CN102576849A - 电池的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明以提供容易且高品质地对集电部实施整形而集箔的电池的制造方法为课题。电池的制造工序，是制造具备电极体(33)的电池(10)的方法。该电极体(33)通过将正极箔(31)和负极箔(32)在隔着间隔体(33)层叠的状态下卷绕而形成，所述正极箔(31)在表面的一部分涂布了正极混合剂，所述负极箔(32)在表面的一部分涂布了负极混合剂。在电池的制造工序中，在卷绕电极体(30)时，通过使用整形辊(50、50)，对正极箔(31)和负极箔(32)中的未涂布混合剂的混合剂未涂布部分(35、36)实施整形，将在电极体(30)的径向方向上卷层不同的多张混合剂混合剂未涂布部分(35、36)集箔为束(35a、36a)。

Description

电池的制造方法

技术领域

本发明关于电池的制造方法，更具体的是关于制造包含形成为卷绕体的电极体的电池的技术。

背景技术

一般的，构成为圆筒形的锂二次电池等的电池，包含：圆筒状的外壳，和将正极箔、负极箔以及间隔体在层叠状态下卷绕形成为圆筒状的电极体。电极体通过在收置到外壳的状态下浸入电解液，由此作为电池的充放电元件行使功能。

在外壳的外周设置电极端子。电极端子经由集电板、引线端子等与电极体连接，是电池内部(电极体)和外部电连接的路径。

在构成电极体的正极箔以及负极箔的一部分，分别涂布电极混合剂，将正极箔和负极箔以使得各箔的涂布部分隔着间隔体重叠的方式卷绕，并且，卷绕成使得各箔的未涂布部以相反朝向突出。也就是说，将正极箔以及负极箔的未涂布部配置为从卷绕面向两侧突出，并且，配置多个在电极体的径向上卷层不同的未涂布部。

如上所述，从卷绕面突出了的状态的未涂布部，作为电极体的集电部行使功能，在此部位与集电板接合。

公知的是由于正极箔以及负极箔为薄的金属箔，这些正极箔或者负极箔与集电板的接合面积小。因此，关于集电部与集电板的接合是圆筒形电池中的大课题。

例如，特许文献1中公开了如下结构：使用具有多个能够收置集电部的束的凹部的集电板，将电极体收置于外壳内，在使得所述集电板从电极体的上方接触的状态下，将集电板与电极体焊接接合。如此，通过使得集电板与正极箔或者负极箔的未涂布部的束接触，能够利用重力，将此未涂布部集箔于集电板的凹部内。然后，通过将多个未涂布部在成束的状态下接合，由此能够增大接合面积，能够保证强度。

但是，在特许文献1公开的技术中，因为在卷绕电极体后对集电部给予外力施加变形，存在在变形时损伤箔的可能性。例如，集电部的突出量、间隔等产生了偏差的情况下，可能会有对箔施加过量的负荷而破坏，或者产生弯折集电部而成为短路的原因等的不良，在产品的品质保证方面较差。

特许文献1：特开2008-258145号公报

发明内容

本发明以提供能够容易且高品质地对集电部实施整形而集箔的电池的制造方法为课题。

本发明的第一形式即电池的制造方法，该电池具备电极体，该电极体通过将正极箔和负极箔在隔着间隔体层叠的状态下卷绕而形成，所述正极箔在表面的一部分涂布了正极混合剂，所述负极箔在表面的一部分涂布了负极混合剂，在卷绕所述电极体时，通过对所述正极箔和所述负极箔的至少一方的未涂布混合剂的混合剂未涂布部实施整形，对在所述电极体的径向方向上卷层不同的多张所述混合剂未涂布部进行集箔。

优选的，在所述的电池的制造方法中，使用构成为相对于所述电极体的卷绕轴能够进退移动的整形辊，通过使所述整形辊一边进退移动一边按压所述混合剂未涂布部而实施整形，使得周期性进行所述混合剂未涂布部的集箔。

