特許 5964253 二次電池用電極シートの製造方法およびそれに用いる塗工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5964253

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】二次電池用電極シートの製造方法およびそれに用いる塗工装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/04 20060101AFI20160721BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20160721BHJP

   H01M 2/26 20060101ALI20160721BHJP

【ＦＩ】

   H01M4/04 A

   H01M4/139

   H01M2/26 A

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-6916(P2013-6916)

(22)【出願日】2013年1月18日

(65)【公開番号】特開2014-137944(P2014-137944A)

(43)【公開日】2014年7月28日

【審査請求日】2015年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】507357232

【氏名又は名称】オートモーティブエナジーサプライ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100096459

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 剛

(72)【発明者】

【氏名】乙幡 牧宏

【審査官】 瀧 恭子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２０４３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５１４１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２５９６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−００６９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−２１４３７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ４／００−４／６２

Ｂ０５Ｃ ５／００−５／０４

Ｂ０５Ｄ １／００−７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

活物質層が表面に形成された集電体本体部と、該集電体本体部の一辺側で接続され当該一辺部より幅狭の集電体リード部と、を有する電極シートの製造方法であって、
幾重にも巻き付けられているシートロールから引き出された長尺な集電体シートの長手方向に沿って間欠的に活物質スラリを塗布するとともに、該活物質スラリに接するように集電体シートの幅方向に部分的に絶縁材スラリを塗布する塗工工程と、
上記集電体シートに塗布された活物質スラリおよび絶縁材スラリを乾燥させて活物質層および絶縁材層を形成する乾燥工程と、
スラリ乾燥後の集電体シートを当該集電体シートの長手方向および幅方向に沿ったそれぞれの切断線で切断することにより、電極集電体が露出するかたちで活物質層と同じ幅寸法の不完全集電体リード部が付帯していて且つ上記活物質層と不完全集電体リード部との境界部に当該不完全集電体リード部よりも幅狭の絶縁材層が形成されている複数枚の電極シート素片を形成する切断工程と、
上記電極シート素片のうち不完全集電体リード部の一部を絶縁材層の幅寸法に略合わせて切断して、上記集電体リード部が付帯する電極シートに仕上げる仕上げ工程と、
を含んでいて、
上記塗工工程では、シートロールから引き出された集電体シートと塗工装置の塗工ヘッドとを相対移動させて、共通の塗工ヘッドをもって絶縁体スラリおよび活物質スラリを集電体シートに塗布することを特徴とする二次電池用電極シートの製造方法。

【請求項2】

活物質層が表面に形成された集電体本体部と、該集電体本体部の一辺側で接続され当該一辺部より幅狭の集電体リード部と、を有する電極シートの製造方法であって、
幾重にも巻き付けられているシートロールから引き出された長尺な集電体シートの長手方向に沿って間欠的に活物質スラリを塗布するとともに、該活物質スラリに接するように集電体シートの長手方向に間欠的に絶縁材スラリを塗布する塗工工程と、
上記集電体シートに塗布された活物質スラリおよび絶縁材スラリを乾燥させて活物質層および絶縁材層を形成する乾燥工程と、
スラリ乾燥後の集電体シートを当該集電体シートの幅方向に沿ったそれぞれの切断線で切断することにより、電極集電体が露出するかたちで活物質層と同じ幅寸法の不完全集電体リード部が付帯していて且つ上記活物質層と不完全集電体リード部との境界部に当該不完全集電体リード部よりも幅狭の絶縁材層が形成されている複数枚の電極シート素片を形成する切断工程と、
上記電極シート素片のうち不完全集電体リード部の一部を絶縁材層の幅寸法に略合わせて切断して、上記集電体リード部が付帯する電極シートに仕上げる仕上げ工程と、
を含んでいて、
上記塗工工程では、シートロールから引き出された集電体シートと塗工装置の塗工ヘッドとを相対移動させて、共通の塗工ヘッドをもって絶縁体スラリおよび活物質スラリを集電体シートに塗布することを特徴とする二次電池用電極シートの製造方法。

