JP4465790B2

JP4465790B2 - 電池の製造方法

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Publication number: JP4465790B2
Application number: JP2000095057A
Authority: JP
Inventors: 和男富樫; 肇星
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001283915A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池素子の加圧工程を改良した電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子技術の進歩に伴い、カメラ一体型ビデオテープレコーダ、携帯電話あるいはラップトップコンピュータなどのポータブル電子機器が数多く普及し、それらの小型化および軽量化が図られている。そこで、それらの電源として用いられる二次電池を小型化あるいは軽量化するための研究開発が活発に進められている。また、電子機器内の収納スペースに応じるために、形状の自由度の大きな二次電池の研究開発も進められている。このような二次電池としては、鉛電池やニッケル・カドミウム電池に比べて小型であり、高容量であるリチウム二次電池あるいはリチウムイオン二次電池が注目されている。
【０００３】
従来、これらのリチウム二次電池あるいはリチウムイオン二次電池では、イオン伝導を司る物質として非水溶媒にリチウム塩を溶解させた液状の電解質（電解液）が用いられてきた。そのため、液漏れを防止するために外装を金属製の容器により構成し、電池内部の気密性を厳重に確保する必要があった。しかし、外装に金属製の容器を用いると、薄くて大面積のシート型電池，薄くて小面積のカード型電池あるいは柔軟でより自由度の高い形状の電池などを作製することが極めて困難であった。
【０００４】
そこで、電解液に代えて、リチウム塩を含有する電解液を高分子化合物に保持させたゲル状の電解質、ポリマー電解質、イオン伝導性を有する高分子化合物にリチウム塩を分散させた固体状の電解質あるいは固体状の無機伝導体にリチウム塩を保持させた電解質を用いた二次電池が提案されている。これらの電池では、液漏れの問題がないので、外装の金属製容器が不要となり、外装をラミネートフィルムとすることで一層の小型化，軽量化および薄型化を図ることができ、形状の自由度が高いものを実現することができる。
【０００５】
ゲル状の電解質を用いたゲル電解質二次電池は、正極集電体上に正極合剤層が形成された正極と、負極集電体上に負極合剤層が形成された負極とを備えており、高分子電解質からなるゲル電解質層が正極合剤層上と負極合剤層上とにそれぞれ形成され、これらのゲル電解質層がセパレータを介して対向配置された構造となっている。また、電池を小型化するために、ゲル電解質二次電池は、ゲル電解質層を巻回して巻回電極体を作製し、これを加圧して小型化させ、ラミネートフィルムで覆った構造のものもある。このように、アルミラミネートフィルムなどの防湿性のある外装部材で巻回電極体を覆うことにより、非水溶媒が蒸発したり、水分を吸湿したりすることを防ぐことができる。また、巻回電極体を加圧することにより、より小型なアルミラミネートケースに挿入できると共に、ゲル電解質層と正極合剤層および負極合剤層との間の密着性が高まるので放電容量を向上させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の巻回型の電池においては、図９に側面から見た状態を示したように、加圧前の巻回電極体１００にはゲル電解質層の端部の段差あるいは電極端子の厚みなどにより一部が隆起しており、表面には平坦部１００ａおよび隆起部１００ｂが混在した状態となっている。
【０００７】
