JPH07272726A - 金属集電体の製造方法 - Google Patents

金属集電体の製造方法

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JPH07272726A
JPH07272726A JP6060533A JP6053394A JPH07272726A JP H07272726 A JPH07272726 A JP H07272726A JP 6060533 A JP6060533 A JP 6060533A JP 6053394 A JP6053394 A JP 6053394A JP H07272726 A JPH07272726 A JP H07272726A
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JP
Japan
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current collector
negative electrode
active material
electrode active
rolling
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Application number
JP6060533A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kagawa
博 香川
Shiro Kato
史朗 加藤
Kazuo Murata
和雄 村田
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Yuasa Corp
Original Assignee
Yuasa Corp
Yuasa Battery Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属リチウムなどの負極活物質の加工歩留り
の向上、生産コストの低減及び取扱の簡易化などを計る
負極活物質付金属集電体とその製造方法を提供すること
を目的とする。 【構成】 一連の金属被覆層を有する樹脂フィルム又は
金属箔の金属集電体面上に一定パタ−ンで表面に凹凸を
設けた負極活物質を配置し、圧延し圧着することで該負
極活物質を所定の面積及び厚さに保持する金属集電体の
製造方法とすることで、上記目的を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロニクス機
器、玩具、アクセサリ−などの分野に使われる金属リチ
ウムなどを負極活物質とする薄形電池に用いる負極活物
質付金属集電体とその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の薄形電池に用いられた金属リチウ
ムは、所定の厚さに圧延された負極活物質としての金属
リチウム箔をハ−フカットなどの手段で所定の大きさに
切断した後、集電体となる金属板上に転写することで金
属リチウム付金属集電体を形成していた。しかしながら
このような方法では第1に金属リチウム塊を使用する所
定の厚さにする必要がある。この際に製品歩留りが最終
厚さにより30%〜70%と極めて悪くなり、生産コス
トが大きくなる。第2に薄形電池の電池容量により該金
属リチウム箔の厚さの異なるものを複数種類作製及び保
管しておく必要があり、生産及び在庫管理の上でコスト
高となる。第3にこのようにして得られた金属リチウム
箔を薄形電池形状に合わせて切断する場合、利用できな
い部分が発生し材料歩留りが悪く、コスト高となる。ま
た残り屑の処理にも経費がかかる。第4に金属リチウム
箔の取扱いは薄くなればなる程、皺などが入り難しくな
るなどのコスト、維持管理、取扱の面での問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みてなされたものであって、その目的とするところは
金属リチウムなどの負極活物質の加工歩留りの向上、生
産コストの低減及び取扱の簡易化などを計る負極活物質
付金属集電体とその製造方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するもので、一連の金属被覆層を有する樹脂フィルム又
は金属箔の金属集電体面上に一定パタ−ンで表面に凹凸
を設けた負極活物質を負極集電体面上に配置し、圧延し
圧着することで該負極活物質を所定の面積及び厚さに保
持すること、前記凹凸が波状、半円、半楕円、三角、矩
形、切り込みなどであること、前記凹凸を設けた負極活
物質があらかじめ厚手の負極活物質を薄くしたものであ
ること、表面に突起を設けた圧延ロ−ル又は加熱された
圧延ロ−ルで負極活物質を圧延し、該突起により前記加
工を行うこと、前記加工された一連の負極活物質を集電
体面に配置し圧延する前に所定の面積に切断すること、
前記切断をサポ−トフィルム上で行い、該定尺に切断さ
れた負極活物質を該サポ−トフィルムにて金属集電体の
所定の位置まで移動させ、転写すること及び又は転写と
同時に圧延し圧着すること、前記負極活物質を金属集電
体面上で圧延する際に負極活物質に対して非反応性の有
機溶剤を負極活物質面及び又は金属集電体面に塗布する
こと、金属集電体上に圧着された金属リチウムなどの負
極活物質の断面角部及び4隅に丸みをもたせたこと、前
記負極活物質がスリット穴が設けられた金属集電体のス
リットが形成する枠内に保持されていることなどを特徴
とし、これにより上述の問題点を解決するものである。
