JPH10275628A5 - - Google Patents

Description

【発明の名称】電池の製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】正負の電極を１枚ずつ以上交互にセパレータを介して積層または巻回することにより発電要素を形成する電池の製造方法において、
いずれか一方の電極にセパレータを接着するセパレータ接着工程と、この一方の電極と、これに接着されたセパレータを介して他方の電極とを積層または巻回することにより発電要素を形成する発電要素形成工程とを備えたことを特徴とする電池の製造方法。
【請求項２】正負の電極を１枚ずつ以上交互にセパレータを介して積層または巻回することにより発電要素を形成する電池の製造方法において、
正負双方の電極の片側の面にそれぞれセパレータを接着するセパレータ接着工程と、各電極を、これに接着されたセパレータを介して他の電極とを積層または巻回することにより発電要素を形成する発電要素形成工程とを備えたことを特徴とする電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正負の電極をセパレータを介して積層または巻回することにより発電要素を形成する電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池（活物質保持形の化学電池であり一次電池と二次電池を含む）は、一般に正負の電極をセパレータを介して積層または巻回することにより発電要素を形成する。セパレータは、これら正負の電極を分離するための絶縁体であり、電解液を含浸できるものを使用する。例えば、巻回型の円筒型電池は、１枚ずつの帯状の正負の電極を２枚の帯状のセパレータを介して巻回することにより発電要素を形成し、この発電要素を円筒型の電池容器に収納する。また、積層型の角型電池は、複数枚ずつの薄板状の正負の電極を複数枚のシート状のセパレータを介して積層することにより発電要素を形成し、この発電要素を角型の電池容器に収納する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の電池の製造方法では、発電要素を形成する際には、正負の電極とセパレータをそれぞれ別の３系統から同時に巻回工程や積層工程に供給しなければならず、製造装置が複雑になるという問題があった。しかも、この巻回工程や積層工程では、３系統から供給される正負の電極とセパレータにずれが生じ易いので、巻回速度や積層速度をあまり速くすることができず、生産性が低下するという問題もあった。
【０００４】
また、従来の電池の製造方法では、電極とセパレータを単に重ね合わせた状態で巻回したり積層していたので、電極とセパレータとの間が密着せずに部分的に浮き上がって電極間距離が変化したり、これら電極やセパレータの重なりがずれるのを防止するために、発電要素を巻回や積層した状態で一旦テープ等で止め付けた後に金属缶等からなる堅牢な電池容器に収納して圧迫しなければならず、テープ止め等の作業が面倒になるだけでなく、肉厚が厚く重くて高価な電池容器を用いなければならないという問題も生じていた。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、例えば負極に予めセパレータを固着しておき、これに正極を積層または巻回して発電要素を形成することにより、この発電要素の製造を容易にし生産性を高めることができる電池の製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、正負の電極を１枚ずつ以上交互にセパレータを介して積層または巻回することにより発電要素を形成する電池の製造方法において、いずれか一方の電極にセパレータを接着するセパレータ接着工程と、この一方の電極と、これに接着されたセパレータを介して他方の電極とを積層または巻回することにより発電要素を形成する発電要素形成工程とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の手段によれば、セパレータ接着工程によって予め正負いずれか一方の電極にセパレータが接着されるので、発電要素形成工程では、このセパレータが接着された電極と他方の電極とを２系統から供給して巻回したり積層するだけでよくなり、発電要素の形成が容易となる。また、この際、少なくとも一方の電極はセパレータとの重なりにずれが生じるおそれはないので、巻回速度や積層速度を速めて生産性を向上させることができる。
