JPH10172601A

JPH10172601A - 円筒形電池

Info

Publication number: JPH10172601A
Application number: JP8357443A
Authority: JP
Inventors: Toru Nagaura; 亨永浦
Original assignee: HAIBARU KK
Current assignee: HAIBARU KK
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 1998-06-26
Also published as: DE69707404D1; EP0847096A1; EP0847096B1

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、電極素子が帯状の電極をロール
状に巻上げて作成される円筒形電池の生産性の改善に関
するものである。【構成】巻回構造の電極素子が電解液を含侵して円筒
形金属缶に収納密閉されている円筒形電池の製造過程に
おいて、最終完成電池の金属缶の外径より２．９％以上
大きい外径を有する金属缶を使用する。これによって電
池缶内容積が増し、且つその電池缶内容積の増加分はそ
のままの空隙（Ｖ２）の増加となるので、一度に注入可
能な電解液量が増え、電解液注入回数を減じることが出
来る。電解液注入後には、当該金属缶の外径を最終完成
電池の金属缶の外径まで縮めるので完成電池の外形寸法
は従来の電池と全く同じに仕上がる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電極素子（電池素子
と同義）が帯状の電極をロール状に巻上げて作成される
円筒形電池の生産性の改善に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ノート型パソコン、ビデオカメラ等、様
々な携帯用電子機器の普及と進歩に伴い、それらの駆動
用電源として、より高性能な電池が要求されるようにな
り、従来のニッケルカドミウム二次電池やニッケル水素
二次電池には高性能化への改善が強く要求されている。
更にはリチウムイオン二次電池が高性能な電池として、
最近特に注目されている。リチウムイオン二次電池は電
圧が高いため、エネルギー密度（Ｗｈ／ｌ）が高く、携
帯用電子機器の小型化に大きく寄与できる可能性が高い
からである。

【０００３】ビデオカメラやノート型パソコンに代表さ
れる携帯用電子機器は非常に大きな駆動電流を必要とす
る。従って斯かる機器の駆動用電源に使用する電池は、
大きい電流が取り出せて、且つ電池容量が大きいこと
（良好な重負荷特性を持つこと）が条件となる。大きい
電流の取り出せる電池とするには、電池の内部抵抗を小
さくしなければならない。また電池容量を大きくするた
めには、電池容器内での電極密度を高めなければならな
い。

【０００４】電池の内部抵抗を小さくするためには、電
極面積を大きくすることが必要である。そこで従来技術
においては、電極面積を大きくするために、帯状の薄い
電極を用いる方法が採用されている。現在実用されてい
る二次電池では、非水系二次電池であるリチウムイオン
二次電池の場合も、水溶液系二次電池（ニッケルカドミ
ウム電池やニッケル水素電池）の場合も、何れも電極素
子は帯状の正極と負極をセパレーターを挟んでロール状
に巻上げて巻回体として作成され、斯かる電極素子を円
筒形金属缶に納め、電解液を注入して金属缶の開口部を
密閉して円筒形電池として作成されている。非水系電池
であれ、水溶液系電池であれ、電池容量は電極の体積で
決まるので、電極をロール状に巻上げる際には出来るだ
けきつく（或いは堅く）巻いて巻回体の電極密度を高め
る。

【０００５】ところが、電極素子を金属缶に納めて電解
液を注入する過程では、斯かる堅く巻上げた電極素子は
電解液を吸収しにくく、電解液注入に非常に時間がかか
る。電極素子をより堅く巻上げて作成すれば、より高容
量の電池を作成出来るわけであるが、電極素子に必要量
の電解液が含侵されていることも高容量を得るためには
絶対的な必要条件である。堅く巻上げて作成された電極
素子へは電解液の浸透速度が遅いため、必要とする電解
液量を１度に注入すれば金属缶より溢れてしまう。

