JPH117939A - 電池用電極板の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電池用電極板の集電体金属箔に塗布し、乾燥し
て形成した合剤層の局部的な剥離を容易且つ確実に行
い、集電片の電極板への機械的、電気的接続を強固に
し、極板品質と工程上の歩留まりを向上させる。 【解決手段】金属箔からなる集電体に合剤ペ−ストを塗
布し、乾燥して合剤層を形成した電池用極板に対し、結
着剤が軟化する温度まで昇温した熱板を局部的に押し当
て、合剤層を軟化させて部分的に集電体表面から遊離さ
せた後、機械的にその部分の合剤をかきとる等の方法に
より除去して、集電体表面を部分的に露出させたのち集
電片を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池用電極板の製造
法に関し、とくに金属箔集電体上に合剤層を形成してな
るシ−ト状電極板の製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＶＴＲ，通信機器などの各種の電
子機器の小型、軽量化に伴いそれらに用いる高エネルギ
−密度の電源としてリチウム二次電池が求められてい
る。

【０００３】図６は、リチウム二次電池の電池構成の一
例を示したものである。この電池では、ＬｉＣｏＯ２を
主体とする正極合剤を金属箔の表面に所定の厚さで塗布
した正極板10と黒鉛を主体とする正極合剤を金属箔の表
面に所定の厚さで塗布した負極板10'とが、ポリオレフ
ィン系樹脂の多孔膜からなるセパレ−タ11を介して渦巻
状に巻回されて極板群が構成されている。

【０００４】この様な電池に用いられる帯状の細長い
正、負極板10'、10は、図３に示す様に芯材となる金属箔
１、その上に形成された合剤２、そして集電片５とから
構成される。また、正、負極板10'、10の金属箔１に合剤
２を強固に密着させるために、合剤ペ−ストを塗布／乾
燥後、ロ−ルプレスなどで加圧して金属箔１と合剤２と
の接合力を増している。

【０００５】極板にリ−ド５を取りつける方法として
は、図２に示す様に合剤２上にカシメつけて金属箔１と
集電片５との間に合剤２を挟んだ状態で接合するか、も
しくは図３に示す様に金属箔１上の合剤２の一部をスク
レパ−などの工具４で機械的にかきとるか、超音波振動
を用いて剥離した後、露出した金属箔１の部分に溶接ま
たはカシメつけることにより集電片５を接続する方法が
一般的である。

【０００６】また、特開平８−１３８６５５号公報で
は、エタノ−ルその他の溶媒を合剤上の所定の位置に局
部的に塗布し、合剤を湿潤させて金属箔１との結着力を
弱め、この部分を剥離用工具により機械的にかきとり、
露出した金属箔１の部分に集電片５を接続する方法が提
案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、合剤上に集電
片をカシメつけて接合した場合には、集電片と金属箔と
の十分な電気的接触が得られず、結果として電池の内部
インピ−ダンスが上昇する。

【０００８】一方、合剤を金属箔より剥離する場合、前
記の機械的にかきとる方法及び超音波振動による剥離方
法では、特にロ−ルプレス加圧などで極板の金属箔と合
剤との結合を強固にした後に剥離するので、剥離時に、
金属箔の断裂等の問題が発生し、極板が破損して使用に
耐えない状態になり易く、歩留まりが悪かった。

【０００９】また、合剤に有機溶媒を湿潤させて後、合
剤を剥離する方法では本来剥離すべき合剤層部分のみな
らず、剥離してはならない部分にも、エタノ−ルが浸透
していくため、剥離エッジ部から数ｍｍにかけて極板の
盛り上がりが生じるという問題があった。その結果、剥
離後の極板フ−プを巻き取っていく際、この極板の盛り
上がり部の外周にストレスがかかり、盛り上がり部から
合剤脱落を来す等の問題があった。

【００１０】本発明は、上記のようなリチウム二次電池
用電極板への集電片取りつけにおける問題点を解決し、
集電片との電気的接触が良好で、工程上の歩留まりも良
好な電池用電極板を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために本発明は、集電体である金属箔に合剤ペ−ストを
塗布／乾燥させて合剤層を形成した電極板に集電片を取
りつけるに先立ち、合剤中の結着剤が軟化する温度まで
昇温した熱板を、電極板上の集電片取付位置に局部的に
押し当て、該局部の合剤を電極本体から遊離させ、その
遊離した合剤を除去することにより合剤層を局部的に剥
離して金属箔を露出させ、その露出部分に集電片を接続
するものである。