【請求項3】

活物質層が表面に形成された集電体本体部と、該集電体本体部の一辺側で接続され当該一辺部より幅狭の集電体リード部と、を有する二次電池用電極シートの製造方法として、
長尺な集電体シートの長手方向に沿って間欠的に活物質スラリを塗布するとともに、該活物質スラリに接するように集電体シートの幅方向に部分的に絶縁材スラリを塗布する塗工工程と、
上記集電体シートに塗布された活物質スラリおよび絶縁材スラリを乾燥させて活物質層および絶縁材層を形成する乾燥工程と、
スラリ乾燥後の集電体シートを当該集電体シートの長手方向および幅方向に沿ったそれぞれの切断線で切断することにより、電極集電体が露出するかたちで活物質層と同じ幅寸法の不完全集電体リード部が付帯していて且つ上記活物質層と不完全集電体リード部との境界部に当該不完全集電体リード部よりも幅狭の絶縁材層が形成されている複数枚の電極シート素片を形成する切断工程と、
上記電極シート素片のうち不完全集電体リード部の一部を絶縁材層の幅寸法に略合わせて切断して、上記集電体リード部が付帯する電極シートに仕上げる仕上げ工程と、
を含んでいて、
上記塗工工程で使用される塗工装置は、上記集電体シートと近接配置され、スラリ状物質供給源から絶縁材スラリおよび活物質スラリがそれぞれに圧送されるようになっているとともに、外部に開口しつつ相互に独立した絶縁材スラリの吐出口と活物質スラリの吐出口とが形成された塗工ヘッドを備えていて、
上記塗工ヘッドは、互いに重ね合わせた三枚のダイプレートを上下一対のホルダープレート間に挟み込んであり、
下側のホルダープレートには、上記スラリ状物質供給源から活物質スラリが供給される活物質スラリ用のチャンバー部と同じく上記スラリ状物質供給源から絶縁材スラリが供給される絶縁材スラリ用のチャンバー部とを相互に独立して形成してあり、
上側のホルダープレートには、下側のホルダープレートにおける活物質スラリ用のチャンバー部と対向する位置に同じく活物質スラリ用のチャンバー部を形成してあり、
最下段のダイプレートには、下側のホルダープレートにおける活物質スラリ用のチャンバー部と連通する開口部と、同じく下側のホルダープレートにおける絶縁材スラリ用のチャンバー部と連通し且つ下側のホルダープレートと中央部のダイプレートとの間に挟まれることで絶縁材スラリの塗工形状に対応する吐出口を形成する開口部と、を形成してあり、
上記中央部のダイプレートには、最下段のダイプレートにおける活物質スラリのための開口部と連通する開口部を形成してあり、
最上段のダイプレートには、上記中央部のダイプレートにおける開口部と上記上側のホルダープレートにおける活物質スラリ用のチャンバー部とに連通し且つ上記中央部のダイプレートと上側のホルダープレートとの間に挟まれることで活物質スラリの塗工形状に対応する吐出口を形成する開口部を形成してあることを特徴とする塗工装置。

【請求項4】

活物質層が表面に形成された集電体本体部と、該集電体本体部の一辺側で接続され当該一辺部より幅狭の集電体リード部と、を有する二次電池用電極シートの製造方法として、
長尺な集電体シートの長手方向に沿って間欠的に活物質スラリを塗布するとともに、該活物質スラリに接するように集電体シートの長手方向に間欠的に絶縁材スラリを塗布する塗工工程と、
上記集電体シートに塗布された活物質スラリおよび絶縁材スラリを乾燥させて活物質層および絶縁材層を形成する乾燥工程と、
スラリ乾燥後の集電体シートを当該集電体シートの幅方向に沿ったそれぞれの切断線で切断することにより、電極集電体が露出するかたちで活物質層と同じ幅寸法の不完全集電体リード部が付帯していて且つ上記活物質層と不完全集電体リード部との境界部に当該不完全集電体リード部よりも幅狭の絶縁材層が形成されている複数枚の電極シート素片を形成する切断工程と、
上記電極シート素片のうち不完全集電体リード部の一部を絶縁材層の幅寸法に略合わせて切断して、上記集電体リード部が付帯する電極シートに仕上げる仕上げ工程と、
を含んでいて、
上記塗工工程で使用される塗工装置は、上記集電体シートと近接配置され、スラリ状物質供給源から絶縁材スラリおよび活物質スラリがそれぞれに圧送されるようになっているとともに、外部に開口しつつ相互に独立した絶縁材スラリの吐出口と活物質スラリの吐出口とが形成された塗工ヘッドを備えていて、
上記塗工ヘッドは、互いに重ね合わせた三枚のダイプレートを上下一対のホルダープレート間に挟み込んであり、
下側のホルダープレートには、上記スラリ状物質供給源から活物質スラリが供給される活物質スラリ用のチャンバー部と同じく上記スラリ状物質供給源から絶縁材スラリが供給される絶縁材スラリ用のチャンバー部とを相互に独立して形成してあり、
上側のホルダープレートには、下側のホルダープレートにおける活物質スラリ用のチャンバー部と対向する位置に同じく活物質スラリ用のチャンバー部を形成してあり、
最下段のダイプレートには、下側のホルダープレートにおける活物質スラリ用のチャンバー部と連通する開口部と、同じく下側のホルダープレートにおける絶縁材スラリ用のチャンバー部と連通し且つ下側のホルダープレートと中央部のダイプレートとの間に挟まれることで絶縁材スラリの塗工形状に対応する吐出口を形成する開口部と、を形成してあり、
上記中央部のダイプレートには、最下段のダイプレートにおける活物質スラリのための開口部と連通する開口部を形成してあり、
最上段のダイプレートには、上記中央部のダイプレートにおける開口部と上記上側のホルダープレートにおける活物質スラリ用のチャンバー部とに連通し且つ上記中央部のダイプレートと上側のホルダープレートとの間に挟まれることで活物質スラリの塗工形状に対応する吐出口を形成する開口部を形成してあることを特徴とする塗工装置。

