JPWO2019082575A1 - 集電体電極シートの製造方法、圧縮ローラ、集電体電極シート、および電池 - Google Patents

Abstract

圧縮ローラ（５０）は、シート状の金属箔（９）の両面に活物質が塗布された集電体電極シートを、その厚さ方向に連続的に圧縮する一対のロール（５１）を有し、各ロール（５１）は、その回転軸が、電極シートの短手方向と平行になるように設置され、各ロール（５１）は、回転軸方向の両端の円形の端面を有する端部（５３）と、両端の端部（５３）の間の側面（ロール本体（５２））とを有し、側面は、電極シートを圧縮する際に、ロール（５１）の両端各々の周辺の第１の範囲と、ロール（５１）の回転軸方向の中央部分の第２の範囲とを含み、対向する一対のロール（５１）の第１の範囲における側面同士の距離が、対向する一対のロール（５１）の第２の範囲における側面同士の距離よりも短い。

Description

本発明は、集電体電極シートの製造方法、圧縮ローラ、集電体電極シート、および電池に関する。

近年、環境問題を踏まえ、電気自動車やハイブリッド自動車への関心が高まり、その駆動源である二次電池の高エネルギー密度化、高容量化への技術的要求が一段と高まっている。

こうした二次電池用の電極は、アルミニウムや銅等の帯状の金属箔上に活物質を含むスラリを塗布・乾燥させた電極シートから作製される。活物質の塗布方法は、間欠塗工方式と連続塗工方式とに大別できる。

間欠塗工方式は、帯状の金属箔に、活物質等のスラリを塗布して形成する塗布領域とスラリを塗布しない非塗布領域とを、該金属箔の巻取方向に所定の間隔で交互に形成する方式である。所定の間隔で配置された活物質の非形成部は、外部端子と電気的に接続するための引き出しタブを取り出す部位として利用される。本発明に関連する電極シートの製造方法では、主材である活物質、導電付与剤、結合材、溶剤を混合または混錬したスラリを、金属箔の一方の面に間欠的に塗布（以下、間欠塗布と称する。）した後に、再度、金属箔上の反対側の他方の面にも間欠塗布して、金属箔の両面にスラリをそれぞれ塗布する。次に、両面にスラリが塗布された金属箔を圧縮ローラによって加圧成型する。その後、集電体として所望の外形寸法に切断し、集電体電極シートに電極端子部を形成している。

ここで、リチウムイオン二次電池の正極活物質には、リチウム含有複合酸化物が用いられており、こうした金属酸化物粒子を主成分とする活物質層を加圧成型する場合、大きな圧力を必要とする。特に高エネルギー密度に設計された二次電池に用いる正極電極では、活物質層を高密度に圧縮する必要があるため、該加圧成型において、より大きな圧力をかけて成型されることが多い。

また、高エネルギー密度に設計された二次電池に用いる電極は、集電体である金属箔の厚さを薄く設計する傾向にある。

特開２０１２−２１６４６５号公報

図１７に示すように、前記の集電体電極シートの塗布終端部には、スラリを間欠塗布したときに、塗布領域１１と非塗布領域１２との境界に、スラリの尾引き部１４が発生しやすい。帯状電極シート１０を電極ロールの巻取方向Ｄｘに沿って、ロールプレス機で圧縮加工成型する場合、こうした尾引き部１４が存在すると、塗布終端の尾引き部１４には巻取方向（以後、長手方向とも呼ぶ）Ｄｘと垂直な方向Ｄｙに活物質層が断続的にしか存在しないため、巻取方向Ｄｘと垂直な方向Ｄｙに活物質層が連続的に存在する塗布領域１１の中央部分よりも大きな線圧がかかることになる。

このように大きな線圧の掛かる尾引き部分１４では、活物質粒子が金属箔に大きく食い込む現象がしばしば発生する。この活物質粒子が金属箔に食い込んだ部分の金属箔の残肉量がきわめて薄くなっているため、図示しないが箔の破断のもととなるクラックが発生する。このクラックが発生した領域を、引き続き行う裁断工程で裁断すると、シート電極の切断面に活物質層の部分的に脱落したバリが発生する。発生したバリが、電極に付着すると、電池の組み立て時に短絡を発生させる原因になり、電池の不良率が高まるという問題が生じていた。

このようにスラリを間欠塗布した集電体電極シートの圧縮加工をする際に、塗布領域１１の端部の尾引き部１４の部分で活物質粒子が金属箔に大きく食い込む現象を防ぐには、例えば特許文献１に示されるように、塗工端を検出し、前記検出情報に基づいて、油圧シリンダが軸箱に固定された、上下２つで以って一対となる圧縮ロールで構成される圧縮ローラにおける、前記２つの圧縮ロールの間の距離を調節することで、塗布領域１１と、尾引き部１４および非塗布領域１２とで、集電体電極シート１０に掛かる力を変化させることが考えられる。

しかしながら、このように検出情報に基づいて前記圧縮ローラを構成する前記２つの圧縮ロールの間の距離を塗布領域１１と、尾引き部４および非塗布領域１２とで調節する方法を適用した場合、圧縮ローラに集電体電極シート１０を送るバックアップローラの速度を一定以上に高速化すると、塗布端の検出信号に対して圧縮ローラの油圧シリンダの動きが追従できない。そのため、前記２つの圧縮ロールの距離が広い状態で集電体電極シートの塗布領域が前記２つの圧縮ロールの間を通過すると、所望の密度に塗布領域が圧縮されず、逆に、前記２つの圧縮ロールの距離が短い状態で集電体電極シートの尾引き部が前記２つの圧縮ロールの間を通過すると、活物質粒子が金属箔に食い込む現象を防止できないといった問題が生じる。

さらに、間欠塗布した集電体電極シートの圧縮加工をするためには、塗布領域と非塗布領域の境界が連続して多数存在するため、頻回に圧縮ロールを上下させることとなり、圧縮ローラ装置の耐久寿命が短くなる、塗布端検出器と検出信号を基に圧縮ロール間の距離を調整する機構を設けるため、装置構成が複雑になり、メンテナンスが煩雑になる等の問題も生じる。

本発明は上述したような背景技術が有する課題を解決するためになされたものであり、装置構成を複雑にせずに、集電体電極シート１０の製造工程における欠陥の発生を防止できる圧縮ローラ、前記圧縮ローラを用いた集電体電極シートの製造方法、集電体電極シート、および電池を提供することを目的とする。

本発明集電体電極シートは、
シート状の金属箔の長手方向に、両面に活物質層が形成された集電体電極シートであって、前記活物質層は塗布膜の厚さの厚い第１の塗布領域と、前記第１の塗布領域よりも塗布膜の厚さの薄い第２の塗布領域とによって形成され、前記金属箔の厚さ方向に圧縮後の前記第１の塗布領域における前記金属箔の厚さが、前記第２の塗布領域および非塗布領域における前記金属箔の厚さよりも薄い。

本発明の電極シートの製造方法は、
シート状の金属箔の両面に活物質が塗布された集電体電極シートを、２つの圧縮ロールを一対として構成される圧縮ローラを用いて、前記集電体電極シートの厚さ方向に圧縮する圧縮工程を含み、
前記集電体電極シートは、前記活物質を含むスラリを塗布した塗布領域と、前記スラリを塗布しない非塗布領域とを含み、
前記集電体電極シートの前記塗布領域は、第１の領域と、形成された塗布膜の厚さが前記第１の領域より薄い第２の領域とを含み、
前記圧縮工程において、前記一対の圧縮ロールが、前記塗布領域と前記非塗布領域が交互に形成された前記集電体電極シートを連続して圧縮する際、前記第１の領域に前記圧縮ローラを接触させて圧縮する。

本発明の圧縮ローラは、
シート状の金属箔の両面に活物質が塗布された集電体電極シートを、その厚さ方向に連続的に圧縮する一対の圧縮ロールを有し、
各前記圧縮ロールは、その回転軸が、前記集電体電極シートの短手方向と平行になるように設置され、
各前記圧縮ロールは、前記回転軸方向の両端の円形の端面を有する端部と、前記両端の前記端部の間に延在する曲面状の側面とを有し、
前記圧縮ロールの前記側面は、前記圧縮ロールの前記両端各々の周辺の第１の範囲と、前記圧縮ロールの前記回転軸方向の中央部分の第２の範囲とを含み、
対向する前記一対の圧縮ロールの前記第１の範囲における前記側面同士の距離が、対向する前記一対の圧縮ロールの前記第２の範囲における前記側面同士の距離よりも短い。

本発明の集電体電極シートは、本発明の集電体電極シートの製造方法を用いて製造される。
本発明の電池は、本発明の集電体電極シートを用いて製造される。

本発明によれば、製造コストの増大を招くことなく、製造工程における欠陥の発生を防止できる集電体電極シートの製造方法、圧縮ローラ、集電体電極シート、および電池を提供することができる。

