JP3553244B2 - 非水電解液２次電池用電極板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば、リチウムイオン２次電池に代表される非水電解液２次電池用電極板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器や通信機器の小型化及び軽量化が急速に進んでおり、これらの駆動用電源として用いられる２次電池に対しても小型化及び軽量化の要求が強くなってきている。これらの要求に対して、従来のアルカリ蓄電池に代わり、高エネルギー密度で且つ高電圧を有するリチウムイオン２次電池に代表される非水電解液２次電池が提案されている。
又、２次電池の性能に大きく影響を及ぼす電極板に関しては、充放電サイクル寿命を延長させる為に、又、高エネルギー密度化の為に薄膜大面積化を図ることが提案されている。例えば、特開昭６３−１０４５６号公報や特開平３−２８５２６２号公報等に記載されている様に、金属酸化物、硫化物、ハロゲン化物等の正極活物質粉末に、導電剤及び結着剤（バインダー）を適当な湿潤剤（溶媒）に分散溶解させて、ペースト状の活物質塗布液を調製し、金属箔からなる集電体を基体とし、該基体上に上記塗布液を塗布して塗工膜（活物質層）を形成して得られる正極電極板が開示されている。この際、バインダーとして、例えば、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂、又はシリコーン・アクリル共重合体が用いられている。
【０００３】
上記した様な塗布型の電極板において、活物質を含有する塗布液の調製の際に用いられるバインダーは、非水電解液に対して電気化学的に安定であって、且つ電解液中に溶出することなく、更に、金属箔からなる基体上に塗布液を薄く塗布をすることが出来る様に何らかの溶媒に可溶である必要がある。又、塗布、乾燥されて形成される活物質層（塗工膜）は、電池の組み立て工程において、剥離、脱落、ひび割れ等が生じることがない様に可撓性を有するものであることが要求され、且つ金属箔からなる集電体との密着性にも優れた塗工膜であることが要求される。
【０００４】
ここで、電極板を構成している塗工膜の膜厚は一般的に５０μｍ〜２００μｍ（片面）程度であるが、塗工膜の膜厚を厚くすると単位面積当りの電池容量を増加させることが出来る。しかし一方で、膜厚を厚くすると塗工膜の形成時の乾燥が遅くなる可能性があり、この間に塗工液中に分散溶解されている粉体の沈降、或いは乾燥中の塗膜内部で対流が起こり、乾燥後に形成される塗工膜が、空気との界面部分に結着剤量が多く、逆に、集電体との界面部分では結着材量が減少した塗膜となる結果、集電体との密着性が損なわれた塗工膜となる場合がある。同時に、塗工膜の柔軟性が損なわれ可撓性に欠ける可能性もでてくる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、集電体基体上に電極塗工液を塗工処理、乾燥処理して形成される活物質を有する塗工膜を、単位面積当りの十分な電池容量を有し、且つ十分な可撓性を持つ加工性に優れた膜とすると共に、集電体に対しての密着性に優れた膜とした非水電解液２次電池用電極板の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明は、少なくとも活物質と結着剤とを混練して電極塗工液を調製する工程と、該電極用塗工液を集電体上に塗工する工程と、集電体上に塗工された塗工液を乾燥して活物質が含有された塗工膜を形成する工程を有する、
少なくとも活物質と結着剤とを含有する電極塗工液を集電体上に塗工、乾燥して形成された塗工膜を有する非水電解液２次電池用電極板において、塗工膜中の結着剤の存在量が、空気との界面部分における結着剤の存在量よりも集電体との界面部分における結着剤の存在量の方が多いか、或いは同量程度である