优选的，所述整形辊，根据伴随所述电极体的卷绕的径向上的厚度变化以及所述整形的周期，进退移动。

优选的，所述整形辊，配置于与所述卷绕轴接近的位置，能够直接按压卷绕途中的所述电极体。

优选的，所述整形辊，具有以所述混合剂未涂布部的前端侧为底面的圆锥形状。

根据本发明的电池的制造方法，能够容易且高品质地对集电部实施整形进行集箔。

附图说明

图1是表示由本发明的电池的制造方法制造的电池的示意图。

图2是表示电池中包含的电极体的图，(a)表示电极体的立体图，(b)表示电极体的剖面图。

图3是表示连接于电极体的集电板的立体图。

图4是表示集电板的结构的图，(a)表示平面图，(b)表示A-A线端面扩大图。

图5是表示电极体的集电部和集电板的接合形式的图。

图6是表示构成电极体的电极要素的卷绕工序的图。

图7是通过整形辊进行按压的图。

图8是表示对集电部实施的整形的一个实施方式的图。

图9是表示整形辊的移动控制的映射。

图10是表示整形辊的一个实施方式的图。

图11是表示整形辊的其他实施方式的图。

具体实施方式

以下，参照图1～图3，关于电池10进行说明。电池10构成为例如锂离子电池、镍氢电池等的二次电池。

如图1所示，电池10是圆筒形的电池，包含：圆筒形的外壳20和收置于外壳20内的电极体30。电极体30电连接于与外部电连接的路径即正极端子41以及负极端子42。

外壳20是铝等金属制的圆筒状容器，在其内部收置电极体30。在外壳20的一个端部，向外方向突出地设置正极端子41，在另一个端部，设置负极端子42。

如图2所示，电极体30是将正极箔31以及负极箔32隔着间隔体33层叠，以卷芯34为中心轴多次卷绕而形成的圆筒状的卷绕体。

正极箔31是铝等金属制的集电箔，在表面的一部分涂布包含活性物质的电极材料即正极混合剂。负极箔32是铜等金属制的集电箔，在表面的一部分涂布包含活性物质的电极材料即负极混合剂。间隔体33是包含聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃等的多孔性薄膜，在正极箔31和负极箔32之间设置，防止正极箔31和负极箔32的直接接触。

并且，卷芯34是聚丙烯等的具有绝缘性的树脂制的部件。卷芯34具有棒形状，在卷绕电极体30时作为卷绕轴使用。

如图2(b)所示，将正极箔31和负极箔32隔着间隔体33以使得涂布了所述混合剂的部位重叠的方式卷绕，并且以使得没有涂布所述混合剂的部位即混合剂未涂布部35、36以相反朝向突出的方式卷绕。在电极体30的轴方向一端部(图2(b)的上端部)，配置多个在径向上卷层不同的混合剂未涂布部35，在轴向的另一端(图2(b)的下端部)，配置多个在径向上卷层不同的混合剂未涂布部36。

混合剂未涂布部35、36，是作为各个集电箔31、32的集电部行使功能的部位，与集电板37、38接合(参照图3)。集电板37、38，经由未图示的引线端子等与各个端子41、42连接。如此，将电极体30和各端子41、42电连接，各端子41、42作为与电池10的外部电连接路径行使功能。

以下，参照图3～图5，关于集电板37、38的结构以及集电板37、38与混合剂未涂布部35、36的接合状态进行说明。并且，因为集电板37、38的结构是同样的，对与正极侧的混合剂未涂布部35接合的集电板37进行详细的说明，省略对与负极侧的混合剂未涂布部36接合的集电板38的详细说明以及对集电板38和混合剂未涂布部36的接合形态的详细的说明。

如图3以及图4(a)所示，集电板37是以直线状延伸的金属制的部件，包含：贯通孔37a以及多个(图示中在从中央部分向一个方向侧3个，在其相反方向侧3个)孔部37b、37b、37b...。

