JP2000348774A

JP2000348774A - 二次電池の製造方法

Info

Publication number: JP2000348774A
Application number: JP11154794A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Mita; 雅昭三田; Hiroyuki Maruo; 博之丸尾
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2000-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】正負電極材、セパレータ等を空気の捲き込み
のおそれがなく密着が可能で、しかも各層を正確な位置
に積層することが可能な生産性の高い二次電池の製造方
法の提供。【解決手段】正極材および負極材がイオン性金属塩を
含有する非流動性電解質層を介して積層された電池要素
を内装した二次電池の製造方法において、表面に非流動
性電解質またはその前駆体が保持された正極材と負極材
の先端を案内部材を用いて近接または接触せしめた後、
両者を挟圧して接触部が他端側に順次進行するように接
合して正極材と負極材を積層することを特徴とする二次
電池の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高性能の二次電池
を生産性よく、能率的に製造し得る二次電池の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯用電子機器の発達に伴って電
池の生産が急激に増加しており、また、パーソナルコン
ピューター、ワープロ等の普及によってそのバックアッ
プ用電池の需要も増大の一途にある。これ等に使用され
る電池として、充電が可能で長期間使用可能な二次電池
の需要が急増しており起電力物質としてリチウムを使用
し、これとリチウムをインターカレーションによって吸
蔵し得るカーボンあるいはカルコゲン化合物を用いたリ
チウム二次電池が注目されている。

【０００３】しかし、リチウムは水に対して極めて活性
が高く、液漏れによる発火あるいは空気、湿分の侵入に
よるリチウムの失活等の問題があり、その封止は高度の
密封性が要求される。このようなトラブルを軽減する手
段として、正極と負極間に填充される電解液をゲル化剤
等を用いて非流動化して液漏れを防止することが行なわ
れている。その結果、電池要素を被覆するハウジングと
しては形状保持のための剛性は必要なくなり、可撓性の
フィルムを用いることが可能となって、二次電池の小型
化が図れると共に形状の自由度が増加する他、リチウム
電池として大きな問題であるデントライトの発生が抑制
される等の利点から非流動性電解質を用いた薄型の二次
電池が注目されている。

【０００４】しかし、高容量でレイト特性のよい二次電
池を形成するためには、平板状で薄型の正極材と負極材
を多数積層する必要が生じる。例えば、集電体の表面に
正極材または負極材を積層して平板状の電極材を形成
し、図１に示すように正極材１と負極材２を非流動性電
解質層３を介して積層して電池とすることが試みられて
いる。かかる場合、正極材１、非流動性電解質シートあ
るいは非流動性電解質を含浸させたセパレータ、およ
び、負極材２を正確な位置に重ね合せると共に、接合面
を密着させる必要がある。

【０００５】このような電池の製造方法として、下記の
ような方法が提案されている。すなわち非流動性電解質
の前駆体を含有する正極材１、セパレータおよび負極材
２を積層し、次いでこの前駆体に処理を施して非流動性
電解質を形成させる。この方法によれば、電極材中とセ
パレータ中とのそれぞれに存在する非流動性電解質が連
続一体化しているので、良好な電池特性が得られるだけ
でなく、生産性も高いので有効な方法の１つである。

【０００６】しかし、本発明者等の検討によれば、電解
液、特に非流動性電解質あるいは粘性の高い非流動性電
解質の前駆体が表面に塗布された電極材の積層は界面に
空気層が発生し易く、空気層が発生するとその部分の電
導性が低下するためレイト特性、サイクル特性等が低下
する問題があることが判明した。また、シート状体の積
層においては位置合せが難しく、正確な位置に積層する
ことが困難となる。

