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WO2014041928A1 - 電極ロール体及び電極ロール体の製造方法 - Google Patents

電極ロール体及び電極ロール体の製造方法 Download PDF

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WO2014041928A1
WO2014041928A1 PCT/JP2013/071336 JP2013071336W WO2014041928A1 WO 2014041928 A1 WO2014041928 A1 WO 2014041928A1 JP 2013071336 W JP2013071336 W JP 2013071336W WO 2014041928 A1 WO2014041928 A1 WO 2014041928A1
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sheet
roll body
base material
peripheral surface
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French (fr)
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安島　成雄
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Envision AESC Energy Devices Ltd
Original Assignee
NEC Energy Devices Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to an electrode roll body used for manufacturing a secondary unit battery such as a lithium ion battery and a manufacturing method thereof.
  • lithium ion secondary batteries that can operate at room temperature and have high energy density have attracted attention.
  • the lithium ion secondary battery In addition to the characteristic of high energy density, the lithium ion secondary battery also has a characteristic of excellent response because of low impedance.
  • the sheet-like positive electrode and the sheet-like negative electrode used in the lithium ion secondary battery are cut out from a long sheet member (sheet-like electrode base material) having a predetermined width, which is a base material having a larger area. It has become.
  • the sheet-like electrode base material as described above When the sheet-like electrode base material as described above is put into the cutting process, it is prepared in a state of being wound around a cylindrical member.
  • a sheet-like electrode base material for a positive electrode is formed by applying a positive electrode active material made of lithium manganate or the like on the front and back of an aluminum base material, but the cylindrical member is smaller than the width of the cylindrical member. While winding the sheet electrode base material having a width or feeding the sheet electrode base material from the cylindrical member, the positive electrode active material particles dropped from the sheet electrode base material are as described above. It may stick to the cylindrical member.
  • the active material particles adhering to the cylindrical member are formed into a sheet shape due to static electricity or vibration.
  • the sheet-like electrode base material is wound while pressing the active material particles, so that the active material particle shape is transferred to the sheet-like electrode base material or the dropped active material.
  • the number of non-defective electrodes that can be cut out from the sheet electrode base material decreases due to the phenomenon that the material is stacked on the battery or the sheet electrode base material is damaged by the active material particles. However, there was a possibility that the production efficiency would decrease.
  • the electrode roll body which concerns on this invention is an electrode roll body by which the sheet-like electrode base material used as the electrode used for an electrochemical element is wound up by cutting out.
  • a cylindrical member made of resin having a peripheral surface of a predetermined width, a flexible film attached to and detached from the peripheral surface, and the sheet-like electrode base material wound on the flexible film. Become.
  • the flexible film is fixed to the peripheral surface by a double-sided tape.
  • the adhesive strength differs between the front and back adhesive layers of the double-sided tape, and an adhesive layer having a weak adhesive strength is brought into contact with the peripheral surface.
  • the method for producing an electrode roll body according to the present invention is a method for producing an electrode roll body in which a sheet-like electrode base material to be used as an electrode for an electrochemical element is wound up by cutting, and a peripheral surface having a predetermined width A mounting step of mounting a flexible film on the peripheral surface of the resin-made cylindrical member, and a winding step of winding the sheet-like electrode base material on the flexible film.
  • the flexible film is fixed to the peripheral surface with a double-sided tape.
  • the adhesive strength differs between the front and back adhesive layers of the double-sided tape, and an adhesive layer having a weak adhesive strength is brought into contact with the peripheral surface.
  • the electrode roll body since a removable flexible film is provided on the peripheral surface of the cylindrical member, even if the active material particles fall off from the sheet-like electrode base material, it is flexible.
  • the active material particles are transferred to the sheet-like electrode base material by the fallen active material particles. The production efficiency is improved because the sheet electrode base material is not damaged by the active material particles.
  • the shape of the active material particles is transferred to the sheet-shaped electrode base material due to the dropped active material particles, or the sheet-shaped electrode base material is the active material. It is possible to provide an electrode roll body capable of manufacturing a battery having stable electrical characteristics and excellent reliability without being damaged by particles.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the internal structure of a unit cell 100 manufactured by an electrode roll body according to an embodiment of the present invention.
  • a lithium ion secondary unit battery which is a kind of electrochemical element, in which charging and discharging are performed by moving lithium ions between a negative electrode and a positive electrode will be described as an example of the unit battery 100.
  • FIG. 1 is a perspective view transparently showing the unit battery 100.
