電池用電極の製造方法及び電池の製造方法
【課題】生産性良く電池用電極を製造することができる電池用電極の製造方法を提供する。
【解決手段】正極集電体上に正極活物質膜が形成された電池用電極の製造方法にかかわる。正極活物質を含む材料を液状の樹脂材料に分散させた機能液を製造する調合工程と、機能液を液滴にして吐出し、正極集電体に塗布する塗布工程と、塗布された機能液を正極集電体に押圧しながら加熱することにより、機能液に含まれる樹脂材料を重合させて正極活物質膜を形成する固化工程と、を有する。
【解決手段】正極集電体上に正極活物質膜が形成された電池用電極の製造方法にかかわる。正極活物質を含む材料を液状の樹脂材料に分散させた機能液を製造する調合工程と、機能液を液滴にして吐出し、正極集電体に塗布する塗布工程と、塗布された機能液を正極集電体に押圧しながら加熱することにより、機能液に含まれる樹脂材料を重合させて正極活物質膜を形成する固化工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池用電極の製造方法及び電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯情報端末や自動車等に小型軽量で電力効率が良い電池が用いられている。そして、電解液を用いた電池における洩液や電極間短絡による発煙防止の観点からポリマー電解質を用いた安全性の高い電池が特許文献１に開示されている。これによると電池は固体電解質フィルムの一面に正極活物質を含む正極合剤層を形成し、正極合剤層と積層して正極集電層を配置している。そして、固体電解質フィルムの他面に負極活物質を含む負極合剤層を形成し、負極合剤層と積層して負極集電層を配置している。正極活物質には金属硫化物、金属酸化物、リチウム複合酸化物が用いられ、負極活物質にはリチウム合金と炭素等が用いられている。正極集電層及び負極集電層にはアルミニウムの層が配置されていた。以下、正極合剤層を正極活物質膜、正極集電層を正極集電体、負極合剤層を負極活物質膜、負極集電層を負極集電体、固体電解質フィルムを電解質膜とそれぞれ称す。
【０００３】
活物質を塗布して活物質膜を形成する方法が特許文献２に開示されている。これによると活物質膜の材料を有機溶媒に分散させた分散液（以下、機能液と称す）を製造する。そして、機能液を塗布した後乾燥することにより有機溶媒を除去している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１００３５０号公報
【特許文献２】特開２００７−３０７５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
活物質膜の材料を有機溶媒に分散させた機能液を塗布するとき、有機溶媒を乾燥して除去する工程が必要となる。そこで、電力効率が良い電池をさらに生産性良く製造する方法が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例にかかる電池用電極の製造方法は、集電体上に活物質膜が形成された電池用電極の製造方法であって、活物質を含む材料を液状の樹脂材料に分散させた機能液を製造する調合工程と、前記機能液を前記集電体に塗布する塗布工程と、前記機能液に含まれる前記樹脂材料を重合させて前記活物質膜を形成する固化工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この電池用電極の製造方法によれば、液状の樹脂材料に活物質を含む材料を分散して機能液を製造している。そして、機能液に含まれる樹脂材料を重合させて活物質膜を形成する。活物質を含む材料及び樹脂材料を分散媒に分散させた機能液を用いるとき、塗布工程と固化工程との間に乾燥工程が必要となる。この乾燥工程にて分散媒を乾燥して除去することにより樹脂材料を重合させる準備が完了する。本適用例では、分散媒を用いないので、機能液を乾燥する工程が不用となる。従って、生産性良く電池用電極を製造することができる。
【０００９】
［適用例２］
上記適用例にかかる電池用電極の製造方法において、前記塗布工程では、前記機能液を液滴にして前記集電体に吐出して塗布することを特徴とする。
【００１０】
この電池用電極の製造方法によれば、機能液を液滴にして吐出している。従って、液滴の量と吐出する液滴の個数を制御することにより、精度良く機能液の量を制御して塗布することができる。その結果、活物質膜の膜厚を精度良く制御することができる。
【００１１】
［適用例３］
上記適用例にかかる電池用電極の製造方法において、液状の前記樹脂材料はモノマーであることを特徴とする。
【００１２】
この電池用電極の製造方法によれば、樹脂材料がモノマーであることから、樹脂材料は分子量の小さい分子により構成されている。従って、樹脂材料は流動し易いので、樹脂材料を含む機能液の粘度を低くすることができる。その結果、機能液を液滴にして吐出し易くすることができる。
【００１３】
［適用例４］
上記適用例にかかる電池用電極の製造方法において、前記固化工程では、前記機能液を前記集電体に押圧しながら加熱して固化することを特徴とする。
【００１４】
この電池用電極の製造方法によれば、機能液を集電体に押圧した状態で固化している。従って、機能液により形成される活物質膜は集電体と密着して形成される。その結果、集電体と活物質膜との間で電子を伝導し易くすることができる。
【００１５】
［適用例５］
上記適用例にかかる電池用電極の製造方法において、前記調合工程では、活物質を含む前記材料の濃度が異なる複数の前記機能液を製造し、前記塗布工程では、前記集電体に濃度の濃い前記機能液から順に前記集電体に塗布することを特徴とする。
【００１６】
この電池用電極の製造方法によれば、集電体に近い場所では活物質の濃度が高く、集電体と離れた場所では活物質の濃度が低く形成される。従って、活物質膜の集電体に近い領域において反応速度が速まる為、高出力時における充放電性能を向上させることができる。
【００１７】
［適用例６］
本適用例にかかる電池の製造方法は、活物質膜を一対の集電体で挟んで配置された電池の製造方法であって、前記活物質膜は正極活物質膜及び負極活物質膜を有し、正極用活物質を含む材料を液状の樹脂材料に分散させた正極用機能液と負極用活物質を含む材料を液状の樹脂材料に分散させた負極用機能液とを製造する調合工程と、前記正極用機能液と前記負極用機能液とを塗布する塗布工程と、前記正極用機能液と前記負極用機能液とに含まれる前記樹脂材料を重合させて前記正極活物質膜及び前記負極活物質膜を形成する固化工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
この電池の製造方法によれば、正極用機能液は液状の樹脂材料に正極活物質を含む材料を分散して製造されている。また、負極用機能液は液状の樹脂材料に負極活物質を含む材料を分散して製造されている。本適用例では、分散媒を用いないので、正極用機能液及び負極用機能液を塗布した後で乾燥する工程が不用となる。従って、生産性良く電池を製造することができる。
【００１９】
［適用例７］
上記適用例にかかる電池の製造方法において、前記電池は前記正極活物質膜と前記負極活物質膜との間に電解質膜を有し、前記固化工程では前記正極用機能液と前記負極用機能液との少なくとも一方を前記電解質膜に押圧しながら加熱して前記樹脂材料を重合させることを特徴とする。
【００２０】
この電池の製造方法によれば、正極用機能液及び負極用機能液の少なくとも一方の機能液を電解質膜に押圧した状態で固化している。従って、機能液により形成される正極活物質膜及び負極活物質膜は電解質膜と密着して形成される。その結果、電解質膜と正極活物質膜及び負極活物質膜との間でイオン化物質を伝導し易くすることができる。
【００２１】
［適用例８］
上記適用例にかかる電池の製造方法において、前記電池は前記正極活物質膜と前記負極活物質膜との間に電解質膜を有し、前記調合工程では前記電解質膜の材料を液状の前記樹脂材料に分散させた電解質膜用機能液をさらに製造し、前記塗布工程では前記正極用機能液と前記負極用機能液との少なくとも一方と重ねて前記電解質膜用機能液を塗布し、前記固化工程では前記負極用機能液と重ねて塗布した前記正極用機能液もしくは前記負極用機能液と前記電解質膜用機能液とに含まれる前記樹脂材料を同時に重合させることを特徴とする。
【００２２】
この電池の製造方法によれば、正極用機能液と負極用機能液との少なくとも一方と電解質膜用機能液とを重ねて塗布した後、機能液に含まれる樹脂材料を同時に重合させている。従って、正極活物質膜もしくは負極活物質膜と電解質膜との間で樹脂材料が密着して形成される。その結果、正極活物質膜と電解質膜との間もしくは負極活物質膜と電解質膜との間でイオン化物質が伝導し易くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、具体化した実施形態について図面に従って説明する。
尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
【００２４】
（第１の実施形態）
本実施形態における電池と特徴的な製造方法を用いてこの電池を製造する場合の例について図１〜図８に従って説明する。
【００２５】
（電池）
最初に、電池１について図１を用いて説明する。図１（ａ）は、電池を示す概略斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の電池のＡ−Ａ’線に沿う模式断面図である。電池１は矩形のシート状の上外装２及び下外装３を備え、上外装２と下外装３とが外周において密着して配置されている。そして、電池１の一端において上外装２と下外装３との間から負極集電体４が突出して配置され、負極集電体４と逆側の端に正極集電体５が突出して配置されている。負極集電体４と正極集電体５とが配置されている方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。そして、電池１の厚み方向をＺ方向とする。
【００２６】
上外装２及び下外装３の材料は絶縁性に優れ、引張り強度や耐衝撃性があり破れ難く、さらには熱伝導性の良い材料が好ましい。上外装２及び下外装３の材料には、例えば、金属箔と樹脂フィルムとが積層された高分子金属複合フィルム、アルミラミネートフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系材料等からなるフィルム等を用いることができる。本実施形態では、例えば、アルミラミネートフィルムを採用している。
【００２７】
負極集電体４及び正極集電体５は、導電性を有する素材からなるシート状の材料を用いることができる。例えば、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル、銀等の金属を、金属箔、電解箔、圧延箔、エンボス加工品、発泡シート等に加工したものやこれらの材料を積層したものを用いることができる。本実施形態では、例えば、負極集電体４にアルミ箔を採用し、正極集電体５に銅箔を採用している。集電体の厚みは、特に制約はないが、集電体の強度が保てる厚みが良い。本実施形態では、例えば、厚みは通常５〜３０μｍを採用している。
【００２８】
図１（ｂ）に示すように、負極集電体４と正極集電体５との間には電解質層６が配置され、電解質層６は正極集電体５側から順に正極活物質膜７、電解質膜８、負極活物質膜９が積層されている。正極集電体５と正極活物質膜７とを合わせて正電極１０とし、負極集電体４と負極活物質膜９とを合わせて負電極１１とする。
【００２９】
正極活物質膜７は正極活物質、導電助剤、金属粒子、結着材、電解質材料（電解質支持塩及び電解質ポリマー）、添加剤等から構成されている。正極活物質は遷移金属とリチウムとの複合酸化物（リチウム−遷移金属複合酸化物）を用いることができる。例えば、ＬｉＭｎＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、Ｌｉ2ＭｎＯ4等のＬｉ−Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＣｏＯ2等のＬｉ−Ｃｏ系複合酸化物、Ｌｉ2Ｃｒ2Ｏ7、Ｌｉ2ＣｒＯ4等のＬｉ−Ｃｒ系複合酸化物、ＬｉＮｉＯ2等のＬｉ−Ｎｉ系複合酸化物を用いることができる。他にも、ＬｉＮｉ１・ｘＣｏｘＯ2等のＬｉ−Ｎｉ−Ｃｏ系複合酸化物、ＬｉＮｉ１／２Ｍｎ１／２Ｏ2等のＬｉ−Ｎｉ−Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ2等のＬｉ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｏ系複合酸化物、Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12等のＬｉ−Ｔｉ系酸化物を用いることができる。他にも、ＬｉｘＦｅＯｙ、ＬｉＦｅＯ2等のＬｉ−Ｆｅ系複合酸化物、ＬｉＦｅＰＯ4等の燐酸鉄リチウム系化合物等やＬｉ2Ｓ等のリチウム硫化物等から選択することが可能である。また、これらの材料に限定されるものではなく各種の材料から選択することが可能である。本実施形態においては、例えば、正極活物質にＬｉ2ＭｎＯ4を採用している。
【００３０】
導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、種々炭素繊維、カーボンナノチューブ等を用いることができる。また、これらの材料に限定されるものではなく各種の材料から選択することが可能である。本実施形態においては、例えば、導電助剤にアセチレンブラックを採用している。金属粒子は金属を微細な粒子にしたものであり、負極集電体４と同じ金属が好ましい。本実施形態においては、例えば、金属粒子に銅粒子を採用している。
【００３１】
結着材としては、ポリフッ化ビニリデン、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイミド等を用いることができる。ただし、これらに限られるわけではなく、公知の結着材を用いることができる。また、結着材がなくとも電解質ポリマーが正極活物質の微粒子同士を結びつける場合には必ずしも必要でない。本実施形態においては、例えば、結着材を用いずに実施している。
【００３２】
電解質支持塩には公知のリチウム塩が用いられ、例えば、ＬｉＢＥＴＩ（リチウムビス（パーフルオロエチレンスルホニルイミド）；Ｌｉ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2Ｎとも記載）を用いることができる。他にも、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2、ＬｉＢＯＢ（リチウムビスオキサイドボレート）及びこれらの混合物等を用いることができる。これらの材料に限定されるものではなく各種の材料から選択することが可能である。本実施形態においては、例えば、電解質支持塩にリチウムビスを採用している。
【００３３】
電解質ポリマーの材料としては、常温で液状であり、重合させることによりポリマーとなる材料であれば特に限定されない。さらに、粘性の小さい樹脂材料が好ましく、オリゴマの形態であるのが好ましい。モノマーの形態であればさらに好ましい。例えば、アクリロニトリル、メタクリル酸メチルを用いることができる。
【００３４】
他にもエポキシ環（オキシラン）を含有する物質を用いることができる。例えば、ジエチレングリコールグリシジルメチルエーテル、ジプロピレングリコールグリシジルメチルエーテルを用いることができる。他にも、アリルグリシジルエーテル、４−ビニルシクロヘキシルグリシジルエーテル、α−テルピニルグリシジルエーテル、シクロヘキセニルメチルグリシジルエーテル、ｐ−ビニルベンジルグリシジルエーテル、アリルフェニルグリシジルエーテル、ビニルグリシジルエーテル、ｎ−ブチルグリシジルエーテル、イソプロピルグリシジルエーテルを用いることができる。さらに、３，４−エポキシ−１−ブテン、３，４−エポキシ−１−ペンテン、４，５−エポキシ−２−ペンテン、１，２−エポキシ−５，９−シクロドデカジエン、３，４−エポキシ−１−ビニルシクロヘキセン、１，２−エポキシ−５−シクロオクテン、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、ソルビン酸グリシジル、ケイ皮酸グリシジル、クロトン酸グリシジル、グリシジル−４−ヘキセノエート等を用いることができる。さらに、２，３−エポキシ−２−メチルプロピルビニルエーテル、２，３−エポキシ−２−メチルプロピルアリルエーテル、３，４−エポキシ−３−メチル−１−ブテン、シクロへキセンオキシド等を用いることができる。
【００３５】
他にも、架橋性オキシラン単量体としては、ハロゲン置換オキシラン単量体や、エチレン性不飽和エポキシド等を用いることができる。ハロゲン置換オキシラン単量体としては、例えば、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、エピヨードヒドリン、エピフルオロヒドリン、β−メチルエピクロルヒドリン等のエピハロヒドリンや、ｐ−クロロスチレンオキシド、ジブロモフェニルグリシジルエーテル等を用いることができる。
【００３６】
また、エチレン性不飽和エポキシドとしては、例えば、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ブテニルグリシジルエーテル、ｏ−アリルフェニルグリシジルエーテル等のエチレン性不飽和グリシジルエーテル；ブタジエンモノエポキシド、クロロプレンモノエポキシド、４，５−エポキシ−２−ペンテン、３，４−エポキシ−１−ビニルシクロヘキセン、１，２−エポキシ−５，９−シクロドデカジエン等のジエンまたはポリエンのモノエポキシド；３，４−エポキシ−１−ブテン、１，２−エポキシ−５−ヘキセンを用いることができる。他にも、１，２−エポキシ−９−デセン等のアルケニルエポキシド；グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルクロトネート、グリシジル−４−ヘプテノエート、グリシジルソルベート、グリシジルリノレート、グリシジル−４−メチル−３−ペンテノエート、３−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル、４−メチル−３−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル等エチレン性不飽和カルボン酸のグリシジルエステル類；等を用いることができる。
【００３７】