【０００７】特に、図２に示すように正極材１と負極材
２の大きさ、形状を変えて積層する場合は長尺状で取り
扱うことができず、正極材、負極材を小さな葉体に裁断
した上で、各葉体毎に搬送して積み重ねる工程が必要と
なる。しかし、小片に裁断された薄葉体の位置決めは容
易でなく、特に図２に示すように、端部を揃えることの
できない積層体においてはそれぞれの層を正確な位置に
積層することは容易でなかった。従って、レイト特性、
サイクル特性に優れ、更には正確な位置に積み重ねがで
き生産性の高い電極材の積層方法の開発が要請されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、レイト特
性、サイクル特性に優れ、密着が可能で、しかも各層を
正確な位置に積層することが可能な生産性の高い二次電
池の製造方法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するため鋭意検討を行った結果なされたもので、正
極材および負極材がイオン性金属塩を含有する非流動性
電解質層を介して積層された電池要素を内装した二次電
池の製造方法において、表面に非流動性電解質またはそ
の前駆体が保持された正極材と負極材の先端を案内部材
を用いて近接または接触せしめた後、両者を挟圧して接
触部が他端側に順次進行するように接合して正極材と負
極材を積層することを特徴とする二次電池の製造方法、
を提供するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明で製造される二次電池は、
集電体に電気的に結合した正極材および負極材が図１に
示すように、非流動性電解質層３を介して積層された構
造とされる。イオン性金属塩とは、イオンとなって二次
電池の充電・放電に電気化学的に関与し、起電力を発生
する金属成分を含有する塩で通常リチウム塩が用いられ
る。

【００１１】集電体としては、一般的にアルミ箔や銅箔
などの金属箔を用いることができる。厚みは適宜選択さ
れるが好ましくは１〜３０μｍである。薄すぎると機械
的強度が弱くなり、生産上問題になる。厚すぎると電池
全体としての容量が低下する。これら集電体表面には予
め粗面化処理を行うと電極材の接着強度が高くなるので
好ましい。表面の粗面化方法としては、機械的研磨法、
電解研磨法または化学研磨法が挙げられる。機械的研磨
法としては、研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥石、エ
メリバフ、鋼線などを備えたワイヤーブラシなどで集電
体表面を研磨する方法が挙げられる。また接着強度や導
電性を高めるために、集電体表面に中間層を形成しても
よい。

【００１２】また、集電体の形状は、板状であってもよ
く、網状体あるいはパンチングメタル等であってもよ
い。正極材１や負極材２、電解質層３に用いることがで
きる材料については、特に制限はないが、以下、好まし
く用いられる非流動性電解質を用いたリチウム二次電池
の場合について説明する。

【００１３】正極材１は、通常リチウムイオンを吸蔵放
出可能な正極物質とバインダーとを含む。正極物質１０
０重量部に対するバインダーの割合は好ましくは０．１
〜３０重量部、さらに好ましくは１〜１５重量部であ
る。バインダーの量が少なすぎると強固な電極材が形成
されず、電極材を保形するという本発明の目的が達成さ
れない。バインダーの量が多すぎると、エネルギー密度
やサイクル特性に悪影響があるばかりでなく、電極材に
電解質成分を含浸させる場合、電極材中の空隙量が低下
するため電解質成分を含浸させにくくなる。

【００１４】正極物質としては、遷移金属酸化物、リチ
ウムと遷移金属との複合酸化物、遷移金属硫化物等各種
の無機化合物が挙げられる。ここで遷移金属としてはＦ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が用いられる。具体的には、Ｍ
ｎＯ、Ｖ₂Ｏ₅、Ｖ₆Ｏ₁₃、ＴｉＯ₂等の遷移金属酸化
物粉末、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム、マ
ンガン酸リチウムなどのリチウムと遷移金属との複合酸
化物粉末、ＴｉＳ₂、ＦｅＳ、ＭｏＳ₂などの遷移金属
硫化物粉末等が挙げられる。これらの化合物はその特性
を向上させるために部分的に元素置換したものであって
もよい。また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセ
ン、ジスルフィド系化合物、ポリスルフィド系化合物、
Ｎ−フルオロピリジニウム塩等の有機化合物を用いるこ
ともできる。これらの無機化合物、有機化合物を混合し
て用いてもよい。