非水電解液２次電池用電極板の製造方法において、電極塗工液を２回以上の塗工工程及び乾燥工程に分けて塗工、乾燥して所定の膜厚の塗工膜を集電体上に形成し、且つ１回目の塗工工程及び乾燥工程によって形成される塗工膜の乾燥膜厚が、２回目の塗工工程及び乾燥工程によって形成される２回目のみの塗工膜の乾燥膜厚よりも厚く、且つ更に塗工回数が増加した場合には、塗工回数が増加するにつれてそれぞれの工程で形成される塗工膜の乾燥膜厚が順次減少する様に構成されていることを特徴とする非水電解液２次電池用電極板の製造方法である。
【０００７】
本発明者らは、上記従来技術の問題を解決する為に鋭意検討の結果、電極集電体と電極塗工膜との間には適当な密着力が必要であるが、従来の塗布型の電極板においては塗工膜の形成時に、集電体との界面（以下、集電体界面と呼ぶ）部分における結着剤の存在量が空気との界面（以下、空気界面と呼ぶ）部分よりも少なくなってしまっていることに鑑み、塗工膜を形成している結着剤の存在量が、空気界面部分に存在している量よりも、集電体界面部分に存在している量の方が多いか、或いは同量程度存在する様に構成すれば、電極集電体と塗工膜との間に十分な密着性が得られ、上記の問題が解決されることを知見して本発明に至った。即ち、集電体上に電極塗工液を塗工処理、乾燥処理して塗工膜を形成する際に、集電体界面における結着剤の存在量を減少させることなく塗工膜を形成することによって、集電体と塗工膜との密着性を損なうことなく十分な厚みの塗膜を形成させることが出来る。又、従来よりも速い乾燥を可能とすることによって、電極板の製造における生産性を向上させることが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に好ましい実施の形態を挙げて、本発明を更に詳細に説明する。
本発明の非水電解液２次電池用電極板は、少なくとも活物質と結着剤とを含有する電極塗工液を集電体上に塗工、乾燥して形成された塗工膜を有する非水電解液２次電池用電極板において、塗工膜中の結着剤の存在量が、空気との界面部分における結着剤の存在量よりも集電体との界面部分における結着剤の存在量の方が多いか、或いは同量程度であることを特徴とする。
【０００９】
上記の様な構成を有する本発明の非水電解液２次電池用電極板は、少なくとも活物質とバインダー（結着剤）とを混練して電極用塗工液を調製し、該電極用塗工液を集電体に２回以上に分けて塗工し、所望の膜厚の塗工膜を形成することにより得られる。そして、塗工膜を形成する際に、１回目の塗工により得られる塗工膜の膜厚を、２回目の塗工により得られる塗工膜の膜厚よりも厚くし、更に塗工回数を増加させた場合には、塗工回数の増加に伴って順次形成されるそれぞれの塗工膜の膜厚が減少する様にして塗工することによって、上記の構成を有する塗工膜が得られる。
【００１０】
即ち、本発明の電極板においては、塗工膜中の結着剤の存在量が従来のものとは異なって偏在した状態となる様に形成されていることを特徴としており、空気界面部分における結着剤の存在量よりも集電体界面部分における結着剤の存在量の方が多いか、同じであるか、或いは集電体界面における結着剤の存在量の方が空気界面における結着剤の存在量よりも少ない場合であってもその差が僅少である様に構成されている。この結果、従来の様に１回の塗工、乾燥処理で所望の膜厚の塗工膜を形成した場合には、塗工する塗工液が厚い為、塗工膜形成時の乾燥が遅くなる可能性があり、この間に塗工液中に分散溶解されている粉体の沈降、或いは乾燥中の塗膜内部で対流が起こり、乾燥後に形成される塗工膜が、空気との界面部分に結着剤量が多く、逆に、集電体との界面部分では結着材量が減少した塗膜となる結果、集電体との密着性が損なわれた塗工膜となる場合がある。同時に、塗工膜の柔軟性が損なわれ可撓性に欠ける可能性もでてくる。しかし、本発明においては、集電体界面に結着剤が十分に存在する様に構成されている為、金属箔からなる集電体基体と、その上に形成される塗工膜との密着性が向上する。又、従来の様に１回の塗工、乾燥処理によって塗工膜を形成した場合よりも、本発明の様に２回以上に分けて塗工、乾燥処理を行った方が、形成される膜の可撓性が損なわれることがない。
【００１１】
