JP2008251189A - 円筒型電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電解液を先に外装缶に注入した場合においても、不具合を生じることなく、円筒型電池の製造を簡易に行うことが可能な円筒型電池の製造方法を提供する。
【解決手段】集電棒を巻芯として、巻回型の電極体8を、有底円筒型の外装缶7内に収納してなる円筒型電池の製造方法であって、電解液86が注入された外装缶7の缶口から、外縁部が外装缶7の内周壁と接する大きさの絶縁板6と、電極体8とを、絶縁板6が電極体8よりも外装缶7の底部側に位置する状態で、かつ、前記集電棒の一方の端部を絶縁板6の一方の主面に当接させた状態で、外装缶7内における収納予定位置まで挿入し、絶縁板6と電極体8とを電解液86に浸漬させる挿入ステップを含み、前記挿入ステップにおける、電極体8の電解液86中の平均沈下速度は、電極体8への電解液86の含浸速度とつり合いがとれるように、調整されている。
【選択図】図2
【解決手段】集電棒を巻芯として、巻回型の電極体8を、有底円筒型の外装缶7内に収納してなる円筒型電池の製造方法であって、電解液86が注入された外装缶7の缶口から、外縁部が外装缶7の内周壁と接する大きさの絶縁板6と、電極体8とを、絶縁板6が電極体8よりも外装缶7の底部側に位置する状態で、かつ、前記集電棒の一方の端部を絶縁板6の一方の主面に当接させた状態で、外装缶7内における収納予定位置まで挿入し、絶縁板6と電極体8とを電解液86に浸漬させる挿入ステップを含み、前記挿入ステップにおける、電極体8の電解液86中の平均沈下速度は、電極体8への電解液86の含浸速度とつり合いがとれるように、調整されている。
【選択図】図2
Description
本発明は、有底円筒型の外装缶内に電極体と絶縁板とを収納した円筒型電池の製造方法に関する。
近年、携帯電話、ノートパソコン、PDA等の携帯機器用電源としてリチウムイオン電池などの二次電池が普及している。リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質電池は、高いエネルギー密度を有し、高容量であるので、上記のような携帯機器用電源として広く利用されている。
このような非水電解質電池の中でも特に有底円筒型の外装缶に巻回型の電極体を挿入したタイプの円筒型電池は、正極・負極の対向面積が大きく、大電流を取り出しやすいことから、上記携帯機器に広く用いられている。
このような非水電解質電池の中でも特に有底円筒型の外装缶に巻回型の電極体を挿入したタイプの円筒型電池は、正極・負極の対向面積が大きく、大電流を取り出しやすいことから、上記携帯機器に広く用いられている。
また、円筒型電池に対して小型化の要請もあり、その例として特許文献1には電極板を集電棒に巻回してなる、直径が6.5mmの円筒型電池が開示されている。このように集電棒に巻回することによって、集電構造を簡易にでき、上記のような比較的細く小型の円筒型電池を簡易に製造することができる。
なお、このような比較的細い円筒型電池の製造においては、特許文献1及び特許文献2に開示されているように、電極体を外装缶内に挿入し、その後電解液を注入する方法が採用されてきた。
なお、このような比較的細い円筒型電池の製造においては、特許文献1及び特許文献2に開示されているように、電極体を外装缶内に挿入し、その後電解液を注入する方法が採用されてきた。
しかし、電極体を先に挿入すると、注入口が塞がれて、電解液の注入がしづらくなり、又、外装缶の内径が小さい場合、外装缶に電解液の注液口を別途設けることは、スペース的に困難であることから、電解液の注入操作を容易にするため、電解液を外装缶内に注入後に、電極体を挿入する製造方法が用いられるようになってきている。
これにより、操作が煩雑な電解液の注入動作を容易に行うことができる。
特開2005−93186号公報
特開2005−85556号公報
これにより、操作が煩雑な電解液の注入動作を容易に行うことができる。
