JP5091507B2 - Winding battery - Google Patents
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Description
本発明は捲回式電池に係り、特に、正極と負極とがセパレータを介して軸芯に捲回された電極群を有する捲回式電池に関する。 The present invention relates to a wound battery, and more particularly, to a wound battery having an electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are wound around an axis via a separator.
捲回式電池では、高容量や高出力を達成するために電極面積の増大を図るため、正極と負極とがセパレータを介して捲回された電極群を有している。一般に、電極群の形成時には電池使用時の振動等による電極群の捲き崩れを抑制するために正極、負極、セパレータが張力下で捲回されることから、得られた電極群では捲回圧が掛かることとなる。一方、正極、負極には活物質を含む合剤がそれぞれ集電体に塗着されており、捲き始め部分を小さく捲くことが難しいことから、電極群の中心部分が中空状に形成されるため、捲回圧により電極群が変形することがある。これを回避するため、電極群の捲回中心には、軸芯が配置されている。 A wound battery has an electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are wound through a separator in order to increase the electrode area in order to achieve high capacity and high output. In general, when the electrode group is formed, the positive electrode, the negative electrode, and the separator are wound under tension in order to suppress the collapse of the electrode group due to vibration during use of the battery. It will hang. On the other hand, since the positive electrode and the negative electrode are each coated with a mixture containing an active material on the current collector, and it is difficult to make a small starting portion, the central portion of the electrode group is formed in a hollow shape. The electrode group may be deformed by the winding pressure. In order to avoid this, an axial core is disposed at the winding center of the electrode group.
このような電極群を形成する方法としては、電極群製造装置(捲回機)に具備された捲回軸の周りに正極、負極、セパレータを直接捲回する方法や、捲回軸に円筒状の軸芯を装着し該軸芯の周りに正極、負極、セパレータを捲回する方法等がある。すなわち、前者の方法では、捲回軸に直接セパレータのみが数周分捲回された後、正極と負極とがセパレータを介して対向するように捲回される。捲回後、電極群が捲回軸から取り外され、電極群の中心部分に軸芯が挿入される。後者の方法では、捲回軸に装着された軸芯にセパレータの端部が粘着テープ等で接着固定されセパレータのみが数周分捲回された後、正極、負極、セパレータが捲回される(例えば、特許文献1参照)。 As a method of forming such an electrode group, a method of directly winding a positive electrode, a negative electrode, and a separator around a winding shaft provided in an electrode group manufacturing apparatus (winding machine), or a cylindrical shape on a winding shaft There is a method in which a shaft core is attached and a positive electrode, a negative electrode, and a separator are wound around the shaft core. That is, in the former method, only the separator is wound on the winding shaft directly for several turns, and then wound so that the positive electrode and the negative electrode face each other via the separator. After winding, the electrode group is removed from the winding shaft, and the shaft core is inserted into the central portion of the electrode group. In the latter method, the end of the separator is bonded and fixed to the shaft core attached to the winding shaft with an adhesive tape or the like, and only the separator is wound several times, and then the positive electrode, the negative electrode, and the separator are wound ( For example, see Patent Document 1).
しかしながら、捲回後に軸芯を挿入する方法では、電極群を電極群製造装置から取り外すときや、取り外した後に軸芯を挿入するときに、軸芯とセパレータの捲き始め部分との摩擦により電極群の中心側で捲きずれが発生する等の不具合が生じることがある。このため、電極群ひいては捲回式電池の生産性が低下することとなる。また、捲回軸から取り外した状態では、軸芯が挿入されておらず、電極群の中心側が捲き始め部分のセパレータのみで支持されることになるため、電極群に掛かる捲回圧で変形することがある。一方、捲回軸に軸芯を装着して捲回する方法では、軸芯にセパレータの端部を接着固定するための装置や粘着テープ等が必要となる。接着工程を経るため、電極群の形成作業が繁雑となり捲回式電池の生産性が低下することとなる。 However, in the method of inserting the shaft core after winding, when the electrode group is removed from the electrode group manufacturing apparatus or when the shaft core is inserted after removal, the electrode group is caused by friction between the shaft core and the starting portion of the separator. In some cases, there is a problem such as occurrence of a gap on the center side. For this reason, productivity of an electrode group and by extension, a winding type battery will fall. Further, in a state where it is detached from the winding shaft, the shaft core is not inserted, and the center side of the electrode group is supported only by the separator at the beginning of the winding, so that it is deformed by the winding pressure applied to the electrode group. Sometimes. On the other hand, in the method of winding the shaft core on the winding shaft, a device, an adhesive tape, or the like for bonding and fixing the end of the separator to the shaft core is required. Since the bonding step is performed, the work of forming the electrode group becomes complicated and the productivity of the wound battery decreases.
