電池の製造方法、電池、車両および電子機器
【課題】電池反応の効率が良好な電池およびこれを高い生産性にて製造することができる製造方法ならびに該電池を備える機器を提供する。
【解決手段】負極集電体に負極活物質を含む塗布液を塗布して負極活物質層を形成し、その上に固体電解質材料を含む塗布液を塗布して固体電解質層を形成し、さらにその上に正極活物質を含む塗布液を塗布して正極活物質層を形成し、リチウムイオン二次電池を製造する。負極活物質層については、吐出ヘッド４０の複数の吐出口４４から負極活物質を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、吐出ヘッド４０のＸ方向への相対移動およびＹ方向への相対移動を交互に繰り返して実行することにより、負極集電体の表面に正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層を形成している。活物質層と固体電解質層との接触面積を増大させて電池反応の効率を良好なものとすることができる。
【解決手段】負極集電体に負極活物質を含む塗布液を塗布して負極活物質層を形成し、その上に固体電解質材料を含む塗布液を塗布して固体電解質層を形成し、さらにその上に正極活物質を含む塗布液を塗布して正極活物質層を形成し、リチウムイオン二次電池を製造する。負極活物質層については、吐出ヘッド４０の複数の吐出口４４から負極活物質を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、吐出ヘッド４０のＸ方向への相対移動およびＹ方向への相対移動を交互に繰り返して実行することにより、負極集電体の表面に正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層を形成している。活物質層と固体電解質層との接触面積を増大させて電池反応の効率を良好なものとすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活物質層間に電解質層を介在させてなるリチウムイオン二次電池などの電池の製造方法、該製造方法によって製造された電池、および、該電池を搭載する機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、リチウムイオン電池などの化学電池を製造する方法としては、集電体としての金属箔に正極活物質および負極活物質をそれぞれ付着させたものを不織布などのセパレータを介して重ね合わせ、そのセパレータに電解液を含浸させる技術が知られている。しかしながら、電解液として揮発性の高い有機溶剤を含んだ電池は取り扱いに注意が必要であり、またさらなる小型化・高出力化が求められていることから、近年では電解液に代えて固体電解質を用いる技術が提案されてきている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、正極活物質層、固体高分子電解質層および負極活物質層をインクジェット法によって積層し、その積層体を集電体間に挟持してなる電池において、正極活物質層と固体高分子電解質層との接触面または負極活物質層と固体高分子電解質層との接触面を凹凸とする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１６２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、インクジェット方式を採用することによって、複雑な凹凸形状の正極活物質層、負極活物質層および固体高分子電解質層を形成している。そして、活物質層と固体電解質層との接触面を凹凸とすることによって、その接触面積を増大させて電池反応の効率を向上させ、電池の出力を向上させるようにしている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術には以下のような問題があった。まず第１に、インクジェット法では吐出されるインクが微量であるが故に複雑な構造を制御性よく形成することができる反面、所望の立体構造を得るためには多数回の重ね塗りを必要とするために工程数が増えて製造に長時間を要し、生産性が低いという問題がある。第２に、互いに異なる材料を含むインク（正極インク、負極インク、電解質インク）が接触することで混じり合ってしまい、活物質層と固体電解質層との境界が不鮮明となって電池としての性能を低下させてしまう可能性がある。特許文献１に記載の技術では所定のパターンを一回印刷する毎に乾燥を行っているが、このようにすると生産性はさらに低下し、また印刷工程ごとに形成される各層間での混じり合いは防止されるとしても、一回の印刷工程で隣接して形成される層間での混じり合いを防止することはできない。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電池反応の効率が良好な電池およびこれを高い生産性にて製造することができる製造方法ならびに該電池を備える機器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】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、電池の製造方法において、第１集電体の表面に少なくとも第１方向および前記第１方向とは異なる第２方向に沿って線状に第１の活物質を含む塗布液を塗布して所定の凸パターンを有する第１活物質層を形成する第１活物質層形成工程と、第１活物質層が形成された第１集電体の表面に固体電解質材料を含む塗布液を塗布し、第１活物質層の凸パターンに追従した凹凸を有する電解質層を形成する電解質層形成工程と、前記電解質層の表面に第２の活物質を含む塗布液を塗布し、前記電解質層の凹部を埋めるとともに前記電解質層の凸部を覆う第２活物質層を形成する第２活物質層形成工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る電池の製造方法において、第２活物質層の表面に第２集電体を積層する工程をさらに備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る電池の製造方法において、第１活物質層形成工程は、吐出ヘッドに列状に配設した複数の吐出口から第１の活物質を含む塗布液を吐出させながら当該吐出ヘッドを第１集電体に対して相対移動させることにより、第１集電体の表面に第１の活物質を含む塗布液を複数線状に塗布することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係る電池の製造方法において、前記第１方向と前記第２方向とは直交し、前記複数の吐出口は前記第２方向に沿って前記吐出ヘッドに列設され、第１活物質層形成工程は、第１集電体に対する前記吐出ヘッドの前記第１方向への相対移動および前記第２方向への相対移動を交互に繰り返して実行させることにより、第１集電体の表面に格子状の凸パターンを有する第１活物質層を形成することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る電池の製造方法において、前記吐出ヘッドの前記第１方向への１回の相対移動量と前記第２方向への１回の相対移動量とを等しくすることにより、第１集電体の表面に正方格子状の凸パターンを有する第１活物質層を形成することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６の発明は、電池の製造方法において、第１集電体の表面に少なくとも第１方向および前記第１方向とは異なる第２方向に沿って線状に第１の活物質を含む塗布液を塗布して所定の凸パターンを有する第１活物質層を形成する第１活物質層形成工程と、第２集電体の表面に第２の活物質を含む塗布液を塗布して第２活物質層を形成する第２活物質層形成工程と、第１活物質層と第２活物質層との間に電解質層を挟み込む電解質層形成工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７の発明は、電池であって、請求項１から請求項６のいずれかの発明に係る電池の製造方法によって製造されている。
【００１５】
また、請求項８の発明は、車両であって、請求項７の発明に係る電池を搭載することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９の発明は、電子機器であって、請求項７の発明に係る電池と、前記電池を電源として動作する回路部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１から請求項５の発明によれば、第１集電体の表面に少なくとも第１方向および第２方向に沿って線状に第１の活物質を含む塗布液を塗布して所定の凸パターンを有する第１活物質層を形成し、そこに固体電解質材料を含む塗布液を塗布して第１活物質層の凸パターンに追従した凹凸を有する電解質層を形成し、さらにその表面に第２の活物質を含む塗布液を塗布して電解質層の凹部を埋めるとともに電解質層の凸部を覆う第２活物質層を形成するため、第１および第２活物質層と電解質層との接触面積を増大させて電池反応の効率を良好なものとすることができる。また、塗布液を順番に重ねているため工程数が少なく、高い生産性にて電池を製造することができる。
【００１８】
特に、請求項３の発明によれば、吐出ヘッドに列状に配設した複数の吐出口から第１の活物質を含む塗布液を吐出させながら当該吐出ヘッドを第１集電体に対して相対移動させることにより、第１集電体の表面に第１の活物質を含む塗布液を複数線状に塗布するため、第１活物質層の形成に要する時間を顕著に短くすることができる。
【００１９】
特に、請求項４の発明によれば、第１集電体の表面に格子状の凸パターンを有する第１活物質層を形成するため、第１および第２活物質層と電解質層との接触面積を効果的に増大させて電池反応の効率をより良好なものとすることができる。
【００２０】
特に、請求項５の発明によれば、第１集電体の表面に正方格子状の凸パターンを有する第１活物質層を形成するため、第１および第２活物質層と電解質層との接触面における凹凸の分布を均一なものとして、出力密度を均一にすることができる。
【００２１】
また、請求項６の発明によれば、第１集電体の表面に少なくとも第１方向および第２方向に沿って線状に第１の活物質を含む塗布液を塗布して所定の凸パターンを有する第１活物質層を形成し、第２集電体の表面に第２の活物質を含む塗布液を塗布して第２活物質層を形成し、第１活物質層と第２活物質層との間に電解質層を挟み込むため、第１および第２活物質層と電解質層との接触面積を増大させて電池反応の効率を良好なものとすることができる。また、製造に要する工程数が少なく、高い生産性にて電池を製造することができる。
【００２２】
また、請求項７の発明によれば、請求項１から請求項６のいずれかの発明に係る電池の製造方法によって製造しているため、電池反応の効率を良好なものとすることができる。
【００２３】
また、請求項８の発明によれば、車両の駆動用電源として請求項７の発明に係る電池を好適に使用することができる。
【００２４】
また、請求項９の発明によれば、電子機器の回路部の電源として請求項７の発明に係る電池を好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る電池の製造方法によって製造されるリチウムイオン二次電池の外観斜視図である。
【図２】図１のリチウムイオン二次電池の断面図である。
【図３】負極集電体の上面に負極活物質層を形成した時点での構造を示す斜視図である。
【図４】リチウムイオン二次電池の製造手順を示すフローチャートである。
【図５】ノズルスキャン法に用いる塗布ユニットの構成を示す図である。
【図６】吐出ヘッドの内部構造を示す断面図である。
【図７】塗布ユニットによる塗布動作の手順を示すフローチャートである。
【図８】負極集電体に対して相対移動する複数の吐出口の軌跡を示す図である。
【図９】負極集電体の表面に形成された負極活物質層のパターンを示す図である。
【図１０】スピンコート法に用いる回転式塗布ユニットの概略構成を示す図である。
【図１１】固体電解質層を形成した時点での積層体の上面図である。
【図１２】図１１の積層体の縦断面図である。
【図１３】ナイフコート法によって正極活物質の塗布液が塗布される様子を模式的に示す図である。
【図１４】本発明に係るリチウムイオン二次電池を搭載した電気自動車を模式的に示す図である。
【図１５】本発明に係るリチウムイオン二次電池を搭載したＩＣカードを模式的に示す図である。
【図１６】負極集電体に対して相対移動する複数の吐出口の軌跡の他の例を示す図である。
【図１７】負極集電体に対して相対移動する複数の吐出口の軌跡の他の例を示す図である。
【図１８】負極集電体への塗布パターンの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２７】
＜１．リチウムイオン電池の構造＞
図１は、本発明に係る電池の製造方法によって製造されるリチウムイオン二次電池１の外観斜視図である。また、図２は図１のリチウムイオン二次電池１の断面図である。リチウムイオン二次電池は、リチウムイオンが電気伝導を担う二次電池（蓄電池）であり、エネルギー密度が高く、またメモリー効果が小さく、さらには繰り返しの充放電に対しても劣化が少ないという特徴を有する。リチウムイオン二次電池１は、負極集電体１１の上に負極活物質層１２、固体電解質層１３、正極活物質層１４および正極集電体１５を順に積層した構造を有している。
【００２８】
図１，２の各層を構成する材料としては、リチウムイオン二次電池の構成材料として公知のものを採用することが可能である。負極集電体１１および正極集電体１５は金属箔であり、銅箔、アルミニウム箔、ステンレス箔などの導電性材料の箔を用いることができる。本実施形態では、負極集電体１１として銅箔を用い、正極集電体１５としてアルミニウム箔を採用している。また、負極活物質層１２を構成する負極活物質としては、例えばチタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）とグラファイトとを混合したものを用いることができ、正極活物質層１４を構成する正極活物質としては、例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、リチウムマンガン酸化物（ＬｉＭｎ2Ｏ4）およびそれらの混合物を用いることができる。さらに、固体電解質層１３としては、例えばホウ酸エステルポリマー電解質を用いることができる。なお、各機能層を構成する材料はこれらに限定されるものではないことは勿論である。
