JPH0461746A - スパイラル形非水電解液電池の製造方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、改良された汁液工程を備えた、スパイラル
形非水電解液電池の製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 スパイラル形リチウム電池では、リチウムを活物質とす
るシート状負極と二酸化マンガンなどを活物質とするシ
ート状正極をセパレータを介して積重ね、この積重体を
渦巻状に巻回した電極群を電池缶内に収納し、非水電解
液を注液した後、電池缶開口部を端子板などの封口部材
で封口する手順が一般、的に採られる。

非水電解液としては、通常、プロピレンカーボネートな
どの非水系の有機溶媒を１種または２種以上混ぜた混合
溶媒にＬ　ｉ　ＣＪ２０４の如き溶質を溶解したものが
使用される。

また、例えば二次電池においては、単位面積当たりの電
流密度を抑えて充電時のデンドライトの発生を防止する
ために電極面積をできるだけ大きくとる事が要求される
ため、２５μｌ厚程度のマイクロポーラスフィルムをセ
パレータに用いるなどして電極の厚みを薄くし、且つこ
の電極をできるだけ密に巻いて巻数を増大させた構成が
採られる。同様な構成は、大電流取出しが可能なハイレ
ートの一次電池においても用いられる。

この種のスパイラル形非水電解液電池における注液方法
は、大体次の■〜■のいずれかの方法が用いられている
。

■所定量の電解液を電極群上に注液した後、液が群全体
に浸透するのを待ってから次工程に移行する方法。

■電池を注液後に遠心器にかけ、その際の遠心力により
非水電解液を強制的に電極群に浸透させる方法。

■電池への注液を真空ないし減圧状態で行うことで、非
水電解液の電極群への浸透を助長させる方法。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、電極群は渦巻状に密に巻回された状態で
あり、また非水電解液にはある程度の粘性があることか
ら、電極群内に電解液が浸透し難い。特に二次電池やハ
イレートの一次電池では上記のように薄い電極を密で且
つ巻数多く巻いていることから、この傾向が大きい。

従って、上記■の方法の場合は、必要量の非水電解液を
電極群に十分浸透させるまでの必要な時間が長い場合に
はＩＯ〜！５分程度もかかってしまうという問題がある
。このため汁液］二程がネックとなって電池製造ライン
の回転数を高めることが困難となる。

そして実際の電池製造時においては電池滞留によるコス
トアップを避けるために注液から電池封目前までに余り
長い時間がかけられず、このため上記■の方法では必要
量の電解液を電池内に入れることが困難で電池特性の低
下を招く虞がある。これを解消するためには、一定時間
電池をストックさせておくためのスペースが必要となる
が、これは電池のコスト高を招く原因となるし、また有
機溶媒の蒸発による非水電解液の組成変化を招いてしま
う。

また方法■の場合、非水電解液の拡散が速やかに行われ
るので汁液を短時間で完了できるものの、遠心力による
電極群の移動によって内部短絡の危険性があり、またこ
の内部短絡を注液中に発見するための例えば電池電圧チ
エツクが困難で、また仮にチエツク出来たとしても高速
で回転している電池を直ちに取り出すことが難しいなど
の問題がある。

更に方法■の場合、所定量の注液を短時間で確実に行え
るが、減圧での注液なので電池及びその周囲部分を密閉
しなければならず、また電池をこの密閉状態から出入れ
する手間が多大であり、このため作業を短時間で行う事
が出来ず、また注液工程が複雑になる他、プロピレンカ
ーボネートなどの有機溶媒の常温での蒸発が無視できな
い程に大きくなり、これが電池性能低下の原因となるな
どの問題がある。

この発明は、以上のような問題がなく、電極群のすみず
みまで電解液を短時間に且つ確実に浸透させることが可
能な、スパイラル形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。

く課題を解決するための手段〉 この発明のスパイラル形非水電解液電池の製造方法は、
それぞれシート状の正極と負極をセパレータを介して積
重し且つ渦巻状に巻回してなる電極群を電池缶内に収納
し、電池缶内に非水電解液の汁液を行う際に、前記注液
中または前記注液後に電池に振動を加えることを要旨と
する。

上記の振動は、通常、電池缶を介して電池に加えられる
。またこのように電池ｆｔｉに振動を加える際に使用す
る振動源は、例えば電磁式の振動源、超音波ホーン、圧
電素子を使った振動器。

機械的に振動を発生させる振動子などを用いることがで
きる。

またこの振動は、電池径や大きさにより異なるが、振幅
０．３〜２關、振動数５０〜２００　Ｉｆ　ｚ程度で行
うことが好ましい。振幅や振動数がこれより小さいと発
電要素内の空気と非水電解液との置換を効率良く行うこ
とが困難で、本発明の目的を達成し難い。また振幅が大
き過ぎる場合、注液段階では電極群が電池缶内部でしっ
かり固定されていないので電極群が移動したり、また非
水電解液が外部飛散する虞がある。一方、非水電解液が
入った状態の電池は慣性が比較的大きいから、振動数が
大き過ぎる場合には振動がうまく伝達されず、振動に追
随させて電池を振動させることが困難になる。

本願において非水電解液は、例えばスパイラル形リチウ
ム電池の場合、プロブレンカーボネイトとエチレンカー
ボネイト、ブチレンカーボネイト、ジオキソラン、テト
ラヒドロフランから選ばれる１種または２種以上との混
合溶媒に、ＬｉＣβ０　　、ＬｉＣＦ　　Ｓｏ　　、Ｌ
ｉＢＦ４から選ばれる１種または２種以上を溶解したも
のを用いることができる。