贯通孔37a是具有卷芯34能够贯通的径的孔，配置于集电板37的中央部。即，孔部37b...，配置为以贯通孔37a为中心对称。

孔部37b，如图4(b)所示，包含以直线状开口的缝部37c，形成缝部37c的夹持部37d、37d。

缝部37c是以预定的间隔形成的开口，在与集电板37c的延伸方向垂直方向形成为直线状(参照图4(a))。

夹持部37d、37d，具有向集电极37的厚度方向一侧(图示中下侧)延伸，在端部向着与延伸方向相反侧(图示中上侧)弯曲的形状。即，各个夹持部37d，通过在基端部以及中途部的两个位置通过实施弯折加工而形成。

如此，在夹持部37d、37d之间插入的部件的厚度比缝部37c的宽度大的情况下，对夹持部37d、37d施加外力产生弹性变形，随着此弹性变形，对插入缝部37c的部件给予夹持力。

如图5所示，通过将在径向方向上卷层不同的多张混合剂未涂布部35作为一个束35a进行集箔而形成，将如此形成多个的各束35a插入到各个缝部37c的内部。夹持部37d、37d，对插入缝部37c内的混合剂未涂布部35的束35a给予夹持力，使集箔了的混合剂未涂布部35紧密接触。

如此在将混合剂未涂布部35插入缝部37c内的状态下，也就是，将混合剂未涂布部35嵌入孔部37b、37b...内的状态下，将混合剂未涂布部35与集电极37接合。此接合，通过例如激光焊接、钎焊等适当进行。

如上所述，集箔成多个束35a、35a...的混合剂未涂布部35，通过被插入于缝部37c内，进一步紧密接触，在各卷层间没有间隙的状态下与孔部37b、37b...接合。

并且，作为集电板37和混合剂未涂布部35的接合位置的集电板37的孔部37b、37b...的个数，没有限定为本实施方式的6个，能够考虑接合时的工时、与电极体30接合形态等设定。

例如，在孔部37b的个数少的情况，能够削减接合工时而提高作业效率，孔部37b的个数多的情况下，能够提高电极体30与集电板37的接合品质。

并且，在集电板37设置的孔部37b的缝部37c的宽度，考虑混合剂未涂布部35的厚度等而设定。

如上所述，电极体30的集电部即混合剂未涂布部35，在集箔成多个束35a、35a...的状态下与集电板37接合。也就是，对电极体30将混合剂未涂布部35集箔为多个束35a、35a...的工序是必要的。

现有的电池的制造方法中，在卷绕电极体之后，进行集箔工序。但是，卷绕后的集箔中，存在产生伤害或者破损集电箔等的缺陷的可能性，高精度的集箔作业是必要的。

针对现有的电池的制造方法，在本实施方式中，提供包含与卷绕电极体30的同时进行集箔的卷绕工序的电池的制造方法。

以下，参照图6～同样9，关于制造电池10的制造工序进行说明。

电池10的制造工序，包含：将构成电极体30的电极要素即正极箔31、负极箔32以及间隔体33层叠并且以卷芯34为中心卷绕而形成电极体30的卷绕工序、以及将在卷绕工序形成的电极体30收置于外壳20内、组装电池10的组装工序等适当的后续工序。

本实施例的卷绕工序中，如图6所示，从卷芯34侧(卷绕中心侧)依次配置正极箔31、间隔体33、负极箔32、间隔体33，将正极箔31、负极箔32、以及间隔体33、33的端部固定于卷芯34的外周面。然后，通过旋转卷芯34，以所述固定处作为各个电极要素的层叠起始点，形成以卷芯34为中心轴卷绕的电极体30。

