JP2011035088A - Method and apparatus for manufacturing lithium ion capacitor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a lithium ion capacitor with excellent mass productivity, which enhances the permeability to an electrode group of nonaqueous electrolyte, and by which it is easy to store lithium ions in a negative electrode preliminarily, for a lithium ion capacitor in which the electrode group with a metal lithium arranged therein and the nonaqueous electrolyte are stored in a cylindrical case, and in which the cylindrical case is sealed. <P>SOLUTION: A thin-plate metal lithium and a copper foil laminate are preliminarily arranged in an electrode group while they are insulated from a positive electrode plate. The electrode group and a nonaqueous electrolyte are housed in a cylindrical case, and the cylindrical case is sealed to obtain an assembly. The assembly is left for a predetermined time period so that the metal lithium is melted to be stored in a negative electrode active material. In a time period of the whole or part of the predetermined time period where the assembly is left, the assembly is rotated in a circumferential direction of the cylindrical case while an axis direction of the cylindrical case is kept to be horizontal. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウムイオンキャパシタおよびリチウムイオンキャパシタの製造方法に係り、特に、予め負極活物質にリチウムイオンを吸蔵させるための金属リチウムを備えたリチウムイオンキャパシタの製造方法とその製造装置に関する。   The present invention relates to a lithium ion capacitor and a method for manufacturing the lithium ion capacitor, and more particularly, to a method for manufacturing a lithium ion capacitor and a device for manufacturing the lithium ion capacitor including lithium metal for previously occluding lithium ions in a negative electrode active material.

近年、環境問題がクローズアップされる中、太陽光、風力発電等によるクリーンエネルギの蓄電システムや、自動車、ハイブリッド電気自動車等の移動体用の主電源ないし補助電源として蓄電デバイスが着目されている。蓄電デバイスとしては、従来、鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池が知られており、とりわけ、近時、リチウムイオン電池の研究開発が盛んに行われている。   2. Description of the Related Art In recent years, while environmental problems have been highlighted, power storage devices have attracted attention as main energy sources or auxiliary power sources for clean energy power storage systems such as solar power and wind power generation, and for moving bodies such as automobiles and hybrid electric vehicles. Conventionally, lead batteries, nickel metal hydride batteries, and lithium ion batteries are known as power storage devices, and in particular, research and development of lithium ion batteries have been actively conducted recently.

また、最近では、リチウムイオン電池の利点と電気二重層キャパシタの利点とを組み合わせた大容量(例えば、500F以上)のリチウムイオンキャパシタないしハイブリッドキャパシタの研究開発も行われている(例えば、特許文献1、2参照)。リチウムイオンキャパシタは、一般に、正極活物質に活性炭、負極活物質にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材が用いられており、正負極を、セパレータを介して配置し、リチウム塩を含む非水電解液で浸潤した構成が採られている。   In addition, recently, research and development of a large capacity (for example, 500 F or more) lithium ion capacitor or hybrid capacitor combining the advantages of a lithium ion battery and the advantages of an electric double layer capacitor has been performed (for example, Patent Document 1). 2). In general, a lithium ion capacitor uses activated carbon as a positive electrode active material and a carbon material capable of occluding and releasing lithium ions as a negative electrode active material. The positive and negative electrodes are arranged through a separator and are non-aqueous containing lithium salt. The structure infiltrated with the electrolyte is adopted.

リチウムイオンキャパシタは、予め負極にリチウムイオンが吸蔵ないしドープされていることにより、負極電位が通常の電気二重層キャパシタよりより低く保たれるため、使用電圧範囲を広くとることができ、また、正極充放電機構として、通常の電気二重層キャパシタで利用される陰イオンの吸着に加え、陽イオンの吸着も利用できるため、容量を原理的に倍取り出すことができる。また、リチウムイオン電池に比べ、容量は小さいものの、内部抵抗が小さく出力特性の点で優れるとともに、長寿命である、という利点がある。なお、本発明に関連する技術として、リチウムイオンを吸蔵ないしドープさせるための金属リチウムを電極群内に捲回配置したリチウムイオンキャパシタが開示されている(特許文献3参照)。   The lithium ion capacitor has a negative electrode potential that is kept lower than that of a normal electric double layer capacitor because lithium ions are previously occluded or doped in the negative electrode, so that the operating voltage range can be widened. As a charge / discharge mechanism, in addition to adsorption of anions used in ordinary electric double layer capacitors, adsorption of cations can be used, so that the capacity can be doubled in principle. In addition, although it has a smaller capacity than a lithium ion battery, it has the advantages of low internal resistance and excellent output characteristics and a long life. As a technique related to the present invention, there is disclosed a lithium ion capacitor in which metallic lithium for occluding or doping lithium ions is wound in an electrode group (see Patent Document 3).

また、セパレータを介して交互に積層された正極と負極とによって電極群が構成され、積層方向の最外部にはリチウム極が負極に対向するように配置された三極積層ユニットを用いたリチウムイオンキャパシタが開示されている(特許文献4参照)。このリチウムイオンキャパシタの製造においては、電解液の浸透状態を適切に調整し、電極面内におけるリチウムイオンのドーピング量の変動範囲を抑制するために、負極にリチウムイオンを吸蔵ないしドープする際には、前記電極の電極面を重力方向に交差させて配置させている。そして、所定期間毎に前記電極積層ユニットの上下を反転させている。   Moreover, the lithium ion using the tripolar laminated unit by which the electrode group was comprised by the positive electrode and negative electrode which were laminated | stacked alternately via the separator, and the lithium electrode was arrange | positioned so that a lithium electrode might oppose a negative electrode in the lamination direction A capacitor is disclosed (see Patent Document 4). In the production of this lithium ion capacitor, in order to properly adjust the permeation state of the electrolyte and suppress the fluctuation range of the lithium ion doping amount in the electrode surface, when inserting or doping lithium ions into the negative electrode, The electrode surfaces of the electrodes are arranged so as to intersect with the direction of gravity. And the upper and lower sides of the electrode lamination unit are inverted every predetermined period.

特開2007−294539号公報JP 2007-294539 A 特開2006−286841号公報JP 2006-286841 A 特開2007−067105号公報JP 2007-0667105 A 特開2008−300667号公報JP 2008-300667 A

上記の通り、リチウムイオンキャパシタの研究開発は盛んであるが、現在のところ、発明者らの知る限り、具体的な量産品として未だ市場に投入されていない。また、特許公報を参照する限り、量産前の試験的な技術が殆どであり、具体的に量産可能なリチウムイオンキャパシタの技術や量産に適した製造技術については今後の研究の余地がある。   As described above, research and development of lithium ion capacitors are active, but as far as the inventors know, they have not yet been put into the market as specific mass-produced products. In addition, as long as the patent gazette is referred to, most of the experimental techniques are prior to mass production, and there is room for future research on the technology of lithium ion capacitors that can be specifically mass produced and manufacturing techniques that are suitable for mass production.

本発明は上記事案に鑑み、金属箔に活物質合剤が塗着された正極板と、金属箔に活物質合剤が塗着された負極板とをセパレータを介して捲回した電極群と、非水電解液と、前記電極群および前記非水電解液を収容する円筒形容器と、前記電極群内または前記電極群に隣接して前記正極板と絶縁した状態で配置した薄板状の金属リチウムとを備え、前記金属リチウムを配置した電極群と前記非水電解液を前記円筒形容器に収容して円筒形容器を密封したリチウムイオンキャパシタを対象として、量産性に優れ、前記非水電解液の電極群への浸透性を高め、さらには、予め負極にリチウムイオンを吸蔵させることが容易なリチウムイオンキャパシタの製造方法を提供することを課題とする。また、製造装置を提供することを課題とする。   In view of the above circumstances, the present invention provides an electrode group in which a positive electrode plate coated with an active material mixture on a metal foil and a negative electrode plate coated with an active material mixture on a metal foil via a separator; , A non-aqueous electrolyte, a cylindrical container containing the electrode group and the non-aqueous electrolyte, and a thin plate-like metal disposed in the electrode group or adjacent to the electrode group and insulated from the positive electrode plate Lithium, an electrode group in which the metallic lithium is disposed, and a lithium ion capacitor in which the nonaqueous electrolytic solution is accommodated in the cylindrical container and the cylindrical container is sealed, is excellent in mass productivity, and the nonaqueous electrolysis It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a lithium ion capacitor that enhances the permeability of the liquid to the electrode group and that can easily store lithium ions in the negative electrode in advance. It is another object of the present invention to provide a manufacturing apparatus.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、金属箔に活物質合剤が塗着された正極板と、金属箔に活物質合剤が塗着された負極板とをセパレータを介して捲回した電極群と、非水電解液と、前記電極群および前記非水電解液を収容する円筒形容器と、を備えたリチウムイオンキャパシタの製造方法であって、次のとおりである。
薄板状の金属リチウムを前記電極群内または前記電極群に隣接して前記正極板と絶縁した状態で予め配置しておき、前記金属リチウムを配置した電極群と前記非水電解液を前記円筒形容器に収容して円筒形容器を密封したリチウムイオンキャパシタの組立体する。前記密封した組立体を、前記金属リチウムが溶解して前記負極板の活物質合剤を構成する負極活物質に吸蔵されるように所定期間放置し、前記所定期間放置の全体又は一部の期間において、前記円筒形容器の軸方向が水平になるように維持した状態で、前記組立体を前記円筒形容器の周方向に回転させることを特徴とする(請求項1)。前記周方向の回転は、前記円筒形容器の外にある水平な軸の回りに前記組立体を回転させるものであってもよいし(請求項2)、前記円筒形容器の中心軸の回りに前記組立体を回転させるものであってもよい(請求項3)。
In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention is a separator comprising a positive electrode plate in which an active material mixture is applied to a metal foil and a negative electrode plate in which an active material mixture is applied to a metal foil. A method of manufacturing a lithium ion capacitor comprising: an electrode group wound through a nonaqueous electrolyte solution; and a cylindrical container containing the electrode group and the nonaqueous electrolyte solution. is there.
A thin plate-shaped metallic lithium is previously disposed in the electrode group or in a state of being insulated from the positive electrode plate adjacent to the electrode group, and the electrode group in which the metallic lithium is disposed and the non-aqueous electrolyte are placed in the cylindrical container. Assemble the lithium ion capacitor in a container and seal the cylindrical container. The sealed assembly is left for a predetermined period so that the metallic lithium dissolves and is absorbed by the negative electrode active material constituting the active material mixture of the negative electrode plate, and the whole or a part of the predetermined period is left. Then, the assembly is rotated in the circumferential direction of the cylindrical container while maintaining the axial direction of the cylindrical container to be horizontal (Claim 1). The circumferential rotation may rotate the assembly around a horizontal axis outside the cylindrical container (Claim 2) or around a central axis of the cylindrical container. The assembly may be rotated (claim 3).

第1の態様において、前記金属リチウムを電極群に配置する操作は、前記金属リチウムを前記負極板の捲回開始前、捲回途中、捲回終了後の少なくとも1箇所に捲回し配置することができる(請求項4)。
この配置は、好ましくは、前記金属リチウムを前記負極板に対向するように行なう(請求項5)。また、この配置は、前記負極板を長手方向で少なくとも2つに分割し、前記金属リチウムを前記分割した負極板の間に捲回して行なうことができる(請求項6)。
さらに、前記少なくとも1箇所に捲回し配置する金属リチウムは、好ましくは、1周以下で捲回する(請求項7)。
In the first aspect, the operation of arranging the metallic lithium in the electrode group may be arranged by winding the metallic lithium in at least one place before the winding start of the negative electrode plate, during winding, or after winding. (Claim 4).
This arrangement is preferably performed so that the metallic lithium faces the negative electrode plate (Claim 5). Further, this arrangement can be performed by dividing the negative electrode plate into at least two in the longitudinal direction and winding the metallic lithium between the divided negative electrode plates.
Further, the metallic lithium wound and arranged in at least one place is preferably wound in one turn or less (Claim 7).

第1の態様において、前記金属リチウムは、前記負極板の活物質合剤が塗着された負極集電体と導通していることが好ましい(請求項8)。さらに、好ましくは、前記金属リチウムは、長手方向に沿う一側にタブが形成されたタブ形成部と、前記タブ形成部に隣接して配置され多数の貫通孔が形成された孔明き形成部とを有する金属箔の前記孔明き形成部に少なくとも片面が当接して保持された積層体として使用される。前記積層体の金属箔が前記負極板の活物質合剤が塗着された負極集電体と導通している(請求項9)。前記積層体は、金属リチウムが、2枚の前記金属箔の孔明き形成部に当接して挟持された積層体であってもよい(請求項10)。   1st aspect WHEREIN: It is preferable that the said metallic lithium is electrically connected with the negative electrode electrical power collector with which the active material mixture of the said negative electrode plate was apply | coated (Claim 8). Furthermore, preferably, the metallic lithium includes a tab forming portion in which a tab is formed on one side along the longitudinal direction, and a perforated forming portion in which a plurality of through holes are formed adjacent to the tab forming portion. It is used as a laminated body in which at least one surface is in contact with and held in the perforated forming part of the metal foil. The metal foil of the laminate is electrically connected to the negative electrode current collector coated with the active material mixture of the negative electrode plate (claim 9). The laminated body may be a laminated body in which metallic lithium is held in contact with and sandwiched between the perforated forming portions of the two metal foils (Claim 10).

また、上記課題を解決するために、本発明の第2の態様は、金属箔に活物質合剤が塗着された正極板と、金属箔に活物質合剤が塗着された負極板とをセパレータを介して捲回した電極群と、非水電解液と、前記電極群および前記非水電解液を収容する円筒形容器と、前記電極群内または前記電極群に隣接して前記正極板と絶縁した状態で配置した薄板状の金属リチウムとを備え、前記金属リチウムを配置した電極群と前記非水電解液を前記円筒形容器に収容して円筒形容器を密封したリチウムイオンキャパシタの組立体を、前記円筒形容器の軸方向が水平になるように維持した状態で、前記組立体を前記円筒形容器の周方向に回転させる製造装置である。この製造装置は、水平な軸の回りに回転駆動される回転部材と、前記回転部材の回転面内に配置された前記組立体の収容部とを備え、前記収容部は、複数箇所に配置されるとともに、各収容部は、前記組立体を円筒形容器の軸方向が水平になるように収容するものである。   Moreover, in order to solve the said subject, the 2nd aspect of this invention is the positive electrode plate by which the active material mixture was apply | coated to metal foil, and the negative electrode plate by which the active material mixture was applied to metal foil, An electrode group wound through a separator, a non-aqueous electrolyte, a cylindrical container containing the electrode group and the non-aqueous electrolyte, and the positive electrode plate in the electrode group or adjacent to the electrode group A thin plate-like metal lithium arranged in an insulated state, and a set of lithium ion capacitors in which the electrode group in which the metal lithium is arranged and the non-aqueous electrolyte are contained in the cylindrical container and the cylindrical container is sealed In the manufacturing apparatus, the assembly is rotated in the circumferential direction of the cylindrical container in a state in which a solid body is maintained so that the axial direction of the cylindrical container is horizontal. The manufacturing apparatus includes a rotating member that is driven to rotate about a horizontal axis, and an accommodating portion of the assembly that is disposed within a rotating surface of the rotating member, and the accommodating portion is disposed at a plurality of locations. In addition, each accommodating portion accommodates the assembly so that the axial direction of the cylindrical container is horizontal.