【００２９】
図３は、負極集電体１１の上面に負極活物質層１２を形成した時点での構造を示す斜視図である。同図に示すように、負極集電体１１の表面には格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２が形成される。特に、本実施形態においては、負極活物質層１２が正方格子状の凸パターンを有する。すなわち、負極活物質層１２の縦軸方向の格子間隔と横軸方向の格子間隔とは等しく、縦軸方向と横軸方向との軸間角度は９０°である。負極活物質層１２の凸パターンについてはさらに後述する。
【００３０】
図２に示すように、固体電解質層１３は固体電解質によって形成された略一定の厚さを有する連続した薄膜である。図３に示す如き負極集電体１１の表面に負極活物質層１２が形成されてなる積層体表面の凹凸に追従するように、固体電解質層１３は該積層体上面のほぼ全体を一様に覆っている。また、正極活物質層１４は、固体電解質層１３の凹部を埋めるとともに凸部を覆うような凹凸構造を下面側に有する。正極活物質層１４の上面は略平坦となっている。そして、略平坦に形成された正極活物質層１４の上面に正極集電体１５が積層されてリチウムイオン二次電池１が構成される。このようなリチウムイオン二次電池１に適宜接続端子（タブ）を取り付けたものをケーシング内に収容して最終製品としての二次電池が形成される。
【００３１】
＜２．リチウムイオン電池の製造方法＞
次に、上記の構成を有するリチウムイオン二次電池１の製造方法について説明する。図４は、リチウムイオン二次電池の製造手順を示すフローチャートである。まず、負極集電体１１となる金属箔（本実施形態では銅箔）を準備する（ステップＳ１）。薄い銅箔は搬送や取り扱いが難しいので、例えば片面をガラス板等のキャリアに貼り付ける等により搬送性を高めておくようにしても良い。
【００３２】
続いて、負極集電体１１となる銅箔の表面に、負極活物質を含む塗布液を塗布して格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成する（ステップＳ２）。負極活物質を含む塗布液としては、例えば負極活物質材料としてのチタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）に、導電助剤としてのアセチレンブラックまたはケッチェンブラック、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、溶剤としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などを混合したものを用いることができる。本実施形態においては、このような負極活物質を含む塗布液をノズルディスペンス法、中でも塗布液を吐出する吐出ヘッドを塗布対象面に対して相対移動させるノズルスキャン法によって塗布するのであるが、その詳細については後述する。
【００３３】
次に、負極集電体１１に格子状の負極活物質層１２が積層されてなる積層体の表面に対し、スピンコート法によって固体電解質材料を含む塗布液を塗布して固体電解質層１３を形成する（ステップＳ３）。固体電解質材料を含む塗布液としては、例えば高分子電解質材料としてのポリエチレンオキシドおよび／またはポリスチレンなどの樹脂に、支持塩としての六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ4）および溶剤としてのジエチレンカーボネートなどを混合したものを用いることができる。スピンコート法によれば、負極集電体１１の表面に負極活物質層１２が積層されて形成される格子状の凹凸パターンであっても、その凹凸に沿って厚さ均一な固体電解質層１３を形成することができる。
【００３４】
次に、固体電解質層１３の表面に対し、ナイフコート法によって正極活物質を含む塗布液を塗布して正極活物質層１４を形成する（ステップＳ４）。正極活物質を含む塗布液としては、例えば正極活物質材料としてのコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）に、導電助剤としてのアセチレンブラック、結着剤としてのスチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、分散剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）および溶剤としての純水などを混合したものを用いることができる。ナイフコート法によれば、固体電解質層１３の表面の凹凸パターンを埋めつつも正極活物質層１４の上面を平坦にすることができる。
【００３５】
その後、平坦な正極活物質層１４の上面に正極集電体１５となる金属箔（本実施形態ではアルミニウム箔）を積層する（ステップＳ５）。概略、以上のような手順によって図１，２に示したリチウムイオン二次電池１が製造される。以下、各製造工程、特にステップＳ２の負極活物質を含む塗布液の塗布について詳細に説明する。
【００３６】
＜２−１．負極活物質の塗布＞
図５は、ステップＳ２のノズルスキャン法に用いる塗布ユニット２の構成を示す図である。図５および以降の各図にはそれらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。また、各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
【００３７】
この塗布ユニット２では、基台２１上にステージ移動機構２０が設けられ、負極集電体１１（若しくは負極集電体１１を貼り付けたガラス板などのキャリア）を保持するステージ３０がステージ移動機構２０によって水平面内（ＸＹ平面内）で移動可能とされている。ステージ３０の上方には吐出ヘッド４０が固定設置されている。すなわち、本実施形態においては、固定設置された吐出ヘッド４０に対して負極集電体１１を保持するステージ３０が水平面内で移動することにより、吐出ヘッド４０が負極集電体１１に対して相対移動することとなる。
【００３８】
ステージ移動機構２０は、下段からステージ３０をＸ方向に移動させるＸ方向移動機構２１、Ｘ方向と直行するＹ方向に移動させるＹ方向移動機構２２、および、鉛直方向（Ｚ方向）に沿った軸を中心に回転させるθ回転機構２３を備える。Ｘ方向移動機構２１は、モータ２１１にボールネジ２１２が接続され、さらにＹ方向移動機構２２に固定されたナット２１３がボールネジ２１２に螺合される構造を有している。ボールネジ２１２の上方にはガイドレール２１４が固定され、モータ２１１が回転すると、ナット２１３とともにＹ方向移動機構２２がガイドレール２１４に沿ってＸ方向に滑らかに移動する。
【００３９】
Ｙ方向移動機構２２は、モータ２２１、ボールネジ機構およびガイドレール２２４を有し、モータ２２１が回転するとボールネジ機構によってθ回転機構２３がガイドレール２２４に沿ってＹ方向に移動する。θ回転機構２３は、モータ２３１によりステージ３０をＺ方向に沿った軸を中心に回転させる。以上の構成により、吐出ヘッド４０はステージ移動機構２０によって負極集電体１１に対してＸ方向およびＹ方向に自在に相対移動されるとともに、負極集電体１１に対する姿勢も変更可能とされる。
【００４０】
固定設置された吐出ヘッド４０には供給管４２２の一端が接続されている。供給管４２２には逆止弁４２１が介挿されている。供給管４２２の他端は二叉に分岐されており、その一方はポンプ４２３に接続され、他方は制御弁４２４を介して負極活物質を含む塗布液を貯留するタンク４２５に接続される。
【００４１】
図６は、吐出ヘッド４０の内部構造を示す断面図である。図６（ａ）は吐出ヘッド４０をＹＺ平面にて切断した断面を示し、図６（ｂ）はＸＺ平面にて切断した断面を示す。図６に示すように、吐出ヘッド４０の内部にはバッファ空間ＢＦとして機能する空洞が形成されており、このバッファ空間ＢＦに供給管４２２を経由して送給される負極活物質の塗布液が送り込まれる。吐出ヘッド４０には、バッファ空間ＢＦから下方へと向かう複数の流路４１が形設されている。複数の流路４１は、Ｙ方向に沿って等間隔で列状に設けられている。そして、各流路４１の下端開口部が吐出口４４を形成する。よって、吐出ヘッド４０の下端面には、複数の吐出口４４がＹ方向に沿って列設されることとなる。なお、吐出ヘッド４０に設ける吐出口４４の個数については特に限定されるものではなく、ステージ３０の幅に応じた適宜の個数とすることができる。
【００４２】
ステージ移動機構２０の各モータ、ポンプ４２３および制御弁４２４は制御部３８に電気的に接続されている。制御部３８のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部３８は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクなどを備えて構成される。制御部３８のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって、塗布ユニット２の上記各構成が制御部３８に制御され、負極活物質を含む塗布液の塗布処理が進行する。
【００４３】
次に、上記のような構成を有する塗布ユニット２による、負極活物質を含む塗布液の塗布動作について説明する。図７は、塗布ユニット２による塗布動作の手順を示すフローチャートである。まず、図４のステップＳ１にて準備した負極集電体１１をステージ３０の上面に載置する（ステップＳ２１）。負極集電体１１は図示を省略するクランプ機構によってステージ３０の上面に固定される。
【００４４】
次に、制御部３８がステージ移動機構２０の各モータを駆動制御してステージ３０に保持された負極集電体１１を塗布開始位置に移動させる（ステップＳ２２）。塗布開始位置は、吐出ヘッド４０が負極集電体１１の端部直上（本実施形態では（＋Ｘ）側端部の直上）となる位置であっても良いし、負極集電体１１の端部よりも若干外側の上方であっても良い。そして、負極集電体１１が塗布開始位置に到達した後に、吐出ヘッド４０から負極活物質を含む塗布液の吐出を開始する（ステップＳ２３）。
【００４５】
吐出ヘッド４０からの塗布液の吐出は、図５に示す逆止弁４２１、ポンプ４２３および制御弁４２４によって行われる。まず、制御部３８の制御により制御弁４２４が開放された状態でポンプ４２３が吸引動作を行う。このとき、逆止弁４２１により吐出ヘッド４０からの塗布液の逆流が防止されるため、タンク４２５からポンプ４２３へと負極活物質を含む塗布液が吸引される。次に、制御部３８の制御により制御弁４２４が閉止され、ポンプ４２３が押出動作を行う。これにより、ポンプ４２３から吐出ヘッド４０に負極活物質を含む塗布液が送給される。送給された塗布液は一旦吐出ヘッド４０内のバッファ空間ＢＦに送り込まれた後、複数の吐出口４４から下方に向けて吐出される。このように吐出ヘッド４０では、バッファ空間ＢＦを介して塗布液を吐出しているため、Ｙ方向に沿って列設された複数の吐出口４４から均一な流量にて負極活物質を含む塗布液を吐出することができる。
【００４６】
塗布液の吐出を開始すると同時に、制御部３８がステージ移動機構２０を制御してステージ３０の移動を開始させる。本実施形態においては、吐出ヘッド４０の複数の吐出口４４から負極活物質を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、ステージ３０がＸ方向およびＹ方向への所定距離の移動を繰り返す。すなわち、まず、制御部３８はステージ移動機構２０のＸ方向移動機構２１を駆動制御してステージ３０を（＋Ｘ）方向に所定のＸ方向走査距離Ｄｘだけ移動させ（ステップＳ２４）、次いでＹ方向移動機構２２を駆動制御してステージ３０を（＋Ｙ）方向に所定のＹ方向走査距離Ｄｙだけ移動させる（ステップＳ２５）。続いて、制御部３８は再びＸ方向移動機構２１を駆動制御してステージ３０を（＋Ｘ）方向にＸ方向走査距離Ｄｘだけ移動させ（ステップＳ２６）、さらにＹ方向移動機構２２を駆動制御してステージ３０を（−Ｙ）方向にＹ方向走査距離Ｄｙだけ移動させる（ステップＳ２７）。
【００４７】
ステップＳ２７の移動が終了した時点で負極集電体１１が塗布の終了位置に到達していない場合には再度ステップＳ２４に戻る（ステップＳ２８）。すなわち、負極集電体１１が塗布終了位置に到達するまで、ステップＳ２４からステップＳ２７の移動動作が繰り返される。その結果、負極集電体１１の表面には負極活物質を含む塗布液が格子状に塗布されることとなる。
【００４８】
図８は、負極集電体１１に対して相対移動する複数の吐出口４４の軌跡を示す図である。上述した移動動作の主体はステージ３０であり、ステージ３０に保持された負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０の相対移動の向きは、必然的にステップＳ２４からステップＳ２７に示したステージ３０の移動の向きとは逆となる。すなわち、ステップＳ２４では負極集電体１１に対して吐出ヘッド４０が（−Ｘ）方向にＸ方向走査距離Ｄｘだけ移動し、ステップＳ２５では（−Ｙ）方向にＹ方向走査距離Ｄｙだけ移動する。同様に、ステップＳ２６では負極集電体１１に対して吐出ヘッド４０が（−Ｘ）方向にＸ方向走査距離Ｄｘだけ移動し、ステップＳ２７では（＋Ｙ）方向にＹ方向走査距離Ｄｙだけ移動する。ステップＳ２４からステップＳ２７を繰り返すことによって、負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０のＸ方向への相対移動およびＹ方向への相対移動が交互に繰り返して実行されることとなる。その結果、図８に示すように、吐出ヘッド４０の複数の吐出口４４のそれぞれは負極集電体１１上につづら折り状の軌跡を描くこととなる。
