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JP2014060014A - Method of manufacturing electrode for battery and apparatus of manufacturing electrode for battery - Google Patents

Method of manufacturing electrode for battery and apparatus of manufacturing electrode for battery Download PDF

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JP2014060014A
JP2014060014A JP2012203663A JP2012203663A JP2014060014A JP 2014060014 A JP2014060014 A JP 2014060014A JP 2012203663 A JP2012203663 A JP 2012203663A JP 2012203663 A JP2012203663 A JP 2012203663A JP 2014060014 A JP2014060014 A JP 2014060014A
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Japan
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active material
negative electrode
electrode active
material layer
nozzle
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JP2012203663A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Matsuda
健 松田
Masakazu Sanada
雅和 真田
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Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus of manufacturing an electrode for battery including an active material layer which includes a linear active material pattern, in which a dense active material layer can be formed by pressing the linear active material pattern.SOLUTION: A method of manufacturing the electrode for a battery includes: a coating step for forming a linear active material pattern on a collector body by moving a nozzle for discharging a pasty active material linearly relative to the collector body; a drying step for drying the active material pattern; and a press step for pressing the active material pattern thus dried. In the coating step, the active material is discharged from the nozzle while applying vibration to the nozzle in a direction substantially perpendicular to the length direction of the active material pattern.

Description

本発明は、活物質層間に電解質層を介在させてなるリチウムイオン二次電池等の電池用電極製造方法及び電池用電極製造装置に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a battery electrode such as a lithium ion secondary battery having an electrolyte layer interposed between active material layers, and a battery electrode manufacturing apparatus.

正極、負極及び電解質等で構成されているリチウムイオン二次電池は、軽量、大容量かつ高速充放電可能であるため、現在、ノートパソコンや携帯電話等のモバイル機器や自動車等の分野において広く普及しているが、更なる大容量化及び高速充放電のために、様々な研究がなされている。   Lithium ion secondary batteries composed of positive electrodes, negative electrodes, electrolytes, etc. are lightweight, large capacity, and capable of high-speed charging / discharging, so they are now widely used in mobile devices such as notebook computers and mobile phones, and automobiles. However, various researches have been made to further increase the capacity and charge / discharge at high speed.

このようなリチウムイオン二次電池は、アルミ箔又は銅箔等の集電体上にペースト状の活物質材料を塗布して乾燥した後、得られた膜状の活物質層が所定の密度になるようにプレス加工を施して作製される。このプレス加工は、活物質層を緻密化し、最終的に得られる電極内の電子伝導性や、活物質層と集電体との密着性を向上させることを目的としている。   In such a lithium ion secondary battery, a paste-like active material material is applied on a current collector such as an aluminum foil or a copper foil and dried, and then the obtained film-like active material layer has a predetermined density. It is produced by applying a press process. This press working is aimed at densifying the active material layer to improve the electronic conductivity in the electrode finally obtained and the adhesion between the active material layer and the current collector.

ところで、正極及び負極にそれぞれ含まれる正極活物質及び負極活物質と電解質との反応が律速となるが、電解質のリチウムイオン伝導度が低い。したがって、大容量化及び高速充放電のためには、正極と負極との間隔をできるだけ狭く、かつ、正極及び負極の電極面積をできるだけ大きくすること、特に正極活物質及び負極活物質と電解質との接触面積を増大させることが重要である。   By the way, the reaction between the positive electrode active material and the negative electrode active material contained in the positive electrode and the negative electrode, respectively, and the electrolyte is rate-limiting, but the lithium ion conductivity of the electrolyte is low. Therefore, in order to increase the capacity and charge / discharge at a high speed, the gap between the positive electrode and the negative electrode should be as narrow as possible and the electrode area of the positive electrode and the negative electrode should be as large as possible, especially the positive electrode active material, the negative electrode active material and the electrolyte. It is important to increase the contact area.

この点に着目し、例えば、特許文献1(特開2011−198596号公報)においては、低コスト、高安全性、高エネルギー密度・高出力を実現する固体電解質二次電池構造を提供することを意図する技術が提案されている。   Focusing on this point, for example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-198596), providing a solid electrolyte secondary battery structure that realizes low cost, high safety, high energy density, and high output is provided. The intended technology has been proposed.

即ち、上記特許文献1には、「基材の表面に第1の活物質を含む塗布液を塗布して、連続した第1活物質層を形成する第1活物質層形成工程と・・・前記基材の表面に前記第1活物質層・・・が積層されてなる積層体の表面に高分子電解質を含む塗布液を塗布して、該積層体表面の凹凸に略追従した凹凸を有する電解質層を形成する電解質層形成工程と、・・・を備えることを特徴とする全固体電池の製造方法。」が開示されており、線状の活物質パターンを含むいわゆるラインアンドスペース構造を有する活物質層が開示されている。   That is, in the above-mentioned Patent Document 1, “a first active material layer forming step of forming a continuous first active material layer by applying a coating liquid containing a first active material on the surface of a base material; A coating liquid containing a polymer electrolyte is applied to the surface of the laminate in which the first active material layer is laminated on the surface of the base material, and has irregularities that substantially follow the irregularities on the surface of the laminate. An electrolyte layer forming step of forming an electrolyte layer, and a manufacturing method of an all-solid battery characterized by comprising a so-called line and space structure including a linear active material pattern. An active material layer is disclosed.

特開2011−198596号公報JP 2011-198596 A

しかしながら、上記特許文献1において得られる線状の活物質パターンを含む活物質層の場合、活物質パターンは略直線状であり、基材との接地面積が小さくアスペクト比が高いため、上記のようなプレス加工を施すと倒れたり崩れたりしてしまうことがあるため、プレス加工を省略せざるを得ず、緻密な活物質層が得られないという問題があった。   However, in the case of the active material layer including the linear active material pattern obtained in Patent Document 1, the active material pattern is substantially linear, and the ground contact area with the substrate is small and the aspect ratio is high. However, there is a problem that the press working must be omitted, and a dense active material layer cannot be obtained.

以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、線状の活物質パターンを含むいわゆるラインアンドスペース構造を有する活物質層を含む電池用電極の製造方法であって、線状の活物質パターンにプレス加工を施して緻密な活物質層を形成することのできる電池用電極製造方法及び電池用電極製造装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is a method of manufacturing a battery electrode including an active material layer having a so-called line-and-space structure including a linear active material pattern. The object is to provide a battery electrode manufacturing method and a battery electrode manufacturing apparatus capable of forming a dense active material layer by pressing.

上記課題を解決すべく、本発明者らは、
ペースト状の活物質材料を線状に吐出するノズルを集電体に対して相対移動させて、前記集電体上に線状の活物質パターンを形成する塗布工程と、
前記活物質パターンを乾燥させる乾燥工程と、
乾燥した前記活物質パターンにプレス加工を施すプレス工程と、を含み、
前記塗布工程において、前記活物質パターンの長さ方向に略垂直な方向に前記ノズルに振動を加えながら、前記ノズルから前記活物質材料を吐出させること、
を特徴とする電池用電極製造方法を提供する。
In order to solve the above problems, the present inventors have
An application step of forming a linear active material pattern on the current collector by moving a nozzle for discharging the paste-like active material material in a linear shape relative to the current collector;
A drying step of drying the active material pattern;
A pressing step of pressing the dried active material pattern,
Discharging the active material from the nozzle while applying vibration to the nozzle in a direction substantially perpendicular to the length direction of the active material pattern in the application step;
A battery electrode manufacturing method is provided.

このような構成を有する本発明の電池用電極の製造方法によれば、微細に蛇行した形状を有する線状の活物質パターン、即ち微細に蛇行する波線状の活物質パターンを形成することができ、微細に蛇行する波線状の活物質パターンは、集電体の表面に対して法線方向からみた場合に、単位面積あたりの表面積が増大しており、上方から力がかかっても倒れたり崩れたりしにくいため、乾燥工程後にプレス加工を施すことができる。従来のラインアンドスペース構造を有する活物質層は、線状部分の長さ方向においては、連続した層が形成されていて比較的強固であるが、線状部分の幅方向(即ち、線状部分の長さ方向に略垂直な方向)においては、スペースがあるため層としては弱くなる。これに対し、本発明の微細に蛇行する波線状の活物質パターンからなる活物質層は、プレス加工を経ても形状や寸法を損なうことなく、密度の高い活物質層とすることができ、充放電容量に優れるリチウムイオン二次電池等の電池を実現するための電池用電極が得られる。   According to the method for manufacturing a battery electrode of the present invention having such a configuration, a linear active material pattern having a finely meandering shape, that is, a finely meandering wavy active material pattern can be formed. The wavy active material pattern that meanders finely increases the surface area per unit area when viewed from the normal direction with respect to the surface of the current collector. Since it is difficult to press, it can be pressed after the drying process. In the active material layer having a conventional line and space structure, a continuous layer is formed in the length direction of the linear portion and is relatively strong, but the width direction of the linear portion (that is, the linear portion) In a direction substantially perpendicular to the length direction of the layer), the layer is weak because of the space. On the other hand, the active material layer composed of the finely meandering wavy active material pattern of the present invention can be made into a high-density active material layer without impairing the shape and dimensions even after press working. A battery electrode for realizing a battery such as a lithium ion secondary battery having an excellent discharge capacity can be obtained.

上記本発明の電池用電極製造方法においては、前記塗布工程における前記振動の振動数が25Hz〜10kHzであること、が好ましい。
振動の振動数が、25Hz以上であれば、低速塗布において、本発明の微細に蛇行する波線状の活物質パターンを有する電極を製造することが可能となり、10kHz以下であれば、高速塗布において、本発明の微細に蛇行する波線状の活物質パターンを有する電極を製造することが可能となる。
In the battery electrode manufacturing method of the present invention, the frequency of the vibration in the coating step is preferably 25 Hz to 10 kHz.
If the frequency of vibration is 25 Hz or more, it is possible to produce an electrode having a finely meandering wavy active material pattern of the present invention in low-speed application, and if it is 10 kHz or less, in high-speed application, It is possible to manufacture an electrode having a finely meandering wavy active material pattern of the present invention.

また、上記本発明の電池用電極製造方法においては、前記塗布工程における前記振動の振幅が30〜400μmであること、が好ましい。
振動の振幅が、30μm以上であれば、微細な活物質パターンでも強度向上が期待でき、400μm以下であれば、比較的幅の太い活物質パターンにも確実に適用できるというメリットがある。
In the battery electrode manufacturing method of the present invention, it is preferable that the amplitude of the vibration in the coating step is 30 to 400 μm.
If the amplitude of vibration is 30 μm or more, an improvement in strength can be expected even with a fine active material pattern, and if it is 400 μm or less, there is an advantage that it can be reliably applied to a relatively wide active material pattern.