この巻回電極体１００は、図１０に示したように、金属製の加圧板１０１および加圧板１０２で加圧して小型化される。しかしながら、このように加圧板１００１，１０２により巻回電極体１００を挟み込むようにして加圧すると、隆起部１００ｂが存在するために、平坦部１００ａと隆起部１００ｂとでは加圧状態が不均一となってしまう。そのため隆起部１００ｂの部分においては、ゲル電解質層と正極合剤層および負極合剤層との間の密着性が高まり放電容量が向上する一方、平坦部１００ａは加圧されず放電容量が向上しない。そのため、巻回電極体１００全体の放電容量を十分に高めることができないという問題があった。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、隆起部を有する電池素子の全体を均一に加圧し、小型化できると共に放電容量を十分に高めることができる電池の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による電池の製造方法は、正極集電体層の両面に正極合剤層を有すると共に正極リードを取り付けた正極の両面にゲル電解質層を形成し、負極集電体層の両面に負極合剤層を有すると共に負極リードを取り付けた負極の両面にゲル電解質層を形成し、正極と負極との間にゲル電解質層を介してセパレータを積層した積層体を形成し、積層体を巻回して、一部が隆起した楕円形の巻回電極体を形成する工程と、巻回電極体の隆起した面を加圧上板に向けて巻回電極体を加圧下板に載せ、上下から加圧上板および加圧下板により挟んで、加圧上板と巻回電極体との間に弾性材料からなる緩衝体を介在させた状態で巻回電極体を加圧すると共に、加圧上板に内蔵したヒートブロックにより緩衝体を介して巻回電極体を加熱する工程と、巻回電極体をラミネートフィルムよりなる外装部材に収納する工程とを含むものである。ここで、緩衝体としては、硬度が３０度以上６０度以下の範囲内、厚さが２ｍｍ以上４ｍｍ以下の範囲内のものとすることが好ましい。
【００１０】
本発明による電池の製造方法では、巻回電極体と加圧上板との間に緩衝体が介在しているため、巻回電極体の表面に隆起部が存在していても、巻回電極体の全面にわたって均一に加圧される。また、加圧上板に内蔵したヒートブロックにより緩衝体を介して巻回電極体を加熱するので、好適にゲル電解質層が加熱されて軟化し、ゲル電解質層と正極合剤層および負極合剤層とが密着する。これによりゲル電解質が電極合剤層にしみ込むので、ゲル電解質と電極合剤とがより多く反応する。その結果、巻回電極体を備えた電池の放電容量が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態に係る電池の製造方法により製造された二次電池１の外観構造、図２は図１に示した二次電池１の構造を分解して表すものである。この二次電池１は、外部接続用端子となる正極リード線１１および負極リード線１２が取り付けられた電池素子としての巻回電極体２０と、この巻回電極体２０を内部に封入するための外装部材３０（３０ａ，３０ｂ）とを備えている。
【００１３】
図３は巻回電極体２０の一部の断面構造を表している。巻回電極体２０は、帯状の積層体２７が多数巻回されたものである。積層体２７は、帯状の正極２１と帯状の負極２２との間にゲル電解質層２３を介してセパレータ２４を積層したものである。
【００１４】
正極２１は、例えば、正極集電体層２１ａと、この正極集電体層２１ａの両面に設けられた正極合剤層２１ｂとを有している。ここでは、正極集電体層２１ａの外装部材３０側に設けられた正極合剤層２１ｂの長手方向の長さは、正極集電体層２１ａのそれよりも短くなっている。すなわち、正極集電体層２１ａの幅方向の一方の端部においては、その一面が露出しており、その露出部分に、これと電気的に接続される正極リード線１１が取り付けられている。負極２２は、例えば、負極集電体層２２ａと、この負極集電体層２２ａの両面に設けられた負極合剤層２２ｂとを有している。ここでは、負極集電体層２２ａの外装部材３０側に設けられた負極合剤層２２ｂの長手方向の長さは、負極集電体層２２ａのそれよりも短くなっている。すなわち、負極集電体層２２ａの長手方向の一方の端部においては、その一面が露出しており、その露出部分にこれと電気的に接続される負極リード線１２が取り付けられている。