【００１５】これら正極物質の粒径は、通常１〜３０μ
ｍ、特に１〜１０μｍとすることで、レート特性、サイ
クル特性等の電池特性がさらに向上する。正極材に用い
られるバインダーとしては、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリ−１，１−ジメチルエチレンなどのアルカン
系ポリマー、ポリブタジエン、ポリイソプレンなどの不
飽和系ポリマー、ポリスチレン、ポリメチルスチレン、
ポリビニルピリジン、ポリ−Ｎ−ビニルピロリドンなど
の環を有するポリマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリ
メタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリア
クリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル
酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミドなどのアク
リル誘導体系ポリマー、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化
ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系
樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンシアニド
などのＣＮ基含有ポリマー、ポリ酢酸ビニル、ポリビニ
ルアルコールなどのポリビニルアルコール系ポリマー、
ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのハロゲン含
有ポリマー、ポリアニリンなどの導電性ポリマーなど各
種の樹脂が使用できる。また上記のポリマーなどの混合
物、変成体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合
体、グラフト共重合体、ブロック共重合体などであって
も使用できる。また、シリケートやガラスのような無機
化合物を使用することもできる。

【００１６】正極材１は必要に応じて導電材料、補強材
など各種の機能を発現する添加剤、粉体、充填材などを
含有していてもよい。導電材料としては、上記物質に適
量混合して導電性を付与できるものであれば特に制限は
ないが、通常、アセチレンブラック、カーボンブラッ
ク、黒鉛などの炭素粉末や、各種の金属ファイバー、箔
などが挙げられる。補強材としては各種の無機、有機の
球状、繊維状フィラーなどが使用できる。

【００１７】負極材２は、負極用の物質が使用される以
外は基本的に正極材の構成に準ずる。負極に用いられる
負極物質としてはグラファイトやコークス等の炭素系物
質が挙げられる。これらの炭素系物質は金属やその塩、
酸化物との混合体、被覆体の形であっても利用できる。
またけい素、錫、亜鉛、マンガン、鉄、ニッケルなどの
酸化物、あるいは硫酸塩さらには金属リチウムやＬｉ−
Ａｌ、Ｌｉ−Ｂｉ−Ｃｄ、Ｌｉ−Ｓｎ−Ｃｄなどのリチ
ウム合金、リチウム遷移金属窒化物、シリコンなども使
用できる。これら負極の物質の粒径は、通常１〜５０μ
ｍ、特に１５〜３０μｍとするのが、初期効率、レート
特性、サイクル特性等の電池特性が向上するので好まし
い。

【００１８】正極材１、負極材２の成形方法はどのよう
なものであってもかまわないが、形成された正負極材は
後に電解液成分を含浸させうる空隙を有するのが好まし
く、その結果、両電極材間に形成される電解質層と同じ
電解質を空隙中に形成させ、しかもこれを電解質層と一
体成形することができる。このような空隙を有する電極
材をつくるための好ましい方法としては、電極材を構成
する成分を適当な溶媒とともに分散塗料化し、これを長
尺状の集電体上に塗布後乾燥する方法が挙げられる。ま
た、電極材成分を集電体上に圧着あるいは吹き付ける方
法でもよい。空隙を有する電極材は、正極材１および負
極材２の少なくとも一方であればよく、例えば正極材１
として正極物質とバインダーとからなり、空隙を有する
構造とし、かつ負極材としてリチウム金属を用いること
も可能であるが、好ましくは正負両電極材を空隙を有す
る構造とする。

【００１９】形成された塗膜にカレンダー工程を加える
ことによって塗膜を圧密し電極物質の充填量を高めるこ
とも可能である。圧密の度合いは電極材の充填量と、空
隙を埋める電解質部分のイオン伝導度のバランスで決定
される。電極材の塗布の方法としては、スライドコーテ
ィング、エクストルージョンダイコーティング、リバー
スロール、グラビア、ナイフコーター、キスコーター、
マイクログラビア、ロッドコーター、ブレードコーター
等各種の塗布方式が可能である。無論、これらの塗布方
法を組み合わせることも可能である。形成された電極材
の厚みは通常１μｍ以上、好ましくは５μｍ以上、また
通常５００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下であ
る。厚すぎるとレイト特性が低下し、薄すぎると容量が
小さくなる傾向にある。

