JPH10188960A

JPH10188960A - 非水電解液二次電池の製造方法

Info

Publication number: JPH10188960A
Application number: JP8351099A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Saitou; 丈博斎藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】塗布不良を防止し、歩留まりを向上させるこ
とができる非水電解液電池の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る非水電解液二次電池の製造
方法は、活物質を含む塗料をノズル２６より塗布装置に
供給し、この塗布装置に設けられたスリットより集電体
表面に塗料を塗布して電極を形成するに際し、上記ノズ
ル２６の下方にフィルタ２７を配し、供給される塗料を
濾過することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗料を集電体に塗
布することにより形成する非水電解液二次電池の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電池には大別して一次電池と二次電池と
があり、一次電池は放電してしまうと寿命となるが、二
次電池は再度充電することができるといった特徴を有す
る。近年の電子技術のめざましい進歩により、電子機器
の小型化、軽量化、高性能化が進み、これら電子機器に
は、エネルギー密度の高い二次電池が要求されている。
従来、これら電子機器に使用される二次電池としてニッ
ケル・カドミウム電池や鉛電池などが挙げられるが、こ
れら電池では、エネルギー密度が高い電池を得るという
点で不十分であった。

【０００３】このような状況下で、正極としてリチウム
コバルト複合酸化物などのリチウム複合酸化物を使用
し、負極として炭素材料などのようなリチウムイオンを
ドープ及び脱ドープ可能な物質を使用した非水電解液二
次電池、いわゆるリチウムイオン二次電池の研究・開発
が行われている。このリチウムイオン二次電池は、高エ
ネルギー密度を有し、自己放電も少なく、サイクル特性
に優れ、かつ軽量という優れた特性を有する。

【０００４】このリチウムイオン二次電池は、一般的
に、アルミ箔からなる正極集電体に正極活物質を塗布し
てなる正極と、銅箔からなる負極集電体に負極活物質を
塗布してなる負極とから構成される。そして、このリチ
ウムイオン二次電池は、負極、セパレータ、正極、セパ
レータをこの順に積層して４層構造の積層電極体とし、
この積層電極体が多数回巻回された渦巻式電極体を電池
缶に収納してなるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うなリチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二
次電池を製造するに際して、塗料塗布装置を用いて正極
集電体に正極塗料を塗布、及び負極集電体に負極塗料を
塗布していた。

【０００６】しかしながら、上述したように形成される
正極及び負極には、塗布不良が発生してしまい、部分的
に塗料が塗布されない領域を有することがある。具体的
には、塗布不良によって、塗布方向に幅寸法が約２ｍｍ
程度の線状の未塗布領域が発生してしまう。このように
未塗布領域が発生してしまうと、正極及び負極として用
いることが不可能となる。

【０００７】したがって、従来の非水電解液二次電池の
製造方法は、正極及び負極を形成する際に塗料の塗布不
良が発生してしまうことにより、歩留まりが悪いといっ
た問題点があった。

【０００８】そこで、本発明は、このような問題点を解
決するために提案されたものであり、正極及び／又は負
極を形成するに際して、塗布不良を防止し、歩留まりを
向上させることができる非水電解液電池の製造方法を提
供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した目
的を達成するために鋭意検討した結果、塗布不良の発生
原因が、塗料中に含有される粒径の大きな粒子に起因す
るとの結論に達した。すなわち、この粒径の大きな粒子
が塗料を目詰まりさせてしまう結果、塗布面に塗料が到
達せず、塗布方向に線状の未塗布領域が発生してしまう
との結論に達した。そして、少なくとも、粒径の大きな
粒子を含有しないような塗料を用いることによって、塗
料の目詰まりを回避し、上述したような塗布不良を防止
できることを見いだした。

【００１０】すなわち、本発明に係る非水電解液二次電
池の製造方法は、活物質を含む塗料をノズルより塗布装
置に供給し、この塗布装置に設けられたスリットより集
電体表面に塗料を塗布して電極を形成するに際し、上記
ノズルの下方にフィルタを配し、供給される塗料を濾過
することを特徴とする。