  • the battery body 110 of the unit battery 100 includes an electrode laminate 60 in which a plurality of sheet-like positive electrodes and a plurality of sheet-like negative electrodes are laminated via separators, and an electrolyte solution (both not shown) are rectangular in a plan view.
  • the laminate film exterior material 90 is housed in a structure.
  • Each sheet-like positive electrode is conductively connected to the positive electrode lead-out tab 120 via a current collector (not shown).
  • each sheet-like negative electrode is also conductively connected to the negative electrode lead-out tab 130 via a current collector (not shown).
  • a positive electrode pull-out tab 120 is drawn from one end (side) of the battery main body 110, and a negative electrode pull-out tab 130 is drawn from the other end (side) opposite to the one end. .
  • the positive electrode pull-out tab 120 and the negative electrode pull-out tab 130 are both planar, and are connected to the sheet-shaped positive electrode and the sheet-shaped negative electrode directly or via a current collector, as described above, in the laminate film exterior material 90, respectively. Yes.
  • the laminate film exterior material 90 is composed of a metal laminate film having a heat sealing resin layer. More specifically, for example, two metal laminate films are laminated with the heat sealing resin layers facing each other to form a laminate film exterior material 90, and an electrode laminate having a sheet-like positive electrode, a sheet-like negative electrode, and a separator. The outer periphery of the laminate film exterior material 90 is heat-sealed in a state where the body 60 and the electrolytic solution are accommodated therein, so that the inside is sealed.
  • drawer tabs metal pieces such as the positive electrode pull-out tab 120 and the negative electrode pull-out tab 130 drawn from the battery main body 110 made of the laminate film exterior member 90
  • separator is disposed inside the laminate film exterior member 90.
  • a sheet-like positive electrode or a sheet-like negative electrode laminated via a liquid electrolyte or an electrolytic solution is referred to as an “electrode”.
  • the sheet laminate positive electrode and the sheet-like negative electrode are laminated via the separator.
  • the thing which makes a laminated body by winding a thing and compressing this is also contained.
  • the material of the positive electrode pull-out tab 120 is aluminum or an aluminum alloy
  • the material of the negative electrode pull-out tab 130 is nickel
  • a material obtained by nickel plating other metals nickel plating.
  • Materials such as nickel-plated copper) and nickel and other metal clads nickel clad materials such as nickel-copper clad are generally used.
  • a positive electrode extraction tab 120 made of aluminum and a negative electrode extraction tab 130 made of nickel-plated copper are used.
  • the electrode roll body 600 is a sheet-shaped positive electrode or sheet-shaped negative electrode used for the unit battery 100, which is a base material used when cutting out the sheet-shaped positive electrode and the sheet-shaped negative electrode, and has a predetermined width and a longer area than each sheet-shaped electrode.
  • the electrode base material 500 is wound up. In order to wind up such a sheet-like electrode base material 500, a cylindrical member 200 is used.
  • the electrode roll body in the present invention includes not only a sheet-like electrode but also a cylindrical member.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a cylindrical member 200 used in the electrode roll body 600 according to the embodiment of the present invention.
  • the cylindrical member 200 is a cylindrical member having a through-hole 210 as shown in the figure, and the material is particularly limited as long as it has a predetermined strength that does not deform when wound while applying tension to the electrode. Instead, it is possible to select a metal such as aluminum or stainless steel, a resin such as ABS or polycarbonate, a plastic, paper, a composite of these, or a mixture of other fibers. Among these, from the viewpoint of weight and strength, a resin or a reinforced plastic is preferable, and for example, an ABS resin can be used.
  • the width A of the peripheral surface 220 around which the sheet-like electrode base material 500 is wound may be arbitrarily determined.
  • the width A of the peripheral surface 220 can be 800 mm
  • the outer diameter of the cylindrical member 200 can be ⁇ 180 mm
  • the inner diameter of the through-hole 210 can be ⁇ 150 mm.
  • the electrode roll body is obtained by winding the sheet-like electrode base material 500 having a width smaller than the width A of the peripheral surface 220 around the cylindrical member 200 as described above.
  • the cylindrical member 200 Since the cylindrical member 200 is repeatedly used, the active material particles remain attached to the cylindrical member, and the next time the sheet-like electrode base material 500 is wound around the cylindrical member 200, the cylindrical member 200 The active material is wound from the sheet-like member into the sheet-like base material, and the sheet-like electrode base material 500 is wound while pressing the active material particles, whereby the shape of the active material particles is transferred to the sheet-like electrode base material 500.
