JP3533903B2 - 非円筒形電池及びその製造法 - Google Patents
非円筒形電池及びその製造法Info
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- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
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- Secondary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、正極と負極をセパ
レータを介して捲回した捲回電極群を非円筒形の電池ケ
ースに収容した非円筒形電池及びその製造法に関するも
のである。詳しくは、このような非円筒形電池の高率放
電性能改善に関するものである。
レータを介して捲回した捲回電極群を非円筒形の電池ケ
ースに収容した非円筒形電池及びその製造法に関するも
のである。詳しくは、このような非円筒形電池の高率放
電性能改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、捲回電極群を角柱形電池ケースに
収容するには、ほぼ円柱形状に捲回した捲回電極群を加
圧して横断面を長円ないしは楕円形にした非円柱形状の
捲回電極群を収容する方法と、初めから非円柱形状に捲
回した捲回電極群を収容する方法とがある。前者の方法
では、捲回電極群を非円柱形状にする時に過度な圧力が
加えられることとなり、電極活物質が脱落したり、電極
自身が圧力に耐えられずに破断する問題が生じる。後者
の方法によれば前者の問題は回避できる。後者の方法を
実現するには、例えば特開平６−１６８７３６号公報に
示されている様に平板状の軸芯を用いて電極とセパレー
タを捲回し、捲回後に前記軸芯を抜き取る技術がある。
後者の方法から得られる捲回電極群には、捲回中心部に
抜き取った軸芯分だけの空間ができてしまう。この空間
が存在すると捲回電極群は、捲回時に受けていた圧力が
低下し、その結果電池になった後で電極を加圧する力が
低下する問題が生じる。電極を加圧する力が弱まると、
電極活物質と集電体との密着性が良好でなくなり高率放
電特性が悪化したり、活物質が容易に集電体から剥離、
脱落して充放電サイクル性能が劣る。電極を加圧する手
段として、正極と負極をセパレータを介して積層した電
極群を用いた角柱形電池の例が、特開平５−１３０５４
号公報に開示されている。この技術では、電池ケースの
電極積層面に相対する壁面を内側に湾曲させて電極群を
その積層方向に加圧し、電極活物質と集電体との密着性
を良好なものとしている。
収容するには、ほぼ円柱形状に捲回した捲回電極群を加
圧して横断面を長円ないしは楕円形にした非円柱形状の
捲回電極群を収容する方法と、初めから非円柱形状に捲
回した捲回電極群を収容する方法とがある。前者の方法
では、捲回電極群を非円柱形状にする時に過度な圧力が
加えられることとなり、電極活物質が脱落したり、電極
自身が圧力に耐えられずに破断する問題が生じる。後者
の方法によれば前者の問題は回避できる。後者の方法を
実現するには、例えば特開平６−１６８７３６号公報に
示されている様に平板状の軸芯を用いて電極とセパレー
タを捲回し、捲回後に前記軸芯を抜き取る技術がある。
後者の方法から得られる捲回電極群には、捲回中心部に
抜き取った軸芯分だけの空間ができてしまう。この空間
が存在すると捲回電極群は、捲回時に受けていた圧力が
低下し、その結果電池になった後で電極を加圧する力が
低下する問題が生じる。電極を加圧する力が弱まると、
電極活物質と集電体との密着性が良好でなくなり高率放
電特性が悪化したり、活物質が容易に集電体から剥離、
脱落して充放電サイクル性能が劣る。電極を加圧する手
段として、正極と負極をセパレータを介して積層した電
極群を用いた角柱形電池の例が、特開平５−１３０５４
号公報に開示されている。この技術では、電池ケースの
電極積層面に相対する壁面を内側に湾曲させて電極群を
その積層方向に加圧し、電極活物質と集電体との密着性
を良好なものとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の特開平
５−１３０５４号公報の技術では、電極群は電極の積層
方向に加圧されるだけである。従って、角柱形電池ケー
スに収容した捲回電極群にこの技術を適用しても、捲回
