工程により、アルミ箔２２の各箔主面２２ａ，２２ｂ上における正極活物質層２３Ａ，２３Ｂの厚みをほぼ一定とし、正極活物質２３ｘの量を一様とした正電極板２１を製造することができる。
特に、本実施形態１の正電極板２１の製造方法では、アルミ箔２２は、活物質ペースト２３Ｐに対し、このｐＨ（＝１３）に応じたアルミ箔２２の腐食電位Ｖｃ（＝−２．０Ｖ）以下の電位（本実施形態１では、−３．０Ｖ）であるので、確実にアルミ箔２２の腐食の進行を抑制することができる。
【００６１】
また、本実施形態１の正電極板２１の製造方法では、正電圧線１３１と電気的に接続してなるダイ１２０を用いて帯状アルミ箔２２に向けて活物質ペースト２３Ｐを連続的に吐出しているので、塗布前の活物質ペースト２３Ｐに相対的に正電位の電圧を印加できる。これにより、この塗布前の活物質ペースト２３Ｐを通じて、アルミ箔２２上に塗布した後の活物質ペースト２３Ｐにも電圧を印加できる。このため、例えば、塗布後の未乾燥の活物質ペースト２３Ｐに、電圧を印加するための正電圧線１３１を接触させる必要がなく、容易に電圧を印加でき、しかも確実かつ均一な厚さに塗布することができる。
【００６２】
（実施形態２）
図１２に示す本実施形態２の組電池４００は、前述した実施形態１で示した電池１を複数搭載したものである。この組電池４００は、電池１を組電池ケース４１１内に収容してなる電池部４１０を有する。この電池部４１０では、複数の電池１が、これらの端子部７１Ａ，７２Ａの締結孔７１Ｈ，７２Ｈ（図１参照）を利用して、バスバ９０とボルト締結されており、各電池１は互いに直列に接続されている。
【００６３】
このように、本実施形態２にかかる組電池４００は、電池１を複数備えるので、大きな電池容量を確保できる組電池４００とすることができる。
【００６４】
（実施形態３）
本実施形態３にかかる車両５００は、前述した実施形態２の組電池４００を搭載したものである。具体的には、図１３に示すように、車両５００は、エンジン５４０、フロントモータ５２０およびリアモータ５３０を併用して駆動するハイブリッド自動車である。この車両５００は、車体５９０、エンジン５４０、これに取り付けられたフロントモータ５２０、リアモータ５３０、ケーブル５５０、インバータ５６０および組電池４００を有している。
【００６５】
本実施形態３にかかる車両５００では、搭載している組電池４００で用いている複数の電池が電池１である。このため、この組電池４００は、前述の通り、大きな電池容量を確保できる。従って、電池出力や電池容量を十分に確保した車両５００とすることができる。
【００６６】
（実施形態４）
また、本実施形態４のノート型パーソナルコンピュータ（以下、ノートパソコンとも言う）６００は、前述した実施形態１の電池１を一部に含むバッテリパック６１０を、公知の手法で搭載したものであり、図１４に示すように、バッテリパック６１０、本体６２０を有する電池搭載機器である。バッテリパック６１０はノート型パーソナルコンピュータ６００の本体６２０に収容されており、このバッテリパック６１０には上述の電池１が複数収容されている。
【００６７】
本実施形態４にかかるノートパソコン６００は、搭載しているバッテリパック６１０で用いている複数の電池が電池１である。このため、このバッテリパック６１０は、大きな電池容量を確保できる。従って、電池出力や電池容量を十分に確保したノートパソコン６００とすることができる。
【００６８】
以上において、本発明を実施形態１，２，３および４に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態１では、捲回型の発電要素を用いたリチウムイオン二次電池を示したが、複数の正電極板と複数の負電極板とを、セパレータを介して交互に積層してなる積層型の発電要素を用いた電池でも良い。
また、実施形態１では、電池の電池ケースを矩形形状の収容容器としたが、内部に発電要素を収容する形状、例えば、円筒形状でも良い。さらに、正極活物質２３ｘにＬｉＮｉＯ2からなるとしたが、例えば、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＦｅＯ2、Ｌｉ5ＦｅＯ4、Ｌｉ2ＭｎＯ3、ＬｉＦｅＰＯ4、ＬｉＶ2Ｏ4、および、これらの混合物集電体としても良い。