本発明においては、集電体上に形成された活物質が含有されている塗工膜中の結着剤の存在量が、空気界面における存在量よりも集電体界面における存在量の方が多いか、又は同量であることが好ましいが、集電体界面における存在量の方が空気界面における存在量よりも少なくても、その差が僅少で同量程度であれば、塗工膜と集電体基体との密着性の向上は達成される。この場合にいう同量程度とは、結着剤に由来するフッ素元素の量をＥＳＣＡＳＣＯＰＥによって測定して塗工膜中の結着剤の存在量を比較した場合に、塗工膜中に含有されている活物質を構成している有機物に由来する炭素原子の量を１００としたときに、塗工膜の集電体との界面部分におけるフッ素元素量が塗工膜の空気との界面部分におけるフッ素元素量よりも多いか、同量、或いは塗工膜の集電体との界面部分におけるフッ素元素量が塗工膜の空気との界面部分におけるフッ素元素量よりも少ない場合にも、その差が５以内であることを意味する。本発明で使用するＥＳＣＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓの略）とは、電子分光法の一種で、電子発生に単色の軟Ｘ線が用いられ、固体表面の状態の情報を得る測定手段として優れている。本発明においては、軟Ｘ線源には、ＡｌのＫα線を用いた。又、測定領域は、１，１００μｍφとし、測定条件としてはＸ線出力を１５ｋＶ、３５ｍＡとした。又、塗工膜中のフッ素元子量は、６８５〜６９２ｅＶの結合エネルギーの範囲にあるピークを用いて測定した。
【００１２】
上記した構成の塗工膜を有する本発明の電極板を作製する為には、集電体基体上の塗工膜を、２回以上の塗工、乾燥処理を繰り返すことによって形成し、且つ１回目の塗工、乾燥処理によって形成される塗工膜厚を、それ以後の塗工、乾燥処理によって形成されるそれぞれの塗工膜厚と同じか、徐々に塗工膜厚を減少させる様にして形成する。この結果、金属箔からなる集電体基体と塗工膜との密着性のよい電極板が、生産性よく得られる。即ち、１回目の塗工膜の厚みに対し、２回目以降の塗工、乾燥処理によって新たに形成される塗工膜の厚みを順次薄くしながら所望の厚さの塗工膜を形成すると、従来の様に１回の塗工、乾燥処理によって同様の厚さの塗工膜を形成するのに比べ、数回に分け塗工している為、それぞれの段階で形成する塗工膜の膜厚を薄することが出来、この結果、下記に述べる様に生産性を向上させることが出来る。
【００１３】
例えば、１６０μｍ（乾燥時）の塗工膜からなる塗布電極を作製する場合、１回で塗工するとすれば、乾燥後に１６０μｍの膜厚の塗工膜が得られるように塗工液を集電体上に塗布する必要があるが、２回に分けて塗工する場合には、例えば、第１回目に９０μｍの膜厚となるように塗工、乾燥し、更に、第２回目の塗工のみで乾燥後に７０μｍの膜厚となるように塗工、乾燥することで、所望する１６０μｍの塗工膜が得られる。これに対し、１６０μｍの厚さの塗膜を１回の塗工で乾燥させ用とした場合は、例えば、４ｍの乾燥ゾーンを用いれば、乾燥自体は３ｍ／ｍｉｎ以上の速度でも可能であるが、厚く塗られた塗工液を速く乾燥させると、塗工膜の表面に結着剤の比率が高い皮膜が形成され、相対的に集電体界面部分の結着剤の存在量が少なくなり、結果的に密着性の低い膜しか得られない。これを防ぐためには、乾燥条件を緩やかにして１ｍ／ｍｉｎ以下の塗工スピードでゆっくりと乾燥させなければならない。
【００１４】
しかしながら、９０μｍと７０μｍの２回に分けて塗工した場合には、１回目の塗工は乾燥膜厚が９０μｍと薄い為、４ｍ／ｍｉｎ以上の塗工スピードで速く乾燥させることが可能で密着性がそれ程劣らない塗工膜を得ることが出来る。この塗工膜の上に更に２回目の塗工を行い７０μｍ上乗せして１６０μｍの膜厚の塗工膜を作製する場合、乾燥時間は、９０μｍの１回目の塗工と同程度或いはそれ以下ですむ為、４ｍ／ｍｉｎ以上の塗工スピードで速く乾燥させることが出来る。又、２回目を塗工した際、１回目の塗工膜の微細な空隙に２回目の塗工液の液状成分が浸み込み、それに伴って結着剤も集電体方向に移動する為、この状態で乾燥された塗工膜は、空気界面よりも集電体界面の方に結着剤が多く存在し、塗工膜の密着性は１回の塗工で１６０μｍの厚みになるように作製した塗工膜に比べて著しく向上する。更に、結果として２回に分けて塗工する場合は、４ｍ／ｍｉｎの速度で２回塗工、乾燥処理がされることになる為、実質２ｍ／ｍｉｎで塗工物が得られることとなり、１回で塗工、乾燥処理する場合の１ｍ／ｍｉｎに比べて生産性は２倍になる。
