JPH08148162A - 角型リチウム電池の製造方法 - Google Patents

角型リチウム電池の製造方法

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JPH08148162A
JPH08148162A JP6290816A JP29081694A JPH08148162A JP H08148162 A JPH08148162 A JP H08148162A JP 6290816 A JP6290816 A JP 6290816A JP 29081694 A JP29081694 A JP 29081694A JP H08148162 A JPH08148162 A JP H08148162A
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Japan
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sheet
rectangular
separator
electrode sheet
negative electrode
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JP6290816A
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Hideaki Nagura
秀哲 名倉
Kohei Yamamoto
浩平 山本
Yoshihisa Hino
義久 日野
Yoshiro Harada
吉郎 原田
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FDK Corp
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FDK Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極とセパレータのシート積層体(電極セッ
ト)を角筒缶に収納する作業が容易で、電極シート間の
密着性が良くて体積エネルギー密度の高い角型リチウム
電池を実現する。 【構成】 電池に入れる有機電解液に可溶または前記有
機電解液を吸収してゲル状になる材料を有機溶媒に溶か
した糊を用意し、この糊を使って前記の正極シート3と
セパレータシート5と負極シート4とを必要枚数だけ貼
り合わせて積層し、前記糊を乾燥させて一体的な積層体
を得て、この一体の積層体を電池ケースの角筒缶1に収
納する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、角筒型ケーシングに
薄い電極シートとセパレータシートとを多数積層した状
態で収納した角型リチウム電池の製造方法に関し、特
に、電極とセパレータの積層物を角筒型ケーシングに収
納する作業性を良くする技術に関する。
【0002】
【従来の技術】角型リチウム二次電池の代表的な構造を
図1に示している。図1のように、横断面が四角形をな
す角筒型で一端が閉じた底面になっていて他端が開口し
た金属製の角筒缶1と、この角筒缶1の開口端を塞ぐ蓋
部材2とでケーシングが構成される。正極シート3およ
び負極シート4は前記角筒缶1の正面形状に対応した四
角形に形成され、セパレータシート5はこれら電極シー
トより少し大きな四角形に形成されている。正極シート
3と負極シート4とを間にセパレータシート5を挟んで
多数枚積層した電極セットを角筒缶1に収納するととも
に有機電解液を角筒缶1に注入し、蓋部材2で角筒缶1
の開口部を密封する。なお、正極シート3の芯材でもあ
る集電箔の突出部3a(正極リード部)をまとめて蓋部
材2の中央の端子部2aに内部接続し、負極シート4の
芯材でもある集電箔の突出部4a(負極リード部)をま
とめて角筒缶1に内部接続する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記のような構造の角
型リチウム電池の製造プロセスに関しては、正極シート
3と負極シート4とセパレータシート5を規定枚数だけ
積層状態で角筒缶1に収納する作業がきわめて面倒だと
いう問題があった。収納するシートの積層枚数が角筒缶
の内寸に対して充分に少なければ作業は簡単であるが、
無駄な隙間が生じないようにシート積層体を角筒缶に密
に充填するのは非常に難しい。
【0004】例えば、所定枚数のシートを積層し、全体
を紐やテープで縛ってまとめたり、全体を熱収縮性フィ
ルムで被覆してまとめ、角筒缶に入れる。このときシー
ト積層体が角筒缶の開口部に引っ掛からずにスムーズに
入るようにするには、シート積層体をしっかり圧縮状態
で縛ったりシュリンク被覆しなければならないが、シー
ト積層体が偏平な直方体なので、きつく縛ったりシュリ
ンク被覆すると積層体が撓んで丸まってしまい、角筒缶
の四角の開口にスムーズに収まる形ではなくなり、かえ
って作業性が悪くなる。
【0005】そこで、シート積層体の両面に剛性の高い
金属板をあてがい(シート積層体を金属板で挟み込
む)、その金属板で全体の形を保った状態で、金属板ご
と角筒缶に挿入し収納する方法を採る。こうするとシー
ト積層体を形を崩さずに角筒缶に収納できるが、発電に
まったく寄与しない金属板を電池内に入れるので、金属
板の体積分だけのロスが生じ、電極活物質の充填量が減
り、体積エネルギー密度の高い電池を実現できない。2
枚の金属板に代わってコの字型の内ケースにシート積層
体を挟み込んで角筒缶に収納する方法も同じ問題があ
る。
【0006】また、前記の金属板に類似した挿入ガイド
治具を使用する方法がある。薄くて剛性があって寸法の
長い2枚の挿入ガイド治具でシート積層体を挟み、治具
ごと角筒缶に挿入し、シート積層体を缶に収納した後に
挿入ガイド治具だけを抜き取る。しかしこの方法でも、
ガイド治具を抜き取った後に前記の金属板と同様に発電
に寄与しない無駄な空間ができ、電池の体積エネルギー
密度が低下する。この無駄な空間ができるだけ小さくな
るように、できるだけ厚いシート積層体を挿入ガイド治
具で挟んで角筒缶に無理やり圧入すると、圧入時や治具
を抜き取るときにシート間に位置ずれを生じたり、シー
トの折れ曲がりやシワが発生したりする。そのため、電
極シート間の密着性が低下したり、正極と負極の内部短
絡を起こすなど、不良品の発生率がはなはだしく高かっ
た(本発明者らによる比較試験では不良品の発生率は5
0パーセント近かった)。
【0007】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、電極とセパレータのシート
積層体(電極セット)を角筒缶に収納する作業が容易
で、電極シート間の密着性が良くて体積エネルギー密度
の高い角型リチウム電池を実現できる製造方法を提供す
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこでこの発明では、電
池に入れる有機電解液に可溶または前記有機電解液を吸
収してゲル状になる材料を有機溶媒に溶かした糊を用意
し、この糊を使って前記の正極シートとセパレータシー
トと負極シートとを必要枚数だけ貼り合わせて積層し、
前記糊を乾燥させて一体的な積層体を得て、この一体の
積層体を前記角筒缶に収納するようにした。
【0009】
【作用】前記の糊でシート積層体が一体化され、1つの
直方体ブロックになっているので、これを前記角筒缶に
挿入し収納する作業は非常に簡単になり、かつ個々のシ
ートがばらけて位置ずれを起こしたり、シートにシワや
折れ曲がりを生じることはない。なお、シート積層体を
角筒缶に収納してから有機電解液を注入すると、前記の
糊はその電解液に溶けるかゲル状になるので、電池の反
応にはなんら問題を生じない。
【0010】
【実施例】先に説明した図1のような形態の角型リチウ
ム二次電池において、正極シート3は、20μmほどの
薄いアルミニウム箔を集電体とし、これの両面にスラリ
ー状の電極活物質を均一に塗布し、それを乾燥させてか
らロール圧延する。負極シートは20μmほどの薄い銅
箔を集電体とし、これの両面にスラリー状のカーボンを
均一に塗布し、それを乾燥させてからロール圧延する。
この正極シート3と負極シート4は30mm×40mm
の長方形に裁断する(これから正極リード部3a、負極
リード部4aが図のように突出する)。セパレータシー
ト5は厚さ23μmのポリプロピレン多孔膜からなり、
電極シートより少し大きい32mm×42mmの長方形
に裁断する。
【0011】正極シート3、負極シート4、セパレータ
シート5を積層して貼り合わせる糊としては、ポリエチ
レンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリビニ
ルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリアク
リル酸塩などを適宜な有機溶媒あるいは水に溶かしたも
のを使用する。例えば、分子量が1000〜3000の
ポリエチレンオキサイド20重量部をエタノール80重
量部に溶解した糊を使用する。
【0012】セパレータシート5に前記の糊を薄く塗
り、その上に負極シート4を重ね、さらに両面に糊を塗
ったセパレータシート5を負極シート4の上に重ね、そ
の上に正極シート3を重ね、さらに両面に糊を塗ったセ
