JP2000311719A - リチウムポリマー電池とその製造方法 - Google Patents
リチウムポリマー電池とその製造方法Info
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Abstract
する。 【解決手段】 陽極集電体と、そして前記陽極集電体の
少なくとも一面に形成され陽極活物質を主成分とする陽
極シートを含む陽極と、陰極集電体と、前記陰極集電体
の少なくとも一面に形成され陰極活物質を主成分とする
陰極シートとを含む陰極と、前記陽極と陰極との間に介
在されてこれらを相互絶縁させるセパレータを含むリチ
ウムポリマー電池において、前記陽極と陰極は各々一枚
の極板よりなり、前記セパレータを介在して巻取ること
により形成する。
Description
ータが積層された組電池(assembledbatt
ery)の構造が改善されてその製造工程がより単純化
され改良されたリチウムポリマー電池とその製造方法に
関する。
に従ってリチウム金属電池、リチウムイオン電池、リチ
ウムポリマー電池に区分できる。この中でリチウムポリ
マー電池は充電及び放電によって陽極のリチウム酸化物
と陰極の炭素との間をリチウムイオンが移動しながら起
電力を起こす電池である。この電池は液体電解質よりイ
オン伝導度が高い固体高分子電解質を使用することによ
って、他のリチウム電池とは違って爆発の危険性が全く
ないという長所がある。これ以外にも、この電池は他の
電池が有する充電及び放電時発生する副産物によって電
池性能が低下するという短所を補完し、また、電池の形
態を自由に曲げることもできて次世代電池として注目さ
れている。
ー電池10は陽極集電体と前記陽極集電体の少なくとも
一面に圧着される陽極活物質層よりなる陽極11と、陰
極集電体と前記陰極集電体の少なくとも一面に圧着され
る陰極活物質層とよりなる陰極12と、そして前記陽極
11と陰極12との間に介在されてこの電極11、12
を相互絶縁させるセパレータ13を含む。これらは組電
池をなし、前記組電池が複数個積層されて電池10をな
す。
2各々からは各極板の一縁部に沿って陽極タップ14と
陰極タップ15が各々引出されており、前記複数個の陽
極タップ14と陰極タップ15は極板別に集積され、こ
れら集積された陽極タップ14及び陰極タップ15はV
状に曲がっている。そして、前記V状に曲がった陽極タ
ップ14及び陰極タップ15各々からそれら端部が陽極
端子16と陰極端子17に各々溶接されている。
内に実装される。前記ケース18には前記電池10を受
容するための空間部18aが形成されており、前記陽極
端子16及び陰極端子17は前記ケース18の密封時外
部に引出される。
イプに製造できるが、最近実用化が進められている組電
池の形態としてはバイセル(Bi-cell)構造が挙
げられる。前記バイセル状の組電池は陰極に対してその
両面にセパレータが付着され、前記セパレータの外面に
陽極が付着される構造である。
ル状の組電池を多数個積層し、これより陽極タップ14
及び陰極タップ15を引出してこれらを陽極端子16及
び陰極端子17に各々溶接することによってなされたも
のである。
を含む。多数個の陽極集電体及び陰極集電体が提供され
る。この集電体の両面に前記言及したように陽極活物質
層及び陰極活物質層を各々圧着して陽極11と陰極12
を製造する。そして、積層された陽極集電体及び陰極集
電体から引出される複数個の陽極タップ14及び陰極タ
ップ15を各電極タップ別に集積させ、前記電池部10
を前記ケース18に実装する。
陰極タップ15の端部を陽極端子16と陰極端子17に
各々溶接する。
5中一部が陽極端子16及び陰極端子17に正確に連結
されない場合が発生する。これにより電池10の内部抵
抗が増し、結果的にリチウムポリマー電池10の性能に
悪影響を及ぼすようになる。
体及び陰極集電体の両面に陽極活物質層及び陰極活物質
層が各々形成されている。これにより、前記陽極11の
陰極12と反対側に形成される陽極活物質層は、前記陽
極11の陰極12側に形成される陽極活物質層より前記
陰極12に対して相対的に距離が遠ざかるためリチウム
イオンの移動が円滑でない。従って、電池10の高率放
電を低下させる結果を招く。
されるセパレータ13を有する組電池を製造するために
は数回にわたるラミネーション工程が必要で、前記電池
10を製造するためには、完成されたバイセル状の組電
池を多数個積層する工程が必ず必要になるので連続的な
大量生産に限界があるだけでなく、前記陽極11、陰極
12及びセパレータ13を所望する大きさに切断する過
程で陽極集電体及び陰極集電体の端部でバー(bur