尚、本発明においては、２回以上に分けて塗工処理するが、塗工機械が２台必要なわけではなく、２つの塗工ユニットを有する塗工機を用いれば十分であり、機械自体のコストはアップするが、機械の消却費は年々減少することから、全体として電極板のコストは生産量が増加した方が減少する。
【００１５】
更に、従来の様に１回の塗工処理で塗工膜を形成する場合には、厚い塗工膜を温度及び風にて乾燥することになる為、風量、風速を増加させると表面に結着剤であるポリマーが偏在化する可能性があり、この様な空気界面への結着剤の偏在化が起こると、塗工膜の集電体基体に対する密着性が劣る原因となる。ポリマーが偏在化は、形成する塗工膜の厚みと乾燥温度及び乾燥風量に依存して起こる。
本発明における塗工膜を形成する際の塗工方法の具体例を挙げて、以下、各回において形成する塗工膜厚に対する形成される塗工膜の性質について説明する。１回目の塗工、乾燥処理によって形成される塗工膜の膜厚をＴ_１ とし、２回目の塗工、乾燥処理によって形成される塗工膜の膜厚をＴ_２、３回目のそれをＴ_３、以後Ｔ_４…Ｔ_ｎ とする。
【００１６】
ある膜厚の塗工膜を有する電極板を得るのに、各回の塗工処理を順次膜厚が薄くなる様に形成し、Ｔ_１＞Ｔ_２＞Ｔ_３＞…Ｔ_ｎ とした場合には良好な塗工膜が得られるが、Ｔ_１＝Ｔ_２＝Ｔ_３＝…Ｔ_ｎ と、各回で形成する膜厚を同一とした場合には、最終的に得られる塗工膜の乾燥膜厚が１５０μｍ以上のものであると、塗工膜表面に凹凸が発生し好ましくない。又、Ｔ_１＜Ｔ_２＜Ｔ_３＜…Ｔ_ｎ と順次膜厚を厚くしていった場合には、塗工膜の集電体基体に対する密着性が上の２つの例の場合よりも劣り、更に、最終的に得られる塗工膜の乾燥膜厚が１５０μｍ以上になると塗膜表面に凹凸が発生する。又、この場合には乾燥時間の短縮が困難になり、この３番目の例では、数回塗工することによる乾燥スピードの向上が見られずメリットが無い。従って、本発明においては、塗工膜の形成に際し、複数回の塗工処理によって塗工膜を形成し、且つ各回に形成する塗工膜の膜厚が同じであるか、更に好ましくは順次形成される塗工膜の膜厚が薄くなる様に構成する。
【００１７】
以下、本発明の非水電解液２次電池用電極板を構成する各材料について説明する。非水電解液２次電池とは、リチウム系２次電池で代表されるもので電解液に非水有機溶媒を用いることを特徴とし、例えば、金属箔からなる集電基体上に電極活物質を含有する塗工膜（活物質層）が形成されているものを電極板とし、電解液に非水有機溶剤を用い、正極及び負極の電極間をリチウムイオンが移動する際の電子のやり取りによって充放電が可能となるものである。
【００１８】
本発明の非水電解液２次電池用電極板を構成する活物質を含有する塗工膜は、少なくとも活物質と結着剤とからなる電極塗工液から形成される。本発明で用いられる正極活物質としては、例えば、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等のリチウム酸化物、ＴｉＳ_２、ＭｎＯ_２、ＭｏＯ_３、Ｖ_２Ｏ_５ 等のカルコゲン化合物のうちの一種、或いは複数種が組み合わせて用いられる。一方、負極活物質としては、金属リチウム、リチウム合金、或いはグラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質材料が好んで用いられる。特に、ＬｉＣｏＯ_２を正極活物質、炭素質材料を負極活物質として用いることにより、４ボルト程度の高い放電電圧のリチウム系２次電池が得られる。これらの活物質は形成される塗工膜中に均一に分散されるのが好ましい。この為、本発明においては、活物質として１〜１００μｍの範囲の粒径を有する平均粒径が１０μｍ程度の粉体を用いるのが好ましい。
【００１９】