【００１５】
正極リード線１１および負極リード線１２は、外装部材３０の内部から外部に向かい例えば同一方向にそれぞれ導出されており、密着フィルム３１を介してフィルム３０ａおよびフィルム３０ｂで挟まれている。
【００１６】
次に、この二次電池１の製造方法について説明する。
【００１７】
図４（Ａ）〜（Ｄ）は巻回電極体２０の作製工程を工程順に表すものである。巻回電極体２０を作製するには、まず、正極合剤層２１ｂおよび正極集電体層２１ａからなる正極２１と、ゲル電解質層２３と、負極合剤層２２ｂおよび負極集電体層２２ａからなる負極２２とを形成する。
【００１８】
正極合剤層２１ｂには、大きな放充電容量を得るために十分な量の活物質（ここでは、リチウム）が含まれていることが好ましい。正極合剤層２１ｂを形成するには、例えば、正極活物質の粉末と、必要に応じて、カーボンブラックや黒鉛などの導電材と、ポリフッ化ビニリデンなどのバインダ樹脂とを均一に混合し、これをジメチルホルムアルデヒドあるいはＮ−メチルピロリドンなどの溶媒に添加してペースト状の正極合剤を調整する。そして、この正極合剤を正極集電体層２１ａ上に塗布し、乾燥させて、正極合剤層２１ｂを形成する。
【００１９】
正極活物質は、製造する電池の種類に応じた金属酸化物、金属硫化物、あるいは特定の高分子材料により構成する。特に、エネルギー密度を高くするには、Ｌｉ_x Ｍ_y Ｏ₂ を主体とするリチウム複合酸化物を用いることが好ましい。なお、Ｍは一種類以上の遷移金属であることが好ましい。遷移金属としては、コバルト（Ｃｏ），ニッケル（Ｎｉ）およびマンガン（Ｍｎ）などが好ましい。また、通常、ｘは０．０５≦ｘ≦１．１２の範囲内の値である。このようなリチウム複合酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ₂ 、ＬｉＮｉＯ₂ 、ＬｉＮｉ_y Ｃｏ_(1-y) Ｏ₂ （但し、０＜ｙ）あるいはＬｉＭｎ₂ Ｏ₄ などが挙げられる。
【００２０】
正極集電体層２１ａおよび後述する負極集電体層２２ａは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）箔、ニッケル（Ｎｉ）箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成する。
【００２１】
次に、形成した正極２１の両面に、ゲル電解質を塗布してゲル電解質層２３を形成する。このゲル電解質は、例えば、リチウム塩と、このリチウム塩を溶解する非水溶媒と、高分子材料とにより構成する。リチウム塩としては、例えば、ＬｉＰＦ₆ ，ＬｉＡｓＦ₆ などが用いられ、これらのうちのいずれか１種または２種類以上を混合して使用してもよい。
【００２２】
非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどが用いられ、これらのうちのいずれか１種または２種類以上を混合して用いてもよい。高分子材料としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリルあるいはポリエチレンオキサイドが適当である。ゲル電解質層２３は、例えば乾燥室（図示せず）内で乾燥させる。次に、正極２１の正極集電体層２１ａが露出している部分に、これと電気的に接続される正極リード線１１を例えば溶接あるいは接着剤などによって取り付ける。なお、正極リード線１１および後述する負極リード線１２は、例えば、アルミニウム，銅（Ｃｕ），ニッケルあるいはステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成する。
【００２３】