【０００６】電極素子を金属缶に納めた状態では、金属
缶内容積（Ｖ）は、約９０％は電極素子の体積（Ｖ１）
で占められ、残り１０％が空隙（Ｖ２）である。さらに
電極素子の体積（Ｖ１）は約５０％が固形物体積（Ｖ
３）で占められ、残りの５０％は空孔体積（Ｖ４）であ
る。電解液は主としてこの空孔体積（Ｖ４）中に含侵さ
れなければならない。十分な性能を得るためには電解液
量（ｖ）は電極素子の空孔体積（Ｖ４）の７０％程度に
含侵される量が必要である。ここで、金属缶内容積
（Ｖ）を１００とすると上記の各体積は、電極素子の体
積（Ｖ１）≒９０、空隙（Ｖ２）≒１０、固形物体積
（Ｖ３）≒４５、空孔体積（Ｖ４）≒４５、必要電解液
量（ｖ）≒３２の割合である。堅く巻上げて作成された
電極素子へは電解液の浸透速度が遅いため、電極素子を
金属缶に納めた状態では、注入した電解液は一端、空隙
（Ｖ２）に蓄えられ、真空状態にしたり、加圧したり、
長時間放置したりして空隙（Ｖ２）から空孔体積（Ｖ
４）中に含侵されていく。必要電解液量（ｖ）は空隙
（Ｖ２）の３倍量以上にのぼるので、必要とする電解液
量を１度に注入すれば金属缶より溢れてしまうことは容
易に理解される。従って、実際の製造工程では、電解液
は３回から５回位に分けて少しづつ注入し、且つ一回の
注入ごとに真空にしたり、長時間の含侵時間を与えるな
どの方法がとられている。実際の製造では電解液注入工
程が高容量電池製造の大きな障壁となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、電極素子が巻回体として作られる円筒形電
池の製造工程で、電解液の注入が短時間に行なえる方法
を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】課題解決の手段は、電極
素子は最終完成電池の金属缶外径より２．９％以上大き
い外径を有する金属缶に収納し、当該金属缶に電解液を
注入し、電池素子に電解液を含侵させた後、当該金属缶
の外径を最終完成電池の金属缶の外径まで縮める。

【０００９】

【作用】従来、電極素子を巻回体で構成し、当該電極素
子を円筒形金属缶に収納密閉して作成する円筒形電池で
は、使用する金属缶は最終完成電池の金属缶外径と同じ
外径寸法の金属缶（以後「従来金属缶」と呼ぶ）を使用
していた。この場合、前述のように金属缶内容積（Ｖ）
を１００とすると、電極素子の体積（Ｖ１）≒９０、空
隙（Ｖ２）≒１０、固形物体積（Ｖ３）≒４５、空孔体
積（Ｖ４）≒４５、必要電解液量（ｖ）≒３２の関係で
ある。本発明では最終完成電池の金属缶外径より少なく
とも２．９％以上大きい外径の金属缶（以後「本発明金
属缶」と呼ぶ）を使用するので、「従来金属缶」の金属
缶内容積（Ｖ）を１００とすると「本発明金属缶」の金
属缶内容積（Ｖ）は１０６となり、電極素子の体積（Ｖ
１）≒９０、空隙（Ｖ２）≒１６、固形物体積（Ｖ３）
≒４５、空孔体積（Ｖ４）≒４５、必要電解液量（ｖ）
≒３２の関係となる。つまり、「本発明金属缶」を使用
する場合は金属缶内容積（Ｖ）が増え、その増分は空隙
（Ｖ２）の増加となる。電極素子を金属缶に収納した後
に注入した電解液は、一端、空隙（Ｖ２）に蓄えられ、
空隙（Ｖ２）から空孔体積（Ｖ４）中に含侵されてい
く。従って一回の電解液注入量は空隙（Ｖ２）の大きさ
に左右される。「本発明金属缶」を使用する場合は空隙
（Ｖ２）が増加するので電解液注入回数が減り、電解液
注入時間が短縮される。電解液を注入した後は「本発明
金属缶」は外径を最終完成電池の金属缶の外径まで縮め
るので、完成した電池においては従来と同じ外形寸法の
電池として完成する。

【００１０】

【実施例】以下実施例により本発明をさらに詳しく説明
する。

【００１１】実施例１図１から図８を参照しながら本発明の具体的な電池作成
手順を説明する。本発明を実施するため、各種外径寸法
の異なる金属缶を次のようにして用意した。まず図４に
示すような、缶開口部の外径（Ｌ１）及び缶中央部の外
径（Ｌ２）が１８．８ｍｍで「缶底部の外径寸法」（Ｌ
３）が１７．０ｍｍ、高さが６５ｍｍのニッケル鍍金を
施した鉄製の円筒形金属缶（Ａ）を入手した。但し、図
４に示すように円筒形電池缶の断面図において、平坦な
缶底の内側面の延長線（Ｘ−Ｙ）と缶壁外面が交わる点
（Ｐ及びＱ）で測定される外径（Ｌ３）を「缶底部の外
径寸法」と定義する。この円筒形金属缶（Ａ）を絞り込
んで外径寸法を縮めて、表１に示すＡからＦの６種類の
外径の異なる円筒形金属缶を用意した。