【０００８】
なお、発電要素が正負１枚ずつの電極だけを近接させたものであり、これらの電極の対向する側とは反対の面の絶縁が不要な場合にのみ、一方の電極の片側の面にだけセパレータを接着すればよいが、通常はこの一方の電極の両側の面にそれぞれセパレータを接着する。
【０００９】
また、前記電池が非水電解質二次電池であり、前記一方の電極が負極であることが好ましい。
【００１０】
前記電池が非水電解質二次電池であり、前記一方の電極が負極である場合、非水電解質二次電池の場合、正極が必ず負極と対向していなければならないので、この負極を正極よりも大きサイズにして、セパレータもこのサイズ以下のものを負極に接着することにより、さらに小さいサイズの正極と巻回したり積層した際に、絶縁を確実にすることができる。また、非水電解質二次電池の場合には、他の特に水溶液電解質二次電池の場合のように、充電時にガスが発生するようなことがほとんどないので、このように負極とセパレータが接着されていても支障は生じない。
【００１１】
さらに、請求項２に記載の発明は、正負の電極を１枚ずつ以上交互にセパレータを介して積層または巻回することにより発電要素を形成する電池の製造方法において、正負双方の電極の片側の面にそれぞれセパレータを張り合わせて固着するセパレータ固着工程と、各電極を、これに固着したセパレータを介して他の電極に近接させて配置することにより発電要素を形成する発電要素形成工程とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、セパレータ接着工程によって予め正負双方の電極の片面にセパレータが固着されるので、発電要素形成工程では、これらの電極を２系統から供給して巻回したり積層するだけでよくなり、発電要素の形成が容易となる。また、この際、各電極とこれに接着したセパレータの重なりにはずれが生じるおそれはないので、巻回速度や積層速度を速めて生産性を向上させることができる。
【００１３】
さらに、請求項１の発明または請求項２の発明の発電要素形成工程の前に、前記セパレータ接着工程でセパレータを接着した電極を適宜形状に成形する電極成形工程を挿入してもよい。
【００１４】
上記請求項１あるいは請求項２に記載の発明の手段によれば、電極成形工程で電極を切断したり打ち抜く等して適宜形状に成形する前に、セパレータ固着工程で一括してセパレータを接着するので、このセパレータを接着する工程の生産性を高めることができる。
【００１５】
さらに、請求項１あるいは請求項２の発明の発電要素形成工程で形成された発電要素をバリア性のシート状の電池容器内に収納する発電要素収納工程を備え手もよい。
【００１６】
これらの手段によれば、少なくともいずれかの電極とセパレータとが接着されるので、この発電要素を柔軟なシート状の電池容器内に収納しても、電極間距離が変化したり電極やセパレータの重なりがずれるようなおそれがほとんどなくなり、この電池容器を肉厚が薄く軽量で安価なものとすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１〜図５は本発明の一実施形態を示すものであって、図１は負極にセパレータを接着するセパレータ固着工程を示す正面図、図２はセパレータを接着された負極の平面図、図３は発電要素をアルミラミネートシートで封口した非水電解質二次電池の斜視図、図４は非水電解質二次電池の発電要素の構成を示す側面図、図５は非水電解質二次電池の発電要素の構成を示す斜視図である。
【００１９】
本実施形態は、図３に示すように、積層型の発電要素１をアルミラミネートシート２で覆って封口した非水電解質二次電池の製造方法について説明する。この発電要素１は、図４及び図５に示すように、複数枚ずつの正極１１と負極１２とセパレータ１３とからなる。なお、図４では、発電要素１の構成を分かり易くするために、正極１１と負極１２とセパレータ１３の厚さを実際よりも厚く描いて示している。正極１１は、正極集電板にリチウムコバルト複合酸化物等の正極活物質を塗布した方形の薄板状であり、一方の端部から短冊状の正極端子部１１ａが突出している。負極１２は、負極集電板にグラファイト等の負極活物質を塗布した方形の薄板状であり、他方の端部から短冊状の負極端子部１２ａが突出している。セパレータ１３は、微多孔性樹脂フィルム等の方形のシートである。そして、正極１１と負極１２は１枚ずつ交互に配置され、これら正極１１と負極１２の間にそれぞれセパレータ１３が介在して接着されている。また、本実施形態の非水電解質二次電池では、正極１１が必ず負極１２と対向していなければならないので、この正極１１を負極１２よりも少し小さいサイズに形成すると共に、積層の上下端にそれぞれ負極１２を配置するようにしている。そして、セパレータ１３は、絶縁を確実にするために、負極１２の負極端子部１２ａを除いた方形の部分とほぼ同じサイズのものを用いると共に、積層の上下端に配置した負極１２のさらに上下の面にも接着するようにしている。