【００４９】
本実施形態においては、Ｙ方向における負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０の１回の相対移動量であるＹ方向走査距離Ｄｙと、複数の吐出口４４の配列ピッチＰ（隣り合う吐出口４４の間隔）とを等しくしている。このため、ある吐出口４４の軌跡はその変曲点（Ｘ方向移動とＹ方向移動とが切り換わる点）において隣の吐出口４４の軌跡と点接触して格子点を形成することとなる。
【００５０】
また、Ｘ方向における負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０の１回の相対移動量であるＸ方向走査距離Ｄｘと、Ｙ方向における１回の相対移動量であるＹ方向走査距離Ｄｙとを等しくしている。このため、複数の吐出口４４が負極集電体１１上に描く軌跡は、図８に示す如き正方格子状のパターンとなる。
【００５１】
吐出ヘッド４０の複数の吐出口４４から負極活物質を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０のＸ方向への相対移動およびＹ方向への相対移動を交互に繰り返して実行させることによってそれら複数の吐出口４４が負極集電体１１上に正方格子状の軌跡を描くように相対移動すると、負極活物質を含む塗布液は負極集電体１１の表面に正方格子状に塗布されることとなる。その結果、図９に示すように、負極集電体１１の表面には正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２が形成されることとなる。
【００５２】
ところで、厳密に吐出ヘッド４０のＸ方向への相対移動とＹ方向への相対移動とを択一的に切り換えて繰り返すと、正方格子状パターンの格子点においては隣り合う吐出口４４の軌跡が重なり、塗布液が重ね塗りされることとなる。そうすると、正方格子状パターンの格子点では他の部分よりも負極活物質層１２が厚く盛り上がることとなる。このような負極活物質層１２の不均一な盛り上がりは、リチウムイオン二次電池１での短絡の原因となるおそれがあるため好ましくない。
【００５３】
このため、本実施形態においては、吐出ヘッド４０のＸ方向への相対移動期間とＹ方向への相対移動期間とを若干重ね合わせることによって、不要な塗布液の重ね塗りを防止している。具体的には、ステップＳ２４で吐出ヘッド４０が（−Ｘ）方向への相対移動を終える直前にステップＳ２５の（−Ｙ）方向の相対移動を開始する。同様に、吐出ヘッド４０がステップＳ２５の（−Ｙ）方向への相対移動を終える直前にステップＳ２６の（−Ｘ）方向の相対移動を開始する。以降、同様の手順を繰り返すことによって、図９に示すように、隣り合う吐出口４４から吐出された塗布液が接触はするものの、重ね塗りされることは防止される。その結果、負極集電体１１の表面に積層された負極活物質層１２の厚さは均一となり、リチウムイオン二次電池１での短絡が防止される。なお、吐出ヘッド４０のＹ方向走査距離Ｄｙを複数の吐出口４４の配列ピッチＰよりも若干短くすることによって塗布液の重ね塗りを防止するようにしても良い。
【００５４】
一方、ステップＳ２８にて負極集電体１１が塗布の終了位置に到達している場合には、制御部３８の制御により吐出ヘッド４０からの塗布液の吐出を停止するとともに、ステージ３０の移動も停止する（ステップＳ２９）。そして、負極活物質層１２が積層された負極集電体１１をステージ３０から取り外すことによって、負極活物質の塗布処理（図４のステップＳ２）が完了する。
【００５５】
以上のようにして、吐出ヘッド４０を負極集電体１１に対して相対移動させるノズルスキャン法によって負極活物質を含む塗布液の塗布処理が実行され、負極集電体１１の表面には、図９に示す如き正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２が形成される。より具体的には、負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０のＸ方向への相対移動およびＹ方向への相対移動を交互に繰り返して実行することにより、負極集電体１１の表面に正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成している。なお、図９にも示しているように、本実施形態のノズルスキャン法による塗布処理では、凸パターンの端部は必ずしも連続した直線となっていない。しかしながら、このことは本発明においては特段のデメリットとはならない。その理由は、本発明にて、負極集電体１１の表面に正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成するのは、活物質層と固体電解質層との接触面積を増大させて電池反応の効率を向上させるためであり、凸パターンの端部を厳密に連続した直線状とする必要が無いためである。
【００５６】
＜２−２．電解質の塗布＞
塗布ユニット２によって負極集電体１１の表面に格子状に負極活物質層１２が形成された積層体に対して固体電解質の材料を含む塗布液がスピンコート法により塗布される。図１０は、ステップＳ３のスピンコート法に用いる回転式塗布ユニット３の概略構成を示す図である。
【００５７】
負極集電体１１に負極活物質層１２が形成された積層体を保持するスピンベース５１は、モータ５２によって鉛直方向に沿った軸を中心に回転される。スピンベース５１が当該積層体を保持する機構としては、負極集電体１１の裏面を吸着するものであっても良いし、負極集電体１１の端縁部を機械的に保持するものであっても良い。カップ５３は、スピンベース５１の周囲を取り囲むように設置されており、回転するスピンベース５１および積層体から飛散した塗布液を受け止めて回収する。
【００５８】
また、スピンベース５１の上方には吐出ノズル５４が設置されている。吐出ノズル５４には、図示省略のポンプやタンクを備えた電解質塗布液供給機構５５から固体電解質の材料を含む塗布液が供給される。電解質塗布液供給機構５５から供給された固体電解質材料を含む塗布液は、吐出ノズル５４からスピンベース５１に保持された積層体の回転中心に吐出される。
【００５９】
負極集電体１１の表面に格子状に負極活物質層１２が形成された積層体はスピンベース５１に保持され、モータ５２によって鉛直方向に沿った軸を中心に所定方向に一定速度で回転される。そして、所定の速度で回転される積層体の回転中心に吐出ノズル５４から固体電解質材料を含む塗布液が吐出される。負極活物質層１２が形成された負極集電体１１の表面に滴下された塗布液は遠心力によって周囲に拡がり、余分な塗布液は負極集電体１１の端部から振り切られる。このようにして、正方格子状に負極活物質層１２が形成された負極集電体１１の表面に、固体電解質材料を含む塗布液がほぼ均一な厚さにて塗布される。そして、これを硬化させることにより、負極活物質層１２が形成された負極集電体１１の表面に固体電解質層１３が形成される。
【００６０】
図１１は、固体電解質層１３を形成した時点での積層体の上面図である。また、図１２は、図１１の積層体の縦断面図である。回転式塗布ユニット３を用いたスピンコート法では、正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２が形成された負極集電体１１に対しても、その凸パターンによって生じる凹凸に沿って均一な厚さの塗布処理を行うことができる。その結果、図１１，１２に示すように、負極活物質層１２の正方格子状の凸パターンに追従した凹凸を有する固体電解質層１３を形成することができる。
【００６１】
形成する固体電解質層１３の厚さについては任意であるが、負極活物質層１２と正極活物質層１４とが確実に分離され、また内部抵抗が許容値以下となるような厚さであることが必要である。固体電解質層１３の厚さは、塗布液の粘度とスピンベース５１の回転速度によって調整することができる。なお、表面積を増大させるために設けた負極活物質層１２の凹凸の意義を滅却しないという観点からは、固体電解質層１３の厚さｔ１３が負極活物質層１２の凹凸の高低差ｔ１２よりも小さいことが望ましい。
【００６２】
＜２−３．正極活物質の塗布＞
負極活物質層１２の格子状の凸パターンに追従する固体電解質層１３が形成された積層体に対して正極活物質を含む塗布液がナイフコート法により塗布される。図１３は、ナイフコート法によって正極活物質の塗布液が塗布される様子を模式的に示す図である。
【００６３】
負極集電体１１の表面に格子状の負極活物質層１２およびその凸パターンに追従した固体電解質層１３が形成された積層体は図示省略のステージ上に水平姿勢で静止状態に保持されている。そして、正極活物質を含む塗布液を連続して吐出するノズル６１が当該積層体の上方を水平方向の矢印ＡＲ１３の向きに走査移動される。これにより、固体電解質層１３の凹部が塗布液によって埋められつつ固体電解質層１３の凸部も塗布液によって覆われる。なお、ノズル６１としては、負極集電体１１の幅方向（図１３の紙面と垂直な方向）に沿って延びるスリット状の吐出口を有するスリットノズルであっても良いし、当該幅方向に沿って複数の吐出口が列設されたものであっても良い。
【００６４】
また、ノズル６１にはブレード６２が装着されている。ブレード６２は、ノズル６１の進行方向（矢印ＡＲ１３の向き）において吐出口よりも後方側に取り付けられている。ブレード６２の下端は、固体電解質層１３の上端よりも上方の位置にて、ノズル６１から吐出された正極活物質を含む塗布液に接触する。ブレード６２がその下端を塗布液に接触させながら積層体上方を水平方向に沿って移動することにより、塗布液の上面は平坦に均される。
【００６５】
このようにして、走査移動されるノズル６１から正極活物質を含む塗布液を吐出しつつブレード６２によって塗布液の上面を平坦に均すことにより、固体電解質層１３の凹部を埋めるとともに凸部を覆う一方、上面が平坦な正極活物質層１４が形成される。
【００６６】
こうして形成された正極活物質層１４の上面には正極集電体１５が積層される。このとき、ナイフコート法によって形成された正極活物質層１４が硬化しないうちに、その上面に正極集電体１５を積層することが好ましい。こうすることで、正極活物質層１４と正極集電体１５とを互いに密着させて接合することができる。また、正極活物質層１４の上面は平坦に均されているため、正極集電体１５を隙間無く積層することが容易となっている。以上のようにして、図１，２に示したリチウムイオン二次電池１が製造される。
【００６７】
＜３．本実施形態の製造方法の利点＞
本実施形態のリチウムイオン二次電池１の製造方法においては、負極集電体１１に負極活物質を含む塗布液を塗布して負極活物質層１２を形成し、その上に固体電解質材料を含む塗布液を塗布して固体電解質層１３を形成し、さらにその上に正極活物質を含む塗布液を塗布して正極活物質層１４を形成している。このように各機能層の材料となる塗布液を順番に重ねているため工程数が少なく、高い生産性にてリチウムイオン二次電池１を製造することができる。
【００６８】
より詳細には、格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２の形成には、吐出ヘッド４０を負極集電体１１に対して相対移動させるノズルスキャン法による塗布を用いているため、高いスループットにて凸パターンを形成することができる。特に、吐出ヘッド４０の複数の吐出口４４から負極活物質を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、それら複数の吐出口４４を一括して相対移動させて正方格子状の凸パターンを形成しているため、負極活物質層１２の形成に要する時間を顕著に短くすることができる。
【００６９】
また、固体電解質層１３の形成には、負極活物質層１２の凸パターンに追従して均一な厚さの塗布処理を行うのに適したスピンコート法を適用している。スピンコート法であれば、負極集電体１１に格子状の負極活物質層１２を形成した積層体を回転させながら固体電解質材料を含む塗布液を滴下することにより、負極活物質層１２の凸パターンに追従した凹凸を有する固体電解質層１３を高いスループットで形成することができる。
【００７０】
さらに、正極活物質層１４については、下面は固体電解質層１３の凹凸に追従しつつも上面は平坦であることが求められるため、ブレード６２によって上面を平坦に均すナイフコート法を適用している。このナイフコート法では、固体電解質層１３の凹凸を埋めつつ一様な塗布を行うことができれば十分であり、短時間のうちに処理を完了することができる。
【００７１】
また、本実施形態においては、負極集電体１１の表面に正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成しているため、負極活物質層１２と固体電解質層１３との接触面は正方格子状の凹凸面となり、それらの接触面積を増大させることができる。固体電解質層１３も負極活物質層１２の凸パターンに追従した凹凸を有しているため、正極活物質層１４と固体電解質層１３との接触面も上記と同様の正方格子状の凹凸面となり、それらの接触面積を増大させることができる。これにより、両活物質層と固体電解質層１３との接触面積を増大させてリチウムイオン二次電池１における電池反応の効率を良好なものとすることができ、高出力を得ることができる。
【００７２】
また、負極集電体１１の表面に正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成しているため、負極集電体１１と負極活物質層１２との密着性が強固である。このため、負極活物質を含む塗布液を塗布した直後であっても、負極活物質層１２が負極集電体１１から剥がれることが防止される。
【００７３】
また、負極活物質層１２の凸パターンを正方格子状としているため、活物質層と固体電解質層１３との接触面における凹凸の分布を均一なものとすることができる。このため、リチウムイオン二次電池１の面内における出力密度を均一にすることができ、電池反応を安定なものとすることができる。
【００７４】