他にも、エチレンオキシドと共重合可能なオキシラン単量体として、非架橋性のオキシラン単量体を用いてもよい。具体的には、プロピレンオキシド、１，２−エポキシブタン、１，２−エポキシ−イソブタン、２，３−エポキシブタン、１，２−エポキシヘキサン、１，２−エポキシオクタン、１，２−エポキシデカン、１，２−エポキシテトラデカン、１，２−エポキシヘキサデカン、１，２−エポキシオクタデカン、１，２−エポキシエイコサン、１，２−エポキシシクロペンタン、１，２−エポキシシクロヘキサン、１，２−エポキシシクロドデカン等のアルキレンオキシド；シクロヘキセンオキシド等の環式脂肪酸エポキシドを用いることができる。他にも、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル等のアルキルグリシジルエーテル；スチレンオキシド、フェニルグリシジルエーテル等の非エチレン性不飽和エポキシド等を用いることができる。これらは２種以上を併用してもよい。中でも、重合反応性の高いプロピレンオキシド、１，２エポキシブタンが好ましい。
【００３８】
他にも、オキセタン環を有する物質を用いることができる。オキセタン環含有モノマーにおいて、３−オキセタニルメチル（メタ）アクリレートを好適に用いることができる。例えば、３−オキセタニルメチル（メタ）アクリレートの具体例として、例えば、（３−オキセタニル）メチル（メタ）アクリレート、（３−メチル−３−オキセタニル）メチル（メタ）アクリレート、（３−エチル−３−オキセタニル）メチル（メタ）アクリレート、（３−ブチル−３−オキセタニル）メチル（メタ）アクリレート、（３−ヘキシル−３−オキセタニル）メチル（メタ）アクリレート等を用いることができる。本実施形態においては、例えば、アクリロニトリルを採用している。
【００３９】
添加剤は、例えば、電池の性能や寿命を高めるためのトリフルオロプロピレンカーボネートや、補強材として各種フィラー等を適宜用いてもよい。添加剤がなくとも電池の性能が得られる場合には添加剤は必ずしも必要ではない。さらに、電解質ポリマーを重合させるために重合開始剤を用いても良い。重合開始剤は電解質ポリマーの架橋性基に作用して架橋反応を進行させ、重合方法（熱重合法、光重合法、放射線重合法、電子線重合法等）や重合させる化合物に応じて適宜選択する必要がある。例えば、光重合開始剤としてベンジルジメチルケタール、熱重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル等を用いることができるが、これらに制限されるべきものではない。本実施形態においては、例えば、重合開始剤にアゾビスイソブチロニトリルを採用している。
【００４０】
電解質膜８は電解質フィルムであり、イオン化物質を伝導する機能を備える。一方、電解質膜８は電子が伝導し難い機能を有し、電子の流動にともない電池１が過剰に発熱することを防止している。以上の機能を備えたフィルムであれば特に限定されない。電解質膜８は、例えば、ホウ酸エステル系、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）系、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）系、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）系、シロキサン系等からなる膜を用いることができる。そして、電解質ポリマーと同様にイオンを伝導する機能を備え、上述のリチウム塩をよく溶解する特徴がある。熱可塑性である方が好ましいが、必ずしも熱可塑性である必要はない。本実施形態においては、例えば、ポリフッ化ビニリデン系のフィルムを採用している。
【００４１】
負極活物質膜９は負極活物質、導電助剤、結着材、電解質材料（電解質支持塩及び電解質ポリマー）、添加剤等から構成されている。負極活物質は各種の黒鉛類、例えば、グラファイトカーボン、ハードカーボン、ソフトカーボン等、公知の黒鉛類を用いることができる。他にも公知の金属化合物、金属酸化物、Ｌｉ金属酸化物（リチウム−遷移金属複合酸化物を含む）、ホウ素添加炭素、Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12等のリチウム−チタン複合酸化物、Ｌｉ22Ｓｉ5等のシリコン化合物、ＬｉＣ6等の炭素化合物、リチウム金属等を用いることができ、これらの材料を単独で使用しても良いし、複合して用いても良い。負極活物質はこれらに制限されるべきものではなく従来公知のものを適宜利用することができる。本実施形態においては、例えば、負極活物質にＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12を採用している。
【００４２】
導電助剤、結着材、電解質材料は正極活物質膜７と同様な材料をそれぞれ用いることができる。負極活物質に黒鉛を用いる場合には導電助剤は必ずしも必要ではない。本実施形態においては、例えば、導電助剤にアセチレンブラックを採用し、結着材にポリフッ化ビニリデンを採用している。さらに、電解質ポリマーにアクリロニトリルを採用し、電解質支持塩にはリチウムビスを採用している。
【００４３】
正極活物質膜７、電解質膜８、負極活物質膜９の厚さはそれぞれ５〜３０μｍであり、各層の厚さは薄い方が厚い場合に比べて、イオン化物質の伝導距離を短くできるため、効率の良い電池にすることができる。
【００４４】
（液滴吐出装置）
図２は、液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図である。液滴吐出装置１４により、膜を構成する材料を含む機能液が吐出されて塗布される。図２に示すように、液滴吐出装置１４には、直方体形状に形成される基台１５が備えられている。本実施形態では、この基台１５の長手方向をＹ方向とし、同Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。
【００４５】
基台１５の上面１５ａには、Ｙ方向に延びる一対の案内レール１６ａ，１６ｂが同Ｙ方向全幅にわたり凸設されている。その基台１５の上側には、一対の案内レール１６ａ，１６ｂに対応する図示しない直動機構を備えたステージ１７が取付けられている。
【００４６】
さらに、基台１５の上面１５ａには、案内レール１６ａ，１６ｂと平行に主走査位置検出器１８が配置され、ステージ１７の位置が計測できるようになっている。そのステージ１７の上面には、載置面１９が形成され、その載置面１９には、図示しない吸引式の基板チャック機構が設けられている。操作者が載置面１９に基板２０を載置して所定の位置に位置決めする。その後、基板チャック機構により基板２０は載置面１９に固定される。
【００４７】
基台１５のＸ方向両側には、一対の支持台２１ａ，２１ｂが立設され、その一対の支持台２１ａ，２１ｂには、Ｘ方向に延びる案内部材２２が架設されている。案内部材２２は、その長手方向の幅がステージ１７のＸ方向よりも長く形成され、その一端が支持台２１ａ側に張り出すように配置されている。案内部材２２の上側には、吐出する液体を供給可能に収容する収容タンク２３が配設されている。一方、その案内部材２２の下側には、Ｘ方向に延びる案内レール２４がＸ方向全幅にわたり凸設されている。
【００４８】
案内レール２４に沿って移動可能に配置されるキャリッジ２５は、略直方体形状に形成されている。そのキャリッジ２５はステージ１７と同様に直動機構を備えている。案内部材２２とキャリッジ２５との間には、副走査位置検出装置２６が配置され、キャリッジ２５の位置が計測できるようになっている。そして、キャリッジ２５のステージ１７側に向いている下面２５ａには、液滴吐出ヘッド２７が凸設されている。
【００４９】
Ｘ方向と逆の基台１５側面であってキャリッジ２５の移動範囲と対向する場所には、保守装置２８が配置され、液滴吐出ヘッド２７をクリーニングする機構が配置されている。そして、液滴吐出ヘッド２７をクリーニングすることにより、液滴吐出ヘッド２７を正常に吐出可能な状態に保つことが可能となっている。
【００５０】
図３（ａ）は、キャリッジを示す模式平面図である。図３に示すようにキャリッジ２５には９個の液滴吐出ヘッド２７が配置され、液滴吐出ヘッド２７の下面には、それぞれノズルプレート２９が備えられている。そのノズルプレート２９には、それぞれ複数のノズル３０がＸ方向に所定の間隔で配列されている。
【００５１】
図３（ｂ）は、液滴吐出ヘッドの構造を示す要部模式断面図である。図３（ｂ）に示すように、ノズルプレート２９の上側であってノズル３０と相対する位置には、キャビティ３１が形成されている。そして、キャビティ３１には収容タンク２３に貯留されている機能液３２が供給される。キャビティ３１の上側には、上下方向に振動して、キャビティ３１内の容積を拡大縮小する振動板３３と、上下方向に伸縮して振動板３３を振動させる圧電素子３４が配設されている。圧電素子３４が上下方向に伸縮して振動板３３を振動し、振動板３３がキャビティ３１内の容積を拡大縮小する。それにより、キャビティ３１内に供給された機能液３２はノズル３０を通って吐出されるようになっている。液滴吐出装置１４はステージ１７とキャリッジ２５とを走査してノズル３０が所定の場所に位置するときに液滴３５を吐出することにより、所望のパターンを描画することができる。
【００５２】
液滴吐出ヘッド２７は、機能液３２を液滴３５にして吐出する。そして、液滴吐出ヘッド２７が圧電素子３４を制御駆動するためのノズル駆動信号を受けると、圧電素子３４が伸張して、振動板３３がキャビティ３１内の容積を縮小する。その結果、液滴吐出ヘッド２７のノズル３０からは、縮小した容積分の機能液３２が液滴３５となって吐出される。
【００５３】
（電池の製造方法）
次に、上述した液滴吐出装置１４を用いて、電池１を製造する方法について図４〜図８にて説明する。図４は、電池を製造する製造工程を示すフローチャートである。図５〜図８は、電池の製造方法を説明する図である。
【００５４】
図４に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１は、調合工程に相当し、正極活物質膜の材料からなる機能液と負極活物質膜の材料からなる機能液とを製造する工程である。次にステップＳ２に移行する。ステップＳ２は、電解質膜配置工程に相当し、電解質膜を液滴吐出装置に配置する工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３は、正極活物質塗布工程に相当し、電解質膜に正極活物質膜の材料からなる機能液を塗布する工程である。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は、正極集電体配置工程に相当し、電解質膜に塗布された機能液と重ねて正極集電体を配置する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５は、負極活物質塗布工程に相当し、電解質膜に負極活物質膜の材料からなる機能液を塗布する工程である。ステップＳ３及びステップＳ５がステップＳ９の塗布工程であり、活物質を塗布する工程となっている。次にステップＳ６に移行する。ステップＳ６は、負極集電体配置工程に相当し、電解質膜に塗布された機能液と重ねて負極集電体を配置する工程である。次にステップＳ７に移行する。ステップＳ７は、固化工程に相当し、電解質フィルムに負極集電体と正極集電体とを加熱しながら圧着することにより、電解質ポリマーを重合させる工程である。次にステップＳ８に移行する。ステップＳ８は、外装配置工程に相当し、外装部品を配置する工程である。以上の工程により電池の製造工程を終了する。
【００５５】
次に、図５〜図８を用いて、図４に示したステップと対応させて、電池の製造方法を詳細に説明する。図５（ａ）はステップＳ１の調合工程に対応する図である。図５（ａ）に示すように、ステップＳ１において、攪拌装置３８を用いる。攪拌装置３８は容器３９を備えている。容器３９の中には機能液３２が貯留されている。攪拌装置３８は羽根車４０を備え、羽根車４０は中心に軸４０ａを有している。軸４０ａの一端にはモーター４１が配置されている。このモーター４１を回転させることにより羽根車４０を回転させる。そして、羽根車４０が機能液３２を攪拌する。容器３９の下には加熱部４２が配置され、加熱部４２は容器３９を加熱する。加熱部４２は温度検出部を有し、容器３９の温度を検出する。そして、加熱部４２は加熱する熱量を制御して、容器３９の温度を一定にすることが可能になっている。
【００５６】
まず、正極用機能液としての正極活物質機能液３２ａを製造する。容器３９に正極活物質膜の材料を調合して投入する。正極活物質膜の材料の１部である電解質ポリマーの材料は液状であり、溶媒もしくは分散媒は投入しない。次に、加熱部４２を駆動して容器３９を所定の温度にする。加熱部４２は、正極活物質機能液３２ａが固化しない温度に容器３９の温度を維持する。同時に羽根車４０を回転して機能液３２を攪拌する。その結果、液状の電解質ポリマーの材料に各種材料が溶解もしくは分散することにより正極活物質機能液３２ａが製造される。
【００５７】
同様の方法により負極用機能液としての負極活物質機能液３２ｂを製造する。容器３９に負極活物質膜の材料を調合して投入する。このときにも、負極活物質膜の材料の１部である電解質ポリマーの材料は液状であり、溶媒もしくは分散媒は投入しない。次に、加熱部４２を駆動して容器３９を所定の温度にする。加熱部４２は、負極活物質機能液３２ｂが固化しない温度に容器３９の温度を維持する。同時に羽根車４０を回転して機能液３２を攪拌する。その結果、液状の電解質ポリマーの材料に各種材料が溶解もしくは分散することにより負極活物質機能液３２ｂが製造される。
【００５８】
図５（ｂ）はステップＳ２の電解質膜配置工程に対応する図である。図５（ｂ）に示すようにステップＳ２において、液滴吐出装置１４のステージ１７上に形成された載置面１９に操作者が電解質膜８を載置する。そして、操作者が電解質膜８を位置決めする。次に、操作者は基板チャック機構を駆動して電解質膜８を固定する。
【００５９】
図５（ｃ）及び図５（ｄ）はステップＳ３の正極活物質塗布工程に対応する図である。液滴吐出装置１４の収容タンク２３に予め正極活物質機能液３２ａを収納する。そして、正極活物質機能液３２ａを液滴吐出ヘッド２７に供給する。図５（ｃ）に示すように、ステップＳ３において、ステージ１７及びキャリッジ２５を走査しながら液滴吐出ヘッド２７のノズル３０から電解質膜８に液滴３５を吐出する。その結果、図５（ｄ）に示すように、電解質膜８に正極活物質機能液３２ａが塗布される。
【００６０】
図６（ａ）及び図６（ｂ）はステップＳ４の正極集電体配置工程に対応する図である。図６（ａ）に示すように、ステップＳ４において、正極集電体５を用意する。そして、電解質膜８の正極活物質機能液３２ａが塗布されている面に正極集電体５を重ねて配置する。このとき、正極集電体５と正極活物質機能液３２ａとの間に空気等が入って気泡ができないように減圧した環境にて配置するのが好ましい。その結果、図６（ｂ）に示すように、正極活物質機能液３２ａを挟んで正極集電体５と電解質膜８とが積層される。
【００６１】
図６（ｃ）及び図６（ｄ）はステップＳ５の負極活物質塗布工程に対応する図である。液滴吐出装置１４の収容タンク２３に予め負極活物質機能液３２ｂを収納する。そして、負極活物質機能液３２ｂを液滴吐出ヘッド２７に供給する。図６（ｃ）に示すように、ステップＳ５において正極集電体５をステージ１７の載置面１９と接するように載置する。このとき、電解質膜８は液滴吐出ヘッド２７と対向する。そして、操作者が電解質膜８を位置決めする。次に、操作者は基板チャック機構を駆動して電解質膜８を固定する。続いて、ステージ１７及びキャリッジ２５を走査しながら液滴吐出ヘッド２７のノズル３０から電解質膜８に液滴３５を吐出する。その結果、図６（ｄ）に示すように、電解質膜８に負極活物質機能液３２ｂが塗布される。
【００６２】
図７（ａ）はステップＳ６の負極集電体配置工程に対応する図である。図７（ａ）に示すように、ステップＳ６において、負極集電体４を用意する。そして、電解質膜８の負極活物質機能液３２ｂが塗布されている面に負極集電体４を重ねて配置する。このとき、負極集電体４と負極活物質機能液３２ｂの間に空気等が入って気泡ができないように減圧した環境にて配置するのが好ましい。その結果、図７（ａ）に示すように、負極活物質機能液３２ｂを挟んで負極集電体４と電解質膜８とが積層される。この積層されたシートを中間電池基板４３と称す。
【００６３】
図７（ｂ）〜図８（ａ）はステップＳ７の固化工程に対応する図である。図７（ｂ）に示すように、ステップＳ７において、複数の中間電池基板４３を重ねて加熱圧着装置４４の内部に配置する。加熱圧着装置４４は加熱室４５を備えている。加熱室４５は載置台４６を備え、載置台４６上には加圧装置４７が配置されている。加圧装置４７は土台４８を備え、土台４８の両端には２本の案内棒４９が立設されている。土台４８の上には複数の中間電池基板４３が重ねて配置され、中間電池基板４３の上には抑え板５０が配置されている。抑え板５０の両端にはガイド孔が形成され、このガイド孔に案内棒４９が貫通するように抑え板５０が配置される。そして、案内棒４９により土台４８と抑え板５０との位置合わせが行われ、土台４８と抑え板５０とにより確実に中間電池基板４３を挟むことが可能になっている。抑え板５０の上には重石５１が配置される。重石５１は複数に分割可能に形成されることにより、重量を変更することができる。そして、中間電池基板４３に所望の荷重を加えることが可能になっている。
【００６４】
加熱室４５の上部には不活性ガス供給装置５２が配置され、加熱室４５内の空気を除去して窒素ガスを充填する機能を備えている。不活性ガス供給装置５２が供給する気体は窒素ガスに限らずアルゴンガス等の不活性雰囲気が形成可能な気体であれば良い。さらに、加熱室４５の上部には加熱装置５３を備え、加熱装置５３は加熱室４５内の気体を加熱装置５３内に吸入および排出する循環装置とヒーター等の加熱部を備えている。そして、加熱装置５３は加熱室４５内の気体を吸入して加熱した後、加熱室４５に排出する機能を備えている。加熱室４５の側面には攪拌装置５４を備えている。攪拌装置５４はプロペラファン５４ａ及びプロペラファン５４ａを回転させるモーター５４ｂ等から構成されている。そして、プロペラファン５４ａを回転させることにより、加熱室４５内の気体が循環するようになっている。
【００６５】
操作者は複数の中間電池基板４３を重ねて土台４８上に配置する。そして、中間電池基板４３に重ねて抑え板５０を配置し、抑え板５０の上に重石５１を配置する。そして、操作者が加熱室４５を密閉した後、不活性ガス供給装置５２を駆動することにより、加熱室４５の空気を除去して窒素ガスを充填する。加熱室４５内を窒素ガスにすることにより、中間電池基板４３が酸化することを防止することができる。
