JP2001283897A

JP2001283897A - 電池及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001283897A
Application number: JP2000101714A
Authority: JP
Inventors: Isao Takahashi; 高橋　　功
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2001-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】シート切断面に縦バリが発生していても、電
極間ショートを確実に防止することができる電池の製造
方法を提供する。【解決手段】所定の寸法に切断された正極シート１と
負極シート２間にセパレータ３を介在させて重ね合わせ
る際に、セパレータ３の端部を折り返すことにより、正
極シート１の切断面１Ａに対応する部分Ｐでセパレータ
３を２層構造とし、この状態で各々のシート１〜３を重
ね合わせることにより、正極シート１の切断面１Ａに生
じた縦バリ４が負極シート２に接触しないようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池とその製造方
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）とその製造方法に適
用して好適な技術に関する。

【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２はシート切断の具体的な手法を説明す
る概略図である。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】しかしながら従来にお
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３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４（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
せる場合、図４（Ｂ）に示すように正極シート５５の切
断面に生じた縦バリ５８がセパレータ５７を突き破って
負極シート５６に接触し、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４（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５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、シート切断面に縦バリ
が生じていても、電極間ショートを確実に防止すること
ができる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】本発明に係る電池の製造
方法においては、所定の寸法に切断された正負各々の電
極シート間に絶縁シートを介在させて重ね合わせる際
に、電極シートの切断面に対応する部分で絶縁シートを
多層構造とし、この状態で各々のシートを重ね合わせる
こととした。

【００１２】上記電池の製造方法によれば、電極シート
の切断面に対応する部分で絶縁シートを多層構造とする
ことにより、電極シートの切断面に縦バリが生じていて
も、その縦バリが突き刺さる部分で絶縁シートの厚み寸
法が大きく確保されるようになる。これにより、実際に
各々のシートを重ね合わせる場合に、一方の電極シート
の切断面に生じた縦バリが絶縁シートを突き破って他方
の電極シートに接触するのを回避することが可能とな
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、本発明におけ
る絶縁シートに相当するもので、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所定
の寸法に切断するシート切断工程がある。そして、この
シート切断工程の後には、上述のように所定の寸法に切
断された正負各々の電極シート間にセパレータを介在さ
せて重ね合わせることにより電池素子を組み立てる電池
組み立て工程がある。

【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。

【００１７】図１は本発明の実施形態に係る電池の製造
方法として、特に、上記電池組み立て工程での手順を説
明する概略図である。

【００１８】先ず、図１（Ａ）に示すように、正極シー
ト１と負極シート２との間にセパレータ３を介在させて
各々のシート１〜３を重ね合わせるに際し、セパレータ
３の端部を下向きに（負極シート２側に）ループ状に折
り返すことにより、正極シート１の切断面１Ａに対応す
る部分Ｐでセパレータ３を２層構造とする。

【００１９】なお、セパレータ３の折り返しは、各々の
シート１〜３を重ね合わせる前（密着させる前）であれ
ば、どの時点で行ってもよい。また、セパレータ３の端
部を上向きに（正極シート１側に）折り返すようにして
もよい。

【００２０】ここで、シート切断面１Ａに対応する部分
Ｐとは、各々のシート１〜３を重ね合わせるときに、そ
の重ね合わせ方向と直交する方向（図の左右方向）にお
いてシート切断面１Ａが配置される部位を言う。これに
より、先のシート切断工程において正極シート１の切断
面１Ａに縦バリ４が生じている場合は、この縦バリ４が
突き刺さる部分の厚みを増すかたちでセパレータ３が２
層に形成される。

【００２１】ちなみに、図１（Ａ）においては、各々の
シート１〜３を重ねて配置した状態で、正極シート１の
切断面１Ａに生じた縦バリ４が電極間ショートの原因と
なり得ることから、そのシート切断面１Ａに対応する部
分Ｐでセパレータ３を２層構造としているが、例えば、
負極シート２の切断面２Ａに生じた縦バリ５が電極間シ
ョートの原因となり得る場合は、そのシート切断面２Ａ
に対応する部分でセパレータ３を２層構造とすればよ
い。

