JP2001243944A

JP2001243944A - 電極製造装置、電極及び電池の製造方法

Info

Publication number: JP2001243944A
Application number: JP2000054440A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Hasegawa; 大輔長谷川; Toshio Hikichi; 敏夫引地
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2001-09-07

Abstract

(57)【要約】【課題】電極部エッジの寸法精度を保ちつつ塗工速度
を向上させる。【解決手段】集電体上に電極合剤が塗布されてなる電
極を製造するに際し、フラットスクリーン印刷法により
電極合剤を集電体上に塗布する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集電体上に電極合
剤が塗布されてなる電極を製造する電極製造装置、電極
及び電池の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラ一体型ビデオテープレコー
ダ、携帯電話、携帯用コンピュータ等のポータブル電子
機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。そ
してここれらの電子機器のポータブル電源として、電
池、特に二次電池、中でも非水電解質二次電池（いわゆ
るリチウムイオン電池）について、薄型や折り曲げ可能
な電池の研究開発が活発に進められている。

【０００３】このような形状自在な電池の電解質として
固体化した電解液の研究は盛んであり、特に可塑剤を含
んだ固体電解質であるゲル状電解質や、高分子にリチウ
ム塩を溶かし込んだ高分子固体電解質が注目を浴びてい
る。

【０００４】一方で、こうした電池の薄型軽量というメ
リットを生かすべく、プラスチックフィルムやプラスチ
ックフィルムと金属フィルムとを張り合わせたいわゆる
ラミネートフィルムを用いて封入するタイプの電池が種
々検討されている。

【０００５】リチウムイオン二次電池用の電極は、集電
用のリードタブを溶着するため電極未途工部を残すいわ
ゆる間欠塗布を行うか、あるいは全面に電極を塗布後、
リードタブ部分を取り付ける部分の電極活物質層を剥離
させている。

【０００６】間欠塗布を行う方法としては、例えば図９
及び図１０に示すように、電極合剤３２を押し出すダイ
ヘッド部に、一対のダイブロック３０ａ，３０ｂからな
るシャッター機構３１を設置し、このシャッター機構３
１を開閉することにより、集電体３３上への電極合剤供
給をオン・オフしている。すなわち、図９に示すように
シャッター３１が開かれているときには、電極合剤３２
が集電体３３上に供給される。また、図１０に示すよう
にシャッター３１が閉ざされているときには、電極合剤
３２は集電体３３上に供給されない。これらの動作を繰
り返すことにより、間欠塗工が完了する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような間欠塗布においては、シャッターの開閉を機械
的に行っているため、塗工速度は限界がある。さらに、
間欠塗布によると、図１１に拡大して示すように、集電
体３３の幅方向について電極合剤３２の供給が均一に行
われず、塗布不良が生じてしまう場合がある。その結
果、図１１中、円Ａ部分に示すように、電極合剤３３の
塗り始め部分の端部では塗り欠きが生じ、一方、図１１
中、円Ｂ部分に示すように、塗り終わり部分に端部では
液ダレが生じてしまう。その他にも、図１１中、円Ｃ部
分に示すように、電極合剤３３の塗布部分と未塗布部分
の境目が直線ではなく波打った形状となってしまう。

【０００８】電極合剤３２が塗布された集電体３３を所
定形状に切断して電極とする場合に、このような塗布不
良が生じた部分は切断して除去しなければならないた
め、製造歩留まりを低下させてしまう。また、このよう
な塗布不良のある電極を用いて非水電解質電池を作製し
たときには、得られる非水電解質電池の容量密度に好ま
しくない影響を与えてしまう。

【０００９】このような電極合剤の塗り始め及び塗り終
わりにおける塗布不良は、塗布速度を低下させることで
ある程度解決することはできるが、そうすると生産性が
大幅に低下してしまう。

【００１０】また、現在、上述した電池において、複雑
な形状の電池に対する要求が高まって、それにより電池
素子を構成する電極形状も複雑化している。従来の技術
では、非水電解質電池素子を構成する電極は、電極部分
が長方形の場合、上記シャッター方式や剥離方式によっ
て作成したロール状の電極シートをスリットして不必要
な部分をカットする事で対応している。異形状の場合、
規定の形状にするため、上記のシャッター方式や剥離方
式によって活物質層またはゲル電解質層を塗工し、切り
抜きもしくは打ち抜きを行い、作製している。