さらに、本実施形態の製造方法によって製造されたリチウムイオン二次電池１は薄型で折り曲げも容易である。
【００７５】
＜４．リチウムイオン電池の応用例＞
上述したように、本実施形態の製造方法によって製造されたリチウムイオン二次電池１は、薄型である上に電池反応の効率が良好である。このようなリチウムイオン二次電池１は、例えば電気自動車（ハイブリッド電気自動車を含む）、電動アシスト自転車、電動工具、ロボットなどの機械類や、パーソナルコンピュータ、携帯電話や携帯型音楽プレイヤー、デジタルカメラやビデオカメラなどのモバイル機器、スマートＩＣカード、ゲーム機、ポータブル型の測定機器、通信機器や玩具などの各種の電子機器に使用することが可能である。
【００７６】
以下に、本発明に係るリチウムイオン二次電池１を搭載した機器の例について説明するが、これらは本実施形態のリチウムイオン二次電池１を応用しうる機器の一部を例示するものであって、本発明に係るリチウムイオン二次電池１の適用範囲がこれらに限定されるものではない。
【００７７】
図１４は、本発明に係るリチウムイオン二次電池１を搭載した機器の一例としての車両、具体的には電気自動車を模式的に示す図である。この電気自動車７０は、車輪７１と、車輪７１を駆動するモータ７２と、モータ７２に電力を供給する電池７３とを備えている。この電池７３として、上記実施形態のリチウムイオン二次電池１を複数直列および並列に接続したものを電気自動車７０に搭載することができる。本実施形態のリチウムイオン二次電池１は、電池反応の効率が良好であるため、小型であっても高い出力を得ることができるとともに短時間の充電も可能であり、電気自動車７０のような車両の駆動用電源として好適である。
【００７８】
図１５は、本発明に係るリチウムイオン二次電池１を搭載した機器の他の例としての電子機器、具体的にはＩＣカード（スマートカード）を模式的に示す図である。このＩＣカード８０は、互いに重ね合わせられることでカード型のパッケージを構成する１対の筐体８１，８２と、該筐体内に収容される回路モジュール８３および該回路モジュール８３の電源となる電池８４とを備えている。回路モジュール８３は、外部との通信のためのループ状のアンテナ８３１と、アンテナ８３１を介した外部機器とのデータ交換および種々の演算・記憶処理を実行する集積回路（ＩＣ）を含む回路部８３２とを備えている。電池８４としては、本実施形態のリチウムイオン二次電池１を１組または複数組備えるものを用いることができ、回路部８３２はこの電池８４を電源として動作する。
【００７９】
このような構成によれば、それ自身は電源を有さない一般的なＩＣカードに比べて、外部機器との通信可能距離を拡張することができ、またより複雑な処理を行うことが可能となる。本発明に係るリチウムイオン二次電池１は薄型で大容量を得ることができるため、このようなカード型の機器の電源としても好適である。
【００８０】
＜５．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、負極集電体１１の表面に正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成していたが、凸パターンは正方格子状に限定されるものではなく、他の形状であっても良い。例えば、上記実施形態においてＸ方向走査距離ＤｘとＹ方向走査距離Ｄｙとを異なる値とし、負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０のＸ方向への相対移動およびＹ方向への相対移動を交互に繰り返して実行することにより、負極集電体１１の表面に長方形の格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成するようにしても良い。
【００８１】
また、図１６に示すように、Ｙ方向の相対移動量であるＹ方向走査距離Ｄｙと、複数の吐出口４４の配列ピッチＰとを異なる値とし、負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０のＸ方向への相対移動およびＹ方向への相対移動を交互に繰り返して実行することにより、負極集電体１１の表面にジグザグ形状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成するようにしても良い。
【００８２】
また、図１７に示すように、吐出ヘッド４０に列設された複数の吐出口４４から負極活物質を含む塗布液を連続的に吐出させながら吐出ヘッド４０を負極集電体１１に対して正弦曲線を描くように相対移動させることにより、負極集電体１１の表面に正弦曲線状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成するようにしても良い。
【００８３】
図８，１６，１７に示したのは、いずれも複数の吐出口４４から負極活物質を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、吐出ヘッド４０を負極集電体１１に対して相対移動させることにより、複数の吐出口４４を一括して相対移動させて負極集電体１１の表面に負極活物質を含む塗布液を複数線状に塗布するものである。こうして負極集電体１１の表面に所定の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成することにより、負極活物質層１２および正極活物質層１４と固体電解質層１３との接触面が凹凸面となり、それらの接触面積を増大させてリチウムイオン二次電池１における電池反応の効率を良好なものとすることができる。また、吐出ヘッド４０に列設された複数の吐出口４４を一括して相対移動させて負極集電体１１の表面に負極活物質を含む塗布液を複数線状に塗布しているため、高いスループットにて負極活物質層１２を形成することができる。
【００８４】
また、負極活物質層１２を形成するための塗布パターンは図１８に示すようなものであっても良い。図１８に示す塗布パターンにおいても、負極集電体１１の表面に負極活物質を含む塗布液を複数線状に塗布している。但し、塗布の軌跡である複数の線は互いに平行ではなく、図１８に示す塗布パターンは単一の吐出口を有するノズルを負極集電体１１に対して相対移動させることによって描かれるものである。具体的には、単一の吐出口から負極活物質を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、当該ノズルを負極集電体１１に対して相対移動させることにより、負極集電体１１の表面に負極活物質を含む塗布液を複数線状に塗布している。このとき、それぞれが単一の吐出口を有する複数のノズルを個別に相対移動させるようにしても良いし、単一の吐出口を有する１つのノズルを繰り返して相対移動させるようにしても良い。このようにしても、負極活物質層１２および正極活物質層１４と固体電解質層１３との接触面が凹凸面となり、それらの接触面積を増大させてリチウムイオン二次電池１における電池反応の効率を良好なものとすることができる。もっとも、上記実施形態のように、複数の吐出口４４を有する吐出ヘッド４０を相対移動させて塗布液を一括して塗布するようにした方が容易に高いスループットを得ることができる。
【００８５】
また、負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０（または単一の吐出口を有するノズル）の相対移動の方向はＸ方向およびＹ方向に限定されるものではなく、３方向以上であっても良い。また、２方向であってもそれらは垂直に限定されるものではなく、任意の角度をなすものであって良い。
【００８６】
要するに、負極集電体１１の表面に少なくとも第１方向および第１方向とは異なる第２方向に沿って線状に負極活物質を含む塗布液を塗布して所定の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成する形態であれば良い。
【００８７】
また、上記実施形態においては、ノズルスキャン法によって負極集電体１１の表面に負極活物質層１２を形成するようにしていたが、これに限定されるものではなく、ノズルスキャン法によって正極集電体１５の表面に正極活物質層１４を形成するようにしても良い。すなわち、吐出ヘッド４０の複数の吐出口４４から正極活物質を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、それら複数の吐出口４４を一括して相対移動させて正方格子状の凸パターンを有する正極活物質層１４を形成するようにしても良い。この場合、上記実施形態とは逆に、正極活物質層１４の上にスピンコート法によって固体電解質層１３を形成し、その上にナイフコート法によって負極活物質層１２を形成し、さらにその上に負極集電体１１を積層すれば良い。
【００８８】
また、負極活物質層１２と正極活物質層１４との間に挟み込まれる電解質層は固体電解質に限定されるものではなく、液体の電解質であっても良い。具体的には、上記実施形態と同じく、負極集電体１１の表面に少なくとも第１方向および第１方向とは異なる第２方向に沿って線状に負極活物質を含む塗布液を塗布して所定の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成する。同様に、正極集電体１５の表面に正極活物質を含む塗布液を塗布して正極活物質層１４を形成する。そして、電解液を含浸させた樹脂製のセパレータ（例えば、多孔質の絶縁フィルム）を負極活物質層１２と正極活物質層１４との間に挟み込む。このようにしても、負極活物質層１２および正極活物質層１４と液体の電解質層との接触面積を増大させて電池反応の効率を良好なものとすることができる。また、上記実施形態と同様に、かかる構造のリチウムイオン二次電池を高い生産性にて製造することができる。
【００８９】
また、上記実施形態においては、固体電解質層１３を形成するのにスピンコート法を適用していたが、負極活物質層１２の凸パターンに追従した凹凸を有する固体電解質層１３を形成することが可能な塗布方法であれば他の方法であっても良く、例えばスプレーコート法や液滴法によって固体電解質材料を含む塗布液を塗布するようにしても良い。同様に、正極活物質層１４の形成についてもナイフコート法に限定されるものではなく、固体電解質層１３の凹部を埋めるとともに凸部を覆う一方、上面が平坦な正極活物質層１４を形成することが可能な塗布方法であれば他の方法であっても良く、ノズルスキャン法やスリットコート法、バーコート法などを適用することができる。
【００９０】
また、上記実施形態で例示した集電体、活物質、電解質等の材料はその一例を示したものであってこれに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池の構成材料として用いられる他の材料を使用してリチウムイオン二次電池を製造する場合においても、本発明に係る製造方法を好適に適用することが可能である。また、リチウムイオン二次電池に限らず、リチウムイオン一次電池やアルカリ電池等の他の種類の化学電池の製造に本発明に係る製造方法を適用するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、電池の製造技術に好適に適用することができ、特に低コストで小型、高出力の電池を高い生産性にて製造するのに適している。
【符号の説明】
【００９２】
１ リチウムイオン二次電池
２ 塗布ユニット
１１ 負極集電体
１２ 負極活物質層
１３ 固体電解質層
１４ 正極活物質層
１５ 正極集電体
２０ ステージ移動機構
３０ ステージ
３８ 制御部
４０ 吐出ヘッド
４４ 吐出口
７０ 電気自動車
８０ ＩＣカード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活物質層間に電解質層を介在させてなるリチウムイオン二次電池などの電池の製造方法、該製造方法によって製造された電池、および、該電池を搭載する機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、リチウムイオン電池などの化学電池を製造する方法としては、集電体としての金属箔に正極活物質および負極活物質をそれぞれ付着させたものを不織布などのセパレータを介して重ね合わせ、そのセパレータに電解液を含浸させる技術が知られている。しかしながら、電解液として揮発性の高い有機溶剤を含んだ電池は取り扱いに注意が必要であり、またさらなる小型化・高出力化が求められていることから、近年では電解液に代えて固体電解質を用いる技術が提案されてきている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、正極活物質層、固体高分子電解質層および負極活物質層をインクジェット法によって積層し、その積層体を集電体間に挟持してなる電池において、正極活物質層と固体高分子電解質層との接触面または負極活物質層と固体高分子電解質層との接触面を凹凸とする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１６２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術では、インクジェット方式を採用することによって、複雑な凹凸形状の正極活物質層、負極活物質層および固体高分子電解質層を形成している。そして、活物質層と固体電解質層との接触面を凹凸とすることによって、その接触面積を増大させて電池反応の効率を向上させ、電池の出力を向上させるようにしている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術には以下のような問題があった。まず第１に、インクジェット法では吐出されるインクが微量であるが故に複雑な構造を制御性よく形成することができる反面、所望の立体構造を得るためには多数回の重ね塗りを必要とするために工程数が増えて製造に長時間を要し、生産性が低いという問題がある。第２に、互いに異なる材料を含むインク（正極インク、負極インク、電解質インク）が接触することで混じり合ってしまい、活物質層と固体電解質層との境界が不鮮明となって電池としての性能を低下させてしまう可能性がある。