JP4373873B2 - 角形リチウム２次電池の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は角形リチウム２次電池の製造方法に係り、具体的には、正極板と負極板との間に隔離板が形成された電極組立体を有する角形リチウム２次電池の製造方法に関する。
角形リチウム２次電池の電極組立体形成工程において、従来は、隔離板の間に正極板及び負極板を交互に挿入して積層させた後、該積層された板を加熱されたローラーの間に通過させることにより互いにラミネートさせていた。このように板をラミネートさせる理由は、次の工程中に各板が互いに分離せずに一体化できるためである。
ところが、前記ラミネート工程には、次の工程で電解液を密着された電極組立体内に浸透させることが必要となる。これを克服するため、従来には、正極板及び負極板の形成工程中に、各集電体の表面に塗布される混合液に相対的に高い組成比（通常は２０重量％）を有する可塑剤を添加していた。このように可塑剤を添加する理由は、各板どうしの接着強度を高めると共に、電極組立体の形成後に可塑剤を抽出することにより得られる空間に電解液を浸透させるためである。
要するに、前記従来の方法によると、ラミネート工程が必要となるため、下記の問題が生じていた。
第一に、ラミネートにより各板間の界面抵抗が大きくなり、これにより余計なエネルギーが消耗される。
第二に、負極板及び正極板の塗布に使用される混合液に相対的に高い組成比を有する可塑剤が添加されるため、活物質の組成比が相対的に低まる。これにより、角形リチウム２次電池の出力容量及び寿命が低下する。
第三に、ラミネート工程及び可塑剤の抽出工程が必要になるため、角形リチウム２次電池の生産性が低下する。
本発明は上記問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、内部的な消耗エネルギーが省かれ、出力容量及び寿命が向上されると共に、生産性も高まるような角形リチウム２次電池の製造方法を提供することである。
前記目的を達成するため、本発明からは、正極板と負極板との間に隔離板が形成された電極組立体を有する角形リチウム２次電池の製造方法が提供される。この方法によると、まず、原板の表面にバインダーと可塑剤と添加剤からなる混合液を塗布して乾燥させることにより複数枚の隔離板を形成し、原板の表面に活物質とバインダーと導電剤からなる可塑剤を含まない混合液を塗布して乾燥させることにより前記隔離板の幅より狭い正極板及び負極板を形成する。次に、前記隔離板の間に正極板及び負極板を交互に挿入して積層する。次に、前記隔離板の両側部を長手方向に加熱して密封することにより電極組立体を形成する。そして最後に、形成された電極組立体を電解液に沈漬した後、ケースに入れて密封する。
前記本発明の製造方法によると、前記隔離板の両側部が長手方向に加熱されて密封されるので、次の工程中に各板が互いに分離せずに一体化できる。その結果、従来の製造方法におけるラミネート工程が不要になる。
本発明に係る角形リチウム２次電池の製造方法によると、隔離板の両側部が長手方向に加熱されて密封されるので、次の工程中に各板が互いに分離せずに一体化できる。すなわち、従来の製造方法とは違ってラミネート工程が不要になるので、下記のような効果が生み出される。
まず第一に、ラミネートによる各板間の界面抵抗が減るので、界面抵抗によるエネルギーの消耗が省かれる。
第二に、負極板及び正極板の塗布に使用される混合液に可塑剤を入れなくても良いので、活物質の組成比が相対的に高まる。これにより、角形リチウム２次電池の出力容量及び寿命が向上される。
第三に、ラミネート工程及び可塑剤の抽出工程が行われないので、角形リチウム２次電池の生産性が高まる。
以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
この実施の形態では、２つの電極組立体を用いて１つの角形リチウム２次電池を製造する場合について説明する。ここで、単位電極組立体は、第１、第２、第３及び第４隔離板が順次積層され、第１及び第２隔離板の間に第１正極板が挿入され、第２及び第３隔離板の間に負極板が挿入され、第３及び第４隔離板の間に第２正極板が挿入される構造を有する。このため、この構造の電極組立体を２つ製造するためには、８枚の隔離板、４枚の正極板、そして２枚の負極板を形成しなければならない。
図１は、単位電極組立体を製造するため、４枚の隔離板１０１、１０２、１０３、１０４、２枚の正極板１１１、１１２、そして１枚の負極板１２が形成されて積層された状態を示している。ここで、第１及び第２隔離板１０１、１０２の間に第１正極板１１１が挿入され、第２及び第３隔離板１０２、１０３の間に負極板１２が挿入され、第３及び第４隔離板１０３、１０４の間に第２正極板１１２が挿入される。
第２及び第３隔離板１０２、１０３の原板は、高いイオン伝導度を有するフッ化ポリビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンまたは塩化ポリビニールのうちいずれか１種から形成される。これに対し、第１及び第４隔離板１０１、１０４の原板は、高強度のポリエチレンから形成される。
かかる原板の表面に、バインダー３２％、可塑剤４２％、添加剤２６％の組成比を有する混合液が塗布され且つ乾燥されることにより、隔離板１０１、１０２、１０３、１０４が完成される。
