特許ウォッチ

公開番号2025143183
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-01
出願番号2024206863
出願日2024-11-28
発明の名称電極及びその製造方法
出願人株式会社リコー
代理人弁理士法人ITOH
主分類H01M 4/139 20100101AFI20250924BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】レート特性に優れた電極の製造方法の提供。
【解決手段】
表面に周期的な凹凸構造を有する電極合材層を備える電極の製造方法であって、前記電極の製造方法は、基体面と平行方向に並列される複数のノズル孔を有する液体吐出装置を用いて、前記基体上に、活物質及び分散媒を含有する電極合材層形成用液体組成物を0.28mm以上1.7mm以下の付与周期で付与する電極合材層形成用液体組成物付与工程を含むことを特徴とする電極の製造方法である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
表面に周期的な凹凸構造を有する電極合材層を備える電極の製造方法であって、
前記電極の製造方法は、基体面と平行方向に並列される複数のノズル孔を有する液体吐出装置を用いて、前記基体上に、活物質及び分散媒を含有する電極合材層形成用液体組成物を０．２８ｍｍ以上１．７ｍｍ以下の付与周期で付与する電極合材層形成用液体組成物付与工程を含むことを特徴とする電極の製造方法。
続きを表示（約 430 文字）【請求項２】
前記液体吐出装置は、インクジェット装置である、請求項１に記載の電極の製造方法。
【請求項３】
前記インクジェット装置は、バルブ方式である、請求項２に記載の電極の製造方法。
【請求項４】
前記電極合材層形成用液体組成物の粘度は、２０ｍＰａ・ｓ以上１５０ｍＰａ・ｓ以下である、請求項１に記載の電極の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の電極の製造方法によって製造されることを特徴とする電極。
【請求項６】
基体と、
前記基体上に、表面に周期的な凹凸構造を有する電極合材層と、を有し、
前記電極合材層の凸部の高さｈ２（μｍ）に対する、前記電極合材層の凹部の高さｈ１（μｍ）との比率（ｈ１／ｈ２）が、０．７１以上０．９５以下である、請求項５に記載の電極。
【請求項７】
さらにプレスすることによって製造される、請求項６に記載の電極。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,300 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。
このような電気化学素子の多様化するニーズに対して、電池特性を向上させることを目的として疎密構造を有する電極が提案されている。
【０００３】
平坦に形成された電極合材層に対して、凹凸パターンを有する型を押し当てて、凹凸パターンを転写することにより、凹凸構造を有する電極合材層を備えた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）。
平坦に形成された電極合材層において、高密度領域としたい箇所に、新たな電極合材層形成用液体組成物を塗布し乾燥させることで、疎密構造を有した電極合材層を備える電池用電極の製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
空隙率が均一な電極合材層を有し、容量維持率の向上を図る目的で、電極合材層が複数の凸形状を有し、凸形状部の空隙率と、非凸形状部の空隙率とが特定された電極が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
その他、ディスペンサを用いてストライプ状の電極合材層を得る方法（例えば、非特許文献１参照）や、スクリーン印刷によってストライプ状の電極合材層を得る方法（例えば、非特許文献２参照）なども提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、レート特性に優れた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】
【０００５】
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、
表面に周期的な凹凸構造を有する電極合材層を備える電極の製造方法であって、前記電極の製造方法は、基体面と平行方向に並列される複数のノズル孔を有する液体吐出装置を用いて、前記基体上に、活物質及び分散媒を含有する電極合材層形成用液体組成物を０．２８ｍｍ以上１．７ｍｍ以下の付与周期で付与する電極合材層形成用液体組成物付与工程を含む。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、レート特性に優れた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】
【０００７】
本発明における電極凹凸周期を説明するための概略図である。
本発明における液体吐出装置の構造を説明するための概略図である。
本発明の一実施形態に係る液体吐出装置を示す概略図である。
本発明の一実施形態に係る電極の製造方法によって得られる電極を示す概略断面図である。
本発明の一実施形態に係る電極の製造方法によって得られる電極における電極凹凸周期構造が形成されるメカニズムを説明するための概略断面図である。
本発明の一実施形態に係る電極の製造方法によって得られる電極を示す概略断面図である。
本発明の他の実施形態に係る電極の製造方法によって得られる電極を示す概略断面図である。
本発明の一実施形態に係る電極の製造装置を示す模式図である。
本発明の他の実施形態に係る電極の製造装置を示す模式図である。
本発明の他の実施形態に係る電極の製造装置を示す模式図である。
本発明の一実施形態に係る電極の製造装置の変形例を示す模式図である。
本発明の一実施形態に係る電極の製造装置における電極合材層形成用液体組成物付与手段としてインクジェット方式、及び転写方式を採用した印刷部の一例を示す構成図（その１）である。
本発明の一実施形態に係る電極の製造装置における電極合材層形成用液体組成物付与手段としてインクジェット方式、及び転写方式を採用した印刷部の一例を示す構成図（その２）である。
本発明の一実施形態に係る電極の製造方法における電極合材層の形成パターンの一例を示す模式図である。
本発明の一実施形態に係る電極の製造方法における電極合材層の形成パターンの他の例を示す模式図である。
本発明の一実施形態に係る電気化学素子を示す概略断面図である。
本発明の他の実施形態に係る電気化学素子を示す概略断面図である。
本発明の一実施形態に係る電気化学素子である移動体を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
特許文献１のような凹凸金型による転写方式は、必然的に凸部の空隙率が大きくなる。そのため、電極合材層が厚い場合には、凸部の電子抵抗が高く十分なレート特性が得られないという懸念があった。また、凸部が脆く、製造過程で電極合材層の損壊が生じるという課題があった。
【０００９】
特許文献２のような重ね塗り方式は、塗工工程が複数回発生するため、生産性の点で改良の余地があった。また、積層された電極合材層のそれぞれの界面において、膜強度が低下する傾向にあり、製造過程で電極合材層の損壊が生じるという課題があった。
【００１０】
特許文献３のようなインクジェット方式は、電極合材層形成用液体組成物の粘度が低いことから、形成時の膜厚を変動させて凹凸構造を有する電極合材層を形成するためには、乾燥工程を挟んで複数回の塗工工程を行う必要がある。そのため、生産性という点で改良の余地があった。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許