特許文献１に記載の技術では所定のパターンを一回印刷する毎に乾燥を行っているが、このようにすると生産性はさらに低下し、また印刷工程ごとに形成される各層間での混じり合いは防止されるとしても、一回の印刷工程で隣接して形成される層間での混じり合いを防止することはできない。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電池反応の効率が良好な電池およびこれを高い生産性にて製造することができる製造方法ならびに該電池を備える機器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】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、電池の製造方法において、第１集電体の表面に少なくとも第１方向および前記第１方向とは異なる第２方向に沿って線状に第１の活物質を含む塗布液を塗布して所定の凸パターンを有する第１活物質層を形成する第１活物質層形成工程と、第１活物質層が形成された第１集電体の表面に固体電解質材料を含む塗布液を塗布し、第１活物質層の凸パターンに追従した凹凸を有する電解質層を形成する電解質層形成工程と、前記電解質層の表面に第２の活物質を含む塗布液を塗布し、前記電解質層の凹部を埋めるとともに前記電解質層の凸部を覆う第２活物質層を形成する第２活物質層形成工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る電池の製造方法において、第２活物質層の表面に第２集電体を積層する工程をさらに備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る電池の製造方法において、第１活物質層形成工程は、吐出ヘッドに列状に配設した複数の吐出口から第１の活物質を含む塗布液を吐出させながら当該吐出ヘッドを第１集電体に対して相対移動させることにより、第１集電体の表面に第１の活物質を含む塗布液を複数線状に塗布することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係る電池の製造方法において、前記第１方向と前記第２方向とは直交し、前記複数の吐出口は前記第２方向に沿って前記吐出ヘッドに列設され、第１活物質層形成工程は、第１集電体に対する前記吐出ヘッドの前記第１方向への相対移動および前記第２方向への相対移動を交互に繰り返して実行させることにより、第１集電体の表面に格子状の凸パターンを有する第１活物質層を形成することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る電池の製造方法において、前記吐出ヘッドの前記第１方向への１回の相対移動量と前記第２方向への１回の相対移動量とを等しくすることにより、第１集電体の表面に正方格子状の凸パターンを有する第１活物質層を形成することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６の発明は、電池の製造方法において、第１集電体の表面に少なくとも第１方向および前記第１方向とは異なる第２方向に沿って線状に第１の活物質を含む塗布液を塗布して所定の凸パターンを有する第１活物質層を形成する第１活物質層形成工程と、第２集電体の表面に第２の活物質を含む塗布液を塗布して第２活物質層を形成する第２活物質層形成工程と、第１活物質層と第２活物質層との間に電解質層を挟み込む電解質層形成工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７の発明は、電池であって、請求項１から請求項６のいずれかの発明に係る電池の製造方法によって製造されている。
【００１５】
また、請求項８の発明は、車両であって、請求項７の発明に係る電池を搭載することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９の発明は、電子機器であって、請求項７の発明に係る電池と、前記電池を電源として動作する回路部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１から請求項５の発明によれば、第１集電体の表面に少なくとも第１方向および第２方向に沿って線状に第１の活物質を含む塗布液を塗布して所定の凸パターンを有する第１活物質層を形成し、そこに固体電解質材料を含む塗布液を塗布して第１活物質層の凸パターンに追従した凹凸を有する電解質層を形成し、さらにその表面に第２の活物質を含む塗布液を塗布して電解質層の凹部を埋めるとともに電解質層の凸部を覆う第２活物質層を形成するため、第１および第２活物質層と電解質層との接触面積を増大させて電池反応の効率を良好なものとすることができる。また、塗布液を順番に重ねているため工程数が少なく、高い生産性にて電池を製造することができる。
【００１８】
特に、請求項３の発明によれば、吐出ヘッドに列状に配設した複数の吐出口から第１の活物質を含む塗布液を吐出させながら当該吐出ヘッドを第１集電体に対して相対移動させることにより、第１集電体の表面に第１の活物質を含む塗布液を複数線状に塗布するため、第１活物質層の形成に要する時間を顕著に短くすることができる。
【００１９】
特に、請求項４の発明によれば、第１集電体の表面に格子状の凸パターンを有する第１活物質層を形成するため、第１および第２活物質層と電解質層との接触面積を効果的に増大させて電池反応の効率をより良好なものとすることができる。
【００２０】
特に、請求項５の発明によれば、第１集電体の表面に正方格子状の凸パターンを有する第１活物質層を形成するため、第１および第２活物質層と電解質層との接触面における凹凸の分布を均一なものとして、出力密度を均一にすることができる。
【００２１】
また、請求項６の発明によれば、第１集電体の表面に少なくとも第１方向および第２方向に沿って線状に第１の活物質を含む塗布液を塗布して所定の凸パターンを有する第１活物質層を形成し、第２集電体の表面に第２の活物質を含む塗布液を塗布して第２活物質層を形成し、第１活物質層と第２活物質層との間に電解質層を挟み込むため、第１および第２活物質層と電解質層との接触面積を増大させて電池反応の効率を良好なものとすることができる。また、製造に要する工程数が少なく、高い生産性にて電池を製造することができる。
【００２２】
また、請求項７の発明によれば、請求項１から請求項６のいずれかの発明に係る電池の製造方法によって製造しているため、電池反応の効率を良好なものとすることができる。
【００２３】
また、請求項８の発明によれば、車両の駆動用電源として請求項７の発明に係る電池を好適に使用することができる。
【００２４】
また、請求項９の発明によれば、電子機器の回路部の電源として請求項７の発明に係る電池を好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る電池の製造方法によって製造されるリチウムイオン二次電池の外観斜視図である。
【図２】図１のリチウムイオン二次電池の断面図である。
【図３】負極集電体の上面に負極活物質層を形成した時点での構造を示す斜視図である。
【図４】リチウムイオン二次電池の製造手順を示すフローチャートである。
【図５】ノズルスキャン法に用いる塗布ユニットの構成を示す図である。
【図６】吐出ヘッドの内部構造を示す断面図である。
【図７】塗布ユニットによる塗布動作の手順を示すフローチャートである。
【図８】負極集電体に対して相対移動する複数の吐出口の軌跡を示す図である。
【図９】負極集電体の表面に形成された負極活物質層のパターンを示す図である。
【図１０】スピンコート法に用いる回転式塗布ユニットの概略構成を示す図である。
【図１１】固体電解質層を形成した時点での積層体の上面図である。
【図１２】図１１の積層体の縦断面図である。
【図１３】ナイフコート法によって正極活物質の塗布液が塗布される様子を模式的に示す図である。
【図１４】本発明に係るリチウムイオン二次電池を搭載した電気自動車を模式的に示す図である。
【図１５】本発明に係るリチウムイオン二次電池を搭載したＩＣカードを模式的に示す図である。
【図１６】負極集電体に対して相対移動する複数の吐出口の軌跡の他の例を示す図である。
【図１７】負極集電体に対して相対移動する複数の吐出口の軌跡の他の例を示す図である。
【図１８】負極集電体への塗布パターンの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２７】
＜１．リチウムイオン電池の構造＞
図１は、本発明に係る電池の製造方法によって製造されるリチウムイオン二次電池１の外観斜視図である。また、図２は図１のリチウムイオン二次電池１の断面図である。リチウムイオン二次電池は、リチウムイオンが電気伝導を担う二次電池（蓄電池）であり、エネルギー密度が高く、またメモリー効果が小さく、さらには繰り返しの充放電に対しても劣化が少ないという特徴を有する。リチウムイオン二次電池１は、負極集電体１１の上に負極活物質層１２、固体電解質層１３、正極活物質層１４および正極集電体１５を順に積層した構造を有している。
【００２８】
図１，２の各層を構成する材料としては、リチウムイオン二次電池の構成材料として公知のものを採用することが可能である。負極集電体１１および正極集電体１５は金属箔であり、銅箔、アルミニウム箔、ステンレス箔などの導電性材料の箔を用いることができる。本実施形態では、負極集電体１１として銅箔を用い、正極集電体１５としてアルミニウム箔を採用している。また、負極活物質層１２を構成する負極活物質としては、例えばチタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）とグラファイトとを混合したものを用いることができ、正極活物質層１４を構成する正極活物質としては、例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、リチウムマンガン酸化物（ＬｉＭｎ2Ｏ4）およびそれらの混合物を用いることができる。さらに、固体電解質層１３としては、例えばホウ酸エステルポリマー電解質を用いることができる。なお、各機能層を構成する材料はこれらに限定されるものではないことは勿論である。
【００２９】
図３は、負極集電体１１の上面に負極活物質層１２を形成した時点での構造を示す斜視図である。同図に示すように、負極集電体１１の表面には格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２が形成される。特に、本実施形態においては、負極活物質層１２が正方格子状の凸パターンを有する。すなわち、負極活物質層１２の縦軸方向の格子間隔と横軸方向の格子間隔とは等しく、縦軸方向と横軸方向との軸間角度は９０°である。負極活物質層１２の凸パターンについてはさらに後述する。
【００３０】
図２に示すように、固体電解質層１３は固体電解質によって形成された略一定の厚さを有する連続した薄膜である。図３に示す如き負極集電体１１の表面に負極活物質層１２が形成されてなる積層体表面の凹凸に追従するように、固体電解質層１３は該積層体上面のほぼ全体を一様に覆っている。また、正極活物質層１４は、固体電解質層１３の凹部を埋めるとともに凸部を覆うような凹凸構造を下面側に有する。正極活物質層１４の上面は略平坦となっている。そして、略平坦に形成された正極活物質層１４の上面に正極集電体１５が積層されてリチウムイオン二次電池１が構成される。このようなリチウムイオン二次電池１に適宜接続端子（タブ）を取り付けたものをケーシング内に収容して最終製品としての二次電池が形成される。
【００３１】
＜２．リチウムイオン電池の製造方法＞
次に、上記の構成を有するリチウムイオン二次電池１の製造方法について説明する。図４は、リチウムイオン二次電池の製造手順を示すフローチャートである。まず、負極集電体１１となる金属箔（本実施形態では銅箔）を準備する（ステップＳ１）。薄い銅箔は搬送や取り扱いが難しいので、例えば片面をガラス板等のキャリアに貼り付ける等により搬送性を高めておくようにしても良い。
【００３２】
続いて、負極集電体１１となる銅箔の表面に、負極活物質を含む塗布液を塗布して格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成する（ステップＳ２）。負極活物質を含む塗布液としては、例えば負極活物質材料としてのチタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）に、導電助剤としてのアセチレンブラックまたはケッチェンブラック、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、溶剤としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などを混合したものを用いることができる。本実施形態においては、このような負極活物質を含む塗布液をノズルディスペンス法、中でも塗布液を吐出する吐出ヘッドを塗布対象面に対して相対移動させるノズルスキャン法によって塗布するのであるが、その詳細については後述する。
【００３３】
次に、負極集電体１１に格子状の負極活物質層１２が積層されてなる積層体の表面に対し、スピンコート法によって固体電解質材料を含む塗布液を塗布して固体電解質層１３を形成する（ステップＳ３）。固体電解質材料を含む塗布液としては、例えば高分子電解質材料としてのポリエチレンオキシドおよび／またはポリスチレンなどの樹脂に、支持塩としての六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ4）および溶剤としてのジエチレンカーボネートなどを混合したものを用いることができる。スピンコート法によれば、負極集電体１１の表面に負極活物質層１２が積層されて形成される格子状の凹凸パターンであっても、その凹凸に沿って厚さ均一な固体電解質層１３を形成することができる。
【００３４】
