電極体の製造方法、及び電池の製造方法
【課題】集電体と該集電体上に積層された正極層又は負極層との剥離が防止される電極体の製造方法、及び電池の製造方法を提供する。
【解決手段】集電体、及び集電体上に積層された正極層又は負極層を備える積層体を作製する積層工程と、積層工程で作製した積層体を積層方向に加圧する加圧工程と、加圧工程の後、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力にて所定の時間の間、積層体を積層方向に加圧したまま拘束する拘束工程とを含む電極体の製造方法、並びに、正極集電体、正極層、電解質層、負極層、及び負極集電体を該順序で備えた積層体を作製する積層工程と、積層工程で作製した積層体を積層方向に加圧する加圧工程と、加圧工程の後、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力にて所定の時間の間、積層体を積層方向に加圧したまま拘束する拘束工程とを含む電池の製造方法とする。
【解決手段】集電体、及び集電体上に積層された正極層又は負極層を備える積層体を作製する積層工程と、積層工程で作製した積層体を積層方向に加圧する加圧工程と、加圧工程の後、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力にて所定の時間の間、積層体を積層方向に加圧したまま拘束する拘束工程とを含む電極体の製造方法、並びに、正極集電体、正極層、電解質層、負極層、及び負極集電体を該順序で備えた積層体を作製する積層工程と、積層工程で作製した積層体を積層方向に加圧する加圧工程と、加圧工程の後、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力にて所定の時間の間、積層体を積層方向に加圧したまま拘束する拘束工程とを含む電池の製造方法とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集電体及び該集電体上に積層された正極層又は負極層を備える電極体の製造方法、並びに、集電体、正極層、電解質層、負極層、及び集電体を該順序にて備えた電池を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能という特徴を有している。そのため、小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されており、近年、電気自動車やハイブリッド自動車用等、大型の動力用としての需要も高まっている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池には、正極層及び負極層と、これらの間に配置される電解質層とが備えられ、電解質層に備えられる電解質としては、例えば非水系の液体や固体が用いられる。電解質に液体（以下において、「電解液」という。）が用いられる場合には、電解液が正極層や負極層の内部へと浸透しやすい。そのため、正極層や負極層に含有されている活物質と電解液との界面が形成されやすく、性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は可燃性であるため、安全性を確保するためのシステムを搭載する必要がある。一方、固体の電解質（以下において、「固体電解質」という。）は不燃性であるため、上記システムを簡素化できる。それゆえ、不燃性である固体電解質を含有する層（以下において、「固体電解質層」という。）が備えられる形態のリチウムイオン二次電池（以下において、「固体電池」という。）が提案されている。
【０００４】
このような電池に関する技術として、例えば特許文献１には、金属を有する集電体上に、正極又は負極の活物質を有する合剤層を形成する合剤層形成工程と、前記合剤層上に被覆層を形成する被覆層形成工程と、前記被覆層とともに前記合剤層をプレスするプレス工程とを備えた、電池用電極の製造方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、帯状の正極集電体箔の表面に正極活物質層が形成され１回折り又は２回以上の葛折りにより折畳まれかつ一方の側縁に正極端子が接続された正極シートと、前記正極シートの折畳み面積に相応した面積を有する負極集電体箔の表面に負極活物質層が形成され前記折畳まれる正極シートの間にポリマー電解質層を介して挟持されかつ一方の側縁に負極端子が接続された負極シートとを備えたリチウムイオンポリマー二次電池において、前記ポリマー電解質層が、前記負極シートの表面に形成された負極側第１電解質層と、前記負極側第１電解質層に連設され前記負極シートの他方の側縁の端面に形成された負極側第２電解質層とを有することを特徴とすることを特徴とするリチウムイオンポリマー二次電池が開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、集電体の一方の面に正極が形成され、他方の面に負極が形成された双極型電極を、電解質層を挟んで少なくとも２層以上直列に積層した双極型二次電池要素を、外装材に密封してなる双極型二次電池モジュールにおいて、双極型二次電池要素と外装材との間に前記外装材よりも引張応力が高い部材を挿入することを特徴とする双極型二次電池モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２７６４４４号公報
【特許文献２】特開２００４−２０７１１８号公報
【特許文献３】特開２００８−１４０６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１には、集電体上に、正極又は負極の活物質を有する合剤層を形成し、該合剤層上に被覆層を形成して、該被覆層とともに合剤層を積層方向にプレスする工程を備えた電池用電極の製造方法が開示されている。特許文献１に記載の発明によれば、かかる工程を経ることによって、合剤層の空隙率を減らせるとしている。しかしながら、上記のように集電体と合剤層とを備えた積層体を積層方向に加圧すると、除荷した後に集電体から合剤層（正極層又は負極層）が剥がれるという問題があった。これは、以下に説明する理由によると考えられる。すなわち、上記のように合剤層を積層方向に加圧すると、集電体と合剤層とがそれぞれ積層方向に垂直な面方向に伸びる。このとき集電体と合剤層との伸び率が異なるため、集電体と合剤層との間において、積層方向に垂直な面方向の応力が発生し、この応力が原因となって、集電体から合剤層（正極層又は負極層）が剥がれやすくなる。
【０００９】
特許文献２に記載の発明では、上記問題について考慮されておらず、特許文献２に記載の発明によっても、上記問題は解決できなかった。特許文献３には、集電体、正極層及び負極層を有する積層体を収容した外装材内部の内圧を低くし、該外装材内の部材を加圧することが記載されている（００６７段落等）。かかる形態とすることによって、電池の使用時に集電体から正極層又は負極層が剥がれることは、ある程度防げると考えられる。しかしながら、製造過程において集電体から正極層又は負極層が剥がれる虞があることについては、特許文献３に記載の発明でも考慮されていないため、特許文献３に記載の発明によっても、上記問題は解決できなかった。
【００１０】
そこで本発明は、集電体と該集電上に積層された正極層又は負極層との剥離が防止される電極体の製造方法、及び電池の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成をとる。すなわち、