又、本発明で用いられるバインダー（結着剤）としては、例えば、熱可塑性樹脂、即ち、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアクリル酸エステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリビニル樹脂、フッ素系樹脂及びポリイミド樹脂等から任意に選択して使用することが出来る。この際に反応性官能基を導入した化合物（アクリレートモノマー又はオリゴマー）を同時に混入させることも可能である。又、アクリレートオリゴマー単独であっても、オリゴマーとモノマーとの混合系等であっても利用することが出来る。
【００２０】
本発明の非水電解液２次電池用電極板を構成する活物質を含有する塗工膜は、以下の様な方法によって作製される。先ず、集電体上に塗工する塗工液を、上記に記載した材料を用いて作製する。即ち、上記の材料から適宜に選択された結着剤と粉末状の活物質とを適当な分散媒を用いて、混練或いは分散溶解して電極塗工液を作製する。次に、得られた塗工液を用いて、集電体基体上に塗工する。塗工する方法としては、グラビア、グラビアリバース、ダイコート及びスライドコート等の方式で塗工する。その後、塗工した塗工液を乾燥させる乾燥工程を経て電極板を作製する。本発明においては、前記した様に、この塗工処理及び乾燥処理をによる塗工膜の形成を従来の様に１回の処理で行わず、少なくとも２回以上に分け、且つ１回目に形成する膜厚を２回目よりも厚くし、順次薄い膜を形成しながら所望の膜厚の塗工膜を形成する。
【００２１】
本発明の非水電解液２次電池用電極板に用いられる集電体としては、例えば、アルミニウム、銅等の金属箔が好ましく用いられる。金属箔の厚さとしては、１０〜３０μｍ程度のものを用いる。
【００２２】
以下、本発明で使用する活物質が含有された電極塗工液の具体的な調製方法について説明する。先ず、上記に挙げた様な材料から適宜に選択された粒子状バインダーと粉末状の活物質を、トルエン等の有機溶媒からなる分散媒体中に入れ、更に必要に応じて導電剤を混合させた組成物を、従来公知のホモジナイザー、ボールミル、サンドミル、ロールミル等の分散機を用いて混合分散することによって調製する。この際、バインダーと活物質との配合割合は、従来行われているのと同様でよく、例えば、バインダー：活物質＝２：８〜１：９程度とするのが好ましい。又、必要に応じて添加する導電剤としては、例えば、グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質材料が用いられる。
【００２３】
上記の様にして調製された活物質が含有された電極塗工液は、アルミニウム、銅等の金属箔からなる集電体上に、グラビアコーター又はグラビアリバース、ダイコーター等を用いて複数回塗工、乾燥処理して、乾燥膜厚が１０〜２００μｍ、好ましくは５０〜１７０μｍとなる様な範囲で塗布する。
更に、上記の様にして塗工、乾燥処理して形成された塗工膜の均質性をより向上させる為に、該塗工膜に金属ロール、加熱ロール、シートプレス機等を用いてプレス処理を施し、本発明の電極板を形成するのも好ましい。この際のプレス条件としては、５００Ｋｇｆ／ｃｍ^２〜７，５００Ｋｇｆ／ｃｍ^２、更に好ましくは、３，０００〜５，０００Ｋｇｆ／ｃｍ^２ の範囲とするのが好ましい。５００Ｋｇｆ／ｃｍ^２ よりもプレスする力が小さいと塗膜の均一性の向上が得られにくく、又、７，５００Ｋｇｆ／ｃｍ^２ よりもプレスする力が大きいと、集電体基体を含めて電極板自体が破損してしまう為、好ましくない。
【００２４】
更に、上記の様にして作製した本発明の電極板を用いて２次電池を作製する場合に、電池の組み立て工程に移る前に、電極板の活物質が含有されている塗工膜中の水分を除去する為に、更に加熱処理、減圧処理等を行うことが好ましい。
