JPH04249855A - 有機電解質電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有機電解質電池の製造方
法に関し、とくに、正極の芯材に、導電性フィルムやア
ルミニウム等を使用できる有機電解質電池の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の有機電解質電池の正極板は、下記
の工程で製造されている。■　　正極活物質と、導電剤
と、結着剤とを、純水と増粘剤に添加して混練したスラ
リー状の正極合剤とする。■　　正極合剤を導電芯体の
表面に塗布する。■　　その後、乾燥、圧延して、所定
の寸法に裁断する。■　　さらに、裁断した正極板を加
熱処理して水分を除去する。この工程で製造される正極
板は、導電芯体にステンレスの網やラス板を使用する必
要がある。それは、導電芯体に、正極合剤を塗布した後
の加熱処理に耐える耐熱性が要求されることが理由であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ステンレス製の導電芯
体は、バリが原因で内部ショートを起こす欠点がある。 それは、導電芯体にステンレス網やラス板を使用すると
、極めて硬質のステンレスのバリが、柔軟な正極合剤を
貫通して表面に突出することが原因である。この欠点は
、導電性フィルムやアルミニウムのように、加圧成形さ
れるときに変形しやすい導電芯体を使用することによっ
て解消できる。しかしながら、導電性フィルムやアルミ
ニウムは、耐熱性や水と反応する等の問題があって導電
芯体に使用できない。

【０００４】バリによる内部ショートを防止するために
、導電性フィルム、あるいは、水と反応しやすいが優れ
た導電性を有する柔軟金属の導電芯体を使用して製造で
きる有機電解質電池の実用化が切望されている。

【０００５】正極板の導電芯体としてアルミニウムを使
用した電池は、特公昭５２−１６２０４号公報、および
特公昭５２−１７２０８号公報に記載されている。導電
芯体に、ステンレスに代わってアルミニウムを使用する
電池は、導電芯体が原因で発生する内部ショートを防止
できる特長がある。しかしながら、導電芯体にアルミニ
ウムを使用した場合、アルミニウム芯体の近傍に水分が
あると、ＭｎＯ２・Ａｌ系電池が形成され、ＡｌがＡｌ
イオンとなって溶出し、導電芯体が消耗する欠点がある
。また、Ａｌイオンのため電池内部抵抗が上昇する欠点
があった。

【０００６】この発明は、従来のこれ等の欠点を解決す
ることを目的に開発されたもので、この発明の重要な目
的は、融点が低く、熱の影響を受けやすく、さらに、正
極合剤に含まれる水分に悪影響を受けやすい導電芯体を
使用して正極板を製造できる有機電解質電池の製造方法
を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の有機電解質電
池の製造方法は、正極合剤をシート状に成形し、シート
状の合剤シートを熱処理して乾燥し、その後に、導電芯
体の表面に圧着して正極板を製造する。すなわち、この
発明の方法は、従来の製法が、導電芯体に正極合剤を塗
布した後に熱処理していたのに対し、導電芯体に圧着す
る前に合剤シートを熱処理して乾燥するものである。こ
の工程で合剤シートを圧着する導電芯体には、耐熱性が
要求されない。それは、合剤シートを圧着した後に、導
電芯体を熱処理しないからである。

【０００８】したがって、この発明の有機電解質電池の
製造方法は、導電芯体に下記の何れかを使用している。 ■　　導電性フィルム ■　　アルミニウム ■　　アルミニウム合金 ■　　アルミニウムと導電性フィルムの積層体■　　ア
ルミニウム合金と導電性フィルムの積層体

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。但し、以下に示す実施例は、この発明の技術思
想を具体化する為の製造方法を例示するものであって、
この発明の方法は、使用材料や構造を下記のものに特定
するものでない。この発明の方法は、特許請求の範囲に
記載された範囲に基づいて種々の変更を加えることがで
きる。

【００１０】［実施例１］まず、下記のようにして正極
合剤を製作する。正極合剤は、二酸化マンガンを８５０
ｇ、人造グラファイトを１０ｇ秤量し、これをライカイ
機に投入して３０分混合し、トリフルオロエチレン（Ｔ
ＦＥ）を３０ｇ追加投入して、１０分間混合する。この
合剤は、結着剤として添加されたＴＦＥが作る糸の為に
、ごわごわしていた。

【００１１】得られた正極合剤を、図１に示す装置でシ
ート状に加工し、合剤シート１とした。図１に示す装置
は、合剤シート１のホッパー４と、ホッパー４の下端開
口部に設けられた成形ローラ５と、成形された合剤シー
ト１を移送する移送ローラ６と、合剤シート１を熱処理
して乾燥する乾燥炉とを備えている。この装置は、ホッ
パー４に正極合剤を供給し、下端の開口部から排出して
成形ローラ５で加圧してシート状に加工し、大きなロー
ラに巻き取った。