本発明によれば、薄板状の金属リチウムを配置した電極群と非水電解液を円筒形容器に収容して円筒形容器を密封した組立体を、前記円筒形容器の軸方向が水平になるように維持した状態で円筒形容器の周方向に回転させるので、円筒形容器内で未だ遊離している非水電解液を円滑に均一に電極群に浸透させることができる。
なお、特許文献4に示される技術を参考にして、前記組立体を円筒形容器の軸方向が水平になるように維持して放置し、所定期間毎に前記水平方向の上下を反転させることも考えられる。しかし、このような手段においては、未溶解のままで存在している薄板状の金属リチウムが非水電解液の移動を妨げ、水平方向の上下を反転させるまでの間、非水電解液が薄板状の金属リチウム上に滞留することになるので、非水電解液の電極群への迅速で均一な浸透を実現できない。本発明によれば、円筒形容器の軸方向が水平になるように維持した状態で、組立体を円筒形容器の周方向に回転させるので、円筒形容器内で遊離している非水電解液は円筒形容器内でその周方向に絶えず移動し、非水電解液の電極群への円滑な浸透を図ることができる。
According to the present invention, an electrode group in which a thin plate-like metallic lithium is arranged and a nonaqueous electrolyte solution are accommodated in a cylindrical container and the cylindrical container is sealed, and the axial direction of the cylindrical container becomes horizontal. In this state, the cylindrical container is rotated in the circumferential direction, so that the nonaqueous electrolytic solution still free in the cylindrical container can be smoothly and uniformly permeated into the electrode group.
In addition, referring to the technique shown in Patent Document 4, the assembly may be left to stand so that the axial direction of the cylindrical container is horizontal, and the horizontal direction may be inverted every predetermined period. Conceivable. However, in such a means, the non-aqueous electrolyte remains in the thin plate until the non-dissolved thin plate-like metallic lithium prevents the non-aqueous electrolyte from moving and the horizontal direction is turned upside down. Therefore, the nonaqueous electrolyte solution cannot be rapidly and uniformly penetrated into the electrode group. According to the present invention, since the assembly is rotated in the circumferential direction of the cylindrical container while the axial direction of the cylindrical container is maintained horizontal, the non-aqueous electrolyte that is free in the cylindrical container Can continuously move in the circumferential direction in the cylindrical container, and smooth penetration of the non-aqueous electrolyte into the electrode group can be achieved.

また、円筒形容器の軸方向が水平になるように維持した状態で、組立体を円筒形容器の周方向に回転させることにより、金属リチウムが溶解して負極板の活物質合剤を構成する負極活物質に吸蔵されるのを促進できるという効果を得ることができる。   In addition, by rotating the assembly in the circumferential direction of the cylindrical container while maintaining the axial direction of the cylindrical container to be horizontal, the metallic lithium is dissolved to form the active material mixture of the negative electrode plate. It is possible to obtain an effect of being able to promote occlusion in the negative electrode active material.

本発明が適用可能な実施形態のリチウムイオンキャパシタの断面図である。It is sectional drawing of the lithium ion capacitor of embodiment which can apply this invention. (A)は実施形態のリチウムイオンキャパシタの極板の捲回前の平面図であり、(B)は極板を構成する集電体の平面図である。(A) is a top view before winding of the electrode plate of the lithium ion capacitor of embodiment, (B) is a top view of the electrical power collector which comprises an electrode plate. 極板のリード片形成部近傍を模式的に示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing typically the lead piece formation part neighborhood of an electrode plate. (A)は塗工機内で極板にスラリが塗工される状態を模式的に示す平面図であり、(B)は塗工機の概略を示す構成図である。(A) is a top view which shows typically the state by which a slurry is applied to an electrode plate within a coating machine, (B) is a block diagram which shows the outline of a coating machine. (A)は集電体の孔明き形成部に対し一面側に配置された塗工口から活物質合剤が塗工された状態を模式的に示す断面図であり、(B)は集電体の孔明き形成部に両側に配置された塗工口から活物質合剤が塗工された状態を模式的に示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows typically the state by which the active material mixture was coated from the coating port arrange | positioned on the one surface side with respect to the perforated formation part of a collector, (B) is a collector. It is sectional drawing which shows typically the state by which the active material mixture was applied from the coating port arrange | positioned at both sides to the perforation formation part of a body. 極板形成装置を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows an electrode plate forming apparatus typically. 切断装置でアルミニウム箔が切断される切断位置を示す平面図である。It is a top view which shows the cutting position where an aluminum foil is cut | disconnected with a cutting device. (A)は積層体の外観斜視図であり、(B)は積層体の断面図である。(A) is an external perspective view of a laminated body, (B) is sectional drawing of a laminated body. 電極群を捲回する前の状態を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the state before winding an electrode group. 電極群を模式的に示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows an electrode group typically. 捲回装置の中央部を模式的に示す構成図である。It is a block diagram which shows typically the center part of a winding apparatus. 他の実施形態の電極群を模式的に示す外観斜視図である。It is an external appearance perspective view which shows the electrode group of other embodiment typically. 実施形態の製造装置を模式的に示す外観斜視図である。It is an appearance perspective view showing the manufacturing device of an embodiment typically.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

<全体構成>
図1に示すように、本実施形態のリチウムイオンキャパシタ30(以下、キャパシタ30と略称する。)の製造は、ニッケルメッキが施されたスチール製有底円筒形容器(缶)8を有している。円筒形容器8内には、中空円筒状で縦方向に複数本(本例では3本)のスリットが形成されたポリプロピレン製軸芯1に帯状の正極板および負極板がセパレータを介して捲回された電極群7が収容されている。なお、本例では、円筒形容器8の外径は40mm、内径は39mmである。
<Overall configuration>
As shown in FIG. 1, the manufacture of a lithium ion capacitor 30 (hereinafter abbreviated as capacitor 30) of this embodiment includes a steel-bottomed cylindrical container (can) 8 plated with nickel. Yes. In the cylindrical container 8, a strip-shaped positive electrode plate and a negative electrode plate are wound through a separator on a polypropylene shaft core 1 having a hollow cylindrical shape and a plurality of slits (three in this example) formed in the vertical direction. The electrode group 7 is accommodated. In this example, the cylindrical container 8 has an outer diameter of 40 mm and an inner diameter of 39 mm.

<正極>
図2(A)、(B)に示すように、正極板2は、例えば、厚さ20μmのアルミニウム箔(正極集電体)W1の両面に、正極活物質として活性炭を含む正極活物質合剤W2が塗着されている(図1も参照)。アルミニウム箔W1は、長手方向に沿う一側が櫛状に切り欠かれており、この切り欠き残部からなる正極リード片2aと、正極リード片2aに隣接して多数の貫通孔が形成された孔明き形成部とで構成されている。また、孔明き形成部は、長手方向に沿ってリード片形成部に隣接する箇所に貫通孔が形成されていない貫通孔未形成部を有している。この孔明き形成部に該孔明き形成部の幅方向の長さに満たない長さで上述した正極活物質合剤W2が塗着されている。
<Positive electrode>
As shown in FIGS. 2A and 2B, the positive electrode plate 2 is made of, for example, a positive electrode active material mixture containing activated carbon as a positive electrode active material on both surfaces of an aluminum foil (positive electrode current collector) W1 having a thickness of 20 μm. W2 is applied (see also FIG. 1). The aluminum foil W1 is notched in a comb shape on one side along the longitudinal direction, and a positive electrode lead piece 2a made up of the remaining portion of the notch and a hole in which a number of through holes are formed adjacent to the positive electrode lead piece 2a. And a forming part. Further, the perforated forming part has a through hole non-formed part where a through hole is not formed at a location adjacent to the lead piece forming part along the longitudinal direction. The positive electrode active material mixture W2 described above is applied to the perforated portion with a length that is less than the length in the width direction of the perforated portion.

本例では、正極板2は次の寸法に設定されている:長手方向の長さ=2800mm、幅方向の長さa=90mm、孔明き形成部の幅方向の長さb=60mm、未塗布部の幅方向の長さc=30mm、孔明き形成部のうち貫通孔未形成部の幅方向の長さβ=0.5mm、孔明き形成部の正極活物質合剤W2の片面塗工厚=40μm(両面で80μm)、正極活物質合剤W2のかさ密度=0.5g/cm。また、詳細を後述するように、孔明き形成部のうちスラリ塗工幅eから正極活物質合剤W2が乾燥する前のスラリ流動で合剤が塗着される幅方向の長さα=0.2mm(概ね貫通孔1個分の幅に相当)に設定されている。孔明き形成部に形成された貫通孔は直径が0.2mmの円形で、開口率が20%であり、単位面積あたり貫通孔が略均等に形成されている。さらに、隣り合う正極リード片2aの間隔dは50mm、正極リード片2aの幅fは5mmに設定されている。なお、最終的な正極活物質合剤の塗着幅は(e+α)、孔明き形成部の幅方向の長さb=e+(α+β)、正極リード片2aの先端からの正極活物質合剤が未塗着の幅=c+βである。 In this example, the positive electrode plate 2 is set to the following dimensions: length in the longitudinal direction = 2800 mm, length a in the width direction a = 90 mm, length b in the width direction of the perforated forming portion = 60 mm, uncoated Length c = 30 mm in the width direction of the part, length β = 0.5 mm in the width direction of the through hole non-formed part of the perforated part, and single-sided coating thickness of the positive electrode active material mixture W2 in the perforated part = 40 μm (80 μm on both sides), bulk density of positive electrode active material mixture W2 = 0.5 g / cm 3 . In addition, as will be described in detail later, the length α in the width direction in which the mixture is applied by the slurry flow before the positive electrode active material mixture W2 is dried from the slurry coating width e of the perforated forming portion is set to α = 0. .2 mm (approximately equivalent to the width of one through hole). The through holes formed in the perforated forming portion are circular with a diameter of 0.2 mm, the opening ratio is 20%, and the through holes are formed substantially uniformly per unit area. Further, the interval d between the adjacent positive electrode lead pieces 2a is set to 50 mm, and the width f of the positive electrode lead pieces 2a is set to 5 mm. Note that the final coating width of the positive electrode active material mixture is (e + α), the length b in the width direction of the perforation forming portion is b = e + (α + β), and the positive electrode active material mixture from the tip of the positive electrode lead piece 2a is Uncoated width = c + β.

図2(A)および図3に示すように、正極活物質合剤W2が塗着された孔明き形成部の正極リード片2a側の端部の断面は、上述したように、スラリ塗工幅eから正極活物質合剤W2が乾燥する前のスラリ状態で最も外側の(貫通孔未形成部に最も近い)貫通孔まで流動して該貫通孔に入り込むことで、スラリ塗工幅eの塗工表面に対して鈍角状に(角度δ参照)傾斜している。   As shown in FIG. 2A and FIG. 3, the cross section of the end portion on the positive electrode lead piece 2a side of the perforated forming portion coated with the positive electrode active material mixture W2 is, as described above, the slurry coating width. e to the outermost through hole (closest to the through hole non-formed portion) in the slurry state before the positive electrode active material mixture W2 is dried, It is inclined obtusely with respect to the work surface (see angle δ).

<負極>
一方、負極板3も正極板2とほぼ同じ構造を有している。すなわち、負極板3は、例えば、厚さ16μmの銅箔(負極集電体)W3の両面に、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質合剤W4が塗着されている。銅箔W3は、長手方向に沿う一側が櫛状に切り欠かれており、この切り欠き残部からなる負極リード片3aと、負極リード片3aに隣接して配置され多数の貫通孔が形成された孔明き形成部とで構成されている。また、孔明き形成部は、長手方向に沿ってリード片形成部に隣接する箇所に貫通孔が形成されていない貫通孔未形成部を有している。この孔明き形成部に該孔明き形成部の幅方向の長さに満たない長さで上述した負極活物質合剤W4が塗着されている。
<Negative electrode>
On the other hand, the negative electrode plate 3 also has substantially the same structure as the positive electrode plate 2. That is, in the negative electrode plate 3, for example, a negative electrode active material mixture W4 capable of inserting and extracting lithium ions is coated on both surfaces of a copper foil (negative electrode current collector) W3 having a thickness of 16 μm. The copper foil W3 is notched in a comb shape on one side along the longitudinal direction, and is arranged adjacent to the negative electrode lead piece 3a composed of the remaining portion of the cutout and a large number of through holes. And a perforated forming portion. Further, the perforated forming part has a through hole non-formed part where a through hole is not formed at a location adjacent to the lead piece forming part along the longitudinal direction. The negative electrode active material mixture W4 described above is applied to the perforated forming portion with a length that is less than the length in the width direction of the perforated forming portion.

本例では、負極板3は次の寸法に設定されている:長手方向の長さ=3000mm、幅方向の長さa=92mm、孔明き形成部の幅方向の長さb=62mm、未塗布部の幅方向の長さc=30mm、孔明き形成部のうち貫通孔未形成部の幅方向の長さβ=0.5mm、孔明き形成部の負極活物質合剤W4の片面塗工厚=20μm(両面で40μm)、負極活物質合剤W4のかさ密度=1.0g/cm。また、詳細を後述するように、孔明き形成部のうちスラリ塗工幅eから負極活物質合剤W4が乾燥する前のスラリ流動で合剤が塗着される幅方向の長さα=0.2mm(概ね貫通孔1個分の幅に相当)に設定されている。孔明き形成部に形成された貫通孔は直径が0.2mmの円形で、開口率は20%であり、単位面積あたり貫通孔が略均等に形成されている。さらに、隣り合う負極リード片3aの間隔dは50mm、負極リード片3aの幅fは5mmに設定されている。なお、最終的な負極活物質合剤の塗着幅は(e+α)、孔明き形成部の幅方向の長さb=e+(α+β)、負極リード片3aの先端からの負極活物質合剤が未塗着の幅=c+βである。 In this example, the negative electrode plate 3 is set to the following dimensions: length in the longitudinal direction = 3000 mm, length in the width direction a = 92 mm, length in the width direction of the perforated forming portion b = 62 mm, uncoated Length c = 30 mm in the width direction of the portion, length β in the width direction of the through hole non-formed portion of the hole forming portion = 0.5 mm, single-sided coating thickness of the negative electrode active material mixture W4 in the hole forming portion = 20 μm (40 μm on both sides), bulk density of negative electrode active material mixture W4 = 1.0 g / cm 3 . Further, as will be described in detail later, the length α in the width direction in which the mixture is applied by the slurry flow before the negative electrode active material mixture W4 is dried from the slurry coating width e in the perforated forming portion. .2 mm (approximately equivalent to the width of one through hole). The through holes formed in the perforated forming part are circular with a diameter of 0.2 mm, the aperture ratio is 20%, and the through holes are formed substantially uniformly per unit area. Further, the interval d between the adjacent negative electrode lead pieces 3a is set to 50 mm, and the width f of the negative electrode lead piece 3a is set to 5 mm. Note that the final coating width of the negative electrode active material mixture is (e + α), the length b in the width direction of the perforated formation portion is b = e + (α + β), and the negative electrode active material mixture from the tip of the negative electrode lead piece 3a is Uncoated width = c + β.