【００１１】上記塗工方式では、異形状の電極を切り抜
きもしくは打ち抜きを行う場合、未使用部分の材料のロ
スが大きく、再生するとしても、再生に費やされるコス
トと余分な電極塗工材料を制作する費用と時間分のコス
トがかかる。

【００１２】本発明は、上述したような従来の実情に鑑
みて提案されたものであり、電極部エッジの寸法精度を
保ちつつ塗工速度を向上することができ、さらに、異形
状電極の要求にも対応可能な電極製造装置、電極及び電
池の製造方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の電極製造装置
は、集電体上に電極合剤を塗布して電極を製造する電極
製造装置であって、上記集電体上に配され所定形状に形
成されたメッシュ状の開口部を有する略平面状のスクリ
ーンと、上記スクリーン上に上記電極合剤を供給する電
極合剤供給部と、上記電極合剤供給部から上記スクリー
ン上に供給された上記電極合剤を所定の圧力で当該スク
リーン上に押し広げるスキージーとを備える。

【００１４】そして、本発明の電極製造装置では、上記
電極合剤供給部が上記スクリーン上に電極合剤を供給
し、上記スキージーが上記スクリーン上に供給された上
記電極合剤を所定の圧力で当該スクリーン上に押し広
げ、上記スクリーン上に押し広げられた上記電極合剤の
うち、上記メッシュ状の開口部を通り抜けた電極合剤の
みが上記集電体上に供給されることで、上記集電体上に
上記所定形状に上記電極合剤を塗布することを特徴とす
る。

【００１５】上述したような本発明に係る電極製造装置
では、上記集電体上に配された上記スクリーン上に供給
され、押し広げられた上記電極合剤のうち、上記メッシ
ュ状の開口部を通り抜けた電極合剤のみが上記集電体上
に供給されることで、上記集電体上に上記所定形状に上
記電極合剤を塗布しているので、電極合剤の塗布部と非
塗布部とを明確に区分することができる。また、この電
極製造装置では、上記スクリーンの開口部の形状を変え
ることで、様々な形状の電極についても容易に製造する
ことができる。

【００１６】また、本発明の電極の製造方法は、集電体
上に電極合剤が塗布されてなる電極を製造するに際し、
フラットスクリーン印刷法により上記電極合剤を上記集
電体上に塗布することを特徴とする。

【００１７】上述したような本発明に係る電極の製造方
法では、上記電極合剤を上記集電体上に塗布する際に、
フラットスクリーン印刷法を採用しているので、塗布速
度を落とさずに、電極合剤の塗布部と非塗布部とが明確
に区分される。

【００１８】また、本発明の電池の製造方法は、正極
と、負極と、上記正極と上記負極との間に介在される電
解質とを備えた電池の製造方法であって、上記正極又は
上記負極を作製する際に、電極合剤を集電体上に塗布す
る塗布工程を有し、上記塗布工程において、フラットス
クリーン印刷法により上記電極合剤を上記集電体上に塗
布することを特徴とする。

【００１９】上述したような本発明に係る電池の製造方
法では、上記塗布工程で上記電極合剤を上記集電体上に
塗布する際に、フラットスクリーン印刷法を採用してい
るので、塗布速度を落とさずに、電極合剤の塗布部と非
塗布部とが明確に区分される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００２１】本発明を適用して製造されるゲル電解質電
池１の一構成例を図１乃至図５に示す。このゲル電解質
電池１は、矩形状の正極２と、正極２と対向して配され
た矩形状の負極３と、正極２及び負極３上に形成された
ゲル電解質層４とを備える。

【００２２】そして、このゲル電解質電池１は、図２及
び図３に示すように、正極２と負極３とがゲル電解質層
４を介して積層されてなる電極素子５が、絶縁材料から
なる外装フィルム６により覆われて密閉されている。そ
して、正極２には正極端子７が、負極３には負極端子８
がそれぞれ接続されており、これらの正極端子７と負極
端子８とは、外装フィルム６の周縁部である封口部に挟
み込まれている。なお、図３は、図２に示される電極素
子５の断面を拡大して示す断面図である。