電極群は湾曲した相対する壁面の間で加圧されるだけで
あり、この加圧方向と直交する方向には加圧されないた
め、その部分が加圧不足となる。本発明が解決しようと
する課題は、横断面が長円ないしは楕円形の非円柱形状
の捲回電極群を非円筒形の電池ケースに収容した非円筒
形電池において、捲回電極群をほぼ全周から加圧できる
非円筒形電池を提供することである。
５−１３０５４号公報の技術では、電極群は電極の積層
方向に加圧されるだけである。従って、角柱形電池ケー
スに収容した捲回電極群にこの技術を適用しても、捲回
電極群は湾曲した相対する壁面の間で加圧されるだけで
あり、この加圧方向と直交する方向には加圧されないた
め、その部分が加圧不足となる。本発明が解決しようと
する課題は、横断面が長円ないしは楕円形の非円柱形状
の捲回電極群を非円筒形の電池ケースに収容した非円筒
形電池において、捲回電極群をほぼ全周から加圧できる
非円筒形電池を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明に係る非円筒形電池は、正極１１と負極１
２をセパレータ１３を介して捲回した捲回電極群４を非
円筒形の電池ケース６に収容した電池において、捲回電
極群４の捲回中心に耐電解液性の変形可能部材１を配置
してなり、変形可能部材１は、捲回電極群４側面の相対
する一方向から受けた加圧力で変形し、当該加圧方向と
直交する方向に捲回電極群４を押圧した状態にあること
を特徴とする。変形可能部材１は、捲回電極群４上端か
ら下端までの実質的に全域に亘って捲回中心に配置され
る。この変形可能部材１を捲回電極群の捲回中心に配置
し（図３）、捲回電極群外寸を電池ケース内寸よりも大
きする等し、捲回電極群を電池ケースに収容する時に捲
回電極群を側面から加圧圧縮して電池ケースへの収容を
可能とする。そして捲回電極群の圧縮変形とともに、変
形可能部材１も扁平に圧縮変形されることにより、変形
可能部材１が捲回電極群を内側から押圧するように作用
する（図５）。上記変形可能部材１の具体例として、図
１に示すような横断面が楕円形の筒状体や、図示しない
が流体（液体、気体、ゾル、粉体等）を耐電解液性の延
伸可能な材質からなる袋に封入したもの等が挙げられ
る。また上記変形可能部材は弾性体であることが、変形
・復元を繰り返す意味で好ましい。また上記変形可能部
材の材質はプラスチックや金属が好適である。
めに、本発明に係る非円筒形電池は、正極１１と負極１
２をセパレータ１３を介して捲回した捲回電極群４を非
円筒形の電池ケース６に収容した電池において、捲回電
極群４の捲回中心に耐電解液性の変形可能部材１を配置
してなり、変形可能部材１は、捲回電極群４側面の相対
する一方向から受けた加圧力で変形し、当該加圧方向と
直交する方向に捲回電極群４を押圧した状態にあること
を特徴とする。変形可能部材１は、捲回電極群４上端か
ら下端までの実質的に全域に亘って捲回中心に配置され
る。この変形可能部材１を捲回電極群の捲回中心に配置
し（図３）、捲回電極群外寸を電池ケース内寸よりも大
きする等し、捲回電極群を電池ケースに収容する時に捲
回電極群を側面から加圧圧縮して電池ケースへの収容を
可能とする。そして捲回電極群の圧縮変形とともに、変
形可能部材１も扁平に圧縮変形されることにより、変形
可能部材１が捲回電極群を内側から押圧するように作用
する（図５）。上記変形可能部材１の具体例として、図
１に示すような横断面が楕円形の筒状体や、図示しない
が流体（液体、気体、ゾル、粉体等）を耐電解液性の延
伸可能な材質からなる袋に封入したもの等が挙げられ
る。また上記変形可能部材は弾性体であることが、変形
・復元を繰り返す意味で好ましい。また上記変形可能部
材の材質はプラスチックや金属が好適である。
【０００５】また、上記の課題を解決するための上記と
は別の本発明に係る非円筒形電池は、正極１１と負極１
２をセパレータ１３を介して捲回した捲回電極群４を非
円筒形の電池ケース６に収容した電池であり、捲回電極
群４の捲回中心に少なくとも２枚の平板部材を実質的に
同一平面上に配置するとともに平板部材間には楔部材を
配置してなり、前記平板部材は、捲回電極群４が平板部
材の平面に直角な方向から受けた加圧力で平板部材間に
侵入した楔部材により平板部材間隔を広げられて、捲回
電極群４を押圧した状態にあることを特徴とする。図２
に、捲回中心に配置する平板部材２ａ、２ｂと楔部材３
の一例を示す。少なくとも１つの側面が丸みを帯びた２