本発明では上記事案に鑑み、軸芯とセパレータとの接着工程を経なくても電極群を形成することができ、生産性を向上させた捲回式電池を提供することを課題とする。 In view of the above-described case, an object of the present invention is to provide a wound battery in which an electrode group can be formed without going through a bonding step between a shaft core and a separator, and productivity is improved.
上記課題を解決するため、本発明は、正極と負極とがセパレータを介して軸芯に捲回された電極群を有する捲回式電池において、前記軸芯は互いに嵌合した1対の部材で構成されており、前記セパレータは前記1対の部材間を貫通していることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a wound battery having an electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are wound around a shaft core via a separator, wherein the shaft core is a pair of members fitted to each other. It is comprised, The said separator has penetrated between said one pair of members, It is characterized by the above-mentioned.
本発明では、電極群の軸芯が互いに嵌合した1対の部材で構成されており、セパレータが1対の部材間を貫通しているため、電極群の形成時に1対の部材間にセパレータを挟み、正極と負極とを軸芯の両側からそれぞれ供給し、1対の部材間を貫通するセパレータを介して正極と負極とを捲回することで、軸芯とセパレータとの接着工程を経なくても電極群を形成することができるので、捲回式電池の生産性を向上させることができる。 In the present invention, since the axis core of the electrode group is constituted by a pair of members fitted to each other, and the separator penetrates between the pair of members, the separator between the pair of members is formed when the electrode group is formed. The positive electrode and the negative electrode are supplied from both sides of the shaft core, and the positive electrode and the negative electrode are wound through a separator that penetrates between a pair of members. Since the electrode group can be formed without the need, productivity of the wound battery can be improved.
本発明において、軸芯が同一形状の2部材で構成されていれば、部材管理をし易くすることができる。また、軸芯を中空とすれば、軸芯に捲回機の捲回軸を挿入することで正極と負極とを捲回することができる。また、軸芯が長手方向両端部に嵌合部を有しており、嵌合部を軸芯の長手方向の凹凸により嵌合するものとすれば、嵌合部が軸芯の長手方向と交差する方向の外力に抗するため、捲回時にセパレータの張力で軸芯の嵌合が解除されることを防止することができる。1対の部材間にセパレータの厚さ以上の間隙が形成されていることが好ましい。また、電極群は、1対の部材間を貫通したセパレータを介して正極と負極とが対向するようにそれぞれ捲回されたものとしてもよい。このとき、電極群をセパレータの長寸方向略中央部から捲回されたものとすることができる。 In the present invention, if the shaft core is composed of two members having the same shape, member management can be facilitated. If the shaft core is hollow, the positive electrode and the negative electrode can be wound by inserting the winding shaft of the winding machine into the shaft core. Further, if the shaft core has a fitting portion at both ends in the longitudinal direction, and the fitting portion is fitted by unevenness in the longitudinal direction of the shaft core, the fitting portion intersects the longitudinal direction of the shaft core. In order to resist the external force in the direction of turning, it is possible to prevent the shaft core from being unfitted by the tension of the separator during winding . It is preferred that more than the thickness of the gap of the separator is formed between a pair of members. Further, the electrode group may be wound so that the positive electrode and the negative electrode face each other through a separator penetrating between a pair of members. At this time, the electrode group can be wound from a substantially central portion in the longitudinal direction of the separator.
本発明によれば、電極群の軸芯が互いに嵌合した1対の部材で構成されており、セパレータが1対の部材間を貫通しているため、電極群の形成時に1対の部材間にセパレータを挟み、正極と負極とを軸芯の両側からそれぞれ供給し、1対の部材間を貫通するセパレータを介して正極と負極とを捲回することで、軸芯とセパレータとの接着工程を経なくても電極群を形成することができるので、捲回式電池の生産性を向上させることができる、という効果を得ることができる。 According to the present invention, the axial core of the electrode group is composed of a pair of members fitted to each other, and the separator penetrates between the pair of members. The separator is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode from both sides of the shaft core, and the positive electrode and the negative electrode are wound through a separator that penetrates between a pair of members. Since an electrode group can be formed without passing through, the effect that the productivity of a winding type battery can be improved can be acquired.