次に、負極２２を作製する。まず、炭素粉末と、ポリフッ化ビニリデンなどのバインダ樹脂とを均一に混合し、これをジメチルホルムアルデヒドあるいはＮ−メチルピロリドンなどの溶媒に添加してペースト状の負極合剤を調整する。そして、この負極合剤を負極集電体層２２ａ上に塗布して乾燥させて、負極合剤層２２ｂを形成する。
【００２４】
負極合剤層２２ｂには、エネルギー密度を高くするために、例えば、リチウムアルミニウム合金などのリチウム合金あるいはリチウムを吸蔵および離脱することが可能な炭素質材料，ケイ素またはケイ素化合物，金属酸化物あるいは高分子材料のいずれか１種または２種以上を含むものを用いることができる。
【００２５】
続いて、正極と同様にして、負極合剤層２２ｂ上にゲル電解質層２３を形成し、負極２２の負極集電体層２２ａが露出している部分に負極リード線１２を例えば溶接あるいは接着剤などによって取り付ける。
【００２６】
次に、正極２１とセパレータ２４と負極２２とを積層して積層体２７（図３）を形成し、この積層体２７を巻回してテープ２０で固定して巻回電極体２０を作製する（図４（Ａ）参照））。なお、セパレータ２４は、例えば、ポリプロピレン，ポリエチレンあるいはその複合体などのポリオレフィン系の材料を主成分とする多孔質薄膜により構成する。このようにして作製した巻回電極体２０の積層体２７の巻回方向に沿った形状は、正極リード線１１および負極リード線１２の厚みにより、また積層体２７の端部の段差により、一部が隆起した楕円形となっている（図５参照）。
【００２７】
次に、この巻回電極体２０を加圧することにより、図４（Ｂ）に示したように、巻回電極体２０を圧縮整形すると共に巻回電極体２０を小型化する。
【００２８】
図５は、この巻回電極体２０の加圧工程を説明するための図で、巻回電極体２０の上下から加圧上板４１と加圧下板４２とをそれぞれ押しつけて、巻回電極体２０を圧縮する。加圧上板４１の巻回電極体２０と接する面には、弾性材料例えばシリコーンゴムにより形成された緩衝体４０が一体化されている。なお、図示しないが、加圧上板４１には緩衝体４０を介して巻回電極体２０を加熱するためのヒートブロックが内蔵されている。
【００２９】
巻回電極体２０を加圧および加熱することで、ゲル電解質層２３と電極合剤層（正極合剤層２１ｂ，負極合剤層２２ｂ）との密着性が強化される。これによりゲル電解質が電極合剤層にしみ込むので、ゲル電解質と電極合剤とがより多く反応する。その結果、巻回電極体２０を備えた二次電池の放電容量が向上する。
【００３０】
加圧上板４１および加圧下板４２により、緩衝体４０を介して巻回電極体２０に加える圧力は、０．５ＭＰａ以上２．５ＭＰａ以下の範囲内であることが好ましい。より好ましくは、１．５ＭＰａである。０．５ＭＰａ未満の圧力では、巻回電極体２０を十分に加圧できないので、ゲル電解質層２３と電極合剤層とを十分に密着させてゲル電解質を電極合剤にしみ込ませることができない。そのため、放電容量を向上させることが困難となる。一方、２．５ＭＰａより大きな圧力では、巻回電極体２０が過剰に加圧されるので、ゲル電解質層２３が押し潰されてしまう。ゲル電解質層２３が押し潰されると、例えばゲル電解質層２３からゲル電解質が流出して内部短絡が生じたり、負極２２上にリチウムが析出したりする。そのため、ゲル電解質の反応する量が少なくなるので、放電容量を向上させることが困難となる。
【００３１】
加圧上板４１に内蔵したヒートブロックにより巻回電極体２０を加熱する。巻回電極体２０を加圧すると共に加熱することで、ゲル電解質層２３が軟化してゲル電解質層２３と電極合剤層とを密着させることができる。巻回電極体２０に対して加える温度は、５０℃以上１０５℃以下の範囲内であることが好ましい。５０℃未満の温度では、巻回電極体２０のゲル電解質層２３が十分に軟化しないため、ゲル電解質層２３と電極合剤層とを十分に密着させることができない。そのため、放電容量を向上させることが困難となる。また、１０５℃より高い温度では、ゲル電解質層２３に含まれる非水溶媒の一部が揮発して外装部材３０が膨らみ、電池が変形したり、非水溶媒の一部が分解したりする。そのため、電池を小型化させること、および放電容量を向上させることが困難となる。