枚の平板部材２ａ、２ｂと楔部材３からなり、２枚の平
板部材の丸みを帯びた側面と楔部材の側面とが接触した
状態にある。平板部材と楔部材を上記のような位置関係
のまま捲回電極群４の捲回中心に配置し（図４）、捲回
電極群４外寸を電池ケース６内寸よりも大きする等し、
捲回電極群４を電池ケース６に収容する時に捲回電極群
４を側面から加圧圧縮して電池ケース６への収容を可能
とする。捲回電極群４の圧縮は、平板部材２ａ、２ｂの
平面に直角な方向から行い、この時の圧力で、楔部材３
が平板部材２ａ、２ｂ間に侵入し、平板部材２ａ、２ｂ
間隔を広げて捲回電極群４を内側から押圧するように作
用する（図６）。平板部材２ａ、２ｂ及び楔部材３の
数、形状等は、上記作用を有する範囲で変更可能であ
る。
は別の本発明に係る非円筒形電池は、正極１１と負極１
２をセパレータ１３を介して捲回した捲回電極群４を非
円筒形の電池ケース６に収容した電池であり、捲回電極
群４の捲回中心に少なくとも２枚の平板部材を実質的に
同一平面上に配置するとともに平板部材間には楔部材を
配置してなり、前記平板部材は、捲回電極群４が平板部
材の平面に直角な方向から受けた加圧力で平板部材間に
侵入した楔部材により平板部材間隔を広げられて、捲回
電極群４を押圧した状態にあることを特徴とする。図２
に、捲回中心に配置する平板部材２ａ、２ｂと楔部材３
の一例を示す。少なくとも１つの側面が丸みを帯びた２
枚の平板部材２ａ、２ｂと楔部材３からなり、２枚の平
板部材の丸みを帯びた側面と楔部材の側面とが接触した
状態にある。平板部材と楔部材を上記のような位置関係
のまま捲回電極群４の捲回中心に配置し（図４）、捲回
電極群４外寸を電池ケース６内寸よりも大きする等し、
捲回電極群４を電池ケース６に収容する時に捲回電極群
４を側面から加圧圧縮して電池ケース６への収容を可能
とする。捲回電極群４の圧縮は、平板部材２ａ、２ｂの
平面に直角な方向から行い、この時の圧力で、楔部材３
が平板部材２ａ、２ｂ間に侵入し、平板部材２ａ、２ｂ
間隔を広げて捲回電極群４を内側から押圧するように作
用する（図６）。平板部材２ａ、２ｂ及び楔部材３の
数、形状等は、上記作用を有する範囲で変更可能であ
る。
【０００６】前者（図１の変形可能部材１）は電池ケー
ス６の横断面が正方形あるいはそれに類似した形状の非
円筒形電池でも、横断面が図５に示した長方形あるいは
それに類似した形状のものでも、どちらでも適用可能で
ある。上記電池ケース６の横断面が正方形あるいはそれ
に類似した形状の場合についても、捲回電極群４形状を
電池ケース収容前と収容後で異ならせる等して、前述し
た作用を実現することは可能である。後者（図２の平板
部材２ａ、２ｂと楔部材３）は、電池ケース６の横断面
が長方形である角柱形あるいはそれに類似した形状の電
池に適している。前記類似した形状とは、横断面が図６
のものや、その側面角部が丸みを帯びているもの、長円
形状や楕円形状のものである。
ス６の横断面が正方形あるいはそれに類似した形状の非
円筒形電池でも、横断面が図５に示した長方形あるいは
それに類似した形状のものでも、どちらでも適用可能で
ある。上記電池ケース６の横断面が正方形あるいはそれ
に類似した形状の場合についても、捲回電極群４形状を
電池ケース収容前と収容後で異ならせる等して、前述し
た作用を実現することは可能である。後者（図２の平板
部材２ａ、２ｂと楔部材３）は、電池ケース６の横断面
が長方形である角柱形あるいはそれに類似した形状の電
池に適している。前記類似した形状とは、横断面が図６
のものや、その側面角部が丸みを帯びているもの、長円
形状や楕円形状のものである。
【０００７】角柱形電池を相対する一組の壁面の外側か
ら加圧した状態で使用すると、捲回電極群４は加圧され
て扁平になる。この扁平になる方向を、捲回電極群４を
電池ケース６に圧入するときに扁平にする方向と一致さ
せておくことにより、変形可能部材１はさらに扁平にな
る。また、平板部材２ａ、２ｂ間隔は楔部材３の侵入に
よりさらに広がる。これによって変形可能部材１は、扁
平になる方向の押圧力を捲回極板群４にその内側から与
える。また平板部材２ａ、２ｂは、部材間隔が広がる方
向の押圧力を捲回電極群４にその内側から与える。それ
により、極板の集電体／活物質間の密着性が捲回電極群
全域に亘り良好になる。
ら加圧した状態で使用すると、捲回電極群４は加圧され
て扁平になる。この扁平になる方向を、捲回電極群４を