又、以上の様にして作製した本発明の正極及び負極の非水電解液２次電池用電極板を用いて、例えば、リチウム系２次電池を作製する場合には、電解液として、溶質のリチウム塩を有機溶媒に溶かした非水電解液が用いられる。この際に使用される有機溶媒としては、環状エステル類、鎖状エステル類、環状エーテル類、鎖状エーテル類等があり、例えば、環状エステル類としては、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ビニレンカーボネート、２メチル−γ−ブチロラクトン、アセチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等があり、又、鎖状エステル類としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルブチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ブチルプロピルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステル等があり、又、環状エーテル類としては、テトラヒドロフラン、アルキルテトラヒドロフラン、ジアルキルアルキルテトラヒドロンフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、アルキル−１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキソラン等があり、又、鎖状エーテル類としては、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテル等が挙げられる。
【００２５】
又、上記の有機溶媒と共に非水電解液を形成する溶質のリチウム塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ等の無機リチウム塩、及びＬｉＢ（Ｃ_６Ｈ_５）_４、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＣ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_３、ＬｉＯＳＯ_２ＣＦ_３、ＬｉＯＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５、ＬｉＯＳＯ_２Ｃ_３Ｆ_７、ＬｉＯＳＯ_２Ｃ_４Ｆ_９、ＬｉＯＳＯ_２Ｃ_５Ｆ_１１、ＬｉＯＳＯ_２Ｃ_６Ｆ_１３、ＬｉＯＳＯ_２Ｃ_７Ｆ_１５等の有機リチウム塩等が用いられる。
【００２６】
【実施例】
次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
実施例１
先ず、本実施例で用いた正極活物質を含む正極塗工液を以下の方法により作製した。正極塗工液の材料としては、１〜１００μｍ粒径を持つ平均粒径１０μｍのＬｉＣｏＯ_２ 粉末を４０重量部、導電剤としてグラファイト粉末を５．０重量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデン樹脂（ネオフロンＶＤＦ、ＶＰ−８５０ダイキン工業（株）製）を４重量部、Ｎ−メチルピロリドンを２０重量部の配合比で用いた。これらの材料のうち、ポリフッ化ビニリデンをＮ−メチルピロリドンにて溶解して予めワニスを作製し、得られたワニスに他の粉末材料を入れた後、プラネタリーミキサー（（株）小平製作所製）にて３０分間撹拌混合することにより、スラリー状の正極活物質を含む正極塗工液を得た。
【００２７】
上記で得られた正極塗工液を用い、厚さ２０μｍ、幅３００ｍｍのアルミ箔からなる集電体を基体として、該基体上にダイコーターにて正極塗工液の第１回目の塗工を行った。その後、１４０℃で２分間乾燥処理して、アルミ箔基体上に乾燥膜厚が６０μｍの正極活物質を含む塗工膜を形成した。
次に、上記で得られた１回目の塗工膜上にダイコーターを用い、１回目と同様にして２回目の塗工を行い、乾燥膜厚が５０μｍの２回目の塗工膜を形成し、全体で１１０μｍの正極活物質を含む塗工膜を形成した。
更に、上記で得られた正極活物質を含む塗工膜を８０℃の真空オーブン中で、４８ｈｒエージングして水分を除去し、本実施例の正極用の電極板を作製した。
【００２８】