【請求項5】

上記上側のホルダープレートには、当該上側のホルダープレートに形成された活物質スラリ用のチャンバー部に連通するエア抜き穴を形成してあることを特徴とする請求項３または４に記載の塗工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばラミネート型の薄型二次電池に使用される電極シートの製造方法およびそれに用いる塗工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばラミネートフィルム外装体を使用した薄型リチウムイオン二次電池として、正極電極シートと負極電極シートをセパレータとともに複数組積層した電極積層体をラミネートフィルム外装体の内部に格納したものが知られている。そして、正極電極シートおよび負極電極シートは共にアルミニウムその他の金属箔からなる集電体であって、リード部となる集電体露出部を残して、正極電極シートについては集電体上に正極活物質層が、負極電極シートについては集電体上に負極活物質層がそれぞれ形成されている。

【0003】

この場合において、ラミネートフィルム外装体を使用した薄型二次電池ではないものの、例えば特許文献１および特許文献２には、集電体露出部に、活物質層と接するように、短絡防止を目的として絶縁テープを貼着するようにした技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−１９１９９号公報

【特許文献2】特開平１１−８６８３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、絶縁テープの採用はコストが高くなるだけでなく、リード部となる幅狭の集電体と活物質層との境界部に正確に絶縁テープを貼着するには、製造ラインの高速化にも限界があり、生産性向上の面でなおも改善の余地を残している。

【0006】

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、電極シートの製造にあたって、低コスト化とともに生産性向上を図った製造方法とそれに用いる塗工装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、活物質層が表面に形成された集電体本体部と、該集電体本体部の一辺側で接続され当該一辺部より幅狭の集電体リード部と、を有する電極シートの製造方法である。そして、長尺な集電体シートの長手方向に沿って間欠的に活物質スラリを塗布するとともに、該活物質スラリに接するように集電体シートの幅方向に部分的に絶縁材スラリを塗布する塗工工程と、上記集電体シートに塗布された活物質スラリおよび絶縁材スラリを乾燥させて活物質層および絶縁材層を形成する乾燥工程と、スラリ乾燥後の集電体シートを当該集電体シートの長手方向および幅方向に沿ったそれぞれの切断線で切断することにより、電極集電体が露出するかたちで活物質層と同じ幅寸法の不完全集電体リード部が付帯していて且つ上記活物質層と不完全集電体リード部との境界部に当該不完全集電体リード部よりも幅狭の絶縁材層が形成されている複数枚の電極シート素片を形成する切断工程と、上記電極シート素片のうち不完全集電体リード部の一部を絶縁材層の幅寸法に略合わせて切断して、上記集電体リード部が付帯する電極シートに仕上げる仕上げ工程と、を含むものである。

【0008】

また、本発明は、活物質層が表面に形成された集電体本体部と、該集電体本体部の一辺側で接続され当該一辺部より幅狭の集電体リード部と、を有する電極シートの製造方法であって、長尺な集電体シートの長手方向に沿って間欠的に活物質スラリを塗布するとともに、該活物質スラリに接するように集電体シートの長手方向に間欠的に絶縁材スラリを塗布する塗工工程と、上記集電体シートに塗布された活物質スラリおよび絶縁材スラリを乾燥させて活物質層および絶縁材層を形成する乾燥工程と、スラリ乾燥後の集電体シートを当該集電体シートの幅方向に沿ったそれぞれの切断線で切断することにより、電極集電体が露出するかたちで活物質層と同じ幅寸法の不完全集電体リード部が付帯していて且つ上記活物質層と不完全集電体リード部との境界部に当該不完全集電体リード部よりも幅狭の絶縁材層が形成されている複数枚の電極シート素片を形成する切断工程と、上記電極シート素片のうち不完全集電体リード部の一部を絶縁材層の幅寸法に略合わせて切断して、上記集電体リード部が付帯する電極シートに仕上げる仕上げ工程と、を含むものである。

【0009】

長尺な集電体シートは、集電体シートが幾重にも巻き付けられているシートロールから引き出されたものとし、さらに、塗工工程では、シートロールから引き出された集電体シートと塗工装置の塗工ヘッドとを相対移動させて、共通の塗工ヘッドをもって絶縁体スラリおよび活物質スラリを集電体シートに塗布することが生産性向上の上で望ましい。

【0010】

また、塗工工程で使用される塗工装置は、集電体シートと近接配置されるとともにそれぞれに独立したスラリ状物質供給源から絶縁材スラリおよび活物質スラリが個別に圧送される塗工ヘッドを備えていて、塗工ヘッドには相互に独立した絶縁材スラリの吐出口と活物質スラリの吐出口とが設けられていても良い。

【0011】

活物質の安定供給のためには、塗工ヘッド内において、絶縁材スラリよりも吐出量の大きな活物質スラリの供給経路にチャンバー部が形成されていて、このチャンバー部にエア抜き穴を形成してあることが望ましい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、絶縁テープに代えて絶縁材スラリを塗布し乾燥させることで絶縁材層を形成するので、低コスト化が図れるほか、製造ラインの高速化にも対応することができ、生産性が向上する。

【0013】

また、絶縁材スラリを活物質スラリと共に塗布した上で双方のスラリを実質的に同時に乾燥させることで、絶縁材スラリ単独での乾燥工程を廃止でき、製造工程の簡略化とともに製造コストの一層の低減化が図れる。

【0014】

さらに、不完全集電体リード部の一部を絶縁材層の幅寸法に略合わせて切断するため、絶縁材の無駄がなく、これによってもまた低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】ラミネートフィルム外装体型の薄型リチウムイオン二次電池の概略構造を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）のａ−ａ線に沿った拡大断面図。