【００６６】
続いて、加熱装置５３及び攪拌装置５４を駆動することにより、加熱室４５内の温度を均等に上昇させる。そして、加熱室４５内の温度を所定の温度にて、所定の時間維持した後、徐冷する。
【００６７】
その結果、図８（ａ）に示すように電池基板５５が形成される。正極集電体５の上に正極活物質膜７が形成されている。正極活物質膜７は正極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤等が電解質ポリマーに混在している膜である。この電解質ポリマーは重合することによりゲル化又は固化している。正極活物質膜７の上には電解質膜８が積層されている。そして、電池基板５５が押圧しながら加熱されている為、正極活物質膜７と電解質膜８とは密着して形成される。電解質膜８と密着した状態で正極活物質膜７の電解質ポリマーを重合させることにより、正極活物質膜７と電解質膜８との間が密着した状態でゲル化又は固化される。同様に、正極活物質膜７と正極集電体５との間も密着した状態でゲル化又は固化される。
【００６８】
電解質膜８の上には負極活物質膜９が積層されている。そして、電池基板５５が押圧しながら加熱されている為、電解質膜８と負極活物質膜９とは密着して形成される。電解質膜８と密着した状態で負極活物質膜９の電解質ポリマーを重合させることにより、負極活物質膜９と電解質膜８との間が密着した状態で固化される。そして、負極活物質膜９の上には負極集電体４が積層されている。同様に、負極活物質膜９と負極集電体４との間も密着した状態でゲル化又は固化される。
【００６９】
図８（ｂ）及び図８（ｃ）はステップＳ８の外装配置工程に対応する図である。図８（ｂ）に示すように、ステップＳ８において、電池基板５５を囲んで上外装２及び下外装３を配置する。予め、上外装２と下外装３とはＸ方向の両端が接続されて筒状に形成されている。そして、上外装２及び下外装３の中に電池基板５５を挿入する。このとき、負極集電体４及び正極集電体５の一部が上外装２及び下外装３から突出するように配置する。次に、上外装２のＹ方向両端の端部２ａと下外装３のＹ方向両端の端部３ａに接着剤を塗布する。そして、接着剤を塗布した上外装２と下外装３とをそれぞれ負極集電体４及び正極集電体５に押圧して、接着剤を固化することにより、上外装２と下外装３とで覆われた電池基板５５を密閉する。その結果、図８（ｃ）に示すように電池１が完成する。
【００７０】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、電解質ポリマーの材料である液状の樹脂材料に活物質を含む材料を分散して機能液３２を製造している。そして、機能液３２に含まれる樹脂材料を重合させて正極活物質膜７及び負極活物質膜９を形成する。活物質を含む材料及び樹脂材料を分散媒に分散させた機能液を用いるとき、塗布工程と固化工程との間に乾燥工程が必要となる。この乾燥工程にて分散媒を乾燥して除去することにより樹脂材料を重合させる準備が完了する。本実施形態では、分散媒を用いないので、機能液３２を乾燥する工程が不用となる。従って、生産性良く電池を製造することができる。
【００７１】
（２）本実施形態によれば、機能液３２を液滴３５にして吐出している。従って、液滴３５の量と吐出する液滴３５の個数を制御することにより、精度良く機能液３２の量を制御して塗布することができる。その結果、正極活物質膜７及び負極活物質膜９の膜厚を精度良く制御することができる。さらに、正極活物質膜７及び負極活物質膜９の膜厚を薄くできるので、電解質層６の間を伝導するイオン化物質の伝導距離を短くすることができる。その結果、高出力な電池１にすることができる。
【００７２】
（３）本実施形態によれば、樹脂材料にモノマーを用いるとき、樹脂材料は分子量を小さい分子により構成される。従って、樹脂材料は流動し易いので、樹脂材料を含む機能液の粘度を低くすることができる。その結果、機能液３２を液滴３５にして吐出し易くすることができる。
【００７３】
（４）本実施形態によれば、正極活物質機能液３２ａを正極集電体５に押圧した状態でゲル化又は固化している。従って、正極活物質機能液３２ａにより形成される正極活物質膜７は正極集電体５と密着して形成される。その結果、電池１は正極集電体５と正極活物質膜７との間で電子を移動し易くすることができる。同様に、負極活物質機能液３２ｂを負極集電体４に押圧した状態でゲル化又は固化している。従って、負極活物質機能液３２ｂにより形成される負極活物質膜９は負極集電体４と密着して形成される。その結果、電池１は負極集電体４と負極活物質膜９との間で電子を移動し易くすることができる。
【００７４】
（５）本実施形態によれば、正極活物質機能液３２ａ及び負極活物質機能液３２ｂを電解質膜８に押圧した状態でゲル化又は固化している。従って、機能液３２により形成される正極活物質膜７及び負極活物質膜９は電解質膜８と密着して形成される。その結果、電池１は電解質膜８と正極活物質膜７及び負極活物質膜９との間でイオン化物質を伝導し易くすることができる。
【００７５】
（６）本実施形態によれば、ステップＳ１の調合工程にて正極活物質と電解質ポリマーの材料とを調合して正極活物質機能液３２ａを製造している。そして、正極活物質機能液３２ａを攪拌している。その後、ステップＳ３の正極活物質塗布工程にて正極活物質機能液３２ａを塗布している。次にステップＳ７の固化工程で正極活物質機能液３２ａをゲル化又は固化して正極活物質膜７を形成している。従って、正極活物質膜７は正極活物質と電解質ポリマーとが良く混合された膜になっている。その結果、正極活物質膜７はイオン化物質が流動し易く化学反応を生じ易くなっている。以上の内容は負極活物質膜９にも適用することができる。
【００７６】
（７）本実施形態によれば、電池１は可撓性がある材料を積層して形成している。従って、電池１を捻って、電池１の形状を変形することができる。そして、電池１に振動を加えても電池基板５５は分断し難いので、電池１は優れた耐振動性を備えることができる。
【００７７】
（８）本実施形態によれば、液滴吐出装置１４を用いて、必要な量の機能液３２を塗布している。従って、無駄に消費する機能液３２の量が少ない為、省資源な方法で塗布することができる。
【００７８】
（９）本実施形態によれば、ステップＳ７の固化工程にて正極活物質機能液３２ａと負極活物質機能液３２ｂとを同時にゲル化又は固化している。従って、正極活物質機能液３２ａと負極活物質機能液３２ｂとを各々別の工程でゲル化又は固化する方法に比べて、生産性良く製造することができる。
【００７９】
（第２の実施形態）
次に、電池と電池を製造する一実施形態について図９〜図１２を用いて説明する。図９は電池を示す模式断面図であり、図１０は電池を製造する製造工程を示すフローチャートである。図１１及び図１２は電池の製造方法を説明する図である。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、電解質膜８を電解質フィルムでなく電解質ポリマーの材料をゲル化又は固化して形成した点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００８０】
すなわち、本実施形態では、図９に示したように電池５８は負極集電体４と正極集電体５との間に電解質層５９が配置されている。そして、電解質層５９は正極活物質膜７と電解質膜６０と負極活物質膜９とから構成されている。正極活物質膜７は正極活物質、導電助剤、金属粒子、結着材、電解質材料（電解質支持塩及び電解質ポリマー）、添加剤、等から構成されている。そして、負極活物質膜９は負極活物質、導電助剤、結着材、電解質材料（電解質支持塩及び電解質ポリマー）、添加剤、等から構成されている。電解質膜６０は電解質材料（電解質支持塩及び電解質ポリマー）等から構成されている。電解質膜６０は正極活物質膜７及び負極活物質膜９と比較して薄く形成されている。そして、イオン化物質が正極活物質膜７と負極活物質膜９との間を伝導し易くしている。
【００８１】
続いて、電池５８の製造方法を説明する。図１０に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１１は調合工程に相当する。第１の実施形態における正極活物質機能液及び負極活物質機能液に加え、中間電解質膜の材料からなる機能液を製造する工程である。次にステップＳ１２に移行するステップＳ１２は、正極集電体配置工程に相当し、正極集電体を液滴吐出装置に配置する工程である。次にステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３は、正極活物質塗布工程に相当し、正極集電体に正極活物質機能液を塗布する工程である。次にステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４は、電解質塗布工程に相当し、塗布された正極活物質機能液と重ねて中間電解質膜の材料からなる機能液を塗布する工程である。次にステップＳ１５に移行する。ステップＳ１５は、負極活物質塗布工程に相当し、塗布された中間電解質膜の材料からなる機能液と重ねて負極活物質機能液を塗布する工程である。ステップＳ１３からステップＳ１５までの工程がステップＳ１９の塗布工程に相当し、各種機能液を塗布する工程である。次にステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６は、負極集電体配置工程に相当し、塗布された負極活物質機能液と重ねて負極集電体を配置する工程である。次にステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７は、固化工程に相当し、負極集電体と正極集電体と塗布された機能液とを押圧しながら加熱することにより、電解質ポリマーを重合させる工程である。次にステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８は、外装配置工程に相当し、外装部品を配置する工程である。以上の工程により電池の製造工程を終了する。
【００８２】
次に、図１１及び図１２を用いて、図１０に示したステップと対応させて、製造方法を詳細に説明する。ステップＳ１１の調合工程にて正極活物質機能液３２ａ及び負極活物質機能液３２ｂを製造する。この方法は第１の実施形態と同様の内容であり、説明を省略する。さらに、中間電解質膜の材料からなる電解質膜用機能液を製造する。電解質ポリマーの材料、電解質支持塩、重合開始剤等を調合して攪拌する。各材料は正極活物質機能液３２ａ及び負極活物質機能液３２ｂに用いた材料と同様の材料を用いることができる。本実施形態においては、例えば、電解質ポリマーの材料にアクリロニトリル、電解質支持塩にリチウムビス、重合開始剤にアゾビスイソブチロニトリルを採用している。そして、攪拌方法も第１の実施形態のステップＳ１と同様の方法を用いて攪拌する。
【００８３】
図１１（ａ）はステップＳ１２の正極集電体配置工程に対応する図である。図１１（ａ）に示すように、ステップＳ１２において、液滴吐出装置１４のステージ１７上に形成された載置面１９に操作者が正極集電体５を載置する。そして、操作者は正極集電体５を位置決めする。次に、基板チャック機構を駆動して正極集電体５を載置面１９に固定する。
【００８４】
図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）はステップＳ１３の正極活物質塗布工程に対応する図である。液滴吐出装置１４の収容タンク２３に予め正極活物質機能液３２ａを収納する。そして、正極活物質機能液３２ａを液滴吐出ヘッド２７に供給する。図１１（ｂ）に示すように、ステップＳ１３において、ステージ１７及びキャリッジ２５を走査しながら液滴吐出ヘッド２７のノズル３０から正極集電体５に液滴３５を吐出する。その結果、図１１（ｃ）に示すように、正極集電体５に正極活物質機能液３２ａが塗布される。
【００８５】
図１１（ｄ）及び図１１（ｅ）はステップＳ１４の電解質塗布工程に対応する図である。液滴吐出装置１４の収容タンク２３に予め電解質膜用機能液３２ｃを収納する。そして、電解質膜用機能液３２ｃを液滴吐出ヘッド２７に供給する。図１１（ｄ）に示すように、ステップＳ１４において、ステージ１７及びキャリッジ２５を走査しながら液滴吐出ヘッド２７のノズル３０から正極活物質機能液３２ａの液状の膜に液滴３５を吐出する。その結果、図１１（ｅ）に示すように、正極活物質機能液３２ａの液状の膜に重ねて電解質膜用機能液３２ｃが塗布される。
【００８６】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）はステップＳ１５の負極活物質塗布工程に対応する図である。液滴吐出装置１４の収容タンク２３に予め負極活物質機能液３２ｂを収納する。そして、負極活物質機能液３２ｂを液滴吐出ヘッド２７に供給する。図１２（ａ）に示すように、ステップＳ１５において、ステージ１７及びキャリッジ２５を走査しながら液滴吐出ヘッド２７のノズル３０から電解質膜用機能液３２ｃの液状の膜に液滴３５を吐出する。その結果、図１２（ｂ）に示すように、電解質膜用機能液３２ｃの液状の膜に重ねて負極活物質機能液３２ｂが塗布される。
【００８７】
図１２（ｃ）はステップＳ１６の負極集電体配置工程に対応する図である。図１２（ｃ）に示すように、ステップＳ１６において、負極集電体４を用意する。そして、負極活物質機能液３２ｂが塗布されている面に負極集電体４を重ねて配置する。この積層されたシートを中間電池基板６１と称す。
【００８８】
ステップＳ１７の固化工程において、中間電池基板６１を加熱することにより電解質ポリマーを重合させる。このとき、第１の実施形態と同様の方法を用いて加圧しながら加熱する。詳細は第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。その結果、図１２（ｄ）に示す電池基板６２が形成される。その後、ステップＳ１８の外装配置工程において上外装２及び下外装３を配置する。この方法は第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。以上で電池５８が完成する。
【００８９】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、正極活物質機能液３２ａ、電解質膜用機能液３２ｃ、負極活物質機能液３２ｂを同時に重合している。従って、正極活物質膜７、電解質膜６０、負極活物質膜９の各膜間で樹脂材料が密着して形成される。その結果、各膜間をイオン化物質が伝導し易くすることができる。
【００９０】
（２）本実施形態によれば、正極活物質機能液３２ａ、電解質膜用機能液３２ｃ、負極活物質機能液３２ｂを同時に重合している。従って、各機能液３２を別々の工程にて重合する方法に比べて少ない工程で電池５８を製造することができる。その結果、生産性良く電池５８を製造することができる。
【００９１】
（第３の実施形態）
次に、電池を製造する一実施形態について図１３を用いて説明する。図１３は電池を製造する製造工程を示すフローチャートである。本実施形態において製造する電池は第２の実施形態と同じ電池である。本実施形態が第２の実施形態と異なるところは、負極集電体４から順に正極集電体５まで積層した点にある。尚、第１の実施形態及び第２の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００９２】
すなわち、本実施形態では図１３に示すフローチャートの製造工程の順に製造する。図１３に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１１は調合工程に相当する。第２の実施形態における調合工程と同様の工程である。次にステップＳ２１に移行するステップＳ２１は、負極集電体配置工程に相当し、負極集電体を液滴吐出装置に配置する工程である。次にステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２は、負極活物質塗布工程に相当し、負極集電体に負極活物質機能液を塗布する工程である。次にステップＳ２３に移行する。ステップＳ２３は、電解質塗布工程に相当し、塗布された負極活物質機能液と重ねて中間電解質膜の材料からなる機能液を塗布する工程である。次にステップＳ２４に移行する。ステップＳ２４は、正極活物質塗布工程に相当し、塗布された中間電解質膜の材料からなる機能液と重ねて正極活物質機能液を塗布する工程である。ステップＳ２２からステップＳ２４までの工程がステップＳ２６の塗布工程に相当し、各種機能液を塗布する工程である。次にステップＳ２５に移行する。ステップＳ２５は、正極集電体配置工程に相当し、塗布された正極活物質機能液と重ねて正極集電体を配置する工程である。次にステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７は、固化工程に相当し、負極集電体と正極集電体との間に積層して塗布された機能液を押圧しながら加熱することにより、電解質ポリマーを重合させてゲル化又は固化する工程である。次にステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８は、外装配置工程に相当し、外装部品を配置する工程である。以上の工程により電池の製造工程を終了する。
【００９３】
上述したように、負極集電体４から順に正極集電体５まで積層して電池５８を形成する。このときにも、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の効果を有する。
【００９４】
（第４の実施形態）
次に、電池と電池を製造する一実施形態について図１４及び図４を用いて説明する。図１４は電池を示す模式断面図である。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、正極活物質膜７及び負極活物質膜９の各膜が２つの膜から構成されている点にある。そして、各膜は活物質の濃度が異なっている。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００９５】
すなわち、本実施形態では、図１４に示すように、電池６５は正極活物質膜６６及び負極活物質膜６７を有している。そして、正極活物質膜６６が第１正極活物質膜６６ａと第２正極活物質膜６６ｂとから構成されている。第１正極活物質膜６６ａと第２正極活物質膜６６ｂとは同じ種類の材料により調合されている。そして、第１正極活物質膜６６ａは第２正極活物質膜６６ｂより正極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤、の濃度が濃い材料から形成されている。正極集電体５に隣接して第１正極活物質膜６６ａが配置され、第１正極活物質膜６６ａと隣接して第２正極活物質膜６６ｂが配置されている。そして、正極活物質膜６６と正極集電体５とから正電極６８が構成されている。
