JP2001283836A - 電池の製造方法及びシート切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極シート（正極シート又は負極シート）を
切断するにあたって、シート切断時における縦バリの発
生を防止可能な電池の製造方法を提供する。 【解決手段】 電極シート１を切断するシート切断工程
を有する電池の製造方法において、電極シート１の上面
１Ａ側から電極シート１の厚み寸法Ｔよりも小さい寸法
Ｄで切断刃３を切り込んだ後、その切り込み位置に引き
離し力Ｆを作用させることにより該切り込み位置を境に
電極シート１を分断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池の製造方法に
係り、特に、非水系電解液を用いた二次電池（以下、非
水系電解液二次電池という）の製造方法及びシート切断
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば家電部品やコンピュータの
分野は、全体に低価格化の傾向にあるため、これに対応
して生産設備の低価格化、リードタイムの短縮などが積
極的に進められている。その一方で、部品及び製品の高
機能化も進められているため、それらの商品には、高機
能化と低コスト化といった厳しい状況のなかで今まで以
上に品質の維持・向上が求められている。こうした状況
から、特に商品の機能・構造上、使用中の危険性が高い
商品については、安全性の維持・向上が命題となってい
る。

【０００３】このような背景から、例えば、近年普及し
つつある非水系電解液二次電池においても、電池内部で
正極と負極とをショート（短絡）させないための技術を
確立することが重要な課題となっている。

【０００４】ここで、非水系電解液二次電池の代表的な
ものとしてリチウムイオン二次電池が知られている。こ
のリチウムイオン二次電池では、金属製の電極集電体の
両面に活物質層を形成してなる正負各々の電極シート
を、多孔質シートからなるセパレータを介して積層又は
巻回することにより、１つの電池素子（セル）を構成し
ている。

【０００５】リチウムイオン二次電池の製造工程のなか
には、帯状の正極シートと負極シートをそれぞれ最終的
な製品（電池としての最終形態）のサイズに合わせて切
断する工程（以下、シート切断工程という）がある。シ
ート切断の手法としては、切断刃を用いたせん断加工が
主流となっている。

【０００６】図４にシート切断工程における従来の電池
製造方法を示す。図示のように切断の対象となる電極シ
ート（正極シート又は負極シート）５１は、平ベース５
２の上に載せてセットされる。そして、この状態から切
断刃５３を矢印方向に下降させることにより、平ベース
５２と切断刃５３との間にせん断力が作用し、このせん
断力によって電極シート５１が切断される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の方法においては、シート切断時に平ベース５２と切断
刃５３とが接触しないよう、両者の間にクリアランスＳ
を確保する必要があり、このクリアランスＳの存在によ
り、図５に示すように電極シート５１の切断面に該シー
ト厚み方向に突出するバリ５４（以下、縦バリという）
が発生するという不具合があった。そこで従来において
は、縦バリの発生を低減する技術が導入されているもの
の、現状では完全に縦バリの発生を防止できていない。

【０００８】上述のように電極シートの切断面に縦バリ
が生じていると、図６（Ａ）に示すように正極シート５
５と負極シート５６をセパレータ５７を介して重ね合わ
せた場合、図６（Ｂ）に示すように正極シート５５に生
じている縦バリ５８がセパレータ５７を突き破って電極
間ショートを引き起こす危険性がある。また、シート切
断時に生じた縦バリは脱落しやすい状態となっているた
め、図６（Ｃ）に示すように、正極シート５５から脱落
した縦バリ５８がセパレータ５７を突き破って電極間シ
ョートを招く危険性もある。

【０００９】この対策として、例えば、セパレータ５７
の厚みを十分に厚くしたり、或いは図７に示すようにシ
ョートを引き起こす要因のある縦バリ５８を保護テープ
５９で被覆したりすることも行われている。しかしなが
ら、どちらの対策を採った場合でも、単位体積あたりの
電池容量が低くなって電池の性能を十分に引き出すこと
ができなくなる。また、後者の対策を採った場合は、保
護テープ５９を貼り付けるために新たな工程が必要にな
り、製造コストの上昇を招いてしまう。