  • the sheet electrode base material 500 is prevented from being damaged by the active material particles.
  • the removable electrode film 500 is wound around the circumferential surface 220 of the cylindrical member 200 and the removable electrode film 500 is wound up. Yes.
  • the flexibility of the portion where the active material adheres is determined.
  • the conventional problem is solved by removing the conductive film and newly exposing the flexible film surface to which the active material is not attached or replacing it with a new flexible film 400.
  • FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of the electrode roll body 600 according to the embodiment of the present invention.
  • the detachable flexible film 400 is attached to the cylindrical member in the width direction of the cylindrical member 200.
  • An adhesive portion for fixing 400 is provided.
  • a paste-like member can be applied to the adhesive portion or a double-sided tape can be applied, but it is preferable to use the double-sided tape 300 from the viewpoint of handling described later.
  • the size of the double-sided tape 300 is not particularly limited as long as the flexible film can be fixed.
  • the length along the width A of the cylindrical member is 500 mm to 600 mm in the circumferential direction.
  • the along tape width can be about 20 mm.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a double-sided tape 300 used in the electrode roll body 600 according to the embodiment of the present invention.
  • the double-sided tape 300 includes a base 310 made of PET or the like, and a first adhesive layer 311 and a second adhesive layer 312 made of an acrylic adhesive applied to the front and back of the base 310.
  • the first adhesive layer 311 and the second adhesive layer 312 have different adhesive forces. For example, if the adhesive strength of the first adhesive layer 311 is weaker than the adhesive strength of the second adhesive layer 312, the first adhesive layer 311 with the weaker adhesive strength contacts the peripheral surface 220 of the cylindrical member 200.
  • the flexible film 400 is arranged around the cylindrical member 200 such that the second adhesive layer 312 having the stronger adhesive force contacts the flexible film 400.
  • the double-sided tape 300 can be easily peeled off from the peripheral surface 220 of the cylindrical member 200, and the ease of replacement of the flexible film 400 can be enhanced. Moreover, the demerit that the component of the 1st adhesion layer 311 remains on the surrounding surface 220 of the cylindrical member 200 when the double-sided tape 300 is peeled from the surrounding surface 220 of the cylindrical member 200 can also be eliminated. .
  • the flexible film 400 may be in the form of a sheet having a thickness of about 5 ⁇ m to 1 mm.
  • a sheet having a thickness of about 5 ⁇ m to 1 mm.
  • paper, metal, resin, plastic, etc. can be used.
  • the thickness is preferably about 50 ⁇ m to 250 ⁇ m.
  • the length along the width direction of the cylindrical member is equal to or smaller than the width A of the cylindrical member, and is the length along the circumference of the cylindrical member equal to the circumference length? Longer than that is preferable. If the width A of the peripheral surface 220 of the cylindrical member is 800 mm and the outer diameter is ⁇ 180 mm, the flexible film having a dimension of, for example, 700 mm ⁇ 700 mm can be used.
  • the first adhesive layer 311 of the double-sided tape 300 is attached to the peripheral surface 220 of the cylindrical member 200, the second adhesive layer 312 is attached to the flexible film 400, and then the flexible film 400 is shown in FIG. As shown in FIG. 6, by winding the cylindrical member 200 one or more times, the state shown in FIG. 6 is obtained, and preparation for winding the sheet-like electrode base material 500 around the cylindrical member 200 is completed.
  • the sheet-like electrode base material 500 is manufactured as follows.
  • a composite material of lithium manganate and lithium nickelate as a positive electrode active material, carbon black as a conductive agent, polyvinylidene fluoride as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent A slurry for positive electrode is prepared by mixing with the solution.
  • the slurry for positive electrode thus adjusted is applied intermittently or continuously on both surfaces of an aluminum foil (thickness: 20 ⁇ m) as a positive electrode current collector, and the solvent is removed by heating, and further pressurized with a roller. Finally, the thickness of the positive electrode sheet-like electrode base material 500 is set to about 200 ⁇ m.
  • the sheet-like electrode base material 500 for the negative electrode was prepared by mixing a graphite powder as a negative electrode active material, polyvinylidene fluoride as a binder, and an NMP solution as a solvent to prepare a negative electrode slurry.
  • the slurry for negative electrode can be obtained by applying it intermittently or continuously on both surfaces of a copper foil as a negative electrode current collector, removing the solvent by heating, and pressurizing with a roller.
  • the sheet-like electrode base material 500 wound by the electrode roll body 600 of the present invention either a positive electrode or a negative electrode can be used.
