專利名稱：電池用電極的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子二次電池等的電池用電極的制造方法。
背景技術(shù)：
由正極、負(fù)極、電解質(zhì)和隔離件等所構(gòu)成的鋰離子二次電池，因其分量輕、容量大并且可高速充放電，所以現(xiàn)在廣泛普及應(yīng)用于筆記本電腦和便攜電話等的移動(dòng)式設(shè)備以及汽車等領(lǐng)域中，但為了進(jìn)一步的大容量化和高速充放電，有各種各樣的研究正在開展之中。為了該大容量化和高速充放電，在使正極和負(fù)極分別所含有的正極活性材料和負(fù)極活性物質(zhì)與電解質(zhì)之間的反應(yīng)達(dá)到限制速率時(shí)，由于電解質(zhì)的鋰離子傳導(dǎo)率低，所以盡量使正極與負(fù)極的間隔減小并且盡量使正極和負(fù)極的電極面積增大、特別是使正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)與電解質(zhì)之間的接觸面積增大是重要的。 著眼于上述觀點(diǎn)，例如，在專利文獻(xiàn)I (日本特開2011-70788號(hào)公報(bào))中公開了一種全固體電池的制造方法，該方法旨在提供實(shí)現(xiàn)低成本、高安全性、高能量密度-高輸出的全固體電池結(jié)構(gòu)，該全固體電池具有三維結(jié)構(gòu)的電極，并且該電極包含具有凹凸結(jié)構(gòu)的活性物質(zhì)層。S卩，在上述專利文獻(xiàn)I中公開了一種全固體電池的制造方法，其特征在于，包括第一活性物質(zhì)層形成工序，該工序在基材表面上涂布含有第一活性物質(zhì)的涂布液以形成具有規(guī)定凹凸圖案的第一活性物質(zhì)層；電解質(zhì)層形成工序，該工序在前述第一活性物質(zhì)層形成工序后，在前述基材表面上層疊有前述第一活性物質(zhì)層而構(gòu)成的層疊體的表面上涂布含有高分子電解質(zhì)的涂布液，形成電解質(zhì)層，所述電解質(zhì)層具有與該層疊體表面的前述凹凸圖案大致迎合的凹凸；以及第二活性物質(zhì)層形成工序，該工序在電解質(zhì)層形成工序后，在前述電解質(zhì)層的表面上涂布含有第二活性物質(zhì)的涂布液，形成第二活性物質(zhì)層，所述第二活性物質(zhì)層的與前述電解質(zhì)層相接的面相反一側(cè)的面大致平坦(參照專利文獻(xiàn)I的權(quán)利要求I等)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2011-70788號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，在上述專利文獻(xiàn)I中公開的技術(shù)中，為了增大三維結(jié)構(gòu)的電極的容量，需要在形成具有凹凸圖案的第一活性物質(zhì)層時(shí)形成具有高長(zhǎng)寬比的圖案的活性物質(zhì)層并使圖案間的空間狹窄。為了實(shí)現(xiàn)上述要求，考慮對(duì)漿狀活性物質(zhì)材料進(jìn)行高固體含量化，但這會(huì)使生產(chǎn)效率變低。另外，即使采用固體含量比較少的通常的漿狀活性物質(zhì)材料，也會(huì)在形成相鄰圖案的凸部而對(duì)活性物質(zhì)材料進(jìn)行射出等情況下導(dǎo)致液體滲出，或者導(dǎo)致相鄰圖案的凸部相互接觸，作為結(jié)果則無法獲得具有高長(zhǎng)寬比的圖案的活性物質(zhì)層。
鑒于以上所述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠通過簡(jiǎn)易的工序形成高長(zhǎng)寬比的活性物質(zhì)層且用于實(shí)現(xiàn)充放電容量?jī)?yōu)良的鋰離子二次電池等的電池的電池用電極的技術(shù)。為了解決上述課題，本發(fā)明人等提供了一種電池用電極的制造方法，其特征在于，包括第一涂布工序，該工序使以線狀方式噴出第一活性物質(zhì)材料的第一噴嘴相對(duì)于集電體進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，以在前述集電體上形成多條第一線狀部；第一干燥工序，該工序使前 述第一線狀部干燥；第二涂布工序，該工序使以線狀方式噴出第二活性物質(zhì)材料的第二噴嘴相對(duì)于前述集電體進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，以在前述集電體上的前述第一線狀部之間形成第二線狀部；第二干燥工序，該工序使前述第一線狀部和前述第二線狀部干燥，并且，滿足關(guān)系式(I) =H1 < H2式(I)中，H1為前述第一線狀部的高度，H2為前述第二線狀部的高度?