【００２０】得られた正極材１と負極材２は、所定の間
隙を有する状態に積層され、通常は正極材１と負極材２
の短絡を避けるためのセパレータとなる多孔性膜を介し
て積層されるが、積層する前に正極材１および負極材２
のうち空隙を有する構造とされた側、あるいは多孔性膜
に重合性ゲル化剤、イオン性金属塩および非水系溶媒を
含有する電解液を塗布し含浸せしめることが望ましい。

【００２１】正極材および／または負極材の空隙がゲル
状の非流動性電解質で満たされることによって、リチウ
ムイオンのイオン伝導はこのゲル状の電解質を通して非
流動性電解質層へ行なわれる。これにより正極、負極お
よび電解質層すべての非水電解液がゲル状となり液漏れ
のない安全なリチウム二次電池が得られる。電解質とし
て重合することによってゲル状の電解質となりうる流動
性のある電解液を塗布し、塗布後に所定の処理によって
非流動性電解質とすることができる。

【００２２】電極材に含浸され、あるいは非流動性電解
質層３として用いられる電解質成分としては、リチウム
塩等のイオン性金属塩と溶媒とからなる電解液と重合性
ゲル化剤であるモノマーを含有するものが好ましい。こ
の場合、後にモノマーを重合させることによってポリマ
ー中に電解液を保持させて非流動化させる。このような
ポリマーとしては、ポリエステル、ポリアミド、ポリカ
ーボネート、ポリイミドなどの重縮合によって生成させ
るもの、ポリウレタン、ポリウレアなどのように重付加
によって生成されるもの、ポリメタクリル酸メチルなど
のアクリル誘導体系ポリマーやポリ酢酸ビニル、ポリ塩
化ビニルなどのポリビニル系などの付加重合で生成され
るものなどがあるが、電極材内に含浸させて重合させる
ために、重合の制御が容易で重合時に副生成物が発生し
ない付加重合により生成される高分子を使用することが
望ましい。

【００２３】電解液に含まれるイオン性金属塩として
は、電解質として正極物質および負極物質に対して安定
であり、かつリチウムイオンが正極物質あるいは負極物
質と電気化学反応をするための移動を行い得る非水物質
であればいずれのものでも使用することができる。具体
的にはＬｉＰＦ₆、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＳｂＦ₆、Ｌｉ
ＢＦ₄、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＩ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣｌ、
ＬｉＡｌＣｌ、ＬｉＨＦ₂、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＳＯ₃Ｃ
Ｆ₂等が挙げられる。これらのうちでは特にＬｉＰ
Ｆ₆、ＬｉＣｌＯ₄が好適である。これら電解質塩の電
解液における含有量は、一般的に０．５〜２．５ｍｏｌ
／ｌである。

【００２４】これらイオン性金属塩を溶解する電解液は
特に限定されないが、比較的高誘電率の非水系溶媒が好
適に用いられる。具体的にはエチレンカーボネート、プ
ロピレンカーボネート等の環状カーボネート類、ジメチ
ルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチル
カーボネートなどの非環状カーボネート類から選ばれた
１種または２種以上の混合溶液が好適である。また、こ
れらの分子の水素原子の一部をハロゲンなどに置換した
ものも使用できる。

【００２５】ゲル状電解質を構成するポリマーとして
は、電解液を適度に保持してゲル化できるものを用い
る。通常上記の電解液が極性を有するので、ポリマーも
或る程度の極性を有する方が好ましい。重合することに
よって非流動性を付与する反応性不飽和基を有するモノ
マーの例としてはアクリル酸、アクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、エトキシエチルアクリレート、メトキシ
エチルアクリレート、エトキシエトキシエチルアクリレ
ート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、エト
キシエチルメタクリレート、メトキシエチルメタクリレ
ート、エトキシエトキシエチルメタクリレート、ポリエ
チレングリコールモノメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチ
ルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ
エチルアクリレート、グリシジルアクリレート、アリル
アクリレート、２−メトキシエトキシエチルアクリレー
ト、２−エトキシエトキシエチルアクリレート、アクリ
ロニトリル、Ｎ−ビニルピロリドン、ジエチレングリコ
ールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリ
レート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポ
リエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリ
コールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメ
タクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレ
ート、ポリエチレングリコールジメタクリレートなどが
使用でき、反応性、極性、安全性などから好ましいもの
を単独、または組み合わせて用いればよい。