【図2】図１に示した電池における電極積層体の分解説明図。

【図3】図１，２に示した電極積層体に使用される正極電極シートの構造を示す図で、（Ａ）は平面説明図、（Ｂ）の同図（Ａ）の正面説明図。

【図4】本発明に係る製造方法の第１の実施の形態を示す図で、製造工程全体の模式的説明図。

【図5】図４の要部拡大説明図。

【図6】図５の塗工装置における塗工ヘッドの詳細を示す図で、（Ａ）は同図（Ｄ）のａ−ａ線に沿う断面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の平面説明図、（Ｃ）は同図（Ａ）の下面図、（Ｄ）は同図（Ａ）の右側面説明図。

【図7】図６の塗工ヘッドの構成要素である第１〜第３のダイプレートそれぞれの平面説明図。

【図8】図４の製造工程での進捗状況を示す説明図。

【図9】図８に続く製造工程での進捗状況を示す説明図。

【図10】図４の第１裁断機の詳細を示す要部斜視図。

【図11】本発明に係る製造方法の第２の実施の形態を示す図で、図４の製造工程での進捗状況を示す説明図。

【図12】図１１に続く製造工程での進捗状況を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１〜９は本発明に係る二次電池用電極シートの製造方法を実施するためのより具体的な形態を示し、ここでは、図１に示すように、ラミネートフィルム外装体型の薄型リチウムイオン二次電池（以下、単に二次電池と言う。）１であって、端子（タブ）として機能する一対の集電体リード部５ｂ，５０ｂが外装体の同一辺から突出するように配置された電極積層体Ｍに使用される電極シートを製造する場合の例を示している。

【0017】

そして、図１の（Ａ）は二次電池１の平面図を、図１の（Ｂ）は同図（Ａ）のａ−ａ線に沿った拡大断面図をそれぞれ示している。また、図２は図１における電極積層体Ｍの分解説明図を、図３は図２における正極電極シート２単体での詳細をそれぞれ示している。

【0018】

図１，２に示すように、二次電池１は、共に矩形状をなす正極としての正極電極シート２と負極としての負極電極シート３との間にセパレータＳを挟み込みながらそれらを多数組積層した電極積層体Ｍを主要素として、当該電極積層体Ｍを互いに接合された外装体としての複合構造の一対のラミネートフィルム４内に封入したものである。

【0019】

正極電極シート２および負極電極シート３は後述するように共にアルミニウムまたは銅その他の金属箔（集電箔）からなる集電体を母体とするものであって、いずれも幅狭のいわゆる集電体リード部５ｂまたは５０ｂとなる集電体露出部（活物質未塗布部）を残して、正極電極シート２については集電体５のうち集電体本体部５ａ上に正極活物質層が、負極電極シート３については同じく集電体本体部上に負極活物質層がそれぞれ形成されているものである。そして、セパレータＳを介して正極電極シート２と極電極シート３とを交互に積層してなる電極積層体Ｍは、集電体リード部５ｂ，５０ｂのそれぞれの一部が外装体である一対のラミネートフィルム４の同一辺から外部に端子（タブ）として突出するようにして、それらの一対のラミネートフィルム４の周縁部同士が重ね合わされた上で熱融着等の手段により互いに接合される。このように周縁部同士が互いに接合された袋状の一対のラミネートフィルム４により電極積層体Ｍが包囲され、内部には電解液が封入されることになる。

【0020】

なお、図１の例では、集電体リード部５ｂ，５０ｂのそれぞれの一部が端子（タブ）として外装体である一対のラミネートフィルム４の外部に突出しているが、この構造に代えて、正極側の集電体リード部５ｂに正極端子を、負極側の集電体リード部５０ｂの負極端子をそれぞれ電気的に接続し、これらの正極端子および負極端子が外装体である一対のラミネートフィルム４の同一辺から外部に突出する構造としても良い。

【0021】

図３は図１，２における電極積層体Ｍのうち正極電極シート２単体での状態を示していて、この正極電極シート２は、例えばアルミニウム箔からなる集電体５を母体とし、集電体５は集電体本体部５ａと当該集電体本体部５ａから延長形成された集電体リード部５ｂとから構成されている。集電体５のうち集電体本体部５ａ上には正極活物質層６が形成されているとともに、この正極活物質層６が形成された集電体本体部５ａよりも幅狭の集電体露出部（活物質未塗布部）が集電体リード部５ｂとして集電体本体部５ａから延長されるかたちで付帯している。そして、正極活物質層６と集電体リード部５ｂとの境界部には、両者にまたがるようにして短絡防止のための絶縁材層７が形成されている。

【0022】

正極活物質層６は、例えば溶剤で溶いたマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ₂Ｏ₄）とバインダであるＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニデリン）とを混合した流動性のある活物質スラリを集電体本体部５ａ上に所定厚みで塗布した上で、これを乾燥させて定着させることにより形成される。また、絶縁材層７としては、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）と活物質スラリのバインダと同じＰＶＤＦとの混合物が用いられる。