【００２３】上記正極２は、図４に示すように、正極活
物質と結着剤とを含有する正極活物質層２ａが正極集電
体２ｂ上に形成されている。正極集電体２ｂには例えば
アルミニウム箔等の金属箔が用いられる。

【００２４】正極活物質には、目的とする電池の種類に
応じて金属酸化物、金属硫化物又は特定の高分子を用い
ることができる。

【００２５】例えば、リチウム一次電池を構成する場
合、正極活物質としては、ＴｉＳ₂、ＭｎＯ₂、黒鉛、Ｆ
ｅＳ₂等を使用することができる。また、リチウム二次
電池を構成する場合、正極活物質としては、ＴｉＳ₂、
ＭｏＳ₂、ＮｂＳｅ₂、Ｖ₂Ｏ₅等の金属硫化物あるいは酸
化物を使用することができる。また、ＬｉＭ_xＯ₂（式中
Ｍは一種以上の遷移金属を表し、ｘは電池の充放電状態
によって異なり、通常０．０５以上、１．１０以下であ
る。）を主体とするリチウム複合酸化物等を使用するこ
とができる。このリチウム複合酸化物を構成する遷移金
属Ｍとしては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が好ましい。このよ
うなリチウム複合酸化物の具体例としてはＬｉＣｏ
Ｏ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＮｉｙＣｏ_1-yＯ₂（式中、０＜
ｙ＜１である。）、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄等を挙げることができ
る。これらのリチウム複合酸化物は、高電圧を発生で
き、エネルギー密度的に優れた正極活物質となる。特
に、大容量を得られるという点から、正極活物質として
スピネル型結晶構造を有するマンガン酸化物又はリチウ
ムマンガン複合酸化物を用いることが好ましい。正極２
には、これらの正極活物質の複数種をあわせて使用して
もよい。

【００２６】また、上記正極活物質層２ａ中の結着剤と
しては、通常この種の電池の正極合剤に用いられている
公知の結着剤を用いることができるほか、上記正極活物
質層２ａ中に導電剤等、公知の添加剤を添加することが
できる。

【００２７】負極３は、図５に示すように、負極活物質
と結着剤とを含有する負極活物質層３ａが、負極集電体
３ｂ上に形成されている。上記負極集電体３ｂには、例
えば銅箔等の金属箔が用いられる。

【００２８】リチウム一次電池又はリチウム二次電池を
構成する場合、負極材料としては、リチウム、リチウム
合金、又はリチウムをドープ、脱ドープできる材料を使
用することが好ましい。リチウムをドープ、脱ドープで
きる材料として、例えば、難黒鉛化炭素系材料やグラフ
ァイト系材料等の炭素材料を使用することができる。具
体的には、熱分解炭素類、コークス類、グラファイト
類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、炭素
繊維、活性炭等の炭素材料を使用することができる。上
記コークス類には、ピッチコークス、ニートルコーク
ス、石油コークス等がある。また、上記有機高分子化合
物焼成体とは、フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な
温度で焼成し炭素化したものを示す。

【００２９】上述した炭素材料のほか、リチウムをドー
プ、脱ドープできる材料として、ポリアセチレン、ポリ
ピロール等の高分子やＳｎＯ₂等の酸化物を使用するこ
ともできる。また、リチウム合金として、リチウム−ア
ルミニウム合金等を使用することができる。

【００３０】また、上記負極活物質層３ａ中の結着剤と
しては、通常この種の電池の負極合剤に用いられている
公知の結着剤を用いることができるほか、上記負極活物
質層３ａ中に公知の添加剤等を添加することができる。

【００３１】ゲル電解質層４は、電解質塩と、マトリク
スポリマと、可塑剤としての膨潤溶媒とを含有する。

【００３２】電解質塩としては、通常、電池電解質に用
いられている公知の電解質を使用することができる。具
体的には、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＡｓＦ₆、Ｌｉ
ＣｌＯ₄、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＮ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₂、Ｌ
ｉＣ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₃、ＬｉＡｌＣｌ₄、ＬｉＳｉＦ₆等
のリチウム塩を挙げることができる。その中でも特にＬ
ｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄が酸化安定性の点から望ましい。

