DE69601049T2

DE69601049T2 - Vorrichtung zur Erzeugung von Batterieelektroden und Verfahren

Info

Publication number: DE69601049T2
Application number: DE69601049T
Authority: DE
Inventors: Yoshimitu Moriguchi-Shi Kaneda; Kyosuke Katano-Shi Miyata; Takashi Toyonaka-Shi Yoneda
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1995-05-22
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: US5791041A; JP3379282B2; JPH08315830A; EP0744783A1; DE69601049D1; EP0744783B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen einer Batterieelektrode mit einem positiven Elektrodenstreifen, einem negativen Elektrodenstreifen und einem Scheiderstreifen, die sämtlich spiralförmig aufgewickelt sind. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Herstellungsverfahren hierzu.

Beschreibung des Standes der Technik

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von spiralförmigen Batterieelektroden vorgeschlagen worden. In den japanischen Patentveröffentlichungen JP-B2-4- 37549 sowie in der EP 233 813 sind typische Beispiele für solche Verfahren beschrieben. Ein den in den obigen Veröffentlichungen beschriebenen Verfahren ähnliches konventionelles Verfahren wird anhand der Fig. 6 und 7 beschrieben. (richtig: Fig. 7 und 8). Ein Paar Spulenträgerstücke mit halbkreisförmigem Querschnitt sind zu einem einzigen Spulenträger 1 kombiniert, wobei ein Isolatorstreifen als Scheider 2 dazwischengelegt worden ist und sie danach aneinander befestigt worden sind. Dann wird der Spulenträger 1 so gedreht, daß der Isolatorstreifen spiralförmig um den Außenumfang der Spulenträgers 1 aufgewickelt wird. Der Spulenträger 1 wird weitergedreht, so daß ein Überlagerungsstreifen aus dem Scheider 2, einem positiven Elektrodenstreifen 3 und einem negativen Elektrodenstreifen 4 spiralförmig um den Umfang des Spulenträgers 1 aufgewickelt wird, um einen spiralförmig gewickelten Körper (eine Spule) zu bilden. Die Spule wird in ein zylindrisches Metallgehäuse 6 eingesetzt, und dann wird der Spulenträger 1 aus der Spule herausgezogen, so daß Spiralelektroden erzeugt werden.
Bei dem folgenden Herstellungsschrift wird in das Mittenloch 9 der Spiralelektroden eine Schweißvorrichtung eingeführt, um einen Leitungsabschnitt an der negativen Seite der Spiralelektroden mit der Innenseite des Bodens des zylindrischen Metallgehäuses 6 zu verschweißen. In diesem Fall ergibt sich häufig eine Störung der Schweißvorrichtung durch einen "gebogenen Abschnitt" des Scheiders 2 in dem Mittenloch 9, wie in Fig. 7 gezeigt, so daß schlechte Batterieelektroden hergestellt werden.
Weiterhin diskutiert die EP 655793, die zum Stand der Technik nach Art. 54 (3) gehört, lediglich ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenaufbaus, bei dem eine Anode und eine Kathode in einer unidirektionalen Wicklung mit im wesentlichen geraden Seiten unter Verwendung eines entsprechend geformten Dorns zusammengewickelt werden.