；谠O(shè)成上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的電池用電極的制造方法，在用第一活性物質(zhì)材料形成的多條第一線狀部之間，用第二活性物質(zhì)材料形成第二線狀部，其中，該第二線狀部高于第一線狀部，通過第一線狀部吸收一部分第二活性物質(zhì)材料來防止其液體滲出，因此，能夠不損害活性物質(zhì)圖案的形狀或尺寸而可靠地形成高長(zhǎng)寬比的活性物質(zhì)層，能夠可靠地獲得用于實(shí)現(xiàn)充放電容量?jī)?yōu)良的鋰離子二次電池等的電池的電池用電極。另外，對(duì)第一線狀部而言，其與第二線狀部相比低而且其電阻也低，因此，能夠與例如第二線狀部相比減少導(dǎo)電助劑的比例而增大活性物質(zhì)的比例，基于此能夠保持充放電特性并同時(shí)增大容量。在上述本發(fā)明的電池用電極的制造方法中，優(yōu)選前述第一活性物質(zhì)材料與前述第二活性物質(zhì)材料相同。在本發(fā)明中，前述第一活性物質(zhì)材料和前述第二活性物質(zhì)材料既可以是相同的組成也可以是相異的組成，能夠根據(jù)所需電池容量或充放電特性來進(jìn)行適當(dāng)選擇，但基于上述結(jié)構(gòu)，能夠使用單一活性物質(zhì)材料來形成第一線狀部和第二線狀部，能夠以更簡(jiǎn)易的工序可靠地獲得一種電池用電極，該電池用電極用于實(shí)現(xiàn)充放電容量?jī)?yōu)良的鋰離子二次電池等電池。另外，在上述本發(fā)明的電池用電極的制造方法中，優(yōu)選滿足關(guān)系式(2) =W1彡W2，式
(2)中，W1為前述第一線狀部的寬度，W2為前述第二線狀部的寬度?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，第一線狀部與第二線狀部相比更加微細(xì)，通過增大第二線狀部使用的第二活性物質(zhì)材料的涂布量，第二線狀部的表面積也增大，因此能夠不損害活性物質(zhì)圖案的形狀或尺寸而更可靠地形成高長(zhǎng)寬比的活性物質(zhì)層，能夠更可靠地獲得一種電池用電極以用于實(shí)現(xiàn)充放電容量?jī)?yōu)良的鋰離子二次電池等的電池。另外，在上述本發(fā)明的電池用電極的制造方法中，優(yōu)選H1低于100 y m且H2低于200 u m。基于上述結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)第一線狀部和第二線狀部的電阻不會(huì)過于增大，充放電容量難以發(fā)生劣化。另外，在上述本發(fā)明的電池用電極的制造方法中，優(yōu)選W1低于10011111且12低于200 u m。
基于上述結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)能夠相對(duì)于第一線狀部和第二線狀部的寬度確保它們的高度而更可靠地實(shí)現(xiàn)高長(zhǎng)寬比(7 H卜，高寬比)?；诒景l(fā)明，能夠提供一種能夠通過簡(jiǎn)易的工序形成高長(zhǎng)寬比的厚膜的活性物質(zhì)層且用于實(shí)現(xiàn)充放電容量?jī)?yōu)良的鋰離子二次電池等的電池的電池用電極的技術(shù)。


圖I是本發(fā)明的一種實(shí)施方式中所制造的鋰離子二次電池的概要縱剖面圖。圖2是本發(fā)明的一種實(shí)施方式中在負(fù)極集電體10的表面上形成由第一負(fù)極活性物質(zhì)材料所組成的多條第一線狀部12a的結(jié)構(gòu)體(負(fù)極)20的概要縱剖面圖。圖3是圖2所示的結(jié)構(gòu)體20的負(fù)極集電體10的表面上在多條第一線狀部12a之間形成第二線狀部12b時(shí)所獲得的結(jié)構(gòu)體(即，該結(jié)構(gòu)體包括負(fù)極集電體10、在負(fù)極集電體 10的表面所形成的由負(fù)極活性物質(zhì)所構(gòu)成的第一線狀部12a和第二線狀部12b)22的概要縱剖面圖。圖4是表示本發(fā)明的一種實(shí)施方式中通過噴嘴分配法形成第一線狀部12a的情況的示意圖。圖5是表示本發(fā)明的一種實(shí)施方式中形成第二線狀部12b的情況的示意圖。附圖標(biāo)記的說明1,201鋰離子二次電池；10負(fù)極集電體；12負(fù)極活性物質(zhì)層；12a第一線狀部；12b第二線狀部；14電解液層；16正極活性物質(zhì)層；16a第一線狀部；16b第二線狀部；18正極集電體；20結(jié)構(gòu)體；22結(jié)構(gòu)體(負(fù)極)。