また、本発明は、
ペースト状の活物質材料を線状に吐出するノズルと、
集電体上に線状の活物質パターンを形成するために前記ノズルを前記集電体に対して相対移動させる走査手段と、
前記集電体上に形成された前記活物質パターンを乾燥させる乾燥手段と、
前記ノズルに振動を加えるための振動発生装置と、
を含むこと、
を特徴とする電池用電極製造装置を提供する。
The present invention also provides:
A nozzle that discharges a paste-like active material in a line;
Scanning means for moving the nozzle relative to the current collector to form a linear active material pattern on the current collector;
Drying means for drying the active material pattern formed on the current collector;
A vibration generator for applying vibration to the nozzle;
Including,
A battery electrode manufacturing apparatus is provided.

このような構成を本発明の電池用電極製造装置によれば、微細に蛇行した形状を有する線状の活物質パターン、即ち微細に蛇行する波線状の活物質パターンを形成することができ、微細に蛇行する波線状の活物質パターンは、集電体の表面に対して法線方向からみた場合に、単位面積あたりの表面積が増大しており、上方から力がかかっても倒れたり崩れたりしにくいため、乾燥工程後にプレス加工を施すことができる。本発明の微細に蛇行する波線状の活物質パターンからなる活物質層は、プレス加工を経ても形状や寸法を損なうことなく、密度の高い活物質層とすることができ、充放電容量に優れるリチウムイオン二次電池等の電池を実現するための電池用電極が得られる。   According to the battery electrode manufacturing apparatus of the present invention having such a configuration, a linear active material pattern having a finely meandering shape, that is, a finely meandering wavy line active material pattern can be formed. The wavy active material pattern meandering in the direction of the normal surface with respect to the surface of the current collector has an increased surface area per unit area and can collapse or collapse even when force is applied from above. Since it is difficult, press working can be performed after the drying process. The active material layer composed of the finely meandering wavy active material pattern of the present invention can be made into a high-density active material layer without impairing the shape and dimensions even after pressing, and has excellent charge / discharge capacity. A battery electrode for realizing a battery such as a lithium ion secondary battery is obtained.

また、本発明の電池用電極製造装置においては、前記振動発生装置が、25Hz〜10kHzの周波数の振動を前記ノズルに加えることができる制御手段を含むこと、が好ましい。
上記と同様に、振動の振動数が、25Hz以上であれば、低速塗布において、本発明の微細に蛇行する波線状の活物質パターンを有する電極を製造することが可能となり、10kHz以下であれば、高速塗布において、本発明の微細に蛇行する波線状の活物質パターンを有する電極を製造することが可能となる。
Moreover, in the battery electrode manufacturing apparatus of the present invention, it is preferable that the vibration generator includes a control unit that can apply a vibration having a frequency of 25 Hz to 10 kHz to the nozzle.
Similarly to the above, if the frequency of vibration is 25 Hz or more, it is possible to manufacture the electrode having the finely meandering wavy active material pattern of the present invention in low-speed coating, and if it is 10 kHz or less. In high-speed coating, it is possible to produce an electrode having a finely meandering wavy active material pattern of the present invention.

また、本発明の電池用電極製造装置においては、前記振動発生装置が、30〜400μmの振幅の振動を前記ノズルに加えることができる制御手段を含むこと、が好ましい。
上記と同様に、振動の振幅が、30μm以上であれば、微細な活物質パターンでも強度向上が期待でき、400μm以下であれば、比較的幅の太い活物質パターンにも確実に適用できるというメリットがある。
Moreover, in the battery electrode manufacturing apparatus of the present invention, it is preferable that the vibration generating device includes a control unit that can apply a vibration having an amplitude of 30 to 400 μm to the nozzle.
Similar to the above, if the amplitude of vibration is 30 μm or more, an improvement in strength can be expected even with a fine active material pattern, and if it is 400 μm or less, it can be reliably applied to a relatively wide active material pattern. There is.

本発明によれば、線状の活物質パターンを含むいわゆるラインアンドスペース構造を有する活物質層を含む電池用電極の製造方法であって、線状の活物質パターンを有していてもプレス加工を施すことができ、緻密な活物質層を有する電池用電極製造方法及び電池用電極製造装置を提供することができる。   According to the present invention, there is provided a method for manufacturing a battery electrode including an active material layer having a so-called line-and-space structure including a linear active material pattern, the press working even if the linear active material pattern is provided. It is possible to provide a battery electrode manufacturing method and a battery electrode manufacturing apparatus having a dense active material layer.

本発明の一実施形態において製造されるリチウムイオン二次電池の概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the lithium ion secondary battery manufactured in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態において負極集電体10の表面に負極活物質層12からなる負極活物質層パターン12Aを形成した構造体(負極)20の概略斜視図である。1 is a schematic perspective view of a structure (negative electrode) 20 in which a negative electrode active material layer pattern 12A composed of a negative electrode active material layer 12 is formed on the surface of a negative electrode current collector 10 in an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における負極活物質層12からなる負極活物質層パターン12Aの形状の詳細を示す概略拡大図である。It is a schematic enlarged view which shows the detail of the shape of 12 A of negative electrode active material layer patterns which consist of the negative electrode active material layer 12 in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における負極製造装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the negative electrode manufacturing apparatus in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態においてノズルディスペンス法により負極活物質層12からなる負極活物質層パターン12Aを形成する様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that the negative electrode active material layer pattern 12A which consists of the negative electrode active material layer 12 is formed by the nozzle dispensing method in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態においてスピンコート法を用いて固体電解質層を形成する様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode that a solid electrolyte layer is formed using the spin coat method in one Embodiment of this invention. ドクターブレード法を用いて正極活物質層を形成する様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode that a positive electrode active material layer is formed using a doctor blade method. 本発明のリチウムイオン二次電池の変形例の概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the modification of the lithium ion secondary battery of this invention.

以下、図面を参照しながら本発明の電池用電極製造方法及び電池用電極製造装置の一実施形態について説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。なお、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略することもある。また、図面は、本発明を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために、必要に応じて寸法、比又は数を誇張又は簡略化して表している場合もある。   Hereinafter, embodiments of a battery electrode manufacturing method and a battery electrode manufacturing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. In the following description, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. Moreover, since the drawings are for conceptual description of the present invention, the dimensions, ratios, or numbers may be exaggerated or simplified as necessary for easy understanding.

(1)リチウムイオン二次電池の構造
本実施形態では、本発明の一例として、図1に示す構造のリチウムイオン二次電池を製造する場合について本発明を説明する。図1は、本実施形態において製造されるリチウムイオン二次電池1の概略縦断面図である。また、図2は、負極集電体10の表面上に負極活物質層12を形成した時点で得られる構造体(即ち、負極集電体10と、負極集電体10の表面に形成された負極活物質層12と、を含む負極)20を示す斜視図である。更に、図3は、本実施形態における負極活物質層12からなる負極活物質層パターン12Aの形状の詳細を示す概略拡大図である。
(1) Structure of Lithium Ion Secondary Battery In the present embodiment, the present invention will be described in the case of manufacturing a lithium ion secondary battery having the structure shown in FIG. 1 as an example of the present invention. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a lithium ion secondary battery 1 manufactured in the present embodiment. 2 shows a structure obtained when the negative electrode active material layer 12 is formed on the surface of the negative electrode current collector 10 (that is, formed on the surface of the negative electrode current collector 10 and the negative electrode current collector 10). 1 is a perspective view showing a negative electrode 20 including a negative electrode active material layer 12. Further, FIG. 3 is a schematic enlarged view showing details of the shape of the negative electrode active material layer pattern 12A made of the negative electrode active material layer 12 in the present embodiment.

本実施形態のリチウムイオン二次電池1は、負極集電体10の上に負極活物質層12、固体電解質層14、正極活物質層16及び正極集電体18をこの順番に積層した構造を有している。負極集電体10と負極活物質層12とが負極を構成し、正極活物質層16と正極集電体18とが正極を構成する。本明細書においては、X、Y及びZ座標方向を図1及び図2等に示すように定義する。   The lithium ion secondary battery 1 of this embodiment has a structure in which a negative electrode active material layer 12, a solid electrolyte layer 14, a positive electrode active material layer 16, and a positive electrode current collector 18 are laminated in this order on a negative electrode current collector 10. Have. The negative electrode current collector 10 and the negative electrode active material layer 12 constitute a negative electrode, and the positive electrode active material layer 16 and the positive electrode current collector 18 constitute a positive electrode. In this specification, the X, Y, and Z coordinate directions are defined as shown in FIGS.

負極集電体10としては、本発明の属する技術分野において公知の材料を用いることができるが、例えばアルミニウム箔や銅箔等の金属膜であればよい。また、図示しないが、この負極集電体10は、絶縁性の基材の表面に形成されていてもよい。かかる基材としては絶縁性材料で形成された平板状部材を用いればよく、かかる絶縁性材料としては、例えば樹脂、ガラス又はセラミックス等が挙げられる。また、基材は可撓性を有するフレキシブル基板であってもよい。   As the negative electrode current collector 10, a known material in the technical field to which the present invention belongs can be used, but a metal film such as an aluminum foil or a copper foil may be used. Although not shown, the negative electrode current collector 10 may be formed on the surface of an insulating base material. As such a base material, a flat plate member made of an insulating material may be used. Examples of such an insulating material include resin, glass, ceramics, and the like. The base material may be a flexible flexible substrate.

図1においては、負極活物質層12は断面形状が略半円状に表わされているが、実際には、後述するようにプレス加工を施されていることから、負極活物質層12の上端部分はある程度平面状に形成されている。図2に示すように、負極集電体10上には、Y方向に沿って延びる線状の負極活物質層12がX方向に一定間隔をあけて多数並んだストライプ状(線状)の負極活物質層パターン(いわゆるラインアンドスペース構造の負極活物質層パターン)12Aが形成されている。この負極活物質層12はアスペクト比が高く、高さも有している。   In FIG. 1, the negative electrode active material layer 12 has a substantially semicircular cross-sectional shape. However, since the negative electrode active material layer 12 is actually pressed as described later, The upper end portion is formed to be flat to some extent. As shown in FIG. 2, a striped (linear) negative electrode in which a large number of linear negative electrode active material layers 12 extending in the Y direction are arranged at regular intervals on the negative electrode current collector 10. An active material layer pattern (a negative electrode active material layer pattern having a so-called line and space structure) 12A is formed. The negative electrode active material layer 12 has a high aspect ratio and a high height.