【００２６】これらのモノマーを重合する方法として
は、熱、紫外線、電子線などによる手法があるが、正極
材／電解質層／負極材を一体成形することが容易な熱ま
たは紫外線による手法が有効である。この場合反応が効
果的に進行させるため、含浸させる電解液に紫外線また
は熱に反応する重合開始剤が添加される。利用できる紫
外線重合開始剤としては、ベンゾイン、ベンジル、アセ
トフェノン、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ビアセ
チル、ベンゾイルパーオキサイドなどが使用でき、反応
性、極性、安全性などから好ましいものを単独、または
組み合わせて用いればよい。また熱による重合では、反
応の速度の制御が容易で、特に熱重合開始剤の種類、
量、モノマー量とモノマー中の反応基数、種類を変える
ことにより、ゲルの構造制御ができイオン伝導度などを
向上させることができる。また全体の反応が一様に進む
ため均一なゲルができる。

【００２７】利用できる熱重合開始剤としては、アゾビ
スイソブチロニトリル、２，２′−アゾビスイン酪酸ジ
メチル等のアゾ系化合物、過酸化ベンゾイル、クメンハ
イドロパーオキサイド、ｔ−アミルパーオキシ−２−エ
チル−ヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エ
チルヘキサノエート等の過酸化物などが使用でき、反応
性、極性、安全性などから好ましいものを単独、または
組み合わせて用いればよい。

【００２８】正極材１と負極材２との間に介在される電
解質は、通常、多孔性の膜からなるセパレータに含浸さ
れて非流動性電解質層３が形成される。使用する多孔性
膜には、製造時もしくは使用時の短絡を防止するだけの
機械的強度を有することと、電池性能を十分に発揮する
ために充分な電解質層のイオン伝導性を確保することが
必要である。以上のような性能を満たす多孔性膜として
は、具体的には厚さ１μｍ以上、好ましくは５μｍ以
上、また通常５００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以
下、空孔率３０〜８５％のポリオレフィンまたは水素原
子の一部もしくは全部がフッ素置換されたポリオレフィ
ン膜を使用することができる。

【００２９】具体的には、ポリオレフィン等の合成樹脂
を用いて形成した微多孔性膜、不織布、織布等を用いる
ことができる。正極材１、多孔性膜あるいは負極材２へ
の電解液の塗布は、電極材等を所定の寸法に裁断した後
行なうことができるが、長尺状の正、負極材あるいは多
孔性膜に塗布した後所定寸法に裁断することが望まし
い。

【００３０】電解液の塗布方法としては特に制限はな
く、スライドコーティング、エクストルージョンダイコ
ーティング、リバースコーティング、ナイフコーター、
キスコーター、マイクログラビア、ロッドコーター、ブ
レードコーター、マルチノズルディスペンサー等を使用
することができるが、この際、塗布に使用される電解液
は供給槽内において１５℃以下に保持することが望まし
い。電解液の塗布は、正極材１と負極材２に行ってもよ
く、正極材１、負極材２への塗布に代えて、あるいは正
極材１、負極材２への塗布と併せて電解液を多孔質膜に
塗布し、これを電極材に積層することもできる。また、
電極材料と、バインダーと重合性ゲル化剤を含有する電
解液とを有するペーストを圧縮成形することによって、
表面に非流動性電解質の前駆体が保持された電極材とす
ることもできる。

【００３１】こうして得られた表面に非流動性電解質ま
たはその前駆体を保持した正極材１、セパレータあるい
は負極材２は積層される。本発明における積層は、正極
材１と負極材２の一端を接触させた後、接触部が他端側
に順次進行するように行なわれる。正極材１、セパレー
タあるいは負極材２からなる被接合材Ｓの積層は、案内
部材としてローラを用い、ローラによって挟圧すること
により行なうことができる。