次に、本実施例で用いた負極活物質を含む負極塗工液を以下の方法により作製した。負極塗工液の材料として、グラファイト粉末を８５重量部、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ネオフロンＶＤＦ、ＶＰ−８５０ダイキン工業（株）製）を１５重量部、分散媒体としてＮ−メチルピロリドンを２２５重量部の配合比で用い、正極塗工液を作製した場合と同様の分散機、分散方法を用いて粉体を分散させ、スラリー状の負極塗工液を得た。
上記で得られた負極塗工液を用い、厚さ１５μｍの圧延銅箔を集電体基体とし、該基体上にダイコーターを用いて負極塗工液の第１回目の塗工を行った。その後、１４０℃で２分間乾燥処理して、銅箔上に乾燥膜厚が９５μｍの負極活物質を含む塗工膜を形成した。
次に、上記で得られた１回目の塗工膜上にダイコーターを用い、１回目と同様にして２回目の塗工を行い、乾燥膜厚が７０μｍの２回目の塗工膜を形成し全体で１６５μｍの負極活物質を含む塗工膜を形成した。更に、正極電極板の形成の場合と同様の方法で水分を除去し、本実施例の負極用の電極板を作製した。
【００２９】
実施例２
実施例１で使用したと同様の正極塗工液、アルミ箔を用い、実施例１と同様の方法で、アルミ箔上にダイコーターにて正極塗工液の第１回目の塗工を行い、乾燥膜厚が６０μｍの正極活物質を含む第１回目の塗工膜を形成した。次に、実施例１と同様にして、１回目の塗工膜上に乾燥膜厚が６０μｍの２回目の塗工膜を形成し、全体で１２０μｍの正極活物質を含む塗工膜を形成した。
更に、上記で得られた正極活物質を含む塗工膜を８０℃の真空オーブン中で、４８時間エージングして水分を除去し、実施例２の正極用電極板を作製した。
【００３０】
次に、本実施例で用いた負極活物質を含む負極塗工液を以下の方法により作製した。負極塗工液の材料として、グラファイト粉末を９０重量部、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ネオフロンＶＤＦ、ＶＰ−８５０ダイキン工業（株）製）を１０重量部、分散溶媒としてＮ−メチルピロリドンを２２５重量部の配合比で用い、正極塗工液を作製した場合と同様の分散機、分散方法を用いて粉体を分散させ、スラリー状の負極活物質を含む本実施例の負極塗工液を得た。
上記で得られた負極塗工液を用い、実施例１の場合と同様に、厚さ１５μｍの圧延銅箔を集電体基体として、該銅箔上に１回目の乾燥膜厚が７０μｍ、２回目が５０μｍの塗工膜をそれぞれ形成し、全体で１２０μｍの負極活物質を含む塗工膜を形成した。
【００３１】
実施例３
実施例１と同様の塗工液を用い、同様の乾燥条件にて、正極用及び負極用の電極板を作製した。但し、正極用については、第１回目の塗工膜の乾燥膜厚を９０μｍとし、第２回目の乾燥膜厚を６０μｍとした。又、負極用については、１回目塗工膜の乾燥膜厚を９０μｍ、２回目の乾燥膜厚を６０μｍとした。
【００３２】
比較例１
実施例１で用いた正極活物質を含有する正極塗工液と集電体（正極集電体、アルミ箔）とを用い、集電体上にダイコーターを用いて正極塗工液の第１回目の塗工を行い、その後、実施例１の場合と同様に乾燥して乾燥膜厚が４０μｍの第１回目の塗工膜を形成した。次に、得られた塗膜上に同一の正極塗工液を用い、ダイコーターで第２回目の塗工をし、乾燥膜厚は７０μｍの第２回目の塗工膜を形成した。塗工膜は、実施例１の場合と同様に全体で１１０μｍの正極活物質を含む塗工膜となった。
更に、実施例１と同様に、上記で得られた正極活物質を含む塗工膜を８０℃の真空オーブン中で、４８ｈｒエージングして水分を除去し、本比較例の正極用の電極板を作製した。
負極用の電極板の場合は、実施例１で用いた負極用塗工液を用い、実施例１の場合と同様に銅箔上に直接ダイコーターを用いて２回に分けて塗工した。第１回目の乾燥膜厚を４０μｍとし、得られた塗膜上に２回目の塗工をして、乾燥膜厚が７０μｍの２回目の塗工膜を形成した。
【００３３】
比較例２
実施例１で用いた正極塗工液及び負極塗工液を、実施例１で用いたと同様のそれぞれの集電体上に塗工し、塗工膜を形成した。正極の第１回目の乾燥膜厚は６０μｍ、第２回目の乾燥膜厚は９０μｍであった。又、本比較例では、負極の場合は１回で塗工を行い、乾燥膜厚を１１０μｍとした。
【００３４】
比較例３