【００３２】
ここで、実験例に基づき、緩衝体４０の硬度と緩衝体４０の厚さと放電容量比（％）との関係について説明する。図６は横軸に緩衝体４０（シリコーンゴム）の硬度（度）を、縦軸に二次電池の放電容量比（％）をとり、それぞれの関係を緩衝体４０の厚さ毎にグラフ化したものである。なお、ここでは、シリコーンゴムの硬度をゴム硬度計（デュロメータ，Ａタイプ）で評価した。また、二次電池の設計放電容量（Ａｈ）と、加圧した巻回電極体２０を備えた二次電池の放電容量（Ａｈ）との比を放電容量比（％）とし、設計放電容量と等しい場合は放電容量比を１００％とした。
【００３３】
図６からも分かるように、緩衝体４０の硬度は、好ましくは３０度以上６０度以下、より好ましくは３５度以上５０度以下である。また、緩衝体４０の厚さは、２ｍｍ以上４ｍｍ以下の範囲内が好ましい。
【００３４】
本実施の形態では、巻回電極体２０の一部が隆起していても、緩衝体４０を間にして巻回電極体２０を加圧することで、放電容量を向上させることができる。ここで、緩衝体４０には弾力性があるので、巻回電極体２０に加わる圧力を均一に分散させて加圧することができる。そのため、ゲル電解質層２３と正極合剤層２１ｂおよび負極合剤層２２ｂとを十分に密着させることができる。
【００３５】
また、加熱についても、巻回電極体２０をヒートブロックで直接に加熱するのではなく、巻回電極体２０は緩衝体４０を介して加熱されるので、好適にゲル電解質層２３を加熱することができる。そのため、ゲル電解質層２３が軟化してゲル電解質層２３と正極合剤層２１ｂおよび負極合剤層２２ｂとを密着させることができる。なお、直接ヒートブロックで巻回電極体２０を挟み込んで加熱すると、ヒートブロックの温度維持が難しくなり温度が不安定となる。従って、ゲル電解質層２３を好適に軟化できないので、加圧しても、ゲル電解質層２３と正極合剤層２１ｂおよび負極合剤層２２ｂとを均一に密着させることができない。また、ゲル電解質層２３と正極合剤層２１ａおよび負極合剤層２２ａとの間の密着性が不十分となり、負極２２にリチウムが析出してしまう。そのため、放電容量を向上させることができない。
【００３６】
更に、緩衝体４０は耐熱性を有するので、ヒートブロックの熱で変形しにくく、また、変成してもその硬度が変化しにくい。そのため、押しつけながら加熱することができるので、巻回電極体２０を好適に加圧および加熱することができる。また、緩衝体４０により均一に巻回電極体２０が加圧されるので、正極リード線１１あるいは負極リード線１２の切断部のバリによる内部短絡の発生を防止することもできる。
【００３７】
次に、図４（Ｃ）に示したように、加圧した巻回電極体２０の正極リード線１１および負極リード線１２が導出している面に、絶縁板２６ａを取り付ける。なお、この絶縁板２６ａは２つの挿通口２６ｃを有しており、この導通口に正極リード線１１と負極リード線１２とをそれぞれ挿通させる。絶縁板２６ａを取り付けることで、巻回電極体２０の正極リード線１１および負極リード線１２が導出している面において、正極２１と負極２２との短絡を防止する。
【００３８】
次に、図４（Ｄ）に示したように、巻回電極体２０を外装部材３０に収納した際に外装部材３０の内部から外部に正極リード線１１および負極リード線１２を導出できる形状に正極リード線１１および負極リード線１２を変形する。
【００３９】
このようにして得られた巻回電極体２０は、以下、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示した工程により外装部材３０に収納される。すなわち、図７（Ａ）に示したように、例えばナイロンフィルム，アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に張り合わせてなるラミネートフィルム３１ａをロール状に巻き取ったラミネートフィルムロール３１を準備する。なお、ラミネートフィルム３１ａのうちのアルミニウム箔は、外気の侵入を防止する防湿性を有している。