更に、図3にその詳細を示すように、X方向に一定間隔をあけて多数並んだストライプ状(ラインアンドスペース構造)の負極活物質層パターン12Aは、微細に蛇行した形状、即ち微細に蛇行する波線状を呈している。したがって、負極集電体10の表面に対して法線方向(Z方向)からみた場合に、単位面積あたりの表面積が増大しており、また、上方から力がかかっても倒れたり崩れたりしにくく、乾燥工程後のプレス加工を施すことができる。本実施形態の微細に蛇行する波線状の負極活物質パターンからなる負極活物質層12は、プレス加工を経ても形状や寸法を損なうことなく、密度の高い負極活物質層12とすることができ、充放電容量に優れるリチウムイオン二次電池1を実現するための負極が得られる。   Further, as shown in detail in FIG. 3, the stripe-shaped (line and space structure) negative electrode active material layer pattern 12A arranged in a large number at regular intervals in the X direction is finely meandered, that is, finely meandered. It has a wavy shape. Accordingly, when viewed from the normal direction (Z direction) with respect to the surface of the negative electrode current collector 10, the surface area per unit area is increased, and even if a force is applied from above, the surface does not easily collapse or collapse. The press working after the drying process can be performed. The negative electrode active material layer 12 composed of the finely meandering wavy negative electrode active material pattern of the present embodiment can be made into a high density negative electrode active material layer 12 without impairing the shape and dimensions even after press working. Thus, a negative electrode for realizing the lithium ion secondary battery 1 having excellent charge / discharge capacity can be obtained.

後述するように、本実施形態においては、負極活物質パターン12Aの長さ方向に略垂直な方向(X方向)にノズル40に振動を加えながら、ノズル40から負極活物質材料を吐出させ、当該振動の振動数を25Hz〜10kHzとし、振幅を30〜400μmとするため、負極活物質層12は、塗布速度を100m/sとすると、10cmのなかに25〜10000個の波数を有する。   As will be described later, in the present embodiment, the negative electrode active material is discharged from the nozzle 40 while vibrating the nozzle 40 in a direction (X direction) substantially perpendicular to the length direction of the negative electrode active material pattern 12A. In order to set the vibration frequency to 25 Hz to 10 kHz and the amplitude to 30 to 400 μm, the negative electrode active material layer 12 has 25 to 10,000 wave numbers in 10 cm when the coating speed is 100 m / s.

ここで、負極活物質層パターン12Aが、微細に蛇行した形状、即ち微細に蛇行する波線状を呈していることから、負極集電体10の表面に対して法線方向(Z方向)からみた場合に、単位面積あたりの表面積が増大しているのは、単位長さ及び単位面積あたりの波数が増大し、単位面積あたりの負極活物質層の面積が増大するからである。   Here, since the negative electrode active material layer pattern 12A has a finely meandering shape, that is, a wavy line shape that finely meanders, it is viewed from the normal direction (Z direction) to the surface of the negative electrode current collector 10. In this case, the surface area per unit area is increased because the unit length and the wave number per unit area are increased, and the area of the negative electrode active material layer per unit area is increased.

また、負極活物質層パターン12Aが倒れたり崩れたりしにくい理由としては、例えば、図4に示すように、負極活物質パターン12Aを、ロールプレスする位置から図4における矢印Y1の方向又はその逆方向をみた場合に、1本の負極活物質パターンにおいて、矢印Y1の方向と直交する方向(図3のX方向)側にも負極活物質パターンが連続して繋がっている点が挙げられる。更に、1本の負極活物質パターンとプレス用のロールとは、プレス時に点接触又は線接触する(パターンが山状で先端が尖っていれば点接触し、パターンの上面が平坦であれば線接触する。)。この接触位置において、蛇行する負極活物質パターンでは、ロールの軸方向(幅方向、X方向)と負極活物質パターンの延びる方向とが、斜めに交差する領域が多くなる(蛇行パターンの変曲点(頂点)においては、垂直に交差する。)。このように斜めに交差すると、プレス位置における負極活物質パターンの幅方向における断面積が垂直交差のときよりも大きくなる(斜め切りしたときに断面積が大きくなるのと同様である)。この結果、負極活物質パターンの断面における底辺も長くなり、負極活物質パターンが倒れにくくなる。   The negative electrode active material layer pattern 12A is less likely to collapse or collapse, for example, as shown in FIG. 4, from the position where the negative electrode active material pattern 12A is roll-pressed in the direction of arrow Y1 in FIG. 4 or vice versa. When viewing the direction, in one negative electrode active material pattern, the negative electrode active material pattern is continuously connected also to the direction orthogonal to the direction of the arrow Y1 (X direction in FIG. 3). Further, one negative electrode active material pattern and the pressing roll are in point contact or line contact during pressing (if the pattern is mountain-shaped and the tip is pointed, point contact is made, and if the upper surface of the pattern is flat, the line is contacted. Contact.). In this contact position, in the meandering negative electrode active material pattern, there are many regions where the roll axial direction (width direction, X direction) and the direction in which the negative electrode active material pattern extends obliquely cross (the inflection point of the meander pattern). (Vertex) intersects vertically.) When crossing obliquely in this way, the cross-sectional area in the width direction of the negative electrode active material pattern at the press position becomes larger than that at the vertical crossing (similar to the cross-sectional area becoming large when cut obliquely). As a result, the bottom in the cross section of the negative electrode active material pattern also becomes longer, and the negative electrode active material pattern is less likely to collapse.

負極活物質層12に含まれる負極活物質としては、本願発明の技術分野で常用されるものを使用でき、例えば、金属、金属繊維、炭素材料、酸化物、窒化物、珪素、珪素化合物、錫、錫化合物、各種合金材料等が挙げられる。これらのなかでも、容量密度の大きさ等を考慮すると、酸化物、炭素材料、珪素、珪素化合物、錫、錫化合物等が好ましい。酸化物としては、例えば、式:Li4/3Ti5/3-xFex4(0≦x≦0.2)で表されるチタン酸リチウム等が挙げられる。炭素材料としては、例えば、各種天然黒鉛(グラファイト)、コークス、黒鉛化途上炭素、炭素繊維、球状炭素、各種人造黒鉛、非晶質炭素等が挙げられる。珪素化合物としては、例えば、珪素含有合金、珪素含有無機化合物、珪素含有有機化合物、固溶体等が挙げられる。珪素化合物の具体例としては、例えば、SiOa(0.05<a<1.95)で表される酸化珪素、珪素とFe、Co、Sb、Bi、Pb、Ni、Cu、Zn、Ge、In、Sn及びTiから選ばれる少なくとも1種の元素とを含む合金、珪素、酸化珪素又は合金に含まれる珪素の一部がB、Mg、Ni、Ti、Mo、Co、Ca、Cr、Cu、Fe、Mn、Nb、Ta、V、W、Zn、C、N及びSnから選ばれる少なくとも1種の元素で置換された珪素化合物又は珪素含有合金、これらの固溶体等が挙げられる。錫化合物としては、例えば、SnOb(0<b<2)、SnO2、SnSiO3、Ni2Sn4、Mg2Sn等が挙げられる。負極活物質は1種を単独で用いてもよく、必要に応じて2種以上を組み合わせて用いてもよい。 As the negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer 12, those commonly used in the technical field of the present invention can be used. For example, metals, metal fibers, carbon materials, oxides, nitrides, silicon, silicon compounds, tin , Tin compounds, various alloy materials, and the like. Of these, oxides, carbon materials, silicon, silicon compounds, tin, tin compounds and the like are preferable in view of the capacity density. As the oxide, for example, the formula: Li 4/3 Ti 5/3- x Fe x O 4 lithium titanate represented by (0 ≦ x ≦ 0.2) and the like. Examples of the carbon material include various natural graphite (graphite), coke, graphitizing carbon, carbon fiber, spherical carbon, various artificial graphite, amorphous carbon, and the like. Examples of the silicon compound include a silicon-containing alloy, a silicon-containing inorganic compound, a silicon-containing organic compound, a solid solution, and the like. Specific examples of silicon compounds include silicon oxide represented by SiO a (0.05 <a <1.95), silicon and Fe, Co, Sb, Bi, Pb, Ni, Cu, Zn, Ge, An alloy containing at least one element selected from In, Sn, and Ti, silicon, silicon oxide, or a part of silicon contained in the alloy is B, Mg, Ni, Ti, Mo, Co, Ca, Cr, Cu, Examples thereof include silicon compounds or silicon-containing alloys substituted with at least one element selected from Fe, Mn, Nb, Ta, V, W, Zn, C, N, and Sn, and solid solutions thereof. Examples of the tin compound include SnO b (0 <b <2), SnO 2 , SnSiO 3 , Ni 2 Sn 4 , Mg 2 Sn, and the like. A negative electrode active material may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type as needed.

また、負極活物質層12は、導電助剤を含んでいてもよい。導電助剤としては、本発明の技術分野で常用されるものを使用でき、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛等のグラファイト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類、炭素繊維、金属繊維等の導電性繊維類、フッ化カーボン、アルミニウム等の金属粉末類、酸化亜鉛等の導電性ウィスカー類、酸化チタン等の導電性金属酸化物、フェニレン誘導体等の有機導電性材料等が挙げられる。導電剤は1種を単独で使用でき又は必要に応じて2種以上を組み合わせて使用できる。   Moreover, the negative electrode active material layer 12 may contain the conductive support agent. As the conductive auxiliary agent, those commonly used in the technical field of the present invention can be used. For example, natural graphite, graphite such as artificial graphite, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black Carbon blacks such as carbon fibers, conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers, metal powders such as carbon fluoride and aluminum, conductive whiskers such as zinc oxide, conductive metal oxides such as titanium oxide, and phenylene derivatives Organic conductive materials such as A conductive agent can be used individually by 1 type, or can be used in combination of 2 or more type as needed.

負極活物質層12の上側には、図1に示すように、固体電解質によって形成された略一定の厚さを有する薄膜状の固体電解質層14が設けられている。固体電解質層14は、負極集電体10と負極活物質層12とで形成される負極20表面の凹凸に追従するように、当該負極20上面の略全体を一様に覆っており、かつ、固体電解質層14の表面も凹凸形状を有している。   On the upper side of the negative electrode active material layer 12, as shown in FIG. 1, a thin-film solid electrolyte layer 14 having a substantially constant thickness formed by a solid electrolyte is provided. The solid electrolyte layer 14 uniformly covers substantially the entire upper surface of the negative electrode 20 so as to follow the unevenness of the surface of the negative electrode 20 formed by the negative electrode current collector 10 and the negative electrode active material layer 12, and The surface of the solid electrolyte layer 14 also has an uneven shape.