次に、固体電解質層１３の表面に対し、ナイフコート法によって正極活物質を含む塗布液を塗布して正極活物質層１４を形成する（ステップＳ４）。正極活物質を含む塗布液としては、例えば正極活物質材料としてのコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）に、導電助剤としてのアセチレンブラック、結着剤としてのスチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、分散剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）および溶剤としての純水などを混合したものを用いることができる。ナイフコート法によれば、固体電解質層１３の表面の凹凸パターンを埋めつつも正極活物質層１４の上面を平坦にすることができる。
【００３５】
その後、平坦な正極活物質層１４の上面に正極集電体１５となる金属箔（本実施形態ではアルミニウム箔）を積層する（ステップＳ５）。概略、以上のような手順によって図１，２に示したリチウムイオン二次電池１が製造される。以下、各製造工程、特にステップＳ２の負極活物質を含む塗布液の塗布について詳細に説明する。
【００３６】
＜２−１．負極活物質の塗布＞
図５は、ステップＳ２のノズルスキャン法に用いる塗布ユニット２の構成を示す図である。図５および以降の各図にはそれらの方向関係を明確にするためＺ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。また、各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
【００３７】
この塗布ユニット２では、基台２１上にステージ移動機構２０が設けられ、負極集電体１１（若しくは負極集電体１１を貼り付けたガラス板などのキャリア）を保持するステージ３０がステージ移動機構２０によって水平面内（ＸＹ平面内）で移動可能とされている。ステージ３０の上方には吐出ヘッド４０が固定設置されている。すなわち、本実施形態においては、固定設置された吐出ヘッド４０に対して負極集電体１１を保持するステージ３０が水平面内で移動することにより、吐出ヘッド４０が負極集電体１１に対して相対移動することとなる。
【００３８】
ステージ移動機構２０は、下段からステージ３０をＸ方向に移動させるＸ方向移動機構２１、Ｘ方向と直行するＹ方向に移動させるＹ方向移動機構２２、および、鉛直方向（Ｚ方向）に沿った軸を中心に回転させるθ回転機構２３を備える。Ｘ方向移動機構２１は、モータ２１１にボールネジ２１２が接続され、さらにＹ方向移動機構２２に固定されたナット２１３がボールネジ２１２に螺合される構造を有している。ボールネジ２１２の上方にはガイドレール２１４が固定され、モータ２１１が回転すると、ナット２１３とともにＹ方向移動機構２２がガイドレール２１４に沿ってＸ方向に滑らかに移動する。
【００３９】
Ｙ方向移動機構２２は、モータ２２１、ボールネジ機構およびガイドレール２２４を有し、モータ２２１が回転するとボールネジ機構によってθ回転機構２３がガイドレール２２４に沿ってＹ方向に移動する。θ回転機構２３は、モータ２３１によりステージ３０をＺ方向に沿った軸を中心に回転させる。以上の構成により、吐出ヘッド４０はステージ移動機構２０によって負極集電体１１に対してＸ方向およびＹ方向に自在に相対移動されるとともに、負極集電体１１に対する姿勢も変更可能とされる。
【００４０】
固定設置された吐出ヘッド４０には供給管４２２の一端が接続されている。供給管４２２には逆止弁４２１が介挿されている。供給管４２２の他端は二叉に分岐されており、その一方はポンプ４２３に接続され、他方は制御弁４２４を介して負極活物質を含む塗布液を貯留するタンク４２５に接続される。
【００４１】
図６は、吐出ヘッド４０の内部構造を示す断面図である。図６（ａ）は吐出ヘッド４０をＹＺ平面にて切断した断面を示し、図６（ｂ）はＸＺ平面にて切断した断面を示す。図６に示すように、吐出ヘッド４０の内部にはバッファ空間ＢＦとして機能する空洞が形成されており、このバッファ空間ＢＦに供給管４２２を経由して送給される負極活物質の塗布液が送り込まれる。吐出ヘッド４０には、バッファ空間ＢＦから下方へと向かう複数の流路４１が形設されている。複数の流路４１は、Ｙ方向に沿って等間隔で列状に設けられている。そして、各流路４１の下端開口部が吐出口４４を形成する。よって、吐出ヘッド４０の下端面には、複数の吐出口４４がＹ方向に沿って列設されることとなる。なお、吐出ヘッド４０に設ける吐出口４４の個数については特に限定されるものではなく、ステージ３０の幅に応じた適宜の個数とすることができる。
【００４２】
ステージ移動機構２０の各モータ、ポンプ４２３および制御弁４２４は制御部３８に電気的に接続されている。制御部３８のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部３８は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクなどを備えて構成される。制御部３８のＣＰＵが所定の処理プログラムを実行することによって、塗布ユニット２の上記各構成が制御部３８に制御され、負極活物質を含む塗布液の塗布処理が進行する。
【００４３】
次に、上記のような構成を有する塗布ユニット２による、負極活物質を含む塗布液の塗布動作について説明する。図７は、塗布ユニット２による塗布動作の手順を示すフローチャートである。まず、図４のステップＳ１にて準備した負極集電体１１をステージ３０の上面に載置する（ステップＳ２１）。負極集電体１１は図示を省略するクランプ機構によってステージ３０の上面に固定される。
【００４４】
次に、制御部３８がステージ移動機構２０の各モータを駆動制御してステージ３０に保持された負極集電体１１を塗布開始位置に移動させる（ステップＳ２２）。塗布開始位置は、吐出ヘッド４０が負極集電体１１の端部直上（本実施形態では（＋Ｘ）側端部の直上）となる位置であっても良いし、負極集電体１１の端部よりも若干外側の上方であっても良い。そして、負極集電体１１が塗布開始位置に到達した後に、吐出ヘッド４０から負極活物質を含む塗布液の吐出を開始する（ステップＳ２３）。
【００４５】
吐出ヘッド４０からの塗布液の吐出は、図５に示す逆止弁４２１、ポンプ４２３および制御弁４２４によって行われる。まず、制御部３８の制御により制御弁４２４が開放された状態でポンプ４２３が吸引動作を行う。このとき、逆止弁４２１により吐出ヘッド４０からの塗布液の逆流が防止されるため、タンク４２５からポンプ４２３へと負極活物質を含む塗布液が吸引される。次に、制御部３８の制御により制御弁４２４が閉止され、ポンプ４２３が押出動作を行う。これにより、ポンプ４２３から吐出ヘッド４０に負極活物質を含む塗布液が送給される。送給された塗布液は一旦吐出ヘッド４０内のバッファ空間ＢＦに送り込まれた後、複数の吐出口４４から下方に向けて吐出される。このように吐出ヘッド４０では、バッファ空間ＢＦを介して塗布液を吐出しているため、Ｙ方向に沿って列設された複数の吐出口４４から均一な流量にて負極活物質を含む塗布液を吐出することができる。
【００４６】
塗布液の吐出を開始すると同時に、制御部３８がステージ移動機構２０を制御してステージ３０の移動を開始させる。本実施形態においては、吐出ヘッド４０の複数の吐出口４４から負極活物質を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、ステージ３０がＸ方向およびＹ方向への所定距離の移動を繰り返す。すなわち、まず、制御部３８はステージ移動機構２０のＸ方向移動機構２１を駆動制御してステージ３０を（＋Ｘ）方向に所定のＸ方向走査距離Ｄｘだけ移動させ（ステップＳ２４）、次いでＹ方向移動機構２２を駆動制御してステージ３０を（＋Ｙ）方向に所定のＹ方向走査距離Ｄｙだけ移動させる（ステップＳ２５）。続いて、制御部３８は再びＸ方向移動機構２１を駆動制御してステージ３０を（＋Ｘ）方向にＸ方向走査距離Ｄｘだけ移動させ（ステップＳ２６）、さらにＹ方向移動機構２２を駆動制御してステージ３０を（−Ｙ）方向にＹ方向走査距離Ｄｙだけ移動させる（ステップＳ２７）。
【００４７】
ステップＳ２７の移動が終了した時点で負極集電体１１が塗布の終了位置に到達していない場合には再度ステップＳ２４に戻る（ステップＳ２８）。すなわち、負極集電体１１が塗布終了位置に到達するまで、ステップＳ２４からステップＳ２７の移動動作が繰り返される。その結果、負極集電体１１の表面には負極活物質を含む塗布液が格子状に塗布されることとなる。
【００４８】
図８は、負極集電体１１に対して相対移動する複数の吐出口４４の軌跡を示す図である。上述した移動動作の主体はステージ３０であり、ステージ３０に保持された負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０の相対移動の向きは、必然的にステップＳ２４からステップＳ２７に示したステージ３０の移動の向きとは逆となる。すなわち、ステップＳ２４では負極集電体１１に対して吐出ヘッド４０が（−Ｘ）方向にＸ方向走査距離Ｄｘだけ移動し、ステップＳ２５では（−Ｙ）方向にＹ方向走査距離Ｄｙだけ移動する。同様に、ステップＳ２６では負極集電体１１に対して吐出ヘッド４０が（−Ｘ）方向にＸ方向走査距離Ｄｘだけ移動し、ステップＳ２７では（＋Ｙ）方向にＹ方向走査距離Ｄｙだけ移動する。ステップＳ２４からステップＳ２７を繰り返すことによって、負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０のＸ方向への相対移動およびＹ方向への相対移動が交互に繰り返して実行されることとなる。その結果、図８に示すように、吐出ヘッド４０の複数の吐出口４４のそれぞれは負極集電体１１上につづら折り状の軌跡を描くこととなる。
【００４９】
本実施形態においては、Ｙ方向における負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０の１回の相対移動量であるＹ方向走査距離Ｄｙと、複数の吐出口４４の配列ピッチＰ（隣り合う吐出口４４の間隔）とを等しくしている。このため、ある吐出口４４の軌跡はその変曲点（Ｘ方向移動とＹ方向移動とが切り換わる点）において隣の吐出口４４の軌跡と点接触して格子点を形成することとなる。
【００５０】
また、Ｘ方向における負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０の１回の相対移動量であるＸ方向走査距離Ｄｘと、Ｙ方向における１回の相対移動量であるＹ方向走査距離Ｄｙとを等しくしている。このため、複数の吐出口４４が負極集電体１１上に描く軌跡は、図８に示す如き正方格子状のパターンとなる。
【００５１】
吐出ヘッド４０の複数の吐出口４４から負極活物質を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０のＸ方向への相対移動およびＹ方向への相対移動を交互に繰り返して実行させることによってそれら複数の吐出口４４が負極集電体１１上に正方格子状の軌跡を描くように相対移動すると、負極活物質を含む塗布液は負極集電体１１の表面に正方格子状に塗布されることとなる。その結果、図９に示すように、負極集電体１１の表面には正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２が形成されることとなる。
【００５２】
ところで、厳密に吐出ヘッド４０のＸ方向への相対移動とＹ方向への相対移動とを択一的に切り換えて繰り返すと、正方格子状パターンの格子点においては隣り合う吐出口４４の軌跡が重なり、塗布液が重ね塗りされることとなる。そうすると、正方格子状パターンの格子点では他の部分よりも負極活物質層１２が厚く盛り上がることとなる。このような負極活物質層１２の不均一な盛り上がりは、リチウムイオン二次電池１での短絡の原因となるおそれがあるため好ましくない。
【００５３】
このため、本実施形態においては、吐出ヘッド４０のＸ方向への相対移動期間とＹ方向への相対移動期間とを若干重ね合わせることによって、不要な塗布液の重ね塗りを防止している。具体的には、ステップＳ２４で吐出ヘッド４０が（−Ｘ）方向への相対移動を終える直前にステップＳ２５の（−Ｙ）方向の相対移動を開始する。同様に、吐出ヘッド４０がステップＳ２５の（−Ｙ）方向への相対移動を終える直前にステップＳ２６の（−Ｘ）方向の相対移動を開始する。以降、同様の手順を繰り返すことによって、図９に示すように、隣り合う吐出口４４から吐出された塗布液が接触はするものの、重ね塗りされることは防止される。その結果、負極集電体１１の表面に積層された負極活物質層１２の厚さは均一となり、リチウムイオン二次電池１での短絡が防止される。なお、吐出ヘッド４０のＹ方向走査距離Ｄｙを複数の吐出口４４の配列ピッチＰよりも若干短くすることによって塗布液の重ね塗りを防止するようにしても良い。
【００５４】
一方、ステップＳ２８にて負極集電体１１が塗布の終了位置に到達している場合には、制御部３８の制御により吐出ヘッド４０からの塗布液の吐出を停止するとともに、ステージ３０の移動も停止する（ステップＳ２９）。そして、負極活物質層１２が積層された負極集電体１１をステージ３０から取り外すことによって、負極活物質の塗布処理（図４のステップＳ２）が完了する。
【００５５】
以上のようにして、吐出ヘッド４０を負極集電体１１に対して相対移動させるノズルスキャン法によって負極活物質を含む塗布液の塗布処理が実行され、負極集電体１１の表面には、図９に示す如き正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２が形成される。より具体的には、負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０のＸ方向への相対移動およびＹ方向への相対移動を交互に繰り返して実行することにより、負極集電体１１の表面に正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成している。なお、図９にも示しているように、本実施形態のノズルスキャン法による塗布処理では、凸パターンの端部は必ずしも連続した直線となっていない。しかしながら、このことは本発明においては特段のデメリットとはならない。その理由は、本発明にて、負極集電体１１の表面に正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成するのは、活物質層と固体電解質層との接触面積を増大させて電池反応の効率を向上させるためであり、凸パターンの端部を厳密に連続した直線状とする必要が無いためである。