【0005】
【作用】請求項1乃至3により歩留り率が約80%〜9
0%に向上し生産コストが極端に向上する。即ち、金属
リチウム塊を押し出し成形等により80μ以下にするの
に、歩留りは極端に悪くなり60%以下となる。約20
0μでは歩留りは90%程度になるが、電池に組み込む
所定厚さにするのに数工程を要し、結果的には歩留りは
50%以下となる。さらに金属リチウム箔を負極集電体
面上に保持させる前に、50μ〜100μとすること
で、負極集電体面上での圧延及び圧着により所定の区画
内に保持できる。さらに表面に凹凸を設けることで圧延
時の延びを助長し所定面積に圧延できる。肉厚の金属リ
チウム箔を最終厚さ及び面積を計算した後、あらかじめ
金属リチウム箔面に波状などの凹凸加工を施し、ある程
度圧延しておき、負極集電体面上に小さめの金属リチウ
ム箔を配置し、最終的に圧延及び圧着するときに金属リ
チウム箔の谷部分に山部分が圧延移動され全体が均一な
厚さで所定面積に圧延される。即ちあらかじめ金属リチ
ウム箔面に波状、半円、切り込み、スリットなどの加工
を施し容易に圧延ができるようにしておき、負極集電体
面に圧着された状態で所定面積になるように圧延幅及び
長さを見込んで切断し、それを負極集電体面の所定位置
に配置することでリチウムの圧延を良好にする。またあ
らかじめ凹凸加工しない場合では圧延長さは元の長さの
約1.2〜1.5倍であるが、上記加工を施しておくこ
とで2倍以上の圧延が達成できる。
【0006】請求項4により上記負極活物質の形状及び
効果をもたらす。例えば略台形状の断面をもつロ−ルで
あらかじめ圧延加工(またロ−ルを加熱しておくこと
で、延び率が高まる。)することで、金属リチウム箔断
面にギザギザを設け、元の厚さより薄くし、且つ最終圧
延時の変形を容易にできる。
【0007】請求項5により前記した如く、厚手の金属
リチウム箔をあらかじめ表面形状加工して厚さを薄く
し、負極集電体面上の所定面積、厚さ及び圧延による伸
び等を考慮し一連の負極活物質の寸法を小さく切断して
おくことにより、はみ出し及び量の過剰及び不足がなく
電池品質の安定したものが得られる。またあらかじめ切
断しておくことで、一連の負極集電体面上にパタ−ン状
態で配置でき、薄形電池の生産性が向上する。
【0008】請求項6によりあらかじめ表面形状加が容
易となるばかりか、切断された個々の負極活物質の移動
配置及び連続転写が容易となる。さらに最終圧延及び圧
着をサポ−トフィルムを介して行うことで、圧延ロ−ル
表面への負極活物質の付着が防止され、圧延厚さ及び表
面平滑精度の信頼性が高まる。
【0009】請求項7によりあらかじめ予備圧延加工さ
れた負極活物質内面及び又は負極集電体面(特に負極活
物質が配置される領域)に負極活物質に対して非反応性
の有機溶剤を薄く塗布しておくことで、負極集電体面上
への負極活物質圧延時の滑りを良くし、所定面積(特に
長さ方向の伸び)で圧延できる。なお圧延及び圧着後、
界面の該有機溶剤は圧延と同時に押し出されて介在しな
い。
【0010】なお、金属集電体上に圧着された金属リチ
ウムなどの負極活物質の断面角部及び四隅に丸みをもた
せることにより、該負極活物質面上に高分子固体電解質
を印刷などで塗布した場合に角部の立ち上がりがなくな
り、負極活物質が該高分子固体電解質を貫通して正極活
物質と接触することがなく短絡が防止できる。また負極
活物質を保持した一連の負極集電体を次工程まで移動さ
せる場合に他の設備(例えば厚さ検査装置など)に引っ
掛かりめくれ上がることがなく、品質が安定するばかり
か設備を途中で停止させる必要がない。
【0011】また、前記負極活物質が、スリット穴を設
けた金属集電体のスリットが形成する枠内に保持されて
いることにより、一連の負極集電体にスリット穴を設け
ることで正極集電体と重ね合わせシ−ルし薄形電池にし
た後、該スリット部を切断するだけで個々の薄形電池に
分離しやすくなる。また負極活物質を配置した後、適正
な位置に保持されているかの検査が該スリット部を参照
して判定しやすくなる。万が一位置がずれて配置されて
いるものを重ね合わせた場合、正極との短絡が生じた
り、シ−ル幅が狭くなりシ−ル不良が発生する。
【0012】このように本発明は量産時の負極活物質の
歩留りを高めるだけでなく、薄形電池の品質及び生産性
を高める。以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0013】
【実施例】負極活物質として金属リチウム箔を用いた場
合について説明する。図1は厚さTが約100μの金属
リチウム箔1の斜視図で、金属リチウム塊から押し出し
でもって作製される。図2は該金属リチウム箔1の両面
を歯車状(なお凸部の高さが異なる。)の圧延ロ−ルで
圧延し、加熱圧延により断面が波状で厚さtが約80μ
になった金属リチウム箔2の一部を示す断面図を示す。
図3は一連の負極集電体3でスリット穴4及び端子穴5
が規則的に設けられており、各スリット区画6内が1個
の薄形電池として領域を示す斜視図で、一つの区画内に
前工程で圧延形状加工された幅は区画の所定幅とほぼ同
一で長さが約半分の金属リチウム箔7(該断面形状は図
2の圧延ロ−ルの断面を三角にした場合のものでノコギ
リ刃状の三角形になっている。また金属リチウム箔8は
長さ方向にスリットしたものである。)を配置し、さら
に金属リチウム箔7を圧延し、長さを約2倍に圧延し圧
着した四隅及び断面角部に丸みを帯びさせた金属リチウ
ム箔9を示す斜視図である。このような工程はまず金属