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

本発明の実施形態における両面塗布後の集電体電極シートを示す平面図である。 本発明の実施形態における両面塗布後の集電体電極シートの上面から見た平面と断面の関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る電極シートの圧縮装置の概要を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る電極シート圧縮装置の圧縮ローラを、電極シートの長手方向から見た断面の模式図である。 本発明の実施形態に係る圧縮ローラを用いて、電極シートの活物質塗布領域を加圧圧縮する工程を模式的に示した図である。 本発明の実施形態に係る圧縮ローラと、電極シートのスラリ尾引き部の関係を模式的に示した図である。 本発明の実施形態に係る電極シートを圧縮した後の、断面の模式図である。 本発明の実施形態に係る電極シートを裁断した後の、裁断面を上面から見た模式図である。 本発明の比較形態に係る圧縮ローラと、電極シートのスラリ尾引き部の関係を模式的に示した図である。 本発明の比較形態に係る電極シートを圧縮した後の、断面の模式図である。 本発明の比較形態に係る電極シートを裁断した後の、裁断面を上面から見た模式図である。 本発明の実施の形態に係る電極シートの製造システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る電極シートの製造システムの各装置を実現するコンピュータのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る電極シートの製造方法の工程を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電池の構成の一例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る圧縮ローラを用いて、電極シートの活物質塗布領域を加圧圧縮する工程を模式的に示した図である。 間欠塗工方式により、活物質を塗布して作製された電極シートを示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る集電体電極シートの製造方法における活物質の両面塗布後の集電体電極シート１０を示す部分平面図である。

電極シート１０は、帯状の金属箔９の両面に、活物質等のスラリの塗布領域１１と非塗布領域１２とが長手方向Ｄｘに間欠的に形成された構成であり、塗布領域１１の終端１３側の電極部分には、スラリを引きずる状態が生じることで尾引き部１４が存在する。つまり、集電体電極シート１０は、スラリを金属箔９の両面に間欠的に塗布して、塗布領域１１と、非塗布領域１２の境界に、尾引き部１４を形成する。なお、本発明の電極シート１０において、活物質層は、間欠的に塗布されて形成されるものに限定されない。活物質層は、間欠塗工以外に、例えば、連続ストライプ塗工で形成されてもよい。

ここで、本実施形態に係る電極シート１０から作製される電極は特に限定されないが、例えば、リチウムイオン一次電池やリチウムイオン二次電池等のリチウムイオン電池用電極（正極や負極）である。

以下、電極の構成について詳細に説明する。

はじめに、本実施形態に係るスラリの塗布領域１１を形成する電極活物質層を構成する各成分について説明する。
電極活物質層は、電極活物質を含み、必要に応じてバインダー樹脂、導電助剤、増粘剤等を含む。本実施形態において、電極活物質は、例えば、リチウム金属複合酸化物を用いることができる。

本実施形態に係る電極活物質層に含まれる電極活物質は用途に応じて適宜選択される。正極を作製するときは正極活物質を使用し、負極を作製するときは負極活物質を使用する。

正極活物質としてはリチウムイオン電池の正極に使用可能な通常の正極活物質であれば特に限定されない。例えば、リチウム−ニッケル複合酸化物、リチウム−コバルト複合酸化物、リチウム−マンガン複合酸化物、リチウム−ニッケル−マンガン複合酸化物、リチウム−ニッケル−コバルト複合酸化物、リチウム−ニッケル−アルミニウム複合酸化物、リチウム−ニッケル−コバルト−アルミニウム複合酸化物、リチウム−ニッケル−マンガン−コバルト複合酸化物、リチウム−ニッケル−マンガン−アルミニウム複合酸化物、リチウム−ニッケル−コバルト−マンガン−アルミニウム複合酸化物等のリチウムと遷移金属との複合酸化物；ＴｉＳ_２、ＦｅＳ、ＭｏＳ_２等の遷移金属硫化物；ＭｎＯ、Ｖ_２Ｏ_５、Ｖ_６Ｏ_１３、ＴｉＯ_２等の遷移金属酸化物、オリビン型リチウムリン酸化物等が挙げられる。
オリビン型リチウムリン酸化物は、例えば、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｂ、Ｎｂ、およびＦｅよりなる群のうちの少なくとも１種の元素と、リチウムと、リンと、酸素とを含んでいる。これらの化合物はその特性を向上させるために一部の元素を部分的に他の元素に置換したものであってもよい。

これらの中でも、オリビン型リチウム鉄リン酸化物、リチウム−ニッケル複合酸化物、リチウム−コバルト複合酸化物、リチウム−マンガン複合酸化物、リチウム−ニッケル−マンガン複合酸化物、リチウム−ニッケル−コバルト複合酸化物、リチウム−ニッケル−アルミニウム複合酸化物、リチウム−ニッケル−コバルト−アルミニウム複合酸化物、リチウム−ニッケル−マンガン−コバルト複合酸化物、リチウム−ニッケル−マンガン−アルミニウム複合酸化物、リチウム−ニッケル−コバルト−マンガン−アルミニウム複合酸化物が好ましい。これらの正極活物質は作用電位が高いことに加えて容量も大きく、大きなエネルギー密度を有する。
正極活物質は、一種のみを単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

負極活物質としては、リチウムイオン電池の負極に使用可能な通常の負極活物質であれば特に限定されない。例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、樹脂炭、炭素繊維、活性炭、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素材料；リチウム金属、リチウム合金等のリチウム系金属材料；シリコン、スズ等の金属材料；ポリアセン、ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性ポリマー材料等が挙げられる。これらの中でも炭素材料が好ましく、特に天然黒鉛や人造黒鉛等の黒鉛質材料が好ましい。
負極活物質は１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

電極活物質の平均粒子径は、充放電時の副反応を抑えて充放電効率の低下を抑える点から、１μｍ以上が好ましく、２μｍ以上がより好ましく、入出力特性や電極作製上の観点（電極表面の平滑性等）から、１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましい。ここで、平均粒径は、レーザ回折散乱法による粒度分布（体積基準）における積算値５０％での粒子径（メジアン径：Ｄ５０）を意味する。

電極活物質の含有量は、電極活物質層の全体を１００質量部としたとき、８５質量部以上９９．８質量部以下であることが好ましい。

本実施形態に係る電極活物質層に含まれるバインダー樹脂は用途に応じて適宜選択される。例えば、溶媒に溶解可能なフッ素系バインダー樹脂や、水に分散可能な水系バインダー等を使用することができる。

フッ素系バインダー樹脂としては電極成形が可能であり、十分な電気化学的安定性を有していれば特に限定されないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、フッ素ゴム等が挙げられる。これらのフッ素系バインダー樹脂は一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、ポリフッ化ビニリデン系樹脂が好ましい。フッ素系バインダー樹脂は、例えば、Ｎ−メチル−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶媒に溶解させて使用することができる。

水系バインダーとしては電極成形が可能であり、十分な電気化学的安定性を有していれば特に限定されないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂、ポリアクリル酸系樹脂、スチレン・ブタジエン系ゴム、ポリイミド系樹脂等が挙げられる。これらの水系バインダーは一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、スチレン・ブタジエン系ゴムが好ましい。
なお、本実施形態において、水系バインダーとは、水に分散し、エマルジョン水溶液を形成できるものをいう。
水系バインダーを使用する場合は、さらに増粘剤を使用することができる。増粘剤としては特に限定されないが、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース系ポリマーおよびこれらのアンモニウム塩並びにアルカリ金属塩；ポリカルボン酸；ポリエチレンオキシド；ポリビニルピロリドン；ポリアクリル酸ナトリウム等のポリアクリル酸塩；ポリビニルアルコール；等の水溶性ポリマー等が挙げられる。

バインダー樹脂の含有量は、電極活物質層の全体を１００質量部としたとき、０．１質量部以上１０．０質量部以下であることが好ましい。バインダー樹脂の含有量が上記範囲内であると、電極スラリの塗工性、バインダーの結着性および電池特性のバランスがより一層優れる。
また、バインダー樹脂の含有量が上記上限値以下であると、電極活物質の割合が大きくなり、電極質量当たりの容量が大きくなるため好ましい。バインダー樹脂の含有量が上記下限値以上であると、電極剥離が抑制されるため好ましい。

本実施形態に係る電極活物質層に含まれる導電助剤としては電極の導電性を向上させるものであれば特に限定されないが、例えば、カーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、天然黒鉛、人工黒鉛、炭素繊維等が挙げられる。これらの導電助剤は１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