【００１０】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、その主たる目的は、電極シート（正極シー
ト又は負極シート）を切断するにあたって、シート切断
時における縦バリの発生を防止可能な電池の製造方法を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、電極シートを切断するシ
ート切断工程を有する電池の製造方法において、電極シ
ートの少なくとも一面側から該電極シートの厚み寸法よ
りも小さい寸法で切断刃を切り込んだ後、その切り込み
位置に引き離し力を作用させることにより該切り込み位
置を境に電極シートを分断するようにしている。

【００１２】この電池の製造方法によれば、電極シート
の厚み寸法よりも小さい寸法で電極シートの少なくとも
一面側から切断刃を切り込むことにより、シート切断面
における縦バリの発生が回避され、さらにその状態から
切断刃による切り込み位置に引き離し力を作用させるこ
とにより、縦バリの無い状態のままで上記切り込み位置
を境に電極シートが分断される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、例えばリチウムイオン二次
電池に代表される非水系電解液二次電池の製造方法に適
用した場合の本発明の実施の形態について、図面を参照
しつつ詳細に説明する。

【００１４】先ず、リチウムイオン二次電池の構造につ
いて簡単に説明する。リチウムイオン二次電池は、主と
して、正極シートと負極シートをセパレータを介して積
層又は巻回してなる電池素子を備え、この電池素子を非
水系電解液とともに外装材に封入した構造となってい
る。正極シートは、例えばアルミニウムからなる正極集
電体上に正極活物質層を形成して構成され、負極シート
は、例えば銅からなる負極集電体上に負極活物質層を形
成して構成される。また、セパレータは、例えばポリエ
チレンやポリプロピレン製の微多孔質シートによって構
成される。

【００１５】このリチウムイオン二次電池の製造工程の
なかには、先にも述べたとおり帯状の正極シートと負極
シートをそれぞれ最終的な製品のサイズに合わせて切断
するシート切断工程がある。本実施形態に係るシート切
断工程は、正極シート又は負極シートに対応する帯状の
電極シートを、切断刃によるせん断加工によって切断す
るもので、以下のその具体的な手法について説明する。

【００１６】なお、リチウムイオン二次電池の全体形状
としては、円筒型、角型などが広く知られているが、本
発明で製造対象とする電池の形状は特にいずれか一つの
形状に限定されるものではない。また、電極シートとし
ても、金属（合金等を含む）をベースとしたものであれ
ば、いずれも好適に適用可能である。

【００１７】図１は本発明の第1実施形態に係る電池の
製造方法として、特に、帯状の電極シート（正極シート
又は負極シート）を切断する際の手順を示す概略図であ
る。

【００１８】先ず、図１（Ａ）に示すように、被切断物
となる金属製の電極シート１は、平ベース２の上に載せ
てセットされる。このとき、電極シート１の切断すべき
位置が図中一点鎖線の位置であるとすると、そのほぼ直
上に切断刃３が配置される。切断刃３の刃先３Ａは鋭角
（例えば３０°〜６０°の範囲）に形成され、その刃先
３Ａから垂直方向（図の上方向）に延びる端面部３Ｂが
電極シート１の上面１Ａと略直角をなすように配置され
ている。

【００１９】次いで、上記の配置状態から図１（Ｂ）に
示すように切断刃３を垂直（矢印方向）に下降させるこ
とにより、その刃先３Ａを電極シート１の上面１Ａ側か
ら切り込む。このとき、電極シート１に対する切断刃３
の切り込み寸法Ｄは、電極シート１の厚み寸法Ｔよりも
小さいものとする。つまり、電極シート１を完全には切
断しないかたちで切断刃３を切り込むようにする。

【００２０】具体的には、図示のように切断刃３を切り
込んだ状態で、平ベース２の上面と刃先３Ａとの間に僅
かなクリアランス、例えば数μｍ〜十数μｍ、さらに好
ましくは５μｍ程度のクリアランスＧを確保する。つま
り、電極シート１を完全に切断する寸前の状態まで切断
刃３を切り込むのである。ちなみに、上記クリアランス
Ｇは、電極シート１の厚み寸法Ｔと切断刃３による切り
込み寸法Ｄとの差分に相当したものなる。