また、正極板2と同様に、負極活物質合剤W4が塗着された孔明き形成部の負極リード片3a側の端部の断面は、上述したように、スラリ塗工幅eから負極活物質合剤W4が乾燥する前のスラリ状態で最も外側の(貫通孔未形成部に最も近い)貫通孔まで流動して該貫通孔に入り込むことで、スラリ塗工幅eの塗工表面に対して鈍角状に傾斜している。   Similarly to the positive electrode plate 2, the cross-section of the end portion on the negative electrode lead piece 3 a side of the perforated formation portion coated with the negative electrode active material mixture W 4 is from the slurry coating width e as described above. In the slurry state before the material mixture W4 is dried, the material mixture W4 flows to the outermost through hole (closest to the through hole non-formed part) and enters the through hole, so that the coating surface of the slurry coating width e is applied. And obtusely inclined.

<電極群>
図1に示すように、正極板2と負極板3とは、両極板が直接接触しないように、厚さ50μmの2枚の紙セパレータ4を介して、軸芯1を中心として断面渦巻き状に捲回され、電極群7が構成されている。なお、電極群7内には、積層体(図10の符号20A、20B参照)が捲回されているが、その内容については後述する。上述した正極リード片2aと負極リード片3aとは、それぞれ電極群7の互いに反対側に配置されており、セパレータ4の端から所定長さ(例えば、4mm)はみ出している。電極群7は、正極板2、負極板3、セパレータ4等の長さを調整することで、所定の内直径(例えば、9mm)および所定の外直径(例えば、38±0.1mm)に設定されている。なお、電極群7の捲回終端部は、巻き解けを防止するために、粘着テープを貼り付けることで固定されている。
<Electrode group>
As shown in FIG. 1, the positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3 have a spiral cross section around the shaft core 1 through two paper separators 4 having a thickness of 50 μm so that the two electrode plates do not directly contact each other. The electrode group 7 is formed by winding. In addition, although the laminated body (refer code | symbol 20A, 20B of FIG. 10) is wound in the electrode group 7, the content is mentioned later. The positive electrode lead piece 2a and the negative electrode lead piece 3a described above are arranged on the opposite sides of the electrode group 7 and protrude from the end of the separator 4 by a predetermined length (for example, 4 mm). The electrode group 7 is set to a predetermined inner diameter (for example, 9 mm) and a predetermined outer diameter (for example, 38 ± 0.1 mm) by adjusting the lengths of the positive electrode plate 2, the negative electrode plate 3, the separator 4, and the like. Has been. In addition, the winding termination | terminus part of the electrode group 7 is being fixed by sticking an adhesive tape in order to prevent unwinding.

<キャパシタ構造>
電極群7の下側には、電極群7の下端側端面に対向するように、負極板3からの電位を集電するための銅製の負極集電リング6が配置されている。負極集電リング6の内周面には軸芯1の下端部外周面が嵌着されている。負極集電リング6の外周縁には、負極板3から導出された負極リード片3aの先端部が超音波溶接で接合されている。負極集電リング6の下部には電気的導通のための銅製の負極リード板9が配置されており、負極リード板9は負極外部端子を兼ねる円筒形容器8の内底部に抵抗溶接で接合されている。負極集電リング6および負極リード板9はエポキシ樹脂等の樹脂製絶縁材11で覆われ、樹脂製絶縁材11は負極集電リング6の上部から円筒形容器8の内底面まで配されている構成を採用することができる。この場合、円筒形容器8の底部は樹脂製絶縁材11により詰め物がなされた状態となっている。
<Capacitor structure>
Below the electrode group 7, a copper negative electrode current collection ring 6 for collecting the potential from the negative electrode plate 3 is disposed so as to face the lower end side end face of the electrode group 7. The outer peripheral surface of the lower end portion of the shaft core 1 is fitted to the inner peripheral surface of the negative electrode current collecting ring 6. The tip of the negative electrode lead piece 3a led out from the negative electrode plate 3 is joined to the outer peripheral edge of the negative electrode current collecting ring 6 by ultrasonic welding. A copper negative electrode lead plate 9 for electrical continuity is disposed below the negative electrode current collecting ring 6, and the negative electrode lead plate 9 is joined to the inner bottom portion of the cylindrical container 8 also serving as a negative electrode external terminal by resistance welding. ing. The negative electrode current collecting ring 6 and the negative electrode lead plate 9 are covered with a resin insulating material 11 such as an epoxy resin, and the resin insulating material 11 is arranged from the upper part of the negative electrode current collecting ring 6 to the inner bottom surface of the cylindrical container 8. A configuration can be employed. In this case, the bottom of the cylindrical container 8 is filled with the resin insulating material 11.

一方、電極群7の上側には、電極群7の上端面と対向するように、軸芯1のほぼ延長線上に正極板2からの電位を集電するためのアルミニウム製の正極集電リング5が配置されている。正極集電リング5は軸芯1の上端部に嵌着されている。正極集電リング5の周囲から一体に張り出している鍔部周縁には、正極板2から導出された正極リード片2aの先端部が超音波溶接で接合されている。   On the other hand, on the upper side of the electrode group 7, an aluminum positive electrode current collecting ring 5 for collecting the electric potential from the positive electrode plate 2 substantially on the extension line of the shaft core 1 so as to face the upper end surface of the electrode group 7. Is arranged. The positive electrode current collecting ring 5 is fitted to the upper end portion of the shaft core 1. The tip of the positive electrode lead piece 2a led out from the positive electrode plate 2 is joined to the periphery of the flange integrally protruding from the periphery of the positive electrode current collecting ring 5 by ultrasonic welding.

正極集電リング5の上方には、正極外部端子を兼ねる容器蓋12が配置されている。容器蓋12は、下側に配置された蓋ケース12aと、上側に配置された蓋キャップ12bとで構成されており、これらが積層されて蓋ケース12aの周縁を蓋キャップ12bにかしめることで組み立てられている。なお、蓋ケース12aには、内圧上昇により開裂する開裂溝が形成されている。正極集電リング5の上面には、リボン状のアルミニウム箔を積層した2本の正極リード板10のうち1本の一側が接合されている。正極リード板10のもう1本の一側は、容器蓋12を構成する蓋ケース12aの外底面に接合されている。また、2本の正極リード板10の他端同士も接合されている。   A container lid 12 also serving as a positive electrode external terminal is disposed above the positive electrode current collecting ring 5. The container lid 12 includes a lid case 12a disposed on the lower side and a lid cap 12b disposed on the upper side, and these are laminated so that the periphery of the lid case 12a is caulked to the lid cap 12b. It is assembled. The lid case 12a has a cleavage groove that is cleaved when the internal pressure increases. One side of two positive electrode lead plates 10 in which ribbon-like aluminum foils are laminated is joined to the upper surface of the positive electrode current collecting ring 5. The other side of the positive electrode lead plate 10 is joined to the outer bottom surface of the lid case 12a that constitutes the container lid 12. The other ends of the two positive electrode lead plates 10 are also joined.

容器蓋12は、絶縁性および耐熱性を有する樹脂製ガスケット13を介して円筒形容器8の上部にかしめられている。このため、キャパシタ30の内部は密封されている。また、円筒形容器8内には、電極群7全体を浸潤可能な量の非水電解液(不図示)が、前記密封前に注液されている。非水電解液には、例えば、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比30:50:20の割合で混合した溶媒中にリチウム塩として6フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1モル/リットル溶解したものが用いることができる。なお、本例のキャパシタ30の定格容量は700Fである。   The container lid 12 is caulked on the upper part of the cylindrical container 8 through a resin gasket 13 having insulating properties and heat resistance. For this reason, the inside of the capacitor 30 is sealed. In the cylindrical container 8, a nonaqueous electrolyte solution (not shown) in an amount capable of infiltrating the entire electrode group 7 is injected before the sealing. Examples of the non-aqueous electrolyte include phosphorus hexafluoride as a lithium salt in a solvent in which ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and diethyl carbonate (DEC) are mixed at a volume ratio of 30:50:20. What melt | dissolved 1 mol / liter of lithium acid (LiPF6) can be used. In addition, the rated capacity of the capacitor 30 of this example is 700F.

<薄板状の金属リチウムと銅箔の積層体>
ここで、負極板2の負極活物質(本例では非晶質炭素)にリチウムイオンを吸蔵させるための薄板状の金属リチウムについて説明する。
図8(A)、(B)に示すように、薄板状の金属リチウムW5は、2枚の銅箔W3で挟持した積層体20として使用する。銅箔W3は負極板3を構成する銅箔W3と同じものを所定寸法に切断して用いることができる。すなわち、銅箔W3は、長手方向に沿う一側にタブ20a(負極リード片3aと同じものであるが混同を避けるためにタブという。)が形成されたタブ形成部と、タブ形成部に隣接して配置され多数の貫通孔が形成された孔明き形成部とを有しており、金属リチウムW5は、2枚の銅箔W3の孔明き形成部に当接して挟持されている。なお、負極板3で説明したように、孔明き形成部に形成された貫通孔は直径が0.2mmの円形で、開口率が20%であり、単位面積あたり貫通孔が略均等に形成されている。
<Laminated metal lithium and copper foil laminate>
Here, a thin plate-like metal lithium for occluding lithium ions in the negative electrode active material (in this example, amorphous carbon) of the negative electrode plate 2 will be described.
As shown in FIGS. 8A and 8B, the thin plate-like metallic lithium W5 is used as a laminated body 20 sandwiched between two copper foils W3. The same copper foil W3 that constitutes the negative electrode plate 3 can be used by cutting the copper foil W3 into a predetermined dimension. That is, the copper foil W3 is adjacent to the tab forming portion in which the tab 20a (which is the same as the negative electrode lead piece 3a but called a tab for avoiding confusion) is formed on one side along the longitudinal direction. The metal lithium W5 is sandwiched in contact with the hole forming portions of the two copper foils W3. As described in the negative electrode plate 3, the through holes formed in the perforated forming portion are circular with a diameter of 0.2 mm, the aperture ratio is 20%, and the through holes are formed substantially uniformly per unit area. ing.

銅箔W3に形成された孔明き形成部の面積は金属リチウムW5の面積より大きく、金属リチウムW5は孔明き形成部の中央部に配置されている。金属リチウムW5を銅箔W3に形成された孔明き形成部で挟持し金属リチウムW5と銅箔W3を重ねてロールで圧接すると、金属リチウムW5は粘性を発揮し、銅箔W3、金属リチウムW5、銅箔W3の積層体20とすることができる。   The area of the hole forming part formed in the copper foil W3 is larger than the area of the metal lithium W5, and the metal lithium W5 is arranged at the center of the hole forming part. When the metal lithium W5 is sandwiched between the perforated forming portions formed on the copper foil W3 and the metal lithium W5 and the copper foil W3 are stacked and pressed with a roll, the metal lithium W5 exhibits viscosity, and the copper foil W3, the metal lithium W5, It can be set as the laminated body 20 of the copper foil W3.

本実施形態の積層体20によれば、金属リチウムW5を両面から銅箔W3で挟持する場合、銅箔W3の金属リチウムW5への貼付作業性が、片面に貼付ける場合より向上する。すなわち、金属リチウムW5に銅箔W3を貼付ける工程をロール等で圧接する手法を用いて自動化する際に、片面だけに銅箔W3を貼付けようとすると、ロールに直接触れる金属リチウムW5はロール周面に貼付くため、ロール周面に金属リチウムW5の一部が残存しやすく、安定した作業に懸念がある。また、ロール周面に金属リチウムW5が貼付いたままになると、急激な酸化反応が起こりやすく危険である。これを避けるために紙等の副資材を用いて、金属リチウムW5とロール周面との直接接触を回避すると、圧接時の銅箔W3と紙の伸び率の差異から歪が生じて、しわの発生や、最悪の場合、金属リチウムW5や銅箔W3の切断が起こる。金属リチウムW5を両面から銅箔W3で挟持することにより、前記の懸念を回避でき、生産性が大幅に向上する。   According to the laminate 20 of the present embodiment, when the metallic lithium W5 is sandwiched between the copper foils W3 from both sides, the workability of attaching the copper foil W3 to the metallic lithium W5 is improved as compared to the case where the metallic lithium W5 is attached to one side. That is, when automating the process of affixing the copper foil W3 to the metal lithium W5 using a method of press-contacting with a roll or the like, if the copper foil W3 is to be affixed to only one side, the metal lithium W5 that directly touches the roll Since it sticks to the surface, a part of the lithium metal W5 tends to remain on the peripheral surface of the roll, and there is concern about stable work. Moreover, if the metallic lithium W5 remains stuck on the roll peripheral surface, a rapid oxidation reaction is likely to occur, which is dangerous. In order to avoid this, if a secondary material such as paper is used and direct contact between the metallic lithium W5 and the roll peripheral surface is avoided, distortion occurs due to the difference in elongation between the copper foil W3 and the paper at the time of pressure contact, and wrinkles Occurrence and in the worst case, cutting of metallic lithium W5 and copper foil W3 occurs. By sandwiching the metallic lithium W5 from both sides with the copper foil W3, the above-mentioned concerns can be avoided, and the productivity is greatly improved.

また、金属リチウムW5を両面から銅箔W3で挟持した積層体20は、取扱いが容易である。すなわち、金属リチウムW5の片面に銅箔W3を貼付けた場合に比べて、積層体20の折り曲げ強度が高いので、取り扱い中にしわ等が発生する懸念がない。また、切断強度が高いので切れにくい、金属リチウムW5に直接触れることがなくなるので安全である、取り扱い中に金属リチウムW5が剥れる心配がない等の利点がある。   Moreover, the laminate 20 in which the metallic lithium W5 is sandwiched from both sides by the copper foil W3 is easy to handle. That is, since the bending strength of the laminate 20 is higher than when the copper foil W3 is attached to one surface of the metal lithium W5, there is no concern that wrinkles or the like are generated during handling. In addition, since the cutting strength is high, there is an advantage that the metal lithium W5 is safe because it is difficult to cut, and the metal lithium W5 does not peel off during handling.

