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公開番号2024128930
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-24
出願番号2023201312
出願日2023-11-29
発明の名称電極の製造方法、電極の製造装置、電気化学素子の製造方法、及び電気化学素子の製造装置
出願人株式会社リコー
代理人個人,個人
主分類H01M 4/139 20100101AFI20240913BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ウェットオンウェット積層プロセスを用いた場合であっても、経時や乾燥時等の後工程に依存せず均一性の高い多孔質絶縁層を有する電極を製造できる電極の製造方法の提供。
【解決手段】電極基体上に、活物質及び分散媒を含む第1の液体組成物を付与して第1の液体組成物層を形成する第1の付与工程と、前記第1の液体組成物層上に、重合性化合物及び液体を含む第2の液体組成物を付与して第2の液体組成物層を形成する第2の付与工程と、前記第1の液体組成物層及び前記第2の液体組成物層を維持した状態で、前記第2の液体組成物層を重合させて多孔質絶縁層を形成する重合工程と、を含む電極の製造方法。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
電極基体上に、活物質及び分散媒を含む第１の液体組成物を付与して第１の液体組成物層を形成する第１の付与工程と、
前記第１の液体組成物層上に、重合性化合物及び液体を含む第２の液体組成物を付与して第２の液体組成物層を形成する第２の付与工程と、
前記第１の液体組成物層及び前記第２の液体組成物層を維持した状態で、前記第２の液体組成物層を重合させて多孔質絶縁層を形成する重合工程と、
を含むことを特徴とする電極の製造方法。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
前記重合工程が、光照射によって実施される請求項１に記載の電極の製造方法。
【請求項３】
前記第２の付与工程直後における前記第１の液体組成物層の平均厚みに対する、前記重合工程開始時における前記第１の液体組成物層の平均厚みの変化率が、１０％以下であり、
前記第２の付与工程直後における前記第２の液体組成物層の平均厚みに対する、前記重合工程開始時における前記第２の液体組成物層の平均厚みの変化率が、１０％以下である請求項１から２のいずれかに記載の電極の製造方法。
【請求項４】
前記重合工程の後に、
前記第１の液体組成物層中の前記分散媒、及び／又は前記多孔質絶縁層中の前記液体を除去する除去工程を更に含む請求項１から２のいずれかに記載の電極の製造方法。
【請求項５】
前記多孔質絶縁層が、共連続構造を有する請求項１から２のいずれかに記載の電極の製造方法。
【請求項６】
前記分散媒及び前記液体が、電解質液である請求項１から２のいずれかに記載の電極の製造方法。
【請求項７】
（１）前記第１の付与工程において、前記第１の液体組成物がインクジェット方式によって付与される、及び／又は
（２）前記第２の付与工程において、前記第２の液体組成物がインクジェット方式によって付与される、請求項１から２のいずれかに記載の電極の製造方法。
【請求項８】
前記液体が、ポロジェンを含む請求項１から２のいずれかに記載の電極の製造方法。
【請求項９】
前記分散媒が、ポロジェンを含む請求項１から２のいずれかに記載の電極の製造方法。
【請求項１０】
前記液体と前記分散媒とが、同一のポロジェンを含む請求項１から２のいずれかに記載の電極の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極の製造方法、電極の製造装置、電気化学素子の製造方法、及び電気化学素子の製造装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、レドックスキャパシタ等の電気化学素子は、ウェアラブルデバイス又はスマートフォン等の民生用小型デバイスから電気自動車又は定置用蓄電池等の大型デバイスまで利用範囲が急速に拡大している。
【０００３】
このような電気化学素子の多様化するニーズに対し、様々な電池用部材の作製は必要不可欠であり、電池内部に存在する活物質や絶縁層などの機能層を高効率に形成することが重要であることから、新たな電極の製造方法の提供が望まれている。
【０００４】