【００３３】このような電解質は、膨潤溶媒中に０．１
ｍｏｌ／ｌ〜３．０ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解されている
ことが好ましい。さらに好ましくは、０．５ｍｏｌ／ｌ
〜２．０ｍｏｌ／ｌである。

【００３４】マトリクスポリマは、ポリマ単体もしくは
これを用いたゲル電解質が、室温で１ｍＳ／ｃｍ以上の
イオン伝導度を示すものであれば、特に化学的な構造は
限定されない。このマトリクスポリマとしては、ポリフ
ッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン
オキサイド、ポリシロキサン系化合物、ポリフォスファ
ゼン系化合物、ポリプロピレンオキサイド、ポリメチル
メタアクリレート、ポリメタクリロニトリル、ポリエー
テル系化合物等が挙げられる。又は、上記高分子にその
他の高分子を共重合させた材料を用いることも可能であ
る。化学的安定性及びイオン伝導性の観点からは、ポリ
フッ化ビニリデンとポリヘキサフルオロプロピレンの共
重合比が重量比で８％未満となる材料を使用するのが好
ましい。

【００３５】膨潤溶媒としては、エチレンカーボネー
ト、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ア
セトニトリル、ジエチルエーテル、ジエチルカーボネー
ト、ジメチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタ
ン、ジメチルスルフォオキサイド、１，３−ジオキソラ
ン、メチルスルフォメート、２−メチルテトラヒドロフ
ラン、テトラヒドロフラン、スルホラン、２，４−ジフ
ロロアニソール、ビニレンカーボネート等の非水溶媒を
単独又は混合して用いることができる。

【００３６】そして、上述したような非水電解質電池１
を構成する正極２及び負極３は、電極活物質と結着剤と
を含有する電極合剤を集電体上に塗布、乾燥することに
より作製されるが、本発明では、電極合剤を集電体上に
塗布する方法として、フラットスクリーン塗布方式を採
用した。

【００３７】電極合剤の塗布に用いられるフラットスク
リーン塗布装置２０は、図６に示すように、スクリーン
２１と、スキージー２２と、図示しない電極合剤供給装
置とを備える。

【００３８】スクリーン２１は、メッシュ状に形成さ
れ、集電体２３上に配される。そして、このスクリーン
２１のうち、集電体２３上に電極合剤２４が塗布される
部分に対応する部分は、当該電極合剤２４の塗布形状、
すなわち形成される電極活物質層の形状に応じた形状の
開口部分２１ａとなされており、それ以外の部分、すな
わち集電体２３上に電極合剤２４が塗布されない部分に
対応する部分のメッシュは網目が封止されて遮蔽部分２
１ｂとなされている。ここでは、スクリーン２１の開口
部分２１ａの形状は矩形状としている。

【００３９】なお、このスクリーン２１において、メッ
シュの形状は円状、六角形状等、特に限定されるもので
はない。また、開口部分２１ａにおける開孔率は４０％
程度であることが適当である。さらに、スクリーン２１
の厚みは３００μｍ〜４００μｍ程度であることが好ま
しい。

【００４０】スキージー２２は、電極合剤供給装置から
スクリーン２１上に供給された電極合剤２４を、当該ス
クリーン２１上に均一に押し広げる。

【００４１】そして、上述したようなフラットスクリー
ン塗布装置２０を用いて集電体２３上に電極合剤２４を
塗布する場合には、まず、電極合剤供給装置からスクリ
ーン２１上に電極合剤２４を供給する。次に、スクリー
ン２１上に供給された電極合剤２４にスキージー２２で
所定の圧力を与えることにより、電極合剤２４をスクリ
ーン２１上に均一に押し広げる。

【００４２】このとき、スクリーン２１上に押し広げら
れた電極合剤２４のうち、スクリーン２１の開口部分２
１ａに押し広げられた電極合剤２４は、メッシュの網目
を通過して、集電体２３上に供給される。一方、スクリ
ーン２１のメッシュの遮蔽部分２１ｂに押し広げられた
電極合剤２４は、メッシュの網目を通過することが出来
ず、スクリーン２１上に残り、集電体２３上には供給さ
れない。