【００９６】
同様に、負極活物質膜６７が第１負極活物質膜６７ａと第２負極活物質膜６７ｂとから構成されている。第１負極活物質膜６７ａと第２負極活物質膜６７ｂとは同じ種類の材料により調合されている。そして、第１負極活物質膜６７ａは第２負極活物質膜６７ｂより負極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤、の濃度が濃い材料から形成されている。負極集電体４に隣接して第１負極活物質膜６７ａが配置され、第１負極活物質膜６７ａと隣接して第２負極活物質膜６７ｂが配置されている。そして、負極活物質膜６７と負極集電体４から負電極６９が構成されている。
【００９７】
次に、電池６５を製造する方法について図４を用いて説明する。図４に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１の調合工程では第１正極活物質機能液、第２正極活物質機能液、第１負極活物質機能液、第２負極活物質機能液、電解質膜用機能液３２ｃを製造する。第１正極活物質機能液及び第２正極活物質機能液は正極活物質機能液３２ａと同じ種類の材料を用いる。そして、第１正極活物質機能液は第２正極活物質機能液より正極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤、の濃度を濃くして調合する。同様に、第１負極活物質機能液及び第２負極活物質機能液は負極活物質機能液３２ｂと同じ種類の材料を用いる。そして、第１負極活物質機能液は第２負極活物質機能液より負極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤、の濃度を濃くして調合する。次に、ステップＳ２に移行する。
【００９８】
ステップＳ２の電解質膜配置工程は第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。次に、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３の正極活物質塗布工程において、まず電解質膜８に第２正極活物質機能液を塗布する。その結果、電解質膜８上に第２正極活物質機能液の液状膜が配置される。続いて、第２正極活物質機能液の液状膜の上に第１正極活物質機能液を塗布する。その結果、第２正極活物質機能液の液状膜の上に第１正極活物質機能液の液状膜が配置される。次に、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４の正極集電体配置工程において、第１正極活物質機能液の液状膜の上に正極集電体５を配置する。次に、ステップＳ５に移行する。
【００９９】
ステップＳ５の負極活物質塗布工程において、まず電解質膜８に第２負極活物質機能液を塗布する。その結果、電解質膜８上に第２負極活物質機能液の液状膜が配置される。続いて、第２負極活物質機能液の液状膜の上に第１負極活物質機能液を塗布する。その結果、第２負極活物質機能液の液状膜の上に第１負極活物質機能液の液状膜が配置される。次に、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６の負極集電体配置工程において、第１負極活物質機能液の液状膜の上に負極集電体４を配置する。次に、ステップＳ７に移行する。ステップＳ７の固化工程において、電解質膜８に負極集電体４と正極集電体５とを押圧しながら加熱することにより、電解質ポリマーを重合させてゲル化又は固化させる。このとき、第１正極活物質機能液、第２正極活物質機能液、第１負極活物質機能液、第２負極活物質機能液を同時に加熱して電解質ポリマーを重合させる。その結果、第１正極活物質膜６６ａ、第２正極活物質膜６６ｂ、第１負極活物質膜６７ａ、第２負極活物質膜６７ｂが形成される。次にステップＳ８に移行する。ステップＳ８の外装配置工程は第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。以上の工程により電池６５の製造工程を終了する。
【０１００】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、負極集電体４及び正極集電体５に近い場所では活物質の濃度が高く、負極集電体４及び正極集電体５と離れた場所では活物質の濃度が低く形成される。従って、活物質膜の負極集電体４及び正極集電体５に近い領域において反応速度が速まる為、高出力時における充放電性能を向上させることができる。
【０１０１】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、負極集電体４と正極集電体５との間に電解質層６を１層配置したが、電解質層６を複数配置しても良い。図１５は電池の模式断面図である。すなわち、図１５の電池７１に示すように、中間集電体７２を電解質層６で挟んで積層するように配置しても良い。このように負極集電体４、正極集電体５、電解質層６を積層して配置することによりバイポーラ型電池にしても良い。複数の電池が直列接続されるので、高い電圧を得ることができる。
【０１０２】
（変形例２）
前記第２の実施形態では、電池５８を完成したが、正電極１０まで製造しても良い。このとき、図１０におけるステップＳ１１の調合工程、ステップＳ１２の正極集電体配置工程、ステップＳ１３の正極活物質塗布工程、ステップＳ１７の固化工程を実施することにより正電極１０が完成する。同様に、前記第３の実施形態では、電池６５を完成したが、負電極１１まで製造しても良い。このとき、図１３におけるステップＳ１１の調合工程、ステップＳ２１の負極集電体配置工程、ステップＳ２２の負極活物質塗布工程、ステップＳ１７の固化工程を実施することにより負電極１１が完成する。その後、図８（ａ）に示すように電解質膜８を正電極１０及び負電極１１で挟んで押圧しながら加熱することにより電池基板５５を形成しても良い。正電極１０と負電極１１とを並行して同時に製造することができるので、製造にかかる時間を短縮することができる。
【０１０３】
さらに、検査工程を追加する。検査工程では正電極１０と負電極１１とを検査して良品を選別する。その後、電解質膜８を正電極１０及び負電極１１で挟んで押圧しながら加熱することにより電池基板５５の歩留まりを向上させることができる。
【０１０４】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、図４に示すように、ステップＳ３の正極活物質塗布工程及びステップＳ４の正極集電体配置工程を実施した。その後ステップＳ５の負極活物質塗布工程及びステップＳ６の負極集電体配置工程を実施した。この工程順は逆でも良い。ステップＳ５及びステップＳ６を実施して負極活物質機能液３２ｂを塗布する。その後、ステップＳ３及びステップＳ４を実施して正極活物質機能液３２ａを塗布しても良い。つまり、正極側から塗布しても負極側から塗布しても良い。この場合にも同様な効果を得ることができる。この内容は第４の実施形態にも適用することができる。
【０１０５】
（変形例４）
前記第１の実施形態では、正極活物質機能液３２ａと負極活物質機能液３２ｂとを塗布した後、機能液３２に含まれる樹脂を同時に重合した。正極活物質機能液３２ａと負極活物質機能液３２ｂとを個別に重合しても良い。そして、形成された正極活物質膜７と負極活物質膜９とで電解質膜８を挟んで熱圧着しても良い。時間の経過とともに機能液３２が酸化により変質することを防止することができる。
【０１０６】
（変形例５）
前記第１の実施形態では、液滴吐出装置１４を用いて機能液３２を塗布したが、他の方法を用いても良い。例えば、ロールコータ、スピンコータ等の塗布装置を用いて塗布しても良い。
【０１０７】
（変形例６）
前記第１の実施形態では、ステップＳ３の正極活物質塗布工程の後にステップＳ４の正極集電体配置工程を実施したが、これに限らない。ステップＳ３の正極活物質塗布工程の後に固化工程を実施して、塗布工程と固化工程とを繰り返しても良い。そして、正極活物質膜７を所望の厚さにした後、正極活物質機能液３２ａを塗布してステップＳ４の正極集電体配置工程を実施しても良い。正極活物質膜７の厚さを厚くすることができる。このことは負極活物質膜９にも適用することができる。
【０１０８】
（変形例７）
前記第１の実施形態では、キャビティ３１を加圧する加圧手段に、圧電素子３４を用いたが、他の方法でも良い。例えば、コイルと磁石とを用いて振動板３３を変形させて、加圧しても良い。他に、キャビティ３１内にヒーター配線を配置して、ヒーター配線を加熱することにより、機能液３２を気化させたり、機能液３２に含む気体を膨張させたりして加圧しても良い。他にも、静電気の引力及び斥力を用いて振動板３３を変形させて、加圧しても良い。前記第１の実施形態と同様に機能液３２を塗布することができる。この内容は第２の実施形態〜第４の実施形態にも適用することができる。
【０１０９】
（変形例８）
前記第１の実施形態では、電解質膜８に正極活物質機能液３２ａを塗布した後、正極集電体５を重ねて配置した。さらに、電解質膜８に負極活物質機能液３２ｂを塗布した後負極集電体４を重ねて配置した。機能液３２の塗布と集電体を配置する工程順番はこれに限らない。電解質膜８の一面に正極活物質機能液３２ａを塗布した後、電解質膜８の他面に負極活物質機能液３２ｂを塗布しても良い。その後、負極集電体４及び正極集電体５を配置しても良い。
【０１１０】
（変形例９）
前記第１の実施形態では、電解質膜８に正極活物質機能液３２ａ及び負極活物質機能液３２ｂを塗布した。前記第２の実施形態では正極集電体５に機能液３２を順次塗布した。前記第３の実施形態では負極集電体４に機能液３２を順次塗布した。塗布する対象と順序はこれに限らない。例えば、電解質膜８に正極活物質機能液３２ａを塗布する。そして、正極活物質機能液３２ａの液状の膜に重ねて正極集電体５を配置する。次に、負極集電体４に負極活物質機能液３２ｂを塗布する。そして、塗布された負極活物質機能液３２ｂの液状の膜に重ねて電解質膜８を配置しても良い。
【０１１１】
他にも、例えば、電解質膜８に負極活物質機能液３２ｂを塗布する。そして、負極活物質機能液３２ｂの液状の膜に重ねて負極集電体４を配置する。次に、正極集電体５に正極活物質機能液３２ａを塗布する。そして、塗布された正極活物質機能液３２ａの液状の膜に重ねて電解質膜８を配置しても良い。
【０１１２】
（変形例１０）
前記第４の実施形態では、正極活物質膜６６は正極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤、の濃度が異なる機能液３２を２種類製造した。そして、この機能液３２を用いて第１正極活物質膜６６ａ及び第２正極活物質膜６６ｂを形成した。正極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤、の濃度が異なる膜の種類は２種類に限らず３種類以上でも良い。濃度の水準が多い方が所望の出力に合わせた電池を製造することができる。この内容については負極活物質膜６７についても適用することができる。
【０１１３】
（変形例１１）
前記第４の実施形態では、正極活物質膜６６は正極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤、の濃度が異なる機能液３２を２種類製造した。機能液３２の濃度の変える材料はこれらの組合せに限らない。正極活物質の濃度のみ変えても良く、正極活物質及び導電助剤の濃度を変えても良い。その他の材料の組合せにおける濃度を変えても良い。電池の性能に合わせて設定しても良い。この内容については負極活物質膜６７についても適用することができる。
【０１１４】
（変形例１２）
前記第４の実施形態では、正極活物質膜６６は正極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤、の濃度が異なる機能液３２を２種類製造した。そして、この機能液３２を用いて第１正極活物質膜６６ａ及び第２正極活物質膜６６ｂを形成した。この内容は、第２の実施形態及び第３の実施形態にも適用することができる。この場合にも、同様な効果を得ることができる。
【０１１５】
（変形例１３）
前記第１の実施形態において、電解質膜８は電解液を含まない層であったが、電解液を含めた層にしても良い。ステップＳ２の電解質膜配置工程の前で電解質膜８に電解液を含浸させても良い。電解質膜８がゲル電解質になり、イオン化物質を伝導し易くすることができる。
【０１１６】
（変形例１４）
前記第２の実施形態において、電解質膜６０は電解液を含まない層であったが、電解液を含めた層にしても良い。ステップＳ１１の調合工程において、電解質膜用機能液３２ｃに電解液を加えることにより、電解質膜６０は電解液を含む層にできる。他にも、ステップＳ１４の電解質塗布工程にて電解質膜用機能液３２ｃを塗布した後、電解質膜用機能液３２ｃの液状の膜に重ねて電解液を配置しても良い。他にも、ステップＳ１７の固化工程にて電解質ポリマーを重合させた後、電解液を含浸させても良い。電解質膜６０がゲル電解質になり、イオン化物質を伝導し易くすることができる。
【０１１７】
（変形例１５）
前記第１の実施形態において、正極活物質膜７及び負極活物質膜９は電解液を含まない層であったが、電解液を含めた層にしても良い。ステップＳ１の調合工程において、正極活物質機能液３２ａ及び負極活物質機能液３２ｂに電解液を加えることにより、正極活物質膜７及び負極活物質膜９は電解液を含む層にできる。他にも、ステップＳ９の塗布工程にて正極活物質機能液３２ａ及び負極活物質機能液３２ｂを塗布した後、正極活物質機能液３２ａ及び負極活物質機能液３２ｂの液状の膜に重ねて電解液を配置しても良い。他にも、ステップＳ７の固化工程にて電解質ポリマーを重合させた後、電解液を含浸させても良い。正極活物質膜７及び負極活物質膜９がゲル電解質になり、イオン化物質を伝導し易くすることができる。尚、この内容は第２の実施形態〜第４の実施形態にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】第１の実施形態にかかわり、（ａ）は、電池を示す概略斜視図、（ｂ）は、電池の模式断面図。
【図２】液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図。
【図３】（ａ）は、キャリッジを示す模式平面図、（ｂ）は、液滴吐出ヘッドの構造を示す要部模式断面図。
【図４】電池を製造する製造工程を示すフローチャート。
【図５】電池の製造方法を説明する図。
【図６】電池の製造方法を説明する図。
【図７】電池の製造方法を説明する図。
【図８】電池の製造方法を説明する図。
【図９】第２の実施形態にかかわる電池を示す模式断面図。
【図１０】電池を製造する製造工程を示すフローチャート。
【図１１】電池の製造方法を説明する図。
【図１２】電池の製造方法を説明する図。
【図１３】第３の実施形態にかかわる電池を製造する製造工程を示すフローチャート。
【図１４】第４の実施形態にかかわる電池を示す模式断面図。
【図１５】変形例にかかわる電池の模式断面図。
【符号の説明】
【０１１９】
４…集電体としての負極集電体、５…集電体としての正極集電体、７…活物質膜としての正極活物質膜、６６ａ…活物質膜としての第１正極活物質膜、６６ｂ…活物質膜としての第２正極活物質膜、８…電解質膜、６７ａ…活物質膜としての第１負極活物質膜、６７ｂ…活物質膜としての第２負極活物質膜、９…活物質膜としての負極活物質膜、１０，６８…電極としての正電極、１１，６９…電極としての負電極、３２…機能液、３２ａ…正極用機能液としての正極活物質機能液、３２ｂ…負極用機能液としての負極活物質機能液、３２ｃ…電解質膜用機能液。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池用電極の製造方法及び電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯情報端末や自動車等に小型軽量で電力効率が良い電池が用いられている。そして、電解液を用いた電池における洩液や電極間短絡による発煙防止の観点からポリマー電解質を用いた安全性の高い電池が特許文献１に開示されている。これによると電池は固体電解質フィルムの一面に正極活物質を含む正極合剤層を形成し、正極合剤層と積層して正極集電層を配置している。そして、固体電解質フィルムの他面に負極活物質を含む負極合剤層を形成し、負極合剤層と積層して負極集電層を配置している。正極活物質には金属硫化物、金属酸化物、リチウム複合酸化物が用いられ、負極活物質にはリチウム合金と炭素等が用いられている。正極集電層及び負極集電層にはアルミニウムの層が配置されていた。以下、正極合剤層を正極活物質膜、正極集電層を正極集電体、負極合剤層を負極活物質膜、負極集電層を負極集電体、固体電解質フィルムを電解質膜とそれぞれ称す。
【０００３】
活物質を塗布して活物質膜を形成する方法が特許文献２に開示されている。これによると活物質膜の材料を有機溶媒に分散させた分散液（以下、機能液と称す）を製造する。そして、機能液を塗布した後乾燥することにより有機溶媒を除去している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１００３５０号公報
【特許文献２】特開２００７−３０７５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
活物質膜の材料を有機溶媒に分散させた機能液を塗布するとき、有機溶媒を乾燥して除去する工程が必要となる。そこで、電力効率が良い電池をさらに生産性良く製造する方法が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例にかかる電池用電極の製造方法は、集電体上に活物質膜が形成された電池用電極の製造方法であって、活物質を含む材料を液状の樹脂材料に分散させた機能液を製造する調合工程と、前記機能液を前記集電体に塗布する塗布工程と、前記機能液に含まれる前記樹脂材料を重合させて前記活物質膜を形成する固化工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この電池用電極の製造方法によれば、液状の樹脂材料に活物質を含む材料を分散して機能液を製造している。そして、機能液に含まれる樹脂材料を重合させて活物質膜を形成する。活物質を含む材料及び樹脂材料を分散媒に分散させた機能液を用いるとき、塗布工程と固化工程との間に乾燥工程が必要となる。この乾燥工程にて分散媒を乾燥して除去することにより樹脂材料を重合させる準備が完了する。本適用例では、分散媒を用いないので、機能液を乾燥する工程が不用となる。従って、生産性良く電池用電極を製造することができる。