  • FIG. 7 shows the electrode roll body 600 according to the present invention, in which the sheet-like electrode base material 500 as described above is wound around a cylindrical member 200.
  • the electrode roll body 600 as described above is attached to a feeding device and a cutting device (not shown), and, for example, as shown in FIG. And then cut as shown in BB ′ to obtain a plurality of sheet-like positive electrodes and a plurality of sheet-like negative electrodes used for the electrode laminate 60 of the unit battery 100. it can.
  • a cut in the BB ′ direction is first performed along the longitudinal direction of the sheet-like base material 500, and later shown in AA ′. You may make it perform the cut of a direction.
  • the active material particles fall off from the sheet-like electrode base material 500.
  • the sheet-like electrode base material 500 is wound around the cylindrical member 200, the active material particles dropped off transfer the shape of the active material particles to the sheet-like electrode base material 500, thereby making the active material uneven.
  • a step is produced by attaching the double-sided tape 300 or the flexible film 400 to the cylindrical member 200.
  • the step is formed in the width direction and the length direction of the sheet-like base material. Unlike the local step due to foreign matter, etc., it can be mitigated by winding the current collector foil on the innermost peripheral side of the electrode roll body for at least one turn. It is possible to prevent the battery characteristics and reliability from being affected.
  • the active material particles that have fallen off cause the shape of the active material particles to be transferred to the sheet-like electrode base material 500, or the sheet-like electrode base material 500.
  • the electrode roll body 600 can be provided which can be manufactured without damage to the active material particles, which has stable electrical characteristics and excellent reliability.
  • the electrode roll body of the present invention even if the active material particles fall off from the sheet-like electrode base material, it becomes possible to eliminate the influence of the particles by exchanging the removable flexible film. Industrial applicability, such as improved production efficiency.