【００１１】以上のように構成された本発明に係る非水
電解液二次電池の製造方法によれば、ノズルから射出し
た塗料は、フィルタにより濾過されて塗布面に塗布され
る。このため、塗料は、粒径の大きな粒子を含有するこ
となく、略均一な粒径の粒子のみを含有する。したがっ
て、この手法によれば、粒径の大きな粒子が目詰まりを
発生させることなく、塗布不良が発生することがない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る非水電解液二
次電池の製造方法の好適な実施の形態を図面を参照しな
がら詳細に説明する。

【００１３】本発明に適用される非水電解液二次電池
は、図１に示すように、正極集電体１に正極活物質２を
塗布してなる正極３と、負極集電体４に負極活物質５を
塗布してなる負極６とから構成される。そして、この非
水電解液二次電池は、正極３、セパレータ７、負極６、
セパレータ７をこの順に積層して積層電極体とし、この
積層電極体を多数回巻回されてなる渦巻式電極体の上下
に絶縁体８、９を配置した状態で非水電解液が充填され
た電池缶１０に収納してなるものである。

【００１４】前記渦巻式電極体が収納された電池缶１０
には、電池蓋１１が絶縁封口ガスケット１２を介してか
しめることによって取り付けられ、それぞれ正極リード
１３及び負極リード１４を介して正極３或いは負極６と
電気的に接続され、電池の正極或いは負極として機能す
るように構成されている。

【００１５】正極３は、図２（ａ）に示すように、正極
集電体１の両面に正極活物質２を塗布してなるような構
成を有している。この正極集電体１としては、従来より
一般的に用いられるものが使用できるが、具体的には、
アルミ箔を挙げることができる。また、正極活物質２と
しては、Ｌｉ_xＭＯ₂（但しＭは、１種類以上の遷移金属
を表す。）を含んだ活物質が使用可能である。かかる活
物質としては、Ｌｉ_xＣｏＯ₂、Ｌｉ_xＮｉＯ₂、Ｌｉ_xＭ
ｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ_xＭｎＯ₃、Ｌｉ_xＮｉ_yＣｏ_(1ーy)Ｏ₂などの
複合酸化物が挙げられる。

【００１６】この複合酸化物は、例えば、リチウム、コ
バルト、ニッケルの炭酸塩を出発原料とし、これら炭酸
塩を組成に応じて混合し、酸素存在雰囲気下６００℃〜
１０００℃の温度範囲で焼成することにより得られる。
また、出発原料は、炭酸塩に限定されず、水酸化物、酸
化物からも同様に合成可能である。

【００１７】正極活物質２は、上述した活物質と過充電
対策物質であるＬｉ₂Ｃｏ₃と導電材であるグラファイト
とバインダであるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）と
溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）とを
分散混練してなる正極塗料として形成される。

【００１８】負極６は、図２（ｂ）に示すように、負極
集電体４の両面に負極活物質５を塗布してなるような構
成を有している。この負極集電体４としては、従来より
一半的に用いられるものが使用できるが、具体的には、
銅箔を挙げることができる。また、負極活物質５として
は、リチウムをドープ及び脱ドープ可能な物質であれば
良く、熱分解炭素類、コークス類（ピッチコークス、ニ
ードルコークス、石油コークスなど）、グラファイト
類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体（フェノ
ール樹脂、フラン樹脂などを適当な温度で焼成し炭素化
したもの）、炭素繊維、活性炭などの炭素質材料、ある
いは、金属リチウム、リチウム合金（例えば、リチウム
−アルミ合金）の他、ポリアセチレン、ポリピロールな
どのポリマーも使用可能である。

【００１９】負極活物質５は、上述したようなリチウム
をドープ及び脱ドープ可能な物質と添加剤であるシュウ
酸とバインダであるＰＶＤＦと溶剤であるＮＭＰとを分
散混練してなる負極塗料として形成される。

【００２０】非水電解液には、リチウム塩を電解質と
し、これを有機溶媒に溶解させた電解液が用いられる。
ここで有機溶媒としては、特に限定されるものではない
が、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボ
ネート、１，２−ジメトキシエタン、γ−ブチロラクト
ン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラ
ン、１，３−ジオキソラン、スルホラン、アセトニトリ
ル、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネートな
どの単独もしくは２種類以上の混合溶媒の使用が可能で
ある。

