JP2558449B2 - リチウム二次電池用の正極の製造方法 - Google Patents
リチウム二次電池用の正極の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はリチウム二次電池用の正極の製造方法に係わ
り、さらに詳しくはその正極合剤の定量秤取方法の改良
に関する。
り、さらに詳しくはその正極合剤の定量秤取方法の改良
に関する。
リチウム二次電池の正極は、一般に正極活物質とバイ
ンダーとを混合して調製した正極合剤粉末を加圧成形す
ることによって作製される。このリチウム二次電池の電
気容量は正極規制になっている関係上、正極合剤の秤量
は正確に行う必要があり、その定量秤取は小数点以下４
桁の電子天秤で重量を測定することによって行われてい
た。
ンダーとを混合して調製した正極合剤粉末を加圧成形す
ることによって作製される。このリチウム二次電池の電
気容量は正極規制になっている関係上、正極合剤の秤量
は正確に行う必要があり、その定量秤取は小数点以下４
桁の電子天秤で重量を測定することによって行われてい
た。
そして、正極活物質としては二硫化チタン（TiS2）が
層状の結晶構造を有し、リチウムイオンの拡散定数が大
きいことから好適に使用され、正極合剤は一般にこの二
硫化チタンの粉末とバインダーとしてのポリテトラフル
オロエチレン粉末とを混合することによって調製される
が、二硫化チタンは水分を吸収して分解を起こし電気容
量の低下を引き起こすので、正極合剤の重量測定はアル
ゴンガスや乾燥空気の雰囲気中で行われていた。
層状の結晶構造を有し、リチウムイオンの拡散定数が大
きいことから好適に使用され、正極合剤は一般にこの二
硫化チタンの粉末とバインダーとしてのポリテトラフル
オロエチレン粉末とを混合することによって調製される
が、二硫化チタンは水分を吸収して分解を起こし電気容
量の低下を引き起こすので、正極合剤の重量測定はアル
ゴンガスや乾燥空気の雰囲気中で行われていた。
しかし、その測定時の雰囲気中にはアルゴンガスや乾
燥空気の対流があるため電子天秤に風圧がかかって測定
誤差が生じやすく、また秤量した正極合剤が秤取壜の側
壁に付着して正極合剤量のバラツキが生じ、リチウム二
次電池が主として対象とするような小形の電池では、そ
のようなわずかな正極合剤量のバラツキでも大きな影響
を受け、電気容量がバラツクという問題があった。
燥空気の対流があるため電子天秤に風圧がかかって測定
誤差が生じやすく、また秤量した正極合剤が秤取壜の側
壁に付着して正極合剤量のバラツキが生じ、リチウム二
次電池が主として対象とするような小形の電池では、そ
のようなわずかな正極合剤量のバラツキでも大きな影響
を受け、電気容量がバラツクという問題があった。
この発明は従来のリチウム二次電池用の正極が有して
いた正極合剤の秤取量のバラツキの発生を解決し、安定
した品質を有するリチウム二次電池用の正極を提供する
ことを目的とする。
いた正極合剤の秤取量のバラツキの発生を解決し、安定
した品質を有するリチウム二次電池用の正極を提供する
ことを目的とする。
本発明では、正極合剤と集電体とをロールなどによっ
て一定密度で、かつ一定厚さのシート状に予備成形し、
これを所定の寸法に打抜くことにより、実質上の正極合
剤の秤量を行い、それによって正極合剤の秤取量のバラ
ツキを防止し、以後、打抜かれた集電体付きのタブレッ
ト（錠剤）状の正極合剤を金型に入れ高圧力成形機で密
度２〜3g/cm3に本成形して正極を製造し、得られた正極
を電池に組み込み、電気容量のバラツキの少ない品質の
安定したリチウム二次電池が得られるようにしたのであ
る。
て一定密度で、かつ一定厚さのシート状に予備成形し、
これを所定の寸法に打抜くことにより、実質上の正極合
剤の秤量を行い、それによって正極合剤の秤取量のバラ
ツキを防止し、以後、打抜かれた集電体付きのタブレッ
ト（錠剤）状の正極合剤を金型に入れ高圧力成形機で密
度２〜3g/cm3に本成形して正極を製造し、得られた正極
を電池に組み込み、電気容量のバラツキの少ない品質の
安定したリチウム二次電池が得られるようにしたのであ
る。
本発明において、正極合剤の秤量は上述したように予
備成形したシート状正極合剤を所定寸法に打抜くことに
