JP3617883B2 - 包装された非水電解液二次電池用電極板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、非水電解液二次電池用電極板に関し、例えば、リチウムイオン二次電池で代表される非水電解液二次電池用電極板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器や通信機器の小型化及び軽量化が急速に進んでおり、これらの駆動用電源として用いられる二次電池に対しても小型化及び軽量化の要求が強く、高エネルギー密度で且つ高電圧を有するリチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池が提案されている。
【０００３】
又、二次電池の性能に大きく影響を及ぼす電極板に関しては、充放電サイクル寿命を延長させるために、又、高エネルギー密度化のために薄膜大面積化を図ることが提案されている。
例えば、特開昭６３−１０４５６号公報や特開平３−２８５２６２号公報等に記載されているように、金属酸化物、硫化物、ハロゲン化物等の正極活物質粉末に、導電剤及び結着剤（バインダー）を適当な湿潤剤（溶媒）に分散溶解させて、ペースト状の活物質塗工液を調製し、金属箔からなる集電体を基体とし、該基体上に上記塗工液を塗工して塗工膜（活物質層）を形成して得られる正極電極板が開示されている。この際、バインダーとして、例えば、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂又はシリコーン・アクリル共重合体が用いられている。
【０００４】
上記したような電極板は、例えば、図１に示すようにアルミニウム箔や銅箔等の集電体の両面にリチウムイオンの放出を行う活物質層（正極）又は該イオンの吸着を行う活物質層（負極）を形成するとともに、端子取り付け部を設け、これを図１ａの点線に沿って、図２に示すように、最終的に組み立てられる電池のサイズに応じた幅のテープ状に断裁される。
上記電極板テープ（以下単にテープという）における複数の端子取り付け部の間隔も、最終的に形成される電池のサイズに応じて決定されるが、電池組み立て工程に至るまでは、例えば、約２００〜５００ｍ程度の長尺のテープであって、ロール状に巻かれ、例えば、直径約２０〜４０ｃｍ程度の円盤状の状態で取扱われる。
【０００５】
上記電極板テープロール（以下単にテープロールという）は、電池組み立て工程において、セパレータを介して正極と負極とを共巻きにして電池容器に収納されるが、テープの作製とこの電池組み立て完了までの間に、電極板が吸湿すると電極性能が低下するので、吸湿してはならないという厳しい条件がある。この条件をクリヤーするために、従来は断裁後のテープをロール状に巻いたロール状態で真空乾燥を行い、組み立て工程に至る間は密閉性の良いプラスチック袋等に収納及び搬送され、電池の組み立てはドライルームにおいて行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来方法においては、真空乾燥後のテープロールを密閉袋に収納する際、収納した後及びその搬送時等において密閉袋内のテープロールが接触し合い、そのために活物質層の剥離が生じ、不良品発生の原因となっていた。又、電池組み立て工程においても、テープロールを袋から取り出し、共巻き工程に至る間の作業においても同様な理由で不良品が発生していた。このような不良品の発生は、テープの価格が高価であることから電池作製において経済的に大きな問題であった。
従って本発明の目的は、上記問題を解決し、テープロールの作製から電池の組み立てに至る間に、テープロールが吸湿せず、且つ活物質層の剥離等の不良品が発生しない非水電解液二次電池用電極板を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明は、テープロールの巻き芯と、テープ引き出し口とを有する密閉容器内の上記巻き芯に、活物質層を集電体上に形成してなる非水電解液二次電池用テープロールを保持し、該テープの引き出し端部を上記テープ引き出し口の外に引き出し、該引き出されたテープ端部と上記引き出し口とが密閉シールにて密閉されていることを特徴とする包装された非水電解液二次電池用電極板である。本発明によれば、上記構成によって、テープロールの作製から電池の組み立てに至る間に、テープロールが吸湿せず、且つ活物質層の剥離等の不良品が発生しない非水電解液二次電池用電極板を提供することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に好ましい実施の形態を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明で使用する非水電解液二次電池用テープの製造方法の概略を説明する図であり、該テープは、例えば、幅約３００〜６００ｍｍの長尺アルミニウム箔や銅箔等の集電体表面に活物質層を形成し、所定の位置に端子取り付け部（活物質層のない領域）を形成し、図１ａに示す点線に沿って、最終的に作製される電池のサイズに応じて、図２に示すように、例えば、幅約２０〜７０ｍｍのテープ状に断裁する。
【０００９】
テープ状に断裁した後、例えば、長さ約２００〜５００ｍのテープを鉄管等の巻き芯にロール状に巻き、このテープロールを真空乾燥する。この際、１個のテープロールの直径は約２００〜４００ｍｍ程度である。尚、以上までの操作は従来技術と同様であり、本発明で使用するテープロールは、如何なる従来技術によって作製してもよい。
【００１０】
本発明では、上記の真空乾燥が完了後に、テープロールを本発明の構成によって容器に密閉収納する。密閉容器は、プラスチック製或いは金属製であり、必要な密閉性と強度が得られる限り、その材質は薄く且つ軽量であることが望ましい。該密閉容器について、その形状は本発明の要旨に包含される限り、矩形箱状、６角又は８角箱状、円盤状等、何ら限定されないが、以下プラスチック製箱形容器を代表例として説明する。
【００１１】
この箱形容器は、第４図にその概略を示すように、ポリエチレンやポリプロピレン等の合成樹脂から射出成型等によって、容器本体と、該容器本体と嵌合する側板（蓋）を成形し、この容器本体にテープロール（不図示）を支持する巻き芯（電極板乾燥時における巻き芯である鉄管であってもよい）を取り付け、その一方の端部にテープ締め具を設ける。巻き芯には図示されていないが、テープロールの端部を巻き芯にスリット或いはピンチ等のテープ端部固定手段が設けられていてもよい。又、テープ締め具には図示されていないが、テープの緩みを防止するストッパーが設けられていてもよい。
【００１２】
図４に示す如き形状の容器の巻き芯に芯空乾燥後のテープロールを側板方向から装着し、図４の概略断面図である図５、正面図である図６及びその一部切り欠き図である図７に示すように、テープの端部がテープ引き出し口から所定の長さ突出するようにする。そして容器本体に側板を任意の方法で当てがい、側板止め具によって側板を巻き芯に固定する。この際巻き芯と内面と側板止め具のボルト部との関係は図示されていないが、両者が噛み合うねじ止めでもよいし、側板止め具のボルト部を巻き芯端部の内面に強制的に押し込む形態でもよい。このようにして容器本体を密閉する。尚、容器内部を乾燥雰囲気に保持するために、乾燥窒素ガス等を導入し得るガス導入口をいずれかの側壁に設けることができる。
次に図５の概略断面図に示すように、密閉シールによって、テープの端部とともにテープ引き出し口、ガス導入口、その他の開口部（例えば、側壁に設けた巻き芯装入口）等を密閉シール等の封止手段で密閉する。必要に応じてテープ締め具又は側板止め具を回転させて、内部のテープを適当に緊張させておくことができる。
【００１３】
以上のようにして本発明の非水電解液二次電池用電極板が得られるが、本発明においては各種のバリエーションが可能である。例えば、以上では真空乾燥後のテープを密閉容器に収納したが、容器本体にテープを収納した状態で前記真空乾燥することもできる。又、防湿のために容器の必要箇所に適当な防湿処理を施したり、容器内の空いているスペースに乾燥剤を収納することもできる。又、望ましくは密閉シールを施す前に内部の空気を窒素ガス等の不活性ガスで置換し、その後に防湿シールを行うことができる。
以上の説明は、テープロール１個を１個の密閉容器に収納する例であるが、１個の密閉容器に複数個のテープロールを収納することもできる。図８は上記の状態を説明する図であり、複数のスペーサを介して複数のテープロールを１個の密閉容器に収納することで、一層の効率化を達成することができる。
【００１４】
以上の如き本発明の非水電解液二次電池用電極板は、電池組み立て工程に送られ、電池巻き込み装置における正極テープ供給部及び／又は負極供給部に設置され、テープ引き出し口の密閉シールを剥離して、突出しているテープ端部を引き出しで、電極巻き込み装置に接続することにより、セパレータと共に共巻きされ、電池容器内に収納される所定の形状の電極が形成される。リード線等の端子の取り付けは上記共巻き時に行われる。テープが全て使用されて空になった密閉容器は電極製造工程に返送され、前記と同様にテープロールが再び密閉収納される。
【００１５】
【実施例】
次に実施例及び参考例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
実施例１
比重０．９のポリプロピレンを用いて、射出成形により図４に示す容器本体、側板、テープ締め具及び側板止め具を作製した。これらの部材の寸法は図４に示した。後述の参考例１で作製した正電極板を幅６０ｍｍにスリットし、スリットした長さ３００ｍの電極板を外径３インチの鉄管に巻きつけテープロールを作製した。テープロールを容器本体に入れ、巻きのテープ終端部をテープ引き出し口から引き出し、側板により容器本体を閉じた後、テープ締め具と側板止め具によりテープロールを容器内に固定した。
