JP5456542B2 - 角形二次電池および角形二次電池の製造方法 - Google Patents
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Description
(2)請求項4の発明は、請求項1に記載の角形二次電池を製造する方法において、一面に接するようにシート状の前記第1のセパレータを配しつつ前記正極シートを巻き取るとともに、一面に接するようにシート状の前記第2のセパレータを配しつつ前記負極シートを巻き取って捲回する捲回工程と、捲回工程において、前記第1および前記第2のセパレータの一方の側縁において、前記正極シートにおける前記正極リードと反対側の側縁同士を熱溶着するとともに、前記第1および前記第2のセパレータの他方の側縁において、前記負極シートにおける前記負極リードと反対側の側縁同士を熱溶着する溶着工程とを含むことを特徴とする。
[角形電池の説明]
図1および図2において、角形電池20は、電池容器13内に絶縁シート12を介して扁平形捲回電極群30(図3および図4参照)を収納して構成される。電池容器13の矩形開口は、矩形形状の電池蓋9を電池容器13にレーザー溶接して封止されている。電池蓋9には、正極外部端子8と、負極外部端子7とが設けられている。外部端子7,8を介して外部負荷に電力が供給され、あるいは、外部端子7,8を介して外部発電電力が捲回電極群30に充電される。
捲回電極群30について、図3および図4を参照してさらに説明する。
図3に示すように、捲回電極群30は、セパレータ3,4を挟んで正極シート2と負極シート1とを図示しない軸芯の周りに扁平形状に捲回して構成されている。正極シート2はアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔を基材としている。負極シート1は銅箔もしくは銅合金箔を基材としている。また、セパレータ3,4は多孔質のポリエチレン樹脂である。
正極活物質合剤層2Pは、正極活物質として、例えば、リチウム含有複酸化物粉末と、導電材として鱗片状黒鉛と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを重量比85:10:5で混合し、これに分散溶媒のN−メチルピロリドン(NMP)を添加、混練したスラリを、厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に塗布、乾燥プレスして形成した。正極活物質合剤層2Pは、例えば、厚さ100μm、幅80mm、長さ4mである。
負極活物質合剤層1Nは、負極活物質として、例えば、非晶質炭素粉末と、結着剤(バインダ)としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)と、を重量比90:10で混合し、これに分散溶媒のN−メチルピロリドン(NMP)を添加、混練したスラリを、厚さ10μmで圧延銅箔の両面に塗布、乾燥プレスして形成した。負極活物質合剤層1Nは、例えば、厚さ100μm、幅84mmであり、長さ4.4mである。
以上説明した角形リチウムイオン二次電池は以下のような製造工程によって製造することができる。
図6および7に示すように、扁平形捲回電極群30の捲回に際しては、水平軸を中心に回転するボビン50にセパレータ3,4を数周捲回した後に、ボビン50の片側からセパレータ4の上側に正極シート2を巻き込み、セパレータ3の下側に負極シート1を巻き込む。セパレータ3と負極シート1を水平なガイドローラ52によってガイドし、セパレータ4と正極シート2を水平なガイドローラ54によって案内しつつボビン50を回転し、セパレータ3、負極シート1、セパレータ4、正極シート2を重ねて捲回する。
[参考実施形態1]
図8に示すように、本発明に係る角型リチウム二次電池20においては、正極リード2aが形成されていない側のセパレータ3,4の側縁3a,4aのみを相互に熱溶着している。
なお、図中、第1の実施の形態と同一若しくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
図9に示すように、第3の実施の形態では、負極リード1aが形成されていない側のセパレータ3,4の側縁3b,4bのみを相互に熱溶着している。
なお、図中、第1の実施の形態と同一若しくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
第1の実施の形態、参考実施形態1、2と後述する比較例について評価試験を行った。
図10は、比較例の角形二次電池の正極シート2と、負極シート1と、セパレータ3,4の積層体の断面図である。セパレータ3,4の側縁の熱溶着を行わず、負極リード1aの近傍に正極シート2が露出し、正極リード2aの近傍に負極シート1が露出している。
(1)上記実施の形態では、バインダとしてPVDFを例示したが、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレン/ブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン等の重合体及びこれらの混合体などを使用するようにしてもよい。
これによって、扁平形捲回電極群30を軽量化することができる。
また溶接に限らず、カシメ接合やリベット接合も可能である。
1a:負極リード
2:正極シート
2a:正極リード
3,4:セパレータ
3a、3b,4a,4b:側縁
5:負極集電板
6:正極集電板
20:角形リチウム二次電池
30:扁平形捲回電極群
50:ボビン
56、58:ヒートローラ
Claims (5)
- 正極用金属箔の両面に正極活物質合剤層を形成した正極シートと、負極用金属箔の両面に負極活物質合剤層を形成した負極シートと、前記正極シートと前記負極シートの間に挿入された第1および第2のセパレータとを重ねて捲回し、前記第1および前記第2のセパレータの幅は前記正極活物質合剤層および前記負極活物質合剤層よりも幅広とされた捲回電極群と、
前記正極シートに電気的に接続された正極集電体と、
前記負極シートに電気的に接続された負極集電体とを備え、
前記正極シートの正極用金属箔には、前記正極集電体と電気的に接続するために、前記捲回電極群の捲回軸方向の一方の側縁に沿って前記正極活物質合剤層が形成されない正極リードが設けられ、
前記負極シートの負極用金属箔には、前記負極集電体と電気的に接続するために、前記正極リードとは反対の側縁に沿って前記負極活物質合剤層が形成されない負極リードが設けられ、
隣接する一対の前記負極シートの間において、前記第1および前記第2のセパレータは、前記正極シートの前記正極リードが設けられていない側縁よりも突出されて前記正極リードが形成されていない側の正極シート側縁を覆うように、前記第1および前記第2のセパレータの側縁の先端部を、向かい合う面同士を重ねて相互に接合され、
隣接する一対の前記正極シートの間において、前記第1および前記第2のセパレータは、前記負極シートの前記負極リードが設けられていない側縁よりも突出されて前記負極リードが形成されていない側の負極シート側縁を覆うように、前記第1および前記第2のセパレータの側縁の先端部を、向かい合う面同士を重ねて相互に接合されていることを特徴とする角形二次電池。 - 請求項1に記載の角形二次電池において、
前記第1および前記第2のセパレータの接合は熱溶着によって行われることを特徴とする角形二次電池。 - 請求項1に記載の角形二次電池において、
前記第1および前記第2のセパレータの接合は接着剤によって行われることを特徴とする角形二次電池。 - 請求項1に記載の角形二次電池を製造する方法において、
一面に接するようにシート状の前記第1のセパレータを配しつつ前記正極シートを巻き取るとともに、一面に接するようにシート状の前記第2のセパレータを配しつつ前記負極シートを巻き取って捲回する捲回工程と、
捲回工程において、前記第1および前記第2のセパレータの一方の側縁において、前記正極シートにおける前記正極リードと反対側の側縁同士を熱溶着するとともに、前記第1および前記第2のセパレータの他方の側縁において、前記負極シートにおける前記負極リードと反対側の側縁同士を熱溶着する溶着工程とを含むことを特徴とする角形二次電池の製造方法。 - 請求項4に記載の角形二次電池の製造方法において、
前記第1および前記第2のセパレータの側縁の接合は、捲回用ボビンに捲回中の前記第1および前記第2のセパレータの前記側縁に沿ってヒートローラを転接して行うことを特徴とする角形二次電池の製造方法。
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