JP2003282136A - 電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 極板の巻き取りを確実にし、信頼性の高い電
極体を形成する。 【解決手段】正極板１３と負極板１２とをセパレータ１
１を挟んで重ね合わせながら巻回する工程と、前記巻回
する工程で形成された電極体を外装容器に収容する工程
と、正極板１３および負極板１２にそれぞれ接続するよ
うに電極端子を形成し、封止する工程とを含み、前記巻
回する工程が、巻きはじめに、前記セパレータ１１同士
および／または前記セパレータ１１と正極板１３または
負極板１２とを固着する工程を含む。

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
かかり、特に、電極板の巻き取りに関する。 【０００２】 【従来の技術】近年リチウムイオン電池、特に角型のリ
チウムイオン電池は携帯電話の主要電源として使用され
ており、携帯電話の薄型化にともない、電池の薄型化へ
の要求が高まっている。ところで、このようなリチウム
イオン電池は外装缶が端子を兼ねているために、携帯電
話用の電源装置として用いる場合には、端子同士あるい
は外装缶と本体アースとの短絡防止のために、電池セル
を樹脂ケースでパックするかあるいは電池セルに収縮チ
ューブを形成するという方法がとられている。 【０００３】例えば、角型のリチウムイオン電池を用い
たパック電池の電池セルは、正極板と負極板とをセパレ
ータを介して巻回して形成した電極体を外装缶に収納
し、電解液を注入した後に蓋体で密封している。なお、
この電極体から正極集電タブおよび負極集電タブを突出
させ、正極集電タブは外装缶または蓋体に、負極集電タ
ブは、蓋体上に接続され、蓋体とは電気的に絶縁されて
いる負極端子にそれぞれ電気的に接続している。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところでこのような電
極体の形成に際しては、通常、正極板および負極板とセ
パレータとを巻芯に巻きつけて、成形後に巻芯を除去す
る方法が一般的であるが、巻芯に正極板、負極板、セパ
レータを巻き取る際に、内側の極板とセパレータとが緩
むことによってずれて、容量不足を生じたり、反応不良
を生じたりするなどにより規格不良を生じることがあ
る。 また、正極板と負極板とが接触して、短絡不良を
生じることもあった。特に、大型サイズの電池を巻き取
る場合、内側のテンションが弱くなるため、確実な巻き
取りが困難であるという問題もあった。そこで、本発明
は、前記実情に鑑みてなされたもので、極板の巻き取り
を確実にし、信頼性の高い電極体を形成することを目的
とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】そこで本発明の電池は、
正極板と負極板とをセパレータを挟んで重ね合わせなが
ら巻回する工程と、前記巻回する工程で形成された電極
体を外装容器に収容する工程とを含み、前記巻回する工
程が、巻きはじめに、前記セパレータ同士および／また
は前記セパレータと正極板または負極板とを固着する工
程を含む。 【０００６】かかる構成によれば、巻きはじめに、セパ
レータ同士および／またはセパレータと正極板または負
極板とを固定するようにしているため、極板とセパレー
タの位置ずれを防止することができる。 【０００７】また望ましくは、前記巻回する工程は、巻
きはじめに、セパレータ同士が重なったところで重なり
部分を接合するようにしている。かかる構成によれば、
きわめて容易にセパレータが固定され、ずれを防止する
ことが可能となる。 【０００８】また、望ましくは、この重なり部分をテー
ピングする。かかる構成によれば、テーピングにより、
きわめて容易にセパレータが固定され、ずれを防止する
ことが可能となる。 【０００９】また、望ましくは、この重なり部分を熱融
着する。かかる構成によれば、別部材を用意することな
く、加熱のみでセパレータを固定することができ、すれ
を防止することが可能である。 【００１０】また、望ましくは、極板の端面に切欠きを
形成しておくようにし、セパレータ間に極板の端面をは
さんだ状態でセパレータ同士を熱融着することにより、
セパレータ間に極板が固定される。かかる構成によれ
ば、極板の端面に切欠きを形成するのみでその部分では
セパレータ同士が接触するように形成することができる