【００４０】
続いて、ラミネートフィルムロール３１からラミネートフィルム３１ａを引き出し、巻回電極体２０を収納することができる程度の長さで切断する。そして、図７（Ｂ）に示したように、切断したラミネートフィルム３１に、例えば、収納する巻回電極体２０の形状に合わせて溝３０ｃをプレス加工により形成する。
【００４１】
続いて、図７（Ｃ）に示したように、溝３０ｃを形成したラミネートフィルム３１ａを半分に折るための折れ線３０ｄを形成する。これによりフィルム３０ｂと、溝３０ｃを有するフィルム３０ａとからなる外装部材３０が得られる。
【００４２】
次に、図２に示したように、巻回電極体２０の絶縁板２６ａを取り付けた面と対向する面側に、前述した絶縁板２６ａと同様に挿通口（図示せず）を有する絶縁板２６ｂを配置する。絶縁板２６ｂを配置することで、絶縁板２６ａと同様に正極２１と負極２２との短絡を防止する。絶縁板２６ｂを配置したのち、巻回電極体２０を外装部材３０の溝３０ｃに収納する。なお、正極リード線１１および負極リード線１２が導出される端部においては、各リード線と外装部材３０との間に密着フィルム３１を介在させる。密着フィルム３１は、例えば、ポリエチレン，ポリプロピレン，変成ポリエチレンあるいは変成ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。
【００４３】
次に、図８（Ａ）に示したように、フィルム３０ａとフィルム３０ｂとが接するように、折れ線３０ｄで外装部材３０を折る。そして、例えば、正極リード線１１および負極リード線１２の付近の２箇所（仮止点３２ａ）で、熱融着によりフィルム３０ａとフィルム３０ｂとを密着させる。次いで、図８（Ｂ）に示したように、例えば、折れ線３０ｄの付近の２箇所（仮止点３２ｂ）で、熱融着によりフィルム３０ａとフィルム３０ｂとを密着させる。
【００４４】
次に、図８（Ｃ）に示したように、例えば、フィルム３０ａおよびフィルム３０ｂの正極リード線１１および負極リード線１２と接する外装部材３０の端辺部３０ｅを、熱融着により密着させる。そののち、巻回電極体２０を真空状態で外装部材３０に封入すると共に、巻回電極体２０の側面と接する外装部材３０の周辺部３０ｆを、例えば熱融着により密着させる。以上の工程により、図１に示した二次電池１が得られる。
【００４５】
このように本実施の形態に係る電池の製造方法によれば、弾力性を有する緩衝体４０を介して巻回電極体２０を加圧および加熱するようにしたので、巻回電極体２０に加わる圧力が分散し、電池を良好な薄型にすることができる。また、ゲル電解質と正極合剤層２１ｂおよび負極合剤層２２ｂとの間の密着性が向上し、良好な放電容量を得ることができる。
【００４６】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、巻回電極体２０を加圧および加熱した後に外装部材３０に収納したが、本発明は巻回電極体２０を外装部材３０に収納した後に加圧および加熱する工程においても適用することができる。
【００４７】
また、上記実施の形態では、巻回電極体２０の片面側に緩衝体４０を押しつけて巻回電極体２０を加圧および加熱したが、巻回電極体２０の両面側にそれぞれ緩衝体４０を設けるようにしてもよい。
【００４８】
更に、緩衝体としてはシリコーンゴムの代わりに、フッ素ゴムなどの耐熱性ゴムを用いるようにしてもよい。また、弾力性および耐熱性を有し、油圧、水圧あるいは空気圧などにより膨張する膨張バッグを用いるようにしてもよい。
【００４９】
また、上記実施の形態では、外装部材３０としてラミネートフィルムを用いたが、ラミネートフィルムの代わりに、例えば、加圧および加熱した巻回電極体２０を金属製の容器に収納するようにしてもよい。
【００５０】