本発明の第１の態様は、集電体、及び該集電体上に積層された正極層又は負極層を備える電極体の製造方法であって、集電体、及び集電体上に積層された正極層又は負極層を備える積層体を作製する積層工程と、積層工程で作製した積層体を積層方向に加圧する加圧工程と、加圧工程の後、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力にて所定の時間の間、積層体を積層方向に加圧したまま拘束する拘束工程とを含む、電極体の製造方法である。
【００１２】
以下、正極層に接触する集電体と負極層に接触する集電体とを区別する必要がない場合は、それらの集電体を単に「集電体」と表記する場合があり、区別する必要がある場合は、正極層に接触する集電体を「正極集電体」、負極層に接触する集電体を「負極集電体」を表記する場合がある。また、正極層と負極層とを区別する必要がない場合は、両者のどちらかを指すものとして「電極層」と表記する場合がある。
【００１３】
また、上記本発明の第１の態様の電極体の製造方法の拘束工程において、１ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下の圧力にて積層体を積層方向に拘束することが好ましい。
【００１４】
また、上記本発明の第１の態様の電極体の製造方法の拘束工程において、１０ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下の圧力にて積層体を積層方向に拘束することがより好ましい。
【００１５】
また、上記本発明の第１の態様の電極体の製造方法の拘束工程において、０．１時間以上１０時間以下の間、積層体を積層方向に加圧したまま拘束することが好ましい。
【００１６】
また、上記本発明の第１の態様の電極体の製造方法の拘束工程において、０．５時間以上５時間以下の間、積層体を積層方向に拘束することがより好ましい。
【００１７】
また、上記本発明の第１の態様の電極体の製造方法の拘束工程において、１時間以上３時間以下の間、積層体を積層方向に拘束することがさらに好ましい。
【００１８】
また、上記本発明の第１の態様の電極体の製造方法は、積層工程において、金属箔を含む集電体、及び該集電体上に積層された、カーボン系負極合材を含む負極層、を備える積層体を作製する場合に好適である。
【００１９】
本発明の第２の態様は、正極集電体、正極層、電解質層、負極層、及び負極集電体を該順序にて備えた電池を製造する方法であって、正極集電体、正極層、電解質層、負極層、及び負極集電体を該順序で備えた積層体を作製する積層工程と、積層工程で作製した積層体を積層方向に加圧する加圧工程と、加圧工程の後、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力にて所定の時間の間、積層体を積層方向に加圧したまま拘束する拘束工程とを含む電池の製造方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の態様によれば、集電体と該集電体上に積層された正極層又は負極層とを備える積層体を、所定の圧力にて所定の時間、積層方向に加圧して拘束することによって、徐荷後も集電体と該集電体上に積層された正極層又は負極層との剥離が防止される電極体の製造方法を提供することができる。
【００２１】
本発明の第２の態様によれば、正極集電体、正極層、電解質層、負極層、及び負極集電体を該順序で備えた積層体を、所定の圧力にて所定の時間、積層方向に加圧して拘束することによって、徐荷後も集電体と該集電体上に積層された正極層又は負極層との剥離が防止される電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の電極体の製造方法に含まれる工程を示すフローチャートである。
【図２】本発明の電極体の製造方法の一例について、その過程を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の電極体の製造方法の他の例について、その過程を概略的に示す断面図である。
【図４】従来の電池の製造方法について、その過程を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。
【００２４】
最初に従来の電池の製造方法の問題を説明したうえで、本発明の電極体の製造方法について説明する。
【００２５】
図４は、従来の電池の製造方法について、その過程を概略的に示す断面図である。従来の電池の製造方法では、まず、図４（ａ）に示すように、正極集電体１、正極層２、電解質層３、負極層４及び負極集電体５を備える積層体１０ａを作製していた。積層体１０ａの作製方法としては、例えば、以下のような方法がある。まず、正極層２を構成する組成物を正極集電体１上に塗布して乾燥させ、正極集電体１上に正極層２を積層する。また、負極集電体５上には負極層４を構成する組成物を塗布して乾燥させ、負極集電体５上に負極層４を積層する。この時点では、正極集電体１及び正極層は、次の工程まで取り扱い可能な程度に結着している。また、負極集電体５及び負極層４も同様に、次の工程まで取り扱い可能な程度に結着している。
【００２６】
次に、固体電解質等を含む組成物を正極層２上と負極層４上とにそれぞれに塗布して、正極層２上と負極層４上とのそれぞれに電解質層３の一部を形成し、当該電解質層３の一部同士を合わせるようにして重ねることによって、正極集電体１、正極層２、電解質層３、負極層４、及び負極集電体５がその順で積層された積層体１０ａを作製することができる。
【００２７】
上述したようにして積層体１０ａを作製した後、図４（ｂ）に示すように、積層体１０ａを積層方向に圧力Ｐ１を加えることによって、正極層２や負極層４等に含まれる空隙を減らすとともに、正極層２に含まれる正極活物質や負極層４に含まれる負極活物質と固体電解質との界面を増やすようにしていた。
【００２８】
このようにして製造された従来の電池は、圧力Ｐ１を除荷後、例えば、図４（ｃ）に示すように、正極集電体１側を谷として反りが生じ、負極層４と負極集電体５との間で剥離する虞があった。これには、以下の２つの原因があると考えられる。１つ目の原因は以下の通りである。積層体１０ａを積層方向に加圧すると、積層体１０ａを構成する層が、それぞれ積層方向に垂直な面方向に伸びる。このとき集電体と電極層との伸び率が異なるため、集電体と電極層との間において、積層方向に垂直な面方向の応力が発生する。この応力が原因となって、集電体と電極層とが剥がれ易くなる。２つ目の原因は、正極集電体１と正極層２との間の結着力の方が、負極集電体５と負極層４との間の結着力より強かったということである。
【００２９】
上述したように、従来の電池の製造方法では、集電体と該集電上に積層された正極層又は負極層との間で剥離が起こるという問題があった、なお、従来の電池の製造方法について説明したが、正極集電体上に正極層が形成された電極体、又は、負極集電体上に負極層が形成された電極体のみを作製する場合であっても、積層方向に強く加圧したとき、上記１つ目の原因によって、同様に剥離する虞があった。しかしながら、以下に説明するように、本発明の電極体の製造方法によれば、上記問題を解決することができる。
【００３０】
図１は、本発明の電極体の製造方法に含まれる工程を示すフローチャートである。本発明の電極体の製造方法は、図１に示すように、積層工程（以下、「Ｓ１１」と表記する場合がある。）と、加圧工程（以下、「Ｓ１２」と表記する場合がある。）と、拘束工程（以下、「Ｓ１３」と表記する場合がある。）を有する。これらの工程を経ることによって、集電体と該集電上に積層された正極層又は負極層との剥離が防止される電極体を製造することができる。
【００３１】
１．第一実施形態