  • Electrode laminate 90 ... Laminate film exterior material, 100 ... Unit battery, DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Battery body part, 120 ... Positive electrode extraction tab, 130 ... Negative electrode extraction tab, 200 ... Cylindrical member, 210 ... Through-hole, 220 ... Peripheral surface, 300 ... Double-sided tape, 310 ... base material, 311 ... first adhesive layer, 312 ... second adhesive layer, 400 ... flexible film, 500 ... sheet electrode base material, 600 ... ⁇ Electrode roll body

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Description

電極ロール体及び電極ロール体の製造方法
　本発明は、リチウムイオン電池などの二次単位電池の製造に用いる電極ロール体及びその製造方法に関する。
　近年、環境問題から、戸建て住宅などの家庭用途や、輸送機器、建設機器等の産業用途に用いることが可能な、風力発電、太陽光発電等から得られるクリーンエネルギーが注目されている。しかし、クリーンエネルギーは状況に応じた出力の変動が大きいという問題を有している。例えば、太陽光発電によるエネルギーは、太陽が昇っている日中には得られるが、太陽が沈んだ後の夜間には得られない。
　クリーンエネルギーの出力を安定化するために、クリーンエネルギーを一時的に電池に蓄える技術が用いられる。例えば、電池に蓄えられた太陽光エネルギーは、太陽が沈んだ後の夜間にも利用可能となる。このようなクリーンエネルギーを蓄えるための電池としては、一般的に鉛電池が使用されていたが、鉛蓄電池は一般的に大型であり、エネルギー密度が低い、という欠点がある。
　そこで、近年では、常温で作動可能であり、エネルギー密度も高いリチウムイオン二次電池が注目されている。リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高いという特性に加えて、インピーダンスが低いため応答性に優れている、という特徴も有する。
　このようなリチウムイオン二次電池の内部構造の一例としては、複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレータを介して積層された電極積層体、および電解液が、平面視で矩形のラミネートフィルム外装材内に収容された構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２－５４１９８号公報
　リチウムイオン二次電池に用いられるシート状正極やシート状負極は、より広い面積を有するそれぞれの母材となる所定幅を有する長尺状のシート部材（シート状電極母材）より切り出されるようになっている。
　上記のようなシート状電極母材は、切り出し工程に投入される際には、円筒状部材に巻き取られた状態で準備される。
　例えば正極用のシート状電極母材は、アルミニウム製の基材の表裏にマンガン酸リチウムなどからなる正極活物質が塗布されてなるものであるが、円筒状部材に円筒状部材の幅よりも小さい幅のシート状電極母材を巻き取ったり、或いは、円筒状部材からシート状電極母材を繰り出したりしている間に、シート状電極母材から脱落した正極活物質の粒子が上記のような円筒状部材に付着してしまうようなことがある。
　円筒状部材については、繰り返し利用するものであるので、次回、円筒状部材にシート状電極母材を巻回する際には、円筒状部材に付着した活物質粒子が静電気や振動などでシート状母材に巻き込まれる場合があり、シート状電極母材が活物質粒子を押圧しながら巻回されることにより、シート状電極母材に活物質粒子の形状が転写されてしまったり、脱落した活物質を付着したまま電池に積層されたり、或いはシート状電極母材が活物質粒子により損傷してしまったりする、という事象が発生し、シート状電極母材から切り出せる電極の良品の数が減少し、生産効率が低下してしまう、という可能性があった。
　本発明は、上記のような問題を解決するものであって、本発明に係る電極ロール体は、切り出すことによって電気化学素子に用いる電極となるシート状電極母材が巻き取られる電極ロール体であって、所定幅の周面を有する樹脂製の円筒状部材と、前記周面に着脱する可撓性フィルムと、前記可撓性フィルム上に巻回される前記シート状電極母材と、からなる。
　また、本発明に係る電極ロール体は、前記可撓性フィルムは、両面テープにより前記周面に固定される。
　また、本発明に係る電極ロール体は、前記両面テープの表裏の粘着層で粘着力が異なり、粘着力の弱い粘着層が前記周面に当接される。
　また、本発明に係る電極ロール体の製造方法は、切り出すことによって電気化学素子に用いる電極となるシート状電極母材が巻き取られる電極ロール体の製造方法であって、所定幅の周面を有する樹脂製の円筒状部材の前記周面に可撓性フィルムを装着する装着工程と、前記可撓性フィルム上に前記シート状電極母材を巻回する巻回工程と、を有する。
　また、本発明に係る電極ロール体の製造方法は、前記装着工程では、前記可撓性フィルムは両面テープにより前記周面に固定される。
　また、本発明に係る電極ロール体の製造方法は、前記両面テープの表裏の粘着層で粘着力が異なり、粘着力の弱い粘着層が前記周面に当接される。