【０００９】
［適用例２］
上記適用例にかかる電池用電極の製造方法において、前記塗布工程では、前記機能液を液滴にして前記集電体に吐出して塗布することを特徴とする。
【００１０】
この電池用電極の製造方法によれば、機能液を液滴にして吐出している。従って、液滴の量と吐出する液滴の個数を制御することにより、精度良く機能液の量を制御して塗布することができる。その結果、活物質膜の膜厚を精度良く制御することができる。
【００１１】
［適用例３］
上記適用例にかかる電池用電極の製造方法において、液状の前記樹脂材料はモノマーであることを特徴とする。
【００１２】
この電池用電極の製造方法によれば、樹脂材料がモノマーであることから、樹脂材料は分子量の小さい分子により構成されている。従って、樹脂材料は流動し易いので、樹脂材料を含む機能液の粘度を低くすることができる。その結果、機能液を液滴にして吐出し易くすることができる。
【００１３】
［適用例４］
上記適用例にかかる電池用電極の製造方法において、前記固化工程では、前記機能液を前記集電体に押圧しながら加熱して固化することを特徴とする。
【００１４】
この電池用電極の製造方法によれば、機能液を集電体に押圧した状態で固化している。従って、機能液により形成される活物質膜は集電体と密着して形成される。その結果、集電体と活物質膜との間で電子を伝導し易くすることができる。
【００１５】
［適用例５］
上記適用例にかかる電池用電極の製造方法において、前記調合工程では、活物質を含む前記材料の濃度が異なる複数の前記機能液を製造し、前記塗布工程では、前記集電体に濃度の濃い前記機能液から順に前記集電体に塗布することを特徴とする。
【００１６】
この電池用電極の製造方法によれば、集電体に近い場所では活物質の濃度が高く、集電体と離れた場所では活物質の濃度が低く形成される。従って、活物質膜の集電体に近い領域において反応速度が速まる為、高出力時における充放電性能を向上させることができる。
【００１７】
［適用例６］
本適用例にかかる電池の製造方法は、活物質膜を一対の集電体で挟んで配置された電池の製造方法であって、前記活物質膜は正極活物質膜及び負極活物質膜を有し、正極用活物質を含む材料を液状の樹脂材料に分散させた正極用機能液と負極用活物質を含む材料を液状の樹脂材料に分散させた負極用機能液とを製造する調合工程と、前記正極用機能液と前記負極用機能液とを塗布する塗布工程と、前記正極用機能液と前記負極用機能液とに含まれる前記樹脂材料を重合させて前記正極活物質膜及び前記負極活物質膜を形成する固化工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
この電池の製造方法によれば、正極用機能液は液状の樹脂材料に正極活物質を含む材料を分散して製造されている。また、負極用機能液は液状の樹脂材料に負極活物質を含む材料を分散して製造されている。本適用例では、分散媒を用いないので、正極用機能液及び負極用機能液を塗布した後で乾燥する工程が不用となる。従って、生産性良く電池を製造することができる。
【００１９】
［適用例７］
上記適用例にかかる電池の製造方法において、前記電池は前記正極活物質膜と前記負極活物質膜との間に電解質膜を有し、前記固化工程では前記正極用機能液と前記負極用機能液との少なくとも一方を前記電解質膜に押圧しながら加熱して前記樹脂材料を重合させることを特徴とする。
【００２０】
この電池の製造方法によれば、正極用機能液及び負極用機能液の少なくとも一方の機能液を電解質膜に押圧した状態で固化している。従って、機能液により形成される正極活物質膜及び負極活物質膜は電解質膜と密着して形成される。その結果、電解質膜と正極活物質膜及び負極活物質膜との間でイオン化物質を伝導し易くすることができる。
【００２１】
［適用例８］
上記適用例にかかる電池の製造方法において、前記電池は前記正極活物質膜と前記負極活物質膜との間に電解質膜を有し、前記調合工程では前記電解質膜の材料を液状の前記樹脂材料に分散させた電解質膜用機能液をさらに製造し、前記塗布工程では前記正極用機能液と前記負極用機能液との少なくとも一方と重ねて前記電解質膜用機能液を塗布し、前記固化工程では前記負極用機能液と重ねて塗布した前記正極用機能液もしくは前記負極用機能液と前記電解質膜用機能液とに含まれる前記樹脂材料を同時に重合させることを特徴とする。
【００２２】
この電池の製造方法によれば、正極用機能液と負極用機能液との少なくとも一方と電解質膜用機能液とを重ねて塗布した後、機能液に含まれる樹脂材料を同時に重合させている。従って、正極活物質膜もしくは負極活物質膜と電解質膜との間で樹脂材料が密着して形成される。その結果、正極活物質膜と電解質膜との間もしくは負極活物質膜と電解質膜との間でイオン化物質が伝導し易くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、具体化した実施形態について図面に従って説明する。
尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
【００２４】
（第１の実施形態）
本実施形態における電池と特徴的な製造方法を用いてこの電池を製造する場合の例について図１〜図８に従って説明する。
【００２５】
（電池）
最初に、電池１について図１を用いて説明する。図１（ａ）は、電池を示す概略斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の電池のＡ−Ａ’線に沿う模式断面図である。電池１は矩形のシート状の上外装２及び下外装３を備え、上外装２と下外装３とが外周において密着して配置されている。そして、電池１の一端において上外装２と下外装３との間から負極集電体４が突出して配置され、負極集電体４と逆側の端に正極集電体５が突出して配置されている。負極集電体４と正極集電体５とが配置されている方向をＹ方向とし、Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。そして、電池１の厚み方向をＺ方向とする。
【００２６】
上外装２及び下外装３の材料は絶縁性に優れ、引張り強度や耐衝撃性があり破れ難く、さらには熱伝導性の良い材料が好ましい。上外装２及び下外装３の材料には、例えば、金属箔と樹脂フィルムとが積層された高分子金属複合フィルム、アルミラミネートフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系材料等からなるフィルム等を用いることができる。本実施形態では、例えば、アルミラミネートフィルムを採用している。
【００２７】
負極集電体４及び正極集電体５は、導電性を有する素材からなるシート状の材料を用いることができる。例えば、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル、銀等の金属を、金属箔、電解箔、圧延箔、エンボス加工品、発泡シート等に加工したものやこれらの材料を積層したものを用いることができる。本実施形態では、例えば、負極集電体４にアルミ箔を採用し、正極集電体５に銅箔を採用している。集電体の厚みは、特に制約はないが、集電体の強度が保てる厚みが良い。本実施形態では、例えば、厚みは通常５〜３０μｍを採用している。
【００２８】
図１（ｂ）に示すように、負極集電体４と正極集電体５との間には電解質層６が配置され、電解質層６は正極集電体５側から順に正極活物質膜７、電解質膜８、負極活物質膜９が積層されている。正極集電体５と正極活物質膜７とを合わせて正電極１０とし、負極集電体４と負極活物質膜９とを合わせて負電極１１とする。
【００２９】
正極活物質膜７は正極活物質、導電助剤、金属粒子、結着材、電解質材料（電解質支持塩及び電解質ポリマー）、添加剤等から構成されている。正極活物質は遷移金属とリチウムとの複合酸化物（リチウム−遷移金属複合酸化物）を用いることができる。例えば、ＬｉＭｎＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、Ｌｉ2ＭｎＯ4等のＬｉ−Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＣｏＯ2等のＬｉ−Ｃｏ系複合酸化物、Ｌｉ2Ｃｒ2Ｏ7、Ｌｉ2ＣｒＯ4等のＬｉ−Ｃｒ系複合酸化物、ＬｉＮｉＯ2等のＬｉ−Ｎｉ系複合酸化物を用いることができる。他にも、ＬｉＮｉ１・ｘＣｏｘＯ2等のＬｉ−Ｎｉ−Ｃｏ系複合酸化物、ＬｉＮｉ１／２Ｍｎ１／２Ｏ2等のＬｉ−Ｎｉ−Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ2等のＬｉ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｏ系複合酸化物、Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12等のＬｉ−Ｔｉ系酸化物を用いることができる。他にも、ＬｉｘＦｅＯｙ、ＬｉＦｅＯ2等のＬｉ−Ｆｅ系複合酸化物、ＬｉＦｅＰＯ4等の燐酸鉄リチウム系化合物等やＬｉ2Ｓ等のリチウム硫化物等から選択することが可能である。また、これらの材料に限定されるものではなく各種の材料から選択することが可能である。本実施形態においては、例えば、正極活物質にＬｉ2ＭｎＯ4を採用している。
【００３０】
導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、種々炭素繊維、カーボンナノチューブ等を用いることができる。また、これらの材料に限定されるものではなく各種の材料から選択することが可能である。本実施形態においては、例えば、導電助剤にアセチレンブラックを採用している。金属粒子は金属を微細な粒子にしたものであり、負極集電体４と同じ金属が好ましい。本実施形態においては、例えば、金属粒子に銅粒子を採用している。
【００３１】
結着材としては、ポリフッ化ビニリデン、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイミド等を用いることができる。ただし、これらに限られるわけではなく、公知の結着材を用いることができる。また、結着材がなくとも電解質ポリマーが正極活物質の微粒子同士を結びつける場合には必ずしも必要でない。本実施形態においては、例えば、結着材を用いずに実施している。
【００３２】
電解質支持塩には公知のリチウム塩が用いられ、例えば、ＬｉＢＥＴＩ（リチウムビス（パーフルオロエチレンスルホニルイミド）；Ｌｉ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2Ｎとも記載）を用いることができる。他にも、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2、ＬｉＢＯＢ（リチウムビスオキサイドボレート）及びこれらの混合物等を用いることができる。これらの材料に限定されるものではなく各種の材料から選択することが可能である。本実施形態においては、例えば、電解質支持塩にリチウムビスを採用している。
【００３３】
電解質ポリマーの材料としては、常温で液状であり、重合させることによりポリマーとなる材料であれば特に限定されない。さらに、粘性の小さい樹脂材料が好ましく、オリゴマの形態であるのが好ましい。モノマーの形態であればさらに好ましい。例えば、アクリロニトリル、メタクリル酸メチルを用いることができる。
【００３４】
他にもエポキシ環（オキシラン）を含有する物質を用いることができる。例えば、ジエチレングリコールグリシジルメチルエーテル、ジプロピレングリコールグリシジルメチルエーテルを用いることができる。他にも、アリルグリシジルエーテル、４−ビニルシクロヘキシルグリシジルエーテル、α−テルピニルグリシジルエーテル、シクロヘキセニルメチルグリシジルエーテル、ｐ−ビニルベンジルグリシジルエーテル、アリルフェニルグリシジルエーテル、ビニルグリシジルエーテル、ｎ−ブチルグリシジルエーテル、イソプロピルグリシジルエーテルを用いることができる。さらに、３，４−エポキシ−１−ブテン、３，４−エポキシ−１−ペンテン、４，５−エポキシ−２−ペンテン、１，２−エポキシ−５，９−シクロドデカジエン、３，４−エポキシ−１−ビニルシクロヘキセン、１，２−エポキシ−５−シクロオクテン、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、ソルビン酸グリシジル、ケイ皮酸グリシジル、クロトン酸グリシジル、グリシジル−４−ヘキセノエート等を用いることができる。さらに、２，３−エポキシ−２−メチルプロピルビニルエーテル、２，３−エポキシ−２−メチルプロピルアリルエーテル、３，４−エポキシ−３−メチル−１−ブテン、シクロへキセンオキシド等を用いることができる。
【００３５】
他にも、架橋性オキシラン単量体としては、ハロゲン置換オキシラン単量体や、エチレン性不飽和エポキシド等を用いることができる。ハロゲン置換オキシラン単量体としては、例えば、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、エピヨードヒドリン、エピフルオロヒドリン、β−メチルエピクロルヒドリン等のエピハロヒドリンや、ｐ−クロロスチレンオキシド、ジブロモフェニルグリシジルエーテル等を用いることができる。
【００３６】
また、エチレン性不飽和エポキシドとしては、例えば、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ブテニルグリシジルエーテル、ｏ−アリルフェニルグリシジルエーテル等のエチレン性不飽和グリシジルエーテル；ブタジエンモノエポキシド、クロロプレンモノエポキシド、４，５−エポキシ−２−ペンテン、３，４−エポキシ−１−ビニルシクロヘキセン、１，２−エポキシ−５，９−シクロドデカジエン等のジエンまたはポリエンのモノエポキシド；３，４−エポキシ−１−ブテン、１，２−エポキシ−５−ヘキセンを用いることができる。他にも、１，２−エポキシ−９−デセン等のアルケニルエポキシド；グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルクロトネート、グリシジル−４−ヘプテノエート、グリシジルソルベート、グリシジルリノレート、グリシジル−４−メチル−３−ペンテノエート、３−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル、４−メチル−３−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル等エチレン性不飽和カルボン酸のグリシジルエステル類；等を用いることができる。
【００３７】
他にも、エチレンオキシドと共重合可能なオキシラン単量体として、非架橋性のオキシラン単量体を用いてもよい。具体的には、プロピレンオキシド、１，２−エポキシブタン、１，２−エポキシ−イソブタン、２，３−エポキシブタン、１，２−エポキシヘキサン、１，２−エポキシオクタン、１，２−エポキシデカン、１，２−エポキシテトラデカン、１，２−エポキシヘキサデカン、１，２−エポキシオクタデカン、１，２−エポキシエイコサン、１，２−エポキシシクロペンタン、１，２−エポキシシクロヘキサン、１，２−エポキシシクロドデカン等のアルキレンオキシド；シクロヘキセンオキシド等の環式脂肪酸エポキシドを用いることができる。他にも、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル等のアルキルグリシジルエーテル；スチレンオキシド、フェニルグリシジルエーテル等の非エチレン性不飽和エポキシド等を用いることができる。これらは２種以上を併用してもよい。中でも、重合反応性の高いプロピレンオキシド、１，２エポキシブタンが好ましい。
【００３８】
他にも、オキセタン環を有する物質を用いることができる。オキセタン環含有モノマーにおいて、３−オキセタニルメチル（メタ）アクリレートを好適に用いることができる。例えば、３−オキセタニルメチル（メタ）アクリレートの具体例として、例えば、（３−オキセタニル）メチル（メタ）アクリレート、（３−メチル−３−オキセタニル）メチル（メタ）アクリレート、（３−エチル−３−オキセタニル）メチル（メタ）アクリレート、（３−ブチル−３−オキセタニル）メチル（メタ）アクリレート、（３−ヘキシル−３−オキセタニル）メチル（メタ）アクリレート等を用いることができる。本実施形態においては、例えば、アクリロニトリルを採用している。
【００３９】
添加剤は、例えば、電池の性能や寿命を高めるためのトリフルオロプロピレンカーボネートや、補強材として各種フィラー等を適宜用いてもよい。添加剤がなくとも電池の性能が得られる場合には添加剤は必ずしも必要ではない。さらに、電解質ポリマーを重合させるために重合開始剤を用いても良い。重合開始剤は電解質ポリマーの架橋性基に作用して架橋反応を進行させ、重合方法（熱重合法、光重合法、放射線重合法、電子線重合法等）や重合させる化合物に応じて適宜選択する必要がある。例えば、光重合開始剤としてベンジルジメチルケタール、熱重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル等を用いることができるが、これらに制限されるべきものではない。本実施形態においては、例えば、重合開始剤にアゾビスイソブチロニトリルを採用している。
【００４０】
電解質膜８は電解質フィルムであり、イオン化物質を伝導する機能を備える。一方、電解質膜８は電子が伝導し難い機能を有し、電子の流動にともない電池１が過剰に発熱することを防止している。以上の機能を備えたフィルムであれば特に限定されない。電解質膜８は、例えば、ホウ酸エステル系、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）系、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）系、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）系、シロキサン系等からなる膜を用いることができる。そして、電解質ポリマーと同様にイオンを伝導する機能を備え、上述のリチウム塩をよく溶解する特徴がある。熱可塑性である方が好ましいが、必ずしも熱可塑性である必要はない。本実施形態においては、例えば、ポリフッ化ビニリデン系のフィルムを採用している。
【００４１】