図２は、本発明の電極体の製造方法の一例について、その過程を概略的に示す断面図である。図１及び図２を参照しつつ、第一実施形態にかかる本発明の電極体の製造方法について説明する。
【００３２】
＜積層工程（Ｓ１１）＞
Ｓ１１は、集電体、及び該集電体上に積層された正極層又は負極層を備える積層体を作製する工程である。
【００３３】
上述したように、集電体と該集電上に積層された正極層又は負極層との剥離が起こるのは、正極集電体上に正極層が積層された電極体、又は、負極集電体上に負極層が積層された電極体を積層方向に強く加圧するからである。一方、電池を作製する場合、負極集電体、負極層、電解質層、正極層、及び正極集電体を積層した積層体を作製した後、該積層体を積層方向に加圧することがある。よって、図２には、正極集電体１上に正極層２が積層された積層体、又は、負極集電体５上に負極層４が積層された積層体を個別に加圧するのではなく、これらの積層体と電解質層３とを備える積層体１０ａを作製した後、積層体１０ａを積層方向に加圧して電池を製造する方法について示している。すなわち、図２には、本発明の電極体の製造方法によって、正極集電体１上に正極層２が積層された電極体、及び、負極集電体５上に負極層４が積層された電極体を同時に作製する方法について例示している。なお、図２に示した積層体１０ａは、正極集電体１、正極層２、電解質層３、負極層４、及び負極集電体５を該順序にて備えており、図２は本発明の電池の製造方法を例示しているともいえる。ただし、本発明はかかる形態に限定されない。本発明の電極体の製造方法において、Ｓ１１では、集電体、及び該集電体上に積層された正極層又は負極層を備える積層体を作製すればよい。すなわち、Ｓ１１は、正極集電体と該正極集電体上に積層された正極層とからなる積層体、若しくは、負極集電体と該負極集電体上に積層された負極層とからなる積層体を作製する工程であってもよい。
【００３４】
Ｓ１１は、例えば、図２（ａ）に示したように、正極集電体１、正極層２、電解質層３、負極層４、及び負極集電体５を備える積層体１０ａを作製する工程とすることができる。積層体１０ａを作製する具体的な方法としては、例えば、以下のような方法がある。まず、正極活物質と固体電解質と結着用バインダーとを含む正極材をスラリー状にしたものを正極集電体１上に塗布して乾燥させて正極層２を積層する。また、負極活物質と固体電解質と結着用バインダーとを含む負極材をスラリー状にしたものを負極集電体５上に塗布して乾燥させて負極層４を積層する。その後、固体電解質と結着用バインダーとを含む組成物を正極層２上と負極層４上とのそれぞれに塗布して、正極層２上と負極層４上とのそれぞれに電解質層３の一部を積層する。その後、当該電解質層３の一部同士を合わせるようにして重ねることによって、正極集電体１、正極層２、電解質層３、負極層４、及び負極集電体５がその順で積層された積層体１０ａを作製することができる。
【００３５】
正極層２に含有される正極活物質としては、コバルト酸リチウム等に代表される公知の正極活物質を適宜用いることができる。また、正極層２に含有される固体電解質としては、Ｌｉ３ＰＯ４等の酸化物系固体電解質のほか、Ｌｉ３ＰＳ４や、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝５０：５０〜１００：０となるようにＬｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５を混合して作製した硫化物系固体電解質（例えば、質量比で、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝７０：３０となるようにＬｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５を混合して作製した硫化物固体電解質）等、公知の固体電解質を適宜用いることができる。さらに、正極層２に含有される結着用バインダーとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素含有樹脂を挙げることができる。このほか、正極層２には、アセチレンブラック等の公知の導電材を含有させることも可能である。正極層２の厚みは特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。
【００３６】
負極層４には、負極活物質としてグラファイト等を含む公知のカーボン系負極合材を用いることができる。ただし、負極層４に含有される負極活物質はグラファイトに限定されず、その他の公知の負極活物質を適宜用いることができる。また、負極層４に含有される固体電解質としては、正極層２に用いることが可能な上記固体電解質と同様の物質を用いることができる。さらに、負極層４に含有される結着用バインダーとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素含有樹脂を挙げることができる。このほか、負極層４には、アセチレンブラック等の公知の導電材を含有させることも可能である。負極層４の厚みは特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
電解質層３に用いられる固体電解質としては、電池に使用可能な公知の固体電解質であれば特に限定されず、正極層２や負極層４に用いることが可能な上記固体電解質と同様の物質を用いることができる。電解質層３の厚さは、電解質の種類や電池の構成等によって大きく異なるものであるが、例えば、０．１μｍ以上１０００μｍ以下の範囲内、中でも０．１μｍ以上３００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。
【００３８】
正極集電体１や負極集電体５としては、Ａｌ箔、Ｃｕ箔、Ｎｉ箔、Ｆｅ箔、ＣｕＮｉ箔、ＣｕＦｅ箔等の金属箔等、電池に使用可能な公知の集電体を適宜用いることができる。
【００３９】
＜加圧工程（Ｓ１２）＞
Ｓ１２は、Ｓ１１で作製した積層体を積層方向に加圧する工程である。Ｓ１２において積層体を加圧する手段は特に限定されず、公知の手段によって加圧することができる。
【００４０】
Ｓ１２は、例えば、図２（ｂ）に示したように、積層体１０ａを積層方向に圧力Ｐ１で加圧する工程とすることができる。積層体１０ａを積層方向に加圧することによって、正極層２や負極層４等に含まれる空隙を減らすとともに、正極層２に含まれる正極活物質や負極層４に含まれる負極活物質（以下、正極活物質と負極活物質とを区別する必要がない場合は、両者のどちらかを指すものとして「活物質」と表記する場合がある。）と、固体電解質との接触面積を増大させることができる。Ｓ１２において、圧力Ｐ１の強さは５０ＭＰａ以上８００ＭＰａ以下であることが好ましく、加圧時間は１秒以上１０時間以下であることが好ましい。圧力Ｐ１の強さが上記範囲の下限値より弱い場合や加圧時間が上記範囲の下限値より短い場合は、正極層２や負極層４等に含まれる空隙が多く残り、活物質と固体電解質との接触面積が少なくなる虞がある。一方、圧力Ｐ１の強さ上記範囲の上限値より強い場合や加圧時間が上記範囲の上限値より短い場合は、正極層２及び負極層４に含まれる空隙が少なくなり過ぎてしまい、充放電時の活物質の膨張収縮によって、正極層２及び負極層４が割れる虞がある。
【００４１】
＜拘束工程（Ｓ１３）＞
Ｓ１３は、Ｓ１２の後、Ｓ１１で作製した積層体を積層方向に加圧して拘束する工程である。
【００４２】
Ｓ１３は、例えば、図２（ｃ）に示したように、適切な拘束手段２０、２０を用いて、積層体１０ａを積層方向に圧力Ｐ２で加圧したまま拘束する工程とすることができる。