【００２２】続いて、上述のようにセパレータ３の一部
Ｐを２層構造とした状態で実際に各々のシート１〜３を
重ね合わせることにより、図１（Ｂ）に示すように正負
各々の電極シート１、２とセパレータ３とを互いに密着
させる。このとき、正極シート１の切断面１Ａに縦バリ
４が生じていると、各々のシート１〜３の重ね合わせ
（密着によって縦バリ４がセパレータ３に突き刺さるこ
とになる。

【００２３】これに対して本実施形態においては、シー
ト切断面１Ａに対応する部分Ｐでセパレータ３を２層構
造とすることにより、その部分Ｐの厚みを他の部分（１
層の部分）よりも厚くしてある。そのため、セパレータ
３に縦バリ４が突き刺さったとしても、２層構造とした
部分Ｐの厚み寸法を所定の条件、すなわち正極シート１
における縦バリ４の突出寸法よりも大きい条件で設定す
ることにより、縦バリ４をセパレータ３に取り込んで該
シート内に収めることができる。

【００２４】なお、図１（Ｂ）においては、各々のシー
ト１〜３を重ね合わせた状態で、セパレータ３の折り返
し部分（多層構造）により、セパレータ３と負極シート
２との間に隙間が生じるかのように表現してあるが、一
般にセパレータ３の厚み寸法は２０〜３０μｍと非常に
薄いため、実際に各々のシート１〜３を重ね合わせて密
着させた場合にはセパレータ３と負極シート２との間に
隙間が生じることはない。

【００２５】このような製造手法及びこれによって得ら
れる電池においては、その製造過程で正極シート１、負
極シート２及びセパレータ３を重ね合わせる際に、正極
シート１の切断面１Ａに縦バリ４が生じていても、その
縦バリ４がセパレータ３を突き破って負極シート２に接
触することがなくなる。また、シート切断面１Ａに対応
する部分Ｐでのみセパレータ３を２層構造としているた
め、単位体積あたりの電池容量の低下を招くことがな
く、保護テープを貼り付けるための工程も不要となる。
その結果、電極間ショートを確実に防止しつつ、高性能
でかつ低コストの電池を提供することが可能となる。

【００２６】なお、上記実施形態においては、シート切
断面１Ａに対応する部分Ｐでセパレータ３を２層構造と
した例を示したが、本発明はこれに限らず、３層以上の
構造としてもよい。

【００２７】また、シート切断面１Ａに対応する部分Ｐ
を２層或いは３層以上の多層構造とするために、セパレ
ータ３を折り返した例を示したが、これ以外にも、例え
ば予め小片に切り取られたセパレータ片をシート切断面
１Ａに対応する部位Ｐでセパレータ３に貼り付けること
により、上記同様に２層或いは３層以上の多層構造とし
てもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
極シートの切断面に対応する部分で絶縁シートを多層構
造とすることにより、各々のシートを重ね合わせるとき
に一方の電極シートの切断面に縦バリが生じていても、
その縦バリが絶縁シートを突き破って他方の電極シート
に接触するのを回避することができる。これにより、単
位体積あたりの電池容量を低下させたり、ショート防止
のための新たな工程（保護テープの貼り付け工程等）を
追加したりしなくても、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】本発明の実施形態に係る電池の製造方法を説明
する概略図である。

【図２】シート切断の具体的な手法を説明する概略図で
ある。

【図３】シート切断時の縦バリの発生状態を示す図であ
る。

【図４】従来の課題を説明する図である。

【図５】縦バリ対策の一例を説明する図である。

【符号の説明】

１…正極シート、２…負極シート、３…セパレータ、４
…縦バリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の寸法に切断された正負各々の電極
シート間に絶縁シートを介在させて重ね合わせる際に、
前記電極シートの切断面に対応する部分で前記絶縁シー
トを多層構造とし、この状態で各々のシートを重ね合わ
せることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項２】前記絶縁シートの一部を折り返すことに
より、前記多層構造を形成することを特徴とする請求項
１記載の電池の製造方法。
【請求項３】所定の寸法に切断された正負各々の電極
シート間に絶縁シートを介在させて重ね合わせた電池素
子を有するとともに、前記電極シートの切断面に対応す
る部分で前記絶縁シートを多層構造としてなることを特
徴とする電池。
【請求項４】前記絶縁シートの一部を折り返すことに
より、前記多層構造を形成してなることを特徴とする請
求項３記載の電池。