JPH02265173A - 電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コイン型３ボタン型およびシート型等の薄型
電池の製造方法に関し、特に正極１．電子絶縁隔離膜３
．負極２のそれぞれが接す、る界面が密着し、界面を介
したイオンの移動が迅速な、電流特性に優れた電池の製
造方法に関する。

〔従来の技術〕

電池を使用する機器メーカーからの電池の緒特性に対す
る要求は、高容量、高出力、急速充電性（二次電池の場
合）、高信頼性等様々のものがあり、電池メーカーとし
ても、いずれもが重要な特性であることを認識し、各特
性の改良を目的として研究を続けている。

その中で、高出力および急速充電性（二次電池の場合）
は、電池から如何に大きい電流を取り出せるか、あるい
は、如何に大きい電流で充電できるか（二次電池の場合
）という、電池の電流特性に対する改良の要求である。

電池の電流特性に寄与する抵抗因子は、［ａｌ電極と電
極蓋との電気的接続抵抗（正極と正極蓋、負極と負極蓋
）。

［ｂｌ電極内（正極内および負極内）の電子あるいはイ
オン導電率に起因する抵抗。

ｆｃ］電極と電解質との界面でのイオン移動抵抗（反応
抵抗）。

ｆｄ＋電解質内のイオン導電率に起因するイオン拡散抵
抗。

の４種に大別され、それぞれについて抵抗を低下させる
ための様々な改良が試みられている。

ｆａｔ電極と電極蓋との電気的接続抵抗（正極と正極蓋
、負極と負極蓋）の改良としては、 ■電極蓋の電極側面を凹凸面にして、電極蓋と電極との
接触面積を増し抵抗を低下させる。

■電極内に鋼等の耐蝕性の高い金属の網を埋設しこの網
と電極蓋とを溶接等により固着して、抵抗を低下させる
、 等がある。

（１］）電極内（正極内および負極内）の電子あるいは
イオン導電率に起因する抵抗の改良としては、■電極内
に電子導電性の高い材料（例えば、グラファイト、カー
ボンブラック）を添加し、電極全体の電子導電性を高め
て抵抗を低下させる、等がある。

（Ｃ）電極と電解質との界面でのイオン移動抵抗（反応
抵填−）の改良としては、 ■電極の電解質側面を凹凸面とし反応面積を増やす、 ■正極、負極それぞれを厚み方向に分割し、積層構造を
持たせたり、シート状にして巻き構造にしたりして反応
面積を増やす、 等がある。

＋ｄ＋電解質内のイオン導電率に起因するイオン拡散抵
抗の改良としては、 ■例えば電解液の場合、支持塩の濃度を調節して電解液
のイオン導電率を高める、 ■相対する正極、負極両極間の距離を近くして、イオン
の移動距離を小さくする、 等がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上、電池の電流特性の改良に関する方法としては様々
な方法があるが、本発明者らは、＋ｄｌ電解質内のイオ
ン導電率に起因するイオン拡散抵抗の低減のために■相
対する正極、負極両極間の距離を近くして、イオンの移
動距離を小さくする電池の製造方法に関して鋭意検討を
した。

本発明は、製造工程でのバラツキを小さくしたうえで、
■相対する正極、負極両極間の距離を近くして、（ｄｌ
電解質内のイオン導電率に起因するイオン拡散抵抗を平
均値でより一層低下し、かつバラツキを小さくすること
により、電流特性に優れた電池を安定に提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

正、負極少なくとも一方に、圧縮されて成形される電極
材料を用いる電池において、正極１、負極２と、正、負
両極を電子的に絶縁せしめる隔離膜３と、正極蓋４と負
極蓋５および両極蓋間を絶縁せしめかつ両蓋内部を密閉
化せしめる封口材６とを、一体化し電池とする場合、通
常、正極１あるいは負極２の圧縮は、最終組立工程以前
に行うことが一般的であるが、この製造方法だと圧縮工
程後の電極厚みのばらつきにより電池内の相対する正、
負両電極間距離がばらつき、期待する電流特性が満足に
は得られないうえ、各電池の電流特性のばらつきも大き
い。

そこで、正、負極少なくとも一方に、圧縮されて成形さ
れる電極材料を用いる電池において、当該電極の圧縮を
予め行うことなく、正極１．負極２と、正、負両極を電
子的に絶縁せしめる隔離膜３と、正極蓋４と負極Ｍ５お
よび両極蓋間を絶縁せしめかつ両蓋内部を密閉化せしめ
る封口材６とを、一体化し電池とする組立時に、隔離膜
３を介して正極１．負極２を密着させる方向に外力を加
え、その当該電極の圧縮を行った。