固体電解質層14に含まれる固体電解質としては、例えば、ポリエチレンオキシド及び/又はポリスチレン等の樹脂等の高分子電解質材料が挙げられ、支持塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、過塩素酸リチウム(LiClO4)及びリチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド(LiTFSI)等が挙げられる。ホウ酸エステルポリマー電解質を用いてもよい。もちろん、本発明の効果を損なわない範囲で、種々の添加剤を混合してもよい。 Examples of the solid electrolyte contained in the solid electrolyte layer 14 include polymer electrolyte materials such as resins such as polyethylene oxide and / or polystyrene, and examples of the supporting salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). And lithium perchlorate (LiClO 4 ) and lithium bistrifluoromethanesulfonylimide (LiTFSI). A borate polymer electrolyte may be used. Of course, various additives may be mixed as long as the effects of the present invention are not impaired.

固体電解質層14の上側には、図1に示すように、正極活物質層16が設けられている。正極活物質層16の下面側は固体電解質層14上面の凹凸に沿った凹凸形状を有するが、その上面側は略平坦形状を有する。この正極活物質層16も、上記のように負極活物質層12が高アスペクト比及び高さを有しているため、同様に、高アスペクト比及び高さを有している。   As shown in FIG. 1, a positive electrode active material layer 16 is provided on the upper side of the solid electrolyte layer 14. The lower surface side of the positive electrode active material layer 16 has a concavo-convex shape along the concavo-convex shape of the upper surface of the solid electrolyte layer 14, but the upper surface side has a substantially flat shape. The positive electrode active material layer 16 also has a high aspect ratio and height in the same manner because the negative electrode active material layer 12 has a high aspect ratio and height as described above.

正極活物質層16が含む正極活物質(粉末)としては、例えば、リチウム含有複合金属酸化物、カルコゲン化合物、二酸化マンガン等が挙げられる。リチウム含有複合金属酸化物は、リチウムと遷移金属とを含む金属酸化物又は該金属酸化物中の遷移金属の一部が異種元素によって置換された金属酸化物である。ここで、異種元素としては、例えば、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、B等が挙げられ、Mn、Al、Co、Ni、Mg等が好ましい。異種元素は1種でも又は2種以上でもよい。これらのなかでも、リチウム含有複合金属酸化物を好ましく使用できる。リチウム含有複合金属酸化物としては、例えば、LixCoO2、LixNiO2、LixMnO2、LixCoyNi1-y2、LixCoy1-yz、LixNi1-yyz、LixMn24、LixMn2-yy4、LiMPO4、Li2MPO4F(前記各式中、例えば、MはNa、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V及びBよりなる群から選ばれる少なくとも1種。0<x≦1.2、0<y≦0.9、2.0≦z≦2.3)、LiMeO2(式中、Me=MxMyMz;Me及びMは遷移金属、x+y+z=1)等が挙げられる。リチウム含有複合金属酸化物の具体例としては、例えば、LiNi1/3Mn1/3Co1/32、LiNi0.8Co0.15Al0.052等が挙げられる。ここで、上記各式中リチウムのモル比を示すx値は、充放電により増減する。また、カルコゲン化合物としては、例えば二硫化チタン、二硫化モリブデン等が挙げられる。正極活物質は1種を単独で使用でき2種以上を併用してもよい。正極活物質層16には、負極活物質層12に関して上記に記載した導電助剤を含めてもよい。 Examples of the positive electrode active material (powder) included in the positive electrode active material layer 16 include lithium-containing composite metal oxides, chalcogen compounds, and manganese dioxide. The lithium-containing composite metal oxide is a metal oxide containing lithium and a transition metal or a metal oxide in which a part of the transition metal in the metal oxide is substituted with a different element. Here, examples of the different elements include Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, and B, and Mn, Al, Co, Ni, Mg and the like are preferable. One kind or two or more kinds of different elements may be used. Among these, lithium-containing composite metal oxides can be preferably used. Examples of the lithium-containing composite metal oxide include Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x MnO 2 , Li x Co y Ni 1 -y O 2 , Li x Co y M 1 -y O z , and Li x. Ni 1-y M y O z , Li x Mn 2 O 4, Li x Mn 2-y M y O 4, LiMPO 4, Li 2 MPO 4 F ( in the respective formulas, for example, M is Na, Mg, Sc , Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V and B. At least one selected from the group consisting of 0 <x ≦ 1.2 and 0 <y ≦ 0. 9, 2.0 ≦ z ≦ 2.3), LiMeO 2 (wherein Me = MxMyMz; Me and M are transition metals, x + y + z = 1), and the like. Specific examples of the lithium-containing composite metal oxide include LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 and LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 . Here, x value which shows the molar ratio of lithium in each said formula increases / decreases by charging / discharging. Examples of the chalcogen compound include titanium disulfide and molybdenum disulfide. A positive electrode active material can be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. The positive electrode active material layer 16 may include the conductive additive described above with respect to the negative electrode active material layer 12.

このように略平坦形状を有する正極活物質層16の上面側には、正極集電体18が積層されており、これによってリチウムイオン二次電池1が形成されている。正極集電体18としては、本発明の属する技術分野において公知の材料を用いることができるが、例えば銅箔やアルミニウム箔等の金属膜であればよい。また、図示しないが、この正極集電体18は、絶縁性の基材の表面に形成されていてもよい。かかる基材としては絶縁性材料で形成された平板状部材を用いればよく、かかる絶縁性材料としては、例えば樹脂、ガラス又はセラミックス等が挙げられる。また、基材は可撓性を有するフレキシブル基板であってもよい。なお、このリチウムイオン電池二次電池1には、図示しないが、適宜タブ電極が設けられていてもよく、また、複数のリチウムイオン電池二次電池1を直列及び/又は並列に接続してリチウムイオン二次電池装置としてもよい。   Thus, the positive electrode current collector 18 is laminated on the upper surface side of the positive electrode active material layer 16 having a substantially flat shape, and thereby the lithium ion secondary battery 1 is formed. As the positive electrode current collector 18, a material known in the technical field to which the present invention belongs can be used, and any metal film such as a copper foil or an aluminum foil may be used. Although not shown, the positive electrode current collector 18 may be formed on the surface of an insulating base material. As such a base material, a flat plate member made of an insulating material may be used. Examples of such an insulating material include resin, glass, ceramics, and the like. The base material may be a flexible flexible substrate. Although not shown, this lithium ion battery secondary battery 1 may be provided with a tab electrode as appropriate, and a plurality of lithium ion battery secondary batteries 1 are connected in series and / or in parallel. It is good also as an ion secondary battery apparatus.

このような構造を有する本実施形態のリチウムイオン二次電池は、薄型で折り曲げ容易である。また、高密度の負極活物質層12と正極活物質層16とを図示したような凹凸を有する立体的構造として、その体積に対する表面積を大きくしているので、薄い固体電解質層14を介した正極活物質層16と対向する接触面積を大きく確保でき、高効率・高出力が得られる。このように、本実施形態のリチウムイオン二次電池1は小型で高性能である。   The lithium ion secondary battery of this embodiment having such a structure is thin and easy to bend. In addition, since the high-density negative electrode active material layer 12 and the positive electrode active material layer 16 have a three-dimensional structure having irregularities as illustrated, the surface area with respect to the volume is increased, so that the positive electrode through the thin solid electrolyte layer 14 A large contact area facing the active material layer 16 can be secured, and high efficiency and high output can be obtained. Thus, the lithium ion secondary battery 1 of this embodiment is small and has high performance.

(2)本実施形態の電極及びリチウムイオン二次電池の製造方法及び製造装置
次に、上記した本実施形態における電極及びリチウムイオン二次電池1を製造する方法について説明する。本実施形態のリチウムイオン二次電池1を製造する際には、図1に示す負極集電体10に負極活物質層12を形成して負極を、乾燥工程及びプレス工程を経て形成し、負極のうちの負極活物質層12の上面に固体電解質14を形成し、ついで、固体電解質14の上面に、正極活物質層16及び正極集電体18(正極)を形成する。
(2) Manufacturing Method and Manufacturing Device for Electrode and Lithium Ion Secondary Battery of the Present Embodiment Next, a method for manufacturing the electrode and the lithium ion secondary battery 1 according to the present embodiment will be described. When manufacturing the lithium ion secondary battery 1 of this embodiment, the negative electrode active material layer 12 is formed on the negative electrode current collector 10 shown in FIG. 1, and the negative electrode is formed through a drying step and a pressing step. The solid electrolyte 14 is formed on the upper surface of the negative electrode active material layer 12, and then the positive electrode active material layer 16 and the positive electrode current collector 18 (positive electrode) are formed on the upper surface of the solid electrolyte 14.

(2−1)負極
まず、本実施形態における負極の製造方法について説明する。本実施形態の負極は、以下の工程(ア)〜(ウ)を含む本発明の電池用電極の製造方法により製造する。
(ア)ペースト状の負極活物質材料を線状に吐出するノズル40を長尺状の負極集電体10に対して相対移動させ、得られる負極活物質パターン12Aの長さ方向に略垂直な方向にノズル40に振動を加えながら、ノズル40から負極活物質材料を吐出させて、負極集電体10上に線状の負極活物質層12からなる負極活物質パターン12Aを形成する塗布工程、
(イ)負極活物質パターン12Aを乾燥させる乾燥工程、及び
(ウ)乾燥した負極活物質パターン12Aにプレス加工を施すプレス工程。
(2-1) Negative Electrode First, a method for producing a negative electrode in the present embodiment will be described. The negative electrode of this embodiment is manufactured by the manufacturing method of the battery electrode of the present invention including the following steps (a) to (c).
(A) The nozzle 40 for discharging the paste-like negative electrode active material material in a linear form is moved relative to the long negative electrode current collector 10, and is substantially perpendicular to the length direction of the obtained negative electrode active material pattern 12A. An application step of forming a negative electrode active material pattern 12A composed of a linear negative electrode active material layer 12 on the negative electrode current collector 10 by discharging a negative electrode active material from the nozzle 40 while vibrating the nozzle 40 in the direction;
(A) A drying step of drying the negative electrode active material pattern 12A, and (c) a pressing step of pressing the dried negative electrode active material pattern 12A.