ため、セパレータ同士を熱シールなどで固着すれば、極
板もこの位置で固定されることになる。 【００１１】また、望ましくは、前記切欠きは端面で開
口幅が小さくなるように形成されていることを特徴とす
る。かかる構成によれば、セパレータ同士の接合によっ
て固定された部分が引っ張り力によっても抜けないよう
にすることができ、より確実に固定することができる。 【００１２】また、望ましくは、前記切欠きは、極板の
幅方向に沿って複数箇所設けられていることを特徴とす
る。かかる構成によれば、より確実な固定が可能とな
る。 【００１３】また、望ましくは、極板の端面に穴を形成
しておくようにし、セパレータ間に極板の端面をはさん
だ状態でセパレータ同士を熱融着することにより、セパ
レータ間に極板が固定される。かかる構成によれば、穴
の部分でセパレータ同士を熱融着することにより、確実
に固定でき、引っ張り力に対しても強い固定構造を得る
ことができる。 【００１４】また、望ましくは、極板の端面とセパレー
タとを両面テープで固着するようにしてもよい。かかる
構成によれば、両面テープによってきわめて容易に固定
することができる。 【００１５】 【発明の実施の形態】以下、本発明をリチウム二次電池
に適用した場合について図面を参照しつつ詳細に説明す
る。 （第１の実施の形態）なお、図１（ａ）乃至（ｄ）は本
発明の第１の実施の形態のリチウム二次電池の製造方法
におけるセパレータの巻き取り方法を示す説明図であ
る。まず、図１（ａ）に示すように、セパレータ１１を
巻芯１０にセットし、図１（ｂ）に示すように、この巻
芯１０を矢印に示すように時計回りに回し、２７０度回
転したところでセパレータ同士が重なり始め、重なり始
めから重なり個所に熱シールHを行う。次に、図１
（ｄ）に示すように負極板１２および正極板１３を挟み
込みながら巻回する。そして巻芯を除去し、巻回した電
極体をプレス成形することにより、図２に示すような電
極体２０を形成する。なお、正極板および負極板には、
それぞれ正極リード２１ａおよび負極リード２１ｂが、
あらかじめ接続されており、外装容器に装着される。こ
こで２２はポリイミドテープであり、正極リード２１ａ
および負極リード２１ｂの固定と絶縁のために貼着され
ている。このようにして形成された電極体の要部拡大断
面図を図３に示す。極板の隙間間の間隔は０．６ｍｍ以
下であった。巻き始めでセパレータ同士を熱シールで固
定することにより、セパレータ同士の位置ずれがなく、
確実な巻き取りを行うことができる。この熱シールは６
０〜７０５０〜８０℃のヒート板をスポットで当てる。 （第２の実施の形態）図４（ａ）乃至（ｄ）は本発明の
第２の実施の形態のリチウム二次電池の製造方法におけ
るセパレータの巻き取り方法を示す説明図である。前記
第１の実施の形態ではセパレータ同士を熱シールするこ
とにより固定したが、この例では、両面テープ１４を用
いてセパレータ１１同士を負極板１２および正極板１３
の先端に固着することにより巻き始めを固定し、巻回す
るようにしたことを特徴とする。すなわち、この例で
は、まず、図４（ａ）に示すように、セパレータ１１を
巻芯１０にセットし、図４（ｂ）に示すように、この巻
芯１０を矢印に示すように時計回りに回し、１８０度回
転し、さらに回転して、図４（ｃ）に示すように、２７
０度回転した時点で幅方向に３箇所程度両面テープ１４
をＶ字状に挟み込み、図４（ｄ）に示すように負極板１
２および正極板１３を挟み込み固定して巻回し、電極体
２０（図２参照）を形成する。このようにして巻き始め
でセパレータ同士および正極板、負極板をそれぞれ両面
テープで固定することにより、セパレータ同士およびセ
パレータと正極板および負極板の位置ずれがなく、確実
な巻き取りを行うことができる。望ましくは、幅方向全
体をテーピングするとよく、これにより、短絡不良を確
実に防止することができる。 （第３の実施の形態）また、図５に示すように、負極板
１２の端面に切欠き１５を形成し、図６（ａ）および
（ｂ）に示すように、セパレータ同士を熱シールするこ
とにより、負極板の切欠き１５の部分でセパレータ同士
を熱融着させ、セパレータ同士とともにセパレータと負
極板とを固定するようにしてもよい。他の工程は図１
（ａ）乃至（ｄ）に示した前記第１の実施の形態と同様
である。このようにして巻き始めでセパレータ同士およ
び正極板、負極板をそれぞれ固定することにより、セパ