以下、図面を参照して、本発明を円筒型リチウムイオン二次電池に適用した実施の形態について説明する。 Embodiments in which the present invention is applied to a cylindrical lithium ion secondary battery will be described below with reference to the drawings.
(構成)
図1に示すように、本実施形態の円筒型リチウムイオン二次電池20は帯状の正負極板がセパレータを介して対向するように断面渦巻状に捲回された電極群6を有しており、電極群6はニッケルメッキが施されたスチール製で有底円筒状の電池容器7に収容されている。すなわち、リチウムイオン二次電池20は捲回式電池である。
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the cylindrical lithium ion
電極群6の捲回中心には、ポリプロピレン樹脂製の軸芯1が使用されている。図2に示すように、軸芯1は、2つ(1対)の軸芯部材1a、1bで構成されている。軸芯部材1a、1bは同一形状に形成されている。軸芯部材1a(軸芯部材1bも同じ。)は、断面円弧状に形成されている。軸芯部材1aの長手方向一端部には円筒状(断面形状は軸芯部材1aの断面円弧状の部分を含む円環状)の嵌合部22が形成されており、他端部には突状の嵌合部23が形成されている。軸芯部材1aの嵌合部22の内周側は、断面円弧状の部分とは反対側の断面円弧状の部分が、軸芯部材1aの断面円弧状の部分の内径より大きい内径で切り抜かれている。一方、軸芯部材1aの嵌合部23は、断面円弧状の部分の内周側が、軸芯部材1bの嵌合部22の切り抜かれた位置に嵌合するように長手方向に突出している。このため、軸芯部材1a、1bの両端部には長手方向の凹凸が形成されている。すなわち、嵌合部22、23は合決構造を有している。軸芯部材1a、1bを長手方向で互い違いに組み合わせ、嵌合部22、23を嵌合させることで軸芯1が形成されている。換言すれば、軸芯1は、軸芯部材1a、1bが長手方向両端部で互いに嵌合している。
A
図3に示すように、軸芯部材1aの嵌合部23が軸芯部材1bの嵌合部22に嵌め込まれ、軸芯部材1bの嵌合部23が軸芯部材1aの嵌合部22に嵌め込まれることで、略円筒状の軸芯1が形成される。換言すれば、軸芯1は、軸芯部材1a、1bのそれぞれ長手方向両端部に形成された凹凸を嵌合することで形成されるものである。軸芯部材1a、1bがいずれも断面円弧状のため、これらを嵌合した軸芯1は、長手方向に中空部分Tが形成されている。また、軸芯部材1aと軸芯部材1bとの間には、電極群作製時にセパレータを貫通させるための間隙Sが長手方向に形成されている。間隙Sは、セパレータの厚さ以上に形成されている。なお、間隙Sを形成するため、軸芯部材1a、1bの断面形状は、厳密にいえば、嵌合部22の円環状断面の半分より若干小さい円弧状に形成されている。
As shown in FIG. 3, the
図1に示すように、電極群6の上側には、軸芯1のほぼ延長線上に正極板からの電位を集電するための円環状の正極集電リング4が配置されている。正極集電リング4は、軸芯1の上端部に固定されている。正極集電リング4の周囲から一体に張り出している鍔部周縁には、正極板から導出された正極リード片2の端部が超音波溶接で接合されている。正極集電リング4の上方には、安全弁を内蔵し正極外部端子となる円盤状の電池蓋12が配置されている。正極集電リング4の上部には正極リード9の一端が接合されており、正極リード9の他端は電池蓋12の下面に接合されている。
As shown in FIG. 1, on the upper side of the
一方、電極群6の下側には負極板からの電位を集電するための円環状の負極集電リング5が配置されている。負極集電リング5の内周面には軸芯1の下端部外周面が固定されている。負極集電リング5の外周縁には、負極板から導出された負極リード片3の端部が溶接で接合されている。負極集電リング5の下部は、負極リード8を介して負極外部端子を兼ねる電池容器7の内底部に溶接で接合されている。
On the other hand, an annular negative electrode
電池蓋12は、ポリプロピレン樹脂製等の絶縁性及び耐熱性のガスケット10を介して電池容器7の上部にカシメ固定されている。このため、リチウムイオン二次電池20の内部は密封されている。また、電池容器7内には、非水電解液が注液されている。非水電解液には、エチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の混合溶媒中に六フッ化燐酸リチウムを1mol/Lの濃度で溶解したものが用いられている。
The
電極群6は、正極板と負極板とが、これら両極板が直接接触しないようにポリエチレン製等の微多孔性のセパレータW5を介し、軸芯1の周囲に捲回されている。セパレータW5は、厚さが20〜50μm程度の範囲、幅が正極板および負極板の幅より大きく設定されている。正極リード片2と負極リード片3とが、それぞれ電極群6の互いに反対側の両端面に配置されている。電極群6及び正極集電リング4の鍔部周面全周には、電極群6と電池容器7との電気的接触を防止するために絶縁被覆が施されている。電極群6の最大径部が絶縁被覆存在部となるように捲き数が調整され、該最大径が電池容器7の内径より僅かに小さく設定されている。