【００４３】このように、フラットスクリーン塗布方式
では、スクリーン２１の開口部の形状を選択することに
より、予め塗工部と未塗工部とを明確に区分できること
から、図７に示すように、電極合剤２４の塗り始め及び
塗り終わりにおける塗布不良が発生しない。そして、フ
ラットスクリーン塗布方式では、塗布速度を落とすこと
なく連続的にしかも正確な電極寸法を得ることが可能と
なる。従って、フラットスクリーン塗布方式では、生産
性の向上を図りながら電極品質の信頼性向上に大きく寄
与することが可能である。

【００４４】ところで、近年様々なポータブル電子機器
が登場し、多様な形状の電池が求められるようになって
きており、それに併い、電極もこれまでの長方形状のみ
ばかりでなく、様々な形状、例えば丸形、三角形、菱形
等の異形状を有するものが求められている。

【００４５】従来のシャッター開閉による間欠塗布方式
では、矩形状に形成された電極を異形状に切り抜きもし
くは打ち抜きすることで異形状の電極を作製していたた
め、材料や時間のロスが大きかった。

【００４６】一方、本発明に係るフラットスクリーン塗
布方式によると、図８に示すように、スクリーン２１の
開口部分２１ａの形状を選択することで、上述したよう
な異形状の電極も簡単に作製することが出来る。また、
電極を切り抜いたり打ち抜く必要がないため、材料や時
間等ののロスも無くすことができ、生産性を向上するこ
とができる。なお、図８においては、スクリーン２１の
開口部分２１ａと遮蔽部分２１ｂとを区別するために、
遮蔽部分２１ｂに斜線を付している。

【００４７】さらに、本発明では、フラットスクリーン
塗布方式を採用することで、塗布速度を向上することが
できるというスクリーン塗布方式の利点と、塗布装置を
安く作製することができるというフラット塗布方式の利
点との両方を兼ね備えることができる。すなわち、フラ
ットスクリーン塗布方式を採用することで、塗布装置に
コストをかけることなく、塗布速度を上げることができ
る。

【００４８】そして、上述したような本実施の形態に係
るゲル電解質電池１は、つぎのようにして製造される。

【００４９】まず、正極２としては、正極活物質と結着
剤とを含有する正極合剤を、上述したフラットスクリー
ン塗布方式により、正極集電体２ｂとなる例えばアルミ
ニウム箔等の金属箔上に均一に塗布、乾燥することによ
り正極活物質層２ａが形成されて正極シートが作製され
る。上記正極合剤の結着剤としては、公知の結着剤を用
いることができるほか、上記正極合剤に公知の添加剤等
を添加することができる。

【００５０】次に、正極シートを、上記正極活物質層２
ａが形成された部分に、正極活物質層２ａが形成されず
正極集電体２ｂが露出しているリード溶接部分が付加さ
れた形状に切り出し、このリード溶接部分に例えばアル
ミニウム製のリードを溶接して正極端子７とする。この
ようにして矩形状の正極２が得られる。

【００５１】また、負極３は、負極活物質と結着剤とを
含有する負極合剤を、上述したフラットスクリーン塗布
方式により、負極集電体３ｂとなる例えば銅箔等の金属
箔上に均一に塗布、乾燥することにより負極活物質層３
ａが形成されて負極シートが作製される。上記負極合剤
の結着剤としては、公知の結着剤を用いることができる
ほか、上記負極合剤に公知の添加剤等を添加することが
できる。

【００５２】次に、負極シートを、上記負極活物質層３
ａが形成された部分に、負極活物質層３ａが形成されず
負極集電体３ｂが露出しているリード溶接部分が付加さ
れた形状に切り出し、このリード溶接部分に例えばニッ
ケル製のリードを溶接して負極端子８とする。このよう
にして矩形状の負極３が得られる。

【００５３】次に、正極２の正極活物質層２ａ上にゲル
電解質層４を形成する。ゲル電解質層４を形成するに
は、まず、非水溶媒に電解質塩を溶解させて非水電解液
を作製する。そして、この非水電解液にマトリクスポリ
マを添加し、よく撹拌してマトリクスポリマを溶解させ
てゾル状の電解質溶液を得る。