【００３２】ローラによる積層は、一対のローラを用い
て、正極材１と負極材２の一端から他端に向って挟圧す
るのが一般的であるが、片面のみにローラを用いた方式
であってもよい。空気の捲き込みを防止するためには、
正極材１あるいは負極材２はローラ周面に沿って供給さ
れ挟圧されることが望ましく、また、短尺あるいは電極
材として使用される形状に裁断された正極材１と負極材
２を積層するときは、積み重ね位置を正確にするため
に、案内部材として電極材を吸引保持し得るものを用い
ることが望ましい。

【００３３】かかる吸引保持の可能な案内部材１０とし
ては、図３に示す装置を用いることができる。図３装置
は一対のローラ１０ａ，１０ｂで構成され、ローラ１０
ａ，１０ｂの周面に小孔１１，１１が多数穿設され、小
孔はエアーポンプ（図示せず）に連結されて小孔から気
体を吸引するように構成されている。小孔１１は、短尺
の電極材が送給される側に用いられ、一方のローラのみ
であってもよい。また、ローラ１０ａ，１０ｂの各々に
は、被接合材Ｓを送給する搬送機構１２，１３と、搬送
された被接合材Ｓをタイミングを調節してローラ１０
ａ，１０ｂの周面に送給する送給機構１４，１５を有し
ている。

【００３４】本発明によって積層される被接合材Ｓとし
ては、非流動性電解質またはその前駆体が表面に保持さ
れた正極材１、負極材２が用いられる。正極材１および
負極材２は長尺状であってもよいが、短尺状にあるいは
使用される電極材形状に裁断された正極材１および負極
材２を使用する場合その効果が大きい。非流動性電解質
またはその前駆体を表面に保持する正極材１と負極材２
は直接接合することができるが、正極材１または負極材
２の接合面にセパレータとなる多孔性膜が予じめ積層さ
れたものを使用することができる。

【００３５】また、本発明においては接合面の電極材に
着目して正極材１あるいは負極材２と称するが、これ等
の電極材は積層されたものであってもよく、その背面に
他の電極材が積層されていてもよい。図３装置を用いて
被接合材Ｓを積層するときは、搬送機構１２，１３によ
って送給された被接合材Ｓが送給機構１４と送給機構１
５によってタイミングを合せてローラ１０ａ，１０ｂの
周面上に送給される。

【００３６】ローラ１０ａ，１０ｂは矢印方向に回転さ
れると共にポンプ（図示せず）によって内部が減圧にさ
れ、小孔１１，１１から気体が吸引される。従って、ロ
ーラ１０ａ，１０ｂ周面に送給された被接合材Ｓは吸引
され、ローラ１０ａ，１０ｂ周面に貼り付けられる。ロ
ーラ１０ａ，１０ｂの周面に密着した２つの被接合材Ｓ
はローラ周面に沿って湾曲した状態で回転し、Ｐ点で接
触し、ローラ１０ａ，１０ｂで挟圧されると共にローラ
１０ａ，１０ｂの回転によって走行し、被接合材Ｓは一
方の端部から順次他の端部に向って接合が進行する。

【００３７】被接合材Ｓの積層、接合は図４に示す装置
を用いて行なうこともできる。図４に示す案内部材１０
は、一対の保持具２０，２１を有し、保持具２０，２１
は平板状の保持部２２，２３を有し、保持部２２，２３
の上面には多数の小孔１１，１１が穿設され、小孔１
１，１１はポンプ（図示せず）に連通されて気体を吸引
するように構成されている。

【００３８】また、保持部２２，２３の一端には連結杆
２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂを介して回転軸２６，
２７が連設されており、回転機構（図示せず）によって
保持部２２，２３はそれぞれの回転軸２６，２７を中心
として、回転上昇するように構成されると共に、保持部
２２，２３と連結杆２４，２５はそれぞれ摺動可能とさ
れており、図示しない駆動機構により、保持部２２，２
３は伸縮、すなわち、回転軸２６，２７に近接、離隔可
能に形成されている。