【００２０】
上記負極１２は、まず両面にセパレータ１３が接着される。このセパレータ接着工程では、図１に示すように、負極ロール３から負極１２を長尺なまま引き出すと共に、この負極１２の上方と下方に配置されたセパレータロール４からそれぞれセパレータ１３を長尺なまま引き出す。そして、負極１２の上下の面にＰＶＤＦ等の接着剤Ａを塗布して、この接着剤Ａを塗布した負極１２の上下面に、ロールプレス５によってセパレータ１３を張り合わせ押圧することにより接着する。また、このようにしてセパレータ１３を接着した負極１２は、乾燥炉６内の８０°Ｃの雰囲気中を通して接着剤Ａを乾燥させる。
【００２１】
上記セパレータ１３は、図２に示すように、負極１２よりも少し幅が狭いものを使用し、これを図２の下方側にずらして接着する。そして、このセパレータ１３を接着した負極１２を、図２の１点鎖線で示すように、方形の他方の端部から短冊状の負極端子部１２ａが突出した形状に順次打ち抜くことにより、図４及び図５に示す発電要素１の各負極１２の形状に成形する（電極成形工程）。従って、打ち抜かれた各負極１２は、上下両面の方形部分と負極端子部１２ａの基部に、それぞれ同形状のセパレータ１３が接着されることになる。また、このようにセパレータ１３を接着してから負極１２を成形すると、予め所定形状に成形したセパレータ１３と負極１２を接着する場合に比べて、固着の際の精密な位置決めが不要となる。
【００２２】
正極１１は、例えば図示しない正極ロールから長尺なまま引き出して、方形の一方の端部から短冊状の正極端子部１１ａが突出した形状に順次打ち抜くことにより、図４及び図５に示す発電要素１の各正極１１の形状に成形することができる。そして、上記セパレータ１３を接着した負極１２とこの正極１１とをそれぞれ交互に供給して順に載置し積層すれば、図４及び図５に示す発電要素１が形成される（発電要素形成工程）。
【００２３】
非水電解質二次電池は、図２に示したように、上記発電要素１をバリア性を有するアルミラミネートシート２で覆い、内部に非水電解液を充填して周囲を封口することにより完成される（発電要素収納工程）。この際、発電要素１の各正極１１の正極端子部１１ａと各負極１２の負極端子部１２ａにそれぞれ接続されるリード７は、アルミラミネートシート２を重ね合わせた間から先端部を突出させた状態で確実に封口する。この非水電解質二次電池は、例えばカード型の外装ケース内に収納してカード型二次電池として使用することができる。
【００２４】
上記構成の非水電解質二次電池の製造方法は、予め負極１２がセパレータ固着工程によって両面にセパレータ１３を接着され、電極成形工程によって所定形状に成形されるので、発電要素形成工程では、この所定形状の負極１２と適宜所定形状に成形した正極１１とを２系統から供給して積層するだけで発電要素１を形成することができ、製造工程を単純化させることができる。また、少なくとも負極１２とセパレータ１３の重なりにずれが生じるおそれはないので、正極１１だけを正しい位置に配置すればよく、積層速度を速めて生産性を向上させることができるようになり、しかも、アルミラミネートシート２のような柔軟なシート状の電池容器内に収納することが可能となるので、電池の薄肉小型化や軽量化を図りコストダウンにも貢献できるようになる。さらに、負極１２は、セパレータ１３を接着してから成形するので、セパレータ１３を一括して接着することができ、セパレータ固着工程の生産性も高めることができる。
【００２５】