【００４３】
Ｓ１２において、積層体１０ａの積層方向に強い圧力を加えると、積層体１０ａを構成する各層が、図２（ｂ）に示したように、積層方向に垂直な面方向に伸ばされる。このとき、上述したように、正極集電体１と正極層２との間、及び負極集電体５と負極層４との間に応力が発生する。しかしながら、Ｓ１３において、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力Ｐ２にて所定の時間の間、積層体１０ａを積層方向に加圧したまま拘束することによって、正極集電体１と正極層２との間、及び負極集電体５と負極層４との間に発生していた応力を緩和することができる。よって、正極集電体１と正極層２との間、及び負極集電体５と負極層４との間での剥離を防止することができる。
【００４４】
Ｓ１３において、積層体を加圧する圧力の強さは、１ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下であることが好ましく、１０ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下であることがより好ましい。また、Ｓ１２において、積層体を加圧する時間は、０．１時間以上１０時間以下であることが好ましく、０．５時間以上５時間以下であることがより好ましく、１時間以上３時間以下であることがさらに好ましい。積層体を加圧する圧力が１ＭＰａ未満であると、電極層と集電体との間の接着力が不足して、電極層と集電体との剥離を防止できない虞がある。一方、積層体を加圧する圧力が５０ＭＰａを超えると、Ｓ１３において集電体と電極層との間で常に応力が生じたまま加圧されることとなり、集電体と電極層との間の応力の緩和が十分に行われない虞がある。また、積層体を加圧する時間が０．１時間より短いと、集電体と電極層との間の応力の緩和が十分に行われない虞がある。一方、積層体を加圧する時間が１０時間より長いと、正極層及び負極層が硬化し、充放電時の活物質の膨張収縮により、正極層及び負極層が割れる虞がある。
【００４５】
２．第二実施形態
図１及び図３を参照しつつ、第二実施形態にかかる本発明の電極体の製造方法について説明する。図３は、本発明の電極体の製造方法の他の例について、その過程を概略的に示す断面図である。
【００４６】
図３に示した方法は、Ｓ１２以外は上記第一実施形態と同様である。すなわち、図３（ａ）に示したように積層体１０ａを作製する工程は、上記第一実施形態のＳ１１と同様であるため、説明を省略する。
【００４７】
図３に示した方法では、Ｓ１２をＣＩＰ（Cold Isostatic Press）によって行う。より具体的には、図３（ｂ）に示すように、積層体１０ａを外装材３０に封入し、さらにその外側を被覆材３１で被覆し、ＣＩＰを行う。外装材３０としては、従来の電池に用いられている公知の外装材を適宜用いることができる。例えば、アルミニウム製の外装材を用いることができる。また、被覆材３１は、ＣＩＰを行う際に積層体１０ａが圧媒（水等）で濡れることを防止する目的で用いられるものである。被覆材３１としては、従来用いられているものを特に限定することなく用いることができきる。ＣＩＰで積層体１０ａに加える圧力は、５０ＭＰａ以上８００ＭＰａ以下の範囲で任意の値を選択することができる。当該圧力は、例えば、１９６ＭＰａ程度とすることができる。また、加圧する時間は、１秒以上１０時間以下の範囲で任意の時間を設定することができる。ＣＩＰを行うことによって、積層体１０ａを等方加圧することができる。
【００４８】
なお、本発明において、Ｓ１２で積層体１０ａを加圧する方法としては、ロールプレスや平面プレスによる方法を採用することもできる。このときは、被覆材３１が不要であり、積層体１０ａを加圧する強さ及び時間は、上記ＣＩＰと同一とすることができる。
【００４９】
このようにＣＩＰ等によって積層体１０ａを加圧することによっても、正極層２や負極層４等に含まれる空隙を減らすとともに、正極層２に含まれる正極活物質や負極層４に含まれる負極活物質と、固体電解質との接触面積を増大させることができる。
【００５０】
また、上記のようにＣＩＰを行った場合も積層体１０ａの積層方向に加圧されるため、積層体１０ａを構成する各層が積層方向に垂直な面方向に伸ばされる。このとき、上述したように、正極集電体１と正極層２との間、及び負極集電体５と負極層４との間に応力が発生する。そのため、ＣＩＰを行った後は、図３（ｃ）に示すように、被覆材３１は除去して、外装材３０に封入された積層体１０ａを上記第一実施形態のＳ１３と同様に加圧したまま拘束する。かかる工程を経ることによって、正極集電体１と正極層２との間、及び負極集電体５と負極層４との間での剥離を防止することができる。
【００５１】
以上、現時点において最も実践的で好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明した。しかしながら、本発明は本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電極体の製造方法及び電池の製造方法もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の電極体の製造方法は、携帯機器、電気自動車、ハイブリッド車等の電源として用いられる電池に備えられる電極体の製造に適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 正極集電体
２ 正極層
３ 電解質層
４ 負極層
５ 負極集電体
１０ａ 積層体
２０ 拘束手段
３０ 外装材
３１ 被覆材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集電体及び該集電体上に積層された正極層又は負極層を備える電極体の製造方法、並びに、集電体、正極層、電解質層、負極層、及び集電体を該順序にて備えた電池を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能という特徴を有している。そのため、小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されており、近年、電気自動車やハイブリッド自動車用等、大型の動力用としての需要も高まっている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池には、正極層及び負極層と、これらの間に配置される電解質層とが備えられ、電解質層に備えられる電解質としては、例えば非水系の液体や固体が用いられる。電解質に液体（以下において、「電解液」という。）が用いられる場合には、電解液が正極層や負極層の内部へと浸透しやすい。そのため、正極層や負極層に含有されている活物質と電解液との界面が形成されやすく、性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は可燃性であるため、安全性を確保するためのシステムを搭載する必要がある。一方、固体の電解質（以下において、「固体電解質」という。）は不燃性であるため、上記システムを簡素化できる。それゆえ、不燃性である固体電解質を含有する層（以下において、「固体電解質層」という。）が備えられる形態のリチウムイオン二次電池（以下において、「固体電池」という。）が提案されている。
【０００４】