【００５４】次に、この電解質溶液を正極活物質層２ａ
上に所定量塗布する。続いて、室温にて冷却することに
よりマトリクスポリマがゲル化して、正極活物質２ａ上
にゲル電解質層４が形成される。

【００５５】また、負極３の負極活物質層３ａ上にゲル
電解質層４を形成する。ゲル電解質層４を形成するに
は、上記と同様にして得られた電解質溶液を負極活物質
層３ａ上に所定量塗布する。続いて、室温にて冷却する
ことによりマトリクスポリマがゲル化して、負極活物質
３ａ上にゲル電解質層４が形成される。

【００５６】そして、以上のようにして作製された正極
２と負極３とを、ゲル電解質層４を介して張り合わせて
プレスし、電極素子５とする。

【００５７】最後に、この電極素子５を、絶縁材料から
なる外装フィルム６で挟み、外装フィルム６の外周縁部
を封口し、正極端子７と負極端子８とを外装フィルム６
の封口部に挟み込むとともに電極素子５を外装フィルム
６中に密閉する。さらに、外装フィルム６によってパッ
クされた状態で、電極素子５に対して熱処理を施す。以
上のようにしてゲル電解質電池１が完成する。

【００５８】ここで、電極素子５を外装フィルム６にパ
ックする際、外装フィルム６と正極端子７及び負極端子
８との接触部分に樹脂フィルムを配しても構わない。外
装フィルム６と正極端子７及び負極端子８との接触部分
に樹脂フィルムを配することで、外装フィルム６のバリ
等によるショートが防止され、また、外装フィルム６と
正極端子７及び負極端子８との接触性が向上する。

【００５９】上記樹脂フィルムの材料としては、正極端
子７及び負極端子８に対して接着性を示すものであれば
材料は特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、変性ポリエチレン、変性ポリポリプロピレン及び
これらの共重合体等、ポリオレフィン樹脂からなるもの
を用いることが好ましい。また、上記樹脂フィルムの厚
みは、熱融着前の厚みで２０μｍ〜３００μｍの範囲で
あることが好ましい。樹脂フィルムの厚みが２０μｍよ
り薄くなると取り扱い性が悪くなり、また、３００μｍ
よりも厚くなると水分が透過しやすくなり、電池内部の
気密性を保持することが困難になる。

【００６０】なお、上述した実施の形態では、矩形状の
正極２と矩形状の負極３とを積層して電極積層体とした
場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、帯状の正極２と帯状の負極３とを積層
し、さらに長手方向に巻回して電極巻回体とした場合
や、電極積層体を交互に折り畳んだ場合にも適用可能で
ある。

【００６１】上述したような本実施の形態に係るゲル電
解質電池１は、円筒型、角型等、その形状については特
に限定されることはなく、また、薄型、大型等の種々の
大きさにすることができる。また、本発明は、一次電池
についても二次電池についても適用可能である。

【００６２】さらに、本発明によれば、上述したような
長方形状の電極ばかりでなく、丸形、三角形又は菱形
等、異形状の電極を作製する場合にも適用可能である。
本発明を適用することで、異形状の電極も簡単に作製す
ることができる。

【００６３】

【実施例】＜実施例１＞まず、負極を次のようにして作
製した。

【００６４】負極を作製するには、まず、黒鉛を９０重
量部と、ポリ（ビニリデンフルオライド−ｃｏ−ヘキサ
フルオロプロピレン）を１０重量部とを混合し、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドンに分散させてスラリー状とした。
このスラリーを、フラットスクリーン方式により、厚さ
１５μｍの銅箔からなる負極集電体の両面に均一に塗布
して乾燥させて負極活物質層を形成した。乾燥後にロー
ルプレス機でプレスして負極を得た。

【００６５】ここで、負極合剤スラリーをフラットスク
リーン方式により負極集電体上に塗布する際、スクリー
ンには、メッシュサイズが２０メッシュ、開口率が４０
％、厚さが２００μｍのものを用いた。