よって行われる。つまり、シート状正極合剤の密度、厚
さを一定に予備成形し、かつそれをいくらの寸法に打抜
けば正極合剤量がいくらになるかをあらかじめ求めてお
き、打抜いたタブレット状の正極合剤を一々天秤で重量
測定しなくとも所望量の正極合剤が電池内に充填できる
ようにしたものである。ただし、打抜き後、確認のた
め、秤量してもよいことはもちろんである。このように
正極合剤の実質的秤量を正極合剤の予備成形後に行うの
で、乾燥空気の対流や秤取壜の側壁への付着による正極
合剤の秤量バラツキを防止でき、正極合剤のバラツキ発
生が少なくなるのである。
備成形したシート状正極合剤を所定寸法に打抜くことに
よって行われる。つまり、シート状正極合剤の密度、厚
さを一定に予備成形し、かつそれをいくらの寸法に打抜
けば正極合剤量がいくらになるかをあらかじめ求めてお
き、打抜いたタブレット状の正極合剤を一々天秤で重量
測定しなくとも所望量の正極合剤が電池内に充填できる
ようにしたものである。ただし、打抜き後、確認のた
め、秤量してもよいことはもちろんである。このように
正極合剤の実質的秤量を正極合剤の予備成形後に行うの
で、乾燥空気の対流や秤取壜の側壁への付着による正極
合剤の秤量バラツキを防止でき、正極合剤のバラツキ発
生が少なくなるのである。
本発明において、正極合剤をシート状に予備成形する
にあたり、集電体と共にシート状に成形するのは、薄い
シート状にする場合、正極合剤だけでは崩れて所望の形
状、つまり一定厚さのシート状を保ち得なくなるおそれ
があるので、集電体に保持体としての役目を果たさせる
ためである。
にあたり、集電体と共にシート状に成形するのは、薄い
シート状にする場合、正極合剤だけでは崩れて所望の形
状、つまり一定厚さのシート状を保ち得なくなるおそれ
があるので、集電体に保持体としての役目を果たさせる
ためである。
また、タブレット状の正極合剤を金型に入れて高圧力
成形機で２〜3g/cm3という高密度に本成形するのは、予
備成形しただけでは密度がせいぜい1.7g/cm3程度までし
かならず、密度が低すぎてそのままでは限られた容積内
に所望量の活物質を充填できないからである。その際
に、密度を２〜3g/cm3にするのは、密度が2g/cm3未満で
は上述したように所望電気量の活物質の充填が困難であ
り、一方、密度が3g/cm3より大きくなると、放電時にリ
チウムイオンが正極内に入って放電生成物を生成したと
きに、その体積増加分を正極が吸収することができず、
その結果、電池ふくれや電池破壊が生じるからである。
成形機で２〜3g/cm3という高密度に本成形するのは、予
備成形しただけでは密度がせいぜい1.7g/cm3程度までし
かならず、密度が低すぎてそのままでは限られた容積内
に所望量の活物質を充填できないからである。その際
に、密度を２〜3g/cm3にするのは、密度が2g/cm3未満で
は上述したように所望電気量の活物質の充填が困難であ
り、一方、密度が3g/cm3より大きくなると、放電時にリ
チウムイオンが正極内に入って放電生成物を生成したと
きに、その体積増加分を正極が吸収することができず、
その結果、電池ふくれや電池破壊が生じるからである。
そして、本成形にあたって、金型に入れるのは、金型
内に入れずに高圧力で加圧すると正極合剤が径方向外方
に逃げて、密度が上がらず、所望の密度すなわち２〜3g
/cm3という高密度に成形できないからである。
内に入れずに高圧力で加圧すると正極合剤が径方向外方
に逃げて、密度が上がらず、所望の密度すなわち２〜3g
/cm3という高密度に成形できないからである。
二硫化チタン粉末100重量部とポリテトラフルオロエ
チレン粉末10重量部とを混合して正極合剤を調製した。
正極側の集電体としては線径0.07mmのステンレス鋼線を
網目60メッシュに平織したステンレス鋼網を用い、第１
図に示すように、正極合剤粉末1aを２本の鉄製ロール1
1、12間に供給し、ロール間隙を通すことによってシー
ト状にし、ロール11、13間でガイドローラー14によって
導かれた前記のステンレス鋼網からなる集電体２に圧着
し、集電体２付きで厚さ1.0mm（許容範囲1.0±0.01mm）
のシート状正極合剤1bにした。これを打抜き金型で直径