このような電池に関する技術として、例えば特許文献１には、金属を有する集電体上に、正極又は負極の活物質を有する合剤層を形成する合剤層形成工程と、前記合剤層上に被覆層を形成する被覆層形成工程と、前記被覆層とともに前記合剤層をプレスするプレス工程とを備えた、電池用電極の製造方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、帯状の正極集電体箔の表面に正極活物質層が形成され１回折り又は２回以上の葛折りにより折畳まれかつ一方の側縁に正極端子が接続された正極シートと、前記正極シートの折畳み面積に相応した面積を有する負極集電体箔の表面に負極活物質層が形成され前記折畳まれる正極シートの間にポリマー電解質層を介して挟持されかつ一方の側縁に負極端子が接続された負極シートとを備えたリチウムイオンポリマー二次電池において、前記ポリマー電解質層が、前記負極シートの表面に形成された負極側第１電解質層と、前記負極側第１電解質層に連設され前記負極シートの他方の側縁の端面に形成された負極側第２電解質層とを有することを特徴とすることを特徴とするリチウムイオンポリマー二次電池が開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、集電体の一方の面に正極が形成され、他方の面に負極が形成された双極型電極を、電解質層を挟んで少なくとも２層以上直列に積層した双極型二次電池要素を、外装材に密封してなる双極型二次電池モジュールにおいて、双極型二次電池要素と外装材との間に前記外装材よりも引張応力が高い部材を挿入することを特徴とする双極型二次電池モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２７６４４４号公報
【特許文献２】特開２００４−２０７１１８号公報
【特許文献３】特開２００８−１４０６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１には、集電体上に、正極又は負極の活物質を有する合剤層を形成し、該合剤層上に被覆層を形成して、該被覆層とともに合剤層を積層方向にプレスする工程を備えた電池用電極の製造方法が開示されている。特許文献１に記載の発明によれば、かかる工程を経ることによって、合剤層の空隙率を減らせるとしている。しかしながら、上記のように集電体と合剤層とを備えた積層体を積層方向に加圧すると、除荷した後に集電体から合剤層（正極層又は負極層）が剥がれるという問題があった。これは、以下に説明する理由によると考えられる。すなわち、上記のように合剤層を積層方向に加圧すると、集電体と合剤層とがそれぞれ積層方向に垂直な面方向に伸びる。このとき集電体と合剤層との伸び率が異なるため、集電体と合剤層との間において、積層方向に垂直な面方向の応力が発生し、この応力が原因となって、集電体から合剤層（正極層又は負極層）が剥がれやすくなる。
【０００９】
特許文献２に記載の発明では、上記問題について考慮されておらず、特許文献２に記載の発明によっても、上記問題は解決できなかった。特許文献３には、集電体、正極層及び負極層を有する積層体を収容した外装材内部の内圧を低くし、該外装材内の部材を加圧することが記載されている（００６７段落等）。かかる形態とすることによって、電池の使用時に集電体から正極層又は負極層が剥がれることは、ある程度防げると考えられる。しかしながら、製造過程において集電体から正極層又は負極層が剥がれる虞があることについては、特許文献３に記載の発明でも考慮されていないため、特許文献３に記載の発明によっても、上記問題は解決できなかった。
【００１０】
そこで本発明は、集電体と該集電上に積層された正極層又は負極層との剥離が防止される電極体の製造方法、及び電池の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成をとる。すなわち、
本発明の第１の態様は、集電体、及び該集電体上に積層された正極層又は負極層を備える電極体の製造方法であって、集電体、及び集電体上に積層された正極層又は負極層を備える積層体を作製する積層工程と、積層工程で作製した積層体を積層方向に加圧する加圧工程と、加圧工程の後、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力にて所定の時間の間、積層体を積層方向に加圧したまま拘束する拘束工程とを含む、電極体の製造方法である。
【００１２】
以下、正極層に接触する集電体と負極層に接触する集電体とを区別する必要がない場合は、それらの集電体を単に「集電体」と表記する場合があり、区別する必要がある場合は、正極層に接触する集電体を「正極集電体」、負極層に接触する集電体を「負極集電体」を表記する場合がある。また、正極層と負極層とを区別する必要がない場合は、両者のどちらかを指すものとして「電極層」と表記する場合がある。
【００１３】
また、上記本発明の第１の態様の電極体の製造方法の拘束工程において、１ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下の圧力にて積層体を積層方向に拘束することが好ましい。
【００１４】
また、上記本発明の第１の態様の電極体の製造方法の拘束工程において、１０ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下の圧力にて積層体を積層方向に拘束することがより好ましい。
【００１５】
また、上記本発明の第１の態様の電極体の製造方法の拘束工程において、０．１時間以上１０時間以下の間、積層体を積層方向に加圧したまま拘束することが好ましい。
【００１６】
また、上記本発明の第１の態様の電極体の製造方法の拘束工程において、０．５時間以上５時間以下の間、積層体を積層方向に拘束することがより好ましい。
【００１７】
また、上記本発明の第１の態様の電極体の製造方法の拘束工程において、１時間以上３時間以下の間、積層体を積層方向に拘束することがさらに好ましい。
【００１８】
また、上記本発明の第１の態様の電極体の製造方法は、積層工程において、金属箔を含む集電体、及び該集電体上に積層された、カーボン系負極合材を含む負極層、を備える積層体を作製する場合に好適である。
【００１９】
本発明の第２の態様は、正極集電体、正極層、電解質層、負極層、及び負極集電体を該順序にて備えた電池を製造する方法であって、正極集電体、正極層、電解質層、負極層、及び負極集電体を該順序で備えた積層体を作製する積層工程と、積層工程で作製した積層体を積層方向に加圧する加圧工程と、加圧工程の後、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力にて所定の時間の間、積層体を積層方向に加圧したまま拘束する拘束工程とを含む電池の製造方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の態様によれば、集電体と該集電体上に積層された正極層又は負極層とを備える積層体を、所定の圧力にて所定の時間、積層方向に加圧して拘束することによって、徐荷後も集電体と該集電体上に積層された正極層又は負極層との剥離が防止される電極体の製造方法を提供することができる。
【００２１】
本発明の第２の態様によれば、正極集電体、正極層、電解質層、負極層、及び負極集電体を該順序で備えた積層体を、所定の圧力にて所定の時間、積層方向に加圧して拘束することによって、徐荷後も集電体と該集電体上に積層された正極層又は負極層との剥離が防止される電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の電極体の製造方法に含まれる工程を示すフローチャートである。
【図２】本発明の電極体の製造方法の一例について、その過程を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の電極体の製造方法の他の例について、その過程を概略的に示す断面図である。