電池ケース６に圧入するときに扁平にする方向と一致さ
せておくことにより、変形可能部材１はさらに扁平にな
る。また、平板部材２ａ、２ｂ間隔は楔部材３の侵入に
よりさらに広がる。これによって変形可能部材１は、扁
平になる方向の押圧力を捲回極板群４にその内側から与
える。また平板部材２ａ、２ｂは、部材間隔が広がる方
向の押圧力を捲回電極群４にその内側から与える。それ
により、極板の集電体／活物質間の密着性が捲回電極群
全域に亘り良好になる。
【０００８】また変形可能部材１又は平板部材２ａ、２
ｂと楔部材３を、電極を捲回する工程時の軸芯又はその
一部を兼ねたものとし、捲回工程後軸芯ごと又はその一
部分を切りはなして捲回中心に残すことで、変形可能部
材１又は平板部材２ａ、２ｂと楔部材３を後工程で配置
する必要がなくなり、製造工程が簡略化できる。さら
に、変形可能部材１又は平板部材２ａ、２ｂと楔部材３
と電極群の密着性が向上する利点がある。
ｂと楔部材３を、電極を捲回する工程時の軸芯又はその
一部を兼ねたものとし、捲回工程後軸芯ごと又はその一
部分を切りはなして捲回中心に残すことで、変形可能部
材１又は平板部材２ａ、２ｂと楔部材３を後工程で配置
する必要がなくなり、製造工程が簡略化できる。さら
に、変形可能部材１又は平板部材２ａ、２ｂと楔部材３
と電極群の密着性が向上する利点がある。
【０００９】本発明は、集電体が導電性の板あるいは箔
あるいは膜であり、活物質が集電体面上に配された捲回
電極群を用いる角柱形電池に特に有効に作用すると考え
られる。その理由は、三次元構造の集電体は二次元集電
体（導電性の板あるいは箔あるいは膜）よりも活物質保
持能力に優れ、活物質／集電体接触面積も大きくなるよ
う設計しやすく、電極の加圧に依存する要因が少ないと
考えられるためである。二次元集電体を用いている電極
を有する電池の代表例は、現在普及が進んでいるリチウ
ムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池の正
極の中でも、活物質組成がＬｉxＭｎ2-yＡyＯ4（０．１
≦ｘ≦１．１、０≦ｙ≦０．３、Ａは遷移金属から選ば
れる１種以上からなる）で示される、いわゆるマンガン
系の正極は、それ自身の導電性が別の正極活物質ＬｉＣ
ｏＯ2より劣ることが知られている。従ってマンガン系
の正極を有する捲回電極群を用いた角柱形リチウムイオ
ン二次電池では、本発明は特に有効であると考えられ
る。
あるいは膜であり、活物質が集電体面上に配された捲回
電極群を用いる角柱形電池に特に有効に作用すると考え
られる。その理由は、三次元構造の集電体は二次元集電
体（導電性の板あるいは箔あるいは膜）よりも活物質保
持能力に優れ、活物質／集電体接触面積も大きくなるよ
う設計しやすく、電極の加圧に依存する要因が少ないと
考えられるためである。二次元集電体を用いている電極
を有する電池の代表例は、現在普及が進んでいるリチウ
ムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池の正
極の中でも、活物質組成がＬｉxＭｎ2-yＡyＯ4（０．１
≦ｘ≦１．１、０≦ｙ≦０．３、Ａは遷移金属から選ば
れる１種以上からなる）で示される、いわゆるマンガン
系の正極は、それ自身の導電性が別の正極活物質ＬｉＣ
ｏＯ2より劣ることが知られている。従ってマンガン系
の正極を有する捲回電極群を用いた角柱形リチウムイオ
ン二次電池では、本発明は特に有効であると考えられ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明に係る非円筒形電池が角柱
形リチウムイオン二次電池の場合について以下に説明す
る。本発明は非円柱形状に捲回された電極群に適用でき
るもので、電池の種類に限定されるものではない。
形リチウムイオン二次電池の場合について以下に説明す
る。本発明は非円柱形状に捲回された電極群に適用でき
るもので、電池の種類に限定されるものではない。
【００１１】（正極の作製方法）正極は次のように作製
した。厚み２０μｍのアルミニウム箔を導電性芯材と
し、芯材両面にコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）粉
末８８重量部、ポリフッ化ビニリデン４重量部をＮ−メ
チルピロリドン溶媒に分散させた正極合剤スラリを塗布
する。その後、乾燥して所定の厚みまでロールプレスに
より加圧して正極を完成させる。
した。厚み２０μｍのアルミニウム箔を導電性芯材と
し、芯材両面にコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）粉
末８８重量部、ポリフッ化ビニリデン４重量部をＮ−メ
チルピロリドン溶媒に分散させた正極合剤スラリを塗布
する。その後、乾燥して所定の厚みまでロールプレスに
より加圧して正極を完成させる。
【００１２】（負極の作製方法）厚み２０μｍの銅箔を
導電性芯材とし、芯材両面に球状のメソカーボンマイク
ロビーズ（粒径１〜５０μｍ、ｄ002＝３．３６６オン
グストローム）粉末９０重量部、ポリフッ化ビニリデン
１０重量部をＮ−メチルピロリドン溶媒に分散させた負
極合剤を塗布する。その後、乾燥して所定の厚みまでロ
ールプレスにより加圧して負極を完成させる。
導電性芯材とし、芯材両面に球状のメソカーボンマイク
ロビーズ（粒径１〜５０μｍ、ｄ002＝３．３６６オン
グストローム）粉末９０重量部、ポリフッ化ビニリデン
１０重量部をＮ−メチルピロリドン溶媒に分散させた負
極合剤を塗布する。その後、乾燥して所定の厚みまでロ
ールプレスにより加圧して負極を完成させる。
【００１３】（電池１の作製）ポリエチレン製の微多孔
膜をセパレータとし、前記、正負極の間に介在させて、
捲回軸心を有する捲回装置を用い、横断面が長円形の捲
回電極群４を構成する（図３）。このとき、捲回電極群
４の短径側の外寸を僅かに電池ケース６内寸よりも大き
くしておく。捲回電極群の捲回中心には、図１に示す筒
状体を配置する。筒状体はニッケルメッキした厚み０．
１ｍｍの鋼板を筒状に成形したものを用いた。この筒状
体は僅かながら外力に対して弾性体的な挙動をする。筒
状体の捲回中心への配置方法は、筒状体を上記捲回軸心
にはめ合わせて捲回作業を行い、捲回作業終了後図３に
示すように、捲回中心に筒状体が残すよう捲回軸心のみ
を抜き取る操作を実施するものである。図３に示す捲回
電極群４を角柱形の電池ケース６に挿入した状態での横
断面図を図５に示す。筒状体は、図３の状態から扁平に
変形しているのがわかる。つまり電池ケース６に捲回電
極群４を挿入したときに、捲回電極群４とともに筒状体
も圧縮され変形して扁平になるので、捲回電極群４は図
５における変形方向１０にも押圧されている。また、電
池ケース壁面７、８と捲回電極群４との間にも筒状体の
変形に伴う押圧力がはたらいている。
膜をセパレータとし、前記、正負極の間に介在させて、
捲回軸心を有する捲回装置を用い、横断面が長円形の捲
回電極群４を構成する（図３）。このとき、捲回電極群
４の短径側の外寸を僅かに電池ケース６内寸よりも大き
くしておく。捲回電極群の捲回中心には、図１に示す筒
状体を配置する。筒状体はニッケルメッキした厚み０．
１ｍｍの鋼板を筒状に成形したものを用いた。この筒状
体は僅かながら外力に対して弾性体的な挙動をする。筒
状体の捲回中心への配置方法は、筒状体を上記捲回軸心
にはめ合わせて捲回作業を行い、捲回作業終了後図３に
示すように、捲回中心に筒状体が残すよう捲回軸心のみ
を抜き取る操作を実施するものである。図３に示す捲回
電極群４を角柱形の電池ケース６に挿入した状態での横
断面図を図５に示す。筒状体は、図３の状態から扁平に
変形しているのがわかる。つまり電池ケース６に捲回電
極群４を挿入したときに、捲回電極群４とともに筒状体
も圧縮され変形して扁平になるので、捲回電極群４は図
５における変形方向１０にも押圧されている。また、電
池ケース壁面７、８と捲回電極群４との間にも筒状体の
変形に伴う押圧力がはたらいている。
【００１４】電池ケース６に出力端子部及び電解液注液
口を備えたステンレス製の電池蓋をレーザ溶接して封止
する。その後、エチレンカーボネイトとジメチルカーボ
ネイトとの混合溶媒（１：１容積比）に１ｍｏｌ／ｌの
六フッ化リン酸リチウムを溶解した電解液を注入し、そ
の後注液口を封止して角柱形電池を完成する。本例では
電池ケース６にステンレス材を用いたが、通常の使用状
態で非円柱形状の電極群を加圧するのに耐え得る強度を
有するものであれば他の材質でも構わない。
口を備えたステンレス製の電池蓋をレーザ溶接して封止
する。その後、エチレンカーボネイトとジメチルカーボ
ネイトとの混合溶媒（１：１容積比）に１ｍｏｌ／ｌの
六フッ化リン酸リチウムを溶解した電解液を注入し、そ
の後注液口を封止して角柱形電池を完成する。本例では
電池ケース６にステンレス材を用いたが、通常の使用状