ここで、図4に、本実施形態の負極の製造方法を実施するための製造装置を概念的に示す。図4に示すように、本実施形態の負極製造装置100は、上記塗布工程(ア)、上記乾燥工程(イ)、及び上記プレス工程(ウ)を実施するための各部分で構成されている。本実施形態の負極製造装置100の塗布工程部分は、まず、巻出しローラ30からの負極集電体10が、搬送ローラ32及び搬送ローラ34によって矢印Y1の方向に搬送され、巻取りローラ50によって巻き取られる構成を有している。 Here, in FIG. 4, the manufacturing apparatus for enforcing the manufacturing method of the negative electrode of this embodiment is shown notionally. As shown in FIG. 4, the negative electrode manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment is composed of each part for performing the coating step (a), the drying step (a), and the pressing step (c). . In the application process portion of the negative electrode manufacturing apparatus 100 of the present embodiment, first, the negative electrode current collector 10 from the unwinding roller 30 is conveyed in the direction of arrow Y 1 by the conveying roller 32 and the conveying roller 34, and the winding roller 50. It has the structure wound up by.

即ち、これら搬送ローラ32及び搬送ローラ34が、ノズル40を負極集電体10に対して相対移動させる走査手段といえる。このように、巻出しローラ30から出て巻取りローラ50によって巻き取られるまでの間に、図2に示すように、負極集電体10の表面上に負極活物質層12からなる活物質層パターン12Aが形成される。   That is, it can be said that the transport roller 32 and the transport roller 34 are scanning means for moving the nozzle 40 relative to the negative electrode current collector 10. As described above, the active material layer composed of the negative electrode active material layer 12 on the surface of the negative electrode current collector 10 as shown in FIG. 2 before being taken out from the take-out roller 30 and taken up by the take-up roller 50. A pattern 12A is formed.

(ア)塗布工程
搬送される負極集電体10の表面には、ノズル40から、ペースト状の負極活物質材料が線状に吐出される。本実施形態においては、ノズル40は固定され、負極集電体10が搬送されることにより、ノズル40が負極集電体10に対して相対移動される。
(A) Application Step A paste-like negative electrode active material is linearly discharged from the nozzle 40 onto the surface of the negative electrode current collector 10 being conveyed. In the present embodiment, the nozzle 40 is fixed, and the negative electrode current collector 10 is conveyed, whereby the nozzle 40 is moved relative to the negative electrode current collector 10.

ノズル40には、振動発生装置40xが取り付けられており、負極活物質パターン12Aの長さ方向に略垂直な方向(X方向)にノズル40に振動を加えながら、ノズル40から負極活物質材料を吐出させる。これにより、図3に示すような、微細に蛇行した形状、即ち微細に蛇行する波線状を呈する負極活物質層パターン12Aが形成される。   A vibration generator 40x is attached to the nozzle 40, and the negative electrode active material is applied from the nozzle 40 while applying vibration to the nozzle 40 in a direction (X direction) substantially perpendicular to the length direction of the negative electrode active material pattern 12A. Discharge. As a result, a negative electrode active material layer pattern 12A having a finely meandering shape, that is, a finely meandering wavy shape as shown in FIG. 3, is formed.

ここで、振動発生装置40xとしては、ノズル40に対して、負極活物質パターン12Aの長さ方向に略垂直な方向(X方向)に振動を印加することのできるものであれば、種々のものを用いることができる。例えば、メカニカル振動子や超音波振動子を用いることができる。
Here, as the vibration generating device 40x, various devices can be used as long as vibration can be applied to the nozzle 40 in a direction (X direction) substantially perpendicular to the length direction of the negative electrode active material pattern 12A. Can be used. For example, a mechanical vibrator or an ultrasonic vibrator can be used.

また、図示しないが、当該振動発生装置40xには、25Hz〜10kHzの周波数及び30〜400μmの振幅の振動をノズル40に加えることができる制御装置に接続されており、25Hz〜10kHzの周波数及び30〜400μmの振幅の振動をノズル40に加えながら、ノズル40から負極活物質材料を吐出させて、負極集電体10上に線状の負極活物質層12からなる負極活物質パターン12Aを形成する。   Although not shown, the vibration generator 40x is connected to a control device that can apply vibrations having a frequency of 25 Hz to 10 kHz and an amplitude of 30 to 400 μm to the nozzle 40. The vibration generator 40x has a frequency of 25 Hz to 10 kHz and a frequency of 30 Hz. The negative electrode active material is discharged from the nozzle 40 while applying vibration having an amplitude of ˜400 μm to the nozzle 40 to form the negative electrode active material pattern 12 </ b> A composed of the linear negative electrode active material layer 12 on the negative electrode current collector 10. .

振動の振動数が、25Hz以上であれば、低速塗布において、本発明の微細に蛇行する波線状の活物質パターンを有する電極を製造することが可能となり、10kHz以下であれば、高速塗布において、本発明の微細に蛇行する波線状の活物質パターンを有する電極を製造することが可能となる。また、振動の振幅が、30μm以上であれば、微細な活物質パターンでも強度向上が期待でき、400μm以下であれば、比較的幅の太い活物質パターンにも確実に適用できるというメリットがある。   If the frequency of vibration is 25 Hz or more, it is possible to produce an electrode having a finely meandering wavy active material pattern of the present invention in low-speed application, and if it is 10 kHz or less, in high-speed application, It is possible to manufacture an electrode having a finely meandering wavy active material pattern of the present invention. In addition, if the amplitude of vibration is 30 μm or more, strength improvement can be expected even with a fine active material pattern, and if it is 400 μm or less, there is an advantage that it can be reliably applied to a relatively wide active material pattern.

ペースト状の負極活物質材料は、上記負極活物質と、上記導電助剤と、結着材と、溶剤等と、を常法により攪拌・混合(混練)して得られる混合物で構成され、ノズル40から吐出できるように種々の粘度を有することができるが、本実施形態においては、例えば、せん断速度1s-1で、下限10Pa・s、上限10000Pa・s程度であるのが好ましい。なお、各成分は溶剤に溶解していても分散していてもよい(一部が溶解して残部が分散している場合も含む。)。 The paste-like negative electrode active material is composed of a mixture obtained by stirring and mixing (kneading) the negative electrode active material, the conductive auxiliary agent, a binder, a solvent, and the like by a conventional method, and a nozzle. In this embodiment, for example, it is preferable that the shear rate is 1 s −1 and the lower limit is about 10 Pa · s and the upper limit is about 10000 Pa · s. Each component may be dissolved or dispersed in a solvent (including the case where a part is dissolved and the remainder is dispersed).

また、塗布工程に用いる負極活物質材料の固形分割合は、負極活物質材料がノズル40から吐出できるように種々の固形分割合を有することができるが、前記混合物の湿潤点における固形分割合よりも小さな固形分割合を有しているのが好ましい。これらの粘度及び固形分割合は、負極活物質、導電助剤、結着材及び溶剤等の成分の種類や配合量、寸法又は形状等によっても異なるが、上記負極活物質と、上記導電助剤と、結着材と、溶剤等と、を常法により攪拌・混合(混練)する際の混練時間の長さによって、調整することができる。   Further, the solid content ratio of the negative electrode active material used in the coating process can have various solid content ratios so that the negative electrode active material can be discharged from the nozzle 40, but from the solid content ratio at the wet point of the mixture. Preferably have a small solid content ratio. These viscosities and solid content ratios vary depending on the types and blending amounts, dimensions, shapes, etc. of components such as the negative electrode active material, conductive auxiliary agent, binder and solvent, but the negative electrode active material and the conductive auxiliary agent. And the length of the kneading time when the binder, the solvent and the like are agitated and mixed (kneaded) by a conventional method.

結着材としては、本発明の技術分野で常用されるものを使用でき、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチルエステル、ポリアクリル酸エチルエステル、ポリアクリル酸ヘキシルエステル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル、ポリメタクリル酸エチルエステル、ポリメタクリル酸ヘキシルエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリエーテル、ポリエーテルサルホン、ポリヘキサフルオロプロピレン、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンジエン共重合体、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。また、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、エチレン、プロピレン、ペンタフルオロプロピレン、フルオロメチルビニルエーテル、アクリル酸、ヘキサジエン等から選ばれるモノマー化合物の共重合体を結着材として用いてもよい。結着材は1種を単独で使用でき又は必要に応じて2種以上を組み合わせて使用できる。   As the binder, those commonly used in the technical field of the present invention can be used. For example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene, polypropylene, aramid resin, polyamide, polyimide, polyamideimide , Polyacrylonitrile, polyacrylic acid, polyacrylic acid methyl ester, polyacrylic acid ethyl ester, polyacrylic acid hexyl ester, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid methyl ester, polymethacrylic acid ethyl ester, polymethacrylic acid hexyl ester, poly Vinyl acetate, polyvinyl pyrrolidone, polyether, polyether sulfone, polyhexafluoropropylene, styrene-butadiene rubber, ethylene-propylene diene copolymer, carboxymethyl cellulose And the like. Copolymers of monomer compounds selected from tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ether, vinylidene fluoride, chlorotrifluoroethylene, ethylene, propylene, pentafluoropropylene, fluoromethyl vinyl ether, acrylic acid, hexadiene, etc. May be used as a binder. A binder can be used individually by 1 type, or can be used in combination of 2 or more type as needed.

溶剤としては、固体電解質層14を構成する六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)等を分解しないように、水を除く有機溶剤を用いるのが好ましい。かかる有機溶剤としては、本発明の技術分野で常用されるものを使用でき、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルアミン、アセトン、シクロヘキサノン等が挙げられる。有機溶剤は1種を単独で使用でき又は2種以上を混合して使用できる。 As the solvent, it is preferable to use an organic solvent excluding water so as not to decompose lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and the like constituting the solid electrolyte layer 14. As the organic solvent, those commonly used in the technical field of the present invention can be used, and examples thereof include dimethylformamide, dimethylacetamide, methylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylamine, acetone, and cyclohexanone. Can be mentioned. An organic solvent can be used individually by 1 type, or can mix and use 2 or more types.

ここで、図5の(a)は、図4に示す本実施形態の負極活物質製造装置100において、負極活物質層12からなる負極活物質層パターン12Aが形成される様子を模式的に示す側面図(即ち、搬送される負極集電体10の主面に対して略平行な方向からみた場合にみえる図)であり、図5の(b)は、負極活物質層12からなる負極活物質層パターン12Aが形成される様子を模式的に示す斜視図である。   Here, FIG. 5A schematically shows a state in which the negative electrode active material layer pattern 12A formed of the negative electrode active material layer 12 is formed in the negative electrode active material manufacturing apparatus 100 of the present embodiment shown in FIG. FIG. 5B is a side view (that is, a view seen from a direction substantially parallel to the main surface of the conveyed negative electrode current collector 10), and FIG. 5B is a negative electrode active material layer 12 made of a negative electrode active material layer 12. It is a perspective view showing typically signs that material layer pattern 12A is formed.