【００２１】電解質には、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＡｓＦ₆、
ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＢ（Ｃ₆Ｈ₅）₄、ＬｉＣ
ｌ、ＬｉＢｒ、ＣＨ₃ＳＯ₃Ｌｉ、ＣＦ₃ＳＯ₃Ｌｉなどの
使用が可能である。

【００２２】また、本発明に係る非水電解液二次電池の
製造方法は、図１に示される電池構造を有する非水電解
液二次電池を製造する手法に限定されるものではなく、
電池内圧の上昇に伴って変形を生じる安全弁や、電池温
度が上がると電流を遮断するＰＴＣ素子等を有した安全
機構を備えてなる電池にも用いられてもよいことは勿論
である。

【００２３】以上のように構成された非水電解液二次電
池においては、図３に概略的に示す電池用塗料塗布装置
２０を用いて正極３及び負極６が形成される。この電池
用塗料塗布装置２０は、塗料を塗布するコーター装置２
１と塗料を乾燥させる乾燥装置２２とプレス装置２３と
スリッター装置２４とを備える。

【００２４】このように構成された電池用塗料塗布装置
２０を用いて正極３及び負極６（以下、単に電極と称す
る。）を形成する際には、コーター装置２１により塗料
を塗布する塗布工程と、乾燥装置２２により塗料を乾燥
させる乾燥工程と、プレス装置２３により電極を所定の
厚みに圧縮する圧縮工程と、スリッター装置２４により
電極を所定の形状に裁断する裁断工程と、が行われる。

【００２５】この電極の製造工程において、塗布工程
は、コーター装置２１により上述したように形成された
正極塗料又は負極塗料（以下、単に塗料と称する。）
を、それぞれ正極集電体１又は負極集電体４（以下、単
に集電体と称する。）に塗布する工程である。

【００２６】このとき、塗布工程に用いられるコーター
装置２１は、図４、図５及び図６に示すようなヘッド部
２５を有している。また、このコーター装置２１は、図
示しないが、このヘッド部２５に塗料を供給する塗料供
給装置を有して構成されている。

【００２７】コーター装置２１において、ヘッド部２５
は、塗料を射出する複数のノズル２６と、これらノズル
２６の直下にそれぞれ配されるフィルタ２７と、所定量
の塗料を貯める充填部２８とを備える。また、このヘッ
ド部２５では、充填部２８がブレード２９とこのブレー
ド２９の長手方向の両端部に配される一対のサイドブレ
ード３０とこの一対のサイドブレード３０を介してブレ
ード２９に対して対向するように配されるシャッタ３１
とから構成される。

【００２８】ここで、シャッタ３１は、図６に示すよう
に、一対のサイドブレードに対してシャッタピン３２に
より回動自在に取り付けられている。これにより、この
ヘッド部２５は、シャッタピン２５を中心にシャッタ３
１を回動させることによって、シャッタ３１の先端部３
１ａとブレード２９との間隔を調節できるように構成さ
れている。

【００２９】さらに、このヘッド部２５は、充填部２８
の上面部を閉塞するように、レベルセンサ３３が取り付
けられたレベルセンサプレート３４を有している。この
レベルセンサプレート３４には、上述した複数のノズル
２６が取り付けられる取付け孔３５がノズルの数に対応
して設けられている。

【００３０】本発明に係る非水電解液二次電池の製造方
法では、このヘッド部２５は、ノズル２６の直下にフィ
ルタ２７を配設している。このフィルタ２７は、ノズル
２６から射出される塗料を濾過するためのものであり、
塗料を良好に濾過するように構成されている。具体的に
は、フィルタ２７は、図７に示すように、長手方向と直
行する方向の一方端部２７ａがブレード２９と固着さ
れ、他方端部２７ｂがシャッタ３１の内面と所定の距離
をもって対向するように構成されている。また、フィル
タ２７は、一方端部２７ａよりも他方端部２７ｂの方が
高い位置となるような斜面とされている。さらに、フィ
ルタ２７は、長手方向の長さ寸法が充填部２８の長手寸
法と略同一とされてなる。