　本発明に係る電極ロール体によれば、円筒状部材の周面には着脱可能な可撓性フィルムが設けられているので、シート状電極母材から活物質粒子が脱落しても、可撓性フィルムを新品の交換することで、円筒状部材にシート状電極母材が巻回される際に、脱落した活物質粒子により、シート状電極母材に活物質粒子の形状が転写されてしまったり、或いはシート状電極母材が活物質粒子により損傷してしまったりすることがなく、生産効率が向上する。
　また、本発明に係る電極ロール体の製造方法によれば、脱落した活物質粒子により、シート状電極母材に活物質粒子の形状が転写されてしまったり、或いはシート状電極母材が活物質粒子により損傷してしまったりすることがなく、安定した電気特性を有し、信頼性に優れた電池を製造することが可能な電極ロール体を提供することができる。
本発明の実施形態に係る電極ロール体６００により製造される単位電池１００の内部構造を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電極ロール体６００に用いる円筒状部材２００を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電極ロール体６００の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る電極ロール体６００に用いる両面テープ３００の断面の模式図である。 本発明の実施形態に係る電極ロール体６００の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る電極ロール体６００の製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る電極ロール体６００を示す図である。 本発明の実施形態に係る電極ロール体６００からシート状電極を切り出す工程を説明する図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る電極ロール体により製造される単位電池１００の内部構造を説明する図である。本実施形態においては、単位電池１００として、リチウムイオンが負極と正極とを移動することにより充放電が行われる、電気化学素子の１種であるリチウムイオン二次単位電池を例に説明する。
　図１は単位電池１００を透過的に示す斜視図である。単位電池１００の電池本体部１１０は、複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレータを介して積層された電極積層体６０、および電解液（いずれも図示しない）が、平面視で矩形のラミネートフィルム外装材９０内に収容された構造となっている。
　それぞれのシート状正極は、不図示の集電体を介して正極引き出しタブ１２０に導電接続される。同様に、それぞれのシート状負極も、不図示の集電体を介して負極引き出しタブ１３０に導電接続されている。
　そして、電池本体部１１０の一方の端部（辺）からは正極引き出しタブ１２０が、また、前記一方の端部と対向する他方の端部（辺）からは負極引き出しタブ１３０が引き出されている。
　正極引き出しタブ１２０及び負極引き出しタブ１３０は、いずれも平面状で、ラミネートフィルム外装材９０内において、前記したようにそれぞれシート状正極、シート状負極と直接または集電体などを介して接続されている。
　ラミネートフィルム外装材９０は、熱融着樹脂層を有する金属ラミネートフィルムにより構成されている。より具体的には、例えば２枚の金属ラミネートフィルムが、熱融着樹脂層同士を相対して重ねられてラミネートフィルム外装材９０を構成し、シート状正極、シート状負極およびセパレータを有する電極積層体６０や電解液を、内部に収容した状態でラミネートフィルム外装材９０の外周辺が熱シールされることで、その内部が密閉されている。
　ここで、ラミネートフィルム外装材９０よりなる電池本体部１１０から引き出される正極引き出しタブ１２０や負極引き出しタブ１３０などの金属片は、「引き出しタブ」と称することとし、ラミネートフィルム外装材９０の内側でセパレータや電解液などを介して積層されているシート状正極やシート状負極を「電極」と称する。
　なお、電極積層体６０には、上記のように複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレータを介して積層したものの他に、シート状正極とシート状負極とがセパレータを介し積層したものを巻回し、これが圧縮されることにより積層体をなすものも含まれる。
　上記のような単位電池１００においては、正極引き出しタブ１２０の材質としてはアルミニウムまたはアルミニウム合金が、また、負極引き出しタブ１３０の材質としては、ニッケル、他の金属にニッケルメッキを施した材料（ニッケルメッキ材。例えば、ニッケルメッキをした銅など）、ニッケルと他の金属のクラッド（ニッケルクラッド材。例えば、ニッケル－銅クラッドなど）が一般的に用いられている。本実施形態においては、アルミニウム製の正極引き出しタブ１２０が、また、ニッケルメッキをした銅からなる負極引き出しタブ１３０がそれぞれ用いられている。
　次に以上のような単位電池１００を製造する工程で用いられる電極ロール体６００について説明する。
　電極ロール体６００は、単位電池１００に用いられるシート状正極やシート状負極を切り出す際の母材となる、所定幅を有し長尺状で、個々のシート状電極より広い面積を有するシート状電極母材５００を巻き取ったものである。このようなシート状電極母材５００を巻き取るためには、円筒状部材２００が用いられる。本発明における電極ロール体とは、シート状電極だけでなく、円筒状部材を含めたものをいう。