此时，调整各个电极要素31、32、33的轴向位置，使得一边保持正极箔31以及负极箔32的混合剂未涂布部35、36在相互相反方向突出的状态一边被卷绕。并且，进行卷绕，使得混合剂未涂布部35、36在卷芯34的轴向相反侧突出。

如图7以及图8所示，在本实施方式的卷绕工序中，使用整形辊50、50，在向卷芯34卷绕各个电极要素31、32、33的同时，对混合剂未涂布部35、36进行整形，将未涂布部35、36分别集箔为多个束35a、35a...、束36a、36a。

整形辊50，在与卷芯34接近的位置，配置于各个电极要素31、32、33的层叠起始点(在卷芯34的外周固定各个电极要素31、32、33的处所)的对角侧。整形辊50，相对于卷芯34能够进退移动，朝向卷芯34的径向直线移动。

此整形辊50的移动，通过直线地进退移动的移动装置和控制此移动装置的动作、控制整形的形态的控制装置等进行控制。

整形辊50，通过相对于卷芯34的中心变更相对的位置，与混合剂未涂布部35、36的卷绕轴方向中途部接触，向卷芯34侧(轴心方向)按压。由此，混合剂未涂布部35、36以向轴心方向倾斜的方式变形。如此，通过由整形辊50将混合剂未涂布部35、36向卷芯34侧按压，将混合剂未涂布部35、36向轴心方向加压，使其以成为预定的倾斜形状的方式变形，将此过程称为“对混合剂未涂布部35、36的整形”。

如图8所示，将混合剂未涂布部35、36，由整形辊50进行整形，集箔为多个的束35a、35a...、36a、36a。详细的，将混合剂未涂布部35、36，整理成各个从卷绕内侧起数多个卷层的一群(图示中，每5层为一群)，在按每个群空出间隔的状态下集箔为多群。换言之，通过一边使整形辊50相对于卷芯34进退移动一边按压混合剂未涂布部35、36，由此对混合剂未涂布部35、36实施周期性进行的整形，此结果是，在混合剂未涂布部35、36中形成具有一定周期的多个集箔部(束35a、35a...、以及束36a、36a...)。

并且，优选的是，在混合剂未涂布部35、36形成的集箔部(束35a、35a...、以及束36a、36a...)的形态(个数、形状等)，考虑与集电板37、38接合时的稳定性等，根据在集电板37、38设置的孔部的个数、形状等的接合形态确定。

卷绕各个电极要素31、32、33时的整形辊50相对于卷芯34的移动，如上所述被控制为对混合剂未涂布部35、36进行期望的整形。

此时，随着卷绕各个电极要素31、32、33，这些卷绕体即电极体30的径变大(图9中虚线所示的曲线)。对此，需要以使得混合剂未涂布部35、36满足期望的集箔形态的方式，使整形辊50接触、按压混合剂未涂布部35、36(图9中点划线所示曲线)。

如上，如图9所示，整形辊50的移动控制，考虑电极体30的卷绕粗度而设定(图9中实线所示曲线)。也就是说，控制整形辊50的位置，使得以面向整形辊50的卷芯34的外周面为零点，控制距离此零点的距离(a)的情况下，距离(a)满足合成了随着卷绕的厚度的时间变化(卷绕体外周面和卷芯34的距离的时间变化)以及关于整形的周期的时间变化的函数。

如上所述，在本实施方式的卷绕工序中，将正极箔31、负极箔32、间隔体33、33在层叠状态下卷绕的同时，进行混合剂未涂布部35、36的集箔。

如此，不需要在卷绕后集箔的工序，能够成为不被集电箔的制造误差、卷绕误差等影响的集箔。

因此，对作为集电部的混合剂未涂布部35、36，能够进行容易且高品质地实施整形进行集箔。

进一步的，控制整形辊50，使得根据电极体30相对于卷芯34的卷绕厚度的变化，与卷芯34的距离(a)接近/远离。

如此，能够高精度的控制混合剂未涂布部35、36的整形的大小，能够容易的得到期望的整形形态。

因此，能够提高混合剂未涂布部35、36与集电板37、38的接合品质，能够保证电池10的产品品质。

并且，整形辊50，以卷芯34的外周面为零点，从此零点朝向径向进退移动。也就是说，整形辊50配置于接近卷芯34的位置，能够直接按压卷绕中的混合剂未涂布部35、36，使之变形。