容器本体側部に設けたガス導入口より、乾燥窒素ガスを容器内部に導入し、内部の空気を十分に乾燥窒素ガスで置換した後、密閉シールを用いて、テープ締め具、側板止め具、テープ引き出し口及びガス導入口をヒートシールにより封止した。
【００１６】
上記で使用した密閉シールは、厚さ７μｍのアルミ箔の内面にドライラミネーションにより厚さ１２ｍｍのポリエチレンテレフタレートフイルムと厚さ２５μｍのポリプロピレンフイルムを接着したもので、テープ締め具用と側板止め具用には５×５インチの正方形に、ガス導入口用には直径２０ｍｍの円形に、テープ引き出し口用には２０×８０ｍｍの長方形に断裁して使用した。ヒートシールはシールの内側のポリプロピレン層を容器に対向させて行った。
上記方法において包装した電極板について、１週間後に内部の湿度を測定したところ、完全な乾燥状態が維持されていた。
【００１７】
実施例２
実施例１における正極板に代えて、後記参考例２により作製した負極板を用い、他は実施例１と同様にして電極板を包装した。実施例１と同様に容器内は長期間十分に乾燥状態に維持された。
【００１８】
参考例１
正極塗工液の材料としては、１〜１００μｍの粒径を持つ平均粒径１０μｍのＬｉＣｏＯ_２粉末を４０重量部、導電材としてグラファイト粉末を５．０重量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデン樹脂（ネオフロンＶＤＦ、ＶＰ−８５０ ダイキン工業（株）製）を５重量部、Ｎ−メチルピロリドン２５重量部の配合比で用いた。
これらの材料のうち、ポリフッ化ビニリデンをＮ−メチルピロリドンにて溶解して予めワニスを作製し、得られたワニスに他の粉末材料を入れた後、プラネタリーミキサー（（株）小平製作所製）にて３０分間撹拌混合することにより、スラリー状の正極活物質を含む正極塗工液を得た。
【００１９】
上記で得られた正極塗工液を用い、厚さ２０μｍ及び幅３００ｍｍのアルミ箔からなる集電体の両面にダイコーターにて正極活物質塗工液の塗工を行った。その後、１４０℃で２分間乾燥処理してアルミ箔上に乾燥膜厚がそれぞれ１２０μｍの正極活物質を含む塗工膜を形成した。更に、上記で得られた正極活物質を含む塗工膜を８０℃の真空オーブン中で、４８時間エージングして水分を除去して正極用の電極板を作製した。
【００２０】
参考例２
負極塗工液の材料として、グラファイト粉末を８５重量部、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ネオフロンＶＤＦ、ＶＰ−８５０ ダイキン工業（株）製）を２０重量部、分散媒体としてＮ−メチルピロリドンを２５０重量部の配合比で用い、正極塗工液を作製した場合と同様の分散機及び分散方法を用いて粉体を分散させ、スラリー状の負極塗工液を得た。
【００２１】
上記で得られた負極塗工液を用い、厚さ１５μｍの圧延銅箔の集電体の両面にダイコーターを用いて負極塗工液の塗工を行った。その後、１４０℃で２分間乾燥処理して、銅箔上に乾燥膜厚がそれぞれ１２０μｍの負極活物質を含む塗工膜を形成した。更に、正極電極板の形成の場合と同様の方法で水分を除去して負極用の電極板を作製した。
【００２２】
【発明の効果】
以上の如き本発明によれば、テープロールの作製から電池の組み立てに至る間に、テープロールが吸湿せず、且つ活物質層の剥離等の不良品が発生しない非水電解液二次電池用電極板を提供することができる。
ことにある。
【００２３】
【図面の簡単な説明】
【図１】非水電解液二次電池用電極板を図解的に説明する図。
【図２】非水電解液二次電池用電極板を図解的に説明する図。
【図３】テープを図解的に説明する図。
【図４】本発明で使用する密閉容器を図解的に説明する図。
【図５】本発明の密閉された電極板を図解的に説明する図。
【図６】本発明の密閉された電極板を図解的に説明する図。
【図７】本発明の密閉された電極板を図解的に説明する図。
【図８】本発明の密閉された電極板を図解的に説明する図。

Claims (4)

1. テープロールの巻き芯と、テープ引き出し口とを有する密閉容器内の上記巻き芯に、活物質層を集電体上に形成してなる非水電解液二次電池用電極板テープロールを保持し、該テープの引き出し端部を上記テープ引き出し口の外に引き出し、該引き出されたテープ端部と上記引き出し口とが密閉シールにて密閉されていることを特徴とする包装された非水電解液二次電池用電極板。
2. 密閉容器内が不活性ガスで充填されている請求項１に記載の包装された非水電解液二次電池用電極板。
3. 容器壁にガス導入口を有し、容器内が乾燥雰囲気に保持され、上記ガス導入口及びその他の開口部分が密閉シールされている請求項１に記載の包装された非水電解液二次電池用電極板。
4. 密閉容器が複数個のテープロールを収納している請求項１に記載の包装された非水電解液二次電池用電極板。

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