【0023】

このような構造は、集電体５および活物質６の材質は異なるものの、負極電極シート３についても基本的に同様である。ここで、絶縁材層７は、正極電極シート２および負極電極シート３のうち少なくともいずれか一方に形成されていれば良い。また、図３では、集電体本体部５ａの片面にのみ正極活物質層６および絶縁材層７を形成する場合の例を示しているが、集電体本体部５ａの両面に正極活物質層６を絶縁材層７とともに形成しても良い。さらに、図３における集電体５、正極活物質層６および絶縁材層７のそれぞれの厚み寸法は、構造上の理解を容易にするために誇張して描いてあり、実際の製品の厚み寸法を示しているものではない。

【0024】

図４は例えば正極電極シート２の製造工程全体の概略を模式的に示している。同図に示す製造工程では、集電体５の母体となる所定幅で且つ長尺箔状の集電体シート５Ａが幾重にも巻かれたシートロールとしての集電体ロール（送り出しロール）８と、塗工装置９の塗工ヘッド（ダイコーター）１０と、乾燥機１１と、引き取りロール１２と、第１裁断機１３と、第２裁断機１４と、回収エリア１６と、仕上げ裁断機１７と、を備えている。

【0025】

集電体ロール８から送り出された長尺箔状の集電体シート５Ａは、ガイドロール１７，１９やバックアップロール１８および引き取りロール１２に巻き掛けられるようにして案内される。そして、その巻き掛け状態をもって集電体シート５Ａに所定の張力が付与されながら所定速度で走行して、第１裁断機１３側に引き取られる。

【0026】

塗工装置９の塗工ヘッド１０はバックアップロール１８による集電体５Ａの巻き掛け部位に近接するように配置される。集電体シート５Ａがバックアップロール１８にバックアップされながら走行する過程で、後述する塗工ヘッド１０の吐出口から活物質スラリおよび絶縁材スラリが吐出されて、集電体シート５Ａに所定厚みで塗布（塗工）される。集電体シート５Ａに塗布された活物質スラリおよび絶縁材スラリは乾燥機１１を通過する過程で乾燥されて活物質層６および絶縁材層７のそれぞれの塗膜として集電体シート５Ａに定着し、ガイドロール１９および引き取りロール１２を経て第１裁断機１３側に引き取られる。

【0027】

ここで、正極電極シート２として、図３に示したように集電体５の片面に正極活物質層６および絶縁材層７を形成したタイプのほか、集電体５の両面に正極活物質層６および絶縁材層７を形成したタイプのものがあることは先に述べた。このような両面に正極活物質層６および絶縁材層７を有する正極電極シートを製造する場合には、乾燥機１１を経ることで片面に正極活物質層６および絶縁材層７が形成された集電体シート５Ａを引き取りロール１２にて一旦巻き取ってロール状にした上で、当該ロールを図４の集電体ロール８として供給して、もう一方の面に正極活物質層６および絶縁材層７を形成することになる。

【0028】

そして、引き取りロール１２の後段の第１裁断機１３、第２裁断機１４および仕上げ裁断機１６において、後述するように長尺な集電体シート５Ａを複数の切断線で裁断することにより、図３に示したような短冊状の複数の正極電極シート２が得られることになる。

【0029】

図５は図４における塗工装置９の詳細を示していて、本実施の形態では、共通且つ単一の塗工ヘッド１０にて図３の正極活物質層６となる活物質スラリおよび絶縁材層７となる絶縁材スラリの双方を同時またはほぼ同時に集電体シート５Ａ（５）に塗布するところに特徴がある。

【0030】

図５に示すように、塗工装置９は、塗工ヘッド１０のほか、活物質スラリ６Ａと絶縁材スラリ７Ａとが個別に貯留されたスラリ状物質供給源としてのスラリタンク２０，２１を有しており、塗工ヘッド１０に対して一方のスラリタンク２０から活物質スラリ６Ａがポンプ２２にて供給されるほか、他方のスラリタンク２１から絶縁材スラリ７Ａがポンプ２３にて供給されることになる。なお、それぞれのスラリ供給経路２４，２５には開閉バルブ２６または２７を設けてある。そして、塗工ヘッド１０からの活物質スラリ６Ａおよび絶縁材スラリ７Ａのそれぞれの吐出および吐出停止のタイミングは、図示外のコントローラによって制御される。

【0031】

また、図６は塗工ヘッド１０の詳細を示していて、この塗工ヘッド１０は、図７に示した第１〜第３のダイプレート２８，２９，３０同士を重ね合わせるとともに、アッパー側およびロア側のホルダープレート３１，３２間にそれらのダイプレート２８〜３０を挟み込んだ上で、図示外のボルト等にて締結することにより構成されている。

【0032】

アッパー側のホルダープレート３１には、図６に示すように断面が半円状で第１のダイプレート２８から見て長方形状のチャンバー部４１とともにエア抜き穴４２が開口形成されていて、このエア抜き穴４２は塗工ヘッド１０内の活物質スラリの通路３３に連通しているとともに、エア抜き穴４２の開放側には開閉弁４３を付帯させてある。

【0033】

また、ロア側のホルダープレート３２には、図６に示すように断面が半円状で第３のダイプレート３０から見て長方形状のチャンバー部３７，３８とともに活物質スラリの流入口３９と絶縁材スラリの流入口４０とがそれぞれ開口形成されていて、図５に示すように、活物質スラリの流入口３９は活物質スラリの供給経路２４に、絶縁材スラリの流入口４０は絶縁材スラリの供給経路２５にそれぞれ接続されることになる。

