JP4779352B2 - 電池の製造方法 - Google Patents
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Description
a)長尺で幅広のシート状の集電体金属板を準備する工程と、
b)電極合剤層を形成するための塗工液を調整する工程と、
c)集電体金属板の両面上に塗工液(電極合剤層)が塗布された領域と塗布されない領域を周期的に形成するために、集電体金属板を所定方向に走行させながら電極合剤層塗工液を間欠的に塗布する工程と、
d)電極合剤層が形成された集電体金属板(単に、ウェブという)を乾燥させる工程と、
e)ウェブを圧延(プレス)する工程と、
f)ウェブを走行方向に短冊状にスリット切断する工程と、
g)短冊状にスリット切断された集電体を巻取コアに捲回する工程と、
h)巻取コアに捲回された集電体ロールの最も外側にある一部(最外部)を全体の集電体ロールから切断して、切断された最外部について電極合剤層の膜厚を測定する工程と、
i)正極および負極の集電体にそれぞれ端子を取り付け、両電極板の間に短絡を防止するためのセパレータを挟んで捲回し、これを非水電解液で満たした電池ケース容器内に密封することにより、リチウムイオン2次電池を組み立てるアセンブリ工程とからなる。
図1(a)に示すように、集電体10は、概略、集電体金属板(集電体芯材)12と、その両面上に塗工された一対の電極合剤層20a,20bとからなる。上述のように、電極合剤層20a,20bが塗工される領域および塗工されない非塗工領域は、集電体金属板12を所定方向に走行させながら、ダイヘッド(図示せず)から集電体金属板12上へ塗工液を吐出する開始および停止のタイミングを制御することにより形成される。このとき、塗工液を吐出し始めるときのダイヘッド内の圧力は高く、その後しばらくして安定するので、図1(a)に示すように、電極合剤層20a,20bは、一般に、塗布始端部14において盛上量(α,β)をもった盛上部22a,22bを有し、これに続いて一定の厚みをもった平坦部24a,24bを有する。
また、集電体上に塗工された電極合剤層が集電体上に塗工された電極合剤層がオビキを有する場合であっても、電池切れ不具合の発生しにくい生産歩留まりの高い非水電解液電池の製造方法を提供することを目的とする。
a)集電体金属板の準備工程
ステップST01において、長尺で幅広のシート状の集電体金属板(集電体芯材)を準備する。正極の集電体金属板としてはアルミニウムまたはニッケルなどが用いられ、負極用の集電体金属板としては銅、ニッケル、またはステンレスなどが用いられる。好適には、正極および負極の集電体金属板は、それぞれアルミニウム箔および銅箔である。これら金属箔の厚さは、通常、5〜30μm程度、好ましくは5〜20μmである。
ステップST02において、少なくとも活物質とバインダとを含有する電極合剤層塗工液を調整する。
活物質には、正極用活物質と負極用活物質がある。正極用活物質は、例えば、LiCoO2、LiNiO2、またはLiMn2O4などのリチウム遷移金属複合酸化物、あるいはTiS2、MnO2、MoO3、またはV2O5などのカルコゲン化合物を含む。これらの正極用活物質は単独、2種以上を組み合わせて用いてもよい。負極用活物質は、例えば、金属リチウムまたはリチウム合金等のようなリチウム含有金属、グラファイト、カーボンブラック、またはアセチレンブラックのような炭素質材料を含む。
ステップST02において、集電体金属板の両面上に塗工液(電極合剤層)が塗布された領域と塗布されない領域を周期的に形成するために、集電体金属板12を所定方向に走行させながら、ダイヘッドから集電体金属板上へ塗工液を吐出する開始および停止のタイミングを制御することにより電極合剤層塗工液を間欠的に塗布する。
択一的には、電極合剤層20の塗布終端部16の位置を作業者が目視にて確認し、所定の見本イメージと比較して、塗布終端部16の位置が見本イメージより大きく変動している場合には、作業者が「オビキあり」と視覚的に判断してもよい。
ステップST04において、塗工液の間欠塗布工程に続いて、集電体金属板12上に形成された電極合剤層20を乾燥させる。
ステップST05において、集電体金属板12上に形成され乾燥させた電極合剤層20を高密度化および高エネルギ密度化するために、集電体10を圧延(プレス)処理する。任意のプレス装置を用いて、集電体10を圧延処理することができるが、例えば、金属ロール、弾性ロール、加熱ロール、またはシートプレス機などを用いて行ってもよい。
ステップST06において、プレス工程後、集電体のウェブを所定の幅および長さを有する短冊状の集電体にスリット切断する。携帯電話用のリチウムイオン電池の場合、集電体は、長辺方向に約0.2〜1m、短辺方向に約20〜70mmに切断される。コイン電池の場合、集電体は、長辺方向に約50〜1000mm、短辺方向に約1〜100mmに切断される。