態で非円柱形状の電極群を加圧するのに耐え得る強度を
有するものであれば他の材質でも構わない。
【００１５】図５において、捲回電極群４をさらに扁平
にする方向に、角柱形の電池ケース６の側面をに加圧し
たと仮定する（図５では加圧方向９。これは、実際の電
池を使用する際に最も高い確率で加圧される方向であ
る）。すると筒状体は、加圧方向９と直交する外側方向
（変形方向１０）に加圧力を与える。従って前述したよ
うな、捲回電極群４の加圧方向と平行に電極が積層され
た部分の加圧不足は解消される。
にする方向に、角柱形の電池ケース６の側面をに加圧し
たと仮定する（図５では加圧方向９。これは、実際の電
池を使用する際に最も高い確率で加圧される方向であ
る）。すると筒状体は、加圧方向９と直交する外側方向
（変形方向１０）に加圧力を与える。従って前述したよ
うな、捲回電極群４の加圧方向と平行に電極が積層され
た部分の加圧不足は解消される。
【００１６】（電池２の作製）本発明に係る別の実施の
形態では、捲回電極群４の捲回中心図２に示した平板部
材２ａ、２ｂと楔部材３をに配置する。側面が曲面をな
すポリプロピレン製の平板部材２ａ、２ｂを、前記曲面
が隣り合うよう配置し、隣り合った線上にポリプロピレ
ン製の円柱状楔部材３を配置する。平板部材２ａ、２ｂ
と楔部材３を前記配置状態のまま捲回装置の軸心部に取
り付け、上記した正極１１、負極１２とセパレータ１３
を捲回する。このとき、捲回電極群４の短径側の外寸は
僅かに電池ケース６内寸よりも大きくしておく。本例で
は平板部材２ａ、２ｂと楔部材３を全てポリプロピレン
にて構成したが、捲回時の捲回圧力に耐え得る剛性を有
しているものなら他の材質でも構わない。図４に捲回さ
れた非円柱形状の捲回電極群４の横断面図を示す。捲回
電極群４は平板部材２ａ、２ｂと楔部材３を中心に非円
柱形状に捲回されている。電池ケース６に収容した後の
工程は電池１の作製条件と同条件とした。図６に電池ケ
ース６に収容された捲回電極群４を示す。図４の捲回電
極群４をステンレス製の電池ケース６に圧入すると、電
池ケース６の壁面７、８により捲回電極群４が加圧方向
９から加圧される。この加圧を受けると楔部材３が平板
部材２ａと２ｂの間に侵入し、平板部材２ａと２ｂを広
げる。これにより、捲回電極群４はその内側からも変形
方向１０に加圧（押圧）を受けて、電極群の活物質／集
電体の密着性は格段に向上する。
形態では、捲回電極群４の捲回中心図２に示した平板部
材２ａ、２ｂと楔部材３をに配置する。側面が曲面をな
すポリプロピレン製の平板部材２ａ、２ｂを、前記曲面
が隣り合うよう配置し、隣り合った線上にポリプロピレ
ン製の円柱状楔部材３を配置する。平板部材２ａ、２ｂ
と楔部材３を前記配置状態のまま捲回装置の軸心部に取
り付け、上記した正極１１、負極１２とセパレータ１３
を捲回する。このとき、捲回電極群４の短径側の外寸は
僅かに電池ケース６内寸よりも大きくしておく。本例で
は平板部材２ａ、２ｂと楔部材３を全てポリプロピレン
にて構成したが、捲回時の捲回圧力に耐え得る剛性を有
しているものなら他の材質でも構わない。図４に捲回さ
れた非円柱形状の捲回電極群４の横断面図を示す。捲回
電極群４は平板部材２ａ、２ｂと楔部材３を中心に非円
柱形状に捲回されている。電池ケース６に収容した後の
工程は電池１の作製条件と同条件とした。図６に電池ケ
ース６に収容された捲回電極群４を示す。図４の捲回電
極群４をステンレス製の電池ケース６に圧入すると、電
池ケース６の壁面７、８により捲回電極群４が加圧方向
９から加圧される。この加圧を受けると楔部材３が平板
部材２ａと２ｂの間に侵入し、平板部材２ａと２ｂを広
げる。これにより、捲回電極群４はその内側からも変形
方向１０に加圧（押圧）を受けて、電極群の活物質／集
電体の密着性は格段に向上する。
【００１７】本例では電池１、電池２共に電池ケース６
の形状として角柱状のものを用いたが、例えば角柱の側
面角部が丸みを帯びた形状のもの、横断面が長円形ない
し楕円形状のもの等の非円筒形電池ケースを用いても同
様な効果を得られる。
の形状として角柱状のものを用いたが、例えば角柱の側
面角部が丸みを帯びた形状のもの、横断面が長円形ない
し楕円形状のもの等の非円筒形電池ケースを用いても同
様な効果を得られる。
【００１８】
【実施例】比較として、変形可能部材１、平板部材２
ａ、２ｂと楔部材３を配置しない以外は電池１、電池２