【００１２】この電極板製造方法により、極板を破損さ
せる事なく、合剤を確実に除去し、集電片を接続する所
定の部分に金属箔の露出した部分を歩留まりよく容易に
設けることが可能となる。そして極板本体と集電片との
溶接等による接続も強固に行うことができ信頼性の高い
電気的導通を得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は、金属箔等の金属薄板上
の集電体に電極合剤層を形成した後、該合剤層の一部を
剥離して集電体の一部を露出させ、該露出部に集電片を
接続して構成する非水電解液電池用の正負極電極板の製
造にすべて適用でき、例えば、コバルト酸リチウム、ニ
ッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムなどの、充放電
によりリチウムを放出吸蔵できる各種の金属化合物を主
材料として含む正極板や、充放電によりリチウムを吸蔵
放出できる各種の物質、例えば、黒鉛等の各種炭素材
料、酸化鉄、酸化錫などの金属酸化物、ポリアニリン、
ポリピロ−ルなどのポリマ−などを主材料として含む負
極板の製造にも適用できる。

【００１４】本発明の特定の実施形態の一つは、上記の
炭素材料の粉末を合剤の主成分とし、これを水或いは有
機溶媒に分散させた合成ゴム系樹脂を結着剤で混練した
合剤ペ−ストを用いて作成する負極板に上記の製造方法
を適用するものである。これにより、極板本体を破損さ
せることなく集電片との電気的導通を信頼性高く確保で
きるリチウム二次電池用の炭素負極板を良好な工程歩留
まりで製造することができる。

【００１５】また、熱板を結着剤が軟化する温度まで昇
温するための加熱方法の実施形態としては、幅及び長手
方向において均熱ができるだけ図られている必要がある
ので、昇温速度が速く、作業効率が良く、熱板の熱分布
を均一にできる電磁誘導加熱を用いることが最も好まし
いが、熱媒循環加熱、マイクロウェ−ブ加熱によって熱
板を昇温させても、同様の方法で合剤層を集電体から部
分的に遊離させることができる。熱板の材質は昇温温度
で変形しない熱伝導体であれば良い。

【００１６】さらに、剥離用工具を多面体とし、その端
部の材質にセラミック粉末を分散させた複合樹脂、硬質
ゴム、高密度ポリエチレンなどを用い、その端部を用い
て熱板で遊離させた合剤を機械的に除去する実施形態を
採ることにより、集電体の露出面から効率的、且つ確実
に合剤を除去することができ、先記露出面に溶接やカシ
メにより集電片を強固に接続できる。

【００１７】

【実施例】本発明による製造法の一例を図１により説明
する。本実施例では、電極主材料である球状黒鉛（メソ
カ−ボンマイクロビ−ズ）を、結着剤のスチレンブタジ
エンゴムを水中に分散させた液で混練した合剤ペ−スト
を用いた。

【００１８】集電体１の金属箔には、厚み０．０１ｍｍ
の銅箔を用い、その両面に前記の合剤ペ−ストを塗着
し、乾燥した後、図４に示す上ロ−ル７、下ロ−ル８の
対ロ−ルの間を通して加圧する。この加圧により合剤２
は集電体１と強固に密着する。ロ−ル加圧された合剤層
に対し、結着剤が軟化する温度（１３０℃）まで昇温し
たＳＵＳ３１６ステンレス鋼製の熱板（縦５０ｍｍ，横
１００ｍｍ，厚さ２０ｍｍ）を電極板に対して局部的に
押し当て、その部分の合剤層を軟化させて集電体表面か
ら遊離させる。その後、セラミック粉末を分散させた複
合樹脂からなる六面体（縦５０ｍｍ，横１００ｍｍ，厚
さ２０ｍｍ）の剥離用工具４のエッジ部分を用い、上記
の遊離した合剤層と剥離用工具４の前面とのなす角度を
剥離用工具の移動方向に対して２０〜９０度に保ち、
０．５〜５ｋｇの荷重で加圧しながら剥離用工具を移動
させ合剤２をかきとる。これにより、合剤を剥離して露
出させた金属箔１の表面に、ニッケルからなる集電片５
を超音波溶着により取りつけた。

【００１９】本実施例により製造された極板と、合剤を
未剥離のままリ−ドを直接カシメつける従来の製造法
（図２）、及び金属板で直接に合剤を剥離する従来の製
造法（図３）による極板とについて、集電リ−ド端と極
板合剤表面間の抵抗を測定した結果を（表１）に示す。

【００２０】（表１）に見られる様に、本発明により製
造された極板の方が集電リ−ド端と極板間の抵抗は明ら
かに小さい値を示した。これは集電リ−ド片と芯材銅箔
表面との接触状態が従来より改善されたことによるもの
と考えられる。その結果、電池特性（とくに高率充放電
特性）も安定するものと思われる。