【００６９】
また、実施形態１では、活物質ペーストをアルミ箔の片面に塗布する形態の塗工装置１００を示したが、例えば、アルミ箔の両面に同時に活物質ペーストを塗布する形態の塗工装置としても良い（図１５参照）。なお、その際、２つのダイ１１０の金属製のペースト保持部１１１のそれぞれに電源装置１３０の正電圧線１３１ｂが電気的に接続すると良い。
【００７０】
さらに、実施形態１では、ダイ１１０の金属製のペースト保持部１１１に電源装置１３０の正電圧線１３１を電気的に接続し、これを通じて活物質ペースト２３Ｐに電圧を印加した。しかし、ペースト保持部１１１内に保持した活物質ペースト２３Ｐを直接、正電圧線１３１ｃと接触させて、この活物質ペースト２３Ｐに電圧を印加しても良い（図１６参照）。
また、実施形態１では、領域ＬＡを、正電極板２１の断面のうち、その短手方向ＤＢに沿う幅Ｗ＝５００μｍの領域とした。しかし、積層方向ＤＬに直交する任意方向に沿う断面について領域ＬＡを考察すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施形態１にかかる電池の斜視図である。
【図２】実施形態１にかかる電池の断面図である。
【図３】実施形態１の正電極板の説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は拡大断面図（図３（ａ）のＤ部）である。
【図４】実施形態１の正電極板の拡大図（図３（ａ）のＤ部）である。
【図５】実施形態１の層形成工程の説明図である。
【図６】実施形態１の層形成工程の詳細説明図（図４のＢ部）である。
【図７】比較例のプレス前正電極板の拡大断面図である。
【図８】実施形態１のプレス前正電極板の拡大断面図である。
【図９】実施形態１、比較例のプレス前正電極板について、印加電圧と規格化塗膜密度との関係を示すグラフである。
【図１０】実施形態１のプレス工程の説明図である。
【図１１】比較例の正電極板の拡大断面図である。
【図１２】実施形態２にかかる組電池の説明図である。
【図１３】実施形態３にかかる車両の説明図である。
【図１４】実施形態４にかかるノート型パーソナルコンピュータの説明図である。
【図１５】層形成工程の説明図である。
【図１６】層形成工程の詳細説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 電池
２１ 正電極板
２２ アルミ箔（金属箔）
２２ａ （アルミ箔の）第１箔主面（第１主面）
２２ｂ （アルミ箔の）第２箔主面（第２主面）
２３Ｐ 活物質ペースト（スラリー）
２３ＳＡ 未圧縮第１活物質層（未圧縮第１正極活物質層）
２３ＳＢ 未圧縮第２活物質層（未圧縮第２正極活物質層）
２３ｘ 正極活物質
１１０ ダイ（保持容器）
１１２ 吐出口
４００ 組電池
５００ 車両
６００ ノート型パーソナルコンピュータ
６１０ バッテリパック（組電池）
ＡＱ イオン交換水（水）
ＤＡ 長手方向
ＤＢ 短手方向
ＤＬ 積層方向
Ｔ１ｍａｘ （第１正極活物質層の）最大厚み
Ｔ１ｍｉｎ （第１正極活物質層の）最小厚み
Ｔ２ｍａｘ （第２正極活物質層の）最大厚み
Ｔ２ｍｉｎ （第２正極活物質層の）最小厚み
Ｔｔ （正電極板の）総厚み
Ｖｃ 腐食電位
ＶＥ 電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面および上記第１主面の裏面をなす第２主面を有し、アルミニウムを主とする金属箔と、
上記第１主面上に積層配置され、リチウムを含む正極活物質および水を有するスラリーを乾燥してなる第１正極活物質層と、
上記第２主面上に積層配置され、上記スラリーを乾燥してなる第２正極活物質層と、を備え、
上記金属箔、上記第１正極活物質層、および上記第２正極活物質層が、積層方向に圧縮されて、所定の総厚みＴｔに成形されてなる
正電極板であって、
上記金属箔は、
上記第１主面および第２主面が、酸化物層を有することなく、かつ、腐食されていない状態とされてなり、
上記積層方向に切断した任意の断面のうち、上記積層方向に直交する方向の長さ５００μｍの範囲において、