と同条件で角柱形電池（従来例）を作製した。そして電
池１、電池２、従来例の３種類の電池について以下の比
較検討をした。図７に各角柱形電池を満充電状態から３
ＣｍＡで放電した時の放電容量を示す。ここでは従来例
の電池の放電容量を１００％としたときの相対値で示し
ている。本発明の角柱形電池（電池１、電池２）は従来
例に比べ捲回電極群４をほぼ全周から加圧できる構成で
あるため、放電容量が格段に向上したことがわかる。
ａ、２ｂと楔部材３を配置しない以外は電池１、電池２
と同条件で角柱形電池（従来例）を作製した。そして電
池１、電池２、従来例の３種類の電池について以下の比
較検討をした。図７に各角柱形電池を満充電状態から３
ＣｍＡで放電した時の放電容量を示す。ここでは従来例
の電池の放電容量を１００％としたときの相対値で示し
ている。本発明の角柱形電池（電池１、電池２）は従来
例に比べ捲回電極群４をほぼ全周から加圧できる構成で
あるため、放電容量が格段に向上したことがわかる。
【００１９】図８に本発明の角柱形電池（電池１、電池
２）の１ＣｍＡ充放電サイクル特性を示す。本発明の角
柱形電池（電池１、電池２）は従来例に比べて捲回電極
群４のほぼ全体を加圧できる構成であるため、寿命特性
が向上したことがわかる。
２）の１ＣｍＡ充放電サイクル特性を示す。本発明の角
柱形電池（電池１、電池２）は従来例に比べて捲回電極
群４のほぼ全体を加圧できる構成であるため、寿命特性
が向上したことがわかる。
【００２０】
【発明の効果】本発明により、非円柱形状の捲回電極群
４を電池ケース６内に内蔵する非円筒形電池において、
捲回電極群４をほぼ全周を加圧できる非円筒形電池を提
供することができた。それにより高率放電特性、充放電
サイクル寿命特性が良好になった。
４を電池ケース６内に内蔵する非円筒形電池において、
捲回電極群４をほぼ全周を加圧できる非円筒形電池を提
供することができた。それにより高率放電特性、充放電
サイクル寿命特性が良好になった。
【図１】本発明に係る電池で使用する変形可能部材の一
例を示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る電池で使用する平板部材２ａ、２
ｂと楔部材３の一例を示す斜視図である。
ｂと楔部材３の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態における捲回電極群の横断
面を示した図である。
面を示した図である。
【図４】本発明の別の実施の形態における捲回電極群を
示した図である。
示した図である。
【図５】本発明の実施の形態の角柱形電池の横断面を示
した図である。
した図である。
【図６】本発明の別の実施の形態の角柱形電池の横断面
を示した図である。
を示した図である。
【図７】電池を高率放電させたときの放電容量を相対値
で比較した図である。
で比較した図である。
【図８】電池のサイクル特性を示した図である。
１．変形可能部材
２ａ、２ｂ．平板部材
３．楔部材
４．捲回電極群
６．電池ケース
７、８．電池ケース壁面
９．加圧方向
１０．変形方向
１１．正極
１２．負極
１３．セパレータ
Claims (4)
- 【請求項１】正極と負極をセパレータを介して捲回した
捲回電極群を非円筒形の電池ケースに収容した電池にお
いて、 捲回電極群の捲回中心に少なくとも２枚の平板部材を実
質的に同一平面上に配置するとともに平板部材間には楔
部材を配置してなり、 前記平板部材は、捲回電極群が平板部材の平面に直角な
方向から受けた加圧力で平板部材間に侵入した楔部材に
より平板部材間隔を広げられ、捲回電極群を押圧した状
態にあることを特徴とする非円筒形電池。 - 【請求項２】正極及び／又は負極の集電体が導電性の板
あるいは箔あるいは膜であり、活物質が集電体面上に配
されている請求項１に記載の非円筒形電池。 - 【請求項３】正極と負極をセパレータを介して捲回した
捲回電極群を非円筒形の電池ケースに収容する電池の製
造法において、 捲回電極群の捲回中心に少なくとも２枚の平板部材を実
質的に同一平面上に配置するとともに平板部材間には楔
部材を配置する工程と、捲回電極群を平板部材の平面に
直角な方向から加圧して電池ケースに圧入する工程を
経、前記加圧力で楔部材を平板部材間に侵入させて平板
部材間隔を広げ、捲回電極群を平板部材間隔が広がる方
向に押圧することを特徴とする非円筒形電池の製造法。 - 【請求項４】平板部材及び楔部材が、捲回工程時の軸芯