タブ20aは銅箔W3を切り欠くことにより櫛状に形成されており、所定間隔で複数のタブ20aが形成されていることが好ましいが、上述したように、負極板3の銅箔W3を共用しており、後述するように本例では、積層体20として提供される金属リチウムW5は電極群7の内周部および外周部の2箇所に配置(挿入)捲回されるため(図10参照)、内周部に配置捲回される積層体20のタブ20aが1つとなる場合もある。また、2枚の銅箔W3に形成されたタブ20aは同じ方向に導出されている。なお、銅箔W3は、長手方向に沿って、孔明き形成部のタブ形成部に隣接する箇所に貫通孔が形成されていない貫通孔未形成部を有している(図2の幅βを有する箇所)。   The tab 20a is formed in a comb shape by cutting out the copper foil W3, and a plurality of tabs 20a are preferably formed at a predetermined interval. However, as described above, the copper foil W3 of the negative electrode plate 3 is shared. In this example, as will be described later, the metal lithium W5 provided as the stacked body 20 is placed (inserted) and wound around the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the electrode group 7 (see FIG. 10). ), The tab 20a of the laminated body 20 arranged and wound around the inner periphery may be one. The tabs 20a formed on the two copper foils W3 are led out in the same direction. The copper foil W3 has a through hole non-formed portion where a through hole is not formed at a location adjacent to the tab forming portion of the perforated forming portion along the longitudinal direction (the width β in FIG. To have).

また、金属リチウムW5の総充填量(本例では内周部と外周部とに配置捲回された2つの積層体20の金属リチウムW5の合計量)は、負極板3の活物質合剤を構成する負極活物質にリチウムイオンを十分吸蔵可能な量に設定されるが、このような総充填量は負極活物質の材質、量を考慮して論理計算を行うとともに、実際にリチウムイオンの吸蔵を行って十分に吸蔵されたかを確認することで設定することができる。これにより、積層体20の金属リチウムW5を量産する場合の金属リチウムW5の面積および厚さの設定が可能となる。なお、本例では、金属リチウムW5として厚さ500μmを選択した。   Further, the total filling amount of metallic lithium W5 (in this example, the total amount of metallic lithium W5 of the two laminated bodies 20 arranged and wound on the inner peripheral portion and the outer peripheral portion) is the active material mixture of the negative electrode plate 3. The amount of lithium ions that can be occluded in the negative electrode active material is set to a value that can be occluded sufficiently, but such total filling amount is logically calculated in consideration of the material and amount of the negative electrode active material, and the lithium ion is actually occluded. It can be set by checking whether it has been fully occluded. Thereby, the area and thickness of the metal lithium W5 when the metal lithium W5 of the laminate 20 is mass-produced can be set. In this example, a thickness of 500 μm was selected as the metallic lithium W5.

上述したように、本実施形態では、金属リチウムW5は、積層体20として電極群7内で内周部(軸芯1の近傍)と外周部の2箇所に捲回されている(図10参照)。すなわち、負極板3が挟まれたセパレータ4の2面間で負極板3の捲回延長線上に配置されるように、負極板3の捲回前および捲回後に挿入捲回されている(図9も参照)が、配置ないし捲回詳細についてはさらに後述する。   As described above, in the present embodiment, the metallic lithium W5 is wound around the inner peripheral portion (in the vicinity of the shaft core 1) and the outer peripheral portion in the electrode group 7 as the laminate 20 (see FIG. 10). ). That is, it is inserted and wound before winding and after winding of the negative electrode plate 3 so as to be disposed on the winding extension line of the negative electrode plate 3 between the two surfaces of the separator 4 sandwiched between the negative electrode plates 3 (see FIG. 9), but the details of the arrangement or winding will be described later.

<活物質合剤の調製>
まず、正極活物質合剤および負極活物質合剤を調製する。正極活物質合剤は、例えば、正極活物質として比表面積が1000m/g以上の活性炭と、結着剤としてアクリル系バインダと、分散剤としてカルボキシメチルセルロース(CMC)と、導電助材としてアセチレンブラック等の導電性炭素粉末とを重量(質量)比で85:7:3:5となるように混合し、これに水(分散溶媒)を添加、混練して正極スラリを作製する。
<Preparation of active material mixture>
First, a positive electrode active material mixture and a negative electrode active material mixture are prepared. The positive electrode active material mixture includes, for example, activated carbon having a specific surface area of 1000 m 2 / g or more as a positive electrode active material, an acrylic binder as a binder, carboxymethyl cellulose (CMC) as a dispersant, and acetylene black as a conductive additive. A positive electrode slurry is prepared by mixing with conductive carbon powder such as 85: 7: 3: 5 in a weight (mass) ratio, adding water (dispersing solvent) thereto and kneading.

一方、負極活物質合剤は、例えば、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵・放出可能な非晶質炭素と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)と、導電助材としてアセチレンブラック等の導電性炭素材とを重量(質量)比90:5:5となるように混合し、これに分散溶媒のN−メチルピロリドン(NMP)を添加、混練して負極スラリを作製する。   On the other hand, the negative electrode active material mixture includes, for example, an amorphous carbon capable of occluding and releasing lithium ions as a negative electrode active material, polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and acetylene black as a conductive additive. The carbonaceous carbon material is mixed so that the weight (mass) ratio is 90: 5: 5, and the dispersion solvent N-methylpyrrolidone (NMP) is added and kneaded to prepare a negative electrode slurry.

<塗工>
次に、集電体へのスラリの塗工について説明する。以下、説明を簡単にするために、アルミニウム箔W1へのスラリの塗工について例示するが、銅箔W3についても同じである。図4(B)に示すように、アルミニウム箔Wへの塗工は、それぞれ塗工口を有する4つの塗工ヘッド21A、21B、22A、22Bと、攪拌機(不図示)を有し各塗工ヘッドにスラリを供給するスラリ貯留槽21C、21Dと、を備えた塗工装置21により行われる。上述したように作製された正極スラリは、スラリ貯留槽21C、21Dに一時的に貯留される。
<Coating>
Next, the application of slurry to the current collector will be described. Hereinafter, in order to simplify the explanation, the application of slurry to the aluminum foil W1 is exemplified, but the same applies to the copper foil W3. As shown in FIG. 4 (B), the coating on the aluminum foil W has four coating heads 21A, 21B, 22A and 22B each having a coating port, and a stirrer (not shown). This is performed by a coating device 21 including slurry storage tanks 21C and 21D that supply slurry to the head. The positive electrode slurry produced as described above is temporarily stored in the slurry storage tanks 21C and 21D.

図4(A)に示すように、本例の塗工装置21は、塗工ヘッド21Aと塗工ヘッド21Bとで正極板2の幅方向で2倍幅分のスラリを塗工し、塗工ヘッド22Aと塗工ヘッド22Bとで正極板2の幅方向で2倍幅分のスラリを塗工することで、合計4倍幅分の正極板2の塗工を同時に行うものである。   As shown in FIG. 4A, the coating apparatus 21 of this example applies a slurry of double width in the width direction of the positive electrode plate 2 with the coating head 21A and the coating head 21B. By applying a slurry of double width in the width direction of the positive electrode plate 2 with the head 22A and the coating head 22B, the positive electrode plate 2 for a total of four times the width is simultaneously applied.

アルミニウム箔供給部から供給されたアルミニウム箔Wは、図示しない駆動ローラおよび従動ローラを介して塗工装置21内を略垂直方向(図4の矢印V方向)に搬送される(図6も参照)。アルミニウム箔Wは搬送方向と交差する幅方向で長さがAに設定されている。塗工ヘッド21Aと塗工ヘッド21Bとは、搬送されるアルミニウム箔Wに対し、一面側(表面側)、他面側(裏面側)にそれぞれ配設されており、塗工ヘッド21Aの塗工口と塗工ヘッド21Bの塗工口とは、垂直方向で距離D(例えば、50mm)ずれた位置に配置されている(図4(B)参照)。同様に、塗工ヘッド22Aと塗工ヘッド22Bとは、搬送されるアルミニウム箔Wの一面側、他面側にそれぞれ配設されており、塗工ヘッド22Aの塗工口と塗工ヘッド21Bの塗工口とは、垂直方向で距離D(例えば、50mm)ずれた位置に配置されている。このため、本例では、図4(A)に示すように、アルミニウム箔Wの搬送方向上流側から下流側に向けて、塗工ヘッド22B、塗工ヘッド22A、塗工ヘッド21B、塗工ヘッド21Aの順で配設されている。なお、塗工ヘッド22B、塗工ヘッド22Aと塗工ヘッド21B、塗工ヘッド21Aとが垂直方向でずれて配設されているのは、アルミニウム箔Wの幅に対し各塗工ヘッドを並べた合計幅が大きいためである。   The aluminum foil W supplied from the aluminum foil supply unit is conveyed in a substantially vertical direction (in the direction of arrow V in FIG. 4) in the coating device 21 via a driving roller and a driven roller (not shown) (see also FIG. 6). . The length of the aluminum foil W is set to A in the width direction intersecting the transport direction. The coating head 21 </ b> A and the coating head 21 </ b> B are disposed on one surface side (front surface side) and the other surface side (back surface side), respectively, with respect to the aluminum foil W being conveyed. The mouth and the coating head of the coating head 21 </ b> B are arranged at a position shifted by a distance D (for example, 50 mm) in the vertical direction (see FIG. 4B). Similarly, the coating head 22A and the coating head 22B are respectively disposed on one side and the other side of the aluminum foil W to be conveyed, and the coating port of the coating head 22A and the coating head 21B The coating port is arranged at a position shifted by a distance D (for example, 50 mm) in the vertical direction. For this reason, in this example, as shown in FIG. 4A, the coating head 22B, the coating head 22A, the coating head 21B, and the coating head from the upstream side to the downstream side in the transport direction of the aluminum foil W. Arranged in the order of 21A. The coating head 22B, the coating head 22A, the coating head 21B, and the coating head 21A are arranged so as to be shifted in the vertical direction. The coating heads are arranged with respect to the width of the aluminum foil W. This is because the total width is large.

各塗工ヘッド21A、21B、22A、22Bの塗工口の搬送されるアルミニウム箔Wの幅方向(搬送方向と交差する方向)に対する長さは、アルミニウム箔W1のスラリ塗工幅eの2倍の2eに設定されており、塗工ヘッド21A、21Bの塗工口は、搬送されるアルミニウム箔Wの一側端(図4(A)に示す右端)を基準として順に、幅方向の一端(右端)がc+(α+β)の位置、幅方向の他端(左端)が{c+(α+β)+2e}の位置に配置されている。一方、塗工ヘッド22A、22Bの塗工口は、搬送されるアルミニウム箔Wの他側端(図4(A)に示す左端)を基準として順に、幅方向の一端(左端)がc+(α+β)の位置、幅方向の他端(右端)が{c+(α+β)+2e}の位置に配置されている。塗工ヘッド21A、21Bの塗工口の左端と塗工ヘッド22A、2Bの塗工口の右端とには、c+2(α+β)の間隔が設定されている。   The length of the coating head of each coating head 21A, 21B, 22A, 22B with respect to the width direction (direction intersecting the transport direction) of the aluminum foil W being transported is twice the slurry coating width e of the aluminum foil W1. 2e, and the coating ports of the coating heads 21A and 21B are arranged in order of one end (in the width direction) with reference to one side end (the right end shown in FIG. 4A) of the aluminum foil W being transported. The right end is arranged at the position c + (α + β), and the other end (left end) in the width direction is arranged at the position {c + (α + β) + 2e}. On the other hand, the coating ports of the coating heads 22A and 22B have one end (left end) in the width direction as c + (α + β) in order with respect to the other end (left end shown in FIG. 4A) of the aluminum foil W being conveyed. ) And the other end (right end) in the width direction are arranged at a position {c + (α + β) + 2e}. An interval of c + 2 (α + β) is set between the left end of the coating port of the coating heads 21A and 21B and the right end of the coating port of the coating heads 22A and 2B.

塗工装置21では、スラリ貯留槽21C、21Dに所定エア圧を加えることによりスラリ貯留槽21C、21D内に貯留されたスラリが各塗工ヘッド21A、21B、22A、22Bに供給され、各塗工ヘッド21A、21B、22A、22Bに所定のエア圧を加えることにより、各塗工ヘッドの塗工口から、搬送されるアルミニウム箔Wにスラリを表裏の両面とも略均等な厚さで塗工することができる。   In the coating apparatus 21, the slurry stored in the slurry storage tanks 21C and 21D is supplied to the coating heads 21A, 21B, 22A and 22B by applying a predetermined air pressure to the slurry storage tanks 21C and 21D. By applying a predetermined air pressure to the working heads 21A, 21B, 22A, 22B, the slurry is applied to the aluminum foil W being conveyed from the coating port of each coating head with a substantially uniform thickness on both the front and back surfaces. can do.

図5(A)に示すように、例えば、塗工機22Bの塗工口から吐出されたスラリは、搬送されるアルミニウム箔Wに形成された貫通孔内のエアを排出して他面(表面)側まで到達し、搬送されるアルミニウム箔Wに対して塗工ヘッド22Bの他面側に配置された塗工ヘッド22Aの塗工口からスラリが吐出されることにより、図5(B)に示すように、搬送されるアルミニウム箔Wの他面側にもスラリが塗工される。   As shown in FIG. 5A, for example, the slurry discharged from the coating port of the coating machine 22B discharges the air in the through-hole formed in the aluminum foil W to be conveyed to the other side (surface ) Side and the slurry is discharged from the coating port of the coating head 22A disposed on the other surface side of the coating head 22B with respect to the aluminum foil W to be conveyed. As shown, the slurry is also applied to the other side of the aluminum foil W being conveyed.

<乾燥>
図6に示すように、塗工装置21の下流側には乾燥機29が配置されている。アルミニウム箔Wに塗工されたスラリ(分散溶媒を含む)は、塗工装置21を経て乾燥機29に至るまで、略垂直方向に搬送され、塗工装置21によるスラリ塗工幅2eから、スラリが乾燥する前に、上述したように、貫通孔未形成部に最も近い貫通孔まで流動して該貫通孔に入り込む(図3も参照)ことで、アルミニウム箔Wへのスラリ塗工幅は2(e+α)となり、2α分塗工幅が広がる(図7も参照)。
<Drying>
As shown in FIG. 6, a dryer 29 is disposed on the downstream side of the coating device 21. The slurry (including the dispersion solvent) applied to the aluminum foil W is conveyed in a substantially vertical direction through the coating device 21 to the dryer 29, and from the slurry coating width 2e by the coating device 21, As described above, the slurry flows to the through hole closest to the through hole non-formed portion and enters the through hole (see also FIG. 3), so that the slurry coating width on the aluminum foil W is 2 (E + α), and the coating width increases by 2α (see also FIG. 7).

乾燥機29は、垂直方向に搬送されるアルミニウム箔Wに対し水平方向両側に複数のヒータなどの熱源が所定間隔で配置されており、アルミニウム箔Wに塗工されたスラリから分散溶媒を蒸発させるものである。スラリが塗工されたアルミニウム箔Wは、乾燥機29内を略垂直方向に搬送され、ヒータなどの熱源による加熱よりスラリを構成する分散溶媒が蒸発し、アルミニウム箔Wには正極活物質合剤が2(e+α)の幅でそれぞれ塗着され(図7参照)、乾燥後に金属や各種プラスチックなどでできたパイプ状のコアを芯とした巻き取り装置にてロール状に巻き取る。   In the dryer 29, heat sources such as a plurality of heaters are arranged at predetermined intervals on both sides in the horizontal direction with respect to the aluminum foil W conveyed in the vertical direction, and the dispersion solvent is evaporated from the slurry coated on the aluminum foil W. Is. The aluminum foil W coated with the slurry is conveyed in the dryer 29 in a substantially vertical direction, and the dispersion solvent constituting the slurry is evaporated by heating with a heat source such as a heater, and the aluminum foil W has a positive electrode active material mixture. Are coated in a width of 2 (e + α) (see FIG. 7), and after drying, they are wound into a roll by a winding device having a pipe-shaped core made of metal or various plastics as a core.

