[发明专利]电池的制造方法及电池

说明书

本发明的课题为提高包含全固体电池、半固体电池的二次电池、燃料电池的生产性与品质。在加热吸附辊的上游设置小直径辊，并在所述小直径辊上或OFF辊上使用狭缝喷嘴涂布电极浆料，利用加热吸附辊使溶剂瞬间蒸发，而形成电极。

技术领域

本发明涉及使用对基材涂布电池用材料时不需要掩模、或不着重于掩模的涂布方法来制造电池的方法，更具体而言，是涉及利用在主要以浆料等液体的液膜于长条的电池用基材，例如燃料电池或二次电池用基材涂布电极用浆料、电解质材料等的业界中被称为狭缝模、狭缝式模具、狭缝喷嘴等的模头的涂布方法制得的燃料电池、二次电池等电池。或涉及将电极用浆料等制成雾气或使用压缩气体进行二流体喷雾而涂布于基材时，以成为粒子不会飞散到期望的涂布图案外或不会影响性能的水平来制造电池的方法。二次电池是进行充放电的蓄电池，例如包含锂离子二次电池、锂离子聚合物电池、次世代二次电池的代表即全固体电池、半固体电池、金属空气电池等。

基材的材质、形状没有特别限定，只要是燃料电池、二次电池用基材即可，例如可列举：铝、铜、不锈钢等金属制的箔、或聚合物导电性薄膜的正极负极的集电体、分隔件、半固体电池用电解质聚合物、全固体电解质层、形成于集电体上的含有活性物质的电极层、进而层叠于电极层上的电解质层等。燃料电池的情况下，基材可列举电解质膜、气体扩散层等。二次电池中，所涂布的材料可为含有活性物质的正极或负极用电极浆料、电解质聚合物溶液、电解质浆料等，利用狭缝喷嘴涂布的话，则即使进行图案涂布时也不需要掩模，在生产性方面尤其有效。

此外，本发明中的狭缝喷嘴涂布包含：使压缩气体相对于至少模头的浆料流出的开口部流入至少一侧，边利用压缩气体辅助边进行涂布的方法；于低压例如0.2至0.5MPa左右的液压下利用无空气喷雾喷嘴喷出液体，边在成为喷雾粒子之前的液膜部位使用单个或多个喷嘴使喷雾图案叠加边涂布的基于微幕式涂布(micro curtain coat)的涂布。此外，也包含在狭缝的开口部内或狭缝的上游产生浆料粒子(雾气)，并从狭缝开口部喷出雾气而进行涂布的利用雾气喷出喷嘴的涂布方法。再者，还包含在喷雾头配置一列或多列的多个喷雾喷嘴，利用压缩气体使熔融体、液体纤维化或粒子化的利用作为熔喷式喷雾喷嘴头的喷嘴的喷雾角度为20度以下的窄角度的喷雾喷嘴的涂布。

此外，本发明也可应用于被称为超级电容器的双电层电容器、层叠陶瓷电容器(MLCC)等电容器的制造。此外，也可应用于利用了MLCC结构的全固体电池。

背景技术

以往，将正极或负极电极用活性物质浆料利用狭缝喷嘴以间歇的图案或连续地涂布于锂离子二次电池用集电体并进行干燥。一般而言，所述浆料用于正极时主要由活性物质粒子例如三元系、偏二氟乙烯(PVDF)等粘结剂、以及溶剂构成，正极的情况下，优选使用导电助剂的碳纳米纤维、单层纳米碳管或石墨烯。另一方面，负极则是仅加入碳或于碳中加入硅或氧化硅(SiOx)作为活性物质，并同样加入粘结剂与溶剂而制成浆料，同样以间隙的图案或连续地涂布并使其干燥来形成电极。

负极的粘结剂使用橡胶系粘结剂，且溶剂大多使用水。另一方面，使用狭缝喷嘴形成燃料电池的电极时，将面对狭缝喷嘴头的背辊加热的话，狭缝喷嘴的前端附近会变干燥，为了防止这种情况，尝试将背辊冷却。

专利文献1为利用狭缝模(喷嘴)等制作锂离子二次电池的阴极的方法。

专利文献2为在燃料电池用电解质膜利用狭缝模(喷嘴)以辊对辊(Roll to Roll)方式制造电极用浆料的方法。

另一方面，全固体电池的正极电极形成，是添加活性物质粒子、电解质粒子、及视需要的导电助剂的碳或碳纳米纤维等，并加入溶剂而制成浆料，利用喷雾或狭缝喷嘴等涂布于集电体等基材。此外，由于粘结剂在煅烧时会变成不均匀的残碳，优选添加最低限度的粘结剂。此外，半固体电池(Semi solid Batteries)的情况下，将聚合物电解质制成凝胶状，并与具有流动性的活性物质混合，再涂布于集电体或电解质聚合物或分隔件，以使电极位于电解质聚合物与集电体之间的方式涂布于所述集电体、电解质聚合物、分隔件中的任一者或两者，而插入电极即可。