　図２は本発明の実施形態に係る電極ロール体６００に用いる円筒状部材２００を説明する図である。
　円筒状部材２００は、図示するような貫通孔２１０を有する円筒形状をなした部材であり、材質は電極に張力をかけながら巻いた際に変形しない程度の所定の強度あれば特に限定されるものではなく、アルミやステンレスなどの金属製、ＡＢＳやポリカーボネートなどの樹脂製、プラスチック製、紙製、あるいはこれらを複合したり、その他の繊維などを混ぜ込んだものを選択することが出来る。なかでも重量や強度の観点からすると、樹脂製か強化プラスチック製が好ましく、例えばＡＢＳ樹脂により構成することができる。円筒状部材２００において、シート状電極母材５００を巻き取る周面２２０の幅Ａは任意に定めれば良い。
　１つの例として、周面２２０の幅Ａを８００ｍｍとし、円筒状部材２００の外径はφ１８０ｍｍ、また、貫通孔２１０の内径はφ１５０ｍｍとすることができる。
　以上のような円筒状部材２００に、周面２２０の幅Ａよりも小さい幅のシート状電極母材５００を巻き取っていくことで電極ロール体を得ることになる。
　円筒状部材２００については、繰り返し利用するものであるので、円筒状部材に活物質粒子が付着したままにして、次回、円筒状部材２００にシート状電極母材５００を巻回する際に、円筒状部材からシート状母材に活物質が巻き込まれ、シート状電極母材５００が活物質粒子を押圧しながら巻回されることにより、シート状電極母材５００に活物質粒子の形状が転写されてしまったり、付着したり、或いはシート状電極母材５００が活物質粒子により損傷してしまったりすることが無いようにしている。
　そこで、本発明に係る電極ロール体６００においては、円筒状部材２００の周面２２０には、着脱可能な可撓性フィルム４００を配した上で、シート状電極母材５００を巻き取るようにしている。
　このように、本発明においては、円筒状部材２００を繰り返し利用している間に、可撓性フィルム４００に活物質粒子が付着してしまった場合には、活物質が付着した箇所の可撓性フィルムを取り除き活物質が付着していない可撓性フィルム面をあらたに露出させるか、新品の可撓性フィルム４００に交換することで、従来の問題を解消している。
　図３は本発明の実施形態に係る電極ロール体６００の製造工程を示す図である。円筒状部材２００の周面２２０に、着脱可能な可撓性フィルム４００を配する上では、まず、図３に示すように、円筒状部材２００の幅方向に、円筒状部材に可撓性フィルム４００を固定するための粘着部を設ける。粘着部には、ペースト状の部材を塗布したり、両面テープを適用したりすることができるが、後述する取扱いの観点から両面テープ３００を用いるのが好ましい。このとき、両面テープ３００の寸法は、可撓性フィルムを固定することができれば特に限定されるものではないが、例えば円筒状部材の幅Ａに沿った長さを５００ｍｍ～６００ｍｍ、円周方向に沿ったテープ幅を２０ｍｍ程度とすることできる。
　電極ロール体６００の製造に用いる両面テープ３００には、表裏の粘着層で粘着力が異なるものを利用することが好ましい。図４は本発明の実施形態に係る電極ロール体６００に用いる両面テープ３００の断面の模式図である。
　両面テープ３００は、ＰＥＴなどからなる基材３１０と、基材３１０の表裏に塗布されたアクリル系粘着剤よりなる第１粘着層３１１、第２粘着層３１２とから構成されている。ここで、第１粘着層３１１と第２粘着層３１２とは、粘着力が異なるようにされている。例えば、第２粘着層３１２の粘着力より第１粘着層３１１の粘着力が弱くされているとすると、粘着力が弱い方の第１粘着層３１１が円筒状部材２００の周面２２０に当接し、粘着力の強い方の第２粘着層３１２が可撓性フィルム４００に当接するようにして、円筒状部材２００の周囲に可撓性フィルム４００を配するようにする。
　上記のように構成することで、両面テープ３００を円筒状部材２００の周面２２０から剥がしやすくして、可撓性フィルム４００の交換容易性を高めることが可能となる。また、両面テープ３００を円筒状部材２００の周面２２０から剥がしたときに、円筒状部材２００の周面２２０上に第１粘着層３１１の成分が残ってしまう、というデメリットも解消することができる。
　可撓性フィルム４００としては、厚さが５μｍ～１ｍｍ程度のシート状であればよく、例えば、紙製、金属製、樹脂製、プラスチック製などを用いることができるが、可撓性フィルム自体の無塵性や取扱い安さを考量すると、ＰＥＴなどのフィルムを用いることが好ましく、その厚さは、５０μｍ～２５０μｍ程度のものが好適である。寸法としては、円筒状部材の幅方向に沿った長さは、円筒状部材の幅Ａと同じかそれよりも狭く、円筒状部材の円周に沿った長さは、円周長と同じか、それよりも長いことが好ましい。円筒状部材の周面２２０の幅Ａが８００ｍｍで、外径がφ１８０ｍｍであれば、可撓性フィルムの寸法は、例えば７００ｍｍ×７００ｍｍのものを用いることができる。
　両面テープ３００の第１粘着層３１１を円筒状部材２００の周面２２０に貼着し、第２粘着層３１２を可撓性フィルム４００に貼着した上で、可撓性フィルム４００を図５に示すように、円筒状部材２００に１周以上巻き付けることによって、図６に示すような状態となり、これでシート状電極母材５００を円筒状部材２００に巻き取る準備が完了する。
　円筒状部材２００に巻き取るシート状電極母材５００として、正極を例にとると、シート状電極母材５００は以下のように製造される。
　まず、正極活物質としてのマンガン酸リチウムとニッケル酸リチウムの複合材料と、導電剤としてのカーボンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンと、溶剤としてのＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）溶液とを混合して正極用スラリーを調製する。