【００１２】合剤シート１は、ローラに巻き取った状態
で、乾燥炉（図示せず）に搬入して熱処理し、水分をｐ
ｐｍオーダーで殆ど皆無になるまで除去した。乾燥炉は
、室内温度を２２０℃として製品温度を１２０℃に加熱
し、減圧して水分を効率よく除去した。

【００１３】さらに、水分を除去した合剤シート１は、
図２に示す装置で導電芯体２に圧着した。この図に示す
装置は、導電芯体２の両面に合剤シート１を圧着する圧
着ローラ７と、導電芯体２に圧着された合剤シート１を
圧延する圧延ローラ８と、所定の厚さに圧延された正極
板３を裁断するカッター９とを備えている。この図に示
す装置を使用して、厚さが１．１４ｍｍ、幅が５０ｍｍ
、長さが３９５ｍｍの正極板３を製造した。

【００１４】ただし、導電芯体２には、導電性フィルム
を使用した。導電性フィルムは、厚さが０．０８ｍｍの
ポリオレフィン系の合成樹脂フィルムをベース樹脂とし
、カーボンを分散制御して複合化したものを使用した。 この導電芯体の体積抵抗は、３０Ω／ｃｍ−１とした。 この導電性フィルムは、図３に示すように規則的に貫通
孔１０を開け、ステンレス製の正極集電タブ１６をホッ
トプレスで熱溶着した。

【００１５】負極板には、リチウム板を使用した。リチ
ウムは、厚さ０．４８ｍｍ、幅４７ｍｍ、長さ４４５ｍ
ｍに裁断して使用した。リチウムには、厚さが０．１ｍ
ｍ、幅が３ｍｍ、長さが３５ｍｍのニッケル板をガラス
テープで貼り付けた。また、リチウム製の負極板は、ポ
リプロピレンフィルム製のセパレータで包んで使用した
。

【００１６】この構造の負極板と正極板とを使用して、
図４に示す有機電解質電池を製造した。この図に示す有
機電解質電池は、負極板１２と正極板３とを積層して巻
き取り、絶縁板１３を底に敷いて筒状の外装缶１４に挿
入し、負極タブ１５を外装缶１４にスポット溶接した。 その後、外装缶１４をシームし、正極集電タブ１６をキ
ャップ１７にスポット溶接した後、電解液を注入し、絶
縁パッキン１８を介して封口した。電解液には、プロピ
レンカーボネイトと、ジメトキシタエンと、過塩素酸リ
チウムとを、順番に、１：１：０．８モルの割合で混合
したものを使用した。

【００１７】［実施例２］導電芯体２に、導電性フィル
ムに代わって、アルミニウム板を使用する以外、実施例
１と同様にして図４に示す構造の有機電解質電池を製作
した。導電芯体２は、厚さが０．１２ｍｍのアルミニウ
ム板を、図５に示すようにラス加工し、実質的な厚さが
０．２４ｍｍである立体ラスを使用した。この導電芯体
２に合剤シート１を圧着した後、図６に示すように、合
剤シート１の一部を剥離して、正極集電タブ１６をスポ
ット溶接した。

【００１８】［実施例３］導電芯体２に、導電性フィル
ムに代わって、アルミニウム板を導電性フィルムで包ん
だものを使用する以外、実施例１と同様にして図４に示
す構造の有機電解質電池を製作した。アルミニウム板は
、厚さを０．０５ｍｍとし、図７に示すように規則的に
多数の貫通孔１９を設けたパンチング板を使用した。 アルミニウム板の両面を覆う導電性フィルムは、ポリオ
レフィン系の合成樹脂フィルムをベース樹脂とし、カー
ボンを分散制御して複合化したものを使用した。この導
電芯体の体積抵抗は、３０Ω／ｃｍ−１とした。導電性
フィルムの厚さは、０．０５ｍｍとした。アルミニウム
板の全面を被覆する導電性フィルムは図７に示すように
、アルミニウム板の貫通孔に位置して、抜き孔１１を開
口した。抜き孔１１の内径は、貫通孔よりも小さくした
。 正極集電タブは、導電性フィルムを熱溶着する前に、ア
ルミニウム板に溶接した。