レータ同士およびセパレータと正極板および負極板の位
置ずれがなく、確実な巻き取りを行うことができる。 （第４の実施の形態）前記第３の実施の形態では、負極
板の端面に切欠き１５を形成したが、図７に示すよう
に、穴１７を形成しても良い。図７に示すように、負極
板１２の端面に穴１７を形成し、セパレータ同士を熱シ
ールすることにより、負極板の穴１７の部分でセパレー
タ同士を熱融着させ、セパレータ同士とともにセパレー
タと負極板とを固定することにより、より確実な固定が
可能となる。他の工程は図１（ａ）乃至（ｄ）に示した
前記第１の実施の形態と同様である。このようにして巻
き始めでセパレータ同士および正極板、負極板をそれぞ
れ固定することにより、セパレータ同士およびセパレー
タと正極板および負極板の位置ずれがなく、確実な巻き
取りを行うことができる。 （第５の実施の形態）また、図８に示すように、あらか
じめ巻芯にセットする前にセパレータ１１に負極板の端
面をポリイミドテープ１８で固着するようにしてもよ
い。これにより、セパレータ１１と負極板１２が先端で
固定されており、位置ずれなしに確実に巻き取りを行う
ことが可能となる。さらにまた、セパレータ１１の裏面
側にも同様にポリイミドテープを介して正極板を固定す
れば、より確実に位置ずれを防止することができるとと
もに、短絡不良も抑制できる。 【００１６】（実施例） １．電極体の作製 本実施形態のリチウムイオン電池は、リチウム含有複合
酸化物を活物質として含む正極板１３と、炭素材料を活
物質として含む負極板１２とをセパレータ１１を介して
積層し、渦巻状に巻回して電極体を形成する。正極板１
３は、アルミニウム箔からなる集電体の両面に、活物質
としてのコバルト酸リチウム、導電剤としての黒鉛、結
着剤としてのポリフッ化ビニリデンを含むスラリーを塗
布・乾燥し、所定の厚さに圧縮後、所定寸法に切断する
ことにより作製される。一方、負極板１２は、銅箔から
なる集電体の両面に、活物質としての黒鉛と、結着剤と
してのポリフッ化ビニリデンを含むスラリーを塗布・乾
燥し、所定の厚さに圧縮素し、所定寸法に切断すること
により作製される。 【００１７】これらの正極板１３と負極板１２は、ポリ
エチレン製微多孔膜からなるセパレータ１１を介して巻
回し、外装缶の寸法にあわせてプレス成形して電極体を
作製する。正極および負極の集電タブは、それぞれの極
板にスラリーを塗布しない集電体露出部を設け、その部
分に正極板にはアルミニウム、負極板にはニッケルから
なる集電タブを溶接し、電極体から突出させている。 （電極体の巻き取り） ＜実施例１＞このようにして形成された正極板および負
極板を用いて、図１（ａ）乃至（ｄ）に示したように、
本発明の１の実施の形態のセパレータの巻き取り方法を
用いて、上記正極板および負極板の巻取りを行った。ま
ず、図１（ａ）に示すように、セパレータ１１を巻芯１
０にセットし、図１（ｂ）に示すように、この巻芯１０
を矢印に示すように時計回りに回し、２７０度回転した
ところでセパレータ同士が重なり始め、重なり始めから
重なり個所に熱シールHを行う。次に、図１（ｄ）に示
すように負極板１２および正極板１３を挟み込みながら
巻回した。そして巻芯を除去し、巻回した電極体をプレ
ス成形することにより、図２に示すような電極体２０を
形成した。この熱シールを、半径方向の両側に位置する
２点Ｈ、Ｈで行った場合を電池Ａとし、片側Ｈのみで行
った場合を電池Ｂとした。 ＜実施例２＞実施例２として図４（ａ）乃至（ｄ）は本
発明の第２の実施の形態のリチウム二次電池の製造方法
におけるセパレータの巻き取り方法を示すように、この
例では、両面テープ１４を用いてセパレータ１１同士を
負極板１２および正極板１３の先端に固着することによ
り巻き始めを固定し、巻回するようにしたことを特徴と
する。すなわち、この例では、まず、図４（ａ）に示す
ように、セパレータ１１を巻芯１０にセットし、図４
（ｂ）に示すように、この巻芯１０を矢印に示すように
時計回りに回し、１８０度回転し、さらに回転して、図
４（ｃ）に示すように、２７０度回転した時点で幅方向
に３箇所程度両面テープ１４をＶ字状に挟み込み、図４
（ｄ）に示すように負極板１２および正極板１３を挟み
込み固定して巻回し、電極体２０を形成する。このよう
にして形成した電極体を用いた電池を電池Ｃとした。こ
の電池Ｃでは、巻き始めでセパレータ同士および正極
板、負極板をそれぞれ両面テープで固定することによ