具體實(shí)施例方式下面，通過參照附圖來說明本發(fā)明電池用電極的制造方法的實(shí)施方式，但本發(fā)明不局限于這些。此外，在下面的說明中，對(duì)相同或者相應(yīng)的部分附加了相同的標(biāo)記符號(hào)，有時(shí)省略了對(duì)其重復(fù)的說明。另外，附圖是用于概念性地說明本發(fā)明的，因此，為了便于理解，有時(shí)會(huì)根據(jù)需要以夸張或簡(jiǎn)化的尺寸、比例或者數(shù)字進(jìn)行表示。在本實(shí)施方式中，針對(duì)制造圖I所示結(jié)構(gòu)的鋰離子二次電池的情況說明本發(fā)明。圖I是本實(shí)施方式中所制造的鋰離子二次電池的概要縱剖面圖。另外，圖2是在負(fù)極集電體10的表面上形成由第一負(fù)極活性物質(zhì)材料所組成的第一線狀部12a時(shí)所獲得的結(jié)構(gòu)體(即，該結(jié)構(gòu)體包括負(fù)極集電體10、在負(fù)極集電體10的表面所形成的由負(fù)極活性物質(zhì)所構(gòu)成的第一線狀部12a) 20的概要縱剖面圖。進(jìn)而，圖3是圖2所示的結(jié)構(gòu)體的負(fù)極集電體10的表面上在多條第一線狀部12a之間形成第二線狀部12b時(shí)所獲得的結(jié)構(gòu)體(即，該結(jié)構(gòu)體包括負(fù)極集電體10、在負(fù)極集電體10的表面所形成的由負(fù)極活性物質(zhì)所構(gòu)成的第一線狀部12a和第二線狀部12b)22的概要縱剖面圖。本實(shí)施方式的鋰離子二次電池1，如圖I所示，具有通過層疊在負(fù)極集電體10上由負(fù)極活性物質(zhì)所構(gòu)成的第一線狀部12a和第二線狀部12b (負(fù)極活性物質(zhì)層12)、含有隔離件20的電解質(zhì)液層14、以及在正極集電體18上由正極活性物質(zhì)構(gòu)成的第一線狀部16a和第二線狀部16b (正極活性物質(zhì)層16)而成的結(jié)構(gòu)。負(fù)極集電體10和負(fù)極活性物質(zhì)層12構(gòu)成負(fù)極，正極活性物質(zhì)層16和正極集電體 18構(gòu)成正極。在本說明書中，如圖I和圖2所示定義了 X、Y和Z坐標(biāo)方向。作為負(fù)極集電體10，能夠使用本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中公知的材料，例如可以是鋁箔等金屬膜。另外，雖然未圖示，該負(fù)極集電體10也可以形成于絕緣性基材的表面上。作為上述基材可以使用由絕緣性材料形成的平板狀構(gòu)件；作為上述絕緣性材料，例如可以舉出樹脂、玻璃或陶瓷等。另外，基材還可以是具有撓性的柔性基板。如圖I 圖3所示，負(fù)極活性物質(zhì)層12由多條第一線狀部12a和多條第二線狀部12b構(gòu)成，其中，該多條第一線狀部12a是在負(fù)極集電體10上以沿著Y方向延伸并設(shè)有間隔的方式形成，該多條第二線狀部12b是在第一線狀部12a之間以沿著Y方向延伸的方式形成。并且，如圖2和圖3所示，第一線狀部12a的高度H1和第二線狀部12b的高度H2滿足關(guān)系式(I) =H1 < H2。如此地，第二線狀部12b高于第一線狀部12a，因此能夠可靠地形成高長(zhǎng)寬比的負(fù)極活性物質(zhì)層12，并能夠可靠地獲得一種電池用電極以用于實(shí)現(xiàn)充放電容量?jī)?yōu)良的鋰離子二次電池等電池。另外，優(yōu)選第一線狀部12a的高度H1低于100 ym、第二線狀部12b的高度H2低于200 u m0基于上述結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)第一線狀部12a和第二線狀部12b的電阻不會(huì)過于增大，充放電容量難以發(fā)生劣化。另外，優(yōu)選第一線狀部12a的寬度W1低于100 ym、第二線狀部12b的寬度W2低于200 u m0基于上述結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)能夠相對(duì)于第一線狀部12a和第二線狀部12b的寬度確保它們的高度而更可靠地實(shí)現(xiàn)高長(zhǎng)寬比。作為負(fù)極活性物質(zhì)層12中所含的負(fù)極活性物質(zhì)，能夠使用本申請(qǐng)發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域中常用的物質(zhì)，例如可以舉出金屬、金屬纖維、碳材料、氧化物、氮化物、硅、硅化合物、錫、錫化合物、各種合金材料等。其中，若顧及容量密度的大小等，則優(yōu)選為氧化物、碳材料、硅、硅化合物、錫、錫化合物等。作為氧化物，例如可以舉出式Li4/3Ti5/3_xFex04(0彡X彡0. 2)所示的鈦酸鋰等。作為碳材料，例如，可以舉出各種天然石墨(graphite)、焦炭、石墨化途中碳(黒鉛化途上炭素)、碳纖維、球狀碳、各種人造石墨、非晶質(zhì)碳等。作為硅化合物，例如可以舉出含硅合金、含硅無機(jī)化合物、含硅有機(jī)化合物、固溶體等。作為硅化合物的具體例子，例如，可以舉出SiOa (0.05 < a < I. 95)所示的氧化硅，含有硅與選自Fe、Co、Sb、Bi、Pb、Ni、Cu、Zn、Ge、In、Sn和Ti中的至少一種元素的合金，硅、氧化硅或合金中所含的硅的一部分被選自 B、Mg、Ni、Ti、Mo、Co、Ca、Cr、Cu、Fe、Mn、Nb、Ta、V、W、Zn、C、N 和 Sn 中的至少一種元素所取代而形成的硅化合物或含硅合金、它們的固溶體等。作為錫化合物，例如，可以舉出SnOb (0 < b < 2)>SnO2>SnSiO3>Ni2Sn4>Mg2Sn等。負(fù)極活性物質(zhì)既可以單獨(dú)使用一種也可以根據(jù)需要并用兩種以上。另外，負(fù)極活性物質(zhì)層12可以含有導(dǎo)電助劑。作為導(dǎo)電助劑，能夠使用本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域中常用的導(dǎo)電助劑，例如，可以舉出天然石墨、人造石墨等石墨類，乙炔炭黑、科琴炭黑、槽法炭黑、爐法炭黑、燈黑、熱解炭黑等的炭黑類，碳纖維、金屬纖維等導(dǎo)電性纖維類，氟化碳、鋁等的金屬粉末類，氧化鋅等導(dǎo)電性晶須類，氧化鈦等導(dǎo)電性金屬氧化物，亞苯基衍生物等有機(jī)導(dǎo)電性材料等。導(dǎo)電劑能夠單獨(dú)使用一種或者能夠根據(jù)需要并用兩種以上。特別是，如上所述，對(duì)第一線狀部12a而言，其與第二線狀部12b相比低而且其電阻也低，因此，能夠與例如第二線狀部12b相比減少導(dǎo)電助劑的比例而增大活性物質(zhì)的比例,基于此能夠使負(fù)極活性物質(zhì)層12保持充放電特性并同時(shí)增大容量。本實(shí)施方式的鋰離子二次電池I具有如下結(jié)構(gòu)由負(fù)極集電體10和負(fù)極活性物質(zhì)層12構(gòu)成負(fù)極，由正極活性物質(zhì)層16和正極集電體18構(gòu)成正極，以與該負(fù)極相對(duì)置的方式層疊該正極，并在負(fù)極與正極之間具有電解液層14。因此，雖然未圖示，但在本實(shí)施方式的鋰離子二次電池I中具有如下結(jié)構(gòu)在上述正極與上述負(fù)極之間存在具有氣密性的空間，并在該空間中填充有電解液。S卩，如圖I所示，在負(fù)極活性物質(zhì)層12與正極活性物質(zhì)層16之間，設(shè)置了含有隔離件20的電解液層14。作為隔離件20，能夠單獨(dú)使用或者并用顯示出優(yōu)良的高倍率放電性能的多孔膜或無紡布等。作為構(gòu)成隔離件20的材料，例如，可以舉出聚乙烯、聚丙烯等的聚烯烴類樹月旨，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯等的聚酯類樹脂，聚偏氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-全氟乙烯基醚共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙酮共聚物、偏二氟乙烯-乙烯共聚物、偏二氟乙烯-丙烯共聚物、偏二氟乙烯-三氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-乙烯-四氟乙烯共聚物等。另外，在隔離件20中，例如還可以使用由丙烯腈、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、乙烯吡咯烷酮、聚偏氟乙烯等聚合物與電解質(zhì)所構(gòu)成的聚合物凝膠。在電解液層14中，能夠使用含有鋰鹽和有機(jī)溶劑的以往公知的電解液。作為鋰鹽，例如可以舉出六氟磷酸鋰(LiPF6)、高氯酸鋰(LiClO4)和雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)等。另外，作為有機(jī)溶劑，例如可以舉出碳酸乙烯酯、碳酸二乙烯酯和碳酸甲乙酯等，還能夠使用它們的混合物。通過與負(fù)極集電體10上的負(fù)極活性物質(zhì)層12同樣地進(jìn)行操作，在正極集電體18上設(shè)置正極活性物質(zhì)層16，該正極活性物質(zhì)層16是通過由正極活性物質(zhì)材料所組成的第一線狀部16a和第二線狀部16b來構(gòu)成。作為正極集電體18，能夠使用本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中公知的材料，例如可以是銅
箔等金屬膜。作為正極活性物質(zhì)層16含有的正極活性物質(zhì)(粉末)，例如，可以舉出含鋰的復(fù)合金屬氧化物、硫族化合物、二氧化錳等。含鋰的復(fù)合金屬氧化物，是含有鋰和過渡金屬的金屬氧化物或者是該金屬氧化物中的一部分過渡金屬被異種元素所取代而成的金屬氧化物。在此，作為異種元素，例如，可以舉出 Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、B等，優(yōu)選為Mn、Al、Co、Ni、Mg等。異種元素可以是一種或者也可以是兩種以上。其中，能夠優(yōu)選使用含鋰的復(fù)合金屬氧化物。作為含鋰的復(fù)合金屬氧化物，例如可以舉出LixCo02、LixNiO2' LixMnO2' LixCoyNi1-y02、LixCoyM1-y0z、LixNi卜yMy0z、LixMn2O4' LixMn2—yMy04、LiMPO4'Li2MPO4F (前述各式中，例如，M 為選自于由 Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V和B所構(gòu)成的組中的至少一種；并且0 < X彡I. 2、0 < y彡0. 9,2. 0彡z彡2. 3)、LiMeO2 (式中，Me =MxMyMz，并且Me和M為過渡金屬，x + y+ z = I)等。作為含鋰的復(fù)合金屬氧化物的具體例子，例如可以舉出=LiNi1Z3Mn1Z3Cov3O^LiNia8Coai5Alaci5O2等。在此,上述各式中表示鋰的摩爾比的X值，根據(jù)充放電進(jìn)行增減。另外，作為硫族化合物，例如可以舉出二硫化鈦、二硫化鑰等。對(duì)正極活性物質(zhì)而言，既能夠單獨(dú)使用一種也可以并用兩種以上。在正極活性物質(zhì)層16中，也可以包含上述有關(guān)負(fù)極活性物質(zhì)層12所記載的導(dǎo)電助劑。如上所述，本實(shí)施方式的鋰離子二次電池I是通過負(fù)極集電體10、負(fù)極活性物質(zhì)層12、電解液層14、正極活性物質(zhì)層16和正極集電體18來形成。此外，雖然未圖示，但還 可以具有如下結(jié)構(gòu)在負(fù)極集電體10和正極集電體18中的不與電解液層14對(duì)置的側(cè)的面上層疊有絕緣性基材的結(jié)構(gòu)。作為上述基材可以使用由絕緣性材料形成的平板狀構(gòu)件；作為上述絕緣性材料，例如可以舉出樹脂、玻璃或陶瓷等。另外，基材還可以是具有撓性的柔性基板。此外，在該鋰離子電池二次電池I中，雖然未圖示，但也可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)置突起電極(tab電極)，另外，也可以通過串聯(lián)和/或并聯(lián)方式連接多個(gè)鋰離子電池二次電池I而設(shè)成鋰離子二次電池裝置。具有上述結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式的鋰離子二次電池是薄型的且容易彎折。另外，通過使負(fù)極活性物質(zhì)層12和正極活性物質(zhì)層16成為具有如圖所示的凹凸的立體結(jié)構(gòu)，增大了相對(duì)于其體積的表面積，因此，能夠確保增大負(fù)極活性物質(zhì)層12和正極活性物質(zhì)層16分別與電解質(zhì)液層14之間接觸面積，以獲得高效率-高輸出。如此地，本實(shí)施方式的鋰離子二次電池I是小型的且具有高性能。接著，說明上述本實(shí)施方式中的電極和鋰離子二次電池I的制造方法。當(dāng)制造本實(shí)施方式的鋰離子二次電池I時(shí)，通過在負(fù)極集電體10上形成負(fù)極活性物質(zhì)層12來制造負(fù)極，并通過在正極集電體18上形成正極活性物質(zhì)層16來制造正極；將上述負(fù)極和上述正極，在使負(fù)極活性物質(zhì)層12和正極活性物質(zhì)層16以具有氣密性的空間并介有隔離件20進(jìn)行對(duì)置的狀態(tài)下進(jìn)行層疊，在隔離件20和該空間中填充電解液形成電解液層14。在本實(shí)施方式中，在負(fù)極活性物質(zhì)層12和正極活性物質(zhì)層16的制造方法方面具有特征。說明本實(shí)施方式中的負(fù)極活性物質(zhì)層12的制造方法。本實(shí)施方式的負(fù)極活性物質(zhì)12，采用包括如下工序(A) (D)的本發(fā)明電池用電極的制造方法來進(jìn)行制造(A)第一涂布工序，該工序使以線狀方式噴出第一負(fù)極活性物質(zhì)材料的第一噴嘴相對(duì)于負(fù)極集電體10進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，以在負(fù)極集電體10上形成由第一負(fù)極活性物質(zhì)材料所組成的多條第一線狀部12a ；(B)第一干燥工序，該工序使第一線狀部12a干燥；(C)第二涂布工序，該工序使以線狀方式噴出第二負(fù)極活性物質(zhì)材料的第二噴嘴相對(duì)于負(fù)極集電體10進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，以在負(fù)極集電體10上的第一線狀部12a之間形成由第二負(fù)極活性物質(zhì)材料所組成的第二線狀部12b ；(D)第二干燥工序，該工序使第一線狀部12a和第二線狀部12b干燥。(A)第一涂布工序首先，如圖4所示，將負(fù)極集電體10通過例如搬運(yùn)輥(未圖示)向箭頭Yl的方向運(yùn)送，由此使第一噴嘴40相對(duì)于負(fù)極集電體10進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)(因此，也可以說這些輥是掃描裝置)。在被運(yùn)送的負(fù)極集電體10的表面上，從第一噴嘴40噴出膏狀的第一負(fù)極活性物質(zhì)材料，以形成第一線狀部12a。在本實(shí)施方式中，第一噴嘴40的位置處于固定狀態(tài)，通過運(yùn)送負(fù)極集電體10使第一噴嘴40相對(duì)于負(fù)極集電體10進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)。膏狀的第一負(fù)極活性物質(zhì)材料，是將上述負(fù)極活性物質(zhì)、上述導(dǎo)電助劑、粘結(jié)材料 以及溶劑等采用通常的方法進(jìn)行攪拌-混合(混練)而獲得的混合物所構(gòu)成，可以具有各種粘度以使其能夠從第一噴嘴40中噴出，但本實(shí)施方式中，例如在剪切速度為ls—1，優(yōu)選粘度下限為lOPa-s、上限為IOOOOPa-S左右。此外，各成分可以溶解也可以分散于溶劑中(包括一部分進(jìn)行溶解而余部進(jìn)行分散的情況)。另外，第一涂布工序中使用的第一負(fù)極活性物質(zhì)材料的固體含量比例，能夠具有各種固體含量比例以使第一負(fù)極活性物質(zhì)材料能夠從第一噴嘴40中噴出，但優(yōu)選具有比前述混合物在軟化點(diǎn)(濕潤(rùn)點(diǎn))時(shí)的固體含量比例更小的固體含量比例，例如為60質(zhì)量％。這些粘度和固體含量比例，根據(jù)負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電助劑、粘結(jié)材料和溶劑等的成分種類或配合量、尺寸或形狀等而有所不同，但通過采用通常的方法攪拌-混合(混練)上述負(fù)極活性物質(zhì)、上述導(dǎo)電助劑、粘結(jié)材料以及溶劑等時(shí)的混練時(shí)間的長(zhǎng)度能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)。作為粘結(jié)劑，能夠使用本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域中常用的粘結(jié)劑，例如可以舉出聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯、聚丙烯、芳族聚酰胺樹脂、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸己酯、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸己基酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚醚、聚醚砜、聚六氟丙烯、苯乙烯-丁二烯橡膠、乙烯-丙烯二烯共聚物、羧甲基纖維素等。另外，作為粘結(jié)劑還可以使用選自四氟乙烯、六氟丙烯、全氟烷基乙烯基醚、偏二氟乙烯、三氟氯乙烯、乙烯、丙烯、五氟丙烯、氟甲基乙烯基醚、丙烯酸、己二烯等的單體化合物的共聚物。粘結(jié)劑能夠單獨(dú)使用一種或者能夠根據(jù)需要并用兩種以上。作為溶劑優(yōu)選使用去除水的有機(jī)溶劑以使構(gòu)成固體電解質(zhì)層14的六氟磷酸鋰(LiPF6)等不發(fā)生分解。作為上述有機(jī)溶劑，能夠使用本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域中常用的有機(jī)溶齊U，例如可以舉出二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲胺、丙酮、環(huán)己酮等。對(duì)有機(jī)溶劑而言，能夠單獨(dú)使用一種或者混合兩種以上使用。在此，圖4的(a)是表示形成有構(gòu)成負(fù)極活性物質(zhì)層12的第一線狀部12a的情況的示意性側(cè)視圖(即，從相對(duì)于被運(yùn)送的負(fù)極集電體10的主面大致平行的方向出發(fā)來觀察時(shí)可見到的圖)；圖4的(b)是表示形成有構(gòu)成負(fù)極活性物質(zhì)層12的第一線狀部12a的情況的示意性立體圖。在該噴嘴分配法中，將第一噴嘴40配置于負(fù)極集電體10上方，其中，該第一噴嘴40設(shè)置有多個(gè)用于噴出作為涂布液的負(fù)極活性物質(zhì)材料的噴出口，從該噴出口噴出一定量的負(fù)極活性物質(zhì)材料的同時(shí)，使負(fù)極集電體10相對(duì)于第一噴嘴40相對(duì)地以一定速度在箭頭Y1的方向上運(yùn)送。通過如此操作，在負(fù)極集電體10上進(jìn)行涂布，以沿著Y方向形成有由第一負(fù)極活性物質(zhì)材料所組成的多條第一線狀部12a，成為條紋狀圖案。若在第一噴嘴40上設(shè)置多個(gè)噴出口，則能夠形成有多條第一線狀部12a而成為條紋狀，通過連續(xù)運(yùn)送負(fù)極集電體10，能夠在負(fù)極集電體10的整個(gè)面上以條紋狀形成第一線狀部12a。(B)第一干燥工序如上述所形成的由第一負(fù)極活性物質(zhì)材料所組成的多條第一線狀部12a處于可以說還含有溶劑等的涂布膜的狀態(tài)，因此，可以實(shí)施 如下所示的第一干燥工序?qū)υO(shè)置有第一線狀部12a的負(fù)極集電體10，以穿過作為干燥裝置的鼓風(fēng)機(jī)等的下側(cè)區(qū)域的方式來進(jìn)行運(yùn)送，并采用干燥空氣實(shí)施干燥。由此獲得圖2所示的結(jié)構(gòu)體(S卩，含有負(fù)極集電體10以及在負(fù)極集電體10的表面上所形成的由第一負(fù)極活性物質(zhì)材料所組成的第一線狀部12a的結(jié)構(gòu)體)20。對(duì)第一干燥工序的干燥溫度而言，只要是使第一線狀部12a得到干燥而暫時(shí)能使其形狀固定的范圍即可，例如，可以在5°C 150°C的范圍內(nèi)，優(yōu)選為常溫(23°C ) 80°C的范圍內(nèi)的溫度。另外，對(duì)第一干燥工序的干燥時(shí)間而言，還能夠根據(jù)負(fù)極集電體10的運(yùn)送速度來進(jìn)行控制。(C)第二涂布工序接著，將以線狀方式噴出第二負(fù)極活性物質(zhì)材料的第二噴嘴相對(duì)于負(fù)極集電體10進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，以在負(fù)極集電體10上的第一線狀部12a之間形成由第二負(fù)極活性物質(zhì)材料所組成的第二線狀部12b。在第二涂布工序中，與圖4所示的第一涂布工序同樣地進(jìn)行操作，使具有第一線狀部12a的負(fù)極集電體10相對(duì)于第一噴嘴40進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，在第一線狀部12a之間形成由第二負(fù)極活性物質(zhì)材料所組成的第二線狀部12b。在本實(shí)施方式中，作為第二負(fù)極活性物質(zhì)材料是采用與第一負(fù)極活性物質(zhì)材料相同的材料，作為第二噴嘴42是采用與上述第一噴嘴40相比在X方向上的開口(噴出口)的寬度大的噴嘴，并將第二噴嘴42和第一噴嘴40分別相對(duì)于負(fù)極集電體10和正極集電體18的相對(duì)移動(dòng)速度設(shè)為相同。由此，獲得圖3所示的結(jié)構(gòu)體(S卩，該結(jié)構(gòu)體包括負(fù)極集電體10以及在負(fù)極集電體10的表面所形成的由第一負(fù)極活性物質(zhì)材料所組成的第一線狀部12a和第二線狀部12b)22，并能夠滿足上述關(guān)系式(1): < H2 (式中，H1為第一線狀部12a的高度，H2為第二線狀部12b的高度)。在滿足上述關(guān)系式(2) =W1 ( W2 (式中，W1為第一線狀部12a的寬度，W2為第二線狀部12b的寬度)時(shí)，可以控制上述相對(duì)移動(dòng)速度。當(dāng)滿足W1 = W2時(shí)，第一噴嘴40和第二噴嘴42也可以相同。另外，在本實(shí)施方式中，針對(duì)將第一噴嘴40也作為第二噴嘴使用的情況進(jìn)行了說明，但也可以使用與第一噴嘴相同的第二噴嘴。此時(shí)，為了形成滿足上述關(guān)系式(I)并且滿足上述關(guān)系式(2)的第一線狀部和第二線狀部，可以改變第一噴嘴和第二噴嘴各噴出口的形狀和/或尺寸。
(D)第二干燥工序在第二涂布工序后，將結(jié)構(gòu)體22 (包括負(fù)極集電體10的表面所形成的由負(fù)極活性物質(zhì)材料所組成的第一線狀部12a和第二線狀部12b)供給第二干燥工序。在該第二干燥工序中，對(duì)上述第一干燥工序中已經(jīng)干燥的第一線狀部12a以及第二線狀部12b兩者，通過使其溶劑蒸發(fā)至固體含量比例為大致100質(zhì)量％為止來使其完全干燥。為此，將上述結(jié)構(gòu)體22運(yùn)進(jìn)加熱干燥爐內(nèi)，在超過第一干燥工序中的干燥溫度的溫度下施行第二干燥工序。正極活性物質(zhì)層16在正極集電體18上的形成，也與負(fù)極活性物質(zhì)層12在負(fù)極集電體10上的形成同樣地進(jìn)行實(shí)施。將如上所述所得到的負(fù)極和正極，在使負(fù)極活性物質(zhì)層12和正極活性物質(zhì)層16以具有氣密性的空間且介有隔離件20進(jìn)行對(duì)置的狀態(tài)下進(jìn)行層疊，在隔離件20和該空間中填充電解液形成電解液層14。通過如此操作制備了本實(shí)施方式
的鋰離子二次電池I。《變形實(shí)施方式》以上，針對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的一個(gè)實(shí)例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于這些。例如，在上述實(shí)施方式中，首先說明了使用本發(fā)明的電池電極的制造方法來形成由第一線狀部12a和第二線狀部12b構(gòu)成負(fù)極活性物質(zhì)層12以及由第一線狀部16a和第二線狀部16構(gòu)成正極活性物質(zhì)層16這兩方電極的情況，但也可以采用本發(fā)明的電池電極的制造方法來通過第一線狀部和第二線狀部只形成負(fù)極活性物質(zhì)層或者正極活性物質(zhì)層中的任一者。作為第一活性物質(zhì)材料和第二活性物質(zhì)材料，可以使用不同組成的材料。另外，第一活性物質(zhì)材料和第二活性物質(zhì)材料也可以通過相同的噴嘴噴出。此時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以適當(dāng)調(diào)節(jié)噴嘴相對(duì)于集電體的相對(duì)移動(dòng)速度、第一活性物質(zhì)材料或第二活性物質(zhì)材料的噴出量、第一線狀部和第二線狀部的高度和/或?qū)挾?。另外，在上述?shí)施方式中，說明了本發(fā)明的電極制造方法中采用鼓風(fēng)機(jī)實(shí)施第一涂布工序后的第一干燥工序的情況，但也可以不采用鼓風(fēng)機(jī)而使其進(jìn)行自然干燥，另外還可以施行真空干燥。例如，如圖I所示，在上述實(shí)施方式中，說明了構(gòu)成負(fù)極活性物質(zhì)層12的第一線狀部12a和第二線狀部12b相接觸的狀態(tài)(以及構(gòu)成正極活性物質(zhì)層16的第一線狀部16a和第二線狀部16b相接觸的狀態(tài))，但在第一線狀部12a與第二線狀部12b之間以及第一線狀部16a與第二線狀部16b之間也可以存在間隙。此時(shí)，電解質(zhì)液層14會(huì)進(jìn)入上述間隙中。此外，在上述實(shí)施方式中，在需要形成凹凸圖案的負(fù)極活性物質(zhì)層12和正極活性物質(zhì)層16的形成中，采用噴嘴分配法進(jìn)行涂布，因此，能夠在短時(shí)間內(nèi)形成各種圖案。另夕卜，對(duì)微細(xì)圖案的制作而言，也可以優(yōu)選采用噴嘴分配法。在該制造方法中，需要制作微細(xì)圖案的只是最初的涂布工序、即活性物質(zhì)涂布液的涂布工序，在以后的涂布工序中均勻進(jìn)行涂布即可，不需要微細(xì)圖案的制作。另外，本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，在不脫離其宗旨的范圍內(nèi)，可以施行除上述實(shí)施方式以外的各種變化方式。例如，在各工序中適用的涂布方法不局限于上述方法，只要符合該工序的目的就可以采用其它涂布方法。例如，在上述實(shí)施方式中，可以將電解質(zhì)液層14作為固體電解質(zhì)層。在此情況下，可采用旋涂法或噴霧涂法來涂布固體電解質(zhì)材料形成固體電解質(zhì)層。
權(quán)利要求
1.一種電池用電極的制造方法，其特征在于，包括 第一涂布工序，該工序使以線狀方式噴出第一活性物質(zhì)材料的第一噴嘴相對(duì)于集電體進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，以在所述集電體上形成多條第一線狀部； 第一干燥工序，該工序使所述第一線狀部干燥； 第二涂布工序，該工序使以線狀方式噴出第二活性物質(zhì)材料的第二噴嘴相對(duì)于所述集電體進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，以在所述集電體上的所述第一線狀部之間形成第二線狀部；以及第二干燥工序，該工序使所述第一線狀部和所述第二線狀部干燥， 并且，滿足關(guān)系式(I) =H1 < H2 式(I)中，H1為所述第一線狀部的高度，H2為所述第二線狀部的高度。
2.如權(quán)利要求I所述的電池用電極的制造方法，其特征在于， 所述第一活性物質(zhì)材料與所述第二活性物質(zhì)材料相同。
3.如權(quán)利要求I或2所述的電池用電極的制造方法，其特征在于， 滿足關(guān)系式(2) =W1 ^ W2 式(2)中，W1為所述第一線狀部的寬度，W2為所述第二線狀部的寬度。
4.如權(quán)利要求I所述的電池用電極的制造方法，其特征在于， H1低于100 μ m且H2低于200 μ m。
5.如權(quán)利要求3所述的電池用電極的制造方法，其特征在于， W1低于100 μ m且W2低于200 μ m。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠通過簡(jiǎn)易的工序形成高長(zhǎng)寬比的活性物質(zhì)層且用于實(shí)現(xiàn)充放電容量?jī)?yōu)良的鋰離子二次電池等的電池的電池用電極的技術(shù)。本發(fā)明提供了一種電池用電極的制造方法，包括第一涂布工序，其使以線狀方式噴出第一活性物質(zhì)材料的第一噴嘴相對(duì)于集電體進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，以在集電體上形成多條第一線狀部；第一干燥工序，其使第一線狀部干燥；第二涂布工序，其使以線狀方式噴出第二活性物質(zhì)材料的第二噴嘴相對(duì)于集電體進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，以在集電體上的第一線狀部之間形成第二線狀部；以及第二干燥工序，其使第一線狀部和第二線狀部干燥；并且，滿足關(guān)系式(1)H1＜H2(式中，H1為第一線狀部的高度，H2為第二線狀部的高度)。
文檔編號(hào)H01M4/04GK102956865SQ20121029848
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者平松賢太, 真田雅和 申請(qǐng)人:大日本網(wǎng)屏制造株式會(huì)社