<リード片形成>
乾燥機29を出てロール状に巻き取られた正極板をリード片形成装置に移して引出し、スラリが塗工されていないアルミニウム箔W部分cを切り欠くことにより所定間隔で正極リード片2aを形成する。上述した切り欠きは、金属ローラに所定形状の刃物を埋め込んだ専用ローラ対23を配置し、専用ローラ対23を構成する2本のローラはともに駆動ローラであり、正極板をこのローラ対に通過させることにより、スラリを塗工していないアルミニウム箔W部分に所定間隔で複数の正極リード片2aを形成する。この工程は専用ローラ対23に代え、所定形状に刃物を埋め込んだ打ち抜き体を装着したプレス装置を、正極板の間欠送りと連動して作動させる工程でもよい。
<Lead piece formation>
The positive electrode plate wound out in a roll form from the dryer 29 is transferred to a lead piece forming apparatus and pulled out, and the positive electrode lead pieces 2a are removed at predetermined intervals by cutting out the aluminum foil W portion c not coated with slurry. Form. The above-described notch is provided with a dedicated roller pair 23 in which a blade having a predetermined shape is embedded in a metal roller, and the two rollers constituting the dedicated roller pair 23 are both drive rollers, and the positive plate passes through the roller pair. By doing so, a plurality of positive electrode lead pieces 2a are formed at predetermined intervals on the aluminum foil W portion where the slurry is not applied. This step may be a step of operating a press device equipped with a punched body in which a blade is embedded in a predetermined shape in conjunction with the intermittent feed of the positive electrode plate, instead of the dedicated roller pair 23.

<プレス>
専用ローラ対23の下流側には、正極活物質合剤が塗着されたアルミニウム箔Wの両面を所定の線圧でプレスするヒートローラ対24が配置されている。ヒートローラ対24を構成する2本のローラはともに駆動ローラであり、ローラ内には、ニクロム線やヒートランプ等の熱源が内蔵されている。正極活物質合剤が塗着されたアルミニウム箔は、ヒートローラ対24間を搬送され、上述した厚さおよびかさ密度に設定される。なお、以上の乾燥、プレス工程を経ることにより、正極スラリに対し正極活物質合剤の比重は1.25、固形分は30%、負極スラリに対し負極活物質合剤の比重は1.30、固形分は50%となる。
<Press>
A heat roller pair 24 that presses both surfaces of the aluminum foil W coated with the positive electrode active material mixture at a predetermined linear pressure is disposed on the downstream side of the dedicated roller pair 23. The two rollers constituting the heat roller pair 24 are both drive rollers, and a heat source such as a nichrome wire or a heat lamp is built in the rollers. The aluminum foil coated with the positive electrode active material mixture is conveyed between the heat roller pair 24 and set to the above-described thickness and bulk density. In addition, the specific gravity of the positive electrode active material mixture with respect to the positive electrode slurry is 1.25, the solid content is 30%, and the specific gravity of the negative electrode active material mixture with respect to the negative electrode slurry is 1.30 through the above drying and pressing steps. The solid content is 50%.

<分離>
ヒートローラ対24の下流側には、ループ機構25および切断装置26が配設されている。ループ機構25は、正極活物質合剤が塗着されたアルミニウム箔Wの切断装置26への搬送を調整するものであり、切断装置26は、正極活物質合剤が塗着されたアルミニウム箔Wを切断することにより幅方向で4枚分の正極板2に分離するものである。
<Separation>
A loop mechanism 25 and a cutting device 26 are disposed on the downstream side of the heat roller pair 24. The loop mechanism 25 adjusts the conveyance of the aluminum foil W coated with the positive electrode active material mixture to the cutting device 26, and the cutting device 26 uses the aluminum foil W coated with the positive electrode active material mixture. Is separated into four positive electrode plates 2 in the width direction.

ループ機構25は、アルミニウム箔Wをカイト状にループ搬送するための5つのローラで構成されている。5つのローラのうち1つのローラは水平方向に移動可能であり、常時矢印H方向にバネで付勢されている。このため、切断装置26によるアルミニウム箔Wの切断の際に、切断装置26内でアルミニウム箔Wの搬送が停止されても、1つのローラがバネで付勢され水平方向に移動することにより、搬送されるアルミニウム箔Wの張力を一定に保つことができる。   The loop mechanism 25 is composed of five rollers for loop-transporting the aluminum foil W in a kite shape. One of the five rollers is movable in the horizontal direction and is always biased by a spring in the direction of arrow H. For this reason, when the aluminum foil W is cut by the cutting device 26, even if the conveyance of the aluminum foil W is stopped in the cutting device 26, one roller is urged by a spring and moved in the horizontal direction. The tension of the aluminum foil W can be kept constant.

切断装置26は、ループ機構25の下流側に配置されており、アルミニウム箔Wに対して移動(進退)可能な板状の台座と、同じく、アルミニウム箔Wに対して移動(進退)可能で複数の切断部を有するカッタと、これらの台座およびカッタの両側に配設された駆動ローラとで構成されている。なお、駆動ローラは、ループ機構25までのアルミニウム箔Wの搬送駆動源とは異なる駆動源で動作する。   The cutting device 26 is disposed on the downstream side of the loop mechanism 25, and is a plate-like base that can move (advance and retreat) with respect to the aluminum foil W. And a driving roller disposed on both sides of the pedestal and the cutter. The driving roller operates with a driving source different from the conveyance driving source of the aluminum foil W up to the loop mechanism 25.

切断装置26内では、切断の際、アルミニウム箔Wの搬送が停止され(上述した駆動ローラの回転を停止し)、台座をアルミニウム箔W側に進出させ、カッタを、アルミニウム箔Wを介して台座方向に所定スピードで進出させることで、アルミニウム箔Wを幅方向で4枚分の正極板2に分離する。   In the cutting device 26, the conveyance of the aluminum foil W is stopped at the time of cutting (the rotation of the driving roller described above is stopped), the pedestal is advanced to the aluminum foil W side, and the cutter is placed on the pedestal via the aluminum foil W. The aluminum foil W is separated into four positive electrode plates 2 in the width direction by advancing in the direction at a predetermined speed.

図7は、切断装置26によるアルミニウム箔Wの切断位置を示したものである。ここで、確認のため、図4と図7とを比較することで、スラリ塗工幅と活物質塗着幅との相違について簡単に説明する。上述したように、スラリ塗工幅はそれぞれ2e、両端の未塗工幅はc+(α+β)、2つのスラリ塗工幅間の未塗工幅は{c+2(α+β)}である(図4参照)。一方、乾燥機29に搬送されるまでにスラリ塗工幅は2α分広がるため、図7に示すように、活物質塗着幅はそれぞれ2(e+α)、両端の未塗工幅はc+β、2つの活物質塗着幅間の未塗工幅はc+2βとなる。   FIG. 7 shows the cutting position of the aluminum foil W by the cutting device 26. Here, for confirmation, the difference between the slurry coating width and the active material coating width will be briefly described by comparing FIG. 4 and FIG. 7. As described above, the slurry coating width is 2e, the uncoated width at both ends is c + (α + β), and the uncoated width between the two slurry coated widths is {c + 2 (α + β)} (see FIG. 4). ). On the other hand, since the slurry coating width increases by 2α by the time it is conveyed to the dryer 29, the active material coating width is 2 (e + α) and the uncoated widths at both ends are c + β, 2 as shown in FIG. The uncoated width between the two active material coating widths is c + 2β.

アルミニウム箔Wの両側(左端側および右端側)には、上述した正極リード片2aが形成され、正極活物質合剤が塗着された合剤塗着幅間の中央にも正極リード片2aが形成される。また、正極活物質合剤が塗着された合剤塗着幅2(e+α)の中央も切断される。従って、このような塗工方式および切断方式を採用することにより、アルミニウム箔Wの幅を正極リード片2aの長さcの分を節約することができるとともに、正極板4倍幅分の正極リード片2aを一度に形成することができる。   The positive electrode lead piece 2a described above is formed on both sides (left end side and right end side) of the aluminum foil W, and the positive electrode lead piece 2a is also formed at the center between the mixture coating widths coated with the positive electrode active material mixture. It is formed. Further, the center of the mixture application width 2 (e + α) on which the positive electrode active material mixture is applied is also cut. Therefore, by adopting such a coating method and a cutting method, the width of the aluminum foil W can be saved by the length c of the positive electrode lead piece 2a, and the positive electrode lead corresponding to the double width of the positive electrode plate can be saved. The pieces 2a can be formed at a time.

図6に示すように、切断装置26では、正極活物質合剤が塗着されたアルミニウム箔Wを所定距離ずつバッチ処理により幅方向に4つに分離する。この間、ループ機構25の上述した1つのローラは図6の矢印H方向に移動しアルミニウム箔Wのループ機構25内での張力が保たれている。切断装置26での切断(カッタによる正極板2の幅方向での4枚分の分離)が終了すると、台座およびカッタをアルミニウム箔Wから退避する方向へ移動させ、駆動ローラを回転させる。これにより、ループ機構25の上述した1つのローラは図6の矢印H方向とは反対側に移動しアルミニウム箔Wのループ機構25内での張力を保つとともに、新たに(連続して)切断対象となるアルミニウム箔Wの部分を切断装置26に搬送する。   As shown in FIG. 6, in the cutting device 26, the aluminum foil W coated with the positive electrode active material mixture is separated into four in the width direction by batch processing by a predetermined distance. During this time, the above-described one roller of the loop mechanism 25 moves in the direction of the arrow H in FIG. 6 and the tension in the loop mechanism 25 of the aluminum foil W is maintained. When cutting by the cutting device 26 (separation of four sheets in the width direction of the positive electrode plate 2 by the cutter) is completed, the pedestal and the cutter are moved away from the aluminum foil W, and the drive roller is rotated. As a result, the above-described one roller of the loop mechanism 25 moves to the opposite side of the arrow H direction in FIG. 6 to maintain the tension of the aluminum foil W in the loop mechanism 25 and to be newly (continuously) cut. The portion of the aluminum foil W to be transferred is conveyed to the cutting device 26.

<巻取>
切断装置26の下流側には、幅方向で4枚分の正極板2に分離されたフープ状の正極板2を巻き取る正極板巻取リールが所定間隔隔てて配設されている。正極板巻取リールは上述した駆動ローラの回転と同期して回転を開始し、分離された4倍幅分の正極板2はロール状にそれぞれ正極板巻取リールを中心として巻き取られる。これにより、ロール状に巻き取られた(フープ状の)正極板2を得ることができる。
<Winding>
On the downstream side of the cutting device 26, a positive electrode plate take-up reel for winding the hoop-shaped positive electrode plate 2 separated into four positive electrode plates 2 in the width direction is disposed at a predetermined interval. The positive electrode plate take-up reel starts to rotate in synchronization with the rotation of the driving roller described above, and the separated positive electrode plate 2 for four times the width is wound around the positive electrode plate take-up reel in a roll shape. Thereby, the positive electrode plate 2 wound up in roll shape (hoop shape) can be obtained.

なお、ロール状に巻き取られた負極板3も同様の方法で得ることができる。また、ロール状に巻き取られた積層体20の圧延銅箔W3を作製する場合には、負極板3を作製する場合と比較し、スラリの塗布(活物質合剤の塗着)、乾燥、プレスが必要ないため、アルミニウム箔供給部からループ機構25または切断装置26に直接供給するようにしてもよいし、塗工装置21、乾燥機29およびヒートローラ対24での処理を行うことなく単に通過させるようにしてもよい。   In addition, the negative electrode plate 3 wound up in roll shape can also be obtained by the same method. Moreover, when producing the rolled copper foil W3 of the laminated body 20 wound up in a roll shape, as compared with the case of producing the negative electrode plate 3, application of slurry (application of active material mixture), drying, Since no pressing is required, the aluminum foil supply unit may supply the loop mechanism 25 or the cutting device 26 directly, or simply without performing the processing in the coating device 21, the dryer 29, and the heat roller pair 24. You may make it pass.

<捲回>
電極群7は、軸芯1を捲回中心として、2枚のセパレータ4を介して、正極板2および負極板3が直接接触せず、かつ、正極板2と2枚の積層体20が直接接触しないように捲回されることで構成される。以下、便宜上、電極群7の最内周に配置される(軸芯1の周面に当接する)セパレータを4A、電極群7の最外周に配置されるセパレータを4B、電極群7の内周部に配置される積層体を20A、電極群7の外周部に配置される積層体を20Bとして説明する。
<Turn>
In the electrode group 7, the positive electrode plate 2 and the negative electrode plate 3 are not in direct contact via the two separators 4 with the axial core 1 as the winding center, and the positive electrode plate 2 and the two laminates 20 are directly connected. It is configured by being wound so as not to touch. Hereinafter, for the sake of convenience, the separator disposed on the innermost periphery of the electrode group 7 (contacts the peripheral surface of the shaft core 1) is 4A, the separator disposed on the outermost periphery of the electrode group 7 is 4B, and the inner periphery of the electrode group 7 The laminated body arrange | positioned at a part is demonstrated as 20A, and the laminated body arrange | positioned at the outer peripheral part of the electrode group 7 is demonstrated as 20B.

捲回前の電極群7の配置を分解して説明すると、図9に示すように、積層体20A、負極板3、積層体20Bで一群を形成することができ、その背後(図9の紙面奥側)にセパレータ4A、その背後に正極板2、さらにその背後にセパレータ4Bを配置することで、捲回した場合でも上述した各構成部材間の短絡を防止することができる。   When the arrangement of the electrode group 7 before winding is disassembled and described, as shown in FIG. 9, a group can be formed by the laminated body 20A, the negative electrode plate 3, and the laminated body 20B, and behind that (the paper surface of FIG. 9). By arranging the separator 4A on the back side, the positive electrode plate 2 behind the separator 4B, and the separator 4B behind the separator 4A, the short circuit between the constituent members described above can be prevented even when wound.

電極群7の形成(捲回)は捲回装置で行われる。図11は、本例で使用される捲回装置27の要部(中央部)を模式的に示したものである。捲回装置27は、軸芯1を装着、回転可能な軸芯回転部(不図示)を有している。軸芯回転部の上部にはセパレータ4Bと正極板供給部が配置されている。捲回軸上部右から、時計回りの方向に、正極板2を供給する正極板供給部、セパレータ4Aを供給する第1のセパレータ供給部、積層体20を供給する積層体供給部、負極板3を供給する負極板供給部、セパレータ4Bを供給する第2のセパレータ供給部、の順で配置されており、各供給部はフープ状の供給物を所定長さで切断するカッタ(不図示)を有するとともに、搬送ローラ、搬送ガイド(不図示)を有している。   Formation (winding) of the electrode group 7 is performed by a winding device. FIG. 11 schematically shows the main part (central part) of the winding device 27 used in this example. The winding device 27 has an axis rotation part (not shown) that can be mounted and rotated with the axis 1. A separator 4B and a positive electrode plate supply unit are disposed on the upper portion of the shaft rotation unit. From the upper right of the winding shaft, in the clockwise direction, a positive electrode plate supply unit that supplies the positive electrode plate 2, a first separator supply unit that supplies the separator 4A, a laminate supply unit that supplies the laminate 20, and the negative electrode plate 3 Are arranged in the order of a negative electrode plate supply section for supplying a separator and a second separator supply section for supplying a separator 4B. Each supply section is provided with a cutter (not shown) for cutting a hoop-shaped supply by a predetermined length. In addition, it has a conveyance roller and a conveyance guide (not shown).

オペレータが操作ボタンを押下すると、図示しないロボットアームにより軸芯1が軸芯回転部に装着され、第1および第2のセパレータ供給部からそれぞれセパレータ4A、4Bの供給が開始され粘着テープで軸心に固定する。固定後、軸芯1の回転および第1および第2のセパレータ供給部からそれぞれセパレータ4A、4Bの供給が再開される。これにより、セパレータ4A、4Bは、少なくとも1周、好ましくは2ないし3周、軸芯1の周りに捲回される(図9も参照)。   When the operator depresses the operation button, the shaft core 1 is mounted on the shaft core rotating unit by a robot arm (not shown), and the supply of the separators 4A and 4B is started from the first and second separator supply units, respectively, and the axis is centered by the adhesive tape. Secure to. After fixing, the rotation of the shaft core 1 and the supply of the separators 4A and 4B from the first and second separator supply units are resumed. Thus, the separators 4A and 4B are wound around the shaft core 1 at least once, preferably 2 to 3 times (see also FIG. 9).

次に、積層体供給部から積層体20が供給される。積層体供給部の図示しないカッタは捲回1周分の長さでフープ状の積層体20を切断し、積層体供給部からの積層体20の供給を停止する。このような制御は、例えば、制御監視にエンコーダ用いてパルス数を管理するとともに、軸芯1の回転数を監視することで行うことができる。このように供給された積層体20は、上述した積層体20Aに対応する。次いで、負極板供給部から負極板3の供給が開始され1周以上捲回する。換言すれば、積層体20Aの捲回後に、負極板3の捲回が開始される。続いて、正極板供給部から正極板2の供給が開始される。上述したように、正極板2は負極板3より長手方向の長さが短いため、負極板3より正極板2の捲回が1周以上早く終了する。   Next, the stacked body 20 is supplied from the stacked body supply unit. A cutter (not shown) of the stacked body supply unit cuts the hoop-shaped stacked body 20 by a length corresponding to one turn of the winding, and stops the supply of the stacked body 20 from the stacked body supply unit. Such control can be performed, for example, by managing the number of pulses using an encoder for control monitoring and monitoring the number of rotations of the shaft core 1. The stacked body 20 supplied in this way corresponds to the above-described stacked body 20A. Next, the supply of the negative electrode plate 3 is started from the negative electrode plate supply unit, and is wound for one or more rounds. In other words, the winding of the negative electrode plate 3 is started after the stack 20A is wound. Subsequently, the supply of the positive electrode plate 2 is started from the positive electrode plate supply unit. As described above, since the positive electrode plate 2 has a shorter length in the longitudinal direction than the negative electrode plate 3, the winding of the positive electrode plate 2 ends more than one turn earlier than the negative electrode plate 3.

正極板供給部は、図示しないカッタで正極板2が所定の長さとなるように切断し、正極板2の供給を停止する。負極板2はなおも負極供給部から供給されるが、所定長さ供給すると、正極板2と同様に、カッタで切断され、負極板2の供給が停止される。次に、積層体供給部から積層体20が再度供給される。換言すれば、負極板3の捲回後に、積層体20の捲回が開始される。積層体供給部の図示しないカッタは捲回1周分の長さで積層体供給部からの積層体20を切断し、積層体20の供給を停止する。このように供給された積層体20は、上述した積層体20Bに対応する。   The positive electrode plate supply unit cuts the positive electrode plate 2 to a predetermined length with a cutter (not shown), and stops the supply of the positive electrode plate 2. The negative electrode plate 2 is still supplied from the negative electrode supply unit. However, when a predetermined length is supplied, like the positive electrode plate 2, the negative electrode plate 2 is cut by a cutter and the supply of the negative electrode plate 2 is stopped. Next, the stacked body 20 is supplied again from the stacked body supply unit. In other words, after the negative electrode plate 3 is wound, the winding of the stacked body 20 is started. A cutter (not shown) of the stacked body supply unit cuts the stacked body 20 from the stacked body supply unit by a length corresponding to one turn of winding and stops the supply of the stacked body 20. The stacked body 20 supplied in this manner corresponds to the above-described stacked body 20B.

第1および第2のセパレータ供給部はなおもセパレータ4A、4Bの供給を続行し、少なくとも1周、好ましくは2ないし3周捲回可能な長さに至ると、カッタでセパレータ4A、4Bを切断し、セパレータ4A、4Bの供給を停止する(図9も参照)。従って、セパレータ4A、4Bは捲回途中で切断されることはない。軸芯回転部はなおも軸芯1を回転させ、セパレータ4A、4Bが電極群7の外周を構成するまで回転を継続して、軸芯1の回転を停止後、重ねて切断し終端位置を合わせる。次に、電極群7の外周に捲回されたセパレータ4A、4Bの巻き解けを防止するために、電極群7の長手方向に沿って粘着テープが貼り付けられる。粘着テープの貼付は、図示を省略したテープ貼付部により行われる。次いで、電極群7(軸芯1)は、図示しないロボットアームにより軸芯回転部から脱着され、所定位置に配置され軸芯1を支持するための支持部を有する載置台上に載置され、1つの電極群7の捲回が終了する。   The first and second separator supply sections continue to supply the separators 4A and 4B, and the separators 4A and 4B are cut with a cutter when the length reaches at least one turn, preferably 2 to 3 turns. Then, the supply of the separators 4A and 4B is stopped (see also FIG. 9). Therefore, the separators 4A and 4B are not cut during winding. The shaft rotating section still rotates the shaft 1 and continues to rotate until the separators 4A and 4B constitute the outer periphery of the electrode group 7, and after stopping the rotation of the shaft 1, it is cut repeatedly and the end position is set. Match. Next, in order to prevent unwinding of the separators 4 </ b> A and 4 </ b> B wound around the outer periphery of the electrode group 7, an adhesive tape is attached along the longitudinal direction of the electrode group 7. Adhesion of the adhesive tape is performed by a tape application unit not shown. Next, the electrode group 7 (axial core 1) is detached from the axial core rotating part by a robot arm (not shown), and placed on a mounting table having a support part arranged at a predetermined position for supporting the axial core 1, The winding of one electrode group 7 is completed.

従って、図9に示すように、積層体20A、20Bは、負極板3が挟まれたセパレータ4Aの表面(図9に示すセパレータ4Aの紙面側の面)と、セパレータ4Bの裏面(図9に示すセパレータ4Bの背面側の面)との2面間で挟まれて捲回されているとともに、負極板3の捲回延長線上に配置されるように捲回されている。また、積層体20Aは負極板3の捲回前に捲回され、積層体20Bは負極板3の捲回後に捲回される。これにより、図10に示すように、電極群7の内周側および外周側にそれぞれ積層体20A、20Bが挿入捲回された電極群7を得ることができる。なお、図10では、正極リード片2a、負極リード片3aおよびタブ20aを捨象している。   Therefore, as shown in FIG. 9, the laminates 20A and 20B are composed of the surface of the separator 4A between which the negative electrode plate 3 is sandwiched (the surface on the paper surface side of the separator 4A shown in FIG. 9) and the back surface of the separator 4B (see FIG. 9). The separator 4 </ b> B is wound between the two surfaces of the separator 4 </ b> B and is wound so as to be disposed on the winding extension line of the negative electrode plate 3. The stacked body 20 </ b> A is wound before the negative electrode plate 3 is wound, and the stacked body 20 </ b> B is wound after the negative electrode plate 3 is wound. Thereby, as shown in FIG. 10, it is possible to obtain the electrode group 7 in which the laminated bodies 20 </ b> A and 20 </ b> B are inserted and wound on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the electrode group 7, respectively. In FIG. 10, the positive electrode lead piece 2a, the negative electrode lead piece 3a, and the tab 20a are omitted.

<組立>
図1に示すように、正極リード片2aを変形させ、その全てを、電極群7の軸芯1のほぼ延長線上にある正極集電リング5の周面付近に集合させ、接触させた後、正極リード片2aの先端部と周面とを超音波溶接して正極リード片2aを周面に接合する。一方、負極集電リング6と負極リード片3aとの接続操作も、正極集電リング5と正極リード片2aとの接合操作と同様に接合する。また、積層体20A、20Bのタブ20aの先端部も同様に負極集電リング6に接合する。なお、タブ20aおよび負極リード片3aの負極集電リング6への接合は同時に行われる。
<Assembly>
As shown in FIG. 1, after the positive electrode lead piece 2 a is deformed and all of the positive electrode lead pieces 2 a are gathered and brought into contact with each other in the vicinity of the peripheral surface of the positive electrode current collecting ring 5 substantially on the extension line of the axis 1 of the electrode group 7 The tip portion and the peripheral surface of the positive electrode lead piece 2a are ultrasonically welded to join the positive electrode lead piece 2a to the peripheral surface. On the other hand, the connecting operation between the negative electrode current collecting ring 6 and the negative electrode lead piece 3a is also joined in the same manner as the joining operation between the positive electrode current collecting ring 5 and the positive electrode lead piece 2a. The tip portions of the tabs 20a of the stacked bodies 20A and 20B are also joined to the negative electrode current collecting ring 6 in the same manner. The tab 20a and the negative electrode lead piece 3a are joined to the negative electrode current collecting ring 6 at the same time.

積層体20の負極板への電気的接続手段は、必ずしも上記に限定されず、タブ20aを設けずに、次のようにすることもできる。
(1)負極板3の捲回開始部分(捲回群の内側にあたる)に、積層体20を溶接またはリベット、または圧着して接続する。
(2)負極板3の捲回終り部分(捲回群の外側にあたる)に、積層体20を溶接またはリベット、または圧着して接続する。
(3)捲回途中で正負極板を切断し積層体20を溶接またはリベット、または圧着して負極板の端に接続する、さらに、捲回を続ける新たな負極板の端に、前記積層体20の反対端側を溶接またはリベット、または圧着して接続し、さらに捲回を行う。この操作中、セパレータは捲回終了まで切断しない。前記正負極板の切断は複数回行ってもよい。
(4)上記(1)から(3)の少なくとも一つ以上の操作を組み合わせる。
(5)捲回開始部分、捲回終り部分、捲回途中部分の少なくとも一箇所で、積層体20を負極板に直接接触するように配置する。正負極板、セパレータのいずれも途中で切断することはない。
(6)捲回開始部分、又は捲回終り部分、捲回途中部分の負極板に、活物質層非形成部(集電体剥き出しの部分)を予め形成しておき、該活物質層非形成部に積層体20を直接接触するように配置する。正負極板、セパレータのいずれも途中で切断することはない。
The means for electrically connecting the laminate 20 to the negative electrode plate is not necessarily limited to the above, and the following may be performed without providing the tab 20a.
(1) The laminated body 20 is connected to the winding start portion (corresponding to the inside of the winding group) of the negative electrode plate 3 by welding, rivet, or pressure bonding.
(2) The laminated body 20 is connected to the end portion of the negative electrode plate 3 (corresponding to the outside of the winding group) by welding, rivet, or pressure bonding.
(3) The positive and negative electrode plates are cut in the middle of winding and the laminate 20 is welded, riveted, or crimped to connect to the end of the negative electrode plate, and further, the laminate is attached to the end of the new negative electrode plate that continues to be wound. The opposite end side of 20 is connected by welding or rivet or crimping, and further winding is performed. During this operation, the separator is not cut until the end of winding. The positive and negative electrode plates may be cut a plurality of times.
(4) Combine at least one of the operations (1) to (3).
(5) The laminate 20 is disposed so as to be in direct contact with the negative electrode plate at at least one of a winding start portion, a winding end portion, and a winding intermediate portion. Neither the positive electrode plate nor the separator is cut in the middle.
(6) An active material layer non-formation part (current collector exposed part) is formed in advance on the negative electrode plate at the winding start part, or at the winding end part, or in the middle of the winding, and the active material layer is not formed. It arrange | positions so that the laminated body 20 may contact a part directly. Neither the positive electrode plate nor the separator is cut in the middle.

その後、正極集電リング5の周面全周に絶縁被覆を施す。すなわち、粘着テープを正極集電リング5の周面から電極群7外周面に亘って一重以上巻いて絶縁被覆とし、電極群7を円筒形容器8内に挿入する。絶縁被覆には、例えば、基材がポリイミドで、その片面にアクリレート系粘着剤を塗布した粘着テープを用いることができる。   Thereafter, an insulating coating is applied to the entire circumference of the positive electrode current collecting ring 5. That is, the adhesive tape is wound one or more times from the peripheral surface of the positive electrode current collecting ring 5 to the outer peripheral surface of the electrode group 7 to form an insulating coating, and the electrode group 7 is inserted into the cylindrical container 8. For the insulating coating, for example, an adhesive tape in which the base material is polyimide and an acrylate-based adhesive is applied on one surface thereof can be used.

負極集電リング6には予め電気的導通のための負極リード板9が溶接されており、円筒形容器8内に電極群7を挿入後、軸芯1の内周を利用して円筒形容器8の内底部と負極リード板9とを抵抗溶接により接合する。次いで、軸芯1の内周を利用して所定量のエポキシ樹脂を所定量注入することが好ましい。この場合、上述したように、軸芯1には縦方向に複数本のスリットが形成されているため(図9も参照)、エポキシ樹脂は、これらのスリットを介して円筒形容器8の内底面から負極集電リング6の上部まで進入し、負極リード板9および負極集電リング6はエポキシ樹脂で埋没するように覆われる。所定時間経過すると、注入されたエポキシ樹脂は固化して樹脂絶縁材11が形成される。   A negative electrode lead plate 9 for electrical conduction is welded to the negative electrode current collecting ring 6 in advance, and after the electrode group 7 is inserted into the cylindrical container 8, the cylindrical container is utilized using the inner periphery of the shaft core 1. 8 and the negative electrode lead plate 9 are joined by resistance welding. Next, it is preferable to inject a predetermined amount of epoxy resin using the inner periphery of the shaft core 1. In this case, as described above, since a plurality of slits are formed in the longitudinal direction in the shaft core 1 (see also FIG. 9), the epoxy resin passes through these slits to the inner bottom surface of the cylindrical container 8. The negative electrode lead plate 9 and the negative electrode current collector ring 6 are covered so as to be buried with an epoxy resin. When a predetermined time elapses, the injected epoxy resin is solidified to form the resin insulating material 11.