り、セパレータ同士およびセパレータと正極板および負
極板の位置ずれがなく、確実な巻き取りを行うことがで
きる。 ＜実施例３＞また、本発明の第５の実施の形態で説明し
た図８に示す巻き取り方法に従って、あらかじめ巻芯に
セットする前にセパレータに負極板の端面をポリイミド
テープ１８で固着する。このようにして、セパレータと
負極板が先端で固定された状態で、位置ずれなしに確実
に巻き取りを行い、電極体を形成し、この電極体を用い
て電池Ｄを形成した。 【００１８】２．リチウムイオン電池の作製 リチウムイオン電池の作製に際しては、５．０×３４．
０×５０．０（ｍｍ）のセルサイズを持つ外装缶に、前
述の実施例１および実施例２の巻き取り方法で形成した
電極体を挿入し、正極集電タブは外装缶内壁に、負極集
電タブは蓋体に電気的に絶縁されて取り付けられた負極
端子にそれぞれ溶接する。 【００１９】外装缶と蓋体とをレーザー溶接した後、１
Ｍの濃度となるように電解質としての６フッ化りん酸リ
チウムをエチレンカーボネートとジメチルカーボネート
の混合溶媒に溶解した電解液を、負極端子に設けた透孔
から外装缶内に注入し、ゴム栓付きのキャップにて密
栓、封止する。これにより、図２に電極体を示した、公
称容量７００ｍＡｈの角形リチウムイオン電池が作製さ
れる。なおこの電極体は外装缶に装着される。 【００２０】このようにして形成した電池に対して位置
ずれ不良とショート不良を測定した。位置ずれ不良につ
いては、極板缶の隙間が０．６ｍｍ以下であるか否かを
拡大画像を作成して測定した。そして０．６ｍｍを越え
ている場合は、規格外であるとして不良とした。またシ
ョート不良については、耐圧試験機にて検査電圧５００
Ｖ、検査時間０．５秒、電流値５ｍＡ以下であるか否か
で測定した。その結果を次表に示す。 【表１】 【００２１】上記表１から明らかなように、極板先端を
テープ止めしたものは位置ずれもショート不良もなく極
めて良好な結果となっている。また、セパレータ同士を
熱シールした電池ＡおよびＢについても、位置ずれが大
幅に低減されている。 【００２２】さらにまた、上述した実施の形態において
は、リチウムイオン電池に限らず、ニッケル水素電池や
ニッケル−カドミウム電池等の他の電池にも適用できる
ことは明らかである。さらにまた、上述した実施の形態
において、巻芯の形状は円形のものに限らず、多角形、
板状等の巻芯にも適用できることは明らかである。さら
にまた、上述した実施の形態において、巻芯の回転方向
は時計回りに限らず、反時計回りにも適用できることは
明らかである。 【００２３】 【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、巻き始めで、セパレータ同士あるういは、セパレー
タと電極板とを固定することにより、極板とセパレータ
との位置ずれ不良を防止し、ショート不良を抑制するこ
とが可能となり、不良発生率の低減をはかることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の第１の実施の形態のセパレータの巻
き取り方法を示す図である。 【図２】 本発明の第１の実施の形態のセパレータの巻
き取り方法で形成した電極体を示す図である。 【図３】 同要部拡大図である。 【図４】 本発明の第２の実施の形態のセパレータの巻
き取り方法を示す図である。 【図５】 本発明の第３の実施の形態の巻き取り方法で
用いられる電極板を示す図である。 【図６】 本発明の第３の実施の形態の巻き取り方法を
示す説明図である。 【図７】 本発明の第４の実施の形態の巻き取り方法で
用いられる電極板を示す図である。 【図８】 本発明の第５の実施の形態の電極板の巻き取
り方法を示す図である。 【図９】 従来例の電極板の巻き取り方法を示す図であ
る。 【符号の説明】 １０ 巻芯 １１ セパレータ １２ 負極板 １３ 正極板 ２０ 電極体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】正極板と負極板とをセパレータを挟んで重
   ね合わせながら巻回する工程と、 前記巻回する工程で形成された電極体を外装容器に収容
   する工程とを含み、 前記巻回する工程が、巻きはじめに、前記セパレータ同
   士および／または前記セパレータと正極板または負極板
   とを固着する工程を含むことを特徴とする電池の製造方
   法。