このノズルディスペンス法では、塗布液である負極活物質材料を吐出するための吐出口(図示せず。)が1つ又は複数穿設されたノズル40を、負極集電体10上方に配置し、その吐出口から一定量の負極活物質材料を吐出させながら、負極集電体10をノズル40に対して相対的に矢印Y1の方向に一定速度で搬送させる。そして、負極活物質層12の長さ方向に略垂直な方向(X方向)にノズル40に振動を加えながら、ノズル40から負極活物質材料が吐出される。 In this nozzle dispensing method, a nozzle 40 having one or a plurality of discharge ports (not shown) for discharging a negative electrode active material that is a coating solution is disposed above the negative electrode current collector 10, While discharging a certain amount of the negative electrode active material from the discharge port, the negative electrode current collector 10 is conveyed at a constant speed in the direction of the arrow Y 1 relative to the nozzle 40. Then, the negative electrode active material is discharged from the nozzle 40 while applying vibration to the nozzle 40 in a direction (X direction) substantially perpendicular to the length direction of the negative electrode active material layer 12.

これにより、負極集電体10上には、Y方向に沿って複数の負極活物質層12が微細な波線状でかつストライプ状に塗布・形成される。なお、本実施形態では、図1及び図2に示すように、負極活物質層12の断面形状が略半円状であるため、ノズル40の吐出口も略半円状を有している(ただし、プレス工程により、負極活物質層12の上側部分は略平面状とされる。)。   Thereby, on the negative electrode collector 10, the some negative electrode active material layer 12 is apply | coated and formed in a fine wavy shape and stripe form along a Y direction. In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, since the cross-sectional shape of the negative electrode active material layer 12 is substantially semicircular, the discharge port of the nozzle 40 also has a substantially semicircular shape ( However, the upper portion of the negative electrode active material layer 12 is made substantially planar by the pressing process.

ノズル40に複数の吐出口を設ければ複数の負極活物質層12が形成されてストライプ状とすることができ、負極集電体10の搬送を続けることにより、巻出しローラ30からの負極集電体10の全面にストライプ状に負極活物質層12を形成することができる。   If a plurality of discharge ports are provided in the nozzle 40, a plurality of negative electrode active material layers 12 can be formed into a stripe shape. By continuing to convey the negative electrode current collector 10, the negative electrode current collection from the unwinding roller 30 can be performed. The negative electrode active material layer 12 can be formed in a stripe shape on the entire surface of the electric body 10.

(イ)乾燥工程
上記のように形成された複数の負極活物質層12からなるストライプ状の負極活物質層パターン12Aは、まだ溶剤等を含むいわば塗布膜の状態であるため、負極活物質層パターン12Aが設けられた負極集電体10は、乾燥手段42の下側領域を通り抜けるように搬送される。この下側領域において、複数の負極活物質層12からなる負極活物質層パターン12Aにドライエアー44によって乾燥工程が実施される。なお、後述のプレス加工を施すことができる程度に乾燥すればよく、必ずしも完全乾燥しなくてもよい。
(A) Drying process Since the striped negative electrode active material layer pattern 12A composed of the plurality of negative electrode active material layers 12 formed as described above is still in the state of a coating film containing a solvent or the like, the negative electrode active material layer The negative electrode current collector 10 provided with the pattern 12A is conveyed so as to pass through the lower region of the drying means 42. In this lower region, a drying process is performed on the negative electrode active material layer pattern 12 </ b> A composed of the plurality of negative electrode active material layers 12 by dry air 44. In addition, what is necessary is just to dry to such an extent that the below-mentioned press work can be given, and it does not necessarily need to dry completely.

乾燥工程の乾燥温度は、本発明の効果を損なわない範囲であればよいが、例えば5℃〜〜150℃の範囲内の温度であればよい。また、乾燥工程の乾燥時間は、負極集電体10の搬送速度によって制御することもでき、負極活物質層の組成や固形分割合によっても異なるが、概ね10分間〜24時間でよい。なお、乾燥手段42は、従来公知のものであってよく、例えば送風機、又は、熱風、遠赤外線若しくは真空乾燥を用いた乾燥炉等を用いることができる。   Although the drying temperature of a drying process should just be a range which does not impair the effect of this invention, it should just be the temperature within the range of 5 to 150 degreeC, for example. Further, the drying time of the drying step can be controlled by the conveyance speed of the negative electrode current collector 10, and may be approximately 10 minutes to 24 hours, although it varies depending on the composition of the negative electrode active material layer and the solid content ratio. The drying means 42 may be a conventionally known one, and for example, a blower or a drying furnace using hot air, far infrared rays, or vacuum drying can be used.

(ウ)プレス工程
図4に示す負極製造装置100においては、乾燥手段42によって乾燥した負極活物質層12(負極活物質パターン12A)に、プレス加工を施す。本実施形態においては、負極活物質層12(負極活物質パターン12A)を形成した負極集電体10を、上側ローラ46a及び下側ローラ46bで挟みこんで、上側ローラ46a及び下側ローラ46bの間を通過させることにより、プレス加工を施す。
(C) Pressing Step In the negative electrode manufacturing apparatus 100 shown in FIG. 4, the negative electrode active material layer 12 (negative electrode active material pattern 12 </ b> A) dried by the drying means 42 is subjected to pressing. In the present embodiment, the negative electrode current collector 10 on which the negative electrode active material layer 12 (negative electrode active material pattern 12A) is formed is sandwiched between the upper roller 46a and the lower roller 46b, and the upper roller 46a and the lower roller 46b. Pressing is performed by passing between them.

この場合のプレスの圧力及び時間等の条件は、負極活物質層12(負極活物質パターン12A)の形状を損なわず、かつ、電極密度が向上し得る範囲で決定すればよい。   The conditions such as pressing pressure and time in this case may be determined within a range in which the shape of the negative electrode active material layer 12 (negative electrode active material pattern 12A) is not impaired and the electrode density can be improved.

この時点では、略平坦な負極集電体10の表面に対して盛り上がった状態の負極活物質層12の上面が略平面状(平坦)となっており、かつ、微細な波線状に負極活物質層12が形成されている。そのため、負極活物質材料の使用量に対する表面積を大きくすることができ、後に形成する正極活物質層との対向面積を大きくして大容量化を実現することができる。   At this time, the upper surface of the negative electrode active material layer 12 that is raised with respect to the surface of the substantially flat negative electrode current collector 10 is substantially flat (flat), and the negative electrode active material has a fine wavy shape. Layer 12 is formed. Therefore, the surface area with respect to the usage amount of the negative electrode active material can be increased, and the facing area with the positive electrode active material layer to be formed later can be increased to realize a large capacity.

(2−2)固体電解質層
上記のように負極集電体10と負極活物質層12とからなる負極20の上面に、固体電解質層14を形成する方法については、従来公知の方法を採用することができ特に制限されるものではないが、本実施形態においては、例えばスピンコート法によって固体電解質材料を塗布して固体電解質層14を形成する。
(2-2) Solid Electrolyte Layer As a method for forming the solid electrolyte layer 14 on the upper surface of the negative electrode 20 composed of the negative electrode current collector 10 and the negative electrode active material layer 12 as described above, a conventionally known method is adopted. Although not particularly limited, in the present embodiment, the solid electrolyte layer 14 is formed by applying a solid electrolyte material, for example, by spin coating.

図6は、本実施形態において、スピンコート法による固体電解質材料の塗布の様子を模式的に示す図である。図6に示すように、負極集電体10と負極活物質層12とを積層してなる負極20は、鉛直方向(Z方向)の回転軸周りを所定の回転方向Drに回転自在の回転ステージ60に略水平に載置される。   FIG. 6 is a diagram schematically showing the state of application of the solid electrolyte material by spin coating in the present embodiment. As shown in FIG. 6, the negative electrode 20 formed by laminating the negative electrode current collector 10 and the negative electrode active material layer 12 is a rotary stage that is rotatable around a rotation axis in the vertical direction (Z direction) in a predetermined rotation direction Dr. 60 is mounted substantially horizontally.

したがって、本実施形態においては、負極活物質層12が形成された負極集電体10からなる負極を、負極集電体10の長さ方向に略垂直な方向において、回転ステージ60に載置できる寸法に切断してから、固体電解質層14を形成する。   Therefore, in the present embodiment, the negative electrode composed of the negative electrode current collector 10 on which the negative electrode active material layer 12 is formed can be placed on the rotary stage 60 in a direction substantially perpendicular to the length direction of the negative electrode current collector 10. After cutting into dimensions, the solid electrolyte layer 14 is formed.

回転ステージ60が所定の回転速度で回転し、回転ステージ60の回転軸上の上部位置に設けられたノズル62から、塗布液であるペースト状の固体電解質材料64が負極20に向かって吐出される。負極20の上面に滴下された固体電解質材料は、回転する回転ステージ60の遠心力によって周囲に次第に広がり、余分な固体電解質材料は負極20の端部から飛ばされる。   The rotary stage 60 rotates at a predetermined rotational speed, and a paste-like solid electrolyte material 64 as a coating solution is discharged toward the negative electrode 20 from a nozzle 62 provided at an upper position on the rotary shaft of the rotary stage 60. . The solid electrolyte material dropped on the upper surface of the negative electrode 20 gradually spreads around by the centrifugal force of the rotating rotary stage 60, and excess solid electrolyte material is blown off from the end of the negative electrode 20.

このような機構により、負極20の上面は固体電解質材料によって薄く均一に覆われ、これを乾燥硬化させることで、固体電解質層14を形成することができる。用いる固体電解質材料の組成、粘度及び固形分割合、並びに乾燥硬化の条件については、本発明の効果を損なわない範囲で、従来公知の方法に従って適宜選択すればよい。   With such a mechanism, the upper surface of the negative electrode 20 is thinly and uniformly covered with the solid electrolyte material, and the solid electrolyte layer 14 can be formed by drying and curing this. What is necessary is just to select suitably according to a conventionally well-known method about the composition of a solid electrolyte material to be used, a viscosity and solid content ratio, and the conditions of dry hardening in the range which does not impair the effect of this invention.