In the
電極群6を構成する正極板は、正極集電体としてアルミニウム箔W1を有している。アルミニウム箔W1の両面には、正極活物質としてリチウム遷移金属複合酸化物を含む正極合剤が略均等に塗着されている。正極合剤には、正極活物質以外に、黒鉛等のカーボン粉体の導電材及びポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFと略記する。)等のバインダ(結着材)が配合されている。アルミニウム箔W1への正極合剤の塗着時には、N−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPと略記する。)等の分散溶媒で粘度調整される。アルミニウム箔W1の長寸方向(捲回方向)一側の側縁には、正極合剤の未塗着部(無地部)が形成されている。未塗着部は櫛状に切り欠かれており、切り欠き残部で正極リード片2が形成されている。
The positive electrode plate constituting the
一方、負極板は、負極集電体として銅箔W3を有している。銅箔W3の両面には、負極活物質としてリチウムイオンを可逆に吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材料の粉末を含む負極合剤が略均等に塗着されている。負極合剤には、負極活物質以外に、PVDF等のバインダが配合されている。銅箔W3への負極合剤の塗着時には、NMP等の分散溶媒で粘度調整される。銅箔W3の長寸方向一側の側縁には、正極板と同様に負極合剤の未塗着部が形成されており、負極リード片3が形成されている。なお、負極板の長さは、正極板及び負極板を捲回したときに、捲回最内周及び最外周で捲回方向に正極板が負極板からはみ出すことがないように、正極板の長さより長く設定されている。また、負極合剤塗布部の幅は、捲回方向と垂直方向(軸芯1の長手方向)において正極合剤塗布部が負極合剤塗布部からはみ出すことがないように、正極合剤塗布部の幅より長く設定されている。
On the other hand, the negative electrode plate has a copper foil W3 as a negative electrode current collector. A negative electrode mixture containing a powder of carbon material such as graphite capable of reversibly occluding and releasing lithium ions as a negative electrode active material is coated on both surfaces of the copper foil W3 substantially evenly. In addition to the negative electrode active material, a binder such as PVDF is blended in the negative electrode mixture. When the negative electrode mixture is applied to the copper foil W3, the viscosity is adjusted with a dispersion solvent such as NMP. An uncoated portion of the negative electrode mixture is formed on the side edge on one side in the longitudinal direction of the copper foil W3, as in the case of the positive electrode plate, and the negative
(電池組立)
リチウムイオン二次電池20の組立では、まず、作製した正負極板をセパレータを介して軸芯1の周囲に捲回し電極群6を作製する。電極群6は、捲回軸を具備した捲回機(電極群製造装置)を使用し、次のように作製する。
(Battery assembly)
In the assembly of the lithium ion
捲回機の捲回軸は、棒状の突出部分が2つに分かれたU字状に形成されており、U字の根本部分が捲回機の回転駆動軸に固定されている。軸芯1の中空部分Tが捲回機の突出部分を挿入可能に形成されている。軸芯部材1aの嵌合部22が捲回軸の根本側となるように嵌合部22に捲回軸を通して軸芯部材1aを捲回機に装着する。このとき、軸芯部材1aが捲回軸のU字状の突出部分の一方に位置するように装着する。捲回軸のU字状の隙間にセパレータW5を挿入した後、軸芯部材1bの嵌合部23が軸芯部材1aの嵌合部22に嵌合するように(捲回軸のU字状の突出部分の他方に位置するように)軸芯部材1bを捲回機に装着する。軸芯部材1a、1bの嵌合部22、23をそれぞれ嵌合させて軸芯1を形成する。このとき、セパレータW5は、軸芯1への捲き始めに数周分先捲きするのに必要な長さと捲き終わりに電極群6の最外周を覆うのに必要な長さとを考慮し、軸芯1(捲回軸)の両側に正極板、負極板の長さより十分に長くなるように準備する。