更に、上記実施の形態では、正極２１および負極２２などを巻回した巻回電極体２０を備えた構造の電池を例に挙げて説明したが、本発明は、正極２１と負極２２とが電解質層を介して積層された電池など、他の形状の電池を製造する際にも適用することができる。
【００５１】
また、上記実施の形態では、電池反応種がリチウムである電池について説明したが、本発明は、電池反応種がナトリウム（Ｎａ）あるいはカルシウム（Ｃａ）などの他の種である電池を製造する際にも同様に適用することができる。その場合、電解質塩としてリチウム塩に代えてナトリウム塩あるいはカルシウム塩などを用いると共に、正極活物質には適宜の金属酸化物あるいは金属硫化物などを用いるようにする。
【００５２】
加えて、上記実施の形態では、二次電池を製造する場合について説明したが、本発明は、一次電池を製造する際にも適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電池の製造方法によれば、加圧上板と巻回電極体との間に弾力性を有する緩衝体を介在させると共に、加圧上板に内蔵したヒートブロックにより緩衝体を介して巻回電極体を加熱するようにしたので、均一な力で巻回電極体を加圧して小型化させることができる共に、ゲル電解質層と正極合剤層および負極合剤層との密着性が向上し、ゲル電解質と反応する面積が増加し、放電容量を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電池の製造方法を用いて作製された電池の構成を表す斜視図である。
【図２】図１に示した電池の分解斜視図である。
【図３】図２に示した巻回電極体の・・・ー・・・線に沿った断面構造の一部を表す図である。
【図４】巻回電極体の作製工程を工程順に表す斜視図である。
【図５】巻回電極体の加圧工程を説明するための側面図である。
【図６】緩衝体の硬度および厚さと放電容量比との関係を説明するための特性図である。
【図７】外装部材の作製工程を工程順に表す斜視図である。
【図８】巻回電極体を外装部材に収納する工程を工程順に表す斜視図である。
【図９】巻回電極体の形状を説明するための側面図である。
【図１０】従来の巻回電極体の加圧工程を説明するための側面図である。
【符号の説明】
１…二次電池、１１…正極リード線、１２…負極リード線、２０…巻回電極体、２１…正極、２２…負極、２３…ゲル電解質層、２７…積層体、３０…外装部材、４０…緩衝体、４１…加圧上板、４２…加圧下板

Claims

正極集電体層の両面に正極合剤層を有すると共に正極リードを取り付けた正極の両面にゲル電解質層を形成し、負極集電体層の両面に負極合剤層を有すると共に負極リードを取り付けた負極の両面にゲル電解質層を形成し、前記正極と前記負極との間に前記ゲル電解質層を介してセパレータを積層した積層体を形成し、前記積層体を巻回して、一部が隆起した楕円形の巻回電極体を形成する工程と、
前記巻回電極体の隆起した面を加圧上板に向けて前記巻回電極体を加圧下板に載せ、上下から前記加圧上板および前記加圧下板により挟んで、前記加圧上板と前記巻回電極体との間に弾性材料からなる緩衝体を介在させた状態で前記巻回電極体を加圧すると共に、前記加圧上板に内蔵したヒートブロックにより前記緩衝体を介して前記巻回電極体を加熱する工程と、
前記巻回電極体をラミネートフィルムよりなる外装部材に収納する工程と
を含む電池の製造方法。
前記緩衝体の硬度を、３０度以上６０度以下の範囲内とする請求項１記載の電池の製造方法。
前記緩衝体の厚さを２ｍｍ以上４ｍｍ以下の範囲内とする請求項２記載の電池の製造方法。
前記緩衝体としてシリコーンゴムを用いる請求項３記載の電池の製造方法。
前記正極合剤層をリチウムを含む酸化物を用いて形成すると共に、前記負極合剤層をリチウム金属、リチウム合金またはリチウムを吸蔵および脱離することが可能な炭素質材料あるいは無機材料を用いて形成する請求項１記載の電池の製造方法。
前記ゲル電解質層として、リチウム塩を含む電解質を用いる請求項１記載の電池の製造方法。
前記巻回電極体を前記外装部材に収納したのちに加圧および加熱する請求項１記載の電池の製造方法。