7.0mm（許容範囲7.0±0.01mm）に打抜き、ついで、それ
を金型内に入れ加圧力1.7t/cm2で加圧成形して正極合剤
密度が2.3g/cm3の集電体付きの正極を得た。上記正極の
設定正極合剤量は37mgである。なお、上記シート状正極
合剤の形成およびそれの所定寸法への打抜きは相対湿度
２％以下に調製した乾燥空気中で行われた。
チレン粉末10重量部とを混合して正極合剤を調製した。
正極側の集電体としては線径0.07mmのステンレス鋼線を
網目60メッシュに平織したステンレス鋼網を用い、第１
図に示すように、正極合剤粉末1aを２本の鉄製ロール1
1、12間に供給し、ロール間隙を通すことによってシー
ト状にし、ロール11、13間でガイドローラー14によって
導かれた前記のステンレス鋼網からなる集電体２に圧着
し、集電体２付きで厚さ1.0mm（許容範囲1.0±0.01mm）
のシート状正極合剤1bにした。これを打抜き金型で直径
7.0mm（許容範囲7.0±0.01mm）に打抜き、ついで、それ
を金型内に入れ加圧力1.7t/cm2で加圧成形して正極合剤
密度が2.3g/cm3の集電体付きの正極を得た。上記正極の
設定正極合剤量は37mgである。なお、上記シート状正極
合剤の形成およびそれの所定寸法への打抜きは相対湿度
２％以下に調製した乾燥空気中で行われた。
このようにして得た集電体付き正極を用い、以下に示
すように電池組立を行い、第２図に示す構造で直径11.6
mm、高さ2.0mmの扁平形のリチウム二次電池を作製し
た。
すように電池組立を行い、第２図に示す構造で直径11.6
mm、高さ2.0mmの扁平形のリチウム二次電池を作製し
た。
まず、負極缶３の内面にスポット溶接したステンレス
鋼網からなる負極側の集電体４にリチウム板を圧着した
後、４−メチル−1,3−ジオキソランと1,2−ジメトキシ
エタンとの混合溶媒にLiPF6を1.0モル／溶解した電解
液を少量注入し、その上からアルミニウム板を圧着し、
さらに電解液を少量注入した後、再度、その上からリチ
ウム板を圧着し、その上に微孔性ポリプロピレンフィル
ム6aとポリプロピレン不織布6bからなるセパレータ６を
載置し、ついで残りの電解液を注入して、前記リチウム
とアルミニウムとが電解液の存在下で合金化して負極５
が形成されるようにした。つぎに前記の集電体２付きの
正極１を載置し、正極缶７を嵌合して、正極缶７の開口
縁を内方に締め付け、負極缶３の周辺折り返し部にあら
かじめ嵌合しておいたポリプロピレン製のガスケット８
をかしめて封口し、電池組立を行った。
鋼網からなる負極側の集電体４にリチウム板を圧着した
後、４−メチル−1,3−ジオキソランと1,2−ジメトキシ
エタンとの混合溶媒にLiPF6を1.0モル／溶解した電解
液を少量注入し、その上からアルミニウム板を圧着し、
さらに電解液を少量注入した後、再度、その上からリチ
ウム板を圧着し、その上に微孔性ポリプロピレンフィル
ム6aとポリプロピレン不織布6bからなるセパレータ６を
載置し、ついで残りの電解液を注入して、前記リチウム
とアルミニウムとが電解液の存在下で合金化して負極５
が形成されるようにした。つぎに前記の集電体２付きの
正極１を載置し、正極缶７を嵌合して、正極缶７の開口
縁を内方に締め付け、負極缶３の周辺折り返し部にあら
かじめ嵌合しておいたポリプロピレン製のガスケット８
をかしめて封口し、電池組立を行った。
比較のため、従来法に従い、上記と同様の二硫化チタ
ン粉末とポリテトラフルオロエチレン粉末からなる正極
合剤粉末を相対湿度２％に調整した乾燥空気中で設定値
37mgで秤量壜を用いて電子天秤で秤取し、それを前記と
同様の平織ステンレス鋼網を配置した成形用金型に移
し、1.7t/cm2で加圧成形して正極合剤密度2.3g/cm3の集
電体付き正極を作製し、以後、前記と同様にして直径1
1.6mm、高さ2.0mmのボタン形リチウム二次電池を組み立
てた。
ン粉末とポリテトラフルオロエチレン粉末からなる正極
合剤粉末を相対湿度２％に調整した乾燥空気中で設定値
37mgで秤量壜を用いて電子天秤で秤取し、それを前記と
同様の平織ステンレス鋼網を配置した成形用金型に移
し、1.7t/cm2で加圧成形して正極合剤密度2.3g/cm3の集