【図４】従来の電池の製造方法について、その過程を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。
【００２４】
最初に従来の電池の製造方法の問題を説明したうえで、本発明の電極体の製造方法について説明する。
【００２５】
図４は、従来の電池の製造方法について、その過程を概略的に示す断面図である。従来の電池の製造方法では、まず、図４（ａ）に示すように、正極集電体１、正極層２、電解質層３、負極層４及び負極集電体５を備える積層体１０ａを作製していた。積層体１０ａの作製方法としては、例えば、以下のような方法がある。まず、正極層２を構成する組成物を正極集電体１上に塗布して乾燥させ、正極集電体１上に正極層２を積層する。また、負極集電体５上には負極層４を構成する組成物を塗布して乾燥させ、負極集電体５上に負極層４を積層する。この時点では、正極集電体１及び正極層は、次の工程まで取り扱い可能な程度に結着している。また、負極集電体５及び負極層４も同様に、次の工程まで取り扱い可能な程度に結着している。
【００２６】
次に、固体電解質等を含む組成物を正極層２上と負極層４上とにそれぞれに塗布して、正極層２上と負極層４上とのそれぞれに電解質層３の一部を形成し、当該電解質層３の一部同士を合わせるようにして重ねることによって、正極集電体１、正極層２、電解質層３、負極層４、及び負極集電体５がその順で積層された積層体１０ａを作製することができる。
【００２７】
上述したようにして積層体１０ａを作製した後、図４（ｂ）に示すように、積層体１０ａを積層方向に圧力Ｐ１を加えることによって、正極層２や負極層４等に含まれる空隙を減らすとともに、正極層２に含まれる正極活物質や負極層４に含まれる負極活物質と固体電解質との界面を増やすようにしていた。
【００２８】
このようにして製造された従来の電池は、圧力Ｐ１を除荷後、例えば、図４（ｃ）に示すように、正極集電体１側を谷として反りが生じ、負極層４と負極集電体５との間で剥離する虞があった。これには、以下の２つの原因があると考えられる。１つ目の原因は以下の通りである。積層体１０ａを積層方向に加圧すると、積層体１０ａを構成する層が、それぞれ積層方向に垂直な面方向に伸びる。このとき集電体と電極層との伸び率が異なるため、集電体と電極層との間において、積層方向に垂直な面方向の応力が発生する。この応力が原因となって、集電体と電極層とが剥がれ易くなる。２つ目の原因は、正極集電体１と正極層２との間の結着力の方が、負極集電体５と負極層４との間の結着力より強かったということである。
【００２９】
上述したように、従来の電池の製造方法では、集電体と該集電上に積層された正極層又は負極層との間で剥離が起こるという問題があった、なお、従来の電池の製造方法について説明したが、正極集電体上に正極層が形成された電極体、又は、負極集電体上に負極層が形成された電極体のみを作製する場合であっても、積層方向に強く加圧したとき、上記１つ目の原因によって、同様に剥離する虞があった。しかしながら、以下に説明するように、本発明の電極体の製造方法によれば、上記問題を解決することができる。
【００３０】
図１は、本発明の電極体の製造方法に含まれる工程を示すフローチャートである。本発明の電極体の製造方法は、図１に示すように、積層工程（以下、「Ｓ１１」と表記する場合がある。）と、加圧工程（以下、「Ｓ１２」と表記する場合がある。）と、拘束工程（以下、「Ｓ１３」と表記する場合がある。）を有する。これらの工程を経ることによって、集電体と該集電上に積層された正極層又は負極層との剥離が防止される電極体を製造することができる。
【００３１】
１．第一実施形態
図２は、本発明の電極体の製造方法の一例について、その過程を概略的に示す断面図である。図１及び図２を参照しつつ、第一実施形態にかかる本発明の電極体の製造方法について説明する。
【００３２】
＜積層工程（Ｓ１１）＞
Ｓ１１は、集電体、及び該集電体上に積層された正極層又は負極層を備える積層体を作製する工程である。
【００３３】
上述したように、集電体と該集電上に積層された正極層又は負極層との剥離が起こるのは、正極集電体上に正極層が積層された電極体、又は、負極集電体上に負極層が積層された電極体を積層方向に強く加圧するからである。一方、電池を作製する場合、負極集電体、負極層、電解質層、正極層、及び正極集電体を積層した積層体を作製した後、該積層体を積層方向に加圧することがある。よって、図２には、正極集電体１上に正極層２が積層された積層体、又は、負極集電体５上に負極層４が積層された積層体を個別に加圧するのではなく、これらの積層体と電解質層３とを備える積層体１０ａを作製した後、積層体１０ａを積層方向に加圧して電池を製造する方法について示している。すなわち、図２には、本発明の電極体の製造方法によって、正極集電体１上に正極層２が積層された電極体、及び、負極集電体５上に負極層４が積層された電極体を同時に作製する方法について例示している。なお、図２に示した積層体１０ａは、正極集電体１、正極層２、電解質層３、負極層４、及び負極集電体５を該順序にて備えており、図２は本発明の電池の製造方法を例示しているともいえる。ただし、本発明はかかる形態に限定されない。本発明の電極体の製造方法において、Ｓ１１では、集電体、及び該集電体上に積層された正極層又は負極層を備える積層体を作製すればよい。すなわち、Ｓ１１は、正極集電体と該正極集電体上に積層された正極層とからなる積層体、若しくは、負極集電体と該負極集電体上に積層された負極層とからなる積層体を作製する工程であってもよい。
【００３４】
Ｓ１１は、例えば、図２（ａ）に示したように、正極集電体１、正極層２、電解質層３、負極層４、及び負極集電体５を備える積層体１０ａを作製する工程とすることができる。積層体１０ａを作製する具体的な方法としては、例えば、以下のような方法がある。まず、正極活物質と固体電解質と結着用バインダーとを含む正極材をスラリー状にしたものを正極集電体１上に塗布して乾燥させて正極層２を積層する。また、負極活物質と固体電解質と結着用バインダーとを含む負極材をスラリー状にしたものを負極集電体５上に塗布して乾燥させて負極層４を積層する。その後、固体電解質と結着用バインダーとを含む組成物を正極層２上と負極層４上とのそれぞれに塗布して、正極層２上と負極層４上とのそれぞれに電解質層３の一部を積層する。その後、当該電解質層３の一部同士を合わせるようにして重ねることによって、正極集電体１、正極層２、電解質層３、負極層４、及び負極集電体５がその順で積層された積層体１０ａを作製することができる。
【００３５】
正極層２に含有される正極活物質としては、コバルト酸リチウム等に代表される公知の正極活物質を適宜用いることができる。また、正極層２に含有される固体電解質としては、Ｌｉ３ＰＯ４等の酸化物系固体電解質のほか、Ｌｉ３ＰＳ４や、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝５０：５０〜１００：０となるようにＬｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５を混合して作製した硫化物系固体電解質（例えば、質量比で、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝７０：３０となるようにＬｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５を混合して作製した硫化物固体電解質）等、公知の固体電解質を適宜用いることができる。さらに、正極層２に含有される結着用バインダーとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素含有樹脂を挙げることができる。このほか、正極層２には、アセチレンブラック等の公知の導電材を含有させることも可能である。正極層２の厚みは特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。