The winding shaft of the winding machine is formed in a U shape in which a rod-like projecting portion is divided into two parts, and the base portion of the U shape is fixed to the rotary drive shaft of the winding machine. A hollow portion T of the
図4(A)に示すように、捲回機の捲回軸30に軸芯1(軸芯部材1a、1b)およびセパレータW5を装着すると、捲回軸30が軸芯1の中空部分Tに挿入された状態となり、セパレータW5が軸芯1(および捲回軸30)を貫通した状態となる。この状態で捲回軸30を回転駆動させるとセパレータW5が軸芯1の周りに捲き始められる。捲き始めにセパレータW5のみを2〜3周程度捲回した後、正極板、負極板を正極合剤塗着面と負極合剤塗着面とが適切に対向し、かつ、正極リード片2と負極リード片3とが互いに反対方向に位置するように順次挿入して電極群6を作製する。このため、電極群6は、セパレータW5の長寸方向略中央部から捲回され形成される。なお、セパレータW5を捲き始めると、軸芯部材1a、1b間に形成された間隙Sが捲回圧で狭められ、軸芯部材1aの外周面と軸芯部材1bの嵌合部22の外周面とで若干の段差が生じる(軸芯部材1bの外周面と軸芯部材1aの嵌合部22の外周面とでも同じ)が、セパレータW5を先捲きすることで段差を解消することができ、また、正極板、負極板の幅がいずれもセパレータの幅より小さく形成されているため、段差で支障が生じることはない。
4A, when the shaft core 1 (
図4(B)に示すように、セパレータW5を先捲きした後、負極板をセパレータW5の一側(図4(B)の下側)、かつ、軸芯1の一側(左側)から軸芯1に向かう方向(矢印N方向)に挿入する。捲回軸30を捲回方向(矢印A方向)に回転駆動させ、負極板が半周程度捲回されたとき(負極板の先端部が右側に達したとき)に、正極板を挿入する。正極板は、セパレータW5の他側(上側)、かつ、軸芯1の他側(右側)から軸芯1に向かう方向(矢印P方向)に挿入する。このため、正極板の正極合剤塗着面と負極板の負極合剤塗着面とが適切に対向する。換言すれば、電極群6は、軸芯部材1a、1b間を貫通したセパレータW5を介して正極板と負極板とが対向するように軸芯1の両側からそれぞれ供給され捲回されたものである。
As shown in FIG. 4 (B), after separating the separator W5, the negative electrode plate is pivoted from one side of the separator W5 (lower side in FIG. 4 (B)) and from one side (left side) of the
正極板、負極板を全て捲回した後、電極群6の最外周で電極が露出しないように、捲き終わりにセパレータW5を2〜3周程度捲回する。この状態で捲きがほどかれないように押さえながら捲回軸30から軸芯1ごと電極群6を引き抜き、最外周のセパレータの継ぎ目部分に粘着テープ等で捲き止めをして電極群6の作製を完了する。このとき、軸芯1が電極群6の中心部分にあるため、捲回圧を維持したまま電極群6を変形させることなく取り外すことができる。
After all of the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound, the separator W5 is wound about two to three times at the end of the winding so that the electrode is not exposed at the outermost periphery of the
作製した電極群6の両端部に電極群6の直径と同じ径の樹脂製絶縁板を配し、電極群6の両端面にそれぞれ導出されている正極リード片2及び負極リード片3を正極集電リング4及び負極集電リング5にそれぞれ溶接した後、負極集電リング5を底側に向けて電池容器7内に電極群6を挿入する。軸芯1に形成された中空部分Tに溶接棒を挿入し、負極集電リング5に予め溶接しておいた負極リード8を電池容器7の内底部に抵抗溶接で接合する。電池容器7の開口部より若干底側にグルービングを施し、正極集電リング4に予め一端を溶接しておいた正極リード9の他端を電池蓋12の下面に溶接で接合する。電極群6や電池容器7等に付着した水分を除くため、グルービングを施した部分の上側にガスケット10を装着した状態で60℃で20時間の真空乾燥を施す。真空乾燥後、電池容器7内に非水電解液を注液する。非水電解液の注液は、水分の再付着を防ぐためにアルゴン置換されたグローブボックス中などで行う。非水電解液注液後、電池蓋12を電池容器7の上部にかしめ固定することで、リチウムイオン二次電池20の組立を完成させる。
A resin insulating plate having the same diameter as that of the
(作用等)
次に、本実施形態の円筒型リチウムイオン二次電池20の作用等について、軸芯1を中心に説明する。
(Action etc.)