又はその一部を兼ねたものであることを特徴とする請求
項３記載の非円筒形電池の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25080997A JP3533903B2 (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 非円筒形電池及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25080997A JP3533903B2 (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 非円筒形電池及びその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1197055A JPH1197055A (ja) | 1999-04-09 |
| JP3533903B2 true JP3533903B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=17213379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25080997A Expired - Fee Related JP3533903B2 (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 非円筒形電池及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3533903B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US8129048B2 (en) | 2006-02-21 | 2012-03-06 | Panasonic Corporation | Method for producing rectangular flat secondary battery |
| CN103004002B (zh) * | 2010-07-03 | 2016-05-11 | 株式会社杰士汤浅国际 | 电池以及电池的制造方法 |
| JP2012190542A (ja) * | 2011-02-21 | 2012-10-04 | Denso Corp | 捲回型電池、その製造方法および製造装置 |
| JP6221383B2 (ja) * | 2013-06-14 | 2017-11-01 | 株式会社Ｇｓユアサ | 蓄電素子、芯材及び蓄電素子の製造方法 |
| JP6361969B2 (ja) * | 2013-11-15 | 2018-07-25 | 株式会社Ｇｓユアサ | 蓄電素子、及び蓄電素子モジュール |
| JP6338149B2 (ja) * | 2014-09-09 | 2018-06-06 | 株式会社Ｇｓユアサ | 蓄電素子 |
| JP7208204B2 (ja) | 2020-09-17 | 2023-01-18 | プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 | 二次電池および二次電池の作製方法 |
| JP7229212B2 (ja) | 2020-09-17 | 2023-02-27 | プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 | 二次電池 |
| EP4060783A4 (en) * | 2021-02-04 | 2022-09-21 | Jiangsu Contemporary Amperex Technology Limited | ELECTRODE ASSEMBLY, BATTERY ELEMENT, BATTERY, AND METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING AN ELECTRODE ASSEMBLY |
-
1997
- 1997-09-16 JP JP25080997A patent/JP3533903B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1197055A (ja) | 1999-04-09 |
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