【００３９】また、保持具２０，２１の上部にはローラ
２８，２９が配設されている。かかる装置を用いて被接
合材Ｓを積層、接合するときは、図５（Ａ）に示すよう
に、保持具２０，２１は開いた状態、すなわち、水平方
向に位置し、その上に被接合材Ｓが載置される。このと
き、被接合材Ｓの外側端Ｓ₁は保持具２０，２１の保持
部２２，２３の端部より若干突き出した状態に置かれ
る。

【００４０】被接合材Ｓが載置されると小孔１１，１１
によって被接合材Ｓは保持部２２，２３に吸引されて保
持される。被接合材Ｓが保持されると保持具２０，２１
は、図５（Ｂ）に示すように、保持具２０，２１の外端
が回転上昇して上部で互いに近接する。その結果、被接
合材Ｓの外端は上方に回動し互いに近接または接触す
る。この状態で駆動機構（図示せず）によって保持部２
２，２３を摺動させて上昇させることにより、図５
（Ｃ）に示すように被接合材Ｓの上端はロール２８，２
９間に送給され、被接合材Ｓはロール２８，２９の回転
に伴って上端から順次接合されて積層される。

【００４１】積層された正負極材は、必要に応じて電解
液の非流動化処理、あるいは裁断が行なわれた後、被覆
材で封止されて二次電池が形成される。表面に非流動性
電解質の前駆体が保持された正極材１と負極材２を積層
した後、該前駆体を非流動化処理して非流動性電解質と
すると、さらにレイト特性やサイクル特性等の電池性能
が向上するので好ましい。このようにして得られる電池
要素は、通常平板状の積層型であり、それらが必要に応
じて複数積層された後、ラミネートフィルム等の被覆材
で封止される。

【００４２】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り以下に示す実施例に限定されるものではない。実施例
および比較例とも使用される原料は、使用前に粉体は２
４０℃で２４時間真空乾燥し、樹脂や、電解質は１１０
℃で４時間乾燥し、モノマーはモレキュラーシーブにて
脱水処理して用いた。

【００４３】実施例１まず以下に示す組成の正極用塗料、負極用塗料を調製し
た。

【００４４】

【表１】（正極塗料組成）ＬｉＣｏＯ₂粉９０．０部アセチレンブラック５．０部ポリフッ化ビニリデン５．０部Ｎメチルピロリドン８０．０部

【００４５】

【表２】（負極塗料組成）グラファイト９０．０部ポリフッ化ビニリデン１０．０部Ｎメチルピロリドン１１０．０部

【００４６】上記材料をそれぞれボールミルで８時間混
練・分散処理を行い塗料化した。次に、正極塗料を厚さ
２０μｍの長尺状のアルミ箔上にエクストルージョンダ
イコーティング方式により塗布、乾燥し、膜厚１１５μ
ｍの正極原反を得た。また、負極塗料を厚さ２０μｍの
長尺状の銅箔上にエクストルージョンダイコーティング
方式により塗布、乾燥して膜厚１０５μｍの負極原反を
得た。

【００４７】上記の正極材、負極材層を集電体上に設け
たシートにカレンダー（加圧）処理を施し最終的な膜厚
を正極は８０μｍ、負極は５０μｍとした。一方、下記
の組成の電解液を調製し、供給槽に移し、５℃に冷却し
た。先に得られた正・負極原反にエクストルージョンコ
ーターを用いて電解液供給槽から供給された電解液を塗
布し、含浸装置に室温で６０秒滞留させた後、図２に示
す形状となるように裁断した。得られた負極材にポリエ
チレン製のセパレータを重ね、その上に図４の装置を用
いて正極材を積層した。得られた積層体原反を９０℃で
５分加熱してモノマーを重合させ、電極材および電解質
層内の電解質成分をゲル化し非流動性電解質を有するシ
ートを得た。

【００４８】

【表３】（組成）ＰＣ７８部ＬｉＣｌＯ₄ ７部 1,6-dioxaspiro[4,4]nonane-2,7-dione ５部末端にアクリル基を有するポリエチレンオキシド樹脂１０部ｔ−アミルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート１．０部