如此，因为由整形辊50，对包含于集箔部的一群的部位，持续在同一位置对多个卷层进行按压的状态，所以能够可靠的按压位于一群的内侧的混合剂未涂布部35、36，能够提高整形的精度。

作为整形辊50的配置的不同形态，也能够不是在接近卷芯34的位置，而是在到达卷芯34之前，使整形辊50接触各个电极要素31、32的混合剂未涂布部35、36，此情况下，优点在于可以进行向轴心侧及其相反侧的两方向的整形。

如图10所示，整形辊50具有以混合剂未涂布部35、36的前端部为底面的圆锥形状。也就是说，整形辊50，形成为从混合剂未涂布部35、36的基端部朝向前端部直径变大的圆锥形状(或者圆锥台形状)，构成为对混合剂未涂布部35、36的前端部侧施加的轴心方向的按压力比对基端部施加的按压力大。

如此，能够使得混合剂未涂布部35、36变形为自然倾斜形状，能够最小限度的保留对正极箔31以及负极波32的混合剂涂布部分施加的外力。因此，能够精度良好的对电极体30的集电部进行集箔。

并且，作为整形辊50的形状的其他的形态，如图11所示，考虑制造的容易性等，也可以设为球形状(参照图11(a))、圆柱形状(图11(b))，只要是能够在卷绕时对混合剂未涂布部35、36给予径向的按压力的形态，均能够应用。

并且，本实施方式中，考虑到工序内的时间等，设为将作为长条形形成的正极箔31、负极箔32、以及间隔体33、33一边层叠一边卷绕于卷芯34的一个工序，但是，也可以作为包含：同样地层叠正极箔31、负极箔32、间隔体33、33而形成层叠体的工序和将所述层叠体一体地卷绕于卷芯34的工序的多个工序，此情况下，能够提高层叠时的精度。

并且，也可以在比卷芯34更上游侧配置整形辊50，此情况下，能够向卷芯34的轴心方向及其相反方向的两方向实施整形，能够容易的实现期望的整形。

工业上的利用可能性

本发明能够应用于制造圆筒形的电池的方法，特别是应用于高精度的对电极体的集电部整形进行集箔的技术。

Claims (5)

1.一种电池的制造方法，该电池具备电极体，该电极体通过将正极箔和负极箔在隔着间隔体层叠的状态下卷绕而形成，所述正极箔在表面的一部分涂布了正极混合剂，所述负极箔在表面的一部分涂布了负极混合剂，

在卷绕所述电极体时，通过对所述正极箔和所述负极箔的至少一方的未涂布混合剂的混合剂未涂布部实施整形，对在所述电极体的径向方向上卷层不同的多张所述混合剂未涂布部进行集箔。

2.如权利要求1所述的电池的制造方法，其中，

使用构成为相对于所述电极体的卷绕轴能够进退移动的整形辊，

通过使所述整形辊一边进退移动一边按压所述混合剂未涂布部而实施整形，使得周期性进行所述混合剂未涂布部的集箔。

3.如权利要求2所述的电池的制造方法，其中，

所述整形辊，根据伴随所述电极体的卷绕的径向上的厚度变化以及所述整形的周期，进退移动。

4.如权利要求2或者3所述的电池的制造方法，其中，

所述整形辊，配置于与所述卷绕轴接近的位置，能够直接按压卷绕途中的所述电极体。

5.如权利要求2至4中任一项所述的电池的制造方法，其中，

所述整形辊，具有以所述混合剂未涂布部的前端侧为底面的圆锥形状。

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