JPH0381955A - 電池における正極部の製造方法 - 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〉 この発明はスパイラル形非水電解液電池などに用いられ
る正極部の製造方法に関し、特に、正極集電体として軽
量且つ電気伝導性の高いアルミニウム箔板を用いた正極
部の製造方法に関するものである。

（従来の技術） スパイラル形非水電解液電池における正極部は、一般に
以下のようにして作られる。

正極活物質に導電剤として黒鉛もしくはアセチレンブラ
ックを混合し、この混合物にバインダとしてポリビニル
ブチラールを、また、可塑剤としてフタル酸ジプチルお
よび溶剤としてアルコールを加え、混練する。

その後、押出成形機によって前記混線物の内部に集電体
を挾んだ状態で押し出して一体成形する。

その後乾燥器で３００℃まで段階的に昇温し、前記ポリ
ビニルブチラール、フタル酸ジブチルを熱分解させる。

最終的にローラもしくはプレス機によって圧延。

圧着を行い、シート状の正極部を得る。

以上の製造方法によって得られた正極部に用いる集電体
の材質は、チタンまたはステンレス鋼材などが一般的で
あるが、通常の電池では問題は生じないものの、正極部
の厚みを薄くして同一容積で正極面積を大きくとり、反
応面積を増そうとする場合には次の問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 平板状のチタンまたはステンレス鋼材は、再極合剤に対
する付着性が弱く、また展延性にも乏しい。したがって
、平板のまま正極合剤中に一体に挟込んで圧延圧着を行
うと、正極合剤のみが圧延方向に伸ばされながら密度を
高めるが、前記材質の集電体は展延性に乏しいために、
正極合剤との間で層間剥離を生じ、集電体との一体化が
できなかった。

このため、従来では集電体としてバンチトメタル或いは
エキスバンドメタルを用いて、これらの開孔部を用い、
これによる物理的食い付きによる接着効果を利用して一
体化するようにしていた。

しかし、集電体の形状をこのような形態にした場合には
、押出し圧力に耐えるだけの引っ張り強度を保つために
、通常少なくとも５（１＋＋程度以上の板厚を必要とし
ていた。そのため、前記正極合剤を押出成形する場合に
は、成形体の厚みを薄くすることに一定の限界があった
。

特にパンチトメタルの場合には、板にあけられた孔のた
めに、引っ張り強度は原板より低下するため、厚みをあ
まり薄くできなかった。

さらに、エキスバンドメタルの場合には、引っ張り強度
は、その構造上、原板より著しく弱められ、且つ、端部
の変形が容易に発生し、正極合剤の表面に集電体が露出
する可能性もあって、内部短絡の原因となりやすいなど
の欠点があった。

そこでこの発明では、集電体を展延性に富むアルミニウ
ム箔板とし、かつ正極合剤の組成をアルミ箔板に付着性
のある組成とすることで、以上の問題の解決を図った電
池における正極部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〉 前記目的を達成するため、この発明の正極部の製造方法
は以下の工程からなっている。

■導電剤として黒鉛単体またはこれとアセチレンブラッ
クとの混合物を正極活物質１００部に対して２部以上、
１５部以下を添加混合し、これらの混合物にバインダ、
可塑剤および溶剤とを加えて成形する工程： ■前記混合物中のバインダおよび可塑剤を熱分解して正
極合剤とする乾燥工程： ■前記正極合剤を厚さ５０μｍ以下のアルミニウム箔板
からなる正極集電体に圧着させる工程。

からなっている。

次により詳しい構成および工程を説明する。

前記正極活物質としては、五酸化バナジウム■２０５な
どが用いられ、これの１００部に対して導電剤２部以上
１５部以下が混合される。

なお、導電剤として黒鉛単体のみを使用した場合には、
前記アルミニウム箔板との付着性は良好である。

しかしながら、黒鉛単体のみでは正極合剤中の電導度が
低下し、また保液性も低下するため、内負部抵抗上昇の
原因となる。

この場合は、請求項２に記載の範囲内、すなわち、アセ
チレンブラックの組成比が１０％以上。

７０％以下の範囲で黒鉛と混合することによって電導度
の低下を防ぎ、保液性の向上を図ることができる。

なお、７０％を越えてアセチレンブラックを混合した場
合には、アルミニウム箔板との付着性が低下し、集電効
率の低下及び局部的に電流が集中しデンドライトの発生
原因となるため、以上の範囲内の混合比とすることが必
要である。

前記バインダとしては、ポリビニルブチラールとテフロ
ンディスバージジンの任意の組成のものが用いられる。

前記可塑剤としては、−殻内なフタル酸ジブチルが用い
られる。

さらに溶剤としては通常用いられているアルコールなど
が好適である。

以上の正極合剤、導電剤、少量のバインダ、可塑剤およ
び溶剤は適宜混合され、押出し成形によってシート状に
成形される。

次いで、乾燥工程において段階的に昇温させることで溶
剤、バインダおよび可塑剤は効果的に熱分解され、シー
ト状の正極合剤が完成する。

そして、このシート状の正極合剤の完成後、アルミニウ
ム箔板からなる正極集電体に圧着される。

この具体的方法は、二枚のシート状正極合剤の間にアル
ミニウム箔板を挾み、ロールまたはプレス機械によって
圧延圧着し、同時に合剤密度をも高める。

この圧着工程に用いられるアルミニウム箔板の厚みが５
０μｍを上回った場合には、圧着工程における展性が低
下し、正極合剤に対する付着性が低下する。

したがって、その厚みは請求の範囲に示すごとく５０μ
ｍ以下が望ましい。

第１図は、以上の工程を経て作られた正極部１を示して
いる。

正極部１は、二枚の正極合剤２の間に前述のアルミニウ
ム箔板からなる集電体３がサンドイッチされた状態で圧
着されている。この正極部の厚みは０．２５關〜０．３
５ｍ＋ｓ程度になり、従来よりもその下限値を大巾に下
回っている。また、集電体３の端部には予めリボン状の
正極リード板４がスポット溶接によって接続され、正極
部１の一端部上縁に突出している。

正極部１が完成した後は、これにセパレータ５を介して
シート状のリチウム負極６が積層され、スパイラル状に
巻回される。

そして、この巻回したものを第２図に示すように負極端
子部を兼用した電池ケース７の内部に収納し、非水電解
液８を満たした後、前記正極リード板４と接続した正極
端子板９を封口ガスケット１０を介して電池ケース７の
開口に配置し、周縁をカシメ付けて塞ぐことにより、ス
パイラル形リチウム電池が完成する。

（作　用） ニウム箔板を用いる二とによって、圧着工程において正
極合剤とともに圧延され、剥離およびこれによるデンド
ライトの発生を防止しつつ従来よりも厚みを大巾に薄く
した正極部の製造が可能となる。

（発明の効果） 以上のようにこの発明の正極部の製造方法にあっては、
正極部の厚みを薄くすることが可能となり、同一容量の
電池において正極部の表面積を大きくすることができる
ため、充・放電サイクル数を大巾に向上できる。

（実　施　例〉 以下この発明の具体的実施例を説明する。

但し、この発明は以下の実施例のみに限定されるもので
はない。

Ｃ６Ｈ形電池の製作を意図して、以下の組成で正極合剤
を作成した。

以上の組成比のものを混練し、シート状に成形した後乾
燥器により、順次３００℃まで昇温しで組成物中の溶剤
、バインダおよび可塑剤を熱分解させ、厚さ０　、　２
０〜０　、　３０　ａｍのシート状正極合剤を作成し、
次いで二枚の正極合剤の間に端部に正極リード板をスポ
ット溶接した厚さ２０μｌｌｌ１１のア／Ｉ／　ミニラ
ム箔板を介在した状態でプレス圧力を加え、圧延圧着し
て、厚さ０．３５ｍｍ、および幅４０ｍｍ、長さ２９０
　ｍｍの正極部を得た。

次に厚さ０．０８ｍｍ、幅４０ｍ＋ｓ、長さ３１０　ａ
ｍのリチウム負極を、厚さ０．０２５ｍｍ、幅４３　ｍ
＋ｓ長さ３３０ないし３５０市のセパレータを介して積
層し、スパイラル状に巻回し、これを外径１４゜５關高
さ５０．５ｍｍの電池ケース内に収装し、非水電解液を
満たした状態で各部の接続および端子板で蓋をして電池
を完成した。

なお、前記電解液は、Ｌ　ｉ　Ａｓ　Ｆ６　（１ｍｏ＃
　）：　ＰＣ＋ＤＯ−（１：　１）の組成のものを使用
した。

次に以上のようにして製作されたＣ６Ｈ形電池と従来の
同一規格の電池との充・放電サイクル数を測定したとこ
ろ、以下の表１に示す結果を得られた。

表１ （充・放電特性） サイクル条件： ２００ｍＡの定電流による終止電圧２．Ｏｖまでの放電
を行った後、３．８ｖ終止電−圧で１００ｍＡの充電を
行い、これを１サイクルとしてサイクル試験を行った。

尚サイクル寿命は、初期容量の５０％に低下した時点と
した。

＊なお、比較例に用いた電池の正極部用の集電体は、チ
タン製のパンチトメタル（厚さ５０μｍ）を使用した。

この場合の正極部の寸法は、厚さ０゜４５ｍ＋ｓ、幅４
０ｍ＋ｓ、−長さ２５０　ｍｍとなっていた。

以上の表１からも明らかなように、本発明に係る電池に
よれば、正極部の厚みが薄くなり、面積が増加した分だ
け、充・放電特性が向上することが確認された。

次に正極活物質に対する導電剤の組成比と製品歩留まり
との関係を調べたところ以下の表２に示す結果が得られ
た。

表 この表２に示す結果から、製品歩留まりを９０％以上確
保するためには、正極活物質１００部に対して２部ない
し１５部の範囲が好適であり、特に８部が最も良い歩留
まりとなることが示されている。

次に導電剤中の黒鉛に対するアセチレンブラックの比率
に対する歩留まりを調べたところ以下の表３に示す結果
が得られた。

なお、導電剤全体としては正極活物質に対する上限値で
ある１５部が混合されている。

表 この表に示す結果から、アセチレンブラックの比率が１
０〜７０％で９０％以上の歩留まりを得ることが確認さ
れ、特に５０％の場合には最高の歩留まりとなることが
確認されている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る正極部およびこれに積層される
セパレータ、リチウム負極を示す説明図、第２図は同正
極部を用いて製造されたスパイラル形リチウム電池の断
面図である。 １・・・・・・正極部 ２・・・・・・正極合剤 ３・・・・・・集電体 ５・・・・・・セパレータ ６・・・・・・リチウム負極 ７・・・・・・電池ケース ８・・・・・・非水電解液 ９・・・・・・正極端子板 １０・・・封ロガスケッ ト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）正極合剤とこれに一体化した集電体とにより構成
   される正極部と、この正極部にセパレータを介して一体
   的に積層されたリチウム負極および非水電解液からなる
   電池において： 前記正極部は、以下の工程により製造されていることを
   特徴とする電池における正極部の製造方法。 〔１〕導電剤として黒鉛単体またはこれとアセチレンブ
   ラックとの混合物を正極活物質１００部に対して２部以
   上、１５部以下を添加混合し、これらの混合物にバイン
   ダ、可塑剤および溶剤とを加えて成形する工程： 〔２〕前記混合物中のバインダおよび可塑剤を熱分解し
   て正極合剤とする乾燥工程： 〔３〕前記正極合剤を厚さ５０μｍ以下のアルミニウム
   箔板からなる正極集電体に圧着させる工程。
2. （２）前記導電剤が黒鉛とアセチレンブラックとの混合
   物である場合に、前記混合物中に占めるアセチレンブラ
   ックの組成比が１０％以上、７０％以下であることを特
   徴とする請求項１記載の電池における正極部の製造方法
   。