【００６６】次に、正極を次のようにして作製した。

【００６７】正極を作製するには、まず、炭酸リチウム
を０．５モルと、炭酸コバルトを１モルとを混合し、９
００℃の空気中で５時間焼成することにより正極活物質
となるＬｉＣｏＯ₂を得た。このＬｉＣｏＯ₂を９１重量
部と、導電剤としてグラファイトを６重量部と、結着剤
としてポリ（ビニリデンフルオライド−ｃｏ−ヘキサフ
ルオロプロピレン）を３重量部とを混合し、Ｎ−メチル
−２−ピロリドンに分散させてスラリー状とした。この
スラリーを、フラットスクリーン方式により、厚さ２０
μｍのアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に均一
に塗布して乾燥させて正極活物質層を形成した。乾燥後
にロールプレス機でプレスして正極を得た。

【００６８】ここで、正極合剤スラリーをフラットスク
リーン方式により正極集電体上に塗布する際、スクリー
ンには、メッシュサイズが２０メッシュ、開口率が４０
％、厚さが２００μｍのものを用いた。

【００６９】そして、以上のようにして作製された正極
上及び負極上にゲル電解質層を形成した。ゲル電解質層
を形成するには、まず、炭酸エチレンを４２．５重量部
と、炭酸プロピレンを４２．５重量部と、ＬｉＰＦ₆を
１５重量部とを混合して可塑剤とした。この可塑剤を３
０重量部と、マトリクスポリマーとして、ポリ（ビニリ
デンフルオライド−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）
を１０重量部と、炭酸ジメチルを６０重量部とを混合し
て溶解させることにより、ゾル状の電解質溶液を得た。

【００７０】次に、この電解質溶液を、平坦なガラス板
上に置かれた正極活物質及び負極活物質上に均一に塗布
した。その後、乾燥させて炭酸ジメチルを気化、除去し
て、正極活物質及び負極活物質上にゲル電解質層を形成
した。

【００７１】そして、負極においてリード溶接部分のゲ
ル電解質層及び負極活物質層は削り取り、ここにニッケ
ル製のリードを溶接して負極端子とした。また、正極に
おいてリード溶接部分の正極活物質層は削り取り、ここ
にアルミニウム製のリードを溶接した。

【００７２】次に、上述のようにして作製された、ゲル
電解質層が形成された正極と、ゲル電解質層が形成され
た負極とを積層して電極積層体とした。最後に、この電
極積層体を、最外層から順にナイロンとアルミニウムと
ポリプロピレンとが積層されてなる外装フィルムで挟
み、外装フィルムの外周縁部を減圧下で熱融着すること
によって封口し、電極積層体を外装フィルム中に密閉し
た。なお、このとき、正極端子と負極端子とを外装フィ
ルムの封口部に挟み込んだ。このようにしてゲル電解質
電池を完成した。

【００７３】〈比較例〉正極合剤及び負極合剤を、正極
集電体及び負極集電体上に塗布する際に、フラットスク
リーン方式ではなく、従来の間欠塗布により塗布した
後、電極シートを切り抜いたこと以外は、実施例１と同
様にしてゲル電解質電池を完成した。

【００７４】なお、実施例及び比較例ともに、サンプル
として１０個の電池を作製した。

【００７５】実施例では、図７に示すように集電体上の
一部のみに電極合剤を塗ることが出来、また、形状や寸
法のズレ等の塗布不良もなく、電池を容易に作製するこ
とができた。

【００７６】また、電池性能の確認においては、実施例
の１０個の電池について充放電を行い、電池容量、サイ
クル特性（充放電を繰り返したときの容量低下）等の電
池性能試験において良好な結果を得た。

【００７７】一方、比較例では、図７に示すように集電
体上の一部のみに電極合剤を塗ることが出来ず、従来ど
おり、機械的にシャッター機構を用いて間欠塗布をし
て、その後切り抜くことで、１０個のサンプルを作製し
た。今回は、図７に示すように四角形状であるので、こ
の方法にて比較的容易にサンプルを作製できたのであ
り、例えば、円形状等の異形状の場合、作製は困難であ
り、多くのロスが出ることは明白である。

【００７８】また、比較例の１０個の電池についても実
施例の場合と同様に電池性能試験を行ったが、電極シー
トの切り抜き時の粉落ちが原因と思われるショートが、
２個の電池について確認された。