【００２１】続いて、図１（Ｃ）に示すように、切断刃
３による切り込み位置に図中矢印で示すような水平方向
（電極シート１の長手方向に沿う方向）の引き離し力Ｆ
を作用させることにより、上記切り込み位置を境に電極
シート１を分断する。このとき、切断刃３については電
極シート１に切り込んだままの状態にしておいてもよい
し、上方に退避させた状態にしておいてもよい。

【００２２】上記引き離し力Ｆは、切断刃３による切り
込み位置を境にした一方と他方（図の左側と右側）でそ
れぞれ電極シート１をクランプしつつ、互いに離反する
方向（逆方向）に各クランプ部分を引き込むことにより
作用させることができる。また、上述のように電極シー
ト１をクランプしつつ、一方（例えば図の左側）のクラ
ンプ部分を固定した状態（不動状態）で他方（例えば図
の右側）のクランプ部分を外側（図の右方向）に引き込
むことでも、同様の引き離し力Ｆを作用させることがで
きる。

【００２３】このような手法によって電極シート１を切
断することにより、シート切断面における縦バリの発生
を回避することができる。したがって、かかる手法によ
り切断された正極シート及び負極シートを用いて電池素
子を組み立てる際には、図２（Ａ）に示すように正極シ
ート１０と負極シート１１とをセパレータ１２を介して
重ね合わせた場合でも、正極シート１０と負極シート１
１の各シート切断面１０Ａ，１１Ａに縦バリが存在しな
くなるため、その縦バリに起因した電極間ショートを確
実に防止することが可能となる。

【００２４】図３は本発明の第２実施形態に係る電池の
製造方法（電極シートの切断方法）を示す概略図であ
る。

【００２５】先ず、図３（Ａ）に示すように、被切断物
となる金属製の電極シート１を図示せぬクランパ等によ
って水平に保持する。このとき、電極シート１の切断す
べき位置が図中一点鎖線の位置であるとすると、そのほ
ぼ真上とほぼ真下にそれぞれ切断刃３、３が配置され
る。つまり、電極シート１を間に挟んで一対の切断刃
３、３が対向して配置される。各々の切断刃３の刃先３
Ａは鋭角(例えば３０°〜６０°）に形成されている。
そして、一方（図の上側）の切断刃（以下、上刃ともい
う）３は、その刃先３Ａから垂直方向（図の上方向）に
延びる端面部３Ｂが電極シート１の上面１Ａと略直角を
なすように配置され、他方（図の下側）の切断刃（以
下、下刃ともいう）３は、その刃先３Ａから垂直方向
（図の下方向）に延びる端面部３Ｂが電極シート１の下
面１Ｂと略直角をなすように配置されている。そして、
各々の切断刃３の端面部３Ｂは、上記切断位置（図中一
点鎖線の位置）をシート厚み方向に横切る同一の仮想平
面に沿って配置されている。

【００２６】次いで、上記の配置状態から図３（Ｂ）に
示すように各々の切断刃３を互いに接近する方向（矢印
方向）に移動させることにより、それぞれの刃先３Ａを
電極シート１の上面１Ａ側と下面１Ｂ側から切り込む。
このとき、上刃３を下降させるのに同期して下刃３を上
昇させることにより、各々の刃先３Ａを同時に電極シー
ト１に接触させて切り込むようにするのがよい。この理
由は、例えば上刃３を先にシート上面１Ａに接触させる
と、下刃３がシート下面１Ｂに接触するまでの間、電極
シート１が上刃３によって下方に押し込まれ、これによ
って電極シート１自体が変形してしまう恐れがあるため
である。

【００２７】また、各々の切断刃３の切り込みに際して
は、電極シート１に対する上刃３の切り込み寸法Ｄ１と
下刃３の切り込み寸法Ｄ２を合わせた寸法が、電極シー
ト１の厚み寸法Ｔよりも小さいものとする。つまり、電
極シート１を完全には切断しないかたちで上刃３Ａと下
刃３Ｂを切り込むようにする。