く作　用〉 注液中あるいは注液後に電池に振動を印加させることで
、電極群内部の空気が泡となっても放出し、これが非水
電解液と直ちに置換され、このため電極群内への電解液
の浸透がスムーズに行われる結果、ごく短時間（例えば
１分以内）に所定量の汁液を完了し、非水電解液を電極
群全体に行き渡らせることができる。

特に振動源が超音波の場合は、特有のキャビテーション
（空どう現象）効果も加わって、より短時間で且つ効率
良く非水電解液の浸透を行うことができる。

〈実施例〉 以下に実施例を説明する。

二酸化マンガン粉末、黒鉛粉末、テフロン粉末の混合物
をシート状に加圧成形してなる正極と、シート状のリチ
ウム負極とをセパレータを介してスパイラル状に巻回し
て電極群を作り、この電極群をステンレス製で有底円筒
状の電池缶内に収納した。

次いで、第１図（＾）に示したように、上記の電池缶１
を、電磁式パイブレークを下部に備えた振動子２に設け
た電池保持用スタンド２ａ上に載置し、１００サイクル
、０．３關の条件で電池缶１に振動を加えつつ、電池缶
２の開口部から上記電極群上に、プロピレンカーボネイ
トとジメトキシエタンの等体積比混合溶液に過塩素酸リ
チウムを１　　ｓｏｌ／Ｊ２溶解した非水電解液２．６
ｇを注液ノズル３によって注液した。この場合、注液し
てから電極群上の非水電解液が完全に内部に浸透するま
での時間は１分２０秒であった。

尚、注液中に代えて注液後ただちに同様な振動を加えた
場合にも略同様な結果が得られた。

そして注液してから４分経過後、第１図（ｎ）のように
、電極体を構成する正極から取出した正極リード４に薄
肉ステンレス製の封口板５を接続し、また電池缶２開口
部に環状の封口ガスケット６．上記の封口板５．並びに
端子板７を順次載置し、次いで電池缶２開口部を絞り、
またかしめて封口して、直径１４．５ｍｍ、高さ５０．
５ｍ＋＊の筒形スパイラル形リチウム電池（本発明品１
）を作製した。図において８〜１０はそれぞれ電極体、
絶縁性の底板、負極リードである。

また、同様に電極群を収納した電池缶１を、第２図のよ
うに超音波ホーン１１の上に載置し、出力６００Ｗ、振
幅６０．ｒｚｓ＋、周波数３５　ｋｌｌｚの条件で電池
缶底面に超音波振動を加えた状態で、注液ノズル３から
電極群上に非水電解液を上記と同量注液した。この場合
、非水電解液の浸透が終了するまでの時間は４０秒であ
った。また、超音波振動を注液後ただちに加えた場合も
略同じ時間で電解液浸透が完了した。以後は本発明品１
と同様に注液から４分経過後に電池缶開口部を封口する
などして、同寸の筒形スパイラル形リチウム電池（本発
明品２）を作製した。

一方、第３図に示したように、電池缶１の開口部から上
記電極群上に注射器１２によって所定量の電解液を自然
落下により注液した。この場合、汁液開始から注射器の
電解液が無くなるまでの時間は平均で３分１５秒であっ
た。

そして注液してから４分経過後において電極体上面に内
部にまだ浸透しないで残っている相当量の非水電解液を
外部に排出し、以後は本発明品１と同様にして、同寸の
筒形スパイラル形リチウム電池（比較品）を作製した。

尚、上記の相当量残っていた非水電解液が電極群中に完
全に浸透するまでの時間を調べた所、注液を開始後１２
分であった。

以上の３種の電池を、環境温度２０℃において放電抵抗
８０Ωで連続放電し、その時の各電池の端子電圧の経時
変化をＩＩＦ１定した。結果は第４図の通りである。

以上は一次電池の例であるが、二次電池の場合にも同様
に短時間で必要量の電解液を浸透できることは明らかで
、従って充放電特性の良好な二次電池を製造することが
できる。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明の製造方法によれば、電極群の
すみずみまで電解液を短時間で確実に浸透させることが
可能であり、従って作業工程時間の大幅な短縮が図れ、
また放電特性ないし充放電性能の良い一次ないし二次の
電池を得ることができ、特に薄い電極を用いるハイレー
トの一次電池や二次電池に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）の本発明の製造方法の一例の説明図、第１
図（ＩＩ）は実施例の電池の断面図、第２図は実施例の
電池の製造方法の他例の説明図、第３図は比較電池にお
ける製造方法の説明図、第４図は本発明品と比較品の放
電性能を示したグラフである。 １・・・電池缶、３・・・注液ノズル、４・・・正極リ
ード、７・・・端子板、８・・・発電要素、１ｏ・・・
負極リード、１１・・・超音波ホーン。 特　　許　　出　　願　　人 富士電気化学株式会′ｆ１ 代　　理　　人 尾 股 イ１ 雄 笥２図 第３　図 第１　図（８） 第４　図 放電時間（Ｊ−Ｊｒ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれシート状の正極と負極をセパレータを介し
   て積重し且つ渦巻状に巻回してなる電極群を電池缶内に
   収納し、電池缶内に非水電解液の注液を行う際に、前記
   注液中または前記注液後に電池に振動を加えることを特
   徴とするスパイラル形非水電解液電池の製造方法。 ２、前記振動が超音波振動であることを特徴とする請求
   項１記載の製造方法。