r)が発生しうる。このようなバーの発生は電池の短絡
をもたらし、これにより完成された電池の不良率が高ま
る。
問題点を解決するために創案されたものであって、陽極
と陰極とセパレータを巻いて組電池を製造してケースに
実装するようにその構造と製造する方法が改善されたリ
チウムポリマー電池とその製造方法を提供することにそ
の目的がある。
するために本発明は、リチウムポリマー電池とその製造
方法に関して、陽極集電体と、前記陽極集電体の少なく
とも一面に形成され陽極活物質を主成分とする陽極シー
トを含む陽極と、陰極集電体と、前記陰極集電体の少な
くとも一面に形成され陰極活物質を主成分とする陰極シ
ートとを含む陰極と、前記陽極と陰極との間に介在され
てこれらを相互絶縁させるセパレータを含むリチウムポ
リマー電池において、前記陽極と陰極は各々一枚の極板
よりなり、前記セパレータを介在して巻取られて形成さ
れることを特徴とする。
キスパンドメタルまたはせん孔メタルよりなることを特
徴とする。
陽極タップが引出されることを特徴とする。
陰極タップが引出されることを特徴とする。
ることを特徴とする。
が楕円形をなすように巻かれることを特徴とする。
ト用活物質スラリーを製造する段階と、前記活物質スラ
リーを用いて陽極シート及び陰極シートを製造する段階
と、前記陽極シート及び陰極シートを陽極集電体及び陰
極集電体の少なくとも一面に各々圧着して陽極と陰極を
製造する段階と、前記陽極と陰極から可塑剤を抽出する
段階と、前記陽極と陰極間にセパレータを位置させ巻い
て電池部を完成する段階と、前記電池部をケースに実装
し少量の電解液を注入する段階と、前記ケースを密封し
て電池を完成する段階とを含むことを特徴とする。
発明の一実施例に係るリチウムポリマー電池とこれを製
造する方法を詳細に説明する。
20を示すものである。
質層が陽極集電体に圧着された形態の陽極21と、陰極
活物質層が陰極集電体に圧着された形態の陰極22と、
前記陽極21と陰極22との間に介在されるセパレータ
23とを含んでいる。
24と陰極タップ25が各々引出されており、前記陽極
タップ24及び陰極タップ25はその端部が陽極端子2
6と陰極端子27に溶接されている。
ータ23で構成されたリチウムポリマー電池20はケー
ス28内に実装される。前記ケース28内には前記電池
部20を受容できる空間部28aが形成されている。前
記電池部20の陽極端子26及び陰極端子27はケース
28の密封時外部に引出される。
に図3に示す。
パンドメタルよりなる陽極集電体21aと、前記陽極集
電体21aの両面に圧着され陽極活物質層を主成分とす
る陽極シート21bとを含む。そして、前記陽極集電体
21aの一縁部から陽極タップ24が引出されている。
対向する面に設けられる陰極22は銅材質のエキスパン
ドメタルやせん孔メタルよりなる陰極集電体22aと、
前記陰極集電体22aの両面に圧着される陰極活物質層
を主成分とする陰極シート22bとを含む。そして、前
記陽極タップ24の場合のように陰極集電体22aの一
縁部から陰極タップ25が引出されている。
セパレータを所定サイズの薄板に切断し、これを順次に
積層する従来の技術とは異なり、前記セパレータ23を
介在して一枚の陽極21と陰極22を巻いて組立てるワ
インディング工程を通じて電池20が完成される。これ
により電池を製造する工程も変わる。
20の製造工程を示す順序図である。
製造方法は次の通りである。
b用活物質を主成分とするスラリーを製造する(S1
0)。
アセトンのような有機溶媒にバインダーとしてPVDF
(polyvinylidene fluoride)
10wt%、可塑剤としてDBP(dibutyl p
hthalate)15〜18wt%、カーボンブラッ
クのような導電材2〜5wt%を添加し、陽極活物質と
してリチウムニッケル酸化物、リチウムコバルト酸化
物、リチウムマンガン酸化物のようなリチウム複合酸化
物を70wt%程度溶かし、十分に撹拌して粘度200
00〜30000cPを有するように製造する。
リーはNMP(N-Methyl-2-Pyrrolid
one)のような有機溶媒に陽極シート21b用活物質
スラリー製造に使われたようなバインダーと可塑剤及び
導電材を添加し、陰極活物質のカーボンを70wt%程
度溶かして粘度20000〜30000cPを有するよ
うに製造する。
知のようにドクターブレード方式を用いて薄膜状の陽極
シート21bと陰極シート22bに製造する(S2
0)。
及び陰極シート22bは希望する長さに切断し、切断さ
れた前記陽極シート21b及び陰極シート22bを陽極
集電体21a及び陰極集電体22aの表面にラミネーテ
ィングさせる。
ム材質のエキスパンドメタルやせん孔メタルよりなる陽