【００２８】具体的には、図示のように各々の切断刃３
を切り込んだ状態で、双方の刃先３Ａの間に僅かなクリ
アランス、例えば数μｍ〜十数μｍ、さらに好ましくは
５μｍ程度のクリアランスＧを確保する。つまり、電極
シート１を完全に切断する寸前の状態まで、上刃３と下
刃３を切り込むのである。ちなみに、上記クリアランス
Ｇは、電極シート１の厚み寸法Ｔと各切断刃３による切
り込み寸法（Ｄ１＋Ｄ２）との差分に相当したものな
る。

【００２９】続いて、上記第1実施形態と同様の手法を
もって、図３（Ｃ）に示すように、各切断刃３による切
り込み位置に図中矢印で示すような水平方向（電極シー
ト１の長手方向に沿う方向）の引き離し力Ｆを作用させ
ることにより、上記切り込み位置を境に電極シート１を
分断する。このとき、各切断刃３については電極シート
１に切り込んだままの状態にしておいてもよいし、上刃
３を上方、下刃３を下方にそれぞれ退避させた状態にし
ておいてもよい。

【００３０】このような手法によって電極シート１を切
断することにより、上記第1実施形態と同様にシート切
断面における縦バリの発生を回避することができる。そ
して、かかる手法により切断された正極シート及び負極
シートを用いて電池素子を組み立てる際には、図２
（Ｂ）に示すように正極シート１０と負極シート１１と
をセパレータ１２を介して重ね合わせた場合でも、正極
シート１０と負極シート１１の各シート切断面１０Ａ，
１１Ａに縦バリが存在しなくなるため、その縦バリに起
因した電極間ショートを確実に防止することが可能とな
る。

【００３１】なお、シート切断に用いられる切断刃３
（特に、刃先形状）については、先の図１又は図３に示
した形状に限らず、電極シート１に切り込み可能な刃先
を有するものであればよい。

【００３２】また、本発明はリチウムイオン二次電池等
の電池製造に限らず、切断刃によるせん断加工によって
シート部材を切断する方法として広く適用可能である。
その場合、被切断物となるシート部材は、上記電極シー
ト１と同様に帯状に形成されたものであっても、また他
の形状に形成されたものであってもよい。さらに、電極
シートを含めたシート部材の切断形状についても、直線
的な形状に限らず、任意の形状に切断することができ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、非
水系電解液二次電池を製造するにあたって、シート切断
面に縦バリを発生させることなく電極シート（正極シー
ト、負極シート等）を切断することができるため、特に
ショート防止のための新たな工程を設けなくても、縦バ
リに起因した電極間ショートを確実に防止して電池製品
の安全性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る電池の製造方法を
説明する図である。

【図２】本発明方法によって切断された電極シートを重
ね合わせた状態を説明する図である。

【図３】本発明の第２実施形態に係る電池の製造方法を
説明する図である。

【図４】従来方法を説明する図である。

【図５】従来方法における縦バリの発生状態を示す図で
ある。

【図６】従来方法によって切断された電極シートを重ね
合わせた状態を説明する図である。図である。

【図７】縦バリ対策の一例を説明する図である。

【符号の説明】

１…電極シート、２…平ベース、３…切断刃、１０…正
極シート、１１…負極シート、１２…セパレータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極シートを切断するシート切断工程を
   有する電池の製造方法において、 前記電極シートの少なくとも一面側から該電極シートの
   厚み寸法よりも小さい寸法で切断刃を切り込んだ後、そ
   の切り込み位置に引き離し力を作用させることにより該
   切り込み位置を境に前記電極シートを分断することを特
   徴とする電池の製造方法。
2. 【請求項２】 シート部材の少なくとも一面側から該シ
   ート部材の厚み寸法よりも小さい寸法で切断刃を切り込
   んだ後、その切り込み位置に引き離し力を作用させるこ
   とにより該切り込み位置を境に前記シート部材を分断す
   ることを特徴とするシート切断方法。