〔作用〕

以下、本発明の電池の製造方法の作用について図面を用
いて説明する。

第１図は、本発明の電池の製造方法をコイン形電池の断
面図で模式的に表したものであり、電極は組立後の電極
厚みよりも厚い状態で供給され、電池蓋４，５と封口材
６とで密閉化される直前に圧縮される。このため、隔Ｍ
ＩＩｌｉｉ３を介して正極１負極２の円電極は密着した
状態のまま電池が形成されることが予想される。

第２図は、従来の電池の製造方法をコイン形電池の断面
図で模式的に表したもので、電極は予め電池容器内に収
納され得る所定厚みに圧縮されて供給され、電池蓋４．
５と封口材６とで密閉化される。このため、隔離膜３を
介した正極１．負極２の両電極間距離は正極１．負極２
それぞれの厚みのばらつきにより影響を受けてしまうこ
とが予想される。

第３図は、本発明の電池の製造方法（すなわち組立時に
電極を圧縮する製造方法）によるコイン形およびシート
形電池の断面観察図である。

第４図は、従来の製造方法（すなわち予め圧縮した電極
を用いる製造方法）によるコイン形およびシート形電池
の断面観察図である。

本発明の電池の製造方法による電池および従来の電池の
製造方法による電池について、電池内の隔離膜３を介し
た正極１、負極２の画電極間隔の調査を詳細に行った。

その結果、第３図および第４図に示したように、電池組
立時に電極を圧縮する本発明の電池の製造方法による電
池では、正極１、負極２．および隔離Ｂ３の密着具合は
極めて良好で、その電極間距離は極めて均一であった。

これに対して、予め圧縮した電極を用いる従来の電池の
製造方法による電池の、正極１、負極２および隔離膜３
の界面には間隙が見られ、密着具合は良好とは言えず、
その電極間距離は不均一であった。

次に、それぞれの製造方法による電池の電流特性の比較
を行ったところ、本発明の電池の製造方法による電池の
電流特性は、従来の電池の製造方法による電池の電流特
性よりも、平均値が改善されるばかりでなく、各電池間
の特性のばらつきが極めて小さくなり安定な電流特性を
得ることができた。

以下、実施例および比較例を示し、本発明を具体的に説
明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものでは
ない。

〔実施例−１〕 厚さ０．２５ｍｍの負極蓋に溶接により固着された網状
の金属集電体が埋設された直径１５龍、厚さ０．５ｍｍ
のリチウム−アルミニウム合金負極、厚さ０．２５璽１
の正極蓋に溶接により固着された網状の金属集電体が埋
設された直径１５龍、厚さ１．０ｍｍのポリアニリン正
極、厚さ０．１５ｍｍのポリプロピレン製隔離膜、およ
びポリプロピレン駆封口材を用いて、正極ポリアニリン
を圧縮しながら厚さ１’、６ｍｍのコイン形電池を１０
個作成した。正極ポリアニリンは、０．４５ｍｍの厚さ
まで圧縮された事になる。尚、電解質には、３モル／β
のホウ弗化リチウムを含むプロピレンカーボネートとジ
メトキシエタンとの混合溶媒の有機電解液を用いた。

上記電池の放電時の電流特性を調べるために、２ｍＡで
の放電容量を測定した所、平均値は４゜５　ｍ　Ａ　ｈ
　、標準偏差は０．１２ｍＡｈであった。

続いて、上記電池の充電時の電流特性を調べるために、
上記電池を電圧３Ｖ、保護抵抗５００Ωで１時間充電し
た後、２ｍＡでの放電容量を測定した所、平均値は１．
ｏ’ｍＡｈ、標準偏差は０゜０９ｍＡｈであった。

〔比（例−１〕 予め所定の厚さに圧縮された直径１５ｍｍ、！さ０．４
５ｍｍのポリアニリン正極を用いた以外は、実施例−１
と同じ条件で、厚さ１．６ｎ＋のコイン形電池を１０個
作成した。

上記電池の２ｍＡでの放電容量を測定した所、平均値は
３．８ｍＡｈ、標準偏差は０．３ｍＡｈであった。

続いて、上記電池を電圧３Ｖ、保護抵抗５００Ωで１時
間充電した後、２ｍＡでの放電容量を測定した所、平均
値は０．６ｍＡｈ、標準偏差は０１７ｍＡｈであり、平
均値、標卓偏差共、実施例−１より劣る結果を得た。