【００５６】
＜２−２．電解質の塗布＞
塗布ユニット２によって負極集電体１１の表面に格子状に負極活物質層１２が形成された積層体に対して固体電解質の材料を含む塗布液がスピンコート法により塗布される。図１０は、ステップＳ３のスピンコート法に用いる回転式塗布ユニット３の概略構成を示す図である。
【００５７】
負極集電体１１に負極活物質層１２が形成された積層体を保持するスピンベース５１は、モータ５２によって鉛直方向に沿った軸を中心に回転される。スピンベース５１が当該積層体を保持する機構としては、負極集電体１１の裏面を吸着するものであっても良いし、負極集電体１１の端縁部を機械的に保持するものであっても良い。カップ５３は、スピンベース５１の周囲を取り囲むように設置されており、回転するスピンベース５１および積層体から飛散した塗布液を受け止めて回収する。
【００５８】
また、スピンベース５１の上方には吐出ノズル５４が設置されている。吐出ノズル５４には、図示省略のポンプやタンクを備えた電解質塗布液供給機構５５から固体電解質の材料を含む塗布液が供給される。電解質塗布液供給機構５５から供給された固体電解質材料を含む塗布液は、吐出ノズル５４からスピンベース５１に保持された積層体の回転中心に吐出される。
【００５９】
負極集電体１１の表面に格子状に負極活物質層１２が形成された積層体はスピンベース５１に保持され、モータ５２によって鉛直方向に沿った軸を中心に所定方向に一定速度で回転される。そして、所定の速度で回転される積層体の回転中心に吐出ノズル５４から固体電解質材料を含む塗布液が吐出される。負極活物質層１２が形成された負極集電体１１の表面に滴下された塗布液は遠心力によって周囲に拡がり、余分な塗布液は負極集電体１１の端部から振り切られる。このようにして、正方格子状に負極活物質層１２が形成された負極集電体１１の表面に、固体電解質材料を含む塗布液がほぼ均一な厚さにて塗布される。そして、これを硬化させることにより、負極活物質層１２が形成された負極集電体１１の表面に固体電解質層１３が形成される。
【００６０】
図１１は、固体電解質層１３を形成した時点での積層体の上面図である。また、図１２は、図１１の積層体の縦断面図である。回転式塗布ユニット３を用いたスピンコート法では、正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２が形成された負極集電体１１に対しても、その凸パターンによって生じる凹凸に沿って均一な厚さの塗布処理を行うことができる。その結果、図１１，１２に示すように、負極活物質層１２の正方格子状の凸パターンに追従した凹凸を有する固体電解質層１３を形成することができる。
【００６１】
形成する固体電解質層１３の厚さについては任意であるが、負極活物質層１２と正極活物質層１４とが確実に分離され、また内部抵抗が許容値以下となるような厚さであることが必要である。固体電解質層１３の厚さは、塗布液の粘度とスピンベース５１の回転速度によって調整することができる。なお、表面積を増大させるために設けた負極活物質層１２の凹凸の意義を滅却しないという観点からは、固体電解質層１３の厚さｔ１３が負極活物質層１２の凹凸の高低差ｔ１２よりも小さいことが望ましい。
【００６２】
＜２−３．正極活物質の塗布＞
負極活物質層１２の格子状の凸パターンに追従する固体電解質層１３が形成された積層体に対して正極活物質を含む塗布液がナイフコート法により塗布される。図１３は、ナイフコート法によって正極活物質の塗布液が塗布される様子を模式的に示す図である。
【００６３】
負極集電体１１の表面に格子状の負極活物質層１２およびその凸パターンに追従した固体電解質層１３が形成された積層体は図示省略のステージ上に水平姿勢で静止状態に保持されている。そして、正極活物質を含む塗布液を連続して吐出するノズル６１が当該積層体の上方を水平方向の矢印ＡＲ１３の向きに走査移動される。これにより、固体電解質層１３の凹部が塗布液によって埋められつつ固体電解質層１３の凸部も塗布液によって覆われる。なお、ノズル６１としては、負極集電体１１の幅方向（図１３の紙面と垂直な方向）に沿って延びるスリット状の吐出口を有するスリットノズルであっても良いし、当該幅方向に沿って複数の吐出口が列設されたものであっても良い。
【００６４】
また、ノズル６１にはブレード６２が装着されている。ブレード６２は、ノズル６１の進行方向（矢印ＡＲ１３の向き）において吐出口よりも後方側に取り付けられている。ブレード６２の下端は、固体電解質層１３の上端よりも上方の位置にて、ノズル６１から吐出された正極活物質を含む塗布液に接触する。ブレード６２がその下端を塗布液に接触させながら積層体上方を水平方向に沿って移動することにより、塗布液の上面は平坦に均される。
【００６５】
このようにして、走査移動されるノズル６１から正極活物質を含む塗布液を吐出しつつブレード６２によって塗布液の上面を平坦に均すことにより、固体電解質層１３の凹部を埋めるとともに凸部を覆う一方、上面が平坦な正極活物質層１４が形成される。
【００６６】
こうして形成された正極活物質層１４の上面には正極集電体１５が積層される。このとき、ナイフコート法によって形成された正極活物質層１４が硬化しないうちに、その上面に正極集電体１５を積層することが好ましい。こうすることで、正極活物質層１４と正極集電体１５とを互いに密着させて接合することができる。また、正極活物質層１４の上面は平坦に均されているため、正極集電体１５を隙間無く積層することが容易となっている。以上のようにして、図１，２に示したリチウムイオン二次電池１が製造される。
【００６７】
＜３．本実施形態の製造方法の利点＞
本実施形態のリチウムイオン二次電池１の製造方法においては、負極集電体１１に負極活物質を含む塗布液を塗布して負極活物質層１２を形成し、その上に固体電解質材料を含む塗布液を塗布して固体電解質層１３を形成し、さらにその上に正極活物質を含む塗布液を塗布して正極活物質層１４を形成している。このように各機能層の材料となる塗布液を順番に重ねているため工程数が少なく、高い生産性にてリチウムイオン二次電池１を製造することができる。
【００６８】
より詳細には、格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２の形成には、吐出ヘッド４０を負極集電体１１に対して相対移動させるノズルスキャン法による塗布を用いているため、高いスループットにて凸パターンを形成することができる。特に、吐出ヘッド４０の複数の吐出口４４から負極活物質を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、それら複数の吐出口４４を一括して相対移動させて正方格子状の凸パターンを形成しているため、負極活物質層１２の形成に要する時間を顕著に短くすることができる。
【００６９】
また、固体電解質層１３の形成には、負極活物質層１２の凸パターンに追従して均一な厚さの塗布処理を行うのに適したスピンコート法を適用している。スピンコート法であれば、負極集電体１１に格子状の負極活物質層１２を形成した積層体を回転させながら固体電解質材料を含む塗布液を滴下することにより、負極活物質層１２の凸パターンに追従した凹凸を有する固体電解質層１３を高いスループットで形成することができる。
【００７０】
さらに、正極活物質層１４については、下面は固体電解質層１３の凹凸に追従しつつも上面は平坦であることが求められるため、ブレード６２によって上面を平坦に均すナイフコート法を適用している。このナイフコート法では、固体電解質層１３の凹凸を埋めつつ一様な塗布を行うことができれば十分であり、短時間のうちに処理を完了することができる。
【００７１】
また、本実施形態においては、負極集電体１１の表面に正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成しているため、負極活物質層１２と固体電解質層１３との接触面は正方格子状の凹凸面となり、それらの接触面積を増大させることができる。固体電解質層１３も負極活物質層１２の凸パターンに追従した凹凸を有しているため、正極活物質層１４と固体電解質層１３との接触面も上記と同様の正方格子状の凹凸面となり、それらの接触面積を増大させることができる。これにより、両活物質層と固体電解質層１３との接触面積を増大させてリチウムイオン二次電池１における電池反応の効率を良好なものとすることができ、高出力を得ることができる。
【００７２】
また、負極集電体１１の表面に正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成しているため、負極集電体１１と負極活物質層１２との密着性が強固である。このため、負極活物質を含む塗布液を塗布した直後であっても、負極活物質層１２が負極集電体１１から剥がれることが防止される。
【００７３】
また、負極活物質層１２の凸パターンを正方格子状としているため、活物質層と固体電解質層１３との接触面における凹凸の分布を均一なものとすることができる。このため、リチウムイオン二次電池１の面内における出力密度を均一にすることができ、電池反応を安定なものとすることができる。
【００７４】
さらに、本実施形態の製造方法によって製造されたリチウムイオン二次電池１は薄型で折り曲げも容易である。
【００７５】
＜４．リチウムイオン電池の応用例＞
上述したように、本実施形態の製造方法によって製造されたリチウムイオン二次電池１は、薄型である上に電池反応の効率が良好である。このようなリチウムイオン二次電池１は、例えば電気自動車（ハイブリッド電気自動車を含む）、電動アシスト自転車、電動工具、ロボットなどの機械類や、パーソナルコンピュータ、携帯電話や携帯型音楽プレイヤー、デジタルカメラやビデオカメラなどのモバイル機器、スマートＩＣカード、ゲーム機、ポータブル型の測定機器、通信機器や玩具などの各種の電子機器に使用することが可能である。
【００７６】
以下に、本発明に係るリチウムイオン二次電池１を搭載した機器の例について説明するが、これらは本実施形態のリチウムイオン二次電池１を応用しうる機器の一部を例示するものであって、本発明に係るリチウムイオン二次電池１の適用範囲がこれらに限定されるものではない。
【００７７】
図１４は、本発明に係るリチウムイオン二次電池１を搭載した機器の一例としての車両、具体的には電気自動車を模式的に示す図である。この電気自動車７０は、車輪７１と、車輪７１を駆動するモータ７２と、モータ７２に電力を供給する電池７３とを備えている。この電池７３として、上記実施形態のリチウムイオン二次電池１を複数直列および並列に接続したものを電気自動車７０に搭載することができる。本実施形態のリチウムイオン二次電池１は、電池反応の効率が良好であるため、小型であっても高い出力を得ることができるとともに短時間の充電も可能であり、電気自動車７０のような車両の駆動用電源として好適である。
【００７８】
図１５は、本発明に係るリチウムイオン二次電池１を搭載した機器の他の例としての電子機器、具体的にはＩＣカード（スマートカード）を模式的に示す図である。このＩＣカード８０は、互いに重ね合わせられることでカード型のパッケージを構成する１対の筐体８１，８２と、該筐体内に収容される回路モジュール８３および該回路モジュール８３の電源となる電池８４とを備えている。回路モジュール８３は、外部との通信のためのループ状のアンテナ８３１と、アンテナ８３１を介した外部機器とのデータ交換および種々の演算・記憶処理を実行する集積回路（ＩＣ）を含む回路部８３２とを備えている。電池８４としては、本実施形態のリチウムイオン二次電池１を１組または複数組備えるものを用いることができ、回路部８３２はこの電池８４を電源として動作する。
【００７９】
このような構成によれば、それ自身は電源を有さない一般的なＩＣカードに比べて、外部機器との通信可能距離を拡張することができ、またより複雑な処理を行うことが可能となる。本発明に係るリチウムイオン二次電池１は薄型で大容量を得ることができるため、このようなカード型の機器の電源としても好適である。
【００８０】
＜５．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、負極集電体１１の表面に正方格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成していたが、凸パターンは正方格子状に限定されるものではなく、他の形状であっても良い。例えば、上記実施形態においてＸ方向走査距離ＤｘとＹ方向走査距離Ｄｙとを異なる値とし、負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０のＸ方向への相対移動およびＹ方向への相対移動を交互に繰り返して実行することにより、負極集電体１１の表面に長方形の格子状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成するようにしても良い。
【００８１】
また、図１６に示すように、Ｙ方向の相対移動量であるＹ方向走査距離Ｄｙと、複数の吐出口４４の配列ピッチＰとを異なる値とし、負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０のＸ方向への相対移動およびＹ方向への相対移動を交互に繰り返して実行することにより、負極集電体１１の表面にジグザグ形状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成するようにしても良い。
【００８２】