Beschreibung der Erfindung

Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen Spulenträger zum Herstellen von Spiralbatterieelektroden mit einem Loch von vorbestimmter Form in seiner Mitte anzugeben, der das obige Problem löst und dessen Loch die Konstruktion der Batterieelektroden nicht verkompliziert und eine Schweißvorrichtung nicht stört.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für die Batterieelektroden anzugeben mit einem Schritt des Herausziehens eines Spulenträgers bei der Herstellung eines Mittenlochs der Batterieelektroden mit einer geeigneten Form.
Diese Aufgaben werden gelöst durch einen Spulenträger nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren nach Anspruch 2.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung von mit Hilfe eines Spulenträgers nach einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel hergestellten Spiralelektroden;
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung der Spiralelektroden mit Hilfe des Spulenträgers nach dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Spulenträgers nach dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht der mit Hilfe des Spulenträgers nach dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel hergestellten Spiralelektroden;
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines Spulenträgers nach einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines Herstellungsschrittes des Anschweißens eines Leitungsabschnitts an der negativen Seite der Spiralelektroden an einem zylindrischen Metallgehäuse gemäß der Erfindung;
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines konventionellen Verfahrens zur Herstellung von Spiralelektroden mit Hilfe eines konventionellen Spulenträgers; und
Figur. 8 ist eine Querschnittsansicht der Spiralelektroden gemäß dem konventionellen Verfahren.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Diese Erfindung wird im Folgenden in weiteren Einzelheiten anhand von zwei Beispielen und dabei anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Bei einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1-3 einschließlich weist ein Spulenträger 1 ein Teil 1A des Spulenträgers 1 und ein anderes Teil 1B des Spulenträgers 1 auf, wobei das eine Teil 1A einen Abschnitt mit halbkreisförmigem Querschnitt aufweist, um den Elektroden spiralförmig aufgewikkelt werden, und den anderen Abschnitt mit einem kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 3 mm an einem Ende, und das andere Stück 1 B einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist, der einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 3 mm bildet, wenn das andere Stück 1 B über das eine Stück 1A gelegt wird, und zwar an einer Spulenträgerschräge 10 des einen Stücks 1A.
Ein Scheiderstreifen 2, ein positiver Elektrodenstreifen 3 und ein negativer Elektrodenstreifen 4 werden zusammen aufgestapelt und dann spiralförmig um den Außenumfang des Spulenträgers 1 gewickelt, um Spiralelektroden 5 zu bilden. Wie in Fig. 1 gezeigt wird, nachdem die Spiralelektroden hergestellt sind, das andere Stück 1 B zunächst aus den Spiralelektroden 5 in der durch den Pfeil B angegebenen Richtung herausgezogen und zum zweiten die Spiralelektroden 5 von dem einen Stück 1A in der durch den Pfeil A angegebenen Richtung entfernt. Das Mittenloch 9 der Spiralelektroden 5 ist so ausgebildet, daß es im wesentlichen kreisförmig ist, weil das Ende des einen Stücks 1A einen kreisförmigen Querschnitt hat, wie in Fig. 1 gezeigt.
Wie in Fig. 6 gezeigt, werden die Spiralelektroden 5 in ein zylindrisches Metallgehäuse 6 eingesetzt, wobei ein Leitungsabschnitt 7 an der negativen Seite der Spiralelektroden 5 nach unten zeigt und der Leitungsabschnitt 7 an die Bodeninnenseite 11 des zylindrischen Metallgehäuses 6 geschweißt wird. Ein "gebogener Abschnitt" des Scheiderstreifens 2, der in dem Mittenloch 9 der Spiralelektroden 5 verblieben ist, und die Verformung des Mittenlochs 9 selbst können eine Störung einer Schweißvorrichtung 8 durch den Scheider 2 oder die Spiralelektroden 5 verursachen, so daß schlechte Batterieelektroden hergestellt werden. Gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel können solche Defekte jedoch vermieden werden. Der angeschrägte Teil des Spulenträgers 1 verhindert, daß der Scheider 2 unnötigerweise zwischen die Spulenträgerstücke 1A, 1B gelangt, und erleichtert das Herausziehen des Spulenträgers beim Herstellen der Spiralelektroden 5.
Fig. 5 zeigt ein zweites erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Ein Spulenträger 1 weist eine Führungsrille auf, in der eine schräge Oberfläche zum Aufnehmen des Scheiderstreifens 2 gebildet ist. In die Führungsrille des Spulenkörpers 1 wird ein Isolatorstreifen als Scheiderstreifen 2 zwischengelegt und an der Führungsrille befestigt. Der Spulenkörper 1 wird so gedreht, daß der Isolatorstreifen spiralförmig um dessen Außenumfang gedreht wird, um Spiralelektroden herzustellen. Der Spulenträger wird dann aus den Spiralelektroden herausgezogen, so daß das Mittenloch des Spulenträgers im wesentlichen kreisförmig ohne den "gebogenen Abschnitt" des Scheiderstreifens 2 gebildet wird.
Bei dem ersten und bei dem zweiten Ausführungsbeispiel hat das Mittenloch im wesentlichen eine Kreisform, es kann jedoch auch jede andere Form haben, etwa eine rechteckige oder elliptische Form. Bei den Ausführungsbeispiel besteht der Spulen träger aus zwei Stücken oder einem einzigen Stück, er kann jedoch auch aus drei Stücken oder mehr bestehen.
Wenn der Querschnitt des Spulenträgerendes in der Form dem Mittenloch nicht entspricht, so ist es möglich, das Mittenloch in eine Kreisform zu bringen, indem der Spulenträger aus den Elektroden gezogen wird, während der Spulenträger gedreht wird.
Mit dem Verfahren nach dem ersten Ausführungsbeispiel wurden 1000 Spiralelektroden hergestellt, und die gleiche Zahl von Spiralelektroden wurde mit einem konventionellen Verfahren hergestellt. Die Spiralelektroden nach beiden Verfahren wurden jeweils in ein zylindrisches Eisengehäuse eingesetzt, und ihr Leitungsabschnitt aus Nickel einer negativen Seite der Spiralelektroden wurde an die Innenseite des zylindrischen Eisengehäuses geschweißt. Der Ausschußanteil wegen der Störung der Schweißvorrichtung durch den Scheiderstreifen 2 beim Schweißen wurde jeweils gemessen.
Der Leitungsabschnitt wurde mit einem Druck von 5 kg bei einem Strom von 1,38 kA während 6,8 msek. geschweißt, wobei eine Kupferlegierung mit einem Außendurchmesser von 2,8 mm mit einem Kondensatorschweißgerät vom Regenerationstyp verbunden war. Die Elektroden wurden als akzeptabel betrachtet, wenn in dem Leitungsabschnitt an der negativen Seite der Elektroden Brüche gefunden wurden und der Leitungsabschnitt bei einem Zugversuch bei einer Belastung von 1,2 kg oder mehr brach. Tabelle 1 gibt die Ergebnisse wieder. Tabelle 1