【0034】

最上段の第１のダイプレート２８は、図７の（Ａ）に示すように、その中央部に比較的大きな矩形状の開口部２８ａが形成されていることにより、第１のダイプレート２８自体がいわゆる中抜き枠状のものとして形成されている。この開口部２８の大きさはアッパー側のホルダープレート３１のチャンバー４１を包含するようにしている。また、中央部の第２のダイプレート２９は、同図（Ｂ）に示すように、第１のダイプレート２８側の開口部２８ａと重なり合う比較的小さな開口部２９ａが形成されている。さらに、最下段の第３のダイプレート３０には、同図（Ｃ）に示すように、第２のダイプレート２９側の開口部２９ａと同じ大きさで且つロア側のホルダープレート３２のチャンバー部３７と重なり合う開口部３０ａが設けられているとともに、ロア側のホルダープレート３２のチャンバー部３８と重なり合う比較的小さな二つの開口部３０ｂが形成されている。さらに、これらの二つの開口部３０ｂの一辺部には当該開口部３０ｂよりも幅狭のスロット部３０ｃが延長形成されている。なお、幅狭でなく同じ幅でも良い。

【0035】

そして、先に述べたように、図７に示した第１〜第３のダイプレート２８〜３０同士を重ね合わせるとともに、図６に示すように、アッパー側およびロア側のホルダープレート３１，３２間にそれらのダイプレート２８〜３０を挟み込んだ上で、図示外のボルト等にて締結することにより、同図から明らかなように、塗工ヘッド１０の内部には活物質スラリの通路３３と絶縁材スラリの通路３４とが形成されるとともに、塗工ヘッド１０の先端面には、第２のダイプレート２９を挟んでその下方側に上記絶縁材スラリの通路３４に連通する左右一対の絶縁材スラリの吐出口３５が、第２のダイプレート２９の上方側に上記活物質スラリの通路３３に連通する活物質スラリの吐出口３６がそれぞれ開口形成される。

【0036】

活物質スラリは絶縁材スラリよりも高い精度で安定して吐出させる必要があるため、該当するチャンバー部の容量を大きく確保する必要がある。そこで、一つの塗工ヘッド１０で活物質スラリおよび絶縁材スラリの二種類のスラリをほぼ同時に吐出する場合に、アッパー側のホルダープレート３１およびロア側のホルダープレート３２のうちいずれか一方のホルダープレートから活物質スラリを流入させ、他方のホルダープレートから絶縁材スラリを流入させようとすると、チャンバー部は片側のみとなりチャンバー部の容積が不足することが考えられる。

【0037】

そのため、図６，７に示す塗工ヘッド１０では、アッパー側のホルダープレート３１のチャンバー部４１とロア側のホルダープレート３２のチャンバー部３７との間に、第１のダイプレート２８の開口部２８ａ、第２のダイプレート２９の開口部２９ａ、第３のダイプレート３０の開口部３０ａをそれぞれ設け、これらを連結することで十分な容量を確保するようにしている。このような構造では、アッパー側のホルダープレート３１のチャンバー部４１にエアが溜まってしまうことも考えられるため、エア抜き穴４２と開閉弁４３を設けている。

【0038】

図８は図４，５に示した塗工装置９による塗工工程の詳細を示している。同図に示すように、図４の集電体ロール８から引き出された所定幅で且つ長尺な集電体シート５Ａがバックアップロール１８にてバックアップされながら矢印Ｑ１方向に所定速度で連続的に走行している。また、図４，５に示すように、集電体シート５Ａをはさんでバックアップロール１８と対向配置された塗工ヘッド１０は定位置固定式のものとなっていて、塗工ヘッド１０からは活物質スラリと絶縁材スラリとが同時に吐出されるようになっている。ただし、後述するように、活物質スラリが連続吐出であるのに対して、絶縁材スラリは間歇吐出となっている。

【0039】

なお、図６の（Ａ），（Ｄ）に示した塗工ヘッド１０に対する集電体シート５Ａの走行方向は上向きとなるが、図８，９では、説明の都合上、集電体シート５Ａの走行方向を下向きとしてある。

【0040】

図８の（ａ）〜（ｆ）に示すように、バックアップロール１８にバップアップされている長尺な集電体シート５Ａが連続的に走行している過程で、塗工ヘッド１０から図５のように活物質スラリ６Ａおよび絶縁材スラリ７Ａの双方を吐出すると、活物質スラリ６Ａが集電体シート５Ａの長手方向に所定幅で連続的に塗布されるとともに、活物質スラリ６Ａの塗布幅の両端部において絶縁材スラリ７Ａが所定の間隔（ピッチ）で集電体シート５Ａの長手方向に間歇的に塗布される。

【0041】

この場合において、絶縁材スラリ７Ａの塗布位置においてその絶縁材スラリ７Ａの吐出タイミングを活物質スラリ６Ａのそれよりもわずかに先行させることで、活物質スラリ６Ａと絶縁材スラリ７Ａとは集電体シート５Ａの幅方向で所定量だけ互いにオーバーラップするかたちとなる。また、絶縁材スラリ７Ａを含む活物質スラリ６Ａの塗布幅は集電体シート５Ａの幅寸法よりも小さいものとされる。