【００１２】金属缶外径寸法の絞り込みの具体的な方法
は、スエージャーの名で既に公知である装置と同じ原理
の装置を使って行なった。図１０にその装置の原理図を
示した。中心に直径φＸの穴（２１）を持ち且つ中央で
２つに分割された金型（２２）が金型ホルダー（２３）
に納められて中央に設置され、その外側には多数個（図
１０では８個の場合で示したがこれに限定されない）の
ローラー（２４）が設置されている。２つに分割された
金型（２２）は、金型ホルダー（２３）と共に矢印方向
に回転すると、ローラー数８個の場合では４５°回転す
る度に金型（２２）の中心はローラー（２４）の中心に
位置して、金型（２２）は内側に締め付けられ、金型
（２２）の中央のギャップは縮まる。さらに回転してロ
ーラー（２４）の中心を外れると中央のギャップはひろ
がる。従って、分割された２つの金型（２２）は、接近
したり離れたりするので金型の中心に出来る穴の直径φ
Ｘは小さくなったり大きくなったりする。回転する金型
（２２）の中心に出来る穴（２１）の中へ円筒形の金属
缶を挿入すると、分割された２つの金型（２２）が接近
したとき、つまり金型の中心に出来る穴の直径φＸが小
さくなった時に締め付けられ、外径寸法が絞り込まれる
ことになる。以後、金属缶の外径寸法を絞り込むことを
スエージングと呼ぶ。

【００１３】図１１は金型（２２）を縦断面図で示した
ものである。２つの金型Ａと金型Ｂは接合された状態で
は、ほぼ円形に近い貫通した穴が出来る。金型Ａと金型
Ｂの接合状態の中心断面図では、前記穴の断面形状は、
図１１に示すように、逆台形Ｓ，Ｏ，Ｒ，Ｔと金型Ａと
金型Ｂの間の距離（Ｘ_１）を一辺とする長方形Ｏ，Ｐ，
Ｑ，Ｒで構成されている。長方形Ｏ，Ｐ，Ｑ，Ｒ部分が
加工部分で、逆台形Ｓ，Ｏ，Ｒ，Ｔ部分は加工物の導入
口である。スエージャーの作動中は、金型Ａと金型Ｂは
矢印（２８）のように接近したり離れたりするので、金
属缶が長方形Ｏ，Ｐ，Ｑ，Ｒに挿入されると金属缶の外
径はＸ_１の値に応じて絞り込まれる。従ってＸ_１が種々
異なる金型を用いることによって、円筒形金属缶の外径
を種々の外径寸法に絞り込むことが出来る。本実施例で
は円筒形金属缶（Ａ）の外径寸法を縮めてまず円筒形金
属缶（Ｂ）を得た。次に円筒形金属缶（Ｂ）の外径寸法
を縮めて円筒形金属缶（Ｃ）を得た。同様に順次外径寸
法を縮めて、表１に示すＡからＦの６種類の外径の異な
る缶を用意した。