しかしながら、外装缶の内容積が小さい円筒型電池の場合には、電解液の注入後に電極体を外装缶内に挿入すると、電解液が電極体中に充分含浸される前に、未含浸の電解液が外装缶からあふれ出してしまうという問題が生じる。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、電解液を先に外装缶に注入した場合においても、不具合を生じることなく、円筒型電池の製造を簡易に行うことが可能な円筒型電池の製造方法を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、電解液を先に外装缶に注入した場合においても、不具合を生じることなく、円筒型電池の製造を簡易に行うことが可能な円筒型電池の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、集電棒を巻芯として、巻回型の電極体を、有底円筒型の外装缶内に収納してなる円筒型電池の製造方法であって、電解液が注入された前記外装缶の缶口から、外縁部が前記外装缶の内周壁と接する大きさの絶縁板と、前記電極体とを、当該絶縁板が前記電極体よりも前記外装缶の底部側に位置する状態で、かつ、前記集電棒の一方の端部を前記絶縁板の一方の主面に当接させた状態で、前記外装缶内における収納予定位置まで挿入し、前記絶縁板と前記電極体とを電解液に浸漬させる挿入ステップを含み、前記挿入ステップにおける、前記電極体の電解液中の平均沈下速度は、前記電極体への電解液の含浸速度とつり合いがとれるように、調整されているという構成とすることができる。
上記構成において、前記平均沈下速度は、前記電極体の電解液中への浸漬が開始された後、前記電極体が収納予定位置まで到達するまでの時間が、15分以上となるように、調整されていることとすることができる。
上記構成において、前記挿入ステップは、電解液が注入された前記外装缶の内周壁に前記絶縁板を嵌挿する嵌挿ステップと、前記電極体を前記外装缶の缶口から挿入し、前記集電棒の一方の端部を、嵌挿された前記絶縁板の一方の主面に当接させる当接ステップと、前記絶縁板と前記電極体とを当接させた状態で、前記絶縁板と前記電極体とを前記外装缶内における収納予定位置まで押し込み、前記絶縁板と前記電極体とを電解液に浸漬させる浸漬ステップとを含むこととすることができる。
上記構成において、前記挿入ステップは、電解液が注入された前記外装缶の内周壁に前記絶縁板を嵌挿する嵌挿ステップと、前記電極体を前記外装缶の缶口から挿入し、前記集電棒の一方の端部を、嵌挿された前記絶縁板の一方の主面に当接させる当接ステップと、前記絶縁板と前記電極体とを当接させた状態で、前記絶縁板と前記電極体とを前記外装缶内における収納予定位置まで押し込み、前記絶縁板と前記電極体とを電解液に浸漬させる浸漬ステップとを含むこととすることができる。
上記構成において、前記絶縁板は、一方の主面に、前記集電棒の一方の端部と嵌合する嵌合部を有し、当該嵌合部を介して前記集電棒の一方の端部と当接されることとすることができる。
上記構成において、前記絶縁板の外径は、前記外装缶の内径よりも大きく、当該内径の1.05倍以下の大きさであることとすることができる。
上記構成において、前記絶縁板の外径は、前記外装缶の内径よりも大きく、当該内径の1.05倍以下の大きさであることとすることができる。
上記構成において、前記絶縁板の材質は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、四フッ化エチレン樹脂、ポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトンの少なくとも何れかであることとすることができる。
上記各構成では、電極体の電解液中の平均沈下速度が、電極体への電解液の含浸速度とつり合いがとれるように調整することができるので、電極体の挿入中に、電解液を電極体内に充分含浸させることができ、電解液を先に外装缶に注入した後に、電極体を外装缶内に挿入しても電解液を外装缶からあふれ出させることなく、円筒型電池を簡易に製造することができる。
ここで、前記絶縁板は、主平面に少なくとも1つ以上の貫通孔を有することとしてもよい。
又、前記絶縁板は、外縁部に切り欠きを有することとしてもよい。
これにより、絶縁板が電解液中を移動する際に、電解液が貫通孔又は外縁部の切り欠きを介して、移動方向と逆方向に流通されるので、移動時に電解液から受ける流体抵抗を弱めることができ、絶縁板及び電極体の電解液中における移動を容易に行わせることができる。
又、前記絶縁板は、外縁部に切り欠きを有することとしてもよい。
これにより、絶縁板が電解液中を移動する際に、電解液が貫通孔又は外縁部の切り欠きを介して、移動方向と逆方向に流通されるので、移動時に電解液から受ける流体抵抗を弱めることができ、絶縁板及び電極体の電解液中における移動を容易に行わせることができる。
(実施の形態)
<構成>
図1は、本実施の形態に係る円筒型電池100の構造示す断面図である。
円筒型電池100は、絶縁板6、有底円筒型外装缶7、及び、集電棒81、絶縁ガスケット82、負極板83、セパレータ84、正極板85からなる巻回型電極体8から構成される。
<構成>
図1は、本実施の形態に係る円筒型電池100の構造示す断面図である。
円筒型電池100は、絶縁板6、有底円筒型外装缶7、及び、集電棒81、絶縁ガスケット82、負極板83、セパレータ84、正極板85からなる巻回型電極体8から構成される。
(絶縁板6)
略円盤形状で、一方の主面の中央部付近に、集電棒81の下端と嵌合する嵌合部61を有する。
図3は、絶縁板6の形状の具体例を示す図である。
図3には、円筒型電池100に適用可能な2種類の形態の絶縁板6の具体例が示されている。
略円盤形状で、一方の主面の中央部付近に、集電棒81の下端と嵌合する嵌合部61を有する。
図3は、絶縁板6の形状の具体例を示す図である。
図3には、円筒型電池100に適用可能な2種類の形態の絶縁板6の具体例が示されている。
図3の(a)、(b)は、各種類の絶縁板6の平面図を示し、図3(c)、(d)は、各種類の絶縁板6の斜視図を示す。
図3(a)と図3(c)には、貫通孔62を有する円盤形状の絶縁板6の具体例1が示され、当該絶縁板6の一方の主平面には、嵌合部61を形成する凸部が設けられ、凸部には、嵌合用の開口部が設けられている。
図3(a)と図3(c)には、貫通孔62を有する円盤形状の絶縁板6の具体例1が示され、当該絶縁板6の一方の主平面には、嵌合部61を形成する凸部が設けられ、凸部には、嵌合用の開口部が設けられている。
図3(b)と図3(d)には、外縁に半円形状の切り欠き63を有する円盤状の絶縁板6の具体例2が示され、当該絶縁板6の一方の主平面には、嵌合部61を形成する凸部が設けられ、凸部には、嵌合用の開口部が設けられている。
具体例1、2のように、絶縁板6に貫通孔62又は切り欠き63を設けることにより、絶縁板6を、電解液が注入された有底円筒型外装缶7の内周壁に沿って、有底円筒型外装缶7の底部側に移動させる際に、貫通孔62又は切り欠き63を介して電解液を流通させながら移動させることができるので、電解液が絶縁板6と接触することにより生ずる流体抵抗が弱められて、絶縁板6の移動をスムーズに行わせることができる。
具体例1、2のように、絶縁板6に貫通孔62又は切り欠き63を設けることにより、絶縁板6を、電解液が注入された有底円筒型外装缶7の内周壁に沿って、有底円筒型外装缶7の底部側に移動させる際に、貫通孔62又は切り欠き63を介して電解液を流通させながら移動させることができるので、電解液が絶縁板6と接触することにより生ずる流体抵抗が弱められて、絶縁板6の移動をスムーズに行わせることができる。
なお、絶縁板6は、具体例1、2の形態に限定されず、有底円筒型外装缶7内に挿入した時に、電解液を流通させる間隙を有するものであれば、他の形態であってもよい。例えば、貫通孔のない中実の円盤形状であってもよい。
絶縁板6は、円筒型電池100の製造工程において、有底円筒型外装缶7の内壁で囲まれた空間(以下、「内壁空間」という。)に嵌挿されて、一時的に固定されるようにするため、その外径が、有底円筒型外装缶7の内径よりやや大きい大きさのものが用いられる。
絶縁板6は、円筒型電池100の製造工程において、有底円筒型外装缶7の内壁で囲まれた空間(以下、「内壁空間」という。)に嵌挿されて、一時的に固定されるようにするため、その外径が、有底円筒型外装缶7の内径よりやや大きい大きさのものが用いられる。
具体的には、絶縁板6に外部から押圧を加えることにより、有底円筒型外装缶7の内周壁に沿って容易に摺動させるため、その外径が、有底円筒型外装缶7の内径より大きく、有底円筒型外装缶7の内径の1.05倍以下の大きさであることが望ましい。
絶縁板の材質としては、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)を用いることができる。
絶縁板の材質としては、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)を用いることができる。
(有底円筒型外装缶7)
有底円筒型外装缶7は、水平断面が真円状の円筒体の容器であり、内部に絶縁板6と巻回型電極体8を収納する。
有底円筒型外装缶7は、正極板5と電気的に接続され、正極端子として機能する。
有底円筒型外装缶7の材質としては、導電性があり、電解液や電池内部の電気化学反応に対し耐腐食性があるものであればよく、ニッケルメッキ鋼板やステンレススチールでもよいが、特に非水電解質電池の場合、耐腐食性および電池重量を軽量化する観点から、軽量で、かつ、安価なアルミニウムやアルミニウム合金を用いるのが望ましい。
有底円筒型外装缶7は、水平断面が真円状の円筒体の容器であり、内部に絶縁板6と巻回型電極体8を収納する。
有底円筒型外装缶7は、正極板5と電気的に接続され、正極端子として機能する。