　このように調整した正極用スラリーを、正極集電体としてのアルミニウム箔（厚み：２０ｕｍ）の両面に、間欠的または連続的に塗布し、加熱することにより溶剤を除去し、さらにローラーで加圧し、最終的に正極用のシート状電極母材５００の厚みが２００ｕｍ前後となるようにしている。
　なお、負極用のシート状電極母材５００は、負極活物質としての黒鉛粉末と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンと、溶剤としてのＮＭＰ溶液とを混合して負極用スラリーを調製した後、この負極用スラリーを負極集電体としての銅箔の両面に、間欠的または連続的に塗布し、加熱することにより溶剤を除去し、ローラーで加圧することで得ることができる。
　本発明の電極ロール体６００で巻回されているシート状電極母材５００としては、正極用のもの、負極用のもののいずれも用いることができる。
　図７は、上記のようなシート状電極母材５００を円筒状部材２００に巻き取って、本発明に係る電極ロール体６００となしたものである。
　上記のような電極ロール体６００は、不図示の繰り出し装置、及び裁断装置に取り付けられて、例えば、図８に示すように、シート状電極母材５００を矢印の方向に引き出しつつ、Ａ－Ａ’に示すようにカットを行い、続いて、Ｂ－Ｂ’ に示すようにカットを行い、単位電池１００の電極積層体６０に用いる複数のシート状正極と複数のシート状負極とを得ることができる。なお、複数のシート状正極と複数のシート状負極とを得るために、シート状母材５００の長手方向にそって最初にＢ－Ｂ’方向のカットを行い、後からＡ－Ａ’に示す方向のカットを行うようにしてもよい。
　本発明に係る電極ロール体６００によれば、円筒状部材２００の周面２２０には着脱可能な可撓性フィルム４００が設けられているので、シート状電極母材５００から活物質粒子が脱落しても、活物質が付着した箇所の可撓性フィルム４００を取り除き活物質が付着していない可撓性フィルム面をあらたに露出させるか、可撓性フィルム４００を新品のものに交換することで、円筒状部材２００にシート状電極母材５００が巻回される際に、脱落した活物質粒子により、シート状電極母材５００に活物質粒子の形状が転写されてしまって活物質に凹凸を形成したり、そのまま付着したままの状態となったり、或いはシート状電極母材５００が活物質粒子により損傷してしまったりすることがなく、生産効率が向上した電極ロール体の製造方法を提供することができる。
　なお、本発明においては、両面テープ３００や可撓性フィルム４００を円筒状部材２００に貼り付けることで、段差が生じることになるが、この段差は、シート状母材の幅方向と長さ方向の一定の段差になるため、異物などによる局所的な段差とは異なり、電極ロール体の最内周側に電極活物質を塗布していない部分の集電箔を１周以上巻くなどすれば緩和することができ、電池特性や信頼性などへの影響を与えないようにすることができる。
　また、本発明に係る電極ロール体６００の製造方法によれば、脱落した活物質粒子により、シート状電極母材５００に活物質粒子の形状が転写されてしまったり、或いはシート状電極母材５００が活物質粒子により損傷してしまったりすることがなく、安定した電気特性を有し、信頼性に優れた電池を製造することが可能な電極ロール体６００を提供することができる。
産業上の利用性
　本発明に係る電極ロール体によれば、シート状電極母材から活物質粒子が脱落しても、着脱可能な可撓性フィルムを交換することで、前記粒子の影響を排除することが可能となり、生産効率が向上するなど、産業上の利用性が非常に大きい。
６０・・・電極積層体、９０・・・ラミネートフィルム外装材、１００・・・単位電池、
１１０・・・電池本体部、１２０・・・正極引き出しタブ、１３０・・・負極引き出しタブ、２００・・・円筒状部材、２１０・・・貫通孔、２２０・・・周面、３００・・・両面テープ、３１０・・・基材、３１１・・・第１粘着層、３１２・・・第２粘着層、４００・・・可撓性フィルム、５００・・・シート状電極母材、６００・・・電極ロール体

Claims (6)

  1. 切り出すことによって電気化学素子に用いる電極となるシート状電極母材が巻き取られる電極ロール体であって、
    所定幅の周面を有する樹脂製の円筒状部材と、
    前記周面に着脱する可撓性フィルムと、
    前記可撓性フィルム上に巻回される前記シート状電極母材と、からなる電極ロール体。
  2. 前記可撓性フィルムは、両面テープにより前記周面に固定される請求項１記載の電極ロール体。
  3. 前記両面テープの表裏の粘着層で粘着力が異なり、粘着力の弱い粘着層が前記周面に当接される請求項２記載の電極ロール体。
  4. 切り出すことによって電気化学素子に用いる電極となるシート状電極母材が巻き取られる電極ロール体の製造方法であって、
    所定幅の周面を有する樹脂製の円筒状部材の前記周面に可撓性フィルムを装着する装着工程と、
    前記可撓性フィルム上に前記シート状電極母材を巻回する巻回工程と、を有する電極ロール体の製造方法。
  5. 前記装着工程では、前記可撓性フィルムは両面テープにより前記周面に固定される請求項４に記載の電極ロール体の製造方法。
  6. 前記両面テープの表裏の粘着層で粘着力が異なり、粘着力の弱い粘着層が前記周面に当接される請求項５に記載の電極ロール体の製造方法。
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