電体付き正極を作製し、以後、前記と同様にして直径1
1.6mm、高さ2.0mmのボタン形リチウム二次電池を組み立
てた。
〔発明の効果〕 上記のような本発明の方法と従来法でリチウム二次電
池をそれぞれ10個ずつ製造し、それらの電気容量を測定
した結果を第１表に示す。
池をそれぞれ10個ずつ製造し、それらの電気容量を測定
した結果を第１表に示す。
第１表に示すように、本発明の方法による場合は従来
法に比べて電気容量のバラツキが少なく、また電気容量
が大きかった。このことから、本発明の方法では、正極
合剤の秤取量のバラツキが、従来法に比べて少なく、か
つ設定値からの減少も少なく、正確に行われたものと考
えられる。
法に比べて電気容量のバラツキが少なく、また電気容量
が大きかった。このことから、本発明の方法では、正極
合剤の秤取量のバラツキが、従来法に比べて少なく、か
つ設定値からの減少も少なく、正確に行われたものと考
えられる。
以上説明したように、本発明では正極合剤の定量秤取
を一旦予備成形した後に行うことによって、正極合剤の
秤取量のバラツキを少なくし、それによって電気容量の
バラツキの少ない品質の安定したリチウム二次電池用の
正極を提供することができた。
を一旦予備成形した後に行うことによって、正極合剤の
秤取量のバラツキを少なくし、それによって電気容量の
バラツキの少ない品質の安定したリチウム二次電池用の
正極を提供することができた。
第１図は本発明において正極合剤と集電体とを予備成形
してシート状にする状態を示す概略断面図、第２図は本
発明に係る正極を用いたリチウム二次電池の一例を示す
断面図である。 １……正極、1a……正極合剤粉末、1b……シート状正極
合剤、２……正極側の集電体、５……負極、６……セパ
レータ
してシート状にする状態を示す概略断面図、第２図は本
発明に係る正極を用いたリチウム二次電池の一例を示す
断面図である。 １……正極、1a……正極合剤粉末、1b……シート状正極
合剤、２……正極側の集電体、５……負極、６……セパ
レータ
Claims (1)
- 【請求項１】正極合剤と集電体とを予備成形してシート
状にし、得られた集電体付きのシート状正極合剤を集電
体と共に所定の寸法に打抜いた後、金型に入れ高圧力成
形機で密度２〜3g/cm3に本成形することを特徴とするリ
チウム二次電池用の正極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60275387A JP2558449B2 (ja) | 1985-12-07 | 1985-12-07 | リチウム二次電池用の正極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60275387A JP2558449B2 (ja) | 1985-12-07 | 1985-12-07 | リチウム二次電池用の正極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62136758A JPS62136758A (ja) | 1987-06-19 |
| JP2558449B2 true JP2558449B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=17554781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60275387A Expired - Fee Related JP2558449B2 (ja) | 1985-12-07 | 1985-12-07 | リチウム二次電池用の正極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2558449B2 (ja) |
-
1985
- 1985-12-07 JP JP60275387A patent/JP2558449B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62136758A (ja) | 1987-06-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |