JPH11138327A - 電池用電極の切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 切断面に電極集電体の大きなバリを生じるこ
となく電池用電極を切断することができる切断方法を提
供する。 【解決手段】 電極集電体上に電極活物質層３を設けた
電池用電極１を６０〜１３５℃の範囲内で加熱した状態
で切断することにより、切断刃からの切断荷重を電極集
電体に集中させて、電極集電体にほとんど延びを生じさ
せない状態で切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は非水電解質電池用電
極の製造方法に係り、特に電池用電極の切断方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】非水電解質電池用電極、例えば、リチウ
ムイオン二次電池用の電極は、金属の電極集電体の両面
に電極活物質層が形成されたものである。電極活物質層
は、電極活物質がバインダー内に分散された塗料を電極
集電体の一方の面に塗布して乾燥し、その後、他方の面
にも塗布して乾燥する方法により形成され、あるいは、
上記塗料を電極集電体の両面に同時に塗布して乾燥する
方法により形成されている。このように電極集電体の両
面に電極活物質層が形成された電池用電極は、その後、
プレス加工を施され、所望の寸法に切断されて使用に供
される。

【０００３】上記の電池用電極の切断は、一般に、電極
を製造流れ方向に沿って所定の幅にするスリット工程
と、所定幅にされた電池用電極を所望の長さにする裁断
工程とからなる。スリット工程における電池用電極の切
断は、例えば、シアー方式、ギャング方式等の切断手段
により行われる。シアー方式は、回転刃として丸刃で薄
い上刃を複数装着した回転軸と、丸刃で厚い下刃を複数
装着した回転軸を平行に配設し、上刃と下刃とを交錯さ
せ常に接触した状態で各回転軸を回転させて剪断力で切
断するものである。また、ギャング方式は、シアー方式
と同様に剪断力により切断するものであり、２本の回転
軸に断面が矩形の丸刃をスリット条ごとに交互に平行に
組んだものであり、切断（スリット）されたものは２段
に分かれ刃から出るので、互いに隣りと干渉することが
ない。このようなシアー方式、ギャング方式の切断手段
は、いずれも切断対象物を剪断するものであり、鋭利な
刃で切断するものではない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電極集
電体の両面に電極活物質層が形成された電池用電極を上
記のような剪断力により切断すると、切断面に電極集電
体のバリが発生する。これは、電極集電体の両面に存在
する電極活物質層によって切断刃からの切断荷重が分散
され電極集電体に集中せず、このため金属からなる電極
集電体に延びが生じ、この状態で切断されるのでバリが
発生すると考えられる。特にリチウムイオン二次電池用
の負極電極では圧延銅箔が電極集電体として使用されて
いるため、上記のような切断面における電極集電体のバ
リの発生が見られる。このような電極集電体のバリとし
て、切断面から電極活物質層上まで突出するような大き
いバリが存在すると、セパレーターを突き破り電池内部
で負極電極と正極電極とが短絡する等の不具合を生じる
という問題があった。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、切断面に電極集電体の大きなバリを生じ
ることなく電池用電極を切断することができる切断方法
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は電極集電体上に電極活物質層を設け
た電池用電極の切断方法において、電池用電極を６０〜
１３５℃の範囲内で加熱した状態で切断するような構成
とした。

【０００７】このような本発明では、電池用電極が６０
〜１３５℃の範囲内で加熱されることにより電極活物質
層に切断刃が容易に侵入して、切断刃からの切断荷重が
分散されることなく電極集電体に集中して切断される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【０００９】本発明の電池用電極の切断方法は、電極集
電体上に電極活物質層を設けた電池用電極を６０〜１３
５℃、好ましくは８０〜１３５℃の範囲内で加熱した状
態で切断するものである。切断時の電池用電極の加熱温
度が６０℃未満であると、電極活物質層を構成するバイ
ンダーの軟化が不十分であり、電極活物質層によって切
断刃からの切断荷重が分散されて電極集電体に集中せ
ず、電極集電体に延びが生じて切断面に電極集電体の大
きなバリが発生する。一方、切断時の電池用電極の加熱
温度が１３５℃を超えると、切断面に電極集電体の大き
なバリが発生することは防止されるが、電極活物質層が
電極集電体から剥離する別の欠点を生じる。尚、８０〜
１３５℃の範囲で加熱することにより、電極活物質層の
バインダーがさらに軟化して切断刃の侵入がより容易な
ものとなる。

【００１０】ここで、本発明におけるバリとは、図１に
示されるように、電極集電体２の両面に電極活物質層
３，３を備えた電池用電極１の切断面４に、電極集電体
２から突出するバリ５のことである。

【００１１】上記の温度範囲内で加熱された電極活物質
層はバインダーが軟化して切断刃が侵入し易くなり、切
断刃からの切断荷重が分散されることなく電極集電体に
集中し、電極集電体にほとんど延びを生じさせない状態
で電極を切断することができる。これにより、切断面に
電極集電体の大きなバリを生じさせることなく電池用電
極の切断を行うことができる。ここで、上記の大きなバ
リとは、図１において、バリ５の高さｈと電極活物質層
３の厚みｔとの間に、ｈ≧ｔなる関係が成立するような
バリのことである。このような大きなバリは、切断面か
ら電極活物質層上まで突出し、セパレーターを突き破り
電池内部で負極電極と正極電極とが短絡する等の不具合
を生じる。

【００１２】本発明の電池用電極の切断方法において用
いる切断手段は、従来より電池用電極のスリットや裁断
に用いられている切断手段がすべて可能である。スリッ
トにおける切断手段としては、例えば、シアー方式、ス
コア方式、ギャング方式等が挙げられる。また、使用す
る切断刃の形状には特に制限はなく、従来から使用され
ている切断刃、例えば、ゲーベルタイプ、直角タイプ等
がすべて使用可能である。

【００１３】また、本発明において切断の際に電池用電
極を６０〜１３５℃の範囲内で加熱する方法としては、
特に制限はなく、例えば、赤外イメージ炉により加熱す
る方法、温風を吹き付けて加熱する方法、パネルヒータ
ー等の電熱線を用いた炉により加熱する方法等が挙げら
れる。

【００１４】次に、本発明の切断方法の実施対象となる
電池用電極について説明する。

【００１５】本発明の切断方法の実施対象となる電池用
電極は、電極集電体上に電極活物質層を設けた電池用電
極である。

【００１６】上記の電極集電体としては、金属箔やパン
チングメタルが好適に使用される。電極集電体の金属材
料としては、従来より電極集電体に使用されているもの
であればよく、特に制限はない。このような金属材料の
具体例としては、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、ニ
ッケル、鉄等を挙げることができる。

【００１７】電極活物質層は、少なくとも電極活物質、
バインダーおよび溶剤を含有する塗料を電極集電体の一
方の面に塗布して乾燥し、その後、他方の面に塗布し乾
燥する方法、あるいは、上記塗料を電極集電体の両面に
同時に塗布し乾燥する方法により形成される。

【００１８】電極活物質は、従来より電極活物質として
使用されているものであればよく、特に制限はない。電
極活物質は、負極として使用するか、正極として使用す
るかによって材料が異なり得る。

【００１９】負極活物質としては、通常、炭素質材料が
使用される。炭素質材料としては、従来より使用されて
いる炭素質材料であれば、特に制限なく使用することが
でき、例えば、無定形炭素、アセチレンブラック、石油
コークス、石炭コークス、人造黒鉛、グラファイト系炭
素繊維、難黒鉛化炭素等を用いることができる。

【００２０】一方、正極活物質は、従来より使用されて
いるものであれば、特に制限なく使用することができ
る。このような正極活物質としては、例えば、コバルト
酸リチウム、マンガン酸リチウム等の各種の正極活物質
を使用することができる。

【００２１】電極活物質層を構成するバインダーとして
は、従来より使用されているバインダーであれば、特に
制限なく使用することができる。具体的には、ポリアク
リルニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビ
ニル等を使用することができる。このようなバインダー
は、電極活物質１００重量部に対して、通常、１〜４０
重量部、好ましくは２〜２５重量部、特に好ましくは５
〜１５重量部の量で使用される。

【００２２】電極活物質層用の塗料に使用する溶剤は、
この用途に従来より使用されている溶剤であれば、特に
制限なく使用することができる。このような溶剤として
は、例えば、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ピロリ
ドン、Ｎ−メチルチオピロリドン、ジメチルフォルムア
ミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチル
ホスホアミド等を単独あるいは混合して使用することが
できる。このような溶剤は、電極活物質層用の塗料にお
ける固形分（不揮発分）が、通常、１０〜６０重量％、
好ましくは３０〜５０重量％、特に好ましくは３５〜４
５重量％の範囲となるように使用することができる。

【００２３】上記の材料からなる塗料の電極集電体上へ
の塗布は、従来公知の方法、例えば、エクストルージョ
ンコート、グラビアコート、リバースロールコート、デ
ィップコート、キスコート、ドクターコート、ナイフコ
ート、カーテンコート、スクリーン印刷等の塗布方法に
より行うことができる。

【００２４】

【実施例】次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説
明する。電池用電極の作製 下記組成のスラリー状の負極用塗料を調製した。