導電助剤の含有量は、電極活物質層の全体を１００質量部としたとき、０．１質量部以上５．０質量部以下であることが好ましい。導電助剤の含有量が上記範囲内であると、電極スラリの塗工性、バインダーの結着性および電池特性のバランスがより一層優れる。
また、導電助剤の含有量が上記上限値以下であると、電極活物質の割合が大きくなり、電極質量当たりの容量が大きくなるため好ましい。導電助剤の含有量が上記下限値以上であると、電極の導電性がより良好になるため好ましい。

本実施形態に係る電極活物質層は、電極活物質層の全体を１００質量部としたとき、電極活物質の含有量は好ましくは８５質量部以上９９．８質量部以下である。また、バインダー樹脂の含有量は好ましくは０．１質量部以上１０．０質量部以下である。また、導電助剤の含有量は好ましくは０．１質量部以上５．０質量部以下である。
電極活物質層を構成する各成分の含有量が上記範囲内であると、リチウムイオン電池用電極の取扱い性と、得られるリチウムイオン電池の電池特性のバランスが特に優れる。

電極活物質層の密度は特に限定されないが、電極活物質層が正極活物質層の場合は、例えば、２．０ｇ／ｃｍ^３以上４．０ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましく、２．４ｇ／ｃｍ^３以上３．８ｇ／ｃｍ^３以下であることがより好ましく、２．８ｇ／ｃｍ^３以上３．６ｇ／ｃｍ^３以下であることがさらに好ましい。また、電極活物質層が負極活物質層の場合は、例えば、１．２ｇ／ｃｍ^３以上２．０ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましく、１．３ｇ／ｃｍ^３以上１．９ｇ／ｃｍ^３以下であることがより好ましく、１．４ｇ／ｃｍ^３以上１．８ｇ／ｃｍ^３以下であることがさらに好ましい。
電極活物質層の密度を上記範囲内とすると、高放電レートでの使用時における放電容量が向上するため好ましい。

電極活物質層の厚みは特に限定されるものではなく、所望の特性に応じて適宜設定することができる。例えば、エネルギー密度の観点からは厚く設定することができ、また出力特性の観点からは薄く設定することができる。電極活物質層の厚み（片面の厚み）は、例えば、１０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲で適宜設定でき、２０μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、３０μｍ以上１５０μｍ以下がより好ましい。

本実施形態に係る集電体層（金属箔９）としては特に限定されないが、正極集電体層としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタンまたはこれらの合金等を用いることができる。その形状としては、例えば、箔、平板状、メッシュ状等が挙げられる。特にアルミニウム箔を好適に用いることができる。
また、負極集電体層としては、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタンまたはこれらの合金を用いることができる。その形状としては、箔、平板状、メッシュ状が挙げられる。特に銅箔を好適に用いることができる。

正極集電体層の厚みは特に限定されないが、例えば１μｍ以上３０μｍ以下である。また、負極集電体層の厚みは特に限定されないが、例えば１μｍ以上２０μｍ以下である。

はじめに、電極スラリを調製する。
電極スラリは、電極活物質と、必要に応じてバインダー樹脂と、導電助剤と、増粘剤と、を混合することにより調製することができる。電極活物質、バインダー樹脂、および導電助剤の配合比率は電極活物質層中の電極活物質、バインダー樹脂、および導電助剤の含有比率と同じため、ここでは説明を省略する。

電極スラリは、電極活物質と、必要に応じてバインダー樹脂と、導電助剤と、増粘剤と、を溶媒に分散または溶解させたものである。
各成分の混合手順は特に限定されないが、例えば、電極活物質と導電助剤とを乾式混合した後に、バインダー樹脂および溶媒を添加して湿式混合することにより電極スラリを調製することができる。
このとき、用いられる混合機としては、ボールミルやプラネタリーミキサー等の公知のものが使用でき、特に限定されない。
電極スラリに用いる溶媒としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の有機溶媒や、水を用いることができる。

電極スラリを集電体層上に塗布する方法は、一般的に公知の方法を用いることができる。例えば、リバースロール法、ダイレクトロール法、ドクターブレード法、ナイフ法、エクストルージョン法、カーテン法、グラビア法、バー法、ディップ法およびスクイーズ法等を挙げることができる。これらの中でも、電極スラリの粘性等の物性および乾燥性に合わせて、良好な塗布層の表面状態を得ることが可能となる点で、ドクターブレード法、ナイフ法、エクストルージョン法が好ましい。

集電体層上に塗布した電極スラリの乾燥方法としては特に限定されないが、例えば、加熱ロールを用いて集電体層側または既に乾燥した電極活物質層側から電極スラリを間接的に加熱し、電極スラリを乾燥させる方法；赤外線、遠赤外線・近赤外線のヒーター等の電磁波を用いて電極スラリを乾燥させる方法；集電体層側または既に乾燥した電極活物質層側から熱風を当てて電極スラリを間接的に加熱し、電極スラリを乾燥させる方法等が挙げられる。

図１２は、本発明の実施形態に係る電極シート１０の製造システム１の構成例を示すブロック図である。
製造システム１は、スラリ塗布装置２０と、圧縮装置４０と、裁断装置６０と、を備える。さらに、製造システム１の各装置を制御する制御装置を備えてもよい。

図１３は、本発明の実施の形態に係る電極シートの製造システムの各装置を実現するコンピュータのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
スラリ塗布装置２０、圧縮装置４０、および裁断装置６０は、それぞれ少なくとも１つのコンピュータ１００により実現される。コンピュータ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２、メモリ１０４、メモリ１０４にロードされた各装置を実現するプログラム１１０、そのプログラム１１０を格納するストレージ１０５、Ｉ／Ｏ（Input Output）１０６、およびネットワーク接続用通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）１０７を備える。ＣＰＵ１０２と各要素は、バス１０９を介して互いに接続され、ＣＰＵ１０２によりコンピュータ１００全体が制御される。ただし、ＣＰＵ１０２などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。

ＣＰＵ１０２が、ストレージ１０５に記憶されるプログラム１１０をメモリ１０４に読み出して実行することにより、各装置の各機能を実現することができる。

スラリ塗布装置２０、圧縮装置４０、および裁断装置６０は、それぞれコンピュータ１００のハードウェアとソフトウェアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。

プログラム１１０は、コンピュータ１００で読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。記録媒体は特に限定されず、様々な形態のものが考えられる。また、プログラムは、記録媒体からコンピュータ１００のメモリ１０４にロードされてもよいし、ネットワークを通じてコンピュータ１００にダウンロードされ、メモリ１０４にロードされてもよい。

プログラム１１０を記録する記録媒体は、非一時的な有形のコンピュータ１００が使用可能な媒体を含み、その媒体に、コンピュータ１００が読み取り可能なプログラムコードが埋め込まれる。プログラム１１０が、コンピュータ１００上で実行されたとき、コンピュータ１００に、各装置を実現させる電極シート１０の製造方法を実行させる。

図１４は、本発明の実施形態に係る電極シート１０の製造方法の工程を示すフローチャートである。
本発明の実施形態の電極シート１０の製造方法は、塗布工程（Ｓ１）と、圧縮工程（Ｓ５）と、裁断工程（Ｓ６）と、を含む。本発明の実施形態に係る集電体電極シート１０は、図１４に示される製造方法によって製造される。

図２は、本発明の実施形態に係る両面塗布後の集電体電極シート１０の上面から見た平面と断面の関係を示す図である。図２（ａ）は、電極シート１０に形成された活物質の塗布領域１１の一部を含む電極シート１０の上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の線Ｉ−Ｉについての塗布領域１１が形成された電極シート１０の断面図である。

塗布領域１１の厚さが一定の領域の終端１６は、塗布領域１１の終端１３側の電極部分に対して、塗布領域１１の長手方向Ｄｘの中央部側に存在する。塗布領域１１の厚さが一定（ｔ１）の領域の終端１６を境に尾引き部１４となり、その尾引き部１４の部分の厚さｔ２はｔ１より薄くなっている。つまり、尾引き部１４は塗布領域１１の終端１３側に位置しており、尾引き部１４の厚さｔ２は塗布領域１１の長手方向Ｄｘの中央部の厚さｔ１よりも薄くなっている。なお、図に示すように、尾引き部１４の厚さｔ２は、尾引き部１４の開始位置から長手方向Ｄｘの終端に向かって徐々に薄くなっている。

図３は、本発明の実施形態に係る電極シート１０の圧縮装置４０の概要を示す模式図である。
図１の金属箔９の両面に活物質塗布領域１１と非塗布領域１２と塗布領域１１の終端１３側の電極部分に尾引き部１４が形成された電極シート１０を、図３に示すように一対の圧縮ロール５１で圧縮する。電極シート１０は、一対の圧縮ロール５１の隙間を通過する際に圧縮されて、長手方向Ｄｘに巻き取られる。