パレータシート5を正極シート3の上に重ねる。このよ
うにしてセパレータシート5を間に挟みながら負極シー
ト4と正極シート3を交互に積層して貼り合わせる。具
体例の電池では、15枚の正極シート3と16枚の負極
シート4と32枚のセパレータシート5の積層体をつく
る。なお、セパレータシート5の全面に糊を塗布しても
よいし、ストライプ状とか格子状のように部分的に塗布
してもよい。
【0013】前記の積層体を図2のようなプレス機10
で適宜に圧縮した状態で、60度の温度で乾燥させ、最
終的には60度で真空乾燥させた。この後プレス機10
から取り出すと、ごく薄く塗布された糊が充分に乾燥
し、全体がほぼ直方体ブロックの固形体となる。正極リ
ード部3aと負極リード部4aはそれぞれまとめてハト
メで固定する。
【0014】このように糊付けして乾燥一体化したシー
ト積層体を角筒缶1に収納し、正極リード部3aと負極
リード部4aをケーシングに内部接続し、さらに角筒缶
1に有機電解液を注入する。有機電解液としてはPC+
DMC/1M LiBF4 を使用した。その後蓋部材2
で角筒缶1の開口部を塞いでレーザーシーム溶接して密
封した。
【0015】このように本発明を適用して製作した電池
5個と、従来の方法で製作した電池5個との放電容量の
比較を行った。従来の方法で製作した電池としては、電
極をただ単に積層しただけのものを比較例1とし、積層
した電極の上下両側にステンレス製の板バネを挿入した
ものを比較例2とした。その結果は表1に示すとおりで
ある。
【0016】
【表1】 比較例1のものは電極がずれるために角筒缶内への挿入
が難しく、当初は5個中2個が内部短絡を起こしてしま
い、再度製作し直しを必要とし、作業性が極めて悪かっ
た。比較例1は本発明品に比べて容量が小さく、特にー
20℃では10%程度悪くなっている。また、容量のば
らつきが大きいのは、電極の密着性の差によるものと考
えられる。
【0017】比較例2のものは板バネのスペースを確保
するため電極板の数を減らす必要があったため、本発明
品に比べて容量低下が著しく、20%以上の容量減少が
見られた。
【0018】
【発明の効果】この発明によれば、正極シートと負極シ
ートとセパレータシートとを糊で貼り合わして積層一体
化し、1つの直方体ブロックの固形体とするので、この
ブロックを前記角筒缶に挿入し収納する作業は非常に簡
単になり、かつ個々のシートがばらけて位置ずれを起こ
したり、シートにシワや折れ曲がりを生じることはな
い。したがって、電極シート間の密着性が良くて体積エ
ネルギー密度の高い角型リチウム電池を、高い歩留りで
能率よく量産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】角型リチウム電池の代表的な構造例を示す分解
斜視図である。
【図2】この発明を適用した場合のシート積層体の製造
過程に一例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 角筒缶 2 蓋部材 2a 端子部 3 正極シート 3a 正極リード部 4 負極シート 4a 負極リード部 5 セパレータシート 6 絶縁板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 吉郎 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 横断面が四角形をなす角筒型で一端が閉
    じた底面になっていて他端が開口した金属製の角筒缶
    (1)と、この角筒缶(1)の開口端を塞ぐ蓋部材
    (2)とでケーシングが構成され、前記角筒缶(1)の
    正面形状に対応した四角形の正極シート(3)と負極シ
    ート(4)とを間にセパレータシート(5)を挟んで多
    数枚積層した電極セットを前記角筒缶(1)に収納する
    とともに有機電解液を前記角筒缶(1)に注入し、前記
    蓋部材(2)で前記角筒缶(1)の開口部を密封する角
    型リチウム電池の製造プロセスにおいて、前記有機電解
    液に可溶または前記有機電解液を吸収してゲル状になる
    材料を有機溶媒に溶かした糊を用意し、この糊を使って
    前記の正極シート(3)とセパレータシート(5)と負
    極シート(4)とを必要枚数だけ貼り合わせて積層し、
    前記糊を乾燥させて一体的な積層体を得て、この一体の
    積層体を前記角筒缶(1)に収納することを特徴とする
    角型リチウム電池の製造方法。
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