【００３６】
負極層４には、負極活物質としてグラファイト等を含む公知のカーボン系負極合材を用いることができる。ただし、負極層４に含有される負極活物質はグラファイトに限定されず、その他の公知の負極活物質を適宜用いることができる。また、負極層４に含有される固体電解質としては、正極層２に用いることが可能な上記固体電解質と同様の物質を用いることができる。さらに、負極層４に含有される結着用バインダーとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素含有樹脂を挙げることができる。このほか、負極層４には、アセチレンブラック等の公知の導電材を含有させることも可能である。負極層４の厚みは特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
電解質層３に用いられる固体電解質としては、電池に使用可能な公知の固体電解質であれば特に限定されず、正極層２や負極層４に用いることが可能な上記固体電解質と同様の物質を用いることができる。電解質層３の厚さは、電解質の種類や電池の構成等によって大きく異なるものであるが、例えば、０．１μｍ以上１０００μｍ以下の範囲内、中でも０．１μｍ以上３００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。
【００３８】
正極集電体１や負極集電体５としては、Ａｌ箔、Ｃｕ箔、Ｎｉ箔、Ｆｅ箔、ＣｕＮｉ箔、ＣｕＦｅ箔等の金属箔等、電池に使用可能な公知の集電体を適宜用いることができる。
【００３９】
＜加圧工程（Ｓ１２）＞
Ｓ１２は、Ｓ１１で作製した積層体を積層方向に加圧する工程である。Ｓ１２において積層体を加圧する手段は特に限定されず、公知の手段によって加圧することができる。
【００４０】
Ｓ１２は、例えば、図２（ｂ）に示したように、積層体１０ａを積層方向に圧力Ｐ１で加圧する工程とすることができる。積層体１０ａを積層方向に加圧することによって、正極層２や負極層４等に含まれる空隙を減らすとともに、正極層２に含まれる正極活物質や負極層４に含まれる負極活物質（以下、正極活物質と負極活物質とを区別する必要がない場合は、両者のどちらかを指すものとして「活物質」と表記する場合がある。）と、固体電解質との接触面積を増大させることができる。Ｓ１２において、圧力Ｐ１の強さは５０ＭＰａ以上８００ＭＰａ以下であることが好ましく、加圧時間は１秒以上１０時間以下であることが好ましい。圧力Ｐ１の強さが上記範囲の下限値より弱い場合や加圧時間が上記範囲の下限値より短い場合は、正極層２や負極層４等に含まれる空隙が多く残り、活物質と固体電解質との接触面積が少なくなる虞がある。一方、圧力Ｐ１の強さ上記範囲の上限値より強い場合や加圧時間が上記範囲の上限値より短い場合は、正極層２及び負極層４に含まれる空隙が少なくなり過ぎてしまい、充放電時の活物質の膨張収縮によって、正極層２及び負極層４が割れる虞がある。
【００４１】
＜拘束工程（Ｓ１３）＞
Ｓ１３は、Ｓ１２の後、Ｓ１１で作製した積層体を積層方向に加圧して拘束する工程である。
【００４２】
Ｓ１３は、例えば、図２（ｃ）に示したように、適切な拘束手段２０、２０を用いて、積層体１０ａを積層方向に圧力Ｐ２で加圧したまま拘束する工程とすることができる。
【００４３】
Ｓ１２において、積層体１０ａの積層方向に強い圧力を加えると、積層体１０ａを構成する各層が、図２（ｂ）に示したように、積層方向に垂直な面方向に伸ばされる。このとき、上述したように、正極集電体１と正極層２との間、及び負極集電体５と負極層４との間に応力が発生する。しかしながら、Ｓ１３において、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力Ｐ２にて所定の時間の間、積層体１０ａを積層方向に加圧したまま拘束することによって、正極集電体１と正極層２との間、及び負極集電体５と負極層４との間に発生していた応力を緩和することができる。よって、正極集電体１と正極層２との間、及び負極集電体５と負極層４との間での剥離を防止することができる。
【００４４】
Ｓ１３において、積層体を加圧する圧力の強さは、１ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下であることが好ましく、１０ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下であることがより好ましい。また、Ｓ１２において、積層体を加圧する時間は、０．１時間以上１０時間以下であることが好ましく、０．５時間以上５時間以下であることがより好ましく、１時間以上３時間以下であることがさらに好ましい。積層体を加圧する圧力が１ＭＰａ未満であると、電極層と集電体との間の接着力が不足して、電極層と集電体との剥離を防止できない虞がある。一方、積層体を加圧する圧力が５０ＭＰａを超えると、Ｓ１３において集電体と電極層との間で常に応力が生じたまま加圧されることとなり、集電体と電極層との間の応力の緩和が十分に行われない虞がある。また、積層体を加圧する時間が０．１時間より短いと、集電体と電極層との間の応力の緩和が十分に行われない虞がある。一方、積層体を加圧する時間が１０時間より長いと、正極層及び負極層が硬化し、充放電時の活物質の膨張収縮により、正極層及び負極層が割れる虞がある。
【００４５】
２．第二実施形態
図１及び図３を参照しつつ、第二実施形態にかかる本発明の電極体の製造方法について説明する。図３は、本発明の電極体の製造方法の他の例について、その過程を概略的に示す断面図である。
【００４６】
図３に示した方法は、Ｓ１２以外は上記第一実施形態と同様である。すなわち、図３（ａ）に示したように積層体１０ａを作製する工程は、上記第一実施形態のＳ１１と同様であるため、説明を省略する。
【００４７】
図３に示した方法では、Ｓ１２をＣＩＰ（Cold Isostatic Press）によって行う。より具体的には、図３（ｂ）に示すように、積層体１０ａを外装材３０に封入し、さらにその外側を被覆材３１で被覆し、ＣＩＰを行う。外装材３０としては、従来の電池に用いられている公知の外装材を適宜用いることができる。例えば、アルミニウム製の外装材を用いることができる。また、被覆材３１は、ＣＩＰを行う際に積層体１０ａが圧媒（水等）で濡れることを防止する目的で用いられるものである。被覆材３１としては、従来用いられているものを特に限定することなく用いることができきる。ＣＩＰで積層体１０ａに加える圧力は、５０ＭＰａ以上８００ＭＰａ以下の範囲で任意の値を選択することができる。当該圧力は、例えば、１９６ＭＰａ程度とすることができる。また、加圧する時間は、１秒以上１０時間以下の範囲で任意の時間を設定することができる。ＣＩＰを行うことによって、積層体１０ａを等方加圧することができる。
【００４８】
なお、本発明において、Ｓ１２で積層体１０ａを加圧する方法としては、ロールプレスや平面プレスによる方法を採用することもできる。このときは、被覆材３１が不要であり、積層体１０ａを加圧する強さ及び時間は、上記ＣＩＰと同一とすることができる。
【００４９】