有底円筒型外装缶7の材質としては、導電性があり、電解液や電池内部の電気化学反応に対し耐腐食性があるものであればよく、ニッケルメッキ鋼板やステンレススチールでもよいが、特に非水電解質電池の場合、耐腐食性および電池重量を軽量化する観点から、軽量で、かつ、安価なアルミニウムやアルミニウム合金を用いるのが望ましい。
又、有底円筒型外装缶7の内径は、10mm以下であることが望ましい。
(巻回型電極体8)
巻回型電極体8は、集電棒81、集電棒81の上端部に挿入された絶縁ガスケット82、集電棒81に巻回された負極板83とセパレータ84と正極板85とから成る積層体とから構成される。
(巻回型電極体8)
巻回型電極体8は、集電棒81、集電棒81の上端部に挿入された絶縁ガスケット82、集電棒81に巻回された負極板83とセパレータ84と正極板85とから成る積層体とから構成される。
(集電棒81)
集電棒81は、負極板83と抵抗溶接され、負極板83と電気的に接続されており、その頭部は、負極端子として機能する。
又、集電棒81の胴部の下端は、絶縁板6の嵌合部61に嵌合される。これにより、負極端子として機能する集電棒81の下端が、正極端子として機能する有底円筒型外装缶7の底部と接触するのを防止し、内部短絡が生じないようにしている。
集電棒81は、負極板83と抵抗溶接され、負極板83と電気的に接続されており、その頭部は、負極端子として機能する。
又、集電棒81の胴部の下端は、絶縁板6の嵌合部61に嵌合される。これにより、負極端子として機能する集電棒81の下端が、正極端子として機能する有底円筒型外装缶7の底部と接触するのを防止し、内部短絡が生じないようにしている。
集電棒81の材質としては、例えば、ステンレス鋼を用いることができる。
(絶縁ガスケット82)
有底円筒型外装缶7の開口部を、かしめ固定により封止するために、集電棒81の上端部に挿入されている。
絶縁ガスケット82の材料としては、例えば、高分子製のポリプロピレン、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)を用いることができる。
(絶縁ガスケット82)
有底円筒型外装缶7の開口部を、かしめ固定により封止するために、集電棒81の上端部に挿入されている。
絶縁ガスケット82の材料としては、例えば、高分子製のポリプロピレン、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)を用いることができる。
(積層体)
積層体は、集電棒81を巻芯として、正極板85と負極板83とがセパレータ84を挟んで渦巻状に巻回されて構成されている。
<製造方法>
(正極板85の作製)
コバルト酸リチウム(LiCoO2)からなる正極活物質と、アセチレンブラックまたはグラファイト等の炭素系導電剤と、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)からなる結着剤とを、質量比90:5:5の割合で量り採り、これらをN−メチルピロリドンからなる有機溶剤等に溶解させた後、混合し、正極活物質のスラリーを調製する。
積層体は、集電棒81を巻芯として、正極板85と負極板83とがセパレータ84を挟んで渦巻状に巻回されて構成されている。
<製造方法>
(正極板85の作製)
コバルト酸リチウム(LiCoO2)からなる正極活物質と、アセチレンブラックまたはグラファイト等の炭素系導電剤と、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)からなる結着剤とを、質量比90:5:5の割合で量り採り、これらをN−メチルピロリドンからなる有機溶剤等に溶解させた後、混合し、正極活物質のスラリーを調製する。
次に、この正極活物質スラリーを、ダイコーターまたはドクターブレード等を用いて、厚さ20μmのアルミニウム箔からなる正極芯体の両面に均一に塗布した後、塗布後の正極芯体を乾燥機内に通して加熱して上記有機溶剤を除去し、乾燥正極芯体を作製した。その後、この乾燥正極芯体を、ロールプレス機によりその厚みが0.16mmとなるように圧延し、80mm×40mmの正極板5を作製する。
(負極板83の作製)
黒鉛からなる負極活物質と、スチレンブタジエンゴムからなる結着剤と、カルボキシメチルセルロースからなる増粘剤とを、質量比98:1:1の割合で量り採り、これらを適量の水と混合し、負極活物質スラリーを調製する。
(負極板83の作製)
黒鉛からなる負極活物質と、スチレンブタジエンゴムからなる結着剤と、カルボキシメチルセルロースからなる増粘剤とを、質量比98:1:1の割合で量り採り、これらを適量の水と混合し、負極活物質スラリーを調製する。
