特許 6036627 蓄電装置の製造方法

(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】6036627

(24)【登録日】2016年11月11日

(45)【発行日】2016年11月30日

(54)【発明の名称】蓄電装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/04 20060101AFI20161121BHJP

   H01G 11/84 20130101ALI20161121BHJP

   H01M 4/139 20100101ALI20161121BHJP

【ＦＩ】

   H01M4/04 A

   H01G11/84

   H01M4/139

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-195468(P2013-195468)

(22)【出願日】2013年9月20日

(65)【公開番号】特開2015-60796(P2015-60796A)

(43)【公開日】2015年3月30日

【審査請求日】2015年12月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(72)【発明者】

【氏名】嵯峨 庄太

【審査官】 藤原 敬士

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１５９３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０４６１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ４／０４

Ｈ０１Ｇ １１／８４

Ｈ０１Ｍ ４／１３９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に活物質層を有する電極を備える蓄電装置の製造方法であって、
搬送される前記電極となるべき帯状の金属箔シートの表面に、前記活物質層を塗工する塗工工程と、
前記金属箔シートの表面に、前記活物質層を全体的に覆うセラミック層を形成する被覆工程と、
前記活物質層が塗工され、かつ、前記セラミック層が形成された領域の前記金属箔シートを、前記電極の形状に打ち抜く打抜工程と
を含み、
前記塗工工程の後であって、かつ、前記被覆工程の前に、前記金属箔シートの表面に、前記活物質層の塗工位置を基準とするマークを形成するマーキング工程
をさらに含む、蓄電装置の製造方法。

【請求項2】

前記塗工工程の後であって、かつ、前記被覆工程の前に、前記活物質層をプレスするプレス工程をさらに含み、
前記プレス工程の後に、前記マーキング工程をおこなう、請求項１に記載の蓄電装置の製造方法。

【請求項3】

前記塗工工程において、前記金属箔シートの搬送方向に沿って連続的に帯状の前記活物質層を塗工する、請求項１または２に記載の蓄電装置の製造方法。

【請求項4】

前記塗工工程において、前記金属箔シートの搬送方向に沿って間欠的に矩形状の前記活物質層を塗工する、請求項１または２に記載の蓄電装置の製造方法。

【請求項5】

前記蓄電装置が二次電池である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄電装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、蓄電装置の一種である二次電池としては、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などがよく知られている。このような二次電池は、蓄電要素として、表面に活物質層を有する電極（正極又は負極）とセパレータとを積層又は捲回することで電極組立体を構成し、この電極組立体がケースに収容された構成を有する。

【0003】

たとえば、下記特許文献１、２には、二次電池の製造方法として、帯状の金属箔シートの表面に活物質層を塗工した後、各電極の形状に打ち抜く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２０１１−１３４４７９号公報

【特許文献2】特開２００９−２６６７３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、電極間の絶縁性を向上させる等の目的で、金属箔シートに塗工された活物質層をセラミック層で覆う技術について、開発が進められている。

【0006】

ただし、セラミック層で活物質層を覆った場合には、位置検出用のカメラが活物質層の位置を検出できない。これは、セラミック層による被覆時、製造誤差などによる位置ズレが生じても、活物質層上に、セラミック層で覆われない部位が生じないように、活物質層の塗工部よりも、セラミック層の被覆部の面積を大きく設定することによる。このため、活物質層の外周縁は、セラミック層で覆われてしまう。そのため、高い位置精度で金属箔を打ち抜くことが困難であり、打ち抜き位置が大幅にずれた場合には、電極特性の低下を招いてしまう。

【0007】

そこで、本発明は、電極特性の向上が図られた蓄電装置の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一形態に係る蓄電装置の製造方法は、表面に活物質層を有する電極を備える蓄電装置の製造方法であって、搬送される電極となるべき帯状の金属箔シートの表面に、活物質層を塗工する塗工工程と、金属箔シートの表面に、活物質層を全体的に覆うセラミック層を形成する被覆工程と、活物質層が塗工され、かつ、セラミック層が形成された領域の金属箔シートを、電極の形状に打ち抜く打抜工程とを含み、塗工工程の後であって、かつ、被覆工程の前に、金属箔シートの表面に、活物質層の塗工位置を基準とするマークを形成するマーキング工程をさらに含む。

【0009】

この蓄電装置の製造方法においては、マーキング工程において金属箔シートの表面に形成されたマークを、その後の打抜工程の際の位置検出に利用することができる。そのため、高い位置精度で電極の形状に打ち抜くことができ、高い電極特性を実現することができる。

【0010】

また、塗工工程の後であって、かつ、被覆工程の前に、活物質層をプレスするプレス工程をさらに含み、プレス工程の後に、マーキング工程をおこなう態様であってもよい。プレス工程において活物質層の寸法形状が変わる場合でも、プレス工程の後にマーキング工程をおこなうことで、高い位置精度で金属箔の形状に打ち抜くことできる。