負極活物質膜９は負極活物質、導電助剤、結着材、電解質材料（電解質支持塩及び電解質ポリマー）、添加剤等から構成されている。負極活物質は各種の黒鉛類、例えば、グラファイトカーボン、ハードカーボン、ソフトカーボン等、公知の黒鉛類を用いることができる。他にも公知の金属化合物、金属酸化物、Ｌｉ金属酸化物（リチウム−遷移金属複合酸化物を含む）、ホウ素添加炭素、Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12等のリチウム−チタン複合酸化物、Ｌｉ22Ｓｉ5等のシリコン化合物、ＬｉＣ6等の炭素化合物、リチウム金属等を用いることができ、これらの材料を単独で使用しても良いし、複合して用いても良い。負極活物質はこれらに制限されるべきものではなく従来公知のものを適宜利用することができる。本実施形態においては、例えば、負極活物質にＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12を採用している。
【００４２】
導電助剤、結着材、電解質材料は正極活物質膜７と同様な材料をそれぞれ用いることができる。負極活物質に黒鉛を用いる場合には導電助剤は必ずしも必要ではない。本実施形態においては、例えば、導電助剤にアセチレンブラックを採用し、結着材にポリフッ化ビニリデンを採用している。さらに、電解質ポリマーにアクリロニトリルを採用し、電解質支持塩にはリチウムビスを採用している。
【００４３】
正極活物質膜７、電解質膜８、負極活物質膜９の厚さはそれぞれ５〜３０μｍであり、各層の厚さは薄い方が厚い場合に比べて、イオン化物質の伝導距離を短くできるため、効率の良い電池にすることができる。
【００４４】
（液滴吐出装置）
図２は、液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図である。液滴吐出装置１４により、膜を構成する材料を含む機能液が吐出されて塗布される。図２に示すように、液滴吐出装置１４には、直方体形状に形成される基台１５が備えられている。本実施形態では、この基台１５の長手方向をＹ方向とし、同Ｙ方向と直交する方向をＸ方向とする。
【００４５】
基台１５の上面１５ａには、Ｙ方向に延びる一対の案内レール１６ａ，１６ｂが同Ｙ方向全幅にわたり凸設されている。その基台１５の上側には、一対の案内レール１６ａ，１６ｂに対応する図示しない直動機構を備えたステージ１７が取付けられている。
【００４６】
さらに、基台１５の上面１５ａには、案内レール１６ａ，１６ｂと平行に主走査位置検出器１８が配置され、ステージ１７の位置が計測できるようになっている。そのステージ１７の上面には、載置面１９が形成され、その載置面１９には、図示しない吸引式の基板チャック機構が設けられている。操作者が載置面１９に基板２０を載置して所定の位置に位置決めする。その後、基板チャック機構により基板２０は載置面１９に固定される。
【００４７】
基台１５のＸ方向両側には、一対の支持台２１ａ，２１ｂが立設され、その一対の支持台２１ａ，２１ｂには、Ｘ方向に延びる案内部材２２が架設されている。案内部材２２は、その長手方向の幅がステージ１７のＸ方向よりも長く形成され、その一端が支持台２１ａ側に張り出すように配置されている。案内部材２２の上側には、吐出する液体を供給可能に収容する収容タンク２３が配設されている。一方、その案内部材２２の下側には、Ｘ方向に延びる案内レール２４がＸ方向全幅にわたり凸設されている。
【００４８】
案内レール２４に沿って移動可能に配置されるキャリッジ２５は、略直方体形状に形成されている。そのキャリッジ２５はステージ１７と同様に直動機構を備えている。案内部材２２とキャリッジ２５との間には、副走査位置検出装置２６が配置され、キャリッジ２５の位置が計測できるようになっている。そして、キャリッジ２５のステージ１７側に向いている下面２５ａには、液滴吐出ヘッド２７が凸設されている。
【００４９】
Ｘ方向と逆の基台１５側面であってキャリッジ２５の移動範囲と対向する場所には、保守装置２８が配置され、液滴吐出ヘッド２７をクリーニングする機構が配置されている。そして、液滴吐出ヘッド２７をクリーニングすることにより、液滴吐出ヘッド２７を正常に吐出可能な状態に保つことが可能となっている。
【００５０】
図３（ａ）は、キャリッジを示す模式平面図である。図３に示すようにキャリッジ２５には９個の液滴吐出ヘッド２７が配置され、液滴吐出ヘッド２７の下面には、それぞれノズルプレート２９が備えられている。そのノズルプレート２９には、それぞれ複数のノズル３０がＸ方向に所定の間隔で配列されている。
【００５１】
図３（ｂ）は、液滴吐出ヘッドの構造を示す要部模式断面図である。図３（ｂ）に示すように、ノズルプレート２９の上側であってノズル３０と相対する位置には、キャビティ３１が形成されている。そして、キャビティ３１には収容タンク２３に貯留されている機能液３２が供給される。キャビティ３１の上側には、上下方向に振動して、キャビティ３１内の容積を拡大縮小する振動板３３と、上下方向に伸縮して振動板３３を振動させる圧電素子３４が配設されている。圧電素子３４が上下方向に伸縮して振動板３３を振動し、振動板３３がキャビティ３１内の容積を拡大縮小する。それにより、キャビティ３１内に供給された機能液３２はノズル３０を通って吐出されるようになっている。液滴吐出装置１４はステージ１７とキャリッジ２５とを走査してノズル３０が所定の場所に位置するときに液滴３５を吐出することにより、所望のパターンを描画することができる。
【００５２】
液滴吐出ヘッド２７は、機能液３２を液滴３５にして吐出する。そして、液滴吐出ヘッド２７が圧電素子３４を制御駆動するためのノズル駆動信号を受けると、圧電素子３４が伸張して、振動板３３がキャビティ３１内の容積を縮小する。その結果、液滴吐出ヘッド２７のノズル３０からは、縮小した容積分の機能液３２が液滴３５となって吐出される。
【００５３】
（電池の製造方法）
次に、上述した液滴吐出装置１４を用いて、電池１を製造する方法について図４〜図８にて説明する。図４は、電池を製造する製造工程を示すフローチャートである。図５〜図８は、電池の製造方法を説明する図である。
【００５４】
図４に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１は、調合工程に相当し、正極活物質膜の材料からなる機能液と負極活物質膜の材料からなる機能液とを製造する工程である。次にステップＳ２に移行する。ステップＳ２は、電解質膜配置工程に相当し、電解質膜を液滴吐出装置に配置する工程である。次にステップＳ３に移行する。ステップＳ３は、正極活物質塗布工程に相当し、電解質膜に正極活物質膜の材料からなる機能液を塗布する工程である。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は、正極集電体配置工程に相当し、電解質膜に塗布された機能液と重ねて正極集電体を配置する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５は、負極活物質塗布工程に相当し、電解質膜に負極活物質膜の材料からなる機能液を塗布する工程である。ステップＳ３及びステップＳ５がステップＳ９の塗布工程であり、活物質を塗布する工程となっている。次にステップＳ６に移行する。ステップＳ６は、負極集電体配置工程に相当し、電解質膜に塗布された機能液と重ねて負極集電体を配置する工程である。次にステップＳ７に移行する。ステップＳ７は、固化工程に相当し、電解質フィルムに負極集電体と正極集電体とを加熱しながら圧着することにより、電解質ポリマーを重合させる工程である。次にステップＳ８に移行する。ステップＳ８は、外装配置工程に相当し、外装部品を配置する工程である。以上の工程により電池の製造工程を終了する。
【００５５】
次に、図５〜図８を用いて、図４に示したステップと対応させて、電池の製造方法を詳細に説明する。図５（ａ）はステップＳ１の調合工程に対応する図である。図５（ａ）に示すように、ステップＳ１において、攪拌装置３８を用いる。攪拌装置３８は容器３９を備えている。容器３９の中には機能液３２が貯留されている。攪拌装置３８は羽根車４０を備え、羽根車４０は中心に軸４０ａを有している。軸４０ａの一端にはモーター４１が配置されている。このモーター４１を回転させることにより羽根車４０を回転させる。そして、羽根車４０が機能液３２を攪拌する。容器３９の下には加熱部４２が配置され、加熱部４２は容器３９を加熱する。加熱部４２は温度検出部を有し、容器３９の温度を検出する。そして、加熱部４２は加熱する熱量を制御して、容器３９の温度を一定にすることが可能になっている。
【００５６】
まず、正極用機能液としての正極活物質機能液３２ａを製造する。容器３９に正極活物質膜の材料を調合して投入する。正極活物質膜の材料の１部である電解質ポリマーの材料は液状であり、溶媒もしくは分散媒は投入しない。次に、加熱部４２を駆動して容器３９を所定の温度にする。加熱部４２は、正極活物質機能液３２ａが固化しない温度に容器３９の温度を維持する。同時に羽根車４０を回転して機能液３２を攪拌する。その結果、液状の電解質ポリマーの材料に各種材料が溶解もしくは分散することにより正極活物質機能液３２ａが製造される。
【００５７】
同様の方法により負極用機能液としての負極活物質機能液３２ｂを製造する。容器３９に負極活物質膜の材料を調合して投入する。このときにも、負極活物質膜の材料の１部である電解質ポリマーの材料は液状であり、溶媒もしくは分散媒は投入しない。次に、加熱部４２を駆動して容器３９を所定の温度にする。加熱部４２は、負極活物質機能液３２ｂが固化しない温度に容器３９の温度を維持する。同時に羽根車４０を回転して機能液３２を攪拌する。その結果、液状の電解質ポリマーの材料に各種材料が溶解もしくは分散することにより負極活物質機能液３２ｂが製造される。
【００５８】
図５（ｂ）はステップＳ２の電解質膜配置工程に対応する図である。図５（ｂ）に示すようにステップＳ２において、液滴吐出装置１４のステージ１７上に形成された載置面１９に操作者が電解質膜８を載置する。そして、操作者が電解質膜８を位置決めする。次に、操作者は基板チャック機構を駆動して電解質膜８を固定する。
【００５９】
図５（ｃ）及び図５（ｄ）はステップＳ３の正極活物質塗布工程に対応する図である。液滴吐出装置１４の収容タンク２３に予め正極活物質機能液３２ａを収納する。そして、正極活物質機能液３２ａを液滴吐出ヘッド２７に供給する。図５（ｃ）に示すように、ステップＳ３において、ステージ１７及びキャリッジ２５を走査しながら液滴吐出ヘッド２７のノズル３０から電解質膜８に液滴３５を吐出する。その結果、図５（ｄ）に示すように、電解質膜８に正極活物質機能液３２ａが塗布される。
【００６０】
図６（ａ）及び図６（ｂ）はステップＳ４の正極集電体配置工程に対応する図である。図６（ａ）に示すように、ステップＳ４において、正極集電体５を用意する。そして、電解質膜８の正極活物質機能液３２ａが塗布されている面に正極集電体５を重ねて配置する。このとき、正極集電体５と正極活物質機能液３２ａとの間に空気等が入って気泡ができないように減圧した環境にて配置するのが好ましい。その結果、図６（ｂ）に示すように、正極活物質機能液３２ａを挟んで正極集電体５と電解質膜８とが積層される。
【００６１】
図６（ｃ）及び図６（ｄ）はステップＳ５の負極活物質塗布工程に対応する図である。液滴吐出装置１４の収容タンク２３に予め負極活物質機能液３２ｂを収納する。そして、負極活物質機能液３２ｂを液滴吐出ヘッド２７に供給する。図６（ｃ）に示すように、ステップＳ５において正極集電体５をステージ１７の載置面１９と接するように載置する。このとき、電解質膜８は液滴吐出ヘッド２７と対向する。そして、操作者が電解質膜８を位置決めする。次に、操作者は基板チャック機構を駆動して電解質膜８を固定する。続いて、ステージ１７及びキャリッジ２５を走査しながら液滴吐出ヘッド２７のノズル３０から電解質膜８に液滴３５を吐出する。その結果、図６（ｄ）に示すように、電解質膜８に負極活物質機能液３２ｂが塗布される。
【００６２】
図７（ａ）はステップＳ６の負極集電体配置工程に対応する図である。図７（ａ）に示すように、ステップＳ６において、負極集電体４を用意する。そして、電解質膜８の負極活物質機能液３２ｂが塗布されている面に負極集電体４を重ねて配置する。このとき、負極集電体４と負極活物質機能液３２ｂの間に空気等が入って気泡ができないように減圧した環境にて配置するのが好ましい。その結果、図７（ａ）に示すように、負極活物質機能液３２ｂを挟んで負極集電体４と電解質膜８とが積層される。この積層されたシートを中間電池基板４３と称す。
【００６３】
図７（ｂ）〜図８（ａ）はステップＳ７の固化工程に対応する図である。図７（ｂ）に示すように、ステップＳ７において、複数の中間電池基板４３を重ねて加熱圧着装置４４の内部に配置する。加熱圧着装置４４は加熱室４５を備えている。加熱室４５は載置台４６を備え、載置台４６上には加圧装置４７が配置されている。加圧装置４７は土台４８を備え、土台４８の両端には２本の案内棒４９が立設されている。土台４８の上には複数の中間電池基板４３が重ねて配置され、中間電池基板４３の上には抑え板５０が配置されている。抑え板５０の両端にはガイド孔が形成され、このガイド孔に案内棒４９が貫通するように抑え板５０が配置される。そして、案内棒４９により土台４８と抑え板５０との位置合わせが行われ、土台４８と抑え板５０とにより確実に中間電池基板４３を挟むことが可能になっている。抑え板５０の上には重石５１が配置される。重石５１は複数に分割可能に形成されることにより、重量を変更することができる。そして、中間電池基板４３に所望の荷重を加えることが可能になっている。
【００６４】
加熱室４５の上部には不活性ガス供給装置５２が配置され、加熱室４５内の空気を除去して窒素ガスを充填する機能を備えている。不活性ガス供給装置５２が供給する気体は窒素ガスに限らずアルゴンガス等の不活性雰囲気が形成可能な気体であれば良い。さらに、加熱室４５の上部には加熱装置５３を備え、加熱装置５３は加熱室４５内の気体を加熱装置５３内に吸入および排出する循環装置とヒーター等の加熱部を備えている。そして、加熱装置５３は加熱室４５内の気体を吸入して加熱した後、加熱室４５に排出する機能を備えている。加熱室４５の側面には攪拌装置５４を備えている。攪拌装置５４はプロペラファン５４ａ及びプロペラファン５４ａを回転させるモーター５４ｂ等から構成されている。そして、プロペラファン５４ａを回転させることにより、加熱室４５内の気体が循環するようになっている。
【００６５】
操作者は複数の中間電池基板４３を重ねて土台４８上に配置する。そして、中間電池基板４３に重ねて抑え板５０を配置し、抑え板５０の上に重石５１を配置する。そして、操作者が加熱室４５を密閉した後、不活性ガス供給装置５２を駆動することにより、加熱室４５の空気を除去して窒素ガスを充填する。加熱室４５内を窒素ガスにすることにより、中間電池基板４３が酸化することを防止することができる。
【００６６】
続いて、加熱装置５３及び攪拌装置５４を駆動することにより、加熱室４５内の温度を均等に上昇させる。そして、加熱室４５内の温度を所定の温度にて、所定の時間維持した後、徐冷する。
【００６７】
その結果、図８（ａ）に示すように電池基板５５が形成される。正極集電体５の上に正極活物質膜７が形成されている。正極活物質膜７は正極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤等が電解質ポリマーに混在している膜である。この電解質ポリマーは重合することによりゲル化又は固化している。正極活物質膜７の上には電解質膜８が積層されている。そして、電池基板５５が押圧しながら加熱されている為、正極活物質膜７と電解質膜８とは密着して形成される。電解質膜８と密着した状態で正極活物質膜７の電解質ポリマーを重合させることにより、正極活物質膜７と電解質膜８との間が密着した状態でゲル化又は固化される。同様に、正極活物質膜７と正極集電体５との間も密着した状態でゲル化又は固化される。
【００６８】
電解質膜８の上には負極活物質膜９が積層されている。そして、電池基板５５が押圧しながら加熱されている為、電解質膜８と負極活物質膜９とは密着して形成される。電解質膜８と密着した状態で負極活物質膜９の電解質ポリマーを重合させることにより、負極活物質膜９と電解質膜８との間が密着した状態で固化される。そして、負極活物質膜９の上には負極集電体４が積層されている。同様に、負極活物質膜９と負極集電体４との間も密着した状態でゲル化又は固化される。
【００６９】
図８（ｂ）及び図８（ｃ）はステップＳ８の外装配置工程に対応する図である。図８（ｂ）に示すように、ステップＳ８において、電池基板５５を囲んで上外装２及び下外装３を配置する。予め、上外装２と下外装３とはＸ方向の両端が接続されて筒状に形成されている。そして、上外装２及び下外装３の中に電池基板５５を挿入する。このとき、負極集電体４及び正極集電体５の一部が上外装２及び下外装３から突出するように配置する。次に、上外装２のＹ方向両端の端部２ａと下外装３のＹ方向両端の端部３ａに接着剤を塗布する。そして、接着剤を塗布した上外装２と下外装３とをそれぞれ負極集電体４及び正極集電体５に押圧して、接着剤を固化することにより、上外装２と下外装３とで覆われた電池基板５５を密閉する。その結果、図８（ｃ）に示すように電池１が完成する。
【００７０】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、電解質ポリマーの材料である液状の樹脂材料に活物質を含む材料を分散して機能液３２を製造している。そして、機能液３２に含まれる樹脂材料を重合させて正極活物質膜７及び負極活物質膜９を形成する。活物質を含む材料及び樹脂材料を分散媒に分散させた機能液を用いるとき、塗布工程と固化工程との間に乾燥工程が必要となる。この乾燥工程にて分散媒を乾燥して除去することにより樹脂材料を重合させる準備が完了する。本実施形態では、分散媒を用いないので、機能液３２を乾燥する工程が不用となる。従って、生産性良く電池を製造することができる。
【００７１】
（２）本実施形態によれば、機能液３２を液滴３５にして吐出している。従って、液滴３５の量と吐出する液滴３５の個数を制御することにより、精度良く機能液３２の量を制御して塗布することができる。その結果、正極活物質膜７及び負極活物質膜９の膜厚を精度良く制御することができる。さらに、正極活物質膜７及び負極活物質膜９の膜厚を薄くできるので、電解質層６の間を伝導するイオン化物質の伝導距離を短くすることができる。その結果、高出力な電池１にすることができる。
【００７２】
（３）本実施形態によれば、樹脂材料にモノマーを用いるとき、樹脂材料は分子量を小さい分子により構成される。従って、樹脂材料は流動し易いので、樹脂材料を含む機能液の粘度を低くすることができる。その結果、機能液３２を液滴３５にして吐出し易くすることができる。