また、図１７に示すように、吐出ヘッド４０に列設された複数の吐出口４４から負極活物質を含む塗布液を連続的に吐出させながら吐出ヘッド４０を負極集電体１１に対して正弦曲線を描くように相対移動させることにより、負極集電体１１の表面に正弦曲線状の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成するようにしても良い。
【００８３】
図８，１６，１７に示したのは、いずれも複数の吐出口４４から負極活物質を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、吐出ヘッド４０を負極集電体１１に対して相対移動させることにより、複数の吐出口４４を一括して相対移動させて負極集電体１１の表面に負極活物質を含む塗布液を複数線状に塗布するものである。こうして負極集電体１１の表面に所定の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成することにより、負極活物質層１２および正極活物質層１４と固体電解質層１３との接触面が凹凸面となり、それらの接触面積を増大させてリチウムイオン二次電池１における電池反応の効率を良好なものとすることができる。また、吐出ヘッド４０に列設された複数の吐出口４４を一括して相対移動させて負極集電体１１の表面に負極活物質を含む塗布液を複数線状に塗布しているため、高いスループットにて負極活物質層１２を形成することができる。
【００８４】
また、負極活物質層１２を形成するための塗布パターンは図１８に示すようなものであっても良い。図１８に示す塗布パターンにおいても、負極集電体１１の表面に負極活物質を含む塗布液を複数線状に塗布している。但し、塗布の軌跡である複数の線は互いに平行ではなく、図１８に示す塗布パターンは単一の吐出口を有するノズルを負極集電体１１に対して相対移動させることによって描かれるものである。具体的には、単一の吐出口から負極活物質を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、当該ノズルを負極集電体１１に対して相対移動させることにより、負極集電体１１の表面に負極活物質を含む塗布液を複数線状に塗布している。このとき、それぞれが単一の吐出口を有する複数のノズルを個別に相対移動させるようにしても良いし、単一の吐出口を有する１つのノズルを繰り返して相対移動させるようにしても良い。このようにしても、負極活物質層１２および正極活物質層１４と固体電解質層１３との接触面が凹凸面となり、それらの接触面積を増大させてリチウムイオン二次電池１における電池反応の効率を良好なものとすることができる。もっとも、上記実施形態のように、複数の吐出口４４を有する吐出ヘッド４０を相対移動させて塗布液を一括して塗布するようにした方が容易に高いスループットを得ることができる。
【００８５】
また、負極集電体１１に対する吐出ヘッド４０（または単一の吐出口を有するノズル）の相対移動の方向はＸ方向およびＹ方向に限定されるものではなく、３方向以上であっても良い。また、２方向であってもそれらは垂直に限定されるものではなく、任意の角度をなすものであって良い。
【００８６】
要するに、負極集電体１１の表面に少なくとも第１方向および第１方向とは異なる第２方向に沿って線状に負極活物質を含む塗布液を塗布して所定の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成する形態であれば良い。
【００８７】
また、上記実施形態においては、ノズルスキャン法によって負極集電体１１の表面に負極活物質層１２を形成するようにしていたが、これに限定されるものではなく、ノズルスキャン法によって正極集電体１５の表面に正極活物質層１４を形成するようにしても良い。すなわち、吐出ヘッド４０の複数の吐出口４４から正極活物質を含む塗布液を連続的に吐出しつつ、それら複数の吐出口４４を一括して相対移動させて正方格子状の凸パターンを有する正極活物質層１４を形成するようにしても良い。この場合、上記実施形態とは逆に、正極活物質層１４の上にスピンコート法によって固体電解質層１３を形成し、その上にナイフコート法によって負極活物質層１２を形成し、さらにその上に負極集電体１１を積層すれば良い。
【００８８】
また、負極活物質層１２と正極活物質層１４との間に挟み込まれる電解質層は固体電解質に限定されるものではなく、液体の電解質であっても良い。具体的には、上記実施形態と同じく、負極集電体１１の表面に少なくとも第１方向および第１方向とは異なる第２方向に沿って線状に負極活物質を含む塗布液を塗布して所定の凸パターンを有する負極活物質層１２を形成する。同様に、正極集電体１５の表面に正極活物質を含む塗布液を塗布して正極活物質層１４を形成する。そして、電解液を含浸させた樹脂製のセパレータ（例えば、多孔質の絶縁フィルム）を負極活物質層１２と正極活物質層１４との間に挟み込む。このようにしても、負極活物質層１２および正極活物質層１４と液体の電解質層との接触面積を増大させて電池反応の効率を良好なものとすることができる。また、上記実施形態と同様に、かかる構造のリチウムイオン二次電池を高い生産性にて製造することができる。
【００８９】
また、上記実施形態においては、固体電解質層１３を形成するのにスピンコート法を適用していたが、負極活物質層１２の凸パターンに追従した凹凸を有する固体電解質層１３を形成することが可能な塗布方法であれば他の方法であっても良く、例えばスプレーコート法や液滴法によって固体電解質材料を含む塗布液を塗布するようにしても良い。同様に、正極活物質層１４の形成についてもナイフコート法に限定されるものではなく、固体電解質層１３の凹部を埋めるとともに凸部を覆う一方、上面が平坦な正極活物質層１４を形成することが可能な塗布方法であれば他の方法であっても良く、ノズルスキャン法やスリットコート法、バーコート法などを適用することができる。
【００９０】
また、上記実施形態で例示した集電体、活物質、電解質等の材料はその一例を示したものであってこれに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池の構成材料として用いられる他の材料を使用してリチウムイオン二次電池を製造する場合においても、本発明に係る製造方法を好適に適用することが可能である。また、リチウムイオン二次電池に限らず、リチウムイオン一次電池やアルカリ電池等の他の種類の化学電池の製造に本発明に係る製造方法を適用するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、電池の製造技術に好適に適用することができ、特に低コストで小型、高出力の電池を高い生産性にて製造するのに適している。
【符号の説明】
【００９２】
１ リチウムイオン二次電池
２ 塗布ユニット
１１ 負極集電体
１２ 負極活物質層
１３ 固体電解質層
１４ 正極活物質層
１５ 正極集電体
２０ ステージ移動機構
３０ ステージ
３８ 制御部
４０ 吐出ヘッド
４４ 吐出口
７０ 電気自動車
８０ ＩＣカード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１集電体の表面に少なくとも第１方向および前記第１方向とは異なる第２方向に沿って線状に第１の活物質を含む塗布液を塗布して所定の凸パターンを有する第１活物質層を形成する第１活物質層形成工程と、
第１活物質層が形成された第１集電体の表面に固体電解質材料を含む塗布液を塗布し、第１活物質層の凸パターンに追従した凹凸を有する電解質層を形成する電解質層形成工程と、
前記電解質層の表面に第２の活物質を含む塗布液を塗布し、前記電解質層の凹部を埋めるとともに前記電解質層の凸部を覆う第２活物質層を形成する第２活物質層形成工程と、
を備えることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の電池の製造方法において、
第２活物質層の表面に第２集電体を積層する工程をさらに備えることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電池の製造方法において、
第１活物質層形成工程は、吐出ヘッドに列状に配設した複数の吐出口から第１の活物質を含む塗布液を吐出させながら当該吐出ヘッドを第１集電体に対して相対移動させることにより、第１集電体の表面に第１の活物質を含む塗布液を複数線状に塗布することを特徴とする電池の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の電池の製造方法において、
前記第１方向と前記第２方向とは直交し、
前記複数の吐出口は前記第２方向に沿って前記吐出ヘッドに列設され、
第１活物質層形成工程は、第１集電体に対する前記吐出ヘッドの前記第１方向への相対移動および前記第２方向への相対移動を交互に繰り返して実行させることにより、第１集電体の表面に格子状の凸パターンを有する第１活物質層を形成することを特徴とする電池の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の電池の製造方法において、
前記吐出ヘッドの前記第１方向への１回の相対移動量と前記第２方向への１回の相対移動量とを等しくすることにより、第１集電体の表面に正方格子状の凸パターンを有する第１活物質層を形成することを特徴とする電池の製造方法。
【請求項６】
第１集電体の表面に少なくとも第１方向および前記第１方向とは異なる第２方向に沿って線状に第１の活物質を含む塗布液を塗布して所定の凸パターンを有する第１活物質層を形成する第１活物質層形成工程と、
第２集電体の表面に第２の活物質を含む塗布液を塗布して第２活物質層を形成する第２活物質層形成工程と、
第１活物質層と第２活物質層との間に電解質層を挟み込む電解質層形成工程と、
を備えることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の電池の製造方法によって製造された電池。
【請求項８】
請求項７記載の電池を搭載することを特徴とする車両。
【請求項９】
請求項７記載の電池と、
前記電池を電源として動作する回路部と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
第１集電体の表面に少なくとも第１方向および前記第１方向とは異なる第２方向に沿って線状に第１の活物質を含む塗布液を塗布して所定の凸パターンを有する第１活物質層を形成する第１活物質層形成工程と、
第１活物質層が形成された第１集電体の表面に固体電解質材料を含む塗布液を塗布し、第１活物質層の凸パターンに追従した凹凸を有する電解質層を形成する電解質層形成工程と、
前記電解質層の表面に第２の活物質を含む塗布液を塗布し、前記電解質層の凹部を埋めるとともに前記電解質層の凸部を覆う第２活物質層を形成する第２活物質層形成工程と、
を備えることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の電池の製造方法において、
第２活物質層の表面に第２集電体を積層する工程をさらに備えることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電池の製造方法において、
第１活物質層形成工程は、吐出ヘッドに列状に配設した複数の吐出口から第１の活物質を含む塗布液を吐出させながら当該吐出ヘッドを第１集電体に対して相対移動させることにより、第１集電体の表面に第１の活物質を含む塗布液を複数線状に塗布することを特徴とする電池の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の電池の製造方法において、
前記第１方向と前記第２方向とは直交し、
前記複数の吐出口は前記第２方向に沿って前記吐出ヘッドに列設され、
第１活物質層形成工程は、第１集電体に対する前記吐出ヘッドの前記第１方向への相対移動および前記第２方向への相対移動を交互に繰り返して実行させることにより、第１集電体の表面に格子状の凸パターンを有する第１活物質層を形成することを特徴とする電池の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の電池の製造方法において、
前記吐出ヘッドの前記第１方向への１回の相対移動量と前記第２方向への１回の相対移動量とを等しくすることにより、第１集電体の表面に正方格子状の凸パターンを有する第１活物質層を形成することを特徴とする電池の製造方法。
【請求項６】
第１集電体の表面に少なくとも第１方向および前記第１方向とは異なる第２方向に沿って線状に第１の活物質を含む塗布液を塗布して所定の凸パターンを有する第１活物質層を形成する第１活物質層形成工程と、
第２集電体の表面に第２の活物質を含む塗布液を塗布して第２活物質層を形成する第２活物質層形成工程と、
第１活物質層と第２活物質層との間に電解質層を挟み込む電解質層形成工程と、
を備えることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の電池の製造方法によって製造された電池。
【請求項８】
請求項７記載の電池を搭載することを特徴とする車両。
【請求項９】
請求項７記載の電池と、
前記電池を電源として動作する回路部と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【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１７】
【図１８】
【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１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１１３９７４（Ｐ２０１２−１１３９７４Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６２１５６（Ｐ２０１０−２６２１５６）
【出願日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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