次に、この負極活物質スラリーを、ダイコーターまたはドクターブレード等を用いて、厚さ12μmの銅箔からなる負極芯体の両面に均一に塗布した後、塗布後の負極芯体を乾燥機内に通して加熱して水分を除去し、乾燥負極芯体を作製した。その後、この乾燥負極芯体を、ロールプレス機によりその厚みが0.14mmとなるように圧延し、85mm×42mmの負極板83を作製する。
(セパレータ84の作製)
ポリエチレン製の微多孔性膜(厚み0.022mm)を幅44mm×長さ160mmに切断し、乾燥してセパレータ84を作製する。
(巻回型電極体8の作製)
ステンレス鋼(SUS)からなる導電性の集電棒81(最大外径:φ1.5mm)の上端に、高分子(例えば、ポリプロピレン)製の絶縁ガスケット82を挿入し、さらに、作製した負極板83を集電棒81に抵抗溶接し、正極板85、負極板83を、セパレータ84を間にし、かつ正負の各極板の幅方向の中心線を一致させて重ね合わせた後、巻取り機により集電棒1を中心にして巻回し、最外周が正極板85となるように巻回型電極体8を作製する。
(電解液86の作製)
エチレンカーボネート(EC)と、プロピレンカーボネート(PC)とメチルエチルカーボネート(MEC)を体積比25:5:70で混合した混合溶媒に、電解質塩としてLiPF6を、1M(モル/リットル)になるよう溶解させ、電解液86を作製する。なお、電解液86の比重は約1.2g/cm3である。
(円筒型電池100の作製)
図2に本実施の形態に係る円筒型電池100の製造工程を示す。以下、図2を参照して、上記製造工程について説明する。
(セパレータ84の作製)
ポリエチレン製の微多孔性膜(厚み0.022mm)を幅44mm×長さ160mmに切断し、乾燥してセパレータ84を作製する。
(巻回型電極体8の作製)
ステンレス鋼(SUS)からなる導電性の集電棒81(最大外径:φ1.5mm)の上端に、高分子(例えば、ポリプロピレン)製の絶縁ガスケット82を挿入し、さらに、作製した負極板83を集電棒81に抵抗溶接し、正極板85、負極板83を、セパレータ84を間にし、かつ正負の各極板の幅方向の中心線を一致させて重ね合わせた後、巻取り機により集電棒1を中心にして巻回し、最外周が正極板85となるように巻回型電極体8を作製する。
(電解液86の作製)
エチレンカーボネート(EC)と、プロピレンカーボネート(PC)とメチルエチルカーボネート(MEC)を体積比25:5:70で混合した混合溶媒に、電解質塩としてLiPF6を、1M(モル/リットル)になるよう溶解させ、電解液86を作製する。なお、電解液86の比重は約1.2g/cm3である。
(円筒型電池100の作製)
図2に本実施の形態に係る円筒型電池100の製造工程を示す。以下、図2を参照して、上記製造工程について説明する。
図2(a)に示す水平断面が直径(内径)6.08mmの真円状の円筒体であるアルミニウム(Al)製の有底円筒型外装缶7内に、図2(b)に示すように、作製した電解液86を適量(例えば、400mg)注入する。
次に、図2(c)に示すように、図3に示す何れかの種類の絶縁板6を有底円筒型外装缶7内の、底部から離れた位置に嵌挿して、当該位置周辺の内壁空間に一時的に固定する。絶縁板6の外径は、上述したように、有底円筒型外装缶7の内径よりもやや大きい大きさになるように、設計されているので、絶縁板6を有底円筒型外装缶7の入口から落下させることにより、絶縁板6を、その外縁部が有底円筒型外装缶7の内壁に接するように嵌挿して、押圧により摺動可能な状態で、一時的に内壁空間に固定することができる。
次に、図2(c)に示すように、図3に示す何れかの種類の絶縁板6を有底円筒型外装缶7内の、底部から離れた位置に嵌挿して、当該位置周辺の内壁空間に一時的に固定する。絶縁板6の外径は、上述したように、有底円筒型外装缶7の内径よりもやや大きい大きさになるように、設計されているので、絶縁板6を有底円筒型外装缶7の入口から落下させることにより、絶縁板6を、その外縁部が有底円筒型外装缶7の内壁に接するように嵌挿して、押圧により摺動可能な状態で、一時的に内壁空間に固定することができる。
次に、図2(d)に示すように、作製した巻回型電極体8を有底円筒型外装缶7内に挿入し、集電棒81の下端を絶縁板6の嵌合部61に勘合させ、絶縁板6と当接させた状態で、巻回型電極体8を押し込み、絶縁板6を有底円筒型外装缶7の内周壁に沿って摺動させながら、有底円筒型外装缶7の内部に注入された電極液86中に絶縁板6と巻回型電極体8の一部を浸漬させ、この状態で絶縁板6を内壁空間に一時的に固定し、所定時間放置する。
