JP2003017110A - 電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 セパレータと捲回機の巻芯との摩擦力を低減
して、セパレータの損傷を無くすことのできる電池の製
造方法を提供する。 【解決手段】 セパレータを仲介して正極板及び負極板
を捲回して得られる渦巻状電極体をを用いる電池の製造
方法において、渦巻状電極体を製造する際にセパレータ
との接触部表面２にフッ素樹脂を含有する巻芯１を用い
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、巻芯を用いて、セ
パレータを間に介した正極及び負極を捲回してなる電池
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の高性能化に伴ってそれ
ら電子機器に搭載される電池への小型・高容量化が強く
要求されており、各種の高エネルギー密度電池の開発が
進められている。電池の形状としてはボタン型、円筒型
あるいは角型電池などがある。

【０００３】円筒型や角型電池などの捲回型と呼ばれる
電池の製造方法においては、一般的に正極板と負極板と
の間を隔てるセパレータを捲回機の巻芯に巻き付けた
後、セパレータの両面にそれぞれ正極板と負極板とを配
置して、捲回機が、セパレータと前記の両極板を同時に
捲回することで渦巻状の電極体が作製される。捲回の終
了後には、この電極体を捲回機の巻芯から抜き取った
後、電池缶内に挿入し、封口することで電池が作製され
る。

【０００４】ところで、上記の巻芯としては、円筒型電
池の場合は図７に示すように断面形状が円形状の本体部
１２を有する巻芯、角型電池の場合は図８に示すように
断面形状が平板状の本体部１３を有する巻芯がそれぞれ
用いられ、これらはステンレス鋼やリボン鋼を加工した
ものであった。しかしながら、このような材質からでき
た巻芯を用いた場合には、セパレータの代表的な材質で
あるポリエチレンなどとの摩擦力が大きくなるため、捲
回後に渦巻状の電極体を抜き取る工程において、抜き取
りが円滑に行えず、抜き取り後に電極体が竹の子状の形
くずれが起こるだけでなく、セパレータのずれや損傷か
ら極板間での短絡が起こる場合があるなどの課題を有し
ていた。

【０００５】この課題を解決するため、セパレータと接
触する巻芯の表面にポリエステルのテープを貼り付けた
り、あるいは巻芯の表面にシリコンの離型剤を塗布する
ような方法がとられていた。しかしながら、上記のよう
ポリエステル製のテープを貼り付けただけでは、巻芯と
セパレータ間の摩擦力を十分に低減することができず、
またシリコンの離型剤を塗布する方法においては捲回毎
に巻芯とセパレータとの接触部位に塗布する必要があ
り、製造工程が煩雑となり好ましくない。ここで、捲回
機の巻芯とセパレータとが接触する部位の表面に、カー
ボンを含む表面層を形成することで、巻芯とセパレータ
との摩擦力を低減し、かつ製造工程が煩雑にならない方
法が考えられていた（特開平６−２５１７７４号公
報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報には、捲回の際の巻芯の摩耗に対する耐久性の問題に
対する解決手段が記載されていない。

【０００７】また、最近電池の更なる高エネルギー化に
伴なってセパレータの薄膜化が試みられ、上記抜き取り
工程でのセパレータの破損の可能性が増していることが
課題となっている。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れ、捲回による捲回機の巻芯の摩耗が少なく、渦巻状の
電極体を捲回機巻芯から抜き取る際に、電極体が竹の子
状になったり、セパレータに破損が生じることのない電
池の製造方法を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、正極と、セパレータと、電極と、電解質
とを具備する電池の製造方法が、表面にフッ素樹脂を含
む巻芯に、前記正極と、前記セパレータと、前記負極と
を捲回する工程と捲回により得られた電極体を巻芯から
抜き取る工程とを有することを特徴とする。

【００１０】また、正極と、セパレータと、電極と、電
解質とを具備する電池の製造方法が、表面に凹凸を有す
る巻芯に、前記正極と、前記セパレータと、前記負極と
を捲回する工程と捲回により得られた電極体を巻芯から
抜き取る工程とを有することを特徴とする。