Next, the operation and the like of the cylindrical lithium ion
本実施形態のリチウムイオン二次電池20では、電極群6の軸芯1が互いに嵌合した1対の軸芯部材1a、1bで構成されている。電極群6の作製時には、セパレータW5を軸芯部材1a、1b間に貫通させ正極板、負極板が捲回される。このため、セパレータW5の捲き始め部分を軸芯1に接着することなく容易に電極群6を作製することができる。これにより、従来要した接着工程分の作業が不要となるので、電極群6ひいてはリチウムイオン二次電池20の生産性を向上させることができる。また、従来電極群の作製では、捲回機の捲回軸に直接正極板、負極板が捲回された後、電極群が捲回軸から取り外され軸芯が電極群の中心部分に挿入される。このため、捲回軸から電極群を取り外すときや、軸芯を挿入するときに、電極群の中心部分で正極板、負極板の捲きずれが発生することがあり、不良率増加(生産性低下)の原因となっていた。これに対して、本実施形態のリチウムイオン二次電池20では、捲回軸30に装着した軸芯1の周りに正極板、負極板が捲回され電極群6が作製されるので、捲回後に軸芯を挿入することがなく、捲きずれの発生を防止して不良率を低減させることができる。
In the lithium ion
また、セパレータW5が軸芯部材1a、1b間を貫通しているため、電極群6を作製するときにセパレータW5を捲き始めると、セパレータW5の張力で軸芯部材1a、1bが割り開かれる(嵌合を解除する)ように外力を受ける。本実施形態では、軸芯1が軸芯部材1a、1bにそれぞれ形成された嵌合部22、23を互いに嵌合させることで構成されている。すなわち、軸芯部材1a、1bが長手方向の凹凸により嵌合している。このため、嵌合した嵌合部22、23がセパレータW5の張力による外力に抗するので、軸芯1が捲回機から外れることなく確実に正極板、負極板を捲回し電極群6を作製することができる。
Further, since the separator W5 penetrates between the
更に、本実施形態では、軸芯部材1a、1bの嵌合部22、23が長手方向両端部に形成されており、軸芯部材1a、1b間の長手方向に間隙Sが形成されている。このため、セパレータW5が軸芯1(軸芯部材1a、1b間)を貫通することを妨げることなく、軸芯部材1a、1bを確実に嵌合することができ、軸芯1の形状を維持することができる。また、本実施形態では、軸芯部材1a、1b間の間隙Sが、セパレータW5の厚さ以上に形成されている。このため、セパレータW5を損傷させることなく軸芯部材1a、1b間に容易に挿入することができる。
Furthermore, in this embodiment, the
また更に、本実施形態では、軸芯1を構成する軸芯部材1a、1bが同一形状に形成されている。換言すれば、軸芯部材1a、1bを嵌合した軸芯1では、軸芯1の中心点(重心)に対して軸芯部材1aと軸芯部材1bとが点対称の位置関係となる。このため、異なる形状の部材作製が不要となり低コスト化を図ることができ、部材管理をし易くすることができる。また、軸芯部材1a、1bが断面円弧状に形成されている。このため、軸芯部材1a、1bを嵌合した軸芯1では中空部分Tが形成されるので、既存の捲回機の捲回軸を挿入して電極群6を作製することができ、製造設備の新設や改造等が不要となりコスト高となることを抑制することができる。
Furthermore, in this embodiment, the
なお、本実施形態では、軸芯1を円筒状とする例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、多角形状としてもよい。また、軸芯1に形成される中空部分Tについても形状に制限はなく、捲回機の捲回軸30に装着できるものであればよい。
In the present embodiment, an example in which the
また、本実施形態では、軸芯部材1a、1bの両端部に嵌合部22、23をそれぞれ形成することで、電極群6の作製時に軸芯1の形状を保持する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、捲回機側に、軸芯1を外周側からクランプするような機構を設けることで、軸芯1の形状を保持するようにしてもよい。捲回装置への軸芯1の装着や設備改造を考慮すれば、軸芯部材1a、1bの形状により軸芯1の形状保持をなすことで生産性の向上を期待することができる。また、軸芯部材1a、1bの両端部に嵌合部を形成する以外に、例えば、断面円弧状の部分を合決構造とし、互いに嵌合するようにしてもよい。
Moreover, in this embodiment, although the