【００３１】特に、このフィルタ２７は、約１０度程度
の傾斜をもって配設されることが好ましい。また、フィ
ルタ２７は、他方端部２７ｂとシャッタ３１の内面との
距離が約５ｍｍ以上離間して配設されることが好まし
い。さらに、フィルタ２７としては、目の粗さが２００
μｍ以下とされることが好ましい。

【００３２】以上のように構成されたコーター装置２１
は、塗料が塗料供給装置から充填部２８に供給され、充
填部２８内の塗料がシャッタ３１の先端部３１ａから自
重により集電体表面に塗布される。

【００３３】先ず、塗料は、塗料供給装置から複数のノ
ズル２６を介して充填部２８に供給される。このとき、
このヘッド部２５では、ノズル２６の直下に、上述した
ようなフィルタ２７が配されている。このため、充填部
２８に充填される塗料は、このフィルタ２７により濾過
されたものとなる。したがって、充填部２８に充填され
た塗料中には、粒径の大きな粒子が含有されることな
く、比較的小さく、均一の粒径を有する粒子が含有され
ることとなる。

【００３４】そして、このように充填部２８に供給され
た塗料は、シャッタ３１がシャッタピン３２を中心とし
て回動動作し、先端部３１ａとブレード２９との間に隙
間ができることによって、この隙間から流出する。そし
て、図示しないが、集電体がヘッド部２５の長手方向と
直行する方向に走行し、順次、塗料が集電体上に塗布さ
れることとなる。

【００３５】このように塗料が塗布された後、乾燥装置
２２により塗料が乾燥される。次に、プレス装置２３に
より、所定の厚みとなるようにプレス加工が施される。
そして、スリッター装置２４により、所定の形状を有す
る正極及び負極が形成される。

【００３６】このように、本発明に係る非水電解液二次
電池の製造方法によれば、塗料が集電体上に塗布される
際、充填部２８に供給された塗料中に粒径の大きな粒子
を含有することがない。このため、この手法によれば、
粒径の大きな粒子が先端部３１ａ付近で目詰まりを発生
させることがない。したがって、この手法は、塗料が先
端部３１ａから均一に流出することとなり、集電体上に
未塗布領域を発生させることがなく、均一に塗料を塗布
することができる。

【００３７】また、上述した手法に用いられる電池用塗
料塗布装置２０では、ヘッド部２５を構成するフィルタ
２７が塗料の射出方向に対して約１０度傾斜するように
構成されている。このため、このヘッド部２５では、フ
ィルタ２７上に射出された塗料がフィルタ２７上を流動
することとなる。これに対して、フィルタ２７を水平に
配置すると、塗料がフィルタ２７上の一点に集中して射
出されることとなる。塗料が一点に集中して射出される
と、フィルタ２７が目詰まりを発生し易くなる。一方、
フィルタ２７を傾斜させることにより、これを回避し
て、フィルタ２７の目詰まりを発生し難くすることがで
きる。

【００３８】さらに、上述した手法に用いられる電池用
塗料塗布装置２０では、ヘッド部２５を構成するフィル
タ２７が、充填部２８の少なくとも一側面と約５ｍｍ以
上の間隔を有して構成されている。このため、このヘッ
ド部２５では、フィルタ２７に不測の目詰まり等が発生
した場合でも、この間隔から、塗料が充填部へと供給さ
れることとなる。これに対して、フィルタ２７が充填部
２８を閉塞するように構成されると、フィルタ２７の不
測の目詰まり等が発生した場合、塗料が充填部に供給さ
れなくなる。同時に、この場合には、塗料が取付け孔３
５等から漏れ出すといった不都合が発生する虞れがあ
る。

【００３９】ところで、本発明に用いられる電池用塗料
塗布装置としては、上述したものに限定されるものでは
なく、以下に示すように、フィルタ２７の構成が異なる
ようなヘッド部２５を有するものであってもよい。

【００４０】本発明の手法に用いられるヘッド部２５と
しては、図７及び図８に示すように、フィルタ２７がレ
ベルセンサプレート３４と平行とされ、他方端部２７ｂ
とシャッタ３１とが当接するような構成を有するものが
挙げられる。