【００２１】また、本実施例により製造された極板と、
図２及び図３に示す従来の製造法による極板からの合剤
剥離工程における不良率発生率の比較を、サンプル数１
０００枚で実施した結果を（表２）に示す。なお、不良
品と良品との比較は合剤層剥離後の集電体金属箔の断裂
などの破損の有無により判定した。（表２）に示す結果
に見られるように、本発明により製造された極板は、金
属箔の破損は殆ど見られなかった。これは、熱板による
合剤層の軟化及び遊離が十分に促進されているため極板
に無理なストレスをかけずに剥離が行えたことによるも
のである。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】以上の実施例で本発明の一例を示したが、
本発明は様々な方法で実施することができる。例えば、
集電片の接続は、レ−ザ−溶接あるいはスポット溶接を
用いてもよく、熱板の加熱方法としては熱循環加熱、マ
イクロウェ−ブ加熱においても同様の方法で合剤を遊離
させることができる。

【００２５】また、このリチウム二次電池用負極板の集
電体に用いる金属箔は銅に代えて、ニッケル、ステンレ
ス鋼等を用いることも出来る。また、正極板、例えばコ
バルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リ
チウム等を主成分とする極板を構成する場合にも本実施
例と同様な方法で合剤層を剥離し、集電片を同様に接続
することができ、これら正極板に本発明を適用する場合
には集電体にアルミニウム、チタン等の箔を用いること
ができる。さらに、リチウム二次電池用極板以外に、リ
チウム一次電池、アルカリ蓄電池など電池用極板全般に
本発明を適用できる。

【００２６】さらに、熱板の材質は昇温温度に耐える熱
伝導体であればよく、例えば、実施例で用いたＳＵＳ３
１６以外のステンレス鋼材料や鉄板、アルミニウム板な
どを用いることができ、剥離用工具は、セラミック粉末
を分散させた複合樹脂製の他、硬質ゴムなどを用いるこ
とにより同様の効果が得られる。

【００２７】また、本実施例では六面体の剥離用工具を
使用したが、工具のエッジ部分と極板平面とで構成され
る角度が、剥離用工具の進行方向に対して２０〜９０度
であれば、例えば図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す様
な形状であっても、同様の結果が得られる。図５（Ａ）
に断面三角形の剥離用工具、図５（Ｂ）に断面半円形の
剥離用工具、図５（Ｃ）に断面クサビ型の剥離用工具を
各々例示した。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明の製造法によれば、
集電体金属箔上に合剤層を形成した電極板に対して、合
剤中の結着剤の軟化を生じさせる温度まで昇温した熱板
を局部的に押し当てて、合剤を軟化させ集電体表面から
遊離させた状態において、この軟化した部分の合剤層を
機械的にかきとる等の方法により容易に且つ合剤を残す
事なく除去し、集電体金属箔が奇麗に露出した部分を形
成し、この露出部と集電片リ−ドとを強固に接合して、
リチウム二次電池用の電極板の品質と生産性を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における極板の製造方法を示す
図

【図２】従来のリ−ド端子付き極板を示す図

【図３】従来の機械的剥離方法を示す図

【図４】極板をロ−ルプレス加圧法を示す図

【図５】（Ａ）剥離用工具によって合剤層を剥離する際
の様子を示す図 （Ｂ）同剥離の他の例を示す図 （Ｃ）同剥離の他の例を示す図

【図６】リチウム二次電池の断面図

【符号の説明】

１ 金属箔 ２ 合剤層 ３ 誘電加熱コイル ４ 剥離用工具 ５ 集電片 ６ 剥離用工具の端部 ７ 上ロ−ル ８ 下ロ−ル ９ 熱板 10 正極板 10' 負極板 11 セパレータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極合剤の主材料を結着剤及び分散媒によ
   り混練した電極合剤ペ−ストを金属箔上に塗布し、乾燥
   することにより合剤層を形成した電極板の合剤表面に対
   し、結着剤の軟化を生じさせる温度まで昇温した熱板を
   局部的に押し当てることにより合剤層を軟化させ、金属
   箔から遊離させ、さらにその遊離した部分の合剤層を剥
   離用工具を用いて除去することにより、金属箔を部分的
   に露出させ、その露出面に集電片を接続することを特徴
   とする電池用電極板の製造方法。
2. 【請求項２】電極合剤の主材料が炭素粉末であり、結着
   剤の合成ゴム系樹脂を水あるいは有機溶媒中に分散させ
   た分散液により混練した電極ペ−ストを用いることを特
   徴とする請求項１記載の電池用電極板の製造方法。
3. 【請求項３】熱板の加熱方法が、電磁誘導加熱であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の電池用電極板の製造方
   法。