JPS636988B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軟質軽金属を陰極活物質とする電池
の陰極組立体の製造法に関する。

リチウムで代表される軽金属を負極活物質と
し、有機電解質などの非水系電解質を用いる電池
は高エネルギー密度を有し、近来のエレクトロニ
クスの進歩と相まつて実用化が進められ、既にリ
チウム−フツ化炭素、リチウム−二酸化マンガン
電池が電子ウオツチ、電卓、カメラ、各種通信
機、各種メモリ用バツクアツプ電源として広く用
いられるようになつてきている。今後もますます
その実用化範囲は拡大していくものと考えられ
る。それに伴い、効率的でしかも合理的な製造法
が必要かつ重要な課題となつている。

この種の電池の陰極に用いられるリチウム金属
は、非常に軟らかく、しかも粘りの高い、滑りに
くい材料であるため、電池の組み立てにおいて大
きな制約を受けており、生産性の高い製造法を確
立する場合の１つのネツクになつている。

特に、渦巻状電極群を有する円筒形電池におい
ては、長尺のリチウムシートを渦巻状に巻くこと
は、巻回工程でリチウムが変形したり、力を加え
すぎると伸びすぎたり、あるいは変形によりセパ
レータよりはみ出したりして、内部短絡の原因に
なるなどの危検が大きい。

この点を改善するために、ニツケル、ステンレ
ス鋼などのネツト、エキスパンドメタルからなる
集電体をリチウムに埋め込むなどによつて補強す
る方法がある。また、リチウムシートを巻回する
ときに、変形による曲がりによつてセパレータか
らはみ出するのを防止するため、セパレータを袋
状にする試みもある。前者の方法は、リチウムの
補強効果は優れているが、リチウムシートとして
活物質としての必要量以上に厚みが厚くなるの
で、リチウム電池の特徴である高エネルギー密度
に対してマイナスとなる不都合がある。さらにネ
ツトやエキスパンドメタルの周辺部が折れ曲がつ
たりしてバリとなり、これが巻回時にセパレータ
を突き破り、陽極と接触して内部短絡の原因とな
る。このように電池組立てにおける信頼性を低い
ものとする欠点も有する。

また、後者の方法では、リチウムシートを袋状
のセパレータで包むため、セパレータの袋加工工
程の自動化が困難であり、電池の生産性という点
においてマイナス要因となつている。また、リチ
ウムは、一般の金属と異なり、表面の滑りが非常
に悪いため、袋状のセパレータで包んだ場合、巻
回工程において、セパレータ内でセパレータとか
らみ合い、うまく巻回できない不都合もある。

本発明は、以上のような従来の不都合を解消
し、信頼性および生産性の高い電池を与える陰極
組立体を提供するものである。

すなわち、本発明は、リチウムのような軟質軽
金属からなるシート状の活物質の両面に、樹脂繊
維の不織布などからなる粗表面を有するシート状
のセパレータを加圧圧着することを特徴とするも
のである。

本発明は、渦巻状電極群を有する電池に適用し
た場合に最も効果を発揮する。

以下、本発明を実施例によつて詳細に説明す
る。

第１図は渦巻状電極群を構成するためのリチウ
ム陰極とセパレータとの組立体を示す。この組立
体１は、リチウムシート２と、その端部側に埋め
込んだニツケル製集電体３、およびリチウムシー
ト２の両面に圧着したポリプロピレンの不織布か
らなるセパレータ４，４により構成されている。

第２図はこの組立体を製造する工程の概略を示
すもので、連続する長尺帯状のポリプロピレン不
織布のシート４′をその上に所定の寸法に切断し
たリチウムシート３′を相互に間隔をおいてのせ
て供給するとともに他方のポリプロピレン不織布
のシート４′を供給し、一対のロール５，５間を
通すことにより、リチウムシートとポリプロピレ
ンのシート４′，４′を一体に圧着して結合するも
のである。この後、リチウムシートに接しない部
分でポリプロピレンのシートを切断すれば、第１
図のような組立体が出来上る。なお、当然のこと
ながら、セパレータの巾および長さはリチウムシ
ートのそれより大きくしてある。組立体の周縁部
において接するセパレータ同志は、必要に応じて
溶着してもよい。

セパレータとして目付重量20ｇ／m²で厚さ0.1
mmのポリプロピレン不織布、リチウムシートとし
て厚さが0.20mmのものを用いた場合、ロール５，
５間の間隔は、２枚の不織布とリチウムシートの
３層の厚さの合計より0.05mm程度狭くするのが適
当である。