上記第１正極活物質層の最大厚みをＴ１ｍａｘ、最小厚みをＴ１ｍｉｎとし、
上記第２正極活物質層の最大厚みをＴ２ｍａｘ、最小厚みをＴ２ｍｉｎとしたとき、
次式（１）、（２）を満たす形態を有する
正電極板。
式（１）： （Ｔ１ｍａｘ−Ｔ１ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１
式（２）： （Ｔ２ｍａｘ−Ｔ２ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１
【請求項２】
請求項１に記載の正電極板を用いてなるリチウムイオン二次電池。
【請求項３】
請求項２に記載のリチウムイオン二次電池を複数備えた組電池。
【請求項４】
請求項２に記載のリチウムイオン二次電池、または、請求項３に記載の組電池を搭載した車両。
【請求項５】
請求項２に記載のリチウムイオン二次電池、または、請求項３に記載の組電池を搭載した電池搭載機器。
【請求項６】
第１主面および上記第１主面の裏面をなす第２主面を有し、アルミニウムを主とする金属箔と、
上記第１主面上に積層配置され、リチウムを含む正極活物質を有する第１正極活物質層と、
上記第２主面上に積層配置され、上記正極活物質を有する第２正極活物質層と、を備え、
上記金属箔、上記第１正極活物質層、および上記第２正極活物質層が積層方向に圧縮されて、所定の総厚みに形成されてなる
正電極板の製造方法であって、
上記金属箔の上記第１主面に、上記正極活物質および水を有するスラリーを塗布し、これを乾燥させた後に、上記金属箔の上記第２主面に上記スラリーを塗布し、これを乾燥させて、または、
上記金属箔の上記第１主面および第２主面に、上記スラリーを塗布し、これを乾燥させて、
上記金属箔に未圧縮第１正極活物質層および未圧縮第２正極活物質層を形成する層形成工程と、
上記未圧縮第１正極活物質層、上記金属箔、および上記未圧縮第２正極活物質層を、上記積層方向に圧縮して、上記所定の総厚みに成形するプレス工程と、を備え、
上記層形成工程は、
上記スラリーに対し、上記金属箔を相対的に負電位とした状態で、上記スラリーの塗布および乾燥を行う
正電極板の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の正電極板の製造方法であって、
前記金属箔は、
前記スラリーに対し、上記スラリーの水素イオン指数（ｐＨ）に応じた、上記金属箔をなす金属の腐食電位Ｖｃ以下の電位としてなる
正電極板の製造方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の正電極板の製造方法であって、
前記金属箔は、帯状の帯状金属箔であり、
前記層形成工程は、
上記帯状金属箔をその長手方向に移動させつつ、保持容器内に保持した塗布前の前記スラリーを、上記保持容器の吐出口から上記帯状金属箔に向けて連続的に吐出して、上記帯状金属箔の前記第１主面および第２主面の少なくともいずれかに対し、上記スラリーを帯状に塗布し、塗布された上記スラリーを連続的に乾燥させる連続層形成工程を含み、
上記連続層形成工程では、
上記塗布前のスラリーに、直接または上記保持容器を通じて、上記帯状金属箔に対して相対的に正電位の電圧を印加する
正電極板の製造方法。
【請求項１】
第１主面および上記第１主面の裏面をなす第２主面を有し、アルミニウムを主とする金属箔と、
上記第１主面上に積層配置され、リチウムを含む正極活物質および水を有するスラリーを乾燥してなる第１正極活物質層と、
上記第２主面上に積層配置され、上記スラリーを乾燥してなる第２正極活物質層と、を備え、
上記金属箔、上記第１正極活物質層、および上記第２正極活物質層が、積層方向に圧縮されて、所定の総厚みＴｔに成形されてなる
正電極板であって、
上記金属箔は、
上記第１主面および第２主面が、酸化物層を有することなく、かつ、腐食されていない状態とされてなり、
上記積層方向に切断した任意の断面のうち、上記積層方向に直交する方向の長さ５００μｍの範囲において、
上記第１正極活物質層の最大厚みをＴ１ｍａｘ、最小厚みをＴ１ｍｉｎとし、
上記第２正極活物質層の最大厚みをＴ２ｍａｘ、最小厚みをＴ２ｍｉｎとしたとき、