ところで、上記実施形態の発電要素１では、セパレータ１３を接着した負極１２の間に単に正極１１を挿入して積層したが、これらセパレータ１３を接着した負極１２と正極１１とをＰＶＤＦ等の接着剤を塗布し押圧して接着すると共に乾燥すれば、発電要素１を完全に一体化することができ、電極間距離が変化したり電極やセパレータの重なりがずれるようなおそれを完全になくすことができる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、負極１２の両面にＰＶＤＦ等の接着剤Ａを塗布しロールプレス５でセパレータ１３を接着固定する場合について説明したが、負極１２の両面に予め接着剤の層を形成しておき、この接着層にセパレータ１３を適宜重ね合わせて接着するようにしてもよく、接着剤の薄いシート又は接着層を両面に形成した薄いシートを介して、これら負極１２とセパレータ１３とを接着するようにしてもよい。これらの接着剤（接着剤Ａ）や接着層を形成したシートは、電解液に対して安定であり、この電解液を含浸したり流通させ得るものでなければならない。また、これらの接着剤（接着剤Ａ）や接着層を形成したシートを用いることなく、他の接着手段によって接着することも可能である。さらに、上記実施形態では、負極１２の両面全面にセパレータ１３を接着する場合について説明したが、これらを部分的に接着することもできる。しかも、この場合には、接着に使用する接着剤（接着剤Ａ）や接着層を形成したシート等が電解液を含浸できないようなものであってもよい。
【００２７】
さらに、上記実施形態では、負極１２にセパレータ１３を固着してから、電極成形工程によってこの負極１２を所定形状に成形する場合について説明したが、予め所定形状に成形された負極１２にそれぞれセパレータ１３を接着するようにしてもよい。
【００２８】
さらに、上記実施形態では、負極１２のサイズが大きいために、この負極１２にセパレータ１３を接着する場合について説明したが、絶縁が確実であれば、正極１１にセパレータ１３を接着したり、正極１１と負極１２の片側の面にそれぞれセパレータ１３を接着するようにしてもよい。
【００２９】
さらに、上記実施形態では、発電要素１をアルミラミネートシート２に収納する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、任意の電池容器に収納することができる。
【００３０】
さらに、上記実施形態では、非水電解質二次電池について説明したが、本発明はこれに限らず、一次電池や他の二次電池にも同様に実施することができる。ただし、充電時にガスを発生する二次電池の場合には、セパレータ１３の接着部分でのガスの発生に対応する方策を講じる必要がある。また、正極１１と負極１２とセパレータ１３の構成も、これら電池の種類等に応じて任意に変更することができる。
【００３１】
さらに、上記実施形態では、積層型の発電要素１について説明したが、巻回型等の他の構造の発電要素にも同様に実施することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の電池の製造方法によれば、予め正負いずれか一方の電極にセパレータが接着されるので、巻回工程や積層工程での作業が単純化され、しかも、この際に巻回速度や積層速度を速めることができ、電池の生産性を向上させることができる。
【００３３】
また、セパレータを一括して接着してから電極を成形すれば、このセパレータを接着する工程の生産性も高めることができる。
【００３４】
さらに、電極間距離が変化したり電極やセパレータの重なりがずれるようなおそれがほとんどなくなるので、柔軟なシート状の電池容器等に収納することができるようになり、電池の薄肉小型化や軽量化を図りコストダウンに貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、負極にセパレータを接着するセパレータ固着
工程を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、セパレータを固着された負極の平面図である
。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、発電要素をアルミラミネートシートで封口し
た非水電解質二次電池の斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池の発電要素の構成を示す
側面図である。
【図５】本発明の一実施形態を示すものであって、非水電解質二次電池の発電要素の構成を示す
斜視図である。
【符号の説明】
１ 発電要素
２ アルミラミネートシート
１１ 正極
１２ 負極
１３ セパレータ