【0042】

こうして活物質スラリ６Ａおよび絶縁材スラリ７Ａの双方が塗布された集電体シート５Ａは、図４に示した乾燥機１１を経ることにより、それらの活物質スラリ６Ａおよび絶縁材スラリ７Ａがそれぞれ乾燥・固化することにより集電体シート５Ａに定着して、活物質層６および絶縁材層７となる。

【0043】

なお、図８では集電体シート５Ａ上の一条の連続塗工の例を示したが、これに限るものではなく、二条以上の複数条の塗工も可能である。

【0044】

図９は図４の乾燥機１１を経た後の第１裁断機１３、第２裁断機１４および仕上げ裁断機１６での裁断工程の詳細を示している。

【0045】

図９の（ａ），（ｂ）のほか図１０に示すように、第１裁断機１３ではガイドロール４４，４５，４６のほかロータリーカッター４７が用意されており、所定速度で走行する集電体シート５Ａにロータリーカッター４７を当てることで、集電体シート５Ａの長手方向に沿った切断線、すなわち集電体シート５Ａを幅方向に二分する切断線Ｃ１にて当該集電体シート５Ａを幅狭の二つの幅狭集電体シート５Ｂに切断する。そして、二分された幅狭集電体シート５Ｂは後段の第２裁断機１４側に引き取られる。なお、二分しない実施の形態、つまり図９の左側だけの一条の場合には切断線Ｃ１は必要ない。

【0046】

一方、第２裁断機１４では図示しない直刃式の複数のカッターが用意されており、図９の（ｂ），（ｃ）に示すように、先の集電体シート５Ａの長手方向に沿った切断線Ｃ１に直交する切断線、すなわち集電体シート５Ａの幅方向に沿った複数（４本）の切断線Ｃ２にてそれぞれの幅狭集電体シート５Ｂをその長手方向で切断・分割して、それぞれの幅狭集電体シート５Ｂから三つの短冊状の電極シート素片５Ｃを個別に切り出す。これにより、当初の集電体シート５Ａの長手方向の連続性が断たれて、第２裁断機１４を経ることで当初の幅寸法Ｗの集電体シート５Ａから合計で６枚の短冊状の電極シート素片５Ｃが同時に切り出されたことになる。そして、第２裁断機１４にて得られた合計６枚の短冊状の電極シート素片５Ｃは、整列・積層されて後段の回収エリア１５に一旦回収される。

【0047】

ここで、図９の（ｄ）に示すように、それぞれの短冊状の電極シート素片５Ｃには、活物質層６と同じ幅の集電体露出部または活物資未塗布部が不完全集電体リード部（集電体延長部）２Ａとして付帯している。そこで、図４の回収エリア１５に回収された複数枚の短冊状の電極シート素片５Ｃは、さらに後段の仕上げ裁断機１６に送られ、図９の（ｄ），（ｅ）に示すように、互いに直交する２本の切断線Ｃ３にて不完全集電体リード部２Ａの一部を切断除去する。こうすることにより、図３に示したように、正極活物質層６が表面に形成された集電体本体部５ａと、集電体本体部５ａの一辺側で接続され当該一辺部より幅狭の集電体リード部５ｂと、を有する正極電極シート２が初めて得られることになる。

【0048】

以上の説明から明らかなように、図４，５の塗工装置９での作業が活物質スラリ６Ａおよび絶縁材スラリ７Ａの塗工のための塗工工程に相当し、乾燥機１１での乾燥作業が乾燥工程に相当する。また、図４の第１裁断機１３および第２裁断機１４での裁断（切断）作業が複数枚の電極シート素片５Ｃを形成する切断工程に相当し、同様に図４の仕上げ切断機１６での裁断（切断）作業が上記電極シート素片５Ｃを電極シート２に仕上げる仕上げ切断工程に相当する。

【0049】

このように本実施の形態によれば、絶縁テープに代えて絶縁材スラリ７Ａを塗布し乾燥することで、正極電極シート２における正極活物質層６と集電体リード部５ｂとの境界部に絶縁材層７を形成するようにしているので、絶縁テープを用いる場合と比べて低コスト化とともに製造ラインの高速化を図ることができ、生産性に優れたものとなる。特に、絶縁材スラリ７Ａを活物質スラリ６Ａとともに塗布した上で双方のスラリ６Ａ，７Ａを実質的に同時に乾燥させることで、絶縁材スラリ７Ａ単独での乾燥工程を廃止できるから、製造工程の簡略化とともに製造コストの一層の低減化が図れるようになる。その上、不完全集電体リード部２Ａの一部を絶縁材層７の幅寸法に略合わせて切断するため、絶縁材層７の切断が抑制されるので、それらの絶縁材スラリ７Ａの無駄がなく、これによってもまた一段と低コスト化に寄与できる。また、絶縁材層７と活物質スラリ６Ａとの重なりを少なくできるので、活物質スラリの有効面積の減少を最小化することができる。

【0050】

なお、本実施の形態の電極シートの製法は、先に述べたように、集電体５の両面に絶縁材層７とともに活物質層６を有するタイプの電極シートの製造にも適用できるほか、図１，２に示した負極電極シート３の製造にも同様に適用できることは言うまでもない。