スピンコート法では、固体電解質材料の粘度及び回転ステージ60の回転速度によって、得られる個体電解質層14の膜厚を制御することができ、また、本実施形態における負極20のように表面に凹凸を有する被塗布物に対しても、当該凹凸に沿って膜厚の均一な薄膜状の固体電解質層14を形成することができる。   In the spin coating method, the thickness of the solid electrolyte layer 14 to be obtained can be controlled by the viscosity of the solid electrolyte material and the rotation speed of the rotary stage 60, and the surface is uneven as in the negative electrode 20 in the present embodiment. A thin-film solid electrolyte layer 14 having a uniform film thickness can be formed along the unevenness even on an object to be coated.

固体電解質層14の厚さについては、任意ではあるが、負極活物質層12と正極活物質層16とが確実に分離され、また、内部抵抗が高くなり過ぎない厚さであることが必要である。なお、負極活物質層12に凹凸を設けて増大させた表面積の効果を損なわないためには、固体電解質層14の厚さt14(図1における符号t14)と、負極活物質層12の凹凸の高低差t12(図1における符号t12)とが、関係式:t14<t12を満たすことが望ましい。   The thickness of the solid electrolyte layer 14 is arbitrary, but it is necessary that the negative electrode active material layer 12 and the positive electrode active material layer 16 be reliably separated from each other and that the internal resistance be not too high. is there. In order not to impair the effect of the increased surface area by providing irregularities on the negative electrode active material layer 12, the thickness t14 of the solid electrolyte layer 14 (symbol t14 in FIG. 1) and the irregularities of the negative electrode active material layer 12 It is desirable that the height difference t12 (symbol t12 in FIG. 1) satisfies the relational expression: t14 <t12.

(2−3)正極
上記のように形成された負極集電体10、負極活物質層12及び固体電解質層14を積層してなる積層体70の上面に、正極活物質層16を形成する方法については、従来公知の方法を採用することができ特に制限されるものではないが、本実施形態においては、例えばドクターブレード法によってペースト状の正極活物質材料を塗布して正極活物質層16を形成する。
(2-3) Positive Electrode A method of forming the positive electrode active material layer 16 on the upper surface of the laminate 70 formed by laminating the negative electrode current collector 10, the negative electrode active material layer 12, and the solid electrolyte layer 14 formed as described above. In the present embodiment, a positive electrode active material layer 16 is applied by applying a paste-like positive electrode active material by, for example, a doctor blade method. Form.

正極活物質材料としては、上記した正極活物質、導電助剤、結着材及び溶剤等を攪拌・混合(混練)して得られるものを用いることができるが、用いる正極活物質材料の組成、粘度及び固形分割合、並びに乾燥硬化の条件については、本発明の効果を損なわない範囲で、従来公知の方法に従って適宜選択すればよい。   As the positive electrode active material, a material obtained by stirring and mixing (kneading) the above-described positive electrode active material, conductive additive, binder, solvent and the like can be used. What is necessary is just to select suitably according to a conventionally well-known method about the viscosity and solid content ratio, and the conditions of dry hardening in the range which does not impair the effect of this invention.

図7はドクターブレード法による正極活物質材料の塗布の様子を模式的に示す図である。より詳しくは、図7の(a)は、ドクターブレード法によって積層体70の上面に正極活物質材料が塗布されて正極活物質層16が形成される様子を模式的に示す側面図(即ち、負極活物質層12を有する負極集電体10の主面に対して略平行な方向からみた場合にみえる図)であり、図7の(b)は、正極活物質材料が塗布されて正極活物質層16が形成される様子を模式的に示す斜視図である。   FIG. 7 is a diagram schematically showing a state of application of the positive electrode active material by the doctor blade method. More specifically, FIG. 7A is a side view schematically showing that the positive electrode active material layer 16 is formed by applying the positive electrode active material on the upper surface of the laminate 70 by the doctor blade method (that is, 7 (b) is a view seen from a direction substantially parallel to the main surface of the negative electrode current collector 10 having the negative electrode active material layer 12, and FIG. 7 (b) shows a case where the positive electrode active material is applied and the positive electrode active material is applied. It is a perspective view which shows a mode that the material layer 16 is formed typically.

正極活物質材料を吐出するノズル72は、積層体70に対して相対的に矢印Y2で示される方向に走査移動される。ノズル72の移動方向Y2において、ノズル70の後方側にはドクターブレード74が取り付けられており、ドクターブレード74の下端は、積層体70の上面に形成された固体電解質層14よりも上方位置で、吐出された正極活物質材料の上面に接触するため、これにより上面が平坦な正極活物質層16を得ることができる。 The nozzle 72 that discharges the positive electrode active material is scanned and moved relative to the stacked body 70 in the direction indicated by the arrow Y 2 . In the moving direction Y 2 of the nozzle 72, a doctor blade 74 is attached to the rear side of the nozzle 70, and the lower end of the doctor blade 74 is located above the solid electrolyte layer 14 formed on the upper surface of the laminate 70. Since the upper surface of the discharged positive electrode active material is in contact, the positive electrode active material layer 16 having a flat upper surface can be obtained.

この工程で用いるノズル72としては、図5に示したノズル40のように多数の吐出口を有するノズルであってもよいし、移動方向Y2に直交する方向(即ち矢印Xの方向)に延びるスリット状の吐出口を有するノズルであってもよい。 The nozzle 72 used in this step may be a nozzle having a large number of ejection openings like the nozzle 40 shown in FIG. 5, or extends in a direction perpendicular to the moving direction Y 2 (that is, the direction of the arrow X). A nozzle having a slit-like discharge port may be used.

このようにして、正極活物質材料を積層体70に塗布することにより、下面が固体電解質層14の凹凸に沿った凹凸を有し、上面が略平坦な正極活物質層16を、積層体70の上面に形成することができる。   In this way, by applying the positive electrode active material to the laminate 70, the positive electrode active material layer 16 having an unevenness along the unevenness of the solid electrolyte layer 14 on the lower surface and a substantially flat upper surface is formed on the laminate 70. Can be formed on the upper surface of the substrate.

上記のようにして形成された正極活物質層16の上面に、正極集電体18を積層することにより、図1に示す構造を有する本実施形態のリチウムイオン二次電池1を得ることができる。正極集電体18としては、従来公知の材料を用いることができ、例えば銅箔等の金属箔を用いることができる。   By laminating the positive electrode current collector 18 on the upper surface of the positive electrode active material layer 16 formed as described above, the lithium ion secondary battery 1 of the present embodiment having the structure shown in FIG. 1 can be obtained. . As the positive electrode current collector 18, a conventionally known material can be used, and for example, a metal foil such as a copper foil can be used.

このとき、上記正極活物質層16が硬化しないうちに正極集電体18を積層すると、正極活物質層16と正極集電体18とを互いに密着させて接合することができ、好ましい。また、正極活物質層16の上面は略平坦であるため、正極集電体18を隙間なく積層することができる。   At this time, it is preferable to stack the positive electrode current collector 18 before the positive electrode active material layer 16 is cured, because the positive electrode active material layer 16 and the positive electrode current collector 18 can be brought into close contact with each other and bonded. Moreover, since the upper surface of the positive electrode active material layer 16 is substantially flat, the positive electrode current collector 18 can be stacked without any gap.

≪変形態様≫
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明はこれらのみに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、負極活物質層12を先に形成し、当該形成においてのみ、塗布工程、乾燥工程及びプレス工程を用いた場合について説明したが、正極活物質層16を先に形成し、当該形成に塗布工程、乾燥工程及びプレス工程を用いてもよい。
≪Deformation mode≫
As mentioned above, although an example of embodiment of this invention was demonstrated, this invention is not limited only to these, A various change besides what was mentioned above is possible unless it deviates from the meaning. For example, in the above embodiment, the negative electrode active material layer 12 is formed first, and the case where the coating process, the drying process, and the pressing process are used only in the formation has been described. However, the positive electrode active material layer 16 is formed first. In addition, a coating process, a drying process, and a pressing process may be used for the formation.

正極活物質層を、本発明の電極製造方法にしたがって塗布工程、乾燥工程及びプレス工程により形成する場合、負極活物質層の場合と同様の条件等を採用すればよい。   When the positive electrode active material layer is formed by a coating process, a drying process, and a pressing process according to the electrode manufacturing method of the present invention, the same conditions as those for the negative electrode active material layer may be employed.

また、上記実施形態においては、負極活物質層12の形成においてのみ、塗布工程、乾燥工程及びプレス工程を用いた場合について説明したが、負極活物質層12及び正極活物質層16のいずれも塗布工程、乾燥工程及びプレス工程を用いて形成しても構わない。   Moreover, in the said embodiment, although the application | coating process, the drying process, and the press process were demonstrated only in formation of the negative electrode active material layer 12, all of the negative electrode active material layer 12 and the positive electrode active material layer 16 were apply | coated. You may form using a process, a drying process, and a press process.

また、上記実施形態においては、塗布工程によって負極活物質層12を形成した後、乾燥工程及びプレス工程を連続して行った後に、固体電解質層14、正極活物質層16及び正極集電体18を設ける場合について説明したが、乾燥工程を行った後、固体電解質層14、正極活物質層16及び正極集電体18を設けてから、第二の乾燥工程を行っても構わない。   Moreover, in the said embodiment, after forming the negative electrode active material layer 12 by the application | coating process, after performing a drying process and a press process continuously, the solid electrolyte layer 14, the positive electrode active material layer 16, and the positive electrode collector 18 are carried out. However, after the drying process, the second drying process may be performed after the solid electrolyte layer 14, the positive electrode active material layer 16, and the positive electrode current collector 18 are provided.

また、上記実施形態においては、本発明の負極製造方法において、塗布工程の後の乾燥工程を乾燥手段により実施する場合について説明したが、乾燥手段を用いずに自然乾燥させてもよく、また、真空乾燥を行ってもよい。   Further, in the above embodiment, in the negative electrode manufacturing method of the present invention, the case where the drying step after the coating step is performed by the drying means has been described, but it may be naturally dried without using the drying means, Vacuum drying may be performed.

なお、上記実施形態では、負極集電体10上への負極活物質層12の描画パターンを、一定間隔に並んだ複数のストライプからなるいわゆるラインアンドスペース構造としたが、描画パターンについてはこれに限定されるものではない。また、上記実施形態においては、塗布直後(プレス前)の負極活物質層12の断面形状を略半円状とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、正方形、長方形又は台形等の略矩形状であってもよい。   In the above embodiment, the drawing pattern of the negative electrode active material layer 12 on the negative electrode current collector 10 has a so-called line-and-space structure composed of a plurality of stripes arranged at regular intervals. It is not limited. In the above embodiment, the case where the cross-sectional shape of the negative electrode active material layer 12 immediately after application (before pressing) is substantially semicircular has been described. However, the present invention is not limited to this, and is square, rectangular or trapezoidal. It may be a substantially rectangular shape.