【００１４】次に本発明を実施するための電極素子は次
のようにして用意した。まず負極は従来の公知の方法に
よって次のように用意する。２８００℃で熱処理を施し
たメソカーボンマイクロビーズ（ｄ００２＝３．３７
Å）の８０重量部にピッチコークス１０重量部を乾式混
合し、更に結着剤としてポリ沸化ビニリデン（ＰＶＤ
Ｆ）１０重量部を溶解させたＮ−メチル−２−ピロリド
ンと湿式混合してスラリーにする。次にこのスラリーを
負極集電体とする厚さ０．０１ｍｍの銅箔に、図２
（ａ）に示すように銅箔片面の一部を５６ｍｍだけ未塗
付部分とし、他は総て両面に均一に塗布する。乾燥後ロ
ールプレス機で厚さを０．１５７ｍｍに加圧成型して、
集電体（３１）の上に高密度に活物質層（３２）が形成
された帯状の負極（１）を用意した。用意した帯状負極
（１）は、何れも、幅は５６ｍｍに、長さは４１０ｍｍ
に調整した。また電極端では図２（ａ）に示すように集
電体の片面には活物質層が無く、集電体（３１）が露出
している。次に正極も従来の公知の方法によって次のよ
うにして作成する。市販の二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）
と炭酸リチウム（Ｌｉ_２ＣＯ_３）を１モル：０．２７５
モルの比で良く混合し、これを空気中８００℃で約１２
時間焼成する。この焼成操作を３回繰り返し、スピネル
型リチウムマンガン複合酸化物を合成する。このスピネ
ル型リチウムマンガン複合酸化物は平均粒径０．０１５
ｍｍの粉末とし、その９０重量部に導電剤としてグラフ
ァイトを６重量部を混合し、さらに結着剤としてＰＶＤ
Ｆの４重量部を溶解させたＮ−メチル−２−ピロリドン
と湿式混合してスラリーにする。次にこのスラリーを正
極集電体とする厚さ０．０２ｍｍのアルミニウム箔の両
面に均一に塗布し、乾燥後ロールプレス機で厚さ０．２
８１ｍｍに加圧成型して、集電体（３１）の上に高密度
に活物質層（３２）が形成された帯状の正極（２）を作
成する。作成した帯状正極（２）は、何れも、幅は５５
ｍｍに、長さは３８０ｍｍに調整した。この帯状正極
（２）には、図２（ｂ）に示すように、端にアルミニウ
ム集電体の露出部分を設けて、そこに幅４ｍｍで厚さ
０．０４ｍｍのアルミニウムの電極リード（６）を溶接
しておく。

【００１５】用意された負極（１）と正極（２）はその
間に多孔質ポリプロピレン製のセパレータ（３）を挟ん
で、渦巻き状に巻回して、図３に示すような電極素子を
作成する。巻回に際しては、図３に示すように、正極に
付した電極リード（６）は巻回体の中心部に位置させ、
巻回の終了に際しては、負極（１）の電極端（集電体が
露出している）が巻回体の最外周に配置されるように巻
回を終了して作成した。こうして本実施例で使用する総
ての電極素子（２０）を用意した。

【００１６】次に、電極素子は先に用意した円筒形金属
缶のＤからＦに収納する。電池素子を金属缶（４）に収
納した後、図５に示すように缶底から６０．５ｍｍの位
置で金属缶を内側へ細くしぼり込んで、ガスケットを支
える細溝（４２）を付け、金属缶の開口部にガスケット
（８）を設置する。その後、電極素子より突き出た正極
リード（６）に閉塞蓋体（７）を図５のように溶接して
おく。その後、電極素子を収納した金属缶には電解液
（エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネー
ト（ＤＥＣ）の混合溶媒に１モル／リットルのＬｉＰＦ
６を溶解した電解液）５．２ｇを注入する。

【００１７】金属缶への電解液の注入は４回、３回及び
２回に分割して注入したほか、１回で全量を注入する方
法を試みた。電解液注入は図６に示す原理の注入装置を
用いて行なった。電池素子を収納した金属缶（図５に示
す状態）を注入室（５４）にセットし、精密ポンプ（５
１）で５．２ｇの電解液をストックタンク（５２）に送
り込んで用意しておき、注入室（５４）を減圧し、スト
ックタンク（５２）から流量調節ポンプ（５３）で電解
液を電池に注入する。４回で全量を注入する場合は、ス
トックタンクの電解液５．２ｇをまず流量調節ポンプ
（５３）で１．３ｇだけ電池に注入し、注入室を大気開
放し、更に加圧して電解液の電極素子への含侵を加速す
る。続いて同様な操作を３回繰り返してでストックタン
クの電解液を１．３ｇづつ電池に注入する。４回で全量
を注入する場合は、電解液の電池缶への注入に際して、
金属缶より電解液が溢れることはなかった。３回及び２
回で全量を注入する場合も、同様の操作でストックタン
クの電解液５．２ｇを流量調節ポンプ（５３）で３回及
び２回に分割して電池に注入し、その度に、同様の操作
で電解液の電極素子への含侵を加速する。３回で全量を
注入する操作では、電池缶（Ｆ）を使用する場合に若干
の電解液の溢れが見られた。また２回で全量を注入する
操作では、電池缶（Ｆ）及び（Ｅ）を使用する場合に若
干の電解液の溢れが見られたが、電池缶（Ｄ）を使用す
る場合には電解液の溢れはなかった。更に１回で全量を
注入する場合は、ストックタンク（５２）中の電解液
５．２ｇ全量を１回で流量調節ポンプ（５３）で電池に
注入する。この場合、何れの金属缶を使用する場合も電
解液の溢れが見られた。なお図６では５６、５７、５８
はそれぞれ真空源、加圧源、大気開放口を示している。