次に、図2(e)に示すように、巻回型電極体8を絶縁板6と当接させた状態で、巻回型電極体8をさらに、有底円筒型外装缶7の底部側に押し込み、絶縁板6を有底円筒型外装缶7の内周壁に沿ってさらに底部側に摺動させ、巻回型電極体8が電解液86中に浸る表面積を増大させた状態で、絶縁板6を内壁空間に一時的に固定し、所定時間放置する(以下、「浸漬処理」という。)。
次に図2(f)に示すように、巻回型電極体8を絶縁板6と当接させた状態で、巻回型電極体8をさらに、有底円筒型外装缶7の底部側に押し込み、図2(e)と同様に、電解液86への巻回型電極体8の浸漬処理を繰り返す。
次に図2(g)に示すように、巻回型電極体8を絶縁板6と当接させた状態で、巻回型電極体8をさらに、有底円筒型外装缶7の底部側に押し込み、絶縁板6を、有底円筒型外装缶7の内周壁に沿って底部まで摺動させる。
次に図2(g)に示すように、巻回型電極体8を絶縁板6と当接させた状態で、巻回型電極体8をさらに、有底円筒型外装缶7の底部側に押し込み、絶縁板6を、有底円筒型外装缶7の内周壁に沿って底部まで摺動させる。
その後、図示しないが、有底円筒型外装缶7の開口部を、絶縁ガスケット82を介したかしめ固定により封止し、円筒型電池100を作製する。
なお、上記の円筒型電池100の作成方法において、図2(c)のように、絶縁板6を有底円筒型外装缶7の内壁空間に嵌挿する代わりに、図4の(c)に示すように、予め絶縁板6と巻回型電極体8とを、集電棒61の下端を絶縁板6の嵌合部61に勘合させた後、図4(d)に示すように、絶縁板6と巻回型電極体8とを当接させた状態で、両者を一緒に、有底円筒型外装缶7内に挿入し、その後、図2(d)〜図2(g)と同様の操作を行って円筒型電池100を作製することとしてもよい。
なお、上記の円筒型電池100の作成方法において、図2(c)のように、絶縁板6を有底円筒型外装缶7の内壁空間に嵌挿する代わりに、図4の(c)に示すように、予め絶縁板6と巻回型電極体8とを、集電棒61の下端を絶縁板6の嵌合部61に勘合させた後、図4(d)に示すように、絶縁板6と巻回型電極体8とを当接させた状態で、両者を一緒に、有底円筒型外装缶7内に挿入し、その後、図2(d)〜図2(g)と同様の操作を行って円筒型電池100を作製することとしてもよい。
図4は、上記変形例における円筒型電池100の製造工程を示す。
このように、本実施の形態に係る円筒型電池100の製造方法においては、巻回型電極体8が、電極液86中に段階的に浸漬されながら、有底円筒型外装缶7内に挿入されるので、その工程の間に電解液86を巻回型電極体8中に充分含浸させることができるので、巻回型電極体8の挿入により、有底円筒型外装缶7の缶内に加わる押圧により、電解液が、巻回型電極体8に含浸されることなく、有底円筒型外装缶7の外へあふれ出すのを効果的に防止することができる。
このように、本実施の形態に係る円筒型電池100の製造方法においては、巻回型電極体8が、電極液86中に段階的に浸漬されながら、有底円筒型外装缶7内に挿入されるので、その工程の間に電解液86を巻回型電極体8中に充分含浸させることができるので、巻回型電極体8の挿入により、有底円筒型外装缶7の缶内に加わる押圧により、電解液が、巻回型電極体8に含浸されることなく、有底円筒型外装缶7の外へあふれ出すのを効果的に防止することができる。
すなわち、上記製造方法では、浸漬処理時における、巻回型電極体8の電解液86中の沈下速度が、電解液86が巻回型電極体8へ充分含浸されるのに要する時間を確保できるように調整されているので、上記沈下速度と、電解液86の巻回型電極体8への含浸速度との調和が図られて、電解液86中へ巻回型電極体8を挿入中に、電解液86が外部へあふれ出すのを防止することができる。
これに対し、図5に示す従来における円筒型電池の製造方法では、電解液86及び絶縁板16を有底円筒型外装缶内7に注入後(図5(a)、(b)参照)に、一度に巻回型電極体8が、電解液86中に挿入されてしまう(図5(c)参照)ので、電解液が巻回型電極体に充分含浸される時間がなく、未含浸の電解液が、巻回型電極体の挿入により加わる押圧によって、有底円筒型外装缶の外にあふれ出しやすい。
すなわち、従来における製造方法では、本実施の形態に係る円筒型電池100の製造方法の場合のように、巻回型電極体8の電解液86中の沈下速度が、電解液86の巻回型電極体8への含浸速度との調和が図られることなしに、巻回型電極体8の電解液86中への挿入操作が行われるので、挿入中における電解液のあふれ出しを有効に防止することができない。
なお、図5において、円筒型電池100と同一の構成要素については、同一の番号を付与している。
(実施例)
上記製造方法に従って、円筒型電池100を製造し、従来法による場合と、製造時における電解液の溢れ出しの程度を比較した。