凹凸パターンを形成する必要のある負極活物質層12の形成にはノズルディスペンス法による塗布を適用しているので、種々のパターンを短時間で形成することができる。また、微細パターンの作成にもノズルディスペンス法を好適に適用することが可能である。この製造方法では、微細パターンを作成する必要があるのは最初の塗布工程、つまり活物質塗布液の塗布工程のみであり、以後の塗布工程では一様に塗布を行うことができれば足り微細パターンの作製を要しない。   Since the application by the nozzle dispensing method is applied to the formation of the negative electrode active material layer 12 that needs to form a concavo-convex pattern, various patterns can be formed in a short time. Also, the nozzle dispensing method can be suitably applied to the creation of a fine pattern. In this manufacturing method, it is only necessary to create a fine pattern only in the first coating step, that is, the coating step of the active material coating solution. If the uniform coating can be performed in the subsequent coating step, the fine pattern is sufficient. No production is required.

また、例えば、各工程において適用する塗布方法は上記に限定されるものではなく、当該工程の目的に適うものであれば他の塗布方法を適用してもよい。例えば、上記した実施形態では、固体電解質層14を形成するのにスピンコート法を適用しているが、塗布対象面の凹凸に追従した薄膜を形成することのできる方法であれば他の方法、例えばスプレーコート法によって固体電解質材料を塗布してもよい。   For example, the coating method applied in each step is not limited to the above, and other coating methods may be applied as long as they meet the purpose of the step. For example, in the above-described embodiment, the spin coating method is applied to form the solid electrolyte layer 14, but any other method can be used as long as it can form a thin film that follows the unevenness of the surface to be coated. For example, the solid electrolyte material may be applied by a spray coating method.

また例えば、上記実施形態では、正極活物質層16を形成するのにドクターブレード法を適用しているが、塗布対象面と接する下面がその凹凸に追従し、かつ上面を略平坦に仕上げることが可能な塗布方法であれば他の方法であってもよい。このような目的を達成するには正極活物質材料の粘度があまり高くないことが望ましいが、言い換えれば、正極活物質材料の粘度が適切に選ばれていればドクターブレードを用いなくても下面を凹凸にかつ上面を略平坦に仕上げることは可能であり、例えばノズルディスペンス法やスリットコート法、バーコート法等で塗布してもよい。   Further, for example, in the above embodiment, the doctor blade method is applied to form the positive electrode active material layer 16, but the lower surface in contact with the surface to be coated follows the unevenness, and the upper surface may be finished to be substantially flat. Any other application method may be used as long as it is possible. In order to achieve such an object, it is desirable that the viscosity of the positive electrode active material is not so high. In other words, if the viscosity of the positive electrode active material is appropriately selected, the lower surface can be removed without using a doctor blade. It is possible to finish the unevenness and to make the upper surface substantially flat. For example, it may be applied by a nozzle dispensing method, a slit coating method, a bar coating method, or the like.

また、上記実施形態においては、図1に示す構造の全固体型のリチウムイオン二次電池を作製する場合について説明したが、これに限らず、本発明は、線状の活物質層(活物質パターン)を有するものであれば種々の構造のリチウムイオン二次電池を作製する場合にも適用することができる。   In the above-described embodiment, the case where the all-solid-state lithium ion secondary battery having the structure shown in FIG. 1 is manufactured has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention is not limited to a linear active material layer (active material As long as it has a pattern), it can also be applied to the production of lithium ion secondary batteries having various structures.

例えば、本発明は、図8に示す構造のリチウムイオン二次電池を製造する方法としても適用できる。図8は、本発明の変形態様において製造されるリチウムイオン二次電池の概略縦断面図である。図8に示すリチウムイオン二次電池201においては、負極集電体110の一方の面(図8における上側の面)に、上記本発明の電池用電極製造方法によって負極活物質層112が設けられて、負極が構成されている。また、正極集電体118の一方の面(図8における下側の面)に、上記本発明の電池用電極製造方法によって正極活物質層116が設けられて、正極が構成されている。   For example, the present invention can be applied as a method for manufacturing a lithium ion secondary battery having the structure shown in FIG. FIG. 8 is a schematic longitudinal sectional view of a lithium ion secondary battery manufactured in a modified embodiment of the present invention. In the lithium ion secondary battery 201 shown in FIG. 8, the negative electrode active material layer 112 is provided on one surface (the upper surface in FIG. 8) of the negative electrode current collector 110 by the battery electrode manufacturing method of the present invention. Thus, the negative electrode is configured. Moreover, the positive electrode active material layer 116 is provided on one surface (the lower surface in FIG. 8) of the positive electrode current collector 118 by the battery electrode manufacturing method of the present invention to constitute a positive electrode.

そして、負極(負極活物質層112及び負極集電体110)及び正極(正極活物質層116及び正極集電体118)が、例えば絶縁性材料からなるスペーサ202を介して対向して設置されており、電池缶に入れた後、負極集電体110、スペーサ202及び正極集電体118によって形成された内部空間に電解液114を注入し、電池缶を密閉すること等により、リチウムイオン二次電池201が構成されている。なお、内部空間にはセパレータが介在していてもよい。   Then, the negative electrode (the negative electrode active material layer 112 and the negative electrode current collector 110) and the positive electrode (the positive electrode active material layer 116 and the positive electrode current collector 118) are placed facing each other with a spacer 202 made of, for example, an insulating material. The lithium ion secondary is injected into the internal space formed by the negative electrode current collector 110, the spacer 202, and the positive electrode current collector 118, and the battery can is sealed after being put in the battery can. A battery 201 is configured. A separator may be interposed in the internal space.

1、201・・・リチウムイオン二次電池、
10、110・・・負極集電体、
12、112・・・負極活物質層、
12A・・・負極活物質層パターン、
14・・・固体電解質層、
16、116・・・正極活物質層、
18、118・・・正極集電体、
20・・・構造体(負極)、
20A・・・シート状負極、
30・・・巻出しローラ、
32・・・搬送ローラ、
34、34a、34b・・・搬送ローラ、
36・・・巻取りローラ、
36a、36b・・・搬送ローラ、
38a、38b・・・搬送ローラ、
40・・・ノズル、
40x・・振動発生装置、
42・・・乾燥手段、
44・・・ドライエアー、
46a、46b・・・ローラ、
50・・・ロール状負極、
52・・・加熱乾燥炉、
60・・・回転ステージ、
62・・・ノズル、
64・・・固体電解質材料、
70・・・構造体、
72・・・ノズル、
74・・・ドクターブレード、
114・・・電解液、
202・・・スペーサ。
1,201 ... Lithium ion secondary battery,
10, 110 ... negative electrode current collector,
12, 112 ... negative electrode active material layer,
12A ... negative electrode active material layer pattern,
14 ... solid electrolyte layer,
16, 116 ... positive electrode active material layer,
18, 118 ... positive electrode current collector,
20 ... Structure (negative electrode),
20A ... sheet-like negative electrode,
30 ... Unwinding roller,
32 ... Conveying roller,
34, 34a, 34b ... conveying rollers,
36 ... take-up roller,
36a, 36b ... conveying rollers,
38a, 38b ... conveying rollers,
40 ... Nozzle,
40x ... Vibration generator,
42 ... drying means,
44 ... Dry air,
46a, 46b ... rollers,
50 ... Rolled negative electrode,
52 ... heating and drying furnace,
60 ... rotary stage,
62 ... Nozzle,
64 ... Solid electrolyte material,
70: Structure,
72 ... Nozzle,
74 ... Doctor blade,
114 ... electrolyte,
202: Spacer.

Claims (6)

ペースト状の活物質材料を線状に吐出するノズルを集電体に対して相対移動させて、前記集電体上に線状の活物質パターンを形成する塗布工程と、
前記活物質パターンを乾燥させる乾燥工程と、
乾燥した前記活物質パターンにプレス加工を施すプレス工程と、を含み、
前記塗布工程において、前記活物質パターンの長さ方向に略垂直な方向に前記ノズルに振動を加えながら、前記ノズルから前記活物質材料を吐出させること、
を特徴とする電池用電極製造方法。
An application step of forming a linear active material pattern on the current collector by moving a nozzle for discharging the paste-like active material material in a linear shape relative to the current collector;
A drying step of drying the active material pattern;
A pressing step of pressing the dried active material pattern,
Discharging the active material from the nozzle while applying vibration to the nozzle in a direction substantially perpendicular to the length direction of the active material pattern in the application step;
A method for producing an electrode for a battery.
前記塗布工程において、前記振動の振動数が25Hz〜10kHzであること、
を特徴とする請求項1に記載の電池用電極製造方法。
In the coating step, the vibration frequency is 25 Hz to 10 kHz.
The battery electrode manufacturing method according to claim 1, wherein:
前記塗布工程において、前記振動の振幅が30〜400μmであること、
を特徴とする請求項1に記載の電池用電極製造方法。
In the coating step, the vibration amplitude is 30 to 400 μm,
The battery electrode manufacturing method according to claim 1, wherein:
ペースト状の活物質材料を線状に吐出するノズルと、
集電体上に線状の活物質パターンを形成するために前記ノズルを前記集電体に対して相対移動させる走査手段と、
前記集電体上に形成された前記活物質パターンを乾燥させる乾燥手段と、
前記ノズルに振動を加えるための振動発生装置と、
を含むこと、
を特徴とする電池用電極製造装置。
A nozzle that discharges a paste-like active material in a line;
Scanning means for moving the nozzle relative to the current collector to form a linear active material pattern on the current collector;
Drying means for drying the active material pattern formed on the current collector;
A vibration generator for applying vibration to the nozzle;
Including,
A battery electrode manufacturing apparatus.
前記振動発生装置が、25Hz〜10kHzの周波数の振動を前記ノズルに加えることができる制御手段を含むこと、
を特徴とする請求項4に記載の電池用電極製造装置。
The vibration generating device includes a control unit capable of applying a vibration having a frequency of 25 Hz to 10 kHz to the nozzle;
The battery electrode manufacturing apparatus according to claim 4.
前記振動発生装置が、30〜400μmの振幅の振動を前記ノズルに加えることができる制御手段を含むこと、
を特徴とする請求項4又は5に記載の電池用電極製造装置。
The vibration generator includes a control unit capable of applying vibration with an amplitude of 30 to 400 μm to the nozzle;
The battery electrode manufacturing apparatus according to claim 4 or 5.
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