図４は、図３の線II−IIについての圧縮ローラ５０を電極シート１０の長手方向から見た断面図である。圧縮ローラ５０は、上下２つのロール５１を一対として構成されており、上下の各ロール５１は、活物質塗布領域１１の圧縮に係るロール本体５２と、ロール本体５２の両端に左右対称に形成される端部５３と、を備えている。また、ロール本体５２は、ロール５１の回転軸Ａ方向に沿って両端部から中央部に向かって迫り出した湾曲した樽型の形状を有している。

言い換えると、本実施形態の圧縮ローラ５０において、対向する一対の圧縮ロール５１の第２の範囲（中央部）において、回転軸Ａ方向の両端側から中央に向かって連続的に側面同士の距離が短い。

図５および図６は、本発明の実施形態に係る圧縮ローラ５０と電極シート１０の関係を示したものである。図５および図６は、図３のII−IIについての圧縮ローラ５０を電極シート１０の長手方向から見た断面図であり、圧縮工程（図１４のＳ５）において、それぞれ電極シート１０の塗布領域１１および尾引き部１４を圧縮している状態を示している。
なお、図１の電極シート１０は、図示しない長手方向裁断予定線１７に沿って、予め長手方向両端が裁断されているものとする。

本実施形態の圧縮ローラ５０は、集電体電極シート１０を、その厚さ方向に連続的に圧縮する一対の圧縮ロール５１を有する。各圧縮ロール５１は、その回転軸が、集電体電極シート１０の短手方向と平行になるように設置される。
各圧縮ロール５１は、回転軸Ａ方向の両端の円形の端面を有する端部５３と、両端の端部５３の間に延在する曲面状の側面とを有する。
圧縮ロール５１の側面は、集電体電極シート１０を圧縮する際に、圧縮ロール５１の両端各々の周辺の第１の範囲と、圧縮ロール５１の回転軸Ａ方向の中央部分の第２の範囲とを含む。
対向する一対の圧縮ロール５１の第１の範囲（以後、凹部形成部とも呼ぶ）における側面同士の距離（図６のｄ４）より、対向する一対の圧縮ロール５１の第２の範囲（以後、中央部とも呼ぶ）における側面同士の距離（図６のｄ３）の方が短い。

この構成により、集電体電極シート１０を圧縮する際に、対応する一対のロール５１の端部５３同士が当接すると、凹部形成部同士の距離ｄ４より、中央部同士の距離ｄ３の方が短いので、中央部（第１の範囲）は電極シート１０と接触し、凹部形成部（第２の範囲）は電極シート１０と接触しない。

さらに、本実施形態の集電体電極シート１０の塗布領域１１は、第１の領域と、形成された塗布膜の厚さが第１の領域より薄い第２の領域（尾引き部１４）とを含む。
対向する一対の圧縮ロール５１の端部５３同士が当接した時の、一対の圧縮ロール５１の第１の範囲における側面同士の距離（図６のｄ３）が、集電体電極シート１０の第１の領域（塗布領域１１）における厚さ（ｔ１）の値よりも小さく、かつ、集電体電極シート１０の第２の領域（尾引き部１４）の厚さ（ｔ２）の値よりも大きい。
さらに、一対の圧縮ロール５１の第１の範囲における側面同士の距離（図６のｄ３）は、集電体電極シート１０の非塗布領域１２の厚さ、すなわち、金属箔９の厚さの値よりも大きい。

圧縮工程（図１４のＳ５）では、圧縮ローラ５０の上下のロール５１の間に電極シート１０が挿入され、対向する一対のロール５１のロール本体５２が電極シート１０を両側から圧縮する。図５に示すように、まず、ロール本体５２の中央部が電極シート１０の両面と当接した後、電極シート１０を厚さ方向に圧縮しながら対向するロール５１の端部５３同士が当接し、電極シート１０を所定の圧縮圧力で圧縮することができる。
このとき、ロール５１のロール本体５２の中央部同士の距離はｄ１、ロール５１の端部５３同士の距離はｄ２とする。このように、電極シート１０の圧縮前は、ロール５１の端部５３同士は距離ｄ２だけ離れているが、電極シート１０を圧縮するために対向するロール５１を互いに接近させて距離ｄ２を縮め、最終的に端部５３同士を当接させることで電極シート１０を圧縮する。

このように、圧縮ローラ５０の対向するロール５１の端部５３同士が当接して、上下のロール５１のロール本体５２が電極シート１０を両側から圧縮する際、ロール５１の柔軟性のために、ロール５１のロール本体５２は、回転軸Ａ方向の中央部と、端部５３近傍の部分とでは、電極シート１０に対して掛けられる圧縮圧力が均一にならず、ロール本体５２の中央部に歪みが生じる。

そのため、本実施形態では、ロール５１によって電極シート１０の短手方向Ｄｙの各範囲に対して掛かる圧縮力と、電極シート１０の塗布領域１１の応力とに応じて、ロール５１の本体部５２の両端側に、所定の範囲に所定の深さを有する湾曲した凹部を設ける。このようにしてロール本体５２を樽型形状とすることで、対向する一対のロール５１が接近し、端部５３が当接して電極シート１０に圧縮圧力をかける際、図１６に示すように、電極シート１０の塗布領域１１の表面を短手方向Ｄｙ全面にわたって均一に圧縮圧力をかけることができ、電極シート１０の短手方向Ｄｙ全面が一様に圧縮されることとなる。

図５では、上下２つのロール５１を一対として構成された圧縮ローラ５０の、２つの圧縮ロール５１の間を電極シート１０の活物質の塗布領域１１が通過することによって、活物質の塗布領域１１が圧縮されている。図に示すように、上下２つのロール５１の電極シート１０の短手方向Ｄｙの長さＬ２は、電極シート１０の短手方向Ｄｙの長さＬ１よりも長くなるようになっている。また、一対になった上下２つのロール５１は、ロール本体５２の中央部同士の距離ｄ３が、圧縮後における電極シート１０の両面の活物質の塗布領域１１の厚みと、金属箔９の厚みの値よりも小さくなるように設置される。また、電極シート１０の活物質の塗布領域１１が圧縮された状態において、上下２つのロール５１の両端の端部５３同士が接触しないように、端部５３同士の距離が設定されている。
このようにロール本体５２の中央部同士の距離ｄ３を、電極シート１０の活物質の塗布領域１１の厚みに応じて設定することで、電池セルとして望ましい活物質の塗布領域１１の密度を達成することができる。

図６は、上下２つのロール５１を一対として構成された圧縮ローラ５０の、２つの圧縮ロール５１の間を電極シート１０が長手方向Ｄｘに移動している間のうち、尾引き部１４がロール５１の間を通過している状態を示している。図に示すように、上下２つの対向するロール５１の両端に設置された端部５３同士が当接した際に、対向する一対のロール５１のロール本体５２の中央部同士の距離ｄ３は、電極シート１０の両面の尾引き部１４を含む厚さ、および／または、塗布領域１１が形成されていない非塗布領域１２に相当する金属箔９の厚さ、の値よりも大きくなるように、ロール本体５２の中央部平面と端部５３の外周端との高低差の距離ｈは決められる。

本発明の実施の形態に係る集電体電極シート１０の製造方法は、シート状の金属箔９の両面に活物質が塗布された集電体電極シート１０を、上下２つで以って一対となる圧縮ロールで構成される圧縮ローラ５０を用いて、集電体電極シート１０の厚さ方向に圧縮する圧縮工程（図１４のＳ５）を含む。集電体電極シート１０は、活物質を含むスラリを塗布した塗布領域１１と、スラリを塗布しない非塗布領域１２とを含む。集電体電極シート１０の塗布領域１１は、第１の領域（塗布領域１１の塗布開始位置から長手方向Ｄｘに向かって終端１６までの厚さｔ１の領域）と、形成された塗布膜の厚さが第１の領域より薄い第２の領域（尾引き部１４）とを含む。
圧縮工程（図１４のＳ５）において、一対のロール５１が、塗布領域１１と非塗布領域１２が交互に形成された集電体電極シート１０を連続して圧縮する際、第１の領域に圧縮ローラ５０（ロール５１）を接触させて圧縮する（図５および図１６）（図６）。

言い換えれば、圧縮工程（図１４のＳ５）において、圧縮ローラ５０は、塗布領域１１と非塗布領域１２が交互に形成された集電体電極シート１０を連続して圧縮する際、第１の領域（塗布領域１１）のみを圧縮する。さらに、圧縮工程（図１４のＳ５）において、圧縮ローラ５０は、第２の領域（尾引き部１４）と非塗布領域１２を含む領域は圧縮しない。

図６に示すように、端部５３とロール本体５２との高低差の距離ｈを設定することで、電極シート１０の尾引き部１４がロール本体５２と接触する前に、対向する上下のロール５１の端部５３同士が当接するため、電極シート１０の尾引き部１４はロール５１のロール本体５２と接触せずに、加圧されない。このように、本実施形態によれば、尾引き部１４および非塗布領域１２において、電極シート１０が圧縮されないため、尾引き部１４の部分で活物質粒子７０が金属箔９に大きく食い込む現象を防ぐことができる。