(実施例)
上記製造方法に従って、円筒型電池100を製造し、従来法による場合と、製造時における電解液の溢れ出しの程度を比較した。
(実験条件)
円筒型電池100の製造には、有底円筒型外装缶7として、内径が6.08mm、高さ55mmのものを、巻回型電極体8として、外径が5.85mmで、有底円筒型外装缶7の高さ55mmに対応する高さのものを、絶縁板6として、図3(b)と図3(d)に示す具体例2の切り欠きを有する絶縁板を用いた。
円筒型電池100の製造には、有底円筒型外装缶7として、内径が6.08mm、高さ55mmのものを、巻回型電極体8として、外径が5.85mmで、有底円筒型外装缶7の高さ55mmに対応する高さのものを、絶縁板6として、図3(b)と図3(d)に示す具体例2の切り欠きを有する絶縁板を用いた。
具体的には、絶縁板6として、材質がPP、外径が6.18mm、厚みが0.3mmで、その外縁部に4箇所の直径1mmの半円形の切り欠きを有する絶縁板6を用いた。
一方、従来法による円筒型電池の製造には、円筒型電池100の製造に用いられたものと同じ有底円筒型外装缶7、巻回型電極体8を用い、絶縁板として、材質がPFA、外径が5.58mm、厚みが0.3mmの、中実の円盤形状の絶縁板を用いた。
一方、従来法による円筒型電池の製造には、円筒型電池100の製造に用いられたものと同じ有底円筒型外装缶7、巻回型電極体8を用い、絶縁板として、材質がPFA、外径が5.58mm、厚みが0.3mmの、中実の円盤形状の絶縁板を用いた。
又、有底円筒型外装缶7に注入する電解液86は、円筒型電池100の製造の場合も、従来法の場合も共に、400mgとした。
又、円筒型電池100の製造では、図2(c)に示す、絶縁板6の有底円筒型外装缶7への嵌挿位置、図2(d)〜(f)に示す、電解液86への絶縁板6と巻回型電極体8の浸漬処理の条件を以下に示す条件で行い、一方、従来法では、図5に示すように、上記浸漬処理を行うことなく、巻回型電極体8を一度に有底円筒型外装缶7の底部まで挿入する。
又、円筒型電池100の製造では、図2(c)に示す、絶縁板6の有底円筒型外装缶7への嵌挿位置、図2(d)〜(f)に示す、電解液86への絶縁板6と巻回型電極体8の浸漬処理の条件を以下に示す条件で行い、一方、従来法では、図5に示すように、上記浸漬処理を行うことなく、巻回型電極体8を一度に有底円筒型外装缶7の底部まで挿入する。
図2(c)に示す絶縁板6の嵌挿位置:有底円筒型外装缶7の缶口から5mm。
図2(d)に示す浸漬処理の条件:絶縁板6を有底円筒型外装缶7の底部から12mmの位置に一時的に固定し、5分間浸漬。
図2(e)に示す浸漬処理の条件:絶縁板6を有底円筒型外装缶7の底部から8mmの位置に一時的に固定し、5分間浸漬。
図2(d)に示す浸漬処理の条件:絶縁板6を有底円筒型外装缶7の底部から12mmの位置に一時的に固定し、5分間浸漬。
図2(e)に示す浸漬処理の条件:絶縁板6を有底円筒型外装缶7の底部から8mmの位置に一時的に固定し、5分間浸漬。
図2(f)に示す浸漬処理の条件:絶縁板6を有底円筒型外装缶7の底部から4mmの位置に一時的に固定し、5分間浸漬。
(実験結果)
本実施の形態に係る円筒型電池100の製造方法においては、製造工程において、電解液が溢れ出すことはなかったのに対し、従来法による円筒型電池の製造工程においては、有底円筒型外装缶7への巻回型電極体8の挿入時に、電解液が缶外に溢れ出した。
(実験結果)
本実施の形態に係る円筒型電池100の製造方法においては、製造工程において、電解液が溢れ出すことはなかったのに対し、従来法による円筒型電池の製造工程においては、有底円筒型外装缶7への巻回型電極体8の挿入時に、電解液が缶外に溢れ出した。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されないのは言うまでもない。
(1)例えば、本実施の形態においては、絶縁板6に嵌合部61を設けることとしたが、嵌合部61を設けず、絶縁板の一方の平面と集電棒81の下端とを直接、当接させることとしてもよい。
(2)本実施の形態においては、図2(d)〜(f)に示すように、電解液86への絶縁板6と巻回型電極体8の浸漬処理を3段階に分けて行うこととしたが、浸漬処理は、3段階に限らず、それ以上であってもよいし、1段階であってもよい。
(1)例えば、本実施の形態においては、絶縁板6に嵌合部61を設けることとしたが、嵌合部61を設けず、絶縁板の一方の平面と集電棒81の下端とを直接、当接させることとしてもよい。
(2)本実施の形態においては、図2(d)〜(f)に示すように、電解液86への絶縁板6と巻回型電極体8の浸漬処理を3段階に分けて行うこととしたが、浸漬処理は、3段階に限らず、それ以上であってもよいし、1段階であってもよい。