前記バインダー及び前記可塑剤は、原板の機械的な物性を適宜調節するための物質である。これに対し、添加剤は、原板のイオン伝導度を高めるための物質である。各成分を溶かすための溶媒としてはアセトンが使用される。
第１及び第２正極板１１１、１１２の原板、すなわち集電体は、アルミニウムから形成される。この集電体の表面に、活物質８３．５％、バインダー１０％、及び導電剤６．５％の組成比を有する混合液が塗布され且つ乾燥される。
このように、本発明に係る第１及び第２正極板１１１、１１２の塗布物質には可塑剤が含まれていない。第１及び第２正極板１１１、１１２に混合液が塗布され且つ乾燥された後に、その前端部を打ち抜いて抉ることにより正極タブ１１１ａ、１１２ａが形成される。
負極板１２の原板は、銅から形成される。この原板の表面に、活物質７６．７５％、バインダー１０％、及び導電剤３．２５％の組成比を有する混合液が塗布され且つ乾燥される。
このように、本発明に係る負極板１２の塗布物質には可塑剤が含まれていない。負極板１２に混合液が塗布され且つ乾燥された後に、その前端部を打ち抜いて切り出すことにより負極タブ１２ａが形成される。
前述のように、各板を積層した後、隔離板１０１、１０２、１０３、１０４の両側部を長手方向（図１の矢印方向）に加熱して密封することにより、電極組立体が形成される。
図２は、図１の積層体の両側部が加熱されて密封された結果形成された電極組立体を示している。図中、図１と同一の部材には同一の符号を付す。これを参照すると、隔離板１０の両側部が長手方向に加熱されて密封されるので、次の工程中に各板が互いに分離せずに一体化できる。これにより、従来の製造方法におけるラミネート工程を行わなくても良い。ここで、各板間の一体化の度合いをより高めるには、隔離板１０の背面を加熱して密封させれば良い。
かかる電極組立体は、単位電池を製造するために２つ形成される。
図３は、図２の電極組立体の組みの端子１７、１８が溶接された状態を示している。これを参照すると、形成された２つの電極組立体がクリップ３によって互いに密着された状態でテープまたは輪ゴムにより縛られる。このように縛られた電極組立体の組み１４の正極タブ１６及び負極タブ１９が共に折られた状態で正極端子１７及び負極端子１８に溶接される。
正極端子及び負極端子１７、１８が形成された電極組立体の組み１４は、相応する電解液に３時間沈漬される。
ここで、電池セルの各電極組立体はラミネート工程無しに形成されているので、電解液が十分浸透可能である。電解液の浸透が完了した電極組立体の組み１４の外面を丹念に磨いてケース内に入れ、これを加熱して密封することにより角形リチウム２次電池が製造される。
図４は、図３の電極組立体の組み１４が完成されてケース１５内に入れられる状態を示している。これを参照すると、完成された電極組立体の組み１４がケース１５内に入れられた後にケース１５が密封されると、正極端子及び負極端子１７、１８がケース１５の外部にはみ出される。
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の思想及び範囲内で各種の変形及び改良が可能なことは明白である。
１０ 隔離板
１２ 負極板
１２ａ 負極タブ
１４ 電極組立体の組み
１６ 正極タブ
１７、１８ 電極組立体の組みの端子
１９ 負極タブ
１０１、１０２、１０３、１０４ 隔離板
１１１、１１２ 第１、第２正極板
１１１ａ、１１２ａ 正極タブ
１２ 負極板
１２ａ 負極タブ
１４ 電極組立体の組み
１６ 正極タブ
１７、１８ 電極組立体の組みの端子
１９ 負極タブ
１０１、１０２、１０３、１０４ 隔離板
１１１、１１２ 第１、第２正極板
１１１ａ、１１２ａ 正極タブ
Claims (3)
- 正極板と負極板との間に隔離板が形成された電極組立体を有する角形リチウム２次電池の製造方法であって、
原板の表面にバインダーと可塑剤と添加剤からなる混合液を塗布して乾燥させることにより複数枚の隔離板を形成する段階と、
原板の表面に活物質とバインダーと導電剤からなる可塑剤を含まない混合液を塗布して乾燥させることにより前記隔離板の幅より狭い正極板及び負極板を形成する段階と、
前記隔離板の間に正極板及び負極板を交互に挿入して積層させる段階と、
前記隔離板の両側部を長手方向に加熱して密封することにより電極組立体を形成する段階と、
前記形成された電極組立体を電解液に沈漬した後にケースに入れて密封する段階と、
を含むことを特徴とする角形リチウム２次電池の製造方法。 - 前記正極板及び負極板を形成する段階において、
第１、第２、第３及び第４隔離板が順次積層され、前記第１及び第２隔離板の間に第１正極板が挿入され、前記第２及び第３隔離板の間に負極板が挿入され、前記第３及び第４隔離板の間に第２正極板が挿入されることを特徴とする請求項１に記載の角形リチウム２次電池の製造方法。 - 前記正極板及び負極板を形成する段階において、
前記第２及び第３隔離板の原板材質がフッ化ポリビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンまたは塩化ポリビニールのうちいずれか１種であることを特徴とする請求項２に記載の角形リチウム２次電池の製造方法。
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