また、上下各ロール５１のロール本体５２の中央部から端部にしたがってロール５１の軸方向に向かって湾曲した凹部を設けることによって、上下のロール５１の端部５３同士が当接した際の歪があっても、電極シート１０がロール本体５２によって確実に圧縮されないようにすることができる。

なお、圧縮工程では、電極シート１０がロール５１の間を移動する方向、すなわち長手方向Ｄｘを塗布終端側から塗布始端側になるように設定しても、反対に塗布始端側から塗布終端側になるように設定しても良い。
また、圧縮工程では、電極シート１０の圧縮開始後、対向する一対のロール５１の端部５３同士は、電極シート１０の圧縮が終了するまで当接したままでよい。

図７は、本発明の実施形態における加圧成型後の集電体電極シートの断面図である。
本実施形態の集電体電極シート１０は、シート状の金属箔９の長手方向に、両面に活物質層が形成された集電体電極シートであって、活物質層は塗布膜の厚さの厚い第１の塗布領域１１と、第１の塗布領域１１よりも塗布膜の厚さの薄い第２の塗布領域（尾引き部１４）とによって形成され、金属箔９の厚さ方向に圧縮後の第１の塗布領域１１における金属箔９の厚さが、第２の塗布領域（尾引き部１４）および非塗布領域１２における金属箔９の厚さよりも薄い。

尾引き部１４には、圧縮工程を経てもロール５１のロール本体５２が電極シート１０に接触しない構成となっており、尾引き部１４に線圧はかからないため、活物質粒子７０の金属箔に対する食い込みは発生しない。このため、尾引き部１４部分の金属箔９に活物質粒子が食い込んで箔の残肉が薄くなることがなく、クラックの発生が起こらない電極シート１０を作製することが可能となる。

次に、裁断工程（図１５のＳ６）において、加圧成型された電極シート１０を、図１に示すように電極シート１０の箔の巻取方向Ｄｘ、すなわち長手方向裁断予定線１７に沿って、電極シート１０を、ローラ９０を使って巻き取りを行いながら、一方向に（図中、左方向に向かって）引出し、電極シート１０の上下両面に設置されたスリット刃（不図示）によって連続的に裁断する。

電極シート１０を所定の大きさに切断して複数の電極を得ることができる。電極シート１０から電極を切り出す方法は特に限定されないが、例えば、電極シート１０の長手方向と平行に切断し（図１の長手方向裁断予定線１７に沿って切断）、所定幅の複数の電極を切り出す方法が挙げられる。さらに用途に応じて所定の寸法に打ち抜いて、電池用の電極を得ることができる。
ここで、電極シート１０の切断方法は特に限定されず、例えば金属等からなる刃を用いて電極シート１０を切断することができる。

本発明の実施の形態によれば、簡単な構成で、製造コストの増大を招くことなく、集電体電極シート１０の圧縮工程における活物質の塗布領域１１端でのシートの破断やクラックの発生を防止することができるという効果を奏する。さらに、集電体電極シート１０の裁断工程におけるバリの発生を抑制することができるという効果も奏する。

図８は、本発明の実施形態における電極シート１０を裁断した後の、裁断面８０を上面から見た模式図である。

図７に示すように、尾引き部１４においても活物質粒子の金属箔に対する食い込みはほとんど発生していないので、裁断に掛かる十分な箔の残肉厚さが確保されている。したがって、刃の流れる方向にのみ金属箔９が切断され、刃が当たった衝撃により横方向Ｄｙに金属箔９が破断することはない。よって、図８に示すように、裁断面８０には活物質層のバリが発生しない形状となる。

一方、図９は、本発明の比較形態となる、各ロール５１のロール本体５２の両端に端部５３が形成されていない圧縮ローラ５０の概要を示す模式図である。

また、図１０は、本発明の比較形態となる、各ロール５１のロール本体５２の両端に端部５３が形成されていない圧縮ローラ５０を用いて、加圧成型した後の集電体電極シート１０の断面図である。

図９に示すように、本発明の実施形態と異なり、各ロール５１のロール本体５２の両端に端部５３が形成されていない圧縮ローラ５０を用いた場合には、圧縮工程で各ロール５１のロール本体５２が尾引き部１４に接触する。こうした尾引き部１４は、図１に示すように箔の流れる方向、すなわち巻取方向Ｄｘと垂直な方向Ｄｙに活物質層が断続的にしか存在していないため、箔の流れる方向、すなわち巻取方向Ｄｘと垂直な方向Ｄｙに活物質層が連続的に存在する活物質の塗布領域１１よりも局所的に大きな線圧がかかる。このため、図１０に断面図を示すように、尾引き部１４では、活物質粒子７０が金属箔９に食い込んで金属箔９の残肉量がきわめて薄くなる。

次に、本発明の実施形態と同様に、電極シート１０を金属箔９の長手方向Ｄｘに長手方向裁断予定線１７に沿って裁断する。

図１１は、本発明の比較形態となる、圧縮ロール本体５２の両端に端部５３が形成されていない圧縮ローラ５０を用いて、加圧成型した集電体電極シート１０を裁断した後の、裁断面８０を上面から見た模式図である。

上述したように、尾引き部１４では、箔の残肉厚さがスラリ塗布領域１１やスラリ非塗布領域１２に比べ薄くなっており、刃が当たった際の衝撃で、刃の流れる方向以外に破断が生じてしまう。このため、図１１に断面図を示すように、この破断の発生した箇所の尾引き部１４から脱落したスラリ合材層がバリ１９となってしまう。

このような過程で発生したバリ１９を含む電極を用いて、電池を組み立てた場合、組立工程中や、電池完成後にバリが脱落し、対向する異電位の電極に短絡することになり、電池の不良率が高まる。しかし、本実施形態では、以上述べたように、このようなバリ１９の発生することがないため、電池の不良率は低く抑えられる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
また、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

たとえば、上記実施形態の製造方法により作製された電極シート１０を用いて電池を製造することができる。
本発明の電極の製造方法は、金属箔等の厚さの薄い集電体上に活物質層を形成し、乾燥後に圧縮、裁断する工程（図１４のＳ５、Ｓ６）を経て電極を作製する場合に生じる集電体のバリの発生を抑制した電池等電気化学デバイスの組み立てを実施することができ、特性が良好な電池等電気化学デバイスを提供することが可能となる。

図１５は、本発明の実施の形態に係る電池１５０の構成の一例を示す概略図である。
本実施形態に係る電池は、上記実施形態で説明した電極シート１０から作製される電極を備える。以下、本実施形態に係る電池について、電池がリチウムイオン電池の積層型電池１５０である場合を代表例として説明する。
積層型電池１５０は、正極１２１と負極１２６とが、セパレータ１２０を介して交互に複数層積層された電池要素を備えており、これらの電池要素は電解液（図示せず）とともに可撓性フィルム１４０からなる容器に収納されている。電池要素には正極端子１３１および負極端子１３６が電気的に接続されており、正極端子１３１および負極端子１３６の一部または全部が可撓性フィルム１４０の外部に引き出されている構成になっている。

正極１２１には正極集電体層１２３の表裏に、正極活物質の塗布部（正極活物質層１２２）と未塗布部がそれぞれ設けられており、負極１２６には負極集電体層１２８の表裏に、負極活物質の塗布部（負極活物質層１２７）と未塗布部が設けられている。

正極集電体層１２３における正極活物質の未塗布部を正極端子１３１と接続するための正極タブ１３０とし、負極集電体層１２８における負極活物質の未塗布部を負極端子１３６と接続するための負極タブ１２５とする。
正極タブ１３０同士は正極端子１３１上にまとめられ、正極端子１３１とともに超音波溶接等で互いに接続され、負極タブ１２５同士は負極端子１３６上にまとめられ、負極端子１３６とともに超音波溶接等で互いに接続される。そのうえで、正極端子１３１の一端は可撓性フィルム１４０の外部に引き出され、負極端子１３６の一端も可撓性フィルム１４０の外部に引き出されている。

正極活物質の塗布部（塗布領域１１）（正極活物質層１２２）と未塗布部（非塗布領域１２）の境界部１２４には、必要に応じて絶縁部材を形成することができ、当該絶縁部材は境界部１２４だけでなく、正極タブ１３０と正極活物質の双方の境界部付近に形成することができる。

負極活物質の塗布部（負極活物質層１２７）と未塗布部の境界部１２９にも同様に、必要に応じて絶縁部材を形成することができ、負極タブ１２５と負極活物質の双方の境界部付近に形成することができる。