一方、正極集電リング5には、正極リード板10を溶接しておき、正極リード板10の他端を、円筒形容器8を封口するための容器蓋12の下面(蓋ケース12aの外底面)に接合する。上述したように、容器蓋12は、蓋ケース12aと蓋キャップ12bとで構成されており、これらが積層されて蓋ケース12aの周縁をかしめることによって予め組立てられている。なお、蓋ケース12aには、何らかの異常でリチウムイオンキャパシタの内圧が上昇したときに、安全のために所定の内圧に達したときに開裂する開裂溝が形成されている。開裂溝の開裂により、リチウムイオンキャパシタの内圧が開放される。   On the other hand, a positive electrode lead plate 10 is welded to the positive electrode current collecting ring 5, and the other end of the positive electrode lead plate 10 is connected to the lower surface of the container lid 12 for sealing the cylindrical container 8 (the outer bottom surface of the lid case 12a). ). As described above, the container lid 12 includes the lid case 12a and the lid cap 12b, which are assembled in advance by laminating them and caulking the periphery of the lid case 12a. The lid case 12a is formed with a cleavage groove that is cleaved when a predetermined internal pressure is reached for safety when the internal pressure of the lithium ion capacitor increases due to some abnormality. The internal pressure of the lithium ion capacitor is released by the cleavage of the cleavage groove.

次に、軸芯1の内周を利用して非水電解液を所定量円筒形容器8内に注入する。このような注液は安全性を確保するため低温環境下がよい。上述したように、軸芯1には複数本のスリットが形成されているため、これらのスリットを介して電極群7は非水電解液に浸潤される。その後、正極リード板10を折りたたむようにして容器蓋12で円筒形容器8に蓋をし、ガスケット13を介してかしめて密封することにより、キャパシタ30の組立体を作製する。   Next, a predetermined amount of non-aqueous electrolyte is injected into the cylindrical container 8 using the inner periphery of the shaft core 1. Such an injection is preferably in a low temperature environment to ensure safety. As described above, since the shaft core 1 has a plurality of slits, the electrode group 7 is infiltrated into the non-aqueous electrolyte through these slits. After that, the cylindrical lead 8 is covered with the container lid 12 so that the positive electrode lead plate 10 is folded, and caulked with a gasket 13 to be sealed, thereby producing an assembly of the capacitor 30.

<負極活物質へのリチウムの吸蔵>
次に、本実施形態のキャパシタ30の製造において、積層体20A、20Bの金属リチウムW5の負極活物質(非晶質炭素)への吸蔵方法について説明する。
<Occlusion of lithium in negative electrode active material>
Next, in the production of the capacitor 30 according to the present embodiment, a method for occluding the laminated bodies 20A and 20B in the negative electrode active material (amorphous carbon) of the metal lithium W5 will be described.

本例では、所定温度(例えば、室温)に管理された貯蔵室に所定期間(例えば、2週間〜4週間)、上記キャパシタ30の組立体を放置することで、非水電解液を電極群7に浸透させ、リチウムイオンを負極活物質に吸蔵させる。積層体20A、20Bのタブ20aは負極リード片3aとともに負極集電リング6に接合されているため、負極電位とリチウム電位との電位差により、所定期間の放置することで、金属リチウムW5は溶解し、負極板3の負極活物質(非晶質炭素)に吸蔵される。これにより、積層体20A、20Bに挟持された金属リチウムW5は溶解し、積層体20A、20Bはそれぞれ2枚の銅箔W3のみが残存配置されることになる。   In this example, the assembly of the capacitor 30 is left in a storage room managed at a predetermined temperature (for example, room temperature) for a predetermined period (for example, 2 weeks to 4 weeks), so that the non-aqueous electrolyte is supplied to the electrode group 7. The lithium ion is occluded in the negative electrode active material. Since the tabs 20a of the laminates 20A and 20B are joined to the negative electrode current collecting ring 6 together with the negative electrode lead piece 3a, the metallic lithium W5 is dissolved by being left for a predetermined period due to the potential difference between the negative electrode potential and the lithium potential. And occluded in the negative electrode active material (amorphous carbon) of the negative electrode plate 3. Thereby, the metallic lithium W5 sandwiched between the stacked bodies 20A and 20B is dissolved, and only the two copper foils W3 are left and disposed in each of the stacked bodies 20A and 20B.

ここで、キャパシタ30の組立体を所定期間放置する間、組立体を円筒形容器8の軸方向が水平になるように維持する。そして、所定期間放置の全期間又は一部の期間において、組立体を円筒形容器8の周方向に回転させる。前記周方向の回転は、円筒形容器8の外にある水平な軸の回りに組立体を回転させる方法を採用することができる。また、円筒形容器8の中心軸の回りに組立体を回転させる方法を採用してもよい。図13は、円筒形容器8の外にある水平な軸の回りにキャパシタ30の組立体を回転させるための製造装置を模式的に示した外観斜視図である。この製造装置は、水平な軸31の回りに回転駆動される回転部材32と、回転部材32の回転面内(本実施の態様では円盤状の回転部材32自体)に配置されたキャパシタ30の組立体の収容部33とを備えている。収容部33は、前記組立体を円筒形容器8の軸方向が水平になるように収容するものである。収容部33は、回転部材32に複数箇所に配置されている。各収容部33にキャパシタ30の組立体を収容し、水平な軸31の回りに回転部材32を回転させる。回転速度は特に限定するものではないが、遠心力の影響が少ない1.7×10−2〜3.5×10−4rpm(1回/分〜0.5回/日)が望ましい。 Here, while the capacitor 30 assembly is left for a predetermined period, the assembly is maintained so that the axial direction of the cylindrical container 8 is horizontal. Then, the assembly is rotated in the circumferential direction of the cylindrical container 8 during the whole period or a part of the period left for a predetermined period. For the circumferential rotation, a method of rotating the assembly around a horizontal axis outside the cylindrical container 8 can be adopted. Further, a method of rotating the assembly around the central axis of the cylindrical container 8 may be adopted. FIG. 13 is an external perspective view schematically showing a manufacturing apparatus for rotating the assembly of the capacitor 30 around a horizontal axis outside the cylindrical container 8. This manufacturing apparatus includes a rotating member 32 that is driven to rotate about a horizontal shaft 31 and a capacitor 30 that is disposed within the rotating surface of the rotating member 32 (in the present embodiment, the disk-shaped rotating member 32 itself). And a three-dimensional housing portion 33. The accommodating portion 33 accommodates the assembly so that the axial direction of the cylindrical container 8 is horizontal. The accommodating part 33 is arrange | positioned in the rotation member 32 at multiple places. The assembly of the capacitor 30 is accommodated in each accommodating portion 33, and the rotating member 32 is rotated around the horizontal shaft 31. The rotational speed is not particularly limited, but is preferably 1.7 × 10 −2 to 3.5 × 10 −4 rpm (1 time / minute to 0.5 times / day) that is less affected by centrifugal force.

各収容部33にキャパシタ30の組立体を収容した回転部材32を回転させる操作は、好ましくは、キャパシタ30の組立体を所定期間放置する間の全期間とする。なお、所定期間放置する間の一部の期間だけ回転させる操作をし、円筒形容器8内で遊離している非水電解液の電極群7への浸透を促進するようにしてもよい。非水電解液が電極群7に均一に浸透すれば、金属リチウムが溶解して負極板の活物質合剤を構成する負極活物質に吸蔵される工程も自ずと促進される。   The operation of rotating the rotating member 32 in which the assembly of the capacitor 30 is accommodated in each accommodating portion 33 is preferably the entire period during which the assembly of the capacitor 30 is left for a predetermined period. In addition, the operation of rotating only for a part of the period of leaving for a predetermined period may be performed to promote the permeation of the non-aqueous electrolyte released in the cylindrical container 8 into the electrode group 7. If the non-aqueous electrolyte uniformly penetrates into the electrode group 7, the process in which metallic lithium is dissolved and occluded in the negative electrode active material constituting the active material mixture of the negative electrode plate is naturally promoted.

キャパシタ30の組立体を、電極群7を構成する正負極板及びセパレータが捲回中心に向かう方向と同じ方向に回転させると、非水電解液を電極群7により浸透させやすくなるので好ましい。   It is preferable to rotate the assembly of the capacitor 30 in the same direction as the direction in which the positive and negative electrode plates and the separator constituting the electrode group 7 are directed toward the winding center, because the nonaqueous electrolyte can be easily permeated through the electrode group 7.

なお、本実施形態では、積層体20を電極群7の内周側と外周側との2箇所に挿入捲回した例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、図12に示すように、積層体20を電極群7内の1箇所に挿入捲回するようにしてもよい。このような形態では、負極板は2つに分割され、積層体20は、2つの負極板の間に捲回されるとともに、負極板が挟まれた2枚のセパレータ4A、4B間で負極板の捲回延長線上に配置されるように捲回される。この態様では、積層体20を捲回の中央(例えば、捲回開始から捲回終わりまでの長さの中間)に配置することが好ましい。正極板は負極板と対向するように2つに分割するようにしてもよい。この態様でも、セパレータ4A、4Bは、本実施形態と同様に、途中で切断されることなく電極群7内で捲回されていることが好ましい。積層体20は、必ずしも上記のように負極板の捲回延長線上に配置されなくてもよく、正極板と絶縁した状態で、負極板と直接またはセパレータを介して対向させるように配置してもよい。   In the present embodiment, an example in which the laminated body 20 is inserted and wound at two locations on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the electrode group 7 is shown, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 12, the laminate 20 may be inserted and wound at one place in the electrode group 7. In such a configuration, the negative electrode plate is divided into two, and the laminate 20 is wound between the two negative electrode plates, and the negative electrode plate is sandwiched between the two separators 4A and 4B sandwiched between the negative electrode plates. It is wound so as to be arranged on the extension line. In this aspect, it is preferable to arrange the laminated body 20 at the center of winding (for example, in the middle of the length from winding start to winding end). The positive electrode plate may be divided into two so as to face the negative electrode plate. Also in this aspect, it is preferable that the separators 4A and 4B are wound in the electrode group 7 without being cut halfway, as in this embodiment. The laminate 20 does not necessarily have to be disposed on the winding extension line of the negative electrode plate as described above, and may be disposed so as to face the negative electrode plate directly or via a separator while being insulated from the positive electrode plate. Good.

円筒形容器8の形状については、円筒状に限らず、断面が楕円状、小判状、矩形状のものも使用可能である。円筒状とは、横断面形状が円形のほか、楕円状、小判状、矩形状のものも、均等物として含む。   The shape of the cylindrical container 8 is not limited to a cylindrical shape, and an elliptical, oval, or rectangular cross section can be used. The term “cylindrical shape” includes not only a circular cross-sectional shape but also an elliptical, oval or rectangular shape as an equivalent.

また、本実施形態では、理解が容易なように、例として種々の数値を挙げて説明したが、特許請求の範囲で定義された数値でない限り、本発明がこれらに制限されるものでないことは云うまでもない。さらに、本実施形態では、リチウムイオンキャパシタを作製するための部材について具体的に例示したが、これらについても、特許請求の範囲で言及のない限り、本発明を制限するものではない。従って、本願出願時点で公知の部材や材料を用いることができる。   In the present embodiment, various numerical values are described as examples for easy understanding, but the present invention is not limited to these unless the numerical values are defined in the claims. Needless to say. Furthermore, in this embodiment, although the member for producing a lithium ion capacitor was illustrated concretely, this also does not restrict | limit this invention unless it mentions in a claim. Therefore, known members and materials can be used at the time of filing this application.

例えば、負極活物質には、天然黒鉛、人造黒鉛、MCMB(メゾフェーズカーボンマイクロビーズ)、MCF(メゾフェーズカーボンファイバ)、コークス、VGCF(気相成長炭素繊維)、難黒鉛化性炭素、ポリアセチレン系有機半導体、カーボンナノチューブ、これらの混合物、さらにこれらまたはこれらの混合物にホウ素、珪素、窒素などを導入したものを用いることができ、比表面積も例示したものに限られるものではない。また、正極活物質には、材料表面近傍に存在する電気二重層へのリチウムイオンおよび陰イオンの吸脱着を充放電に利用できるものであれば特に制限はなく、代表的な物質として活性炭が選択される。さらに、正負活物質の粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に本発明が制限されるものではない。   For example, the negative electrode active material includes natural graphite, artificial graphite, MCMB (mesophase carbon microbeads), MCF (mesophase carbon fiber), coke, VGCF (vapor growth carbon fiber), non-graphitizable carbon, polyacetylene series Organic semiconductors, carbon nanotubes, a mixture thereof, and those or a mixture thereof obtained by introducing boron, silicon, nitrogen or the like can be used, and the specific surface area is not limited to those exemplified. In addition, the positive electrode active material is not particularly limited as long as it can utilize the adsorption / desorption of lithium ions and anions to and from the electric double layer existing near the material surface for charging and discharging, and activated carbon is selected as a representative material. Is done. Further, the particle shape of the positive and negative active materials is not particularly limited to the present invention, such as scaly, spherical, fibrous, or massive.

また、負極活物質の結着剤には、エチレンアクリル酸系バインダ、ポリアクリル酸系バインダ、SBR系バインダ、NBR系バインダ、PVDF系バインダ、PVA系バインダおよびこれらの混合物等を用いるようにしてもよく、これらの水分散エマルジョンを用いることもできる。バインダに水分散エマルジョンを用いる場合は、好ましくはカルボキシメチルセルロースやPVA等の、高粘度の分散剤を添加する。   Further, as the binder for the negative electrode active material, an ethylene acrylic acid binder, a polyacrylic acid binder, an SBR binder, an NBR binder, a PVDF binder, a PVA binder, a mixture thereof, or the like may be used. Often, these water-dispersed emulsions can also be used. When using a water-dispersed emulsion for the binder, a high-viscosity dispersant such as carboxymethyl cellulose or PVA is preferably added.

正極活物質の結着剤には、エチレンアクリル酸系バインダ、ポリアクリル酸系バインダ、SBR系バインダ、NBR系バインダ、PVDF系バインダ、PVA系バインダ、PTFE系バインダおよびこれらの混合物等を用いるようにしてもよく、これらの水分散エマルジョンを用いることもできる。バインダに水分散のエマルジョンを用いる場合は、好ましくはカルボキシメチルセルロースやPVA等の、高粘度の分散剤を添加する。正極活物質のバインダが水分散バインダであると、キャパシタの特性上特に好ましい。   As the binder for the positive electrode active material, an ethylene acrylic acid binder, a polyacrylic acid binder, an SBR binder, an NBR binder, a PVDF binder, a PVA binder, a PTFE binder, a mixture thereof, and the like are used. These water-dispersed emulsions can also be used. When a water-dispersed emulsion is used for the binder, a high-viscosity dispersant such as carboxymethyl cellulose or PVA is preferably added. The binder of the positive electrode active material is particularly preferably a water-dispersed binder in terms of capacitor characteristics.