次式（１）、（２）を満たす形態を有する
正電極板。
式（１）： （Ｔ１ｍａｘ−Ｔ１ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１
式（２）： （Ｔ２ｍａｘ−Ｔ２ｍｉｎ）／Ｔｔ＜０．１
【請求項２】
請求項１に記載の正電極板を用いてなるリチウムイオン二次電池。
【請求項３】
請求項２に記載のリチウムイオン二次電池を複数備えた組電池。
【請求項４】
請求項２に記載のリチウムイオン二次電池、または、請求項３に記載の組電池を搭載した車両。
【請求項５】
請求項２に記載のリチウムイオン二次電池、または、請求項３に記載の組電池を搭載した電池搭載機器。
【請求項６】
第１主面および上記第１主面の裏面をなす第２主面を有し、アルミニウムを主とする金属箔と、
上記第１主面上に積層配置され、リチウムを含む正極活物質を有する第１正極活物質層と、
上記第２主面上に積層配置され、上記正極活物質を有する第２正極活物質層と、を備え、
上記金属箔、上記第１正極活物質層、および上記第２正極活物質層が積層方向に圧縮されて、所定の総厚みに形成されてなる
正電極板の製造方法であって、
上記金属箔の上記第１主面に、上記正極活物質および水を有するスラリーを塗布し、これを乾燥させた後に、上記金属箔の上記第２主面に上記スラリーを塗布し、これを乾燥させて、または、
上記金属箔の上記第１主面および第２主面に、上記スラリーを塗布し、これを乾燥させて、
上記金属箔に未圧縮第１正極活物質層および未圧縮第２正極活物質層を形成する層形成工程と、
上記未圧縮第１正極活物質層、上記金属箔、および上記未圧縮第２正極活物質層を、上記積層方向に圧縮して、上記所定の総厚みに成形するプレス工程と、を備え、
上記層形成工程は、
上記スラリーに対し、上記金属箔を相対的に負電位とした状態で、上記スラリーの塗布および乾燥を行う
正電極板の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の正電極板の製造方法であって、
前記金属箔は、
前記スラリーに対し、上記スラリーの水素イオン指数（ｐＨ）に応じた、上記金属箔をなす金属の腐食電位Ｖｃ以下の電位としてなる
正電極板の製造方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の正電極板の製造方法であって、
前記金属箔は、帯状の帯状金属箔であり、
前記層形成工程は、
上記帯状金属箔をその長手方向に移動させつつ、保持容器内に保持した塗布前の前記スラリーを、上記保持容器の吐出口から上記帯状金属箔に向けて連続的に吐出して、上記帯状金属箔の前記第１主面および第２主面の少なくともいずれかに対し、上記スラリーを帯状に塗布し、塗布された上記スラリーを連続的に乾燥させる連続層形成工程を含み、
上記連続層形成工程では、
上記塗布前のスラリーに、直接または上記保持容器を通じて、上記帯状金属箔に対して相対的に正電位の電圧を印加する
正電極板の製造方法。
【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１５】
【図１６】
【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１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−１５８３４２（Ｐ２００９−１５８３４２Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３６３０１（Ｐ２００７−３３６３０１）
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【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２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【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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