【００４９】得られた積層体の正極側・負極側それぞれ
に、集電体と電気的に接続した端子をつけた。その後、
これを可撓性を有する真空パックに封入して薄膜平板状
のリチウム二次電池を５個作製した。一方、作製された
リチウム二次電池のレイト特性を評価した。レイト特性
は、１Ｃの電流量で定電流条件で放電したときに４．１
Ｖ−２．７Ｖ間で取り出せる容量の、Ｃ／２４の電流量
で定電流条件で放電したときに４．１Ｖ−２．７Ｖ間で
取り出せる容量に対する割合として算出した。結果を表
１に示す。

【００５０】比較例１実施例１で得られた負極材と負極材を用いて、負極材、
多孔性膜、正極材の順に平坦に積み重ねた後、プレスで
０．５ｋｇ／ｃｍ²の圧力を加えて積層した。得られた
電池要素を用いて実施例１と同様に二次電池を形成しレ
イト特性を測定した。その結果は表１の通りであった。

【００５１】

【表４】

【００５２】

【発明の効果】本発明は、高容量でサイクル特性や安全
性に優れ、特に各層が密着され、レイト特性の優れた二
次電池が得られると共に、正極材、セパレータ、負極材
の重ね位置を正確に積層することができる生産性の高い
二次電池の製造方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で製造される電池要素の一例を示す縦断
面図。

【図２】電池要素の他の例を示す平面図。

【図３】本発明を実施する装置の一例を示す斜視図。

【図４】本発明を実施する装置の他の例を示す斜視図。

【図５】図４装置の作動を示す側面図。

【符号の説明】

１正極材２負極材３非流動性電解質層４電池要素５集電体１０案内部材１０ａ，１０ｂローラ１１小孔１４，１５送給機構２０，２１保持具２２，２３保持部２８，２９ローラ

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極材および負極材がイオン性金属塩を
含有する非流動性電解質層を介して積層された電池要素
を内装した二次電池の製造方法において、表面に非流動
性電解質またはその前駆体が保持された正極材と負極材
の先端を案内部材を用いて近接または接触せしめた後、
両者を挟圧して接触部が他端側に順次進行するように接
合して正極材と負極材を積層することを特徴とする二次
電池の製造方法。
【請求項２】案内部材が、表面に多数の小孔を有し、
正極材または負極材を吸引保持するように構成された請
求項１記載の二次電池の製造方法。
【請求項３】案内部材が、周面に多数の小孔を有する
ローラを有し、正極材および／または負極材がローラの
周面に沿って吸引保持された状態でローラの回転によっ
て接合される請求項１記載の二次電池の製造方法。
【請求項４】案内部材が、周面の多数の小孔を有する
一対のローラを有し、正極材および負極材がローラの周
面に沿って吸引保持された状態でローラの回転によって
接合される請求項１記載の二次電池の製造方法。
【請求項５】一方の端部に回転軸を有し、上面に小孔
を有する平板状の一対の保持具を、回転軸が平行かつ中
央部に位置するように配設した案内部材を有し、それぞ
れの保持具面上に被接合材が載置されると吸引保持して
保持具が回転上昇し、両接合材の端部を近接または接触
せしめると共に、ローラによって両被接合材を端部より
接合する請求項１または２記載の二次電池の製造方法。
【請求項６】正極材および／または負極材が長尺状で
ある請求項１〜５いずれかに記載の二次電池の製造方
法。
【請求項７】正極材および負極材が短尺に裁断された
ものである請求項１〜５いずれかに記載の二次電池の製
造方法。
【請求項８】被接合材が、個々の電池要素の形状に対
応する形状に裁断されたものである請求項１〜５いずれ
かに記載の二次電池の製造方法。
【請求項９】正極材および／または負極材が、表面に
非流動性電解質の前駆体を保持した状態で積層され、積
層後非流動性電解質とする処理を行なう請求項１〜８い
ずれかに記載の二次電池の製造方法。
【請求項１０】電池要素が、リチウム塩をイオン性金
属塩とした平板状の積層型である請求項１〜９いずれか
に記載の二次電池の製造方法。