【００７９】従って、フラットスクリーン塗布方式を採
用することで、正確な電極寸法を得ることが可能とな
り、生産性の向上を図りながら電極品質の信頼性を向上
できることが確認された。

【００８０】

【発明の効果】本発明では、フラットスクリーン塗布方
式を採用することで、スクリーンの開口部の形状により
予め塗工部と未塗工部とを明確に区分することができ、
電極合剤の塗布不良が発生しない。

【００８１】従って、本発明では、塗布速度を落とすこ
となく連続的にしかも正確な電極寸法を得ることが可能
となり、生産性の向上を図りながら電極品質の信頼性向
上に大きく寄与することが可能である。

【００８２】さらに、本発明によれば、丸形、三角形又
は菱形等、異形状の電極も簡単に作製することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用して製造される非水電解質電池の
一構成例を示す斜視図である。

【図２】電極素子が外装フィルム中に密封される状態を
示す斜視図である。

【図３】図２に示される電極素子の断面を拡大して示す
断面図である。

【図４】本発明を適用して製造される正極の一構成例を
示す斜視図である。

【図５】本発明を適用して製造される負極の一構成例を
示す斜視図である。

【図６】本発明に係るフラットスクリーン塗布装置の一
構成例を模式的に示す模式図である。

【図７】フラットスクリーン塗布方式により、集電体上
に電極合剤が塗布された状態を示す平面図である。

【図８】スクリーンの開口部形状の一例を示す平面図で
ある。

【図９】従来の間欠塗布方式を説明する模式図である。

【図１０】従来の間欠塗布方式を説明する模式図であ
る。

【図１１】従来の間欠塗布方式により、集電体上に電極
合剤が塗布された状態を示す平面図である。

【符号の説明】

１ゲル電解質電池、２正極、３負極、４
ゲル電解質層、５電極素子、６外装フィルム、
７正極端子、８負極端子、２０フラットスク
リーン塗布装置、２１スクリーン、２２スキー
ジー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H029 AJ03 AJ05 AJ14 AK03 AK16 AL06 AL07 AL12 AM02 AM07 AM11 BJ04 CJ22 CJ30 5H050 AA07 AA08 AA19 BA01 BA08 BA17 CA01 CA02 CA07 CA15 CA20 CB07 CB08 CB11 EA24 GA22 GA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】集電体上に電極合剤を塗布して電極を製
造する電極製造装置であって、上記集電体上に配され、所定形状に形成されたメッシュ
状の開口部を有する略平面状のスクリーンと、上記スクリーン上に電極合剤を供給する電極合剤供給部
と、上記電極合剤供給部から上記スクリーン上に供給された
上記電極合剤を所定の圧力で当該スクリーン上に押し広
げるスキージーとを備え、上記電極合剤供給部は、上記スクリーン上に上記電極合
剤を供給し、上記スキージーは、上記スクリーン上に供給された上記
電極合剤を所定の圧力で当該スクリーン上に押し広げ、上記スクリーン上に押し広げられた上記電極合剤のう
ち、上記メッシュ状の開口部を通り抜けた電極合剤のみ
が上記集電体上に供給されることで、集電体上に上記所
定形状に電極合剤を塗布することを特徴とする電極製造
装置。
【請求項２】集電体上に電極合剤が塗布されてなる電
極を製造するに際し、フラットスクリーン印刷法により
上記電極合剤を上記集電体上に塗布することを特徴とす
る電極の製造方法。
【請求項３】正極と、負極と、上記正極と上記負極と
の間に介在される電解質とを備えた電池の製造方法であ
って、上記正極又は上記負極を作製する際に、電極合剤を集電体上に塗布する塗布工程を有し、上記塗布工程において、フラットスクリーン印刷法によ
り上記電極合剤を上記集電体上に塗布することを特徴と
する電池の製造方法。
【請求項４】上記電解質として、マトリクスポリマ中
に電解質塩が分散されてなる固体電解質を用いることを
特徴とする請求項３記載の電池の製造方法。
【請求項５】上記固体電解質は、膨潤溶媒を含有し、
ゲル状であることを特徴とする請求項４記載の電池の製
造方法。