ステップST07において、短冊状にスリット切断された集電体10を巻取コアに捲回する。必要ならば、巻取コアに捲回された最も外側にある集電体の一部について品質検査を行ってもよい。その後、巻取コアに捲回された集電体を次のアセンブリ工程へと搬送する。
ステップST08において、概略、図3において、正極および負極の集電体10,30にそれぞれ端子(図示せず)を取り付け、両集電体10,30の間の短絡を防止するために、ポリプロピレン製のマイクロポーラスフィルムからなる一対のセパレータ50,60を挟み、これらの一端部を電池捲回用コア70に固定した後、張力を加えながら、その周りに巻き回す。巻き回した後、電池捲回用コア70を集電体10,30およびセパレータ50,60から取り外し、これを非水電解液で満たした電池ケース容器(図示せず)内に密封することにより、リチウムイオン2次電池をアセンブリする。
換言すると、電池捲回用コア70の半径方向外側に配置される電極合剤層20は、一方の盛上部の盛上量(α)が他方の盛上部の盛上量(β)より大きくなるように(α>βとなるように)選択される。すなわち、セパレータ50、正極集電体10、セパレータ60、および負極集電体30を順次重ね合わせる際に、盛上部22の盛上量の大きい方の電極合剤層20を、図5の上側(すなわち電池捲回用コア70の半径方向外側に)に配置して、電池捲回用コア70に巻き取る。
このように、集電体10,30の電極合剤層20に多少のオビキ26が形成された場合であっても、直ちに廃棄処分することなく、有効に活用できるので、生産性を格段に改善することができる。
また、生産ロットNo.6〜9については、電極合剤層E2の方が、電極合剤層E1より厚い盛上部を有するので、電極合剤層E2を電池捲回用コア70の半径方向外側に配置して、集電体10,30を捲回して2次電池を得た。
Claims (3)
- 電池を製造する方法であって、
塗布始端部から塗布終端部に向かって延びる第1および第2の電極合剤層を、シート状集電体の両面上に塗工するステップと、
前記第1および第2の電極合剤層の前記塗布終端部の位置の変動量(W)が所定の範囲の変動量(W 0 )を超えるかどうか判定するステップと、
前記第1および第2の電極合剤層の前記塗布終端部の位置の変動量(W)が所定の範囲の変動量(W 0 )を超えない場合、前記第1および第2の電極合剤層の前記塗布始端部が前記塗布終端部より半径方向外側に配置されるように、前記シート状集電体を捲回するステップとを有することを特徴とする電池の製造方法。 - 電池を製造する方法であって、
塗布始端部から塗布終端部に向かって延び、塗布始端部において第1および第2の盛上量を有する第1および第2の盛上部を含む第1および第2の電極合剤層を、シート状集電体の両面上に塗工するステップと、
前記第1および第2の電極合剤層の前記塗布終端部の位置の変動量(W)が所定の範囲の変動量(W 0 )を超えるかどうか判定するステップと、
前記第1および第2の電極合剤層の前記塗布終端部の位置の変動量(W)が所定の範囲の変動量(W 0 )を超える場合、前記第1および第2の電極合剤層の前記塗布終端部が前記塗布始端部より半径方向外側に配置され、かつ盛上量のより大きい前記第1または第2の電極合剤層が半径方向外側に配置されるように、前記シート状集電体を捲回するステップとを有することを特徴とする電池の製造方法。 - 電池を製造する方法であって、
塗布始端部から塗布終端部に向かって延び、塗布始端部において第1および第2の盛上量を有する第1および第2の盛上部を含む第1および第2の電極合剤層を、シート状集電体の両面上にそれぞれ塗工するステップと、
前記第1および第2の電極合剤層の前記塗布終端部の位置の変動量(W)が所定の範囲の変動量(W0)を超えるかどうか判定するステップと、
前記シート状集電体を捲回するステップとを有し、
前記捲回ステップにおいて、
a)前記第1および第2の電極合剤層の前記塗布終端部の位置の変動量(W)が所定の範囲の変動量(W0)を超えない場合、前記第1および第2の電極合剤層の前記塗布始端部が前記塗布終端部より半径方向外側に配置されるように、前記シート状集電体を捲回し、
b)前記第1および第2の電極合剤層の前記塗布終端部の位置の変動量(W)が所定の範囲の変動量(W0)を超える場合、前記第1および第2の電極合剤層の前記塗布終端部が前記塗布始端部より半径方向外側に配置され、かつ盛上量のより大きい前記第1または第2の電極合剤層が半径方向外側に配置されるように、前記シート状集電体を捲回することを特徴とする電池の製造方法。
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