通常、負極活物質層１２７の外形寸法は正極活物質層１２２の外形寸法よりも大きく、セパレータ１２０の外形寸法よりも小さい。

（リチウム塩を含有する非水電解液）
本実施形態に用いるリチウム塩を含有する非水電解液は、電極活物質の種類やリチウムイオン電池の用途等に応じて公知のものの中から適宜選択することができる。

具体的なリチウム塩の例としては、例えば、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_６、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣＦ_３ＣＯ_２、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＳｂＦ_６、ＬｉＢ_１０Ｃｌ_１０、ＬｉＡｌＣｌ_４、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＢ（Ｃ_２Ｈ_５）_４、ＣＦ_３ＳＯ_３Ｌｉ、ＣＨ_３ＳＯ_３Ｌｉ、ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ、低級脂肪酸カルボン酸リチウム等を挙げることができる。

リチウム塩を溶解する溶媒としては、電解質を溶解させる液体として通常用いられるものであれば特に限定されるものではなく、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ），ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）等のカーボネート類；γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等のラクトン類；トリメトキシメタン、１，２−ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン等のエーテル類；ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類；１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン等のオキソラン類；アセトニトリル、ニトロメタン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド等の含窒素溶媒；ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の有機酸エステル類；リン酸トリエステルやジグライム類；トリグライム類；スルホラン、メチルスルホラン等のスルホラン類；３−メチル−２−オキサゾリジノン等のオキサゾリジノン類；１，３−プロパンスルトン、１，４−ブタンスルトン、ナフタスルトン等のスルトン類等が挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。

（容器）
本実施形態において容器には公知の部材を用いることができ、電池の軽量化の観点からは可撓性フィルム１４０を用いることが好ましい。可撓性フィルム１４０は、基材となる金属層の表裏面に樹脂層が設けられたものを用いることができる。金属層には電解液の漏出や外部からの水分の侵入を防止する等のバリア性を有するものを選択することができ、アルミニウム、ステンレス鋼等を用いることができる。金属層の少なくとも一方の面には変性ポリオレフィン等の熱融着性の樹脂層が設けられ、可撓性フィルム１４０の熱融着性の樹脂層同士を電池要素を介して対向させ、電池要素を収納する部分の周囲を熱融着することで外装体を形成する。熱融着性の樹脂層が形成された面と反対側の面となる外装体表面にはナイロンフィルム、ポリエステルフィルム等の樹脂層を設けることができる。

（端子）
本実施形態において、正極端子１３１にはアルミニウムやアルミニウム合金で構成されたもの、負極端子１３６には銅や銅合金あるいはそれらにニッケルメッキを施したもの等を用いることができる。それぞれの端子は容器の外部に引き出されるが、それぞれの端子における外装体の周囲を熱溶着する部分に位置する箇所には熱融着性の樹脂をあらかじめ設けることができる。

（絶縁部材）
活物質の塗布部と未塗布部の境界部１２４、１２９に絶縁部材を形成する場合には、ポリイミド、ガラス繊維、ポリエステル、ポリプロピレンあるいはこれらを構成中に含むものを用いることができる。これらの部材に熱を加えて境界部１２４、１２９に溶着させるか、または、ゲル状の樹脂を境界部１２４、１２９に塗布、乾燥させることで絶縁部材を形成することができる。

（セパレータ）
本実施形態に係るセパレータ１２０は、耐熱性樹脂を主成分として含む樹脂層を備えることが好ましい。
ここで、上記樹脂層は主成分である耐熱性樹脂により形成されている。ここで、「主成分」とは、樹脂層中における割合が５０質量％以上であることを言い、好ましくは７０質量％以上であり、さらに好ましくは９０質量％以上であり、１００質量％であってもよいことを意味する。
本実施形態に係るセパレータ１２０を構成する樹脂層は、単層であっても、二種以上の層であってもよい。

上記樹脂層を形成する耐熱性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−ｍ−フェニレンテレフタレート、ポリ−ｐ−フェニレンイソフタレート、ポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、脂肪族ポリアミド、全芳香族ポリアミド、半芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリイミド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、フッ素系樹脂、ポリエーテルニトリル、変性ポリフェニレンエーテル等から選択される一種または二種以上を挙げることができる。

これらの中でも、耐熱性や機械的強度、伸縮性、価格等のバランスに優れる観点から、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、脂肪族ポリアミド、全芳香族ポリアミド、半芳香族ポリアミドおよび全芳香族ポリエステルから選択される一種または二種以上が好ましく、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、脂肪族ポリアミド、全芳香族ポリアミドおよび半芳香族ポリアミドから選択される一種または二種以上がより好ましく、ポリエチレンテレフタレートおよび全芳香族ポリアミドから選択される一種または二種以上がさらに好ましく、ポリエチレンテレフタレートがより好ましい。

本実施形態に係るセパレータ１２０を構成する樹脂層は多孔性樹脂層であることが好ましい。これにより、リチウムイオン電池に異常電流が発生し、電池の温度が上昇した場合等に多孔性樹脂層の微細孔が閉塞して電流の流れを遮断することができ、電池の熱暴走を回避することができる。

上記多孔性樹脂層の空孔率は、機械的強度およびリチウムイオン伝導性のバランスの観点から、２０％以上８０％以下が好ましく、３０％以上７０％以下がより好ましく、４０％以上６０％以下が特に好ましい。
空孔率は、下記式から求めることができる。
ε＝｛１−Ｗｓ／（ｄｓ・ｔ）｝×１００
ここで、ε：空孔率（％）、Ｗｓ：目付（ｇ／ｍ^２）、ｄｓ：真密度（ｇ／ｃｍ^３）、ｔ：膜厚（μｍ）である。

本実施形態に係るセパレータ１２０の平面形状は、特に限定されず、電極や集電体の形状に合わせて適宜選択することが可能であり、例えば、矩形とすることができる。

本実施形態に係るセパレータ１２０の厚みは、機械的強度およびリチウムイオン伝導性のバランスの観点から、好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下である。

以上、説明したように、本実施形態によれば、上記実施形態の製造方法により作製された電極シート１０を用いて電池を製造することができる。
本発明の電極シート１０によれば、金属箔等の厚さの薄い集電体上に活物質層を形成し、乾燥後に圧縮、裁断する工程（図１４のＳ５、Ｓ６）を経て電極を作製する場合に生じる集電体のバリの発生を抑制、もしくはバリの発生した電極シートの使用を未然に防止した電池等の電気化学デバイスの組み立てを実施することができ、特性が良好な電池等の電気化学デバイスを提供することが可能となる。

以下、具体的な実施例について、さらに詳しく説明する。

（実施例１）
正極活物質として、粒度分布測定値から求めた５０％累積径（Ｄ５０）が８μｍ、同じく９０％累積径（Ｄ９０）が１２μｍである、Ｌｉ（Ｎｉ_０．６Ｃｏ_０．２Ｍｎ_０．２）Ｏ_２を質量９４．８％、導電補助材として黒鉛材料を質量２．５％、バインダーとしてポリフッ化ビニリデンを質量２．７％とを混合したものに、Ｎ−メチルピロリドンを加えてさらに混合して正極スラリを作製した。

前記スラリを、ダイヘッドから吐出することで、バックアップローラ上を移動する厚さ１２μｍの帯状アルミ箔集電箔面上に、塗布領域１１と非塗布領域１２が箔の巻取方向に交互に形成されるように間欠的に塗布し、引き続き設置された乾燥炉によって、アルミ箔に塗布された前記活物質等含むスラリを、乾燥固化させた。

次に、圧縮装置４０は、上下２個で一対を成すロール５１を以下の通り調整して設置した。各ロール５１は、回転軸方向の両端の半径が２５０ｍｍの円形の両端の端面と、回転軸方向の長さ７００ｍｍの側面（曲面）を有する円柱形状から、研磨により凹部を形成して端部５３と湾曲した樽型形状のロール本体５２を作製した。

各ロール５１の側面の回転軸Ａ方向の長さＬ２（図５）は、電極シート１０の短手方向Ｄｙの長さＬ１（図５）より長い。各ロール５１の側面は、研磨されない非研磨領域と、研磨される研磨領域とを含む。非研磨領域は、側面の表面において、両側の端面側から回転軸Ａ方向の中央に向かって４５ｍｍの幅にわたる範囲に含まれ、端部５３に相当する。研磨領域において、各ロール５１の側面（ロール本体５２に相当）が研磨される。

以下、研磨量は、側面から回転軸Ａに向かった深さで示すものとする。研磨領域における研磨量は、ロール５１の側面の非研磨領域の端から回転軸Ａ方向の中央に向かった距離に応じて変わる。研磨量は、ロール５１の側面の非研磨領域の端から回転軸方向の中央に向かって単調的に少なくなる。つまり、ロール５１の非研磨領域の端（端部５３）近辺ほど、研磨量が多い。