【００２５】 （負極用塗料の組成） ・グラファイト（負極活物質） … １００重量部 ・アセチレンブラック（導電剤） … ５重量部 ・ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）（バインダー）… １０重量部 ・Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）（溶剤） … １１５重量部 ・シュウ酸二水和物（添加物） … １重量部 上記のスラリー状の負極用塗料の調製は、まず、バイン
ダー１０重量部を溶剤５０重量部に溶解してラッカー６
０重量部を作製した。次に、アセチレンブラック５重量
部に上記ラッカー１０重量部を加えて混練し、この混練
物に残りのラッカー５０重量部および溶剤６５重量部を
加えてよく混合した後、負極活物質１００重量部を混
ぜ、更に、シュウ酸二水和物１重量部を添加して負極用
塗料とした。

【００２６】次に、厚さ１８μｍの銅箔からなる電極集
電体の片面にエクストルージョンコートにより上記の負
極用塗料を塗布した後、１１０℃の乾燥炉で乾燥して電
極活物質層を形成した。その後、銅箔の他の面に同様の
塗布操作を行って電極活物質層を形成した。このように
両面に電極活物質層が形成された電極集電体にローラー
プレスをかけて圧縮成形した。これにより、片面の電極
活物質層の厚みｔが１００ｍｍである電池用電極を得
た。電池用電極の切断 次に、パネルヒーターを用いて上記の電池用電極を６０
℃に加熱しながらシアー方式直角タイプ刃で切断（スリ
ット）を行い、切断された電池用電極（試料１）を得
た。

【００２７】また、電池用電極の加熱温度をそれぞれ９
０℃、１２０℃、１３５℃に設定した他は、上記の試料
１と同様にして切断（スリット）を行い、切断された電
池用電極（試料２〜４）を得た。

【００２８】一方、比較として、電池用電極を加熱しな
い他は上記の試料１と同様にして切断（スリット）を行
い、切断された電池用電極（比較試料１）を得た。

【００２９】さらに、電池用電極の加熱温度を１４０℃
に設定した他は、上記の試料１と同様にして切断（スリ
ット）を行い、切断された電池用電極（比較試料２）を
得た。切断面の評価 上記のように切断（スリット）した各電池用電極（試料
１〜４、比較試料１〜２）の切断面について、下記の方
法で評価を行い、結果を下記表１に示した。

【００３０】（切断面の評価方法）電池用電極の上刃側
断面と下刃側断面の合計６箇所、１箇所あたり２５ｍｍ
を投影機で観察し、次の条件に当てはまる電極集電体
（銅箔）のバリの数を求めた。

【００３１】条件Ａ：バリの高さが電極活物質層の厚み
以上である（図１に示されるバリの高さｈと電極活物質
層の厚みｔとの間に、ｈ≧ｔなる関係が成立する） 条件Ｂ：バリの高さが電極活物質層の厚みよりも小さい
（図１に示されるバリの高さｈと電極活物質層の厚みｔ
との間に、ｈ＜ｔなる関係が成立する）

【００３２】

【表１】 表１に示されるように、本発明の切断方法により切断
（スリット）された試料１〜４は、いずれも大きなバリ
（条件Ａのバリ）が切断面に存在しないものである。ま
た、試料１〜４の切断面には小さいバリ（条件Ｂのバ
リ）が存在するものの、この程度のバリはセパレーター
を突き破り電池内部で負極電極と正極電極とが短絡する
等の不具合を生じることはない。尚、試料１〜４におい
て、切断時の加熱温度が高くなるにしたがって、小さい
バリ（条件Ｂのバリ）の発生数が低減しており、６０〜
１３５℃の範囲内でより高い温度に電池用電極を加熱す
ることがバリ発生防止に有効であることが確認された。

【００３３】これに対して、切断時に電池用電極を加熱
しなかった比較試料１は、切断面に大きなバリ（条件Ａ
のバリ）が多数存在しており、電池用電極として使用に
供し得ないものであった。また、切断時に電池用電極を
１４０℃に加熱した比較試料２では、電極集電体から電
極活物質層の剥離が発生し、電池用電極の切断が不可能
であった。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば電
極集電体上に電極活物質層を設けた電池用電極を６０〜
１３５℃の範囲内で加熱した状態で切断するので、電極
活物質層はバインダーが軟化して切断刃が侵入し易くな
り、切断刃からの切断荷重が電極活物質層の存在により
分散されることなく電極集電体に集中して、電極集電体
にほとんど延びを生じさせない状態で切断することがで
き、これにより、切断面に電極集電体の大きなバリを生
じることが防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の切断方法に適用される電池用電極の一
例とバリを説明するための斜視図である。

【符号の説明】 １…電池用電極 ２…電極集電体 ３…電極活物質層 ４…切断面 ５…バリ ｈ…バリの高さ ｔ…電極活物質層の厚み

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極集電体上に電極活物質層を設けた電
   池用電極の切断方法において、電池用電極を６０〜１３
   ５℃の範囲内で加熱した状態で切断することを特徴とす
   る電池用電極の切断方法。