Claims

1. Spulenträger (1) zum Herstellen von Spiralbatterieelektroden mit einem positiven Elektrodenstreifen (3), einem negativen Elektrodenstreifen (4) und einem Scheiderstreifen (2), der einen Wicklungsabschnitt mit vorbestimmter Querschnittsform aufweist, der dazu ausgelegt ist, daran den Scheiderstreifen (2) zu befestigen und die Elektroden (3, 4) zusammen mit dem dazwischengelegten Scheiderstreifen (2) spiralförmig um seinen Außenumfang aufzuwickeln, und der aus den Spiralbatterieelektroden unter Zurücklassung eines Mittenlochs (9) herausziehbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Spulenträger ferner aufweist:

einen Endabschnitt mit einer Querschnittsform unterschiedlich von der vorbestimmten Querschnittsform und ausgelegt auf eine gewünschte Form des Mittenlochs (9) und

einen zwischen dem Endabschnitt und dem Wicklungsabschnitt angeordneten schrägen Abschnitt (10) zum Erleichtern des Herausziehens des Spulenträgers (1) aus den Spiralbatterieelektroden.

2. Verfahren zum Herstellen von Spiralbatterieelktroden mit einem negativen Elektrodenstreifen, einem positiven Elektrodenstreifen und einem dazwischengelegten Scheiderstreifen, mit den Schritten

Befestigen eines gebogenen Abschnitts des Scheiderstreifens an einem Wicklungsabschnitt eines Spulenträgers nach Anspruch 1,

spiralförmiges Aufwickeln des negativen Elektrodenstreifens, des positiven Elektrodenstreifens und des Scheiderstreifens um einen Außenumfang des Wicklungsabschnitts und

Bilden eines Mittenlochs in den in dieser Weise hergestellten Spiralbatterieelektroden mit einer gewünschten Querschnittsform durch Herausziehen des Spulenträgers aus den Spiralelektroden durch Durchführen des schrägen Abschnitts und des Endabschnitts durch die Spiralbatterieelektroden, um dadurch den gebogenen Abschnitt nach außen zu verschieben.