【００７３】
（４）本実施形態によれば、正極活物質機能液３２ａを正極集電体５に押圧した状態でゲル化又は固化している。従って、正極活物質機能液３２ａにより形成される正極活物質膜７は正極集電体５と密着して形成される。その結果、電池１は正極集電体５と正極活物質膜７との間で電子を移動し易くすることができる。同様に、負極活物質機能液３２ｂを負極集電体４に押圧した状態でゲル化又は固化している。従って、負極活物質機能液３２ｂにより形成される負極活物質膜９は負極集電体４と密着して形成される。その結果、電池１は負極集電体４と負極活物質膜９との間で電子を移動し易くすることができる。
【００７４】
（５）本実施形態によれば、正極活物質機能液３２ａ及び負極活物質機能液３２ｂを電解質膜８に押圧した状態でゲル化又は固化している。従って、機能液３２により形成される正極活物質膜７及び負極活物質膜９は電解質膜８と密着して形成される。その結果、電池１は電解質膜８と正極活物質膜７及び負極活物質膜９との間でイオン化物質を伝導し易くすることができる。
【００７５】
（６）本実施形態によれば、ステップＳ１の調合工程にて正極活物質と電解質ポリマーの材料とを調合して正極活物質機能液３２ａを製造している。そして、正極活物質機能液３２ａを攪拌している。その後、ステップＳ３の正極活物質塗布工程にて正極活物質機能液３２ａを塗布している。次にステップＳ７の固化工程で正極活物質機能液３２ａをゲル化又は固化して正極活物質膜７を形成している。従って、正極活物質膜７は正極活物質と電解質ポリマーとが良く混合された膜になっている。その結果、正極活物質膜７はイオン化物質が流動し易く化学反応を生じ易くなっている。以上の内容は負極活物質膜９にも適用することができる。
【００７６】
（７）本実施形態によれば、電池１は可撓性がある材料を積層して形成している。従って、電池１を捻って、電池１の形状を変形することができる。そして、電池１に振動を加えても電池基板５５は分断し難いので、電池１は優れた耐振動性を備えることができる。
【００７７】
（８）本実施形態によれば、液滴吐出装置１４を用いて、必要な量の機能液３２を塗布している。従って、無駄に消費する機能液３２の量が少ない為、省資源な方法で塗布することができる。
【００７８】
（９）本実施形態によれば、ステップＳ７の固化工程にて正極活物質機能液３２ａと負極活物質機能液３２ｂとを同時にゲル化又は固化している。従って、正極活物質機能液３２ａと負極活物質機能液３２ｂとを各々別の工程でゲル化又は固化する方法に比べて、生産性良く製造することができる。
【００７９】
（第２の実施形態）
次に、電池と電池を製造する一実施形態について図９〜図１２を用いて説明する。図９は電池を示す模式断面図であり、図１０は電池を製造する製造工程を示すフローチャートである。図１１及び図１２は電池の製造方法を説明する図である。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、電解質膜８を電解質フィルムでなく電解質ポリマーの材料をゲル化又は固化して形成した点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００８０】
すなわち、本実施形態では、図９に示したように電池５８は負極集電体４と正極集電体５との間に電解質層５９が配置されている。そして、電解質層５９は正極活物質膜７と電解質膜６０と負極活物質膜９とから構成されている。正極活物質膜７は正極活物質、導電助剤、金属粒子、結着材、電解質材料（電解質支持塩及び電解質ポリマー）、添加剤、等から構成されている。そして、負極活物質膜９は負極活物質、導電助剤、結着材、電解質材料（電解質支持塩及び電解質ポリマー）、添加剤、等から構成されている。電解質膜６０は電解質材料（電解質支持塩及び電解質ポリマー）等から構成されている。電解質膜６０は正極活物質膜７及び負極活物質膜９と比較して薄く形成されている。そして、イオン化物質が正極活物質膜７と負極活物質膜９との間を伝導し易くしている。
【００８１】
続いて、電池５８の製造方法を説明する。図１０に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１１は調合工程に相当する。第１の実施形態における正極活物質機能液及び負極活物質機能液に加え、中間電解質膜の材料からなる機能液を製造する工程である。次にステップＳ１２に移行するステップＳ１２は、正極集電体配置工程に相当し、正極集電体を液滴吐出装置に配置する工程である。次にステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３は、正極活物質塗布工程に相当し、正極集電体に正極活物質機能液を塗布する工程である。次にステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４は、電解質塗布工程に相当し、塗布された正極活物質機能液と重ねて中間電解質膜の材料からなる機能液を塗布する工程である。次にステップＳ１５に移行する。ステップＳ１５は、負極活物質塗布工程に相当し、塗布された中間電解質膜の材料からなる機能液と重ねて負極活物質機能液を塗布する工程である。ステップＳ１３からステップＳ１５までの工程がステップＳ１９の塗布工程に相当し、各種機能液を塗布する工程である。次にステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６は、負極集電体配置工程に相当し、塗布された負極活物質機能液と重ねて負極集電体を配置する工程である。次にステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７は、固化工程に相当し、負極集電体と正極集電体と塗布された機能液とを押圧しながら加熱することにより、電解質ポリマーを重合させる工程である。次にステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８は、外装配置工程に相当し、外装部品を配置する工程である。以上の工程により電池の製造工程を終了する。
【００８２】
次に、図１１及び図１２を用いて、図１０に示したステップと対応させて、製造方法を詳細に説明する。ステップＳ１１の調合工程にて正極活物質機能液３２ａ及び負極活物質機能液３２ｂを製造する。この方法は第１の実施形態と同様の内容であり、説明を省略する。さらに、中間電解質膜の材料からなる電解質膜用機能液を製造する。電解質ポリマーの材料、電解質支持塩、重合開始剤等を調合して攪拌する。各材料は正極活物質機能液３２ａ及び負極活物質機能液３２ｂに用いた材料と同様の材料を用いることができる。本実施形態においては、例えば、電解質ポリマーの材料にアクリロニトリル、電解質支持塩にリチウムビス、重合開始剤にアゾビスイソブチロニトリルを採用している。そして、攪拌方法も第１の実施形態のステップＳ１と同様の方法を用いて攪拌する。
【００８３】
図１１（ａ）はステップＳ１２の正極集電体配置工程に対応する図である。図１１（ａ）に示すように、ステップＳ１２において、液滴吐出装置１４のステージ１７上に形成された載置面１９に操作者が正極集電体５を載置する。そして、操作者は正極集電体５を位置決めする。次に、基板チャック機構を駆動して正極集電体５を載置面１９に固定する。
【００８４】
図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）はステップＳ１３の正極活物質塗布工程に対応する図である。液滴吐出装置１４の収容タンク２３に予め正極活物質機能液３２ａを収納する。そして、正極活物質機能液３２ａを液滴吐出ヘッド２７に供給する。図１１（ｂ）に示すように、ステップＳ１３において、ステージ１７及びキャリッジ２５を走査しながら液滴吐出ヘッド２７のノズル３０から正極集電体５に液滴３５を吐出する。その結果、図１１（ｃ）に示すように、正極集電体５に正極活物質機能液３２ａが塗布される。
【００８５】
図１１（ｄ）及び図１１（ｅ）はステップＳ１４の電解質塗布工程に対応する図である。液滴吐出装置１４の収容タンク２３に予め電解質膜用機能液３２ｃを収納する。そして、電解質膜用機能液３２ｃを液滴吐出ヘッド２７に供給する。図１１（ｄ）に示すように、ステップＳ１４において、ステージ１７及びキャリッジ２５を走査しながら液滴吐出ヘッド２７のノズル３０から正極活物質機能液３２ａの液状の膜に液滴３５を吐出する。その結果、図１１（ｅ）に示すように、正極活物質機能液３２ａの液状の膜に重ねて電解質膜用機能液３２ｃが塗布される。
【００８６】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）はステップＳ１５の負極活物質塗布工程に対応する図である。液滴吐出装置１４の収容タンク２３に予め負極活物質機能液３２ｂを収納する。そして、負極活物質機能液３２ｂを液滴吐出ヘッド２７に供給する。図１２（ａ）に示すように、ステップＳ１５において、ステージ１７及びキャリッジ２５を走査しながら液滴吐出ヘッド２７のノズル３０から電解質膜用機能液３２ｃの液状の膜に液滴３５を吐出する。その結果、図１２（ｂ）に示すように、電解質膜用機能液３２ｃの液状の膜に重ねて負極活物質機能液３２ｂが塗布される。
【００８７】
図１２（ｃ）はステップＳ１６の負極集電体配置工程に対応する図である。図１２（ｃ）に示すように、ステップＳ１６において、負極集電体４を用意する。そして、負極活物質機能液３２ｂが塗布されている面に負極集電体４を重ねて配置する。この積層されたシートを中間電池基板６１と称す。
【００８８】
ステップＳ１７の固化工程において、中間電池基板６１を加熱することにより電解質ポリマーを重合させる。このとき、第１の実施形態と同様の方法を用いて加圧しながら加熱する。詳細は第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。その結果、図１２（ｄ）に示す電池基板６２が形成される。その後、ステップＳ１８の外装配置工程において上外装２及び下外装３を配置する。この方法は第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。以上で電池５８が完成する。
【００８９】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、正極活物質機能液３２ａ、電解質膜用機能液３２ｃ、負極活物質機能液３２ｂを同時に重合している。従って、正極活物質膜７、電解質膜６０、負極活物質膜９の各膜間で樹脂材料が密着して形成される。その結果、各膜間をイオン化物質が伝導し易くすることができる。
【００９０】
（２）本実施形態によれば、正極活物質機能液３２ａ、電解質膜用機能液３２ｃ、負極活物質機能液３２ｂを同時に重合している。従って、各機能液３２を別々の工程にて重合する方法に比べて少ない工程で電池５８を製造することができる。その結果、生産性良く電池５８を製造することができる。
【００９１】
（第３の実施形態）
次に、電池を製造する一実施形態について図１３を用いて説明する。図１３は電池を製造する製造工程を示すフローチャートである。本実施形態において製造する電池は第２の実施形態と同じ電池である。本実施形態が第２の実施形態と異なるところは、負極集電体４から順に正極集電体５まで積層した点にある。尚、第１の実施形態及び第２の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００９２】
すなわち、本実施形態では図１３に示すフローチャートの製造工程の順に製造する。図１３に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１１は調合工程に相当する。第２の実施形態における調合工程と同様の工程である。次にステップＳ２１に移行するステップＳ２１は、負極集電体配置工程に相当し、負極集電体を液滴吐出装置に配置する工程である。次にステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２は、負極活物質塗布工程に相当し、負極集電体に負極活物質機能液を塗布する工程である。次にステップＳ２３に移行する。ステップＳ２３は、電解質塗布工程に相当し、塗布された負極活物質機能液と重ねて中間電解質膜の材料からなる機能液を塗布する工程である。次にステップＳ２４に移行する。ステップＳ２４は、正極活物質塗布工程に相当し、塗布された中間電解質膜の材料からなる機能液と重ねて正極活物質機能液を塗布する工程である。ステップＳ２２からステップＳ２４までの工程がステップＳ２６の塗布工程に相当し、各種機能液を塗布する工程である。次にステップＳ２５に移行する。ステップＳ２５は、正極集電体配置工程に相当し、塗布された正極活物質機能液と重ねて正極集電体を配置する工程である。次にステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７は、固化工程に相当し、負極集電体と正極集電体との間に積層して塗布された機能液を押圧しながら加熱することにより、電解質ポリマーを重合させてゲル化又は固化する工程である。次にステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８は、外装配置工程に相当し、外装部品を配置する工程である。以上の工程により電池の製造工程を終了する。
【００９３】
上述したように、負極集電体４から順に正極集電体５まで積層して電池５８を形成する。このときにも、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の効果を有する。
【００９４】
（第４の実施形態）
次に、電池と電池を製造する一実施形態について図１４及び図４を用いて説明する。図１４は電池を示す模式断面図である。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、正極活物質膜７及び負極活物質膜９の各膜が２つの膜から構成されている点にある。そして、各膜は活物質の濃度が異なっている。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００９５】
すなわち、本実施形態では、図１４に示すように、電池６５は正極活物質膜６６及び負極活物質膜６７を有している。そして、正極活物質膜６６が第１正極活物質膜６６ａと第２正極活物質膜６６ｂとから構成されている。第１正極活物質膜６６ａと第２正極活物質膜６６ｂとは同じ種類の材料により調合されている。そして、第１正極活物質膜６６ａは第２正極活物質膜６６ｂより正極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤、の濃度が濃い材料から形成されている。正極集電体５に隣接して第１正極活物質膜６６ａが配置され、第１正極活物質膜６６ａと隣接して第２正極活物質膜６６ｂが配置されている。そして、正極活物質膜６６と正極集電体５とから正電極６８が構成されている。
【００９６】
同様に、負極活物質膜６７が第１負極活物質膜６７ａと第２負極活物質膜６７ｂとから構成されている。第１負極活物質膜６７ａと第２負極活物質膜６７ｂとは同じ種類の材料により調合されている。そして、第１負極活物質膜６７ａは第２負極活物質膜６７ｂより負極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤、の濃度が濃い材料から形成されている。負極集電体４に隣接して第１負極活物質膜６７ａが配置され、第１負極活物質膜６７ａと隣接して第２負極活物質膜６７ｂが配置されている。そして、負極活物質膜６７と負極集電体４から負電極６９が構成されている。
【００９７】
次に、電池６５を製造する方法について図４を用いて説明する。図４に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１の調合工程では第１正極活物質機能液、第２正極活物質機能液、第１負極活物質機能液、第２負極活物質機能液、電解質膜用機能液３２ｃを製造する。第１正極活物質機能液及び第２正極活物質機能液は正極活物質機能液３２ａと同じ種類の材料を用いる。そして、第１正極活物質機能液は第２正極活物質機能液より正極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤、の濃度を濃くして調合する。同様に、第１負極活物質機能液及び第２負極活物質機能液は負極活物質機能液３２ｂと同じ種類の材料を用いる。そして、第１負極活物質機能液は第２負極活物質機能液より負極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤、の濃度を濃くして調合する。次に、ステップＳ２に移行する。
【００９８】
ステップＳ２の電解質膜配置工程は第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。次に、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３の正極活物質塗布工程において、まず電解質膜８に第２正極活物質機能液を塗布する。その結果、電解質膜８上に第２正極活物質機能液の液状膜が配置される。続いて、第２正極活物質機能液の液状膜の上に第１正極活物質機能液を塗布する。その結果、第２正極活物質機能液の液状膜の上に第１正極活物質機能液の液状膜が配置される。次に、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４の正極集電体配置工程において、第１正極活物質機能液の液状膜の上に正極集電体５を配置する。次に、ステップＳ５に移行する。
【００９９】
ステップＳ５の負極活物質塗布工程において、まず電解質膜８に第２負極活物質機能液を塗布する。その結果、電解質膜８上に第２負極活物質機能液の液状膜が配置される。続いて、第２負極活物質機能液の液状膜の上に第１負極活物質機能液を塗布する。その結果、第２負極活物質機能液の液状膜の上に第１負極活物質機能液の液状膜が配置される。次に、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６の負極集電体配置工程において、第１負極活物質機能液の液状膜の上に負極集電体４を配置する。次に、ステップＳ７に移行する。ステップＳ７の固化工程において、電解質膜８に負極集電体４と正極集電体５とを押圧しながら加熱することにより、電解質ポリマーを重合させてゲル化又は固化させる。このとき、第１正極活物質機能液、第２正極活物質機能液、第１負極活物質機能液、第２負極活物質機能液を同時に加熱して電解質ポリマーを重合させる。その結果、第１正極活物質膜６６ａ、第２正極活物質膜６６ｂ、第１負極活物質膜６７ａ、第２負極活物質膜６７ｂが形成される。次にステップＳ８に移行する。ステップＳ８の外装配置工程は第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。以上の工程により電池６５の製造工程を終了する。