【００１１】さらに、前記電池の製造方法において、前
記巻芯の表面が、エンボス加工によって設けられた凹凸
を有することを特徴とする。

【００１２】また、前記電池の製造方法において前記巻
芯の表面が、溝入れ加工によって設けられた凹凸を有す
ることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】円筒型や角型電池などに用いられ
る渦巻状の電極体は、セパレータが正極板と負極板とに
挟まれるようにして、捲回機によりセパレータとこの両
極板を同時に捲回することで作製される。ここで、捲回
機の巻芯の表面とセパレータとの摩擦抵抗を少なくする
ことで、渦巻状の電極体を巻芯から抜き取る際に、電極
体が竹の子状になったりセパレータが破損したりするこ
とが少なくなる。

【００１４】上述の摩擦抵抗を少なくする方法として様
々のものが考えれる。具体的には、摩擦抵抗の少ない材
料を巻芯の表面に含有させる方法で、材料としてはテフ
ロン（登録商標）に代表されるようなフッ素樹脂、ポリ
アセタールなどが挙げられる。特に、フッ素樹脂は、摩
耗も少ないことから頻繁に巻芯の交換が必要になること
もなく、さらには絶縁性であるために巻芯から抜き取り
後に、電極体に短絡の要因となる材料を残すこともなく
なる。

【００１５】また、巻芯の表面に凹凸形状を設ける方法
もあり、具体的には溝入れ加工、エンボス加工などが挙
げれる。これは、セパレータとの接触面積を小さくする
ことにより巻芯とセパレータとの摩擦抵抗を低減させる
ものであるが、上記の摩擦抵抗の少ない材料を用いると
さらに摩擦抵抗の低減効果が得られ渦巻状の電極体を巻
芯からスムーズに引き抜くことが可能となる。

【００１６】これらの巻芯に施す加工処理は、一度加工
すれば半永久的に使用でき、ポリエステルテープを貼る
場合のように作業の途中で貼り直したり、またシリコン
離型剤を塗布する場合のように作業毎に塗布する必要が
なくなるので製造作業が煩雑となることもない。

【００１７】

【実施例】（実施例１）本発明の第１の実施例を図１〜
図４に基づいて、以下に説明する。

【００１８】図１及び図２に示すように、本発明の角型
電池用巻芯３は、セパレータを巻き付けるための本体部
１と、この本体部１の一端に固定された円柱状の支持部
２とから構成した。上記本体部１は断面が平板状であ
る。材質としては、芯部1aはステンレス鋼からなる一
方、表面層１bは厚さが１００μｍのテフロン（ＰＴＦ
Ｅ）層とした。

【００１９】尚、上記支持部２はモーター（図示せず）
によって回転駆動するようにした。このような構造の巻
芯を以下巻芯Ａ１と称する。ここで、この巻芯３を用い
て角型電池の製造を以下のように行った。

【００２０】まず、図３に示すように正極板５の両面を
覆うポリエチレン製のセパレータ４の端部を本体部１の
上に載置し、負極板６をセパレータ４を間に挟んで正極
板５と正対するように配置した。なお、正極板５は、コ
バルト酸リチウムを活物質として導電剤と結着剤とを混
合した合剤をアルミニウム箔集電体に塗工することで作
製し、負極板６は、黒鉛を活物質として正極同様に導電
剤と結着剤とを混合した合剤を銅箔集電体に塗工して作
製した。

【００２１】次に図３に示すように他方の本体部１を支
持部２に設けられた巻芯の受け部（図示せず）に挿入
し、セパレータの端部が載置された本体部１とこの端部
を間に挟んで正対するように設置する。ここで、支持部
２を回転させることによって、支持部２と結合している
一対の本体部１が回転し、図６に示すような渦巻状の電
極体８が形成された。この後、上記巻芯の受け部から他
方の本体部１を最初に引き抜いた後、上記渦巻状の電極
体を本体部１から引き抜いた。そして、図６に示すよう
に上記の渦巻状電極体を電池缶９内に挿入し、更に電池
缶の開口部を蓋体１０で封口することにより電池を作製
した。

【００２２】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
について説明する。

【００２３】本実施例における平板状の巻芯は、図４に
示すように本体部７に対して、その長手方向（セパレー
タを引き抜く方向）に幅１ｍｍ、深さ０．２ｍｍの溝加
工を施した構造のものにした。この巻芯を以下巻芯Ａ２
と称する。

【００２４】（実施例３）次に、本発明の第３の実施例
について説明する。

【００２５】本実施例における平板状の巻芯は、図５に
示すようにエンボス加工により本体部８に対して、その
全面に直径１ｍｍで深さが０．２ｍｍの窪みを２０ケ／
ｃｍ ²の割合で設けた構造のものにした。この巻芯を以
下巻芯Ａ３と称する。