実施例１で用いた正極塗工液及び負極塗工液を、実施例１で用いたと同様のそれぞれの集電体上に塗工した。正極の第１回目の塗工膜の乾燥膜厚が３０μｍ、第２回目の乾燥膜厚が６０μｍ、第３回目の塗工膜の乾燥膜厚が７０μｍとなる様に塗工、乾燥した。全体の塗工膜の乾燥膜厚は１６０μｍであった。
であった。又、負極の場合は、第１回目の塗工膜の乾燥膜厚が３０μｍ、第２回目の塗工膜の乾燥膜厚が６０μｍ、第３回目の塗工膜の乾燥膜厚が７０μｍとなる様に塗工、乾燥した。全体の塗工膜厚は１６０μｍであった。
【００３５】
比較例４
実施例１で用いた正極塗工液及び負極塗工液を、実施例１で用いたと同様のそれぞれの集電体上に、それぞれ１回の塗工で、正極の塗工膜の乾燥膜厚が１６０μｍ、負極の塗工膜の乾燥膜厚が１６０μｍとなる様に塗工を行い、乾燥して電極板を得た。
【００３６】
密着性評価結果
実施例１〜３及び比較例１〜４で得られた正極及び負極用電極板のそれぞれについて、塗工膜と集電体との密着性を評価する為、碁盤目テストを行った。碁盤目テストの方法としては、得られた電極板の塗工膜面にそれぞれ１ｍｍ間隔にカッターで切れ込みを入れて１００個の碁盤目を形成し、これに１５ｍｍ幅のセロテープ（ニチバン製）を貼って剥し、テープと一緒に剥がれた碁盤目の数を数えて密着性を評価した。
【００３７】
表１ 塗工膜の密着性評価

【００３８】
表面元素分析結果
実施例１〜３及び比較例１〜３で得られた負極用電極板のそれぞれについて、電極板の塗工膜の空気界面と集電体界面における結着剤量の違いをＥＳＣＡＳＣＯＰＥを用いて測定して比較した。尚、表１に示した比較例における結果で、特に塗工膜と集電体との密着性が悪かった負極用電極板について測定した。
測定にはＥＳＣＡＳＣＯＰＥ ＸＰＳ（ＶＧ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製）を用い、Ｘ線源としてＡｌのＫα_１ 及びＫα_２ 線を用い、Ｘ線出力１５ｋＶ、３５ｍＡにて測定した。測定領域１，１００μｍφで炭素元素を１００とした時のフッ素量を求め、該フッ素量の違いを電極板の塗工膜における空気界面と集電体界面とにおける結着剤量の違いとして評価した。
【００３９】
表２；ＥＳＣＡによる負極塗工膜中のフッ素量の違い

【００４０】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、塗工型の非水電解液２次電池用電極板において、集電体基体上に形成される活物質を含有する塗工膜を、単位面積当りの十分な電池容量を有し、且つ十分な可撓性を有する加工性に優れた膜とし、更に集電体に対して密着性に優れた膜とすることが出来る結果、従来のものよりも単位面積当たりの電気容量が高く、且つ塗工膜と集電体との密着性に優れた加工性が高い２次電池用電極板が提供される。
更に、本発明によれば、上記の様な優れた特性を有する電極板を生産性よく得ることが出来る。

Claims (2)

1. 少なくとも活物質と結着剤とを混練して電極塗工液を調製する工程と、該電極用塗工液を集電体上に塗工する工程と、集電体上に塗工された塗工液を乾燥して活物質が含有された塗工膜を形成する工程を有する、
   少なくとも活物質と結着剤とを含有する電極塗工液を集電体上に塗工、乾燥して形成された塗工膜を有する非水電解液２次電池用電極板において、塗工膜中の結着剤の存在量が、空気との界面部分における結着剤の存在量よりも集電体との界面部分における結着剤の存在量の方が多いか、或いは同量程度である
   非水電解液２次電池用電極板の製造方法において、電極塗工液を２回以上の塗工工程及び乾燥工程に分けて塗工、乾燥して所定の膜厚の塗工膜を集電体上に形成し、且つ１回目の塗工工程及び乾燥工程によって形成される塗工膜の乾燥膜厚が、２回目の塗工工程及び乾燥工程によって形成される２回目のみの塗工膜の乾燥膜厚よりも厚く、且つ更に塗工回数が増加した場合には、塗工回数が増加するにつれてそれぞれの工程で形成される塗工膜の乾燥膜厚が順次減少する様に構成されていることを特徴とする非水電解液２次電池用電極板の製造方法。
2. 結着剤がポリフッ化ビニリデンである請求項１に記載の非水電解液２次電池用電極板の製造方法。