一例として、ロール５１の回転軸Ａ方向の中央部は、深さ２０．０μｍの研磨量であり、ロール５１の側面の非研磨領域の端から回転軸Ａ方向に内側各４ｍｍの幅にわたる範囲では、前記ロール５１の中央部よりも深さが９．６μｍ深い。

圧縮装置４０において、圧縮ローラ５０の上下一対のロール５１の端部５３を当接させた時の中央部の間の距離ｄ３が１３０μｍになるように調整した。そして、圧縮工程において、圧縮装置４０を用いて、間欠的にスラリが塗布された、短手方向の幅が５９５ｍｍの電極シート１０が、前記のように調整された対向するロール５１の間を通し、巻取張力が２３０Ｎになるよう設置し、バックアップローラ９０上を回転速度６０ｍ／ｍｉｎで移動させることで電極シート１０の加圧圧縮を行った。

このとき、圧縮圧は活物質スラリの塗工域（塗布領域１１）上の線圧が１．８ｔ／ｃｍになるように調整しており、上下圧縮ロール５１の圧縮圧は平均１９ＭＰａとなった。得られた電極シート１０の一部を抽出し、片面活物質層（塗布領域１１）の厚さは６２．６μｍであり、シート全体の厚さは１３７．２μｍであった。

なお、尾引き部１４の最大厚さは、活物質粒子の最大粒径とみなせば良く、このとき用いた活物質粒子をマイクロトラック法で計測した最大粒子径は２４μｍであった。ここから、尾引き部１４における電極シート１０の最大厚さは６０μｍと求められる。

一方、上記の条件で電極シート１０を加圧圧縮すると、ロールベンディング変位が対となる圧縮ロール１つ当たり１０μｍとなるため、上下の圧縮ロール５１の各々の両端の端部５３が当接するとき、一対のロール５１の中央部の間の距離ｄ３は６０μｍとなる。したがって、電極シート１０の尾引き部１４の領域（第２の領域）が圧縮ロール５１の間を通過しても、尾引き部１４の領域では電極シート１０と上下の圧縮ロール５１とは接触しない構成になっている。

引き続き、裁断工程（図１４のＳ６）において、上部にシャー刃、下部にギャング刃を備えた裁断装置５０を用いて、圧縮工程（図１４のＳ５）で加圧圧縮された電極シート１０を、前記刃の間を通し、巻取張力が一定になるよう設置し、バックアップローラ９０上を一定速度で移動させることで裁断を行った。得られた裁断シートの一部を抽出し、裁断工程（図１４のＳ６）後の尾引き部１４からのバリの有無を確認した。

（比較例１）
前記実施例１に対し、前記各ロール５１の両端部５３に非研磨領域を残さずに、ロール５１の中央部に向かって単調的に研磨量が少なくなるように研磨した圧縮ローラ５０を用いた以外は、実施例１と同様の方法を用いて電極シート１０を作製し、裁断後のバリの有無を確認した。

実施例１、および比較例１について、尾引き部１４の圧縮後のクラックの発生有無と、裁断後のバリの発生有無とを、それぞれ１０検体の観察を行った結果を表１に示した。

１０検体観察し、バリ発生が３検体以下の場合を発生量小、４検体以上の場合を発生量大とした。

実施例１の製造方法で作製した電極シート１０では、クラックおよびバリの発生がそれぞれ観察されなかったのに対し、比較例１の製造方法で作製した電極シートでは、クラックおよびバリの発生がそれぞれ観察された。

以上、実施形態および実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下に限られない。
１． シート状の金属箔の長手方向に、両面に活物質層が形成された集電体電極シートであって、前記活物質層は塗布膜の厚さの厚い第１の塗布領域と、前記第１の塗布領域よりも塗布膜の厚さの薄い第２の塗布領域とによって形成され、前記金属箔の厚さ方向に圧縮後の前記第１の塗布領域における前記金属箔の厚さが、前記第２の塗布領域および非塗布領域における前記金属箔の厚さよりも薄い集電体電極シート。
２． １．に記載の集電体電極シートにおいて、
前記集電体電極シートは、前記金属箔の前記長手方向に、前記両面に前記活物質層が間欠的に形成され、前記第２の塗布領域は、前記金属箔の前記長手方向に間欠的に形成された前記塗布領域の長手方向終端部に形成されたものである、集電体電極シート。
３． シート状の金属箔の両面に活物質が塗布された集電体電極シートを、２つの圧縮ロールを一対として構成される圧縮ローラを用いて、前記集電体電極シートの厚さ方向に圧縮する圧縮工程を含み、
前記集電体電極シートは、前記活物質を含むスラリを塗布した塗布領域と、前記スラリを塗布しない非塗布領域とを含み、
前記集電体電極シートの前記塗布領域は、第１の領域と、形成された塗布膜の厚さが前記第１の領域より薄い第２の領域とを含み、
前記圧縮工程において、前記一対の圧縮ロールが、前記塗布領域と前記非塗布領域が交互に形成された前記集電体電極シートを連続して圧縮する際、前記第１の領域に前記圧縮ロールを接触させて圧縮する、集電体電極シートの製造方法。
４． ３．に記載の集電体電極シートの製造方法において、
前記圧縮工程において、前記一対の圧縮ロールが、前記塗布領域と前記非塗布領域が交互に形成された前記集電体電極シートを連続して圧縮する際、前記第２の領域および前記非塗布領域を含む領域は圧縮しない、集電体電極シートの製造方法。
５． ３．又は４．に記載の集電体電極シートの製造方法において、
前記集電体電極シートは、前記金属箔の両面に前記活物質を含む領域が前記金属箔の長手方向に間欠的に形成される、集電体電極シートの製造方法。
６． ３．乃至５．いずれか一つに記載の集電体電極シートの製造方法において、
前記集電体電極シートは、前記スラリを前記金属箔の両面に間欠的に塗布して、前記塗布領域と、前記非塗布領域の境界に、前記第２の領域を形成する、集電体電極シートの製造方法。
７． シート状の金属箔の両面に活物質が塗布された集電体電極シートを、その厚さ方向に連続的に圧縮する一対の圧縮ロールを有し、
各前記圧縮ロールは、その回転軸が、前記集電体電極シートの短手方向と平行になるように設置され、
各前記圧縮ロールは、前記回転軸方向の両端の円形の端面を有する端部と、前記両端の前記端部の間に延在する曲面状の側面とを有し、
前記圧縮ロールの前記側面は、前記圧縮ロールの前記両端各々の周辺の第１の範囲と、前記圧縮ロールの前記回転軸方向の中央部分の第２の範囲とを含み、
対向する前記一対の圧縮ロールの前記第１の範囲における前記側面同士の距離より、対向する前記一対の圧縮ロールの前記第２の範囲における前記側面同士の距離の方が短い、圧縮ローラ。
８． ７．に記載の圧縮ローラにおいて、
前記集電体電極シートの前記活物質を塗布した塗布領域は、第１の領域と、形成された塗布膜の厚さが前記第１の領域より薄い第２の領域とを含み、
対向する前記一対の圧縮ロールの前記端部同士が当接した時の、前記一対の圧縮ロールの前記第１の範囲における前記側面同士の距離は、前記集電体電極シートの前記第１の領域における厚さの値よりも小さく、かつ、前記集電体電極シートの前記第２の領域の厚さの値よりも大きい、圧縮ローラ。
９． ７．又は８．に記載の圧縮ローラにおいて、
対向する前記一対の圧縮ロールの前記第２の範囲において、前記回転軸方向の前記両端側から中央に向かって連続的に前記側面同士の距離が短い、圧縮ローラ。
１０． ３．乃至６．のいずれか一つに記載の集電体電極シートの製造方法において、
前記圧縮工程において、各前記圧縮ロールは、その回転軸が、前記集電体電極シートの短手方向と平行になるように設置され、
各前記圧縮ロールは、前記回転軸方向の両端の円形の端面を有する端部と、前記両端の前記端部の間に延在する曲面状の側面とを有し、
前記圧縮ロールの前記側面は、前記圧縮ロールの前記両端各々の周辺の第１の範囲と、前記圧縮ロールの前記回転軸方向の中央部分の第２の範囲とを含み、
対向する前記一対の圧縮ロールの前記第１の範囲における前記側面同士の距離が、対向する前記一対の圧縮ロールの前記第２の範囲における前記側面同士の距離よりも短い、集電体電極シートの製造方法。
１１． ３．乃至６．および１０．のいずれか一つに記載の集電体電極シートの製造方法において、
前記集電体電極シートの前記スラリを塗布した塗布領域は、第１の領域と、形成した塗布膜の厚さが前記第１の領域より薄い第２の領域とを含み、
各前記圧縮ロールは、前記回転軸方向の両端の円形の端面を有する端部と、前記両端の前記端部の間に延在する曲面状の側面とを有し、
前記圧縮ロールの前記側面は、前記圧縮ロールの前記両端各々の周辺の第１の範囲と、前記圧縮ロールの前記回転軸方向の中央部分の第２の範囲とを含み、
前記圧縮工程において、対向する前記一対の圧縮ロールの前記端部同士が当接した時の、前記一対の圧縮ロールの前記第１の範囲における対向する前記圧縮ロールの前記側面同士の距離は、前記集電体電極シートの前記第１の領域の厚さの値よりも小さく、かつ、前記集電体電極シートの前記第２の領域の厚さの値よりも大きい、集電体電極シートの製造方法。
１２． ３．乃至６．、１０．および１１．のいずれか一つに記載の集電体電極シートの製造方法において、
各前記圧縮ロールは、前記回転軸方向の両端の円形の端面を有する端部と、前記両端の前記端部の間に延在する曲面状の側面とを有し、
前記圧縮ロールの前記側面は、前記圧縮ロールの前記両端各々の周辺の第１の範囲と、前記圧縮ロールの前記回転軸方向の中央部分の第２の範囲とを含み、
前記圧縮工程において、対向する前記一対の圧縮ロールは、前記第２の範囲において、前記第１の範囲との境界から前記圧縮ロールの回転軸方向の中央部に向かって連続的に前記圧縮ロール同士の距離が短い、集電体電極シートの製造方法。
１３ ３．〜６．、および１０．乃至１２．のいずれか一つに記載の集電体電極シートの製造方法を用いて製造された集電体電極シート。
１４． １３．に記載の集電体電極シートを用いて製造された電池。