【０１００】
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、負極集電体４及び正極集電体５に近い場所では活物質の濃度が高く、負極集電体４及び正極集電体５と離れた場所では活物質の濃度が低く形成される。従って、活物質膜の負極集電体４及び正極集電体５に近い領域において反応速度が速まる為、高出力時における充放電性能を向上させることができる。
【０１０１】
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、負極集電体４と正極集電体５との間に電解質層６を１層配置したが、電解質層６を複数配置しても良い。図１５は電池の模式断面図である。すなわち、図１５の電池７１に示すように、中間集電体７２を電解質層６で挟んで積層するように配置しても良い。このように負極集電体４、正極集電体５、電解質層６を積層して配置することによりバイポーラ型電池にしても良い。複数の電池が直列接続されるので、高い電圧を得ることができる。
【０１０２】
（変形例２）
前記第２の実施形態では、電池５８を完成したが、正電極１０まで製造しても良い。このとき、図１０におけるステップＳ１１の調合工程、ステップＳ１２の正極集電体配置工程、ステップＳ１３の正極活物質塗布工程、ステップＳ１７の固化工程を実施することにより正電極１０が完成する。同様に、前記第３の実施形態では、電池６５を完成したが、負電極１１まで製造しても良い。このとき、図１３におけるステップＳ１１の調合工程、ステップＳ２１の負極集電体配置工程、ステップＳ２２の負極活物質塗布工程、ステップＳ１７の固化工程を実施することにより負電極１１が完成する。その後、図８（ａ）に示すように電解質膜８を正電極１０及び負電極１１で挟んで押圧しながら加熱することにより電池基板５５を形成しても良い。正電極１０と負電極１１とを並行して同時に製造することができるので、製造にかかる時間を短縮することができる。
【０１０３】
さらに、検査工程を追加する。検査工程では正電極１０と負電極１１とを検査して良品を選別する。その後、電解質膜８を正電極１０及び負電極１１で挟んで押圧しながら加熱することにより電池基板５５の歩留まりを向上させることができる。
【０１０４】
（変形例３）
前記第１の実施形態では、図４に示すように、ステップＳ３の正極活物質塗布工程及びステップＳ４の正極集電体配置工程を実施した。その後ステップＳ５の負極活物質塗布工程及びステップＳ６の負極集電体配置工程を実施した。この工程順は逆でも良い。ステップＳ５及びステップＳ６を実施して負極活物質機能液３２ｂを塗布する。その後、ステップＳ３及びステップＳ４を実施して正極活物質機能液３２ａを塗布しても良い。つまり、正極側から塗布しても負極側から塗布しても良い。この場合にも同様な効果を得ることができる。この内容は第４の実施形態にも適用することができる。
【０１０５】
（変形例４）
前記第１の実施形態では、正極活物質機能液３２ａと負極活物質機能液３２ｂとを塗布した後、機能液３２に含まれる樹脂を同時に重合した。正極活物質機能液３２ａと負極活物質機能液３２ｂとを個別に重合しても良い。そして、形成された正極活物質膜７と負極活物質膜９とで電解質膜８を挟んで熱圧着しても良い。時間の経過とともに機能液３２が酸化により変質することを防止することができる。
【０１０６】
（変形例５）
前記第１の実施形態では、液滴吐出装置１４を用いて機能液３２を塗布したが、他の方法を用いても良い。例えば、ロールコータ、スピンコータ等の塗布装置を用いて塗布しても良い。
【０１０７】
（変形例６）
前記第１の実施形態では、ステップＳ３の正極活物質塗布工程の後にステップＳ４の正極集電体配置工程を実施したが、これに限らない。ステップＳ３の正極活物質塗布工程の後に固化工程を実施して、塗布工程と固化工程とを繰り返しても良い。そして、正極活物質膜７を所望の厚さにした後、正極活物質機能液３２ａを塗布してステップＳ４の正極集電体配置工程を実施しても良い。正極活物質膜７の厚さを厚くすることができる。このことは負極活物質膜９にも適用することができる。
【０１０８】
（変形例７）
前記第１の実施形態では、キャビティ３１を加圧する加圧手段に、圧電素子３４を用いたが、他の方法でも良い。例えば、コイルと磁石とを用いて振動板３３を変形させて、加圧しても良い。他に、キャビティ３１内にヒーター配線を配置して、ヒーター配線を加熱することにより、機能液３２を気化させたり、機能液３２に含む気体を膨張させたりして加圧しても良い。他にも、静電気の引力及び斥力を用いて振動板３３を変形させて、加圧しても良い。前記第１の実施形態と同様に機能液３２を塗布することができる。この内容は第２の実施形態〜第４の実施形態にも適用することができる。
【０１０９】
（変形例８）
前記第１の実施形態では、電解質膜８に正極活物質機能液３２ａを塗布した後、正極集電体５を重ねて配置した。さらに、電解質膜８に負極活物質機能液３２ｂを塗布した後負極集電体４を重ねて配置した。機能液３２の塗布と集電体を配置する工程順番はこれに限らない。電解質膜８の一面に正極活物質機能液３２ａを塗布した後、電解質膜８の他面に負極活物質機能液３２ｂを塗布しても良い。その後、負極集電体４及び正極集電体５を配置しても良い。
【０１１０】
（変形例９）
前記第１の実施形態では、電解質膜８に正極活物質機能液３２ａ及び負極活物質機能液３２ｂを塗布した。前記第２の実施形態では正極集電体５に機能液３２を順次塗布した。前記第３の実施形態では負極集電体４に機能液３２を順次塗布した。塗布する対象と順序はこれに限らない。例えば、電解質膜８に正極活物質機能液３２ａを塗布する。そして、正極活物質機能液３２ａの液状の膜に重ねて正極集電体５を配置する。次に、負極集電体４に負極活物質機能液３２ｂを塗布する。そして、塗布された負極活物質機能液３２ｂの液状の膜に重ねて電解質膜８を配置しても良い。
【０１１１】
他にも、例えば、電解質膜８に負極活物質機能液３２ｂを塗布する。そして、負極活物質機能液３２ｂの液状の膜に重ねて負極集電体４を配置する。次に、正極集電体５に正極活物質機能液３２ａを塗布する。そして、塗布された正極活物質機能液３２ａの液状の膜に重ねて電解質膜８を配置しても良い。
【０１１２】
（変形例１０）
前記第４の実施形態では、正極活物質膜６６は正極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤、の濃度が異なる機能液３２を２種類製造した。そして、この機能液３２を用いて第１正極活物質膜６６ａ及び第２正極活物質膜６６ｂを形成した。正極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤、の濃度が異なる膜の種類は２種類に限らず３種類以上でも良い。濃度の水準が多い方が所望の出力に合わせた電池を製造することができる。この内容については負極活物質膜６７についても適用することができる。
【０１１３】
（変形例１１）
前記第４の実施形態では、正極活物質膜６６は正極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤、の濃度が異なる機能液３２を２種類製造した。機能液３２の濃度の変える材料はこれらの組合せに限らない。正極活物質の濃度のみ変えても良く、正極活物質及び導電助剤の濃度を変えても良い。その他の材料の組合せにおける濃度を変えても良い。電池の性能に合わせて設定しても良い。この内容については負極活物質膜６７についても適用することができる。
【０１１４】
（変形例１２）
前記第４の実施形態では、正極活物質膜６６は正極活物質、導電助剤、結着材、電解質支持塩、添加剤、の濃度が異なる機能液３２を２種類製造した。そして、この機能液３２を用いて第１正極活物質膜６６ａ及び第２正極活物質膜６６ｂを形成した。この内容は、第２の実施形態及び第３の実施形態にも適用することができる。この場合にも、同様な効果を得ることができる。
【０１１５】
（変形例１３）
前記第１の実施形態において、電解質膜８は電解液を含まない層であったが、電解液を含めた層にしても良い。ステップＳ２の電解質膜配置工程の前で電解質膜８に電解液を含浸させても良い。電解質膜８がゲル電解質になり、イオン化物質を伝導し易くすることができる。
【０１１６】
（変形例１４）
前記第２の実施形態において、電解質膜６０は電解液を含まない層であったが、電解液を含めた層にしても良い。ステップＳ１１の調合工程において、電解質膜用機能液３２ｃに電解液を加えることにより、電解質膜６０は電解液を含む層にできる。他にも、ステップＳ１４の電解質塗布工程にて電解質膜用機能液３２ｃを塗布した後、電解質膜用機能液３２ｃの液状の膜に重ねて電解液を配置しても良い。他にも、ステップＳ１７の固化工程にて電解質ポリマーを重合させた後、電解液を含浸させても良い。電解質膜６０がゲル電解質になり、イオン化物質を伝導し易くすることができる。
【０１１７】
（変形例１５）
前記第１の実施形態において、正極活物質膜７及び負極活物質膜９は電解液を含まない層であったが、電解液を含めた層にしても良い。ステップＳ１の調合工程において、正極活物質機能液３２ａ及び負極活物質機能液３２ｂに電解液を加えることにより、正極活物質膜７及び負極活物質膜９は電解液を含む層にできる。他にも、ステップＳ９の塗布工程にて正極活物質機能液３２ａ及び負極活物質機能液３２ｂを塗布した後、正極活物質機能液３２ａ及び負極活物質機能液３２ｂの液状の膜に重ねて電解液を配置しても良い。他にも、ステップＳ７の固化工程にて電解質ポリマーを重合させた後、電解液を含浸させても良い。正極活物質膜７及び負極活物質膜９がゲル電解質になり、イオン化物質を伝導し易くすることができる。尚、この内容は第２の実施形態〜第４の実施形態にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】第１の実施形態にかかわり、（ａ）は、電池を示す概略斜視図、（ｂ）は、電池の模式断面図。
【図２】液滴吐出装置の構成を示す概略斜視図。
【図３】（ａ）は、キャリッジを示す模式平面図、（ｂ）は、液滴吐出ヘッドの構造を示す要部模式断面図。
【図４】電池を製造する製造工程を示すフローチャート。
【図５】電池の製造方法を説明する図。
【図６】電池の製造方法を説明する図。
【図７】電池の製造方法を説明する図。
【図８】電池の製造方法を説明する図。
【図９】第２の実施形態にかかわる電池を示す模式断面図。
【図１０】電池を製造する製造工程を示すフローチャート。
【図１１】電池の製造方法を説明する図。
【図１２】電池の製造方法を説明する図。
【図１３】第３の実施形態にかかわる電池を製造する製造工程を示すフローチャート。
【図１４】第４の実施形態にかかわる電池を示す模式断面図。
【図１５】変形例にかかわる電池の模式断面図。
【符号の説明】
【０１１９】
４…集電体としての負極集電体、５…集電体としての正極集電体、７…活物質膜としての正極活物質膜、６６ａ…活物質膜としての第１正極活物質膜、６６ｂ…活物質膜としての第２正極活物質膜、８…電解質膜、６７ａ…活物質膜としての第１負極活物質膜、６７ｂ…活物質膜としての第２負極活物質膜、９…活物質膜としての負極活物質膜、１０，６８…電極としての正電極、１１，６９…電極としての負電極、３２…機能液、３２ａ…正極用機能液としての正極活物質機能液、３２ｂ…負極用機能液としての負極活物質機能液、３２ｃ…電解質膜用機能液。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体上に活物質膜が形成された電池用電極の製造方法であって、
活物質を含む材料を液状の樹脂材料に分散させた機能液を製造する調合工程と、
前記機能液を前記集電体に塗布する塗布工程と、
前記機能液に含まれる前記樹脂材料を重合させて前記活物質膜を形成する固化工程と、を有することを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電池用電極の製造方法であって、
前記塗布工程では、前記機能液を液滴にして前記集電体に吐出して塗布することを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の電池用電極の製造方法であって、
液状の前記樹脂材料はモノマーであることを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の電池用電極の製造方法であって、
前記固化工程では、前記機能液を前記集電体に押圧しながら加熱して固化することを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電池用電極の製造方法であって、
前記調合工程では、活物質を含む前記材料の濃度が異なる複数の前記機能液を製造し、
前記塗布工程では、前記集電体に濃度の濃い前記機能液から順に前記集電体に塗布することを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項６】
活物質膜を一対の集電体で挟んで配置された電池の製造方法であって、
前記活物質膜は正極活物質膜及び負極活物質膜を有し、
正極用活物質を含む材料を液状の樹脂材料に分散させた正極用機能液と負極用活物質を含む材料を液状の樹脂材料に分散させた負極用機能液とを製造する調合工程と、
前記正極用機能液と前記負極用機能液とを塗布する塗布工程と、
前記正極用機能液と前記負極用機能液とに含まれる前記樹脂材料を重合させて前記正極活物質膜及び前記負極活物質膜を形成する固化工程と、を有することを特徴とする電池の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電池の製造方法であって、
前記電池は前記正極活物質膜と前記負極活物質膜との間に電解質膜を有し、
前記固化工程では前記正極用機能液と前記負極用機能液との少なくとも一方を前記電解質膜に押圧しながら加熱して前記樹脂材料を重合させることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項８】
請求項６に記載の電池の製造方法であって、
前記電池は前記正極活物質膜と前記負極活物質膜との間に電解質膜を有し、
前記調合工程では前記電解質膜の材料を液状の前記樹脂材料に分散させた電解質膜用機能液をさらに製造し、
前記塗布工程では前記正極用機能液と前記負極用機能液との少なくとも一方と重ねて前記電解質膜用機能液を塗布し、
前記固化工程では前記負極用機能液と重ねて塗布した前記正極用機能液もしくは前記負極用機能液と前記電解質膜用機能液とに含まれる前記樹脂材料を同時に重合させることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項１】
集電体上に活物質膜が形成された電池用電極の製造方法であって、
活物質を含む材料を液状の樹脂材料に分散させた機能液を製造する調合工程と、
前記機能液を前記集電体に塗布する塗布工程と、
前記機能液に含まれる前記樹脂材料を重合させて前記活物質膜を形成する固化工程と、を有することを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の電池用電極の製造方法であって、
前記塗布工程では、前記機能液を液滴にして前記集電体に吐出して塗布することを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の電池用電極の製造方法であって、
液状の前記樹脂材料はモノマーであることを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の電池用電極の製造方法であって、
前記固化工程では、前記機能液を前記集電体に押圧しながら加熱して固化することを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の電池用電極の製造方法であって、
前記調合工程では、活物質を含む前記材料の濃度が異なる複数の前記機能液を製造し、
前記塗布工程では、前記集電体に濃度の濃い前記機能液から順に前記集電体に塗布することを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項６】
活物質膜を一対の集電体で挟んで配置された電池の製造方法であって、
前記活物質膜は正極活物質膜及び負極活物質膜を有し、
正極用活物質を含む材料を液状の樹脂材料に分散させた正極用機能液と負極用活物質を含む材料を液状の樹脂材料に分散させた負極用機能液とを製造する調合工程と、
前記正極用機能液と前記負極用機能液とを塗布する塗布工程と、
前記正極用機能液と前記負極用機能液とに含まれる前記樹脂材料を重合させて前記正極活物質膜及び前記負極活物質膜を形成する固化工程と、を有することを特徴とする電池の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電池の製造方法であって、
前記電池は前記正極活物質膜と前記負極活物質膜との間に電解質膜を有し、
前記固化工程では前記正極用機能液と前記負極用機能液との少なくとも一方を前記電解質膜に押圧しながら加熱して前記樹脂材料を重合させることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項８】
請求項６に記載の電池の製造方法であって、
前記電池は前記正極活物質膜と前記負極活物質膜との間に電解質膜を有し、
前記調合工程では前記電解質膜の材料を液状の前記樹脂材料に分散させた電解質膜用機能液をさらに製造し、
前記塗布工程では前記正極用機能液と前記負極用機能液との少なくとも一方と重ねて前記電解質膜用機能液を塗布し、
前記固化工程では前記負極用機能液と重ねて塗布した前記正極用機能液もしくは前記負極用機能液と前記電解質膜用機能液とに含まれる前記樹脂材料を同時に重合させることを特徴とする電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【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】
【公開番号】特開２０１０−６２００８（Ｐ２０１０−６２００８Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２６７３３（Ｐ２００８−２２６７３３）
【出願日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]