〔実施例−２〕 厚さ０．２５　ｎの負極蓋に溶接により固着された網状
の金属集電体が埋設された直径１５ｍｍ、厚さ０．３ｕ
のアルミニウム上に、直径１３酊、厚さ０．３１のリチ
ウムを貼り付けたりチウム−アルミニウム合金前駆体、
厚さ０．２５ｍｍの正極蓋に溶接により固着された網状
の金属集電体が埋設された直径１５龍、厚さ０．４５龍
のボリアニリン正極、厚さ０．１５ｍｍのポリプロピレ
ン製隔離膜、およびポリプロピレン製封口材を用いて、
アルミニウム上のリチウムを圧縮しながら厚さ１゜６酊
のコイン形電池を１０個作成した。リチウムは、０．２
１の厚さまで圧縮、圧延された事になる。尚、電解質に
は、３モル／ｌのホウ弗化リチウムを含むプロピレンカ
ーボネートとジメトキシエタンとの混合溶媒の有機電解
液を用いた。

上記電池を電圧３Ｖ、保護抵抗５００Ωで１時間充電し
た後、２ｍＡでの放電容量を測定した所、平均値は１．
１ｍＡｈ、標＄偏差は０．１０ｍＡｈであった。

〔比較例−２〕 予め所定の厚さに圧縮、圧延された直径１５ｍｍ厚さ０
．５＋ｎのリチウム−アルミニウム合金前駆体を用いた
以外は、実施例−２と同じ条件で、厚さ１．６龍のコイ
ン形電池を１０個作成した。

上記電池を電圧３Ｖ、保護抵抗５００Ωで１時間充電し
た後、２ｍＡでの放電容量を測定した所、平均値は０．
７ｍＡｈ、標準偏差は０．１４ｍＡｈであり、平均値、
標準偏差共、実施例−２より劣る結果を得た。

〔実施例−３〕 厚さ０．１０ｍｍの負極蓋に溶接により固着された網状
の金属集電体が埋設された一辺２０ｍｍの正方形で、厚
さ０．３鶴のリチウム負極、厚さ０゜１０１の正極蓋に
溶接により固着された網状の金属集電体が埋設された一
辺２０龍の正方形で、厚さ０．６ｍｓの、市販電解二酸
化マンガンを３００℃で５時間熱処理したＭ　ｎ　Ｏｚ
　、導電付与剤のグラファイト、およびバインダーのポ
リテトラフルオロエチレンから成る合剤正極、厚さＯ、
−”ｄ　Ｏｍｍのポリプロピレン製隔離膜、およびポリ
プロピレン製封口材を用いて、Ｍ　ｎ　Ｏ□合剤正極を
圧縮しながら厚さ１．０冨蒙のシート形電池をｌθ個作
成した。ＭｎＯ□合剤正極は、０．４０ｍｍの厚さまで
圧縮された事になる。尚、電解質には、１モル／ｌの過
塩素酸リチウムを含むプロピレンカーボネートとジメト
キシエタンとの混合溶媒の有機電解液を用いた。

上記電池の５　ｍ　Ａでの放電容量を測定した所、平均
値は７４．５ｍＡｈ、標準偏差は０．６５ｍＡｈであっ
た。

〔比較例−３〕 予め所定の厚さに圧縮された一辺２０１貫の正方形で、
厚さ０．４０ｍｍのＭｎＯ□合剤正極を用いた以外は、
実施例−３と同じ条件で、厚さ１．０鰭のシート形電池
を１０個作成した。

上記電池の５　ｍ　Ａでの放電容量を測定した所、平均
値は６８．７ｍＡｈ、標準偏差は１．４８ｍＡｈであり
、平均値、標準偏差共、実）雄側−３より劣る結果を得
た。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の電池の製造方法は、電極
の圧縮を組立時に行うことにより、電極の厚みバラツキ
による隔離膜を介する電極間距離のバラツキを低減させ
、電流特性に優れた電池を提供することができる。更に
、電極の圧縮を組立と同時に行うことで、製造工程が節
略化できコストダウンの効果も得られ、工業的価値大な
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電池の製造方法をコイン形電池の断
面図で模式的に表したもの、第２図は、従来の電池の製
造方法をコイン形電池の断面図で模式的に表したもの、
第３図は、本発明の電池の製造方法によるコイン形およ
びシート形電池断面の正極、負極、および隔離膜の密着
具合の拡大観察図、第４図は、従来の電池の製造方法に
よるコイン形およびシート形電池断面の正極、負極、お
よび隔離膜の密着具合の拡大観察図である。 ■・・・正極、　２・・・負極、　　　３・・・隔Ｍ膜
、４・・・正極蓋、　５・・・負極蓋、　６・・・封口
材。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　正、負極少なくとも一方に、圧縮されて成形される電
   極材料を用いる電池において、正極１、負極２と、正、
   負両極を電子的に絶縁せしめる隔離膜３と、正極蓋４と
   負極蓋５および両極蓋間を絶縁せしめかつ両蓋内部を密
   閉化せしめる封口材６とを、一体化し電池とする組立時
   に、隔離膜３を介して正、負電極を密着させる方向に外
   力を加え、その当該電極の圧縮を、行うことを特徴とす
   る電池の製造方法。