【0011】

さらに、塗工工程において、金属箔シートの搬送方向に沿って連続的に帯状の活物質層を塗工する態様であってもよく、また、金属箔シートの搬送方向に沿って間欠的に矩形状の活物質層を塗工する態様であってもよい。

【0012】

なお、上記蓄電装置は二次電池であってもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、電極特性の向上が図られた蓄電装置の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の一形態に係る蓄電装置の製造方法を示したフロー図である。

【図2】図２は、図１に示した製造方法の一工程を示した図である。

【図3】図３は、図１に示した製造方法の一工程を示した図である。

【図4】図４は、（ａ）図１に示した製造方法の一工程を示した図であり、（ｂ）ＩＶｂ−ＩＶｂ線断面図である。

【図5】図５は、電極の寸法形状を示した図である。

【図6】図６は、異なる態様の製造方法の一工程を示した図である。

【図7】図７は、異なる態様の製造方法の一工程を示した図である。

【図8】図８は、（ａ）異なる態様の製造方法の一工程を示した図であり、（ｂ）ＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。

【0016】

図１は、蓄電装置の製造方法として、二次電池の製造方法を示したフロー図である。図１に示すように、この製造方法には、塗工工程Ｓ１０、乾燥工程Ｓ１２、プレス工程Ｓ１４、被覆工程Ｓ１６、打抜工程Ｓ１８が含まれる。

【0017】

塗工工程Ｓ１０では、図２に示すように、ロール状に巻かれた帯状の金属箔シート１０を順次繰り出し、その表面に、活物質層１２を塗工する。

【0018】

金属箔シート１０は、蓄電装置の電極を構成する個々の金属箔となるべきシートであり、たとえば負極であれば銅や、正極であればアルミニウムなどで構成されている。金属箔シート１０は、その表面が十分に張られた状態で搬送方向Ｄに搬送される。

【0019】

活物質層１２は、金属酸化物や炭素材料等の活物質、および導電材、結着剤、増粘剤を含む層であり、塗工工程Ｓ１０においては塗工される際は溶剤を含むスラリー状態である。活物質層１２は、金属箔シート１０の表面に、金属箔シート１０の搬送方向Ｄに沿って、均一幅、かつ、均一厚さで連続的に塗工される。

【0020】

乾燥工程Ｓ１２では、塗工工程Ｓ１０により金属箔シート１０の表面に塗工された活物質層１２を、所定の乾燥条件において乾燥させる。乾燥により、活物質層１２においては、その内部に含まれる溶媒等が蒸散される。

【0021】

プレス工程Ｓ１４では、乾燥工程Ｓ１２により乾燥された活物質層１２を、ロールプレスによりプレスする。プレスにより、活物質層１２が高密度で固化される。なお、プレス時の圧力により、プレスの前後で、活物質層１２の寸法形状が若干変わり（たとえば、最大１ｍｍ程度）、たとえば、活物質層１２は幅方向に延びる。

【0022】

被覆工程Ｓ１６では、プレス工程Ｓ１４によりプレスされた活物質層１２を、セラミック層１４で全体的に覆う。セラミック層１４は、上述した活物質層１２同様、金属箔シート１０の表面に、金属箔シート１０の搬送方向Ｄに沿って、均一幅、かつ、均一厚さで塗工される。セラミック層１４の幅は、活物質層１２の幅よりも広く、セラミック層１４は、活物質層１２の幅方向の両端部を覆う。セラミック層１４の材料としては、たとえばアルミナ、シリカや酸化チタン、およびこれらを混合したもの等を採用することができる。

【0023】

なお、上述した活物質層１２およびセラミック層１４は、金属箔シート１０の表面だけでなく、図４（ｂ）に示すように、金属箔シート１０の裏面の対応領域に同じように設けられる。

【0024】

打抜工程Ｓ１８では、金属箔シート１０のうち、活物質層１２が塗工され、かつ、セラミック層１４が形成された領域を、図５に示す電極２０の形状に打ち抜く。図５に示すように、電極２０は、矩形状の本体部２２の一辺から、矩形状のタブ部２４が突出した形状を有している。本体部２２には、その全面に、上述した活物質層１２が形成されている。一方、タブ部２４は、本体部２２に近接する一部領域にのみ活物質層１２が形成されており、その他の領域には活物質層１２は形成されない。電極２０は、タブ部２４のうちの活物質層１２およびセラミック層１４が形成されていない領域において、二次電池の電極端子と電気的に接続される。なお、打ち抜きには、公知の打抜機（切断装置）を用いることができ、金属箔シート１０の搬送方向Ｄに沿う方向の打ち抜きと金属箔シート１０の幅方向に沿う方向の打ち抜きの２段階でおこなわれる。なお、電極２０は、その後の工程において複数積層されて、二次電池の電極組立体を構成する。