【００１９】実施例１〜３で製作した有機電解質電池に
２５０Ωの抵抗を接続し、放電特性を測定した。測定は
室温で行った。放電特性を図８に示している。この図に
示すように、導電芯体に導電性フィルムを使用した実施
例１の電池は、作動電圧は多少低いが、約７００時間も
の長時間、安定して一定の電圧を保持し、一般的な用途
に最適の特性を示した。導電芯体にアルミニウム板を使
用した実施例２の電池は、作動電圧が最も高くなった。 さらに、アルミニウム板を導電性フィルムで被覆した導
電芯体を使用した実施例３の電池は、作動電圧は実施例
２の電池と大差はないが、導電性フィルムの効果も合ま
って、電圧安定に優れ、長時間にわたって一定の電圧を
保持した。

【００２０】さらに、実施例１〜３で試作した有機電解
質電池を解体して、導電芯体のバリがセパレータを貫通
していないかどうかを確認した。その結果、何れの電池
の導電芯体もセパレータを貫通することがなく、バリに
よる内部ショートの危険性はなかった。とくに、導電芯
体にアルミニウム板を使用する実施例２の電池を詳細に
観察したが、バリがセパレータに突き刺さることはなか
った。それは、ステンレスに比較すると、アルミニウム
が柔軟で変形しやすいことが理由である。

【００２１】さらにまた、実施例２で試作した有機電解
質電池を１０Ａで連続放電し、正極を発熱させて、セパ
レータの表面状態を観測したが変化は見られなかった。 この状態においても、発熱は微小で、電池に悪影響を与
えることはなかった。

【００２２】ところで、導電芯体に導電性フィルムを使
用した電池は、放電電流が大きくなって発熱量が増大す
ると、フィルムが収縮して集電面積が減少する。このた
め、電流が減少して発熱量が少なくなる特性がある。

【００２３】以上の実施例は、導電芯体に、アルミニウ
ム板を使用して正極板を製造している。ただ、この発明
は、正極板の導電芯体に、例えば、アルミニウム青銅等
のアルミニウム合金も使用できる。さらに、正極板には
、アルミニウム合金の表面に導電性フィルムを積層した
ものも使用できる。

【００２４】

【発明の効果】この発明の有機電解質電池の製造方法は
、正極板の導電芯体に、融点が低く、熱の影響を受けや
すく、さらに、正極合剤に含まれる水分に影響を受けや
すい導電芯体を使用することができる。それは、合剤シ
ートを熱処理した後に、これを導電芯体に圧着している
からである。このため、この発明の有機電解質電池は、
導電芯体に導電性フィルムやアルミニウム板等を使用で
きる。これ等の導電芯体は、ステンレスに比較して柔ら
かくて変形しやすい。したがって、この発明の方法で製
造された有機電解質電池は、ステンレスのように、導電
芯体のバリがセパレータを貫通して内部ショートを起こ
すのを防止でき、安全性を著しく改善できる特長がある
。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】正極合剤をシート状に成形した合剤シート１と
する装置の概略断面図

【図２】合剤シート１を導電芯体に圧着する装置の概略
断面図

【図３】実施例１に導電芯体として使用される導電性フ
ィルムの平面図

【図４】この発明の方法で製造される有機電解質電池の
一例を示す断面図

【図５】実施例２に導電芯体として使用されるアルミニ
ウム板の平面図

【図６】導電芯体に正極集電タブを接続する部分を示す
平面図

【図７】実施例３に使用される導電芯体の平面図、

【図
８】実施例１〜３で製造された電池の放電特性を示すグ
ラフ

【符号の説明】

１　　　　合剤シート　　　　　　　　２　　　　導電
芯体３　　　　正極板　　　　　　　　　　　　４　　
　　ホッパー５　　　　成形ローラ　　　　　　　　６
　　　　移送ローラ７　　　　圧着ローラ　　　　　　
　　８　　　　圧延ローラ９　　　　カッター　　　　
　　　　　　１０　　貫通孔１１　　抜き孔　　　　　
　　　　　　　１２　　負極板１３　　絶縁板　　　　
　　　　　　　　１４　　外装缶１５　　負極タブ　　
　　　　　　　　１６　　正極集電タブ１７　　キャッ
プ　　　　　　　　　　１８　　絶縁パッキン１９　　
貫通孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　シート状の導電芯体の表面に、正極活
   物質を含む正極合剤を付着して正極とし、アルカリ金属
   を負極とする有機電解質電池の製造方法において、正極
   合剤をシート状に成形して合剤シートとし、この合剤シ
   ートを熱処理して含有水分を減少させた後、下記の■〜
   ■の何れかの導電芯体に圧着することを特徴とする有機
   電解質電池の製造方法。 ■　　導電性フィルム ■　　アルミニウム ■　　アルミニウム合金 ■　　アルミニウムと導電性フィルムの積層体■　　ア
   ルミニウム合金と導電性フィルムの積層体