【００１８】電解液注入後は、図７に示すように電極リ
ード（６）に溶接している閉塞蓋体（７）をガスケット
（８）の内側に設置し、正極外部端子（１０）を閉塞蓋
体（７）に接触させて重ね、図８に示すように、金属缶
外径寸法をＬ２＝Ａ＝１７．４１ｍｍまで絞り込んで縮
める。最後に金属缶の縁をかしめて、図１に示す電池構
造で外径１７．４１ｍｍ、高さ６５ｍｍで電池（Ｄ）か
ら電池（Ｆ）まで、使用した金属缶の外径だけが異なる
３種類の電池を作成した。最後に完成電池の重量を測定
し、予め電解液を注入する前に測定した電解液以外の全
構成部品の重量との差から電池内に保有される電解液量
を求め表２に示した。以上作成した電池は電池（Ｆ）を
除き、３回以下の注入回数で必要電解液（５．２ｇ）を
電池内に保持させることが出来た。つまり「本発明金属
缶」（最終完成電池の金属缶外径より少なくとも２．９
％以上大きい外径の金属缶）を使用すれば、電解液注入
回数を減らすことが出来る。電極素子を金属缶に収納し
た後に注入した電解液は、一端、空隙（Ｖ２）に蓄えら
れ、空隙（Ｖ２）から電池素子内の空孔体積（Ｖ４）中
に含侵されていく。従って一度に注入可能なの電解液量は空隙（Ｖ２）の大きさに左右される。従来の方法
では特に二回目以降の電解液注入可能量は、おおよそ必
要電解液量の１／４であるため電解液の注入は４回に分
割して行なっていた。最終完成電池の金属缶の外径より
２．９％以上大きい外径を有する「本発明金属缶」を使
用する場合は、電池缶内容積が増し、且つその電池缶内
容積の増加分はそのままの空隙（Ｖ２）の増加となるの
で一度に注入可能な電解液量が増え、電解液注入回数を
少なくとも１回以上減じることが出来る。しかし、電池
（Ｆ）の結果に見られるように２．２％の金属缶外径の
増加は、一度に注入可能な電解液量が電解液注入何数を
一回減じるほどには増加しないため、必要量の電解液
（５．２ｇ）を電極素子に含侵させるためには、結局は
従来と同様に４回に分割して注入されなければならな
い。

【００１９】なお、ここでも金属缶の絞り込みは前述の
スエージャーを使用して行なった。図１１（ｂ）に示す
ように、電池素子（２０）を収納した状態の金属缶
（４）を回転する金型（２２）の中心の穴へ挿入するこ
とによって、金属缶の外径を最終完成電池の金属缶外径
寸法まで絞り込むことが出来る。本実施例では電解液注
入後の電池缶のスエージング工程では、金型ホルダー
（２３）の回転方向は、電極素子の巻上げ方向と一致さ
せた。つまり図１２に示したように金型ホルダー（２
３）は矢印（２７）の方向に回転し、金型（２２）は矢
印（２８）の方向に振動する。この時金型（２２）の穴
へ挿入された電池缶の中では電極素子（２０）は中心か
ら外側に向かって矢印（２６）の方向に巻回されていれ
ば、スエージング工程で電極素子には巻回が促進される
方向に力が働き都合がよい。

【００２０】実施例２図９を参照しながら、更に本発明の他の実施例を説明す
る。電極素子は実施例１と同じ手順で作成する。電極素
子は実施例１で用意した円筒形金属缶（Ａ）から（Ｃ）
に収納し、図９に示すように缶底から６０．５ｍｍの位
置で金属缶を内側へ細くしぼり込んで、ガスケットを支
える細溝（４２）を付ける。その後実施例１で使用した
ものと同じ電解液を５．２ｇ金属缶のなかへ注入する。
金属缶への電解液の注入は２回に分割して注入する方法
と、１回で全量を注入する方法を試みた。電解液注入は
実施例１の場合と同じ注入装置を用いて、同じ操作で行
なった。

【００２１】電解液注入後は、前述のスエージャーを用
いて、まず金属缶外径寸法を１８．１５ｍｍまで絞り込
んで縮めた。その後、図９に示すように電極リード
（６）を電極素子の中心の穴に折り込み、更に当該穴に
アルミニウム製の棒状の金属体（１２）を挿入して、当
該棒状金属体（１２）と前記電極リード（６）を電極素
子の中心の穴の中で接触させて電気的に導通させる。次
にガスケット（８）を電池缶開口部に設置すれば、ガス
ケットの中央の穴からは前記棒状アルミニウム（１２）
の一方の端面が覗き、ガスケットの内側に蓋体（７）を
設置すれば、蓋体の中心部は棒状アルミニウムの当該端
面と接触する。蓋体（７）はその中心点で棒状アルミニ
ウムの端面とレーザー溶接機で溶接する。なお、ここで
使用する蓋体にはその中心に十文字に肉薄部を設けて電
池内の内圧上昇時には亀裂が生じて内圧を安全に開放す
る防爆弁の機能を持たせている。その後、正極外部端子
（１０）を閉塞蓋体（７）に接触させて重ね、再びスエ
ージャーを用いて、実施例１と同様に金属缶外径寸法を
１７．４１ｍｍまで絞り込んで縮める。最後に金属缶の
縁をかしめて、図９に示す電池構造で外径１７．４１ｍ
ｍ、高さ６５ｍｍで電池（Ａ）から電池（Ｃ）まで、使
用した金属缶の外径だけが異なる３種類の電池を作成し
た。最後に完成電池の重量を測定し、予め電解液を注入
する前に測定した電解液以外の全構成部品の重量との差
から電池内に保有される電解液量を求め表３に示した。以上のように本実施例によって作成した電池は、いずれ
も２回の注入回数で必要電解液（５．２ｇ）を電池内に
保持させることが出来た。又電池（Ａ）の場合では１回
の注入回数で必要電解液（５．２ｇ）を電池内に保持さ
せることが出来たのである。つまり、最終完成電池の金
属缶外径より５．８％以上大きい外径の金属缶を使用す
れば、電解液注入回数は２回以下に減らすことが出来る
ことがわかる。

【００２２】以上の実施例１及び２の結果で明らかなよ
うに最終完成電池の金属缶の外径より２．９％以上大き
い外径を有する金属缶を使用するれば、電池缶内容積が
増し、且つその電池缶内容積の増加分はそのままの空隙
（Ｖ２）の増加となるので、一度に注入可能な電解液量
が増え、電解液注入回数を減じることが出来る。当然よ
り大きい外径の金属缶を用いれば、電解液注入回数はそ
れだけ少なくてすむことになるが、必要以上に外径の大
きい金属缶を使用すれば、単に外径を縮める工程が複雑
となるだけで好ましくない。

【００２３】従来例本発明と比較するために、従来の方法で同種の電池を作
成して比較する。まず、実施例１で作成した円筒形金属
缶（Ｆ）の外径を更に絞り込んで外径１７．４１ｍｍの
円筒形金属缶（Ｇ）を用意した。また電極素子は全く実
施例１と同じ手順で作成した。電極素子は円筒形金属缶
（Ｇ）に収納し、実施例１と同じ手順で進め、金属缶へ
の電解液の注入は３回、４回及び５回に分割して注入す
る方法を試みた。ここでも電解液注入は実施例１の場合
と同じ注入装置を用いて、同じ操作で行なった。電解液
注入後は、ガスケット（８）、閉塞蓋体（７）、正極外
部端子（１０）をそれぞれ設置し、スエージングは行な
わずに金属缶の縁をかしめて閉塞密封し、構造的には実
施例１の電池と同じく、図１に示す電池構造で外径１
７．４１ｍｍ、高さ６５ｍｍで電池（Ｇ１），（Ｇ
２），（Ｇ３）を作成した。本発明による電池と同じ電池性能（同じ電池容量）を引
き出すためには、当然同じ長さの電極を完成電池内に収
納しなければならない。従って、従来の方法では使用す
る金属缶外径が完成電池の金属缶外径と同じであるの
で、当然電極素子は金属缶に挿入可能な外径にしなけれ
ばならないので、電極素子は堅く巻上げられなければな
らない。電極素子が堅く巻上げられていれば電解液は電
極及びセパレーターになかなか吸収されにくく、短時間
に電極素子に含侵させることが難しくなる。表４の結果
より、従来法では電解液の注入は、少なくとも４回に分
割して行なわれなければ必要量（５．２ｇ）の電解液を
電池内に保持させることが出来ない。このように電解液
注入に要する時間が従来法では生産性を上げる上で大き
なネックとなる。

【００２４】本発明では最終完成電池の金属缶外径より
大きい外径を有する金属缶を使用して電極素子を収納
し、電解液注入後に外径を縮めるという手法で電解液注
入の時間短縮を可能とするものであって、本発明の適用
は前述の実施例に限定されるものではない。実施例では
負極活物質にグラファイトを使用し、正極活物質にはリ
チウムマンガン複合酸化物を使用したリチウムイオン二
次電池を作成して、本発明の実施例を示したが、本発明
は帯状の正極と負極をセパレーターを挟んで渦巻き状に
巻回してなる巻回構造の電極素子が円筒形金属缶に電解
液を含侵して収納密閉されている円筒形電池であれば、
総てに共通する課題を解決するもので、リチウムイオン
二次電池の他ニッケルカドミウム二次電池、ニッケル水
素二次電池、リチウム一次電池等にも適用可能なことは
勿論である。

【００２５】

【発明の効果】非水系電池であれ、水溶液系電池であ
れ、電池容量は電極の体積で決まるので、高容量の電池
作成のためには電極をロール状に巻上げる際には出来る
だけきつく（或いは堅く）巻いて巻回体の電極密度を高
めることが必要である。ところが、電極素子を金属缶に
納めて電解液を注入する過程では、斯かる堅く巻上げた
電極素子は電解液を吸収しにくく、電解液注入に非常に
時間がかかるという製造上の問題があった。本発明によ
れば、最終完成電池の金属缶の外径より２．９％以上大
きい外径を有する金属缶を使用するので、電池缶内容積
が増し、且つその電池缶内容積の増加分はそのままの空
隙（Ｖ２）の増加となるので、一度に注入可能な電解液
量が増え、電解液注入回数を減じることが出来る。この
結果、高容量電池の大量生産において生産性が向上し、
広範囲の用途に高容量電池を提供出来るようになり、そ
の工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】完成電池の模式的断面図

【図２】帯状電極の模写図

【図３】巻回体電極素子の模写図

【図４】金属缶の断面図

【図５】電解液注入工程での電池断面図

【図６】電解液注入装置の原理図

【図７】外径絞り込み前の電池断面図

【図８】外径絞り込み後の電池断面図

【図９】完成電池の模式的断面図

【図１０】スエージャーの原理図

【図１１】スエージングの原理図

【図１２】金型回転方向を示す断面図

【符号の説明】

１は負極、２は正極、３はセパレーター、４は金属缶、
６は電極リード、７は閉塞蓋体、８はガスケット、１０
は外部端子、１１は巻回体の中心穴、１２は棒状金属
体、１３は溶接点、２０は電極素子、２１は金型の穴、
２２は金型、２３は金型ホルダー、２４はローラー、２
６は電極素子の巻回方向、２７は金型ホルダーの回転方
向、２８は金型の振動方向、３１は集電体、３２は活物
質層、４２は細溝、５１は精密ポンプ、５２はストック
タンク、５３は調整ポンプ、５４は注入室である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】巻回構造の電極素子が電解液を含侵して円
筒形金属缶に収納密閉されている円筒形電池の製造工程
において、前記電極素子を最終完成電池の金属缶外径よ
り２．９％以上大きい外径を有する金属缶に収納し、更
に当該金属缶に電解液を注入して前記電極素子に電解液
を含侵させた後、当該金属缶の外径を最終完成電池の金
属缶の外径まで縮めたことを特徴とする円筒形電池。
【請求項２】巻回構造の電極素子が電解液を含侵して円
筒形金属缶に収納密閉されている円筒形電池において、
前記電極素子の中心近くに取り出した電極リードは当該
電極素子の中心の穴に折り込まれ、更に当該穴に棒状の
金属体が挿入されて、当該棒状金属体と前記電極リード
が電極素子の中心の穴の中で接触して電気的に導通して
いることを特徴とする円筒形電池又は請求項１記載の円
筒形電池。