【００２６】（比較例１）次に、本発明の第１の比較例
について説明する。

【００２７】本比較例における巻芯は、図７に示すよう
に本体部１２が全てスチール鋼またはリボン鋼から構成
されたものにした。（即ち、実施例１とは表面層１bが
無い点で異なる）このような構成の巻芯を以下巻芯Ｂ１
と称する。

【００２８】（比較例２）次に、本発明の第２の比較例
について説明する。

【００２９】本比較例における巻芯は、図７に示す本体
部１２の表面にポリエステル製テープを貼り付けたもの
にした。このような構造の巻芯を以下巻芯Ｂ２と称す
る。

【００３０】〈実験〉上記本発明の巻芯Ａ１、巻芯Ａ２
及び巻芯Ａ３及び比較例の巻芯Ｂ１と巻芯Ｂ２を用い、
上記実施例１と同様の方法で渦巻状電極体を製作し、こ
の渦巻状電極体を各巻芯から抜き取るために必要な力を
調べたのでその結果を(表１)に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】(表１)から明らかなように、本発明の実施
例である巻芯Ａ１、巻芯Ａ２、巻芯Ａ３を用いた場合
は、比較例である巻芯Ｂ１、巻芯Ｂ２を用いた場合に比
べて抜き取りに必要な力が極めて小さくなった。従っ
て、フッ素樹脂のような摩擦抵抗の小さい材質を巻芯の
表面に用いたり、巻芯表面に溝加工やエンボス加工など
による凹凸形状を設けることで、巻芯からの抜き取り時
にセパレータに加わる摩擦力を軽減することができる。
従って、本発明の巻芯を用いることで抜き取りの際に電
極体が竹の子状になったり、セパレータが損傷すること
を抑制でき、電池製造における歩留まりを向上させるこ
とができることが分かる。

【００３３】なお、上述の実施例では、リチウム電池を
例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなくセパレータを介して正・負極板を捲回すること
により得られる渦巻状の電極体からなる電池全ての製造
方法に適応しうることは明らかである。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の巻芯を用
いることで、渦巻状の電極体を捲回機の巻芯から引き抜
く際に、巻芯とセパレータとの摩擦力が低減され電極体
を巻芯からスムーズにひき抜くことが可能となり、巻芯
とセパレータとの摩擦によって電極体が竹の子状の形く
ずれを起こしたり、セパレータのずれや損傷を起こして
電極間での短絡が生じるような不具合を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の平板型電池用巻芯の一例を示す斜視図

【図２】図１のＸ−Ｘ線矢視断面図

【図３】セパレータが下部の巻芯に一往復して掛けてあ
り、その上面に上部の巻芯でセパレータを挟んだ時の斜
視図

【図４】本発明の平板型電池用巻芯の一例を示す斜視図

【図５】本発明の平板型電池用巻芯の一例を示す斜視図

【図６】角型電池の半断面図

【図７】従来の円筒型電池用巻芯を示す斜視図

【図８】従来の角型電池用巻芯を示す斜視図

【符号の説明】

１ 本体部 １a 芯部 １b 表面層 ２ 支持部 ３ 下部巻芯 ４ 上部巻芯 ５ 正極板 ６ 負極板 ７ 本体部 ８ 本体部 ９ 電極体 １０ 電池缶 １１ 蓋体 １２ 本体部 １３ 本体部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 美藤 靖彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 江田 信夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H028 AA01 AA05 BB02 BB08 CC07 CC12 EE06 EE10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正極と、セパレータと、電極と、電解質
   とを具備する電池の製造方法であって、表面にフッ素樹
   脂を含む巻芯に、前記正極と、前記セパレータと、前記
   負極とを捲回する工程と捲回により得られた電極体を巻
   芯から抜き取る工程とを有することを特徴とする電池の
   製造方法。
2. 【請求項２】 正極と、セパレータと、電極と、電解質
   とを具備する電池の製造方法であって、表面に凹凸を有
   する巻芯に、前記正極と、前記セパレータと、前記負極
   とを捲回する工程と捲回により得られた電極体を巻芯か
   ら抜き取る工程とを有することを特徴とする電池の製造
   方法。