【００４１】また、本発明の手法に用いられるヘッド部
２５としては、図９及び図１０に示すように、フィルタ
２７がレベルセンサプレート３４と平行とされ、他方端
部２７ａをシャッタ３１と固着し、一方端部２７ａとブ
レード２９との間に隙間を設けるような構成を有するも
のが挙げられる。

【００４２】さらに、本発明の手法に用いられるヘッド
部２５としては、図１１及び図１２に示すように、フィ
ルタ２７がレベルセンサプレート３４と平行とされ、複
数のノズル２６の直下の近辺にのみフィルタ２７を配
し、他方端部２７ｂとシャッタ３１とが当接するような
構成を有するものが挙げられる。

【００４３】さらにまた、本発明の手法に用いられるヘ
ッド部２５としては、図１３及び図１４に示すように、
フィルタ２７が一方端部２７ａよりも他方端部２７ｂの
方が高い位置となるように傾斜し、他方端部２７ｂとシ
ャッタ３１とが当接するような構成を有するものが挙げ
られる。

【００４４】これらいずれのフィルタ２７を用いても、
ノズル２６から射出される塗料は、良好に濾過され、大
きな粒径の粒子を含有しない状態で充填部２８に供給さ
れる。したがって、本発明に係る非水電解液二次電池の
製造方法によれば、これらいずれのフィルタ２７を用い
た場合でも、目詰まりが発生することなく、塗料が先端
部３１ａから均一に流出することとなり、集電体上に未
塗布領域を発生させることがなく、均一に塗料を塗布す
ることができる。

【００４５】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明に係
る非水電解液二次電池の製造方法によれば、粒径の大き
な粒子を排除することにより、良好な状態の塗料を集電
体上に塗布することとなる。したがって、本発明の手法
によれば、正極及び負極を形成するに際して、塗布不良
が発生することなく、歩留まりを向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により製造される非水電解液二次電池概
略縦断面図である。

【図２】（ａ）は、正極の要部縦断面図であり、（ｂ）
は、負極の要部縦断面図である。

【図３】電池用塗料塗布装置の概略構成斜視図である。

【図４】コーター装置を構成するヘッド部の斜視図であ
る。

【図５】ヘッド部の要部縦断面図である。

【図６】ヘッド部の要部分解斜視図である。

【図７】他のヘッド部の要部平面図である。

【図８】同ヘッド部の要部縦断面図である。

【図９】他のヘッド部の要部平面図である。

【図１０】同ヘッド部の要部縦断面図である。

【図１１】他のヘッド部の要部平面図である。

【図１２】同ヘッド部の要部縦断面図である。

【図１３】他のヘッド部の要部平面図である。

【図１４】同ヘッド部の要部縦断面図である。

【符号の説明】

１正極集電体、２正極活物質、３正極、４負極
集電体、５負極活物質６負極、７セパレータ、
８，９絶縁体、１０電池缶、１１電池蓋、１２
絶縁封口ガスケット、１３正極リード、１４負極リ
ード、２０電池用塗料塗布装置、２１コーター装
置、２５ヘッド部、２７フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活物質を含む塗料をノズルより塗布装置
に供給し、この塗布装置に設けられたスリットより集電
体表面に塗料を塗布して電極を形成するに際し、上記ノズルの下方にフィルタを配し、供給される塗料を
濾過することを特徴とする非水電解液二次電池の製造方
法。
【請求項２】上記電極が正極及び／又は負極であるこ
とを特徴とする請求項１記載の非水電解液二次電池の製
造方法。
【請求項３】上記フィルタが水平方向より１０゜以上
傾斜されていることを特徴とする請求項１記載の非水電
解液二次電池の製造方法。
【請求項４】上記フィルタの上方に位置する端部が塗
布装置の内壁面から５ｍｍ以上離間されていることを特
徴とする請求項１記載の非水電解液二次電池の製造方
法。
【請求項５】上記フィルタは、目の粗さが２００μｍ
以下であることを特徴とする請求項１記載の非水電解液
二次電池の製造方法。