極集電体21aの両面に、前記陰極シート22bは銅材
質のエキスパンドメタルやせん孔メタルよりなる陰極集
電体22aの両面に各々密着させて、熱と圧力を加えた
ローラー間を通過させて各々一枚の陽極21と陰極22
を製造する(S30)。
ルのような有機溶媒に浸し、撹拌過程を経る。約30分
程度の撹拌過程で前記陽極21及び陰極22に存在する
可塑剤のDBPが抽出され、前記可塑剤が抽出した空間
に電解質が含浸する空間が発生する(S40)。
望ましくは真空炉で120℃の温度付近で12時間程度
焼成して乾燥させ、完成された陽極21及び陰極22間
に予め可塑剤が抽出されたセパレータ23を位置させる
(S50)。
エチレン(PE)を使用することが望ましい。前記ポリ
エチレン膜は周知のようにリチウムイオンが微細孔を通
じて陽極と陰極を往来して充電及び放電を遂行できる素
材である。
位置させた電池部はワインディング装置(図示せず)を
用いて一緒に巻取られる(S60)。この時、前記電池
部は巻き取られる方向の切断面が楕円形になるように巻
くことが有利である(図2参照)。これにより、前記電
池部はケース内にコンパクトに受容される。
部を実装し、所定量の電解液を注入する(S70)。
封してリチウムポリマー電池20を完成させる(S8
0)。
ムポリマー電池とその製造方法によれば次のような効果
を得ることができる。
程と、陽極及び陰極を所定大きさの薄板に切断して積層
する工程なく一枚の陽極及び陰極を使用して連続的な巻
取過程で電池を完成するので電池を製造する工程や時間
が大幅簡素化される。
工程がないので端部で頻繁に発生するバーによる短絡の
問題を除去することができ、電池の不良率を抑えられ
る。
剤抽出が可能になって抽出にかかる時間を大きく短縮で
きる。
一つずつだけ引出されて陽極及び陰極端子に溶接すれば
よいので溶接不良率を大幅抑えられる。
と陰極が位置するため電池反応が向上し、結果的にエネ
ルギー密度が5〜10%程度増加し、極板の活用率の増
加で高率放電率が10%前後向上する。
て説明されたが、これは例示的なことに過ぎず、本技術
分野の通常の知識を有する者であればこれより多様な変
形及び均等な他の実施形態が可能な点を理解するはずで
ある。従って、本発明の真の技術的保護範囲は請求範囲
の技術的思想により決まるべきである。
図である。
離斜視図である。
る。
に示す順序図である。
タ 24…陽極タップ 25…陰極タッ
プ 26…陽極端子 27…陰極端子 28…ケース 28a…空間部 21a…陽極集電体 21b…陽極シ
ート 22a…陰極集電体 22b…陰極シ
ート
Claims (7)
- 【請求項1】 陽極集電体と、前記陽極集電体の少なく
とも一面に形成され陽極活物質を主成分とする陽極シー
トを含む陽極と、 陰極集電体と、前記陰極集電体の少なくとも一面に形成
され陰極活物質を主成分とする陰極シートとを含む陰極
と、 前記陽極と陰極との間に介在されてこれらを相互絶縁さ
せるセパレータを含むリチウムポリマー電池において、 前記陽極と陰極は各々一枚の極板よりなり、前記セパレ
ータを介在して巻取られて電池部が形成されることを特
徴とするリチウムポリマー電池。 - 【請求項2】 前記陽極集電体及び陰極集電体はエキス
パンドメタルまたはせん孔メタルよりなることを特徴と
する請求項1に記載のリチウムポリマー電池。 - 【請求項3】 前記陽極集電体の一端部から一つの陽極
タップが引出されることを特徴とする請求項2に記載の
リチウムポリマー電池。 - 【請求項4】 前記陰極集電体の一端部から一つの陰極
タップが引出されることを特徴とする請求項2に記載の
リチウムポリマー電池。 - 【請求項5】 前記セパレータはポリエチレンであるこ
とを特徴とする請求項1に記載のリチウムポリマー電
池。 - 【請求項6】 前記電池部はその長さ方向の切断面が楕
円形をなすように巻かれたことを特徴とする請求項1に
記載のリチウムポリマー電池。 - 【請求項7】 陽極シート及び陰極シート用活物質スラ
リーを製造する段階と、 前記活物質スラリーを用いて陽極シート及び陰極シート
を製造する段階と、 前記陽極シート及び陰極シートを陽極集電体及び陰極集
電体の少なくとも一面に各々圧着して陽極と陰極を製造
する段階と、 前記陽極と陰極から可塑剤を抽出する段階と、 前記陽極と陰極間にセパレータを位置させ巻いて電池部
を完成する段階と、 前記電池部をケースに実装し少量の電解液を注入する段
階と、 前記ケースを密封して電池を完成する段階とを含むこと
を特徴とするリチウムポリマー電池の製造方法。
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