更に、本実施形態では、軸芯部材1a、1bの嵌合部22を円筒状とし嵌合部23を突状とする例を示したが、本発明は嵌合部の形状に制限されるものではなく、軸芯部材1a、1bの長手方向の凹凸を形成し嵌合するようにすればよい。例えば、軸芯部材1a、1bともに、両端部に嵌合部23をそれぞれ形成し、円環状のリング部材を嵌合するようにしてもよい。また、本実施形態では、軸芯部材1a、1b間にセパレータW5を貫通させることで、接着工程を経ることなく電極群6を作製する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。軸芯部材1a、1b間に貫通させたセパレータW5と軸芯1とを接着するようにしてもよい。
Furthermore, in this embodiment, although the example which makes the
また更に、本実施形態では、電極群6を、軸芯部材1a、1b間に貫通させたセパレータW5の長寸方向略中央部から捲回されたものとする例を示した。このようにセパレータの長寸方向略中央部から捲回されることを考慮すれば、軸芯を円筒状の一部材で構成することも可能である。例えば、軸芯とセパレータとの接着工程を経なくても電極群を形成することができ、生産性を向上させた捲回式電池を得ることを目的とした場合には、一部材で構成した円筒状の軸芯の長手方向にセパレータを貫通させるための隙間(スリット)を形成し、この隙間にセパレータを貫通させ、軸芯を貫通したセパレータを介して正極板と負極板とが対向するようにそれぞれ捲回することで電極群ひいては捲回式電池を作製することができる。このようにすれば、電極群がセパレータの長寸方向略中央部から捲回され形成されることから、軸芯とセパレータとの接着工程を経なくても電極群を形成することができ、捲回式電池の生産性を向上させることができる。また、セパレータW5の長寸方向略中央部から捲回する以外に、セパレータW5の長寸方向一端部から捲回するようにしてもよい。このとき、2枚のセパレータW5を軸芯の両側にそれぞれ挟むことで、正極板と負極板とがセパレータW5を介して対向するように捲回することができる。
Furthermore, in the present embodiment, an example has been shown in which the
更にまた、本実施形態のリチウムイオン二次電池20では、正極活物質としてリチウム遷移金属複合酸化物、負極活物質として黒鉛、導電材として黒鉛、非水電解液として混合溶媒に六フッ化燐酸リチウムを溶解させたものをそれぞれ例示したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、通常、リチウムイオン二次電池に使用される材料を用いてもよい。
Furthermore, in the lithium ion
また、本実施形態では、円筒型リチウムイオン二次電池20を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、正負極板が捲回された捲回式電池の一般に適用することが可能である。このような捲回式の二次電池としては、例えば、ニッケル水素電池、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池等を挙げることができる。更に、電池の形状についても特に制限されるものではなく、例えば、円筒型以外に角型等としてもよい。
Further, in the present embodiment, the cylindrical lithium ion
本発明は軸芯とセパレータとの接着工程を経なくても電極群を形成することができ、生産性を向上させた捲回式電池を提供するため、捲回式電池の製造、販売に寄与し、産業上の利用可能性を有する。 The present invention can form an electrode group without going through the bonding step between the shaft core and the separator, and contributes to the manufacture and sale of the wound battery in order to provide a wound battery with improved productivity. And has industrial applicability.
1 軸芯
1a、1b 軸芯部材
6 電極群
20 円筒型リチウムイオン二次電池(捲回式電池)
22、23 嵌合部
W5 セパレータ
DESCRIPTION OF
22, 23 Fitting part W5 Separator
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