又、浸漬処理を段階的に行わず、巻回型電極体8と絶縁板6とを徐々に有底円筒型外装缶7の底部側に移動させながら、所定時間以上、電解液86中に浸漬させることとしてもよい。
上記変形例の場合においても、電解液86を充分量、巻回型電極体8に含浸させるため、浸漬処理の時間は、全体で15分以上とするのが望ましい。
上記変形例の場合においても、電解液86を充分量、巻回型電極体8に含浸させるため、浸漬処理の時間は、全体で15分以上とするのが望ましい。
また、本発明は非水電解質電池に限らず、他の電池、例えばアルカリ蓄電池にも適用可能である。
本発明は、有底円筒型外装缶内に電極体と絶縁板を収納した円筒型電池の製造方法に関し、特に、電解液注入後に、電極体を挿入する方法により、円筒型電池を製造する場合における、電解液の溢れ出しを防止する技術として利用できる。
6 絶縁板
7 有底円筒型外装缶
8 巻回型電極体
61 嵌合部
62 貫通孔
63 切り欠き
81 集電棒
82 絶縁ガスケット
83 負極板
84 セパレータ
85 正極板
100 円筒型電池
7 有底円筒型外装缶
8 巻回型電極体
61 嵌合部
62 貫通孔
63 切り欠き
81 集電棒
82 絶縁ガスケット
83 負極板
84 セパレータ
85 正極板
100 円筒型電池
Claims (8)
- 集電棒を巻芯として、巻回型の電極体を、有底円筒型の外装缶内に収納してなる円筒型電池の製造方法であって、
電解液が注入された前記外装缶の缶口から、外縁部が前記外装缶の内周壁と接する大きさの絶縁板と、前記電極体とを、当該絶縁板が前記電極体よりも前記外装缶の底部側に位置する状態で、かつ、前記集電棒の一方の端部を前記絶縁板の一方の主面に当接させた状態で、前記外装缶内における収納予定位置まで挿入し、前記絶縁板と前記電極体とを電解液に浸漬させる挿入ステップを含み、
前記挿入ステップにおける、前記電極体の電解液中の平均沈下速度は、前記電極体への電解液の含浸速度とつり合いがとれるように、調整されている
ことを特徴とする円筒型電池の製造方法。 - 前記平均沈下速度は、前記電極体の電解液中への浸漬が開始された後、前記電極体が収納予定位置まで到達するまでの時間が、15分以上となるように、調整されている
ことを特徴とする請求項1記載の円筒型電池の製造方法。 - 前記挿入ステップは、
電解液が注入された前記外装缶の内周壁に、前記絶縁板を嵌挿する嵌挿ステップと、
前記電極体を前記外装缶の缶口から挿入し、前記集電棒の一方の端部を、嵌挿された前記絶縁板の一方の主面に当接させる当接ステップと、
前記絶縁板と前記電極体とを当接させた状態で、前記絶縁板と前記電極体とを前記外装缶内における収納予定位置まで押し込み、前記絶縁板と前記電極体とを電解液に浸漬させる浸漬ステップと
を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の円筒型電池の製造方法。 - 前記絶縁板は、一方の主面に、前記集電棒の一方の端部と嵌合する嵌合部を有し、当該嵌合部を介して前記集電棒の一方の端部と当接される
ことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の円筒型電池の製造方法。 - 前記絶縁板の外径は、前記外装缶の内径よりも大きく、当該内径の1.05倍以下の大きさである
ことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の円筒型電池の製造方法。 - 前記絶縁板の材質は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、四フッ化エチレン樹脂、ポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトンの少なくとも何れかである
ことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の円筒型電池の製造方法。 - 前記絶縁板は、主平面に少なくとも1つ以上の貫通孔を有する
ことを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の円筒型電池の製造方法。 - 前記絶縁板は、外縁部に切り欠きを有する
ことを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の円筒型電池の製造方法。
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