【0025】

ここで、電極２０の寸法は、負極に用いる場合には、たとえば幅Ｗが１３６ｍｍであり、高さＨが１０８．５ｍｍである。また、タブ部２４のうちの活物質層１２は形成された領域の高さは４ｍｍである。このような電極２０の寸法は、電極特性に大きく影響するため、高い精度が要求される。その寸法精度の要求は、一例として、誤差±０．５ｍｍ以内である。

【0026】

ただし、上述した製造方法のように、金属箔シート１０の表面に形成された活物質層１２をセラミック層１４で覆うと、位置検出用のカメラで活物質層１２の位置（たとえば、活物質層１２の縁の位置）を検出できなくなる。そのため、打抜工程Ｓ１８において、打ち抜かれるべき電極２０の領域の位置を、精度良く求めることができない。

【0027】

そこで、本実施形態においては、上述した塗工工程Ｓ１０と被覆工程Ｓ１６との間、より詳細には、プレス工程Ｓ１４と被覆工程Ｓ１６との間に、マーキング工程Ｓ２０を含む。

【0028】

マーキング工程Ｓ２０では、金属箔シート１０の表面に、活物質層１２の塗工位置を基準とするマークＭを形成する。マークＭは、直線状であり、図３に示すように、活物質層１２と外周縁をなす一辺と平行に延在し（すなわち、搬送方向Ｄに沿って延在し）、かつ、活物質層１２の外周縁の一辺から所定距離（たとえば、２〜３ｍｍ）だけ離間するように形成される。マークＭの形成には、ペン、インクジェット、ディスペンサ、ローラマーカ、テープ等を用いることができる。マークＭの形状は、直線状に限らず、マークＭに直交した短直線状や十字状や三角や四角のドット状、およびこれらを組み合わせた形状等であってもよい。

【0029】

マークＭは、図４に示すように、被覆工程Ｓ１６において、セラミック層１４に覆われない位置に設けられ、被覆工程Ｓ１６の後でもセラミック層１４から露出しているため、位置検出用のカメラで検出することができる。つまり、マークＭを、被覆工程Ｓ１６の後におこなわれる打抜工程Ｓ１８の際の位置検出に利用することができる。

【0030】

したがって、上述した蓄電装置の製造方法においては、金属箔シート１０を、高い位置精度で電極２０の形状に打ち抜くことができ、高い電極特性を実現することができる。

【0031】

また、上述した蓄電装置の製造方法においては、特に、プレス工程Ｓ１４の後に、マーキング工程Ｓ２０をおこなっている。そのため、乾燥工程Ｓ１２やプレス工程Ｓ１４において活物質層１２の寸法形状が変わった場合、マーキング工程では、その寸法形状が変わった活物質層１２の位置を基準にマークＭを形成することができる。したがって、寸法形状が変わる前の活物質層１２の位置を基準にする場合に比べて、より高い位置精度で電極２０の形状に打ち抜くことできる。

【0032】

なお、以上の説明においては、金属箔シート１０の表面に、活物質層１２を連続的に塗工する連続塗工について説明したが、活物質層を間欠的に塗工する間欠塗工においても、同様の効果を奏する。

【0033】

間欠塗工では、塗工工程Ｓ１０において、図６に示すように、金属箔シート１０の表面に、矩形状の活物質層１２Ａが形成される。活物質層１２Ａは、金属箔シート１０の搬送方向Ｄに沿って所定間隔で同一形状に形成される。また、マーキング工程Ｓ２０においては、図７に示すように、隣り合う活物質層１２Ａの間の領域に、対応する活物質層１２Ａから所定距離だけ離間するように、金属箔シート１０の幅方向に延びるマークＭが形成される。さらに、被覆工程Ｓ１６工程においては、図８に示すように、矩形状のセラミック層１４Ａで、各活物質層１２Ａを全体的に覆う。なお、マークＭは、被覆工程Ｓ１６において、セラミック層１４Ａに覆われない位置に設けられ、被覆工程Ｓ１６の後でもセラミック層１４Ａから露出する。

【0034】

したがって、連続塗工だけでなく、間欠塗工であっても、セラミック層１４Ａから露出するマークＭを、被覆工程Ｓ１６の後におこなわれる打抜工程Ｓ１８の際の位置検出に利用することができる。それにより、金属箔シート１０を、高い位置精度で電極２０の形状に打ち抜くことができ、高い電極特性を実現することができる。

【0035】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

【0036】

たとえば、蓄電装置は、リチウムイオン二次電池等の二次電池に限らず、その他の蓄電装置（たとえば電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等）であってもよい。

【符号の説明】

【0037】

１０…金属箔シート、１２、１２Ａ…活物質層、１４、１４Ａ…セラミック層、２０…電極、Ｍ…マーク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】