リチウム箔1を圧延加工し金属リチウム箔2、7又は8
を作製した後、ポリエチレンフィルムなどのサポ−トフ
ィルムを裏面に貼り付ける。次にサポ−トフィルム面上
で該金属リチウム箔2、7及び8を定尺にトムソン刃な
どで切断(幅はほぼ区画6の所定幅で、長さを約半分に
する。なお長さは圧延の程度で随時変更できる。)す
る。このサポ−トフィルムを負極集電体3の各区画6上
まで搬送しプレス又はロ−ルでサポ−トフィルム面を加
圧し、金属リチウム箔2、7又は8を負極集電体面に転
写する。転写前に金属リチウム箔2、7又は8の表面に
有機溶剤を薄く塗布した後に、圧延ロ−ル(なおプレス
で行う場合は圧着界面にガスが封入されないようにあら
かじめロ−ル掛けしておく方がよい。また圧延ロ−ルは
加熱ロ−ルにした方がリチウム箔の伸びを良好にし、均
一な圧延が可能となる。)で圧延し定尺に引き延ばす。
最終的に負極集電体3面上で金属リチウム箔9の厚さは
約30μとなり、金属リチウム箔の厚さ変化は100μ
→80μ→30μへと変化したことになる。なおサポ−
トフィルムは転写後に剥離(この場合は圧延ロ−ルの表
面は金属リチウムが付着しないように、ポリエチレン、
ポリプロピレンなどの樹脂層を備えている必要があ
る。)してもよく、圧延及び圧着した後に剥離してもよ
い。
【0014】このように作製することで金属リチウムの
歩留りは金属リチウムインゴットからすると約87%に
向上した。なお従来のようにあらかじめ所定の厚さに圧
延された金属リチウム箔では圧延の時の歩留りが約60
%で、この圧延された金属リチウム箔を所定寸法に切断
した場合の歩留りは約70%となり、最終的に薄形電池
に利用できた金属リチウムの層歩留りは約42%とな
る。
【0015】
【発明の効果】上述した以外に本発明は次に記載する効
果を奏する。 (1)金属リチウム箔の断面形状を矩形にすることで金
属リチウムの流れを容易にし、均等な厚さを形成でき、
薄形電池の品質を安定させる。 (2)金属リチウム箔を圧延圧着することで負極集電体
との密着性を向上させ、薄形電池の内部抵抗を低減させ
る。
【0016】なお本発明においては実施例に示すものに
限定されるものではなく、負極活物質の圧延加工形状は
実施例に限定するものではなく、最終圧延を容易にし厚
さを均一にする形状は表面にゴバン目を入れたり、複数
個の穴を設け(穴部分は圧延時に埋まり全体の厚さが薄
くなる。)たり薄形電池の大きさに応じて種種利用でき
る。即ち本発明は集電体に保持させる前にあらかじめ形
状を加工しておくことにある。
【図面の簡単な説明】
【図1】金属リチウム塊を押し出しにより成形した厚手
の金属リチウム箔の要部斜視図斜視図である。
【図2】厚手の金属リチウム箔を所定の厚さにし、且つ
表面に凹凸などを施す状態を示す断面図である。
【図3】スリット穴を設けた負極集電体の各区画内に金
属リチウム箔を配置し、圧延圧着した場合の要部拡大斜
視図である。
【符号の説明】
1 厚手金属リチウム箔 2、7、8 薄手金属リチウム箔 3 負極集電体 4 スリット穴 5 端子穴 6 区画域 9 圧延・圧着後の金属リチウム箔

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一連の金属被覆層を有する樹脂フィルム
    又は金属箔の金属集電体面上に一定パタ−ンで表面に凹
    凸を設けた負極活物質を配置し、圧延し圧着することで
    該負極活物質を所定の面積及び厚さに保持することを特
    徴とする金属集電体の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記凹凸が、波状、半円、三角、矩形又
    は切り込みからなることを特徴とする請求項1記載の金
    属集電体の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記凹凸を設けた負極活物質が、あらか
    じめ厚手の負極活物質を薄くしたものであることを特徴
    とする請求項1記載の金属集電体の製造方法。
  4. 【請求項4】 表面に突起を設けた圧延ロ−ル又は加熱
    された圧延ロ−ルで負極活物質を圧延することを特徴と
    する請求項1記載の金属集電体の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記加工された一連の負極活物質を集電
    体面に配置し圧延する前に所定の面積に切断することを
    特徴とする請求項1記載の金属集電体の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記切断をサポ−トフィルム上で行い、
    該定尺に切断された負極活物質を該サポ−トフィルムに
    て金属集電体の所定の位置まで移動させ、転写すること
    及び又は転写と同時に圧延し圧着することを特徴とする
    請求項5記載の金属集電体の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記負極活物質を金属集電体面上で圧延
    する際に負極活物質に対して非反応性の有機溶剤を負極
    活物質面及び/又は金属集電体面に塗布することを特徴
    とする請求項1記載の金属集電体の製造方法。
JP6060533A 1994-03-30 1994-03-30 金属集電体の製造方法 Pending JPH07272726A (ja)

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