この出願は、２０１７年１０月２５日に出願された日本出願特願２０１７−２０６５７１号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (14)

1. シート状の金属箔の長手方向に、両面に活物質層が形成された集電体電極シートであって、前記活物質層は塗布膜の厚さの厚い第１の塗布領域と、前記第１の塗布領域よりも塗布膜の厚さの薄い第２の塗布領域とによって形成され、前記金属箔の厚さ方向に圧縮後の前記第１の塗布領域における前記金属箔の厚さが、前記第２の塗布領域および非塗布領域における前記金属箔の厚さよりも薄い集電体電極シート。
2. 請求項１に記載の集電体電極シートにおいて、
   前記集電体電極シートは、前記金属箔の前記長手方向に、前記両面に前記活物質層が間欠的に形成され、前記第２の塗布領域は、前記金属箔の前記長手方向に間欠的に形成された前記塗布領域の長手方向終端部に形成されたものである、集電体電極シート。
3. シート状の金属箔の両面に活物質が塗布された集電体電極シートを、２つの圧縮ロールを一対として構成される圧縮ローラを用いて、前記集電体電極シートの厚さ方向に圧縮する圧縮工程を含み、
   前記集電体電極シートは、前記活物質を含むスラリを塗布した塗布領域と、前記スラリを塗布しない非塗布領域とを含み、
   前記集電体電極シートの前記塗布領域は、第１の領域と、形成された塗布膜の厚さが前記第１の領域より薄い第２の領域とを含み、
   前記圧縮工程において、前記一対の圧縮ロールが、前記塗布領域と前記非塗布領域が交互に形成された前記集電体電極シートを連続して圧縮する際、前記第１の領域に前記圧縮ロールを接触させて圧縮する、集電体電極シートの製造方法。
4. 請求項３に記載の集電体電極シートの製造方法において、
   前記圧縮工程において、前記一対の圧縮ロールが、前記塗布領域と前記非塗布領域が交互に形成された前記集電体電極シートを連続して圧縮する際、前記第２の領域および前記非塗布領域を含む領域は圧縮しない、集電体電極シートの製造方法。
5. 請求項３又は４に記載の集電体電極シートの製造方法において、
   前記集電体電極シートは、前記金属箔の両面に前記活物質を含む領域が前記金属箔の長手方向に間欠的に形成される、集電体電極シートの製造方法。
6. 請求項３乃至５いずれか一項に記載の集電体電極シートの製造方法において、
   前記集電体電極シートは、前記スラリを前記金属箔の両面に間欠的に塗布して、前記塗布領域と、前記非塗布領域の境界に、前記第２の領域を形成する、集電体電極シートの製造方法。
7. シート状の金属箔の両面に活物質が塗布された集電体電極シートを、その厚さ方向に連続的に圧縮する一対の圧縮ロールを有し、
   各前記圧縮ロールは、その回転軸が、前記集電体電極シートの短手方向と平行になるように設置され、
   各前記圧縮ロールは、前記回転軸方向の両端の円形の端面を有する端部と、前記両端の前記端部の間に延在する曲面状の側面とを有し、
   前記圧縮ロールの前記側面は、前記圧縮ロールの前記両端各々の周辺の第１の範囲と、前記圧縮ロールの前記回転軸方向の中央部分の第２の範囲とを含み、
   対向する前記一対の圧縮ロールの前記第１の範囲における前記側面同士の距離より、対向する前記一対の圧縮ロールの前記第２の範囲における前記側面同士の距離の方が短い、圧縮ローラ。
8. 請求項７に記載の圧縮ローラにおいて、
   前記集電体電極シートの前記活物質を塗布した塗布領域は、第１の領域と、形成された塗布膜の厚さが前記第１の領域より薄い第２の領域とを含み、
   対向する前記一対の圧縮ロールの前記端部同士が当接した時の、前記一対の圧縮ロールの前記第１の範囲における前記側面同士の距離は、前記集電体電極シートの前記第１の領域における厚さの値よりも小さく、かつ、前記集電体電極シートの前記第２の領域の厚さの値よりも大きい、圧縮ローラ。
9. 請求項７又は８に記載の圧縮ローラにおいて、
   対向する前記一対の圧縮ロールの前記第２の範囲において、前記回転軸方向の前記両端側から中央に向かって連続的に前記側面同士の距離が短い、圧縮ローラ。
10. 請求項３乃至６のいずれか一項に記載の集電体電極シートの製造方法において、
    前記圧縮工程において、各前記圧縮ロールは、その回転軸が、前記集電体電極シートの短手方向と平行になるように設置され、
    各前記圧縮ロールは、前記回転軸方向の両端の円形の端面を有する端部と、前記両端の前記端部の間に延在する曲面状の側面とを有し、
    前記圧縮ロールの前記側面は、前記圧縮ロールの前記両端各々の周辺の第１の範囲と、前記圧縮ロールの前記回転軸方向の中央部分の第２の範囲とを含み、
    対向する前記一対の圧縮ロールの前記第１の範囲における前記側面同士の距離が、対向する前記一対の圧縮ロールの前記第２の範囲における前記側面同士の距離よりも短い、集電体電極シートの製造方法。
11. 請求項３乃至６、および１０のいずれか一項に記載の集電体電極シートの製造方法において、
    前記集電体電極シートの前記スラリを塗布した塗布領域は、第１の領域と、形成した塗布膜の厚さが前記第１の領域より薄い第２の領域とを含み、
    各前記圧縮ロールは、その回転軸方向の両端の円形の端面を有する端部と、前記両端の前記端部の間に延在する曲面状の側面とを有し、
    前記圧縮ロールの前記側面は、前記圧縮ロールの前記両端各々の周辺の第１の範囲と、前記圧縮ロールの前記回転軸方向の中央部分の第２の範囲とを含み、
    前記圧縮工程において、対向する前記一対の圧縮ロールの前記端部同士が当接した時の、前記一対の圧縮ロールの前記第１の範囲における対向する前記圧縮ロールの前記側面同士の距離は、前記集電体電極シートの前記第１の領域の厚さの値よりも小さく、かつ、前記集電体電極シートの前記第２の領域の厚さの値よりも大きい、集電体電極シートの製造方法。
12. 請求項３乃至６、１０、および１１のいずれか一項に記載の集電体電極シートの製造方法において、
    各前記圧縮ロールは、その回転軸方向の両端の円形の端面を有する端部と、前記両端の前記端部の間に延在する曲面状の側面とを有し、
    前記圧縮ロールの前記側面は、前記圧縮ロールの前記両端各々の周辺の第１の範囲と、前記圧縮ロールの前記回転軸方向の中央部分の第２の範囲とを含み、
    前記圧縮工程において、対向する前記一対の圧縮ロールは、前記第２の範囲において、前記第１の範囲との境界から前記圧縮ロールの回転軸方向の中央部に向かって連続的に前記圧縮ロール同士の距離が短い、集電体電極シートの製造方法。
13. 請求項３乃至６、および１０乃至１２のいずれか一項に記載の集電体電極シートの製造方法を用いて製造された集電体電極シート。
14. 請求項１３に記載の集電体電極シートを用いて製造された電池。

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