上記の方法によれば、リチウムは軟らかい金属
であり、一方ポリプロピレン不織布は多孔体で表
面が毛ば立つた粗面状態にあるので、不織布の一
部がリチウムシートの表層部に埋まり込み、リチ
ウムと不織布は一体の組立体となる。その結果、
リチウムシートは陰極組立体の巻回時にセパレー
タの不織布からずれたり、セパレータからはみ出
したりすることによるトラブルが全くなくなる。

陰極の集電体３は、渦巻状電極群を構成した場
合に巻き終わり端となる側に、セパレータと圧着
する前にリチウムシートへ圧着してある。そし
て、電池構成は陽極律速、すなわち、陰極の容量
を陽極のそれより若干大きくしておけば、放電末
期においてもリチウムシートが薄く残存し、しか
も集電体は極群の巻き終わり端にあつて、陽極と
片面のみが対向し、リチウムの消耗の少ない部分
にあるので、従来のように陰極の大部分に集電体
を配置しなくとも有効な集電能を有するのであ
る。特にリチウムはセパレータに圧着してあるの
で、巻回時に局部的な伸びや変形がなく、全体を
ほぼ一様に反応させることができ、従つて放電末
期においても残存するリチウムによるその集電能
がすぐれるのである。

第３図は上記の陰極組立体を用いた円筒形電池
を示すもので、６は電池ケースであり、その内部
には陰極組立体と両面にセパレータを配した陽極
板７とを渦巻状に巻回した電極群８が挿入されて
いる。この極群は陰極が最外周となるように構成
されている。９，１０は極群８の上下に配したリ
ング状の絶縁板、１１は端子部材１２を組んだ絶
縁性樹脂よりなる封口板、１３は陽極端子キヤツ
プ、１４は端子部材１２に接続した陽極の集電体
である。なお、陰極の集電体はケースの底面に接
続されている。また、陽極は、フツ化炭素を活物
質とし、導電材および結着剤を含む合剤をチタン
製ネツトの集電体と一体に結合し、セパレータに
より包被したものである。

本発明の陰極組立体によれば、巻きずれがない
ため、極群の巻回を迅速に行うことができ、ニツ
ケル製エキスパンドメタルの帯状の集電体をリチ
ウムシートのほぼ全周に配設した従来のもので
は、15個／分の巻回速度が限度であるのに対し、
40個／分の巻回が可能となつた。

また、本発明による陰極組立体を用いた第３図
の構成の電池Ａと、従来の電池Ｂ各1000個につい
て、振動数55Hz、振巾３mmの条件でｘ、ｙ、ｚの
各３軸方向に２時間ずつ振動を与えた結果、電池
Ｂでは開路電圧3V未満のもの３個、開路電圧が
10ｍＶ以上低下したもの８個の不良品が発生した
が、電池Ａではこのような不良は全くなかつた。
電池Ｂの不良の原因は、陰極の補強体兼集電体と
して用いたエキスパンドメタルのバリによる内部
微小短絡であると考えられ、実際開路電圧3V未
満の電池では、目視によつてバリを確認すること
ができた。

上記の実施例では、リチウムシートとセパレー
タを一体にする方法として、ローラにより加圧す
る方法を示したが、他の方法、例えばプレス圧に
より加圧する方法でもよい。また、リチウムシー
トの全面をセパレータに一体化しなくとも大部分
が圧着されていればよい。

陰極活物質としてリチウムを用いる例を説明し
たが、ナトリウムなどのアルカリ金属等軟質の軽
金属陰極活物質についても同様に適用できること
はいうまでもない。セパレータについても不織布
に限らず、陰極金属に部分的に食い込むか、陰極
金属が食い込む粗表面を有するものを適用するこ
とができる。

以上のように、本発明によれば、電池の信頼性
および生産性を大巾に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における陰極組立体の
要部を欠截した正面図、第２図はその製造工程を
示す略図、第３図は同組立体を用いた電池の要部
を欠截した正面図である。 １，１７……陰極組立体、２，１６……リチウ
ムシート、４，１５……セパレータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 渦巻状電極群を有する電池であつて、軟質軽
   金属からなるシート状陰極活物質の両面に、粗表
   面を有するシート状のセパレータを加圧圧着する
   工程を有することを特徴とする円筒形有機電解液
   電池用陰極組立体の製造法。