これまでに、負荷特性と充放電サイクル特性とに優れた非水電解質二次電池を製造するために、エネルギー線の照射により重合可能なオリゴマー及びモノマーと、無機粒子と、溶剤とを含む絶縁層形成用組成物を作製する工程と、電極の合剤層の上に、前記絶縁層形成用組成物を塗布して塗膜を形成する工程と、前記塗膜にエネルギー線を照射して、架橋構造を有する樹脂を形成すると同時に、前記塗膜を乾燥して前記溶剤を除去して、前記合剤層の上に空孔を有する絶縁層を形成する工程とを含む非水電解質二次電池の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この提案によると、絶縁層において収縮や架橋構造を有する樹脂の溶融による変形が生じ難く、その形状が良好に維持されることから、正極と負極との短絡の発生が抑制されることが期待される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ウェットオンウェット積層プロセスを用いた場合であっても、経時や乾燥時等の後工程に依存せず均一性の高い多孔質絶縁層を有する電極を製造できる電極の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段としての本発明の電極の製造方法は、電極基体上に、活物質及び分散媒を含む第１の液体組成物を付与して第１の液体組成物層を形成する第１の付与工程と、前記第１の液体組成物層上に、重合性化合物及び液体を含む第２の液体組成物を付与して第２の液体組成物層を形成する第２の付与工程と、前記第１の液体組成物層及び前記第２の液体組成物層を維持した状態で、前記第２の液体組成物層を重合させて多孔質絶縁層を形成する重合工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ウェットオンウェット積層プロセスを用いた場合であっても、経時や乾燥時等の後工程に依存せず均一性の高い多孔質絶縁層を有する電極を製造できる電極の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本実施形態の電極の製造装置の一例を示す模式図である。
図２は、本実施形態の電極の製造装置の他の一例を示す模式図である。
図３Ａは、本実施形態の電極における多孔質絶縁層の一例を模式的に示す平面図である。
図３Ｂは、本実施形態の電極における多孔質絶縁層の一例を模式的に示す断面図である。
図４は、本実施形態の電極の一例を示す概略断面図である。
図５は、本実施形態の電極の他の例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（電極の製造方法、及び電極の製造装置）
本発明の電極の製造方法は、電極基体上に、活物質及び分散媒を含む第１の液体組成物を付与して第１の液体組成物層を形成する第１の付与工程と、前記第１の液体組成物層上に、重合性化合物及び液体を含む第２の液体組成物を付与して第２の液体組成物層を形成する第２の付与工程と、前記第１の液体組成物層及び前記第２の液体組成物層を維持した状態で、前記第２の液体組成物層を重合させて多孔質絶縁層を形成する重合工程と、を含む。
本発明の電極の製造装置は、活物質及び分散媒を含む第１の液体組成物が収容された第１の収容容器と、重合性化合物及び液体を含む第２の液体組成物が収容された第２の収容容器と、前記第１の液体組成物を付与して第１の液体組成物層を形成する第１の付与手段と、前記第１の液体組成物層上に、前記第２の液体組成物を付与して第２の液体組成物層を形成する第２の付与手段と、前記第１の液体組成物層及び前記第２の液体組成物層を維持した状態で、前記第２の液体組成物層を重合させて多孔質絶縁層を形成する重合手段と、を有する。
本発明の電極の製造方法は、第１の付与工程と、第２の付与工程と、重合工程と、を有し、更に必要に応じて、除去工程などのその他の工程を有する。
本発明の電極の製造装置は、第１の収容容器と、第２の収容容器と、第１の付与手段と、第２の付与手段と、重合手段と、を有し、更に必要に応じて、除去手段などのその他の手段を有する。
【００１０】
本発明の電極の製造方法は、本発明者らが、以下の従来技術における問題点を見出したことに基づく発明である。
すなわち、従来技術の非水電解質二次電池の製造方法では、電池用電極上に無機粒子と、溶剤とを含む均一性の高い絶縁層形成用組成物を塗布形成した場合であっても、塗布直後の溶剤を含むウェット状態の絶縁層形成用組成物が流動性を有しており、経時的又は乾燥時等の後工程によって無機粒子の流動が生じ、結果として均一性の高い無機粒子絶縁層を得ることができないという問題がある。更に、ウェットオンウェット積層プロセスを行った場合、下層の電極合材層も乾燥時に流動することに依存して、均一性の高い無機粒子絶縁層を得ることがより一層困難であるという問題がある。
機能層には、電池反応のムラを生じさせないために、均一の厚みを有していることが求められている。そのような中で、電極と絶縁層が同時形成できる技術は、電池に必要な機能層を効率的に作成する方法として注目されており、電極と絶縁層を未乾燥状態で積層塗布していくウェットオンウェット積層方式の電気化学素子用機能層の形成技術の開発が望まれている。
（【００１１】以降は省略されています）

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