さらにまた、導電助材には、アセチレンブラックやケッチェンブラック、微粉砕した黒鉛粉末等の導電性炭素粉末を用いることもできる。   Furthermore, conductive carbon powders such as acetylene black, ketjen black, and finely pulverized graphite powder can be used as the conductive aid.

さらに、非水電解液には、一般的なリチウム塩を電解質とし、これを有機溶媒に溶解した電解液を使用してもよく、リチウム塩や有機溶媒にも特に制限されるものではない。例えば、電解質としては、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiPF6、LiB(C6H5)4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、(C2F5SO2)2NLi、(CF3SO2)2NLi等やこれらの混合物を用いることができる。さらにまた、非水電解液の有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ビニルカーボネート、トリフルオロメチルプロピレンカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル等又はこれら2種類以上の混合溶媒を用いるようにしてもよい。   Further, as the non-aqueous electrolyte, an electrolyte obtained by using a general lithium salt as an electrolyte and dissolving the electrolyte in an organic solvent may be used, and the lithium salt and the organic solvent are not particularly limited. For example, as the electrolyte, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiPF6, LiB (C6H5) 4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (C2F5SO2) 2NLi, (CF3SO2) 2NLi, or a mixture thereof can be used. Furthermore, as the organic solvent of the non-aqueous electrolyte, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, vinyl carbonate, trifluoromethyl propylene carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1, 2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methyl sulfolane, acetonitrile, propionitrile, etc., or a mixed solvent of two or more of these May be used.

さらにまた、セパレータとしては、多孔質基材が用いられ、例えば、クラフト紙等のセルロース系の多孔質基材、ポリエチレン、ポリプロポレン、ポリエチレンとポリプロピレンの複合、ポリエチレンテレフタレート、レーヨン、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド等の多孔質フィルム基材や、ガラス繊維からなる多孔質基材あるいはこれらを重ねて用いるようにしてもよい。   Further, as the separator, a porous substrate is used, for example, a cellulose-based porous substrate such as kraft paper, polyethylene, polypropylene, a composite of polyethylene and polypropylene, polyethylene terephthalate, rayon, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide. Such a porous film substrate such as glass fiber, a porous substrate made of glass fiber, or a combination thereof may be used.

そして、本実施形態では、積層体20の金属箔に銅箔を例示したが、本発明はこれに限ることなく、コスト等を考慮し、例えば、銅合金箔、ニッケル箔、ニッケル合金箔を用いるようにしてもよい。   And in this embodiment, although copper foil was illustrated to the metal foil of the laminated body 20, this invention is not restricted to this, For example, copper alloy foil, nickel foil, nickel alloy foil is used in consideration of cost etc. You may do it.

実施例1
上記実施の形態において、キャパシタ30の組立体を40℃に管理された貯蔵室に放置した。この放置は、図13に示した製造装置を使用して行ない、組立体を円筒形容器8の軸方向が水平になるように維持して、回転部材32の回転速度を1.4×10−3rpmとした。
そして、回転しながらの放置を開始してから4日経過後に、非水電解液の電極群7への浸透状況(遊離している非水電解液の有無)を、組立体を解体して確認した。また、回転しながらの放置を開始してから30日経過後に、金属リチウムの残存状況を、組立体を解体して確認した。その結果を表1に示す。
Example 1
In the above embodiment, the assembly of the capacitor 30 is left in a storage room controlled at 40 ° C. This leaving is performed using the manufacturing apparatus shown in FIG. 13, maintaining the assembly so that the axial direction of the cylindrical container 8 is horizontal, and the rotational speed of the rotating member 32 is 1.4 × 10 −. 3 rpm.
Then, after 4 days have passed since starting to stand while rotating, the state of penetration of the nonaqueous electrolyte into the electrode group 7 (presence of free nonaqueous electrolyte) is disassembled and confirmed. did. In addition, 30 days after starting to stand while rotating, the remaining state of metallic lithium was confirmed by disassembling the assembly. The results are shown in Table 1.

従来例1
キャパシタ30の組立体を40℃に管理された貯蔵室に放置した。この放置は、組立体を円筒形容器8の軸方向が水平になるように維持した定置状態を始終継続した。放置を開始してから4日経過後の非水電解液の電極群7への浸透状況と、30日経過後の金属リチウムの残存状況を、実施例1と同様に確認した。
Conventional Example 1
The assembly of the capacitor 30 was left in a storage room controlled at 40 ° C. This standing was continued throughout the stationary state in which the assembly was maintained so that the axial direction of the cylindrical container 8 was horizontal. The penetration state of the nonaqueous electrolyte into the electrode group 7 after 4 days from the start of standing and the remaining state of metallic lithium after 30 days were confirmed in the same manner as in Example 1.

従来例2
キャパシタ30の組立体を40℃に管理された貯蔵室に放置した。この放置は、組立体を円筒形容器8の軸方向が水平になるように維持し、放置を開始してから30日経過後までの間に、12時間毎に水平方向の上下を反転させた。放置を開始してから4日経過後の非水電解液の電極群7への浸透状況と、30日経過後の金属リチウムの残存状況を、実施例1と同様に確認した。
Conventional example 2
The assembly of the capacitor 30 was left in a storage room controlled at 40 ° C. In this standing, the assembly was maintained so that the axial direction of the cylindrical container 8 was horizontal, and the horizontal direction was inverted every 12 hours from the start of standing until 30 days had passed. The penetration state of the nonaqueous electrolyte into the electrode group 7 after 4 days from the start of standing and the remaining state of metallic lithium after 30 days were confirmed in the same manner as in Example 1.

Figure 2011035088
Figure 2011035088

表1から明らかなように、本発明によれば、円筒形容器の軸方向が水平になるように維持した状態で、キャパシタの組立体を円筒形容器の周方向に回転させるので、円筒形容器内で遊離している非水電解液は円筒形容器内でその周方向に絶えず移動し、非水電解液の電極群への円滑な浸透を図ることができる。
また、円筒形容器の軸方向が水平になるように維持した状態で、キャパシタの組立体を円筒形容器の周方向に回転させることにより、金属リチウムが溶解して負極板の活物質合剤に吸蔵されるのを促進できる。
As is apparent from Table 1, according to the present invention, the capacitor assembly is rotated in the circumferential direction of the cylindrical container while the axial direction of the cylindrical container is maintained horizontal. The non-aqueous electrolyte that is liberated inside moves continuously in the circumferential direction within the cylindrical container, and smooth penetration of the non-aqueous electrolyte into the electrode group can be achieved.
In addition, by rotating the capacitor assembly in the circumferential direction of the cylindrical container while maintaining the axial direction of the cylindrical container to be horizontal, the metallic lithium dissolves and becomes an active material mixture of the negative electrode plate. Can be occluded.

2 正極板
3 負極板
4 セパレータ
5 正極集電リング(正極集電部材)
6 負極集電リング(負極集電部材)
7 電極群
8 円筒形容器
20 積層体
20a タブ
30 キャパシタ
31 水平な軸
32 回転部材
33 収容部
W1 アルミニウム箔(第1の金属箔)
W3 銅箔(金属箔、第2の金属箔)
W5 金属リチウム
2 Positive electrode plate 3 Negative electrode plate 4 Separator 5 Positive electrode current collecting ring (positive electrode current collecting member)
6 Negative current collector ring (negative current collector)
7 Electrode group 8 Cylindrical container 20 Laminate 20a Tab 30 Capacitor 31 Horizontal shaft 32 Rotating member 33 Housing portion W1 Aluminum foil (first metal foil)
W3 copper foil (metal foil, second metal foil)
W5 Lithium metal

Claims (12)

金属箔に活物質合剤が塗着された正極板と、金属箔に活物質合剤が塗着された負極板とをセパレータを介して捲回した電極群と、非水電解液と、前記電極群および前記非水電解液を収容する円筒形容器と、を備えたリチウムイオンキャパシタの製造方法であって、
薄板状の金属リチウムを前記電極群内または前記電極群に隣接して前記正極板と絶縁した状態で予め配置しておき、
前記金属リチウムを配置した電極群と前記非水電解液を前記円筒形容器に収容して円筒形容器を密封し、前記密封した組立体を、前記金属リチウムが溶解して前記負極板の活物質合剤を構成する負極活物質に吸蔵されるように所定期間放置し、
前記所定期間放置の全体又は一部の期間において、前記円筒形容器の軸方向が水平になるように維持した状態で、前記組立体を前記円筒形容器の周方向に回転させることを特徴とするリチウムイオンキャパシタの製造方法。
An electrode group in which a positive electrode plate coated with an active material mixture on a metal foil and a negative electrode plate coated with an active material mixture on a metal foil are wound through a separator, a non-aqueous electrolyte, and A cylindrical container containing an electrode group and the non-aqueous electrolyte, and a method for producing a lithium ion capacitor comprising:
Preliminarily arranged in a state in which the thin plate-like metal lithium is insulated from the positive electrode plate in the electrode group or adjacent to the electrode group,
The electrode group in which the metallic lithium is arranged and the non-aqueous electrolyte are accommodated in the cylindrical container to seal the cylindrical container, and the sealed assembly is dissolved in the metallic lithium so that the active material of the negative electrode plate Leave for a predetermined period to be occluded by the negative electrode active material constituting the mixture,
The assembly is rotated in the circumferential direction of the cylindrical container while maintaining the axial direction of the cylindrical container to be horizontal during the whole or part of the predetermined period. A method for manufacturing a lithium ion capacitor.
周方向の回転が、前記円筒形容器の外にある水平な軸の回りに前記組立体を回転させるものである請求項1記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。   The method of manufacturing a lithium ion capacitor according to claim 1, wherein the rotation in the circumferential direction rotates the assembly around a horizontal axis outside the cylindrical container. 周方向の回転が、前記円筒形容器の中心軸の回りに前記組立体を回転させるものである請求項1記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。   The method of manufacturing a lithium ion capacitor according to claim 1, wherein the rotation in the circumferential direction rotates the assembly around a central axis of the cylindrical container. 前記金属リチウムを電極群に配置する操作は、前記金属リチウムを前記負極板の捲回開始前、捲回途中、捲回終了後の少なくとも1箇所に捲回し配置するものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。   The operation of arranging the metallic lithium in the electrode group is characterized by winding and arranging the metallic lithium in at least one place before the winding of the negative electrode plate, in the middle of winding, or after the winding. The manufacturing method of the lithium ion capacitor of any one of Claims 1-3. 前記金属リチウムを前記負極板に対向するように配置することを特徴とする請求項4記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。   5. The method of manufacturing a lithium ion capacitor according to claim 4, wherein the metallic lithium is disposed so as to face the negative electrode plate. 前記負極板を長手方向で少なくとも2つに分割し、前記金属リチウムを前記分割した負極板の間に捲回し配置することを特徴とする請求項4に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。   5. The method of manufacturing a lithium ion capacitor according to claim 4, wherein the negative electrode plate is divided into at least two in the longitudinal direction, and the metallic lithium is wound between the divided negative electrode plates. 前記少なくとも1箇所に捲回し配置する金属リチウムは、1周以下で捲回することを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。   The method of manufacturing a lithium ion capacitor according to any one of claims 4 to 6, wherein the metallic lithium wound and disposed at at least one place is wound in one turn or less. 前記金属リチウムは、前記負極板の活物質合剤が塗着された負極集電体と導通していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。   The said lithium metal is electrically connected with the negative electrode electrical power collector with which the active material mixture of the said negative electrode plate was apply | coated, The manufacturing of the lithium ion capacitor of any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. Method. 前記金属リチウムは、長手方向に沿う一側にタブが形成されたタブ形成部と、前記タブ形成部に隣接して配置され多数の貫通孔が形成された孔明き形成部とを有する金属箔の前記孔明き形成部に少なくとも片面が当接して保持された積層体として使用され、前記積層体の金属箔が前記負極板の活物質合剤が塗着された負極集電体と導通していることを特徴とする請求項8に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。   The metallic lithium is a metal foil having a tab forming portion in which a tab is formed on one side along the longitudinal direction, and a perforated forming portion that is arranged adjacent to the tab forming portion and has a plurality of through holes. Used as a laminate in which at least one surface is in contact with and held in the perforated forming portion, and the metal foil of the laminate is electrically connected to the negative electrode current collector coated with the active material mixture of the negative electrode plate The method for producing a lithium ion capacitor according to claim 8. 前記金属リチウムが、2枚の前記金属箔の孔明き形成部に当接して挟持された積層体であることを特徴とする請求項9に記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。   10. The method of manufacturing a lithium ion capacitor according to claim 9, wherein the metal lithium is a laminate in which the metal lithium is held in contact with the perforated portions of the metal foil. 前記組立体を、電極群を構成する正負極板及びセパレータが捲回中心に向かう方向と同じ方向に回転させることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のリチウムイオンキャパシタの製造方法。   The method of manufacturing a lithium ion capacitor according to claim 1, wherein the assembly is rotated in the same direction as a direction in which the positive and negative electrode plates and the separator constituting the electrode group are directed toward the winding center. . 金属箔に活物質合剤が塗着された正極板と、金属箔に活物質合剤が塗着された負極板とをセパレータを介して捲回した電極群と、非水電解液と、前記電極群および前記非水電解液を収容する円筒形容器と、前記電極群内または前記電極群に隣接して前記正極板と絶縁した状態で配置した薄板状の金属リチウムとを備え、前記金属リチウムを配置した電極群と前記非水電解液を前記円筒形容器に収容して円筒形容器を密封したリチウムイオンキャパシタ組立体を、前記円筒形容器の軸方向が水平になるように維持した状態で、前記組立体を前記円筒形容器の周方向に回転させるものであって、
水平な軸の回りに回転駆動される回転部材と、前記回転部材の回転面内に配置された前記組立体の収容部とを備え、前記収容部は、複数箇所に配置されるとともに、各収容部は、前記組立体を円筒形容器の軸方向が水平になるように収容するものであることを特徴とするリチウムイオンキャパシタの製造装置。
An electrode group in which a positive electrode plate coated with an active material mixture on a metal foil and a negative electrode plate coated with an active material mixture on a metal foil are wound through a separator, a non-aqueous electrolyte, and A cylindrical container containing the electrode group and the non-aqueous electrolyte; and a thin plate-like metal lithium disposed in the electrode group or adjacent to the electrode group and insulated from the positive electrode plate, the metal lithium The lithium ion capacitor assembly in which the electrode group and the non-aqueous electrolyte are accommodated in the cylindrical container and the cylindrical container is sealed is maintained in a state where the axial direction of the cylindrical container is maintained horizontal. , Rotating the assembly in the circumferential direction of the cylindrical container,
A rotating member that is driven to rotate about a horizontal axis; and an accommodating portion of the assembly that is disposed within a rotating surface of the rotating member, the accommodating portions being disposed at a plurality of locations, and each accommodating portion The part accommodates the assembly so that the axial direction of the cylindrical container is horizontal.
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