【0051】

また、上記実施の形態では、図９に示すように、絶縁材スラリ７Ａは集電体シート５Ａの長手方向に沿って間歇的に塗布する一方で、活物質スラリ６Ａは集電体シート５Ａの長手方向に沿って連続的に塗布するようにしているが、図９の（ｃ）の絶縁材スラリ７Ａを含む６枚分の活物質スラリ６Ａを集電体シート５Ａの長手方向に沿って間歇的に塗布することも可能である。

【0052】

図１１，１２は図４とほぼ同様の製造工程を前提とした本発明に係る製造方法の第２の実施の形態を示している。

【0053】

図１１において、符号Ｑ１は図４の集電体ロール８から引き出された長尺な集電体シート５Ａの走行方向を示していて、同図（ａ）に示すように、最初に集電体シート５Ａの幅方向の三箇所に間歇的に絶縁材スラリ７Ａを塗布し、次いで同図（ｂ）に示すように、複数の絶縁材スラリ７Ａとオーバーラップするように活物質スラリ６Ａを集電体シート５Ａの幅方向全幅にわたってストライプ状に塗布する。このような複数の絶縁材スラリ７Ａの塗布と活物質スラリ６Ａのストライプ状の塗布とを１サイクルとして、同図（ｃ），（ｄ）に示すように、上記サイクルを集電体シート５Ａの長手方向で間歇的に繰り返す。

【0054】

ここで、上記のような活物質スラリ６Ａおよび絶縁材スラリ７Ａの塗工は、図６に示したような塗工ヘッド１０を活物質スラリ６Ａ用のものと絶縁材スラリ７Ａ用のものとにそれぞれ独立させ、それら二つの塗工ヘッドを集電体シート５Ａの走行方向において直列に配置することで容易に実施可能である。

【0055】

なお、図８のように幅方向に二つの絶縁材を配置する場合には、図７で示した第３のダイプレート３０のように二本のスロット３０ｃで良いが、図１１で示すように幅方向に三つの絶縁材を配置するには、図７の第３のダイプレート３０のスロット３０ｃを３本とすることで実現可能となる。

【0056】

続いて、図１２の（ａ），（ｂ）に示すように、図４の第１裁断機１３にて、集電体シート５Ａの長手方向に沿った切断線、すなわち集電体シート５Ａを幅方向に三等分する二本の切断線Ｃ４にて当該集電体シート５Ａを幅狭の三つの幅狭集電体シート５Ｄに切断する。

【0057】

さらに、図１２の（ｃ）に示すように、図４の第２裁断機１４にて、先の集電体シート５Ａの長手方向に沿った切断線Ｃ４に直交する切断線、すなわち集電体シート５Ａの幅方向に沿った複数の切断線Ｃ５にて長手方向で三つの幅狭電極シート素片５Ｄをそれぞれ切断・分割して、それぞれの幅狭集電体シート５Ｄから三つの短冊状の電極シート素片５Ｅを個別に切り出す。これにより、当初の集電体シート５Ａの長手方向の連続性が断たれて、第２裁断機１４を経ることで当初の幅寸法Ｗの集電体シート５Ａから合計で６枚の短冊状の電極シート素片５Ｅが同時に切り出されたことになる。そして、第２裁断機１４にて得られた合計６枚の短冊状の電極シート素片５Ｅは、整列・積層されて後段の回収エリア１５に一旦回収される。

【0058】

続いて、図４の回収エリア１５に回収された複数枚の短冊状の電極シート素片５Ｅは、さらに後段の仕上げ裁断機１６に送られ、図１２の（ｃ），（ｄ）に示すように、互いに直交する２本の切断線Ｃ６にて不完全集電体リード部（集電体延部）２Ａの一部を切断除去する。こうすることにより、図３に示したような正極電極シート２が得られることになる。

【0059】

この第２の実施の形態においても先の第１の実施の形態と同様の効果が得られることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0060】

２…正極電極シート
２Ａ…不完全集電体リード部
５…集電体
５Ａ…集電体シート
５Ｂ…幅狭集電体シート
５ｂ…集電体リード部
５Ｃ…電極シート素片
５Ｄ…幅狭集電体シート
５Ｅ…電極シート素片
６…正極活物質層
６Ａ…活物質スラリ
７…絶縁材層
７Ａ…絶縁材スラリ
８…集電体ロール（シートロール）
９…塗工装置
１０…塗工ヘッド
２８…第１のダイプレート
２８ａ…開口部
２９…第２のダイプレート
２９ａ…開口部
３０…第３のダイプレート
３０ａ…開口部
３０ｂ…開口部
３１…アッパー側のホルダープレート
３２…ロア側のホルダープレート
３３…活物質スラリの通路
３５…絶縁材スラリの吐出口
３６…活物質スラリの吐出口
３７…チャンバー部
３８…チャンバー部
４１…チャンバー部
４２…エア抜き穴
Ｃ１…切断線
Ｃ２…切断線
Ｃ３…切断線
Ｃ４…切断線
Ｃ５…切断線
Ｃ６…切断線
Ｓ…セパレータ
Ｍ…電極積層体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】