このようにＣＩＰ等によって積層体１０ａを加圧することによっても、正極層２や負極層４等に含まれる空隙を減らすとともに、正極層２に含まれる正極活物質や負極層４に含まれる負極活物質と、固体電解質との接触面積を増大させることができる。
【００５０】
また、上記のようにＣＩＰを行った場合も積層体１０ａの積層方向に加圧されるため、積層体１０ａを構成する各層が積層方向に垂直な面方向に伸ばされる。このとき、上述したように、正極集電体１と正極層２との間、及び負極集電体５と負極層４との間に応力が発生する。そのため、ＣＩＰを行った後は、図３（ｃ）に示すように、被覆材３１は除去して、外装材３０に封入された積層体１０ａを上記第一実施形態のＳ１３と同様に加圧したまま拘束する。かかる工程を経ることによって、正極集電体１と正極層２との間、及び負極集電体５と負極層４との間での剥離を防止することができる。
【００５１】
以上、現時点において最も実践的で好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明した。しかしながら、本発明は本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電極体の製造方法及び電池の製造方法もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の電極体の製造方法は、携帯機器、電気自動車、ハイブリッド車等の電源として用いられる電池に備えられる電極体の製造に適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 正極集電体
２ 正極層
３ 電解質層
４ 負極層
５ 負極集電体
１０ａ 積層体
２０ 拘束手段
３０ 外装材
３１ 被覆材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体、及び該集電体上に積層された正極層又は負極層を備える電極体の製造方法であって、
前記集電体、及び前記集電体上に積層された前記正極層又は前記負極層を備える積層体を作製する積層工程と、
前記積層工程で作製した前記積層体を積層方向に加圧する加圧工程と、
前記加圧工程の後、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力にて所定時間の間、前記積層体を積層方向に加圧したまま拘束する拘束工程と、
を含む、電極体の製造方法。
【請求項２】
前記拘束工程において、１ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下の圧力にて前記積層体を積層方向に拘束する、請求項１に記載の電極体の製造方法。
【請求項３】
前記拘束工程において、１０ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下の圧力にて前記積層体を積層方向に拘束する、請求項１に記載の電極体の製造方法。
【請求項４】
前記拘束工程において、０．１時間以上１０時間以下の間、前記積層体を積層方向に加圧したまま拘束する、請求項１〜３のいずれかに記載の電極体の製造方法。
【請求項５】
前記拘束工程において、０．５時間以上５時間以下の間、前記積層体を積層方向に拘束する、請求項１〜３のいずれかに記載の電極体の製造方法。
【請求項６】
前記拘束工程において、１時間以上３時間以下の間、前記積層体を積層方向に拘束する、請求項１〜３のいずれかに記載の電極体の製造方法。
【請求項７】
前記積層工程において、金属箔を含む前記集電体、及び該集電体上に積層された、カーボン系負極合材を含む前記負極層を備える前記積層体を作製する、請求項１〜６のいずれかに記載の電極体の製造方法。
【請求項８】
正極集電体、正極層、電解質層、負極層、及び負極集電体を該順序にて備えた電池を製造する方法であって、
前記正極集電体、前記正極層、前記電解質層、前記負極層、及び前記負極集電体を該順序で備えた積層体を作製する積層工程と、
前記積層工程で作製した前記積層体を積層方向に加圧する加圧工程と、
前記加圧工程の後、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力にて所定の時間の間、前記積層体を積層方向に加圧したまま拘束する拘束工程と、
を含む、電池の製造方法。
【請求項１】
集電体、及び該集電体上に積層された正極層又は負極層を備える電極体の製造方法であって、
前記集電体、及び前記集電体上に積層された前記正極層又は前記負極層を備える積層体を作製する積層工程と、
前記積層工程で作製した前記積層体を積層方向に加圧する加圧工程と、
前記加圧工程の後、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力にて所定時間の間、前記積層体を積層方向に加圧したまま拘束する拘束工程と、
を含む、電極体の製造方法。
【請求項２】
前記拘束工程において、１ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下の圧力にて前記積層体を積層方向に拘束する、請求項１に記載の電極体の製造方法。
【請求項３】
前記拘束工程において、１０ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下の圧力にて前記積層体を積層方向に拘束する、請求項１に記載の電極体の製造方法。
【請求項４】
前記拘束工程において、０．１時間以上１０時間以下の間、前記積層体を積層方向に加圧したまま拘束する、請求項１〜３のいずれかに記載の電極体の製造方法。
【請求項５】
前記拘束工程において、０．５時間以上５時間以下の間、前記積層体を積層方向に拘束する、請求項１〜３のいずれかに記載の電極体の製造方法。
【請求項６】
前記拘束工程において、１時間以上３時間以下の間、前記積層体を積層方向に拘束する、請求項１〜３のいずれかに記載の電極体の製造方法。
【請求項７】
前記積層工程において、金属箔を含む前記集電体、及び該集電体上に積層された、カーボン系負極合材を含む前記負極層を備える前記積層体を作製する、請求項１〜６のいずれかに記載の電極体の製造方法。
【請求項８】
正極集電体、正極層、電解質層、負極層、及び負極集電体を該順序にて備えた電池を製造する方法であって、
前記正極集電体、前記正極層、前記電解質層、前記負極層、及び前記負極集電体を該順序で備えた積層体を作製する積層工程と、
前記積層工程で作製した前記積層体を積層方向に加圧する加圧工程と、
前記加圧工程の後、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力にて所定の時間の間、前記積層体を積層方向に加圧したまま拘束する拘束工程と、
を含む、電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１４２２２８（Ｐ２０１２−１４２２２８Ａ）
【公開日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６９０（Ｐ２０１１−６９０）
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【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２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月５日（２０１１．１．５）
【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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