JPH0896802A

JPH0896802A - 二次電池の電極の製造方法

Info

Publication number: JPH0896802A
Application number: JP6231809A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Koga; 靖信古賀; Hideya Takahashi; 秀哉高橋; Masayuki Endo; 正幸遠藤; Ayaki Watanabe; 綾樹渡辺
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】矩形状電極のリードを生産性良く設けること
ができるようにすることを目的とする。【構成】帯状の集電体３０上に未塗布部分３０ａが存
する如く活物質を塗布し、その後、この未塗布部分３０
ａがリード３２となるように切断して電極を得るように
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えばラップトップコン
ピュータ、セルラホーン、８ミリビデオ、オーディオ機
器等のポータブル電子機器用電源として使用されるリチ
ウムイオン二次電池の電極を製造するのに適用して好適
な二次電池の電極の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
ラップトップコンピュータ、セルラホーン、８ミリビデ
オ、オーディオ機器等のポータブル電子機器の発展はめ
ざましく、電子技術の進歩により、これらポータブル電
子機器は、小型、軽量、薄型化が進んでいる。機器の小
型、軽量、薄型化に伴い、電源として用いられる電池に
対しても、小型、軽量、薄型化さらには高エネルギー密
度化が要求される。これまで、鉛電池、ニッケル・カド
ミウム電池等の水溶液系二次電池が使用されてきたが、
軽量化、高エネルギー化の要求に対して十分とはいえな
い。

【０００３】最近、高エネルギー密度を有し、しかも、
クリーンな電池としてリチウム二次電池に対し、大きな
関心と期待が持たれている。

【０００４】リチウム金属あるいはリチウム合金を負電
極に用いた有機電解液二次電池の開発が行われている
が、この電池系は、充放電反応が金属リチウムの析出、
溶解反応を伴い、溶解析出過程において負電極へのＬｉ
デントライトを形成し、安全に対する信頼性、サイクル
特性に問題を有し、実用化に至っていない。

【０００５】一方、リチウムのドープ、脱ドープが可能
な炭素材料を負電極とし、リチウムコバルト酸化物、リ
チウムニッケル酸化物のリチウム複合酸化物を正電極と
したリチウムイオン二次電池の開発研究が、近年、活発
に行われている。このリチウムイオン二次電池は、正及
び負電極の容量設計を最適化することによりリチウム金
属を用いた電池系で見られるＬｉデントライトの形成は
なく、サイクル特性、安全性に優れ、さらに、低温特
性、負荷特性あるいは急速充電特性にも優れており、大
いに期待が持たれていると共に、ラップトップコンピュ
ータ、セルラホーン、８ミリビデオ、オーディオ機器等
のポータブル電子機器用電源として実用化に至ってい
る。

【０００６】リチウムイオン二次電池の電池形態として
は、スパイラル状に巻いた電極を筒形状ケースに挿入し
た筒形電池と折り畳んだ電極あるいは、矩形状積層電極
を角形ケースに挿入した角形二次電池がある。後者の角
形二次電池は、近年の機器薄型化に伴い、要求が高まっ
ている。

【０００７】この矩形状電極の場合、積層する各矩形状
電極に夫々集電リードを取付ける必要がある。リチウム
イオン二次電池の場合、正電極はリチウムＬｉと遷移金
属の複合酸化物を活物質とし、負電極はカーボンあるい
は黒鉛からなる炭素材料を活物質とする。

【０００８】このような、活物質の塗布面へ金属集電リ
ードを取り付ける場合、抵抗溶接、レーザ溶接、超音波
溶接はできない。このため一般的な方法としては、図
９、図１０、図１１に示す如く、帯状の集電体２０に活
物質２１を塗布し、その後所定形状の電極に切断し、そ
の後、電極の一部分から活物質を剥がすことにより、こ
の電極の一部２０ａに集電体２０を露出させ、この露出
部２０ａに図１１に示す如く金属リード２２を超音波溶
接、抵抗溶接あるいはレーザ溶接により溶接する如くし
ていた。

【０００９】しかし、この金属リード２２の取付けのた
めの活物質除去は製造上煩雑であるばかりでなく、活物
質の除去時に生じる活物質粉の電極面付着による電池内
部ショートを引き起こす原因ともなる不都合があった。

【００１０】また、このような活物質の除去工程を無く
す製造方法として、この活物質の塗布時に集電体の一部
をマスキングし、この活物質の塗布後、このマスキング
を除去し、このマスキングの除去部にリードを取り付け
る方法がある。

【００１１】この場合、活物質の除去工程はなくなるが
各電極にリードを取り付けなければならないという煩雑
さは残る。この全ての電極にリードを取り付ける作業は
生産性を低下させる原因となる不都合がある。

【００１２】本発明は斯る点に鑑み矩形状電極のリード
を生産性良く設けることができるようにすることを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明二次電池の電極の
製造方法は例えば図１、図２、図３に示す如く帯状の集
電体３０上に未塗布部分３０ａが存する如く活物質を塗
布し、その後、この未塗布部分３０ａがリード３２とな
るように切断して電極を得るようにしたものである。

【００１４】また本発明二次電池の電極の製造方法は例
えば図１、図２、図３に示す如く上述において、活物質
の未塗布部分３０ａがこの帯状の集電体３０の長手方向
に間欠的であるものである。

【００１５】また本発明二次電池の電極の製造方法は例
えば図３、図７に示す如く、上述において、この活物質
の未塗布部分３０ａがこの集電体３０の長手方向に帯状
であるものである。

【００１６】

【作用】本発明によれば帯状の集電体３０に活物質を塗
布するときに、未塗布部３０ａを設け、この未塗布部３
０ａが集電リード３２となる如く切断して電極及びリー
ドを得ているので、電極と集電リード３２とが一体化し
たものを得ることができ、集電リードを取り付ける必要
がなく生産性良く製造することができる。

【００１７】

【実施例】以下図面を参照して本発明二次電池の電極の
製造方法をリチウムイオン二次電池の電極の製造方法に
適用した例につき説明しよう。本例によるリチウムイオ
ン二次電池は図１２、図１３、図１４に示す如きもので
ある。図１２において、１０は例えば厚さ３００μｍの
ステンレススチール板より成る例えば厚さ８．３ｍｍ、
幅３４ｍｍ、高さ４８ｍｍの密閉型の偏平角形電池容器
を示し、この偏平角形電池容器１０内に所定枚数の正電
極２及び負電極３をセパレータ８を介して交互に積層し
た積層体を収納する如くする。

【００１８】この負電極３としては図１２、図１３に示
す如くこの偏平角形電池容器１０の内部形状に対応した
所定大きさの矩形状の厚さが略１０μｍの銅Ｃｕ箔（又
はニッケルＮｉ箔）より成る集電体７の両面にリチウム
Ｌｉをドープ、脱ドープ可能な炭素材料を負極活物質６
として被着する。

【００１９】この負極活物質６としての炭素材料はリチ
ウムＬｉをドープ、脱ドープできるものであればよく、
熱分解炭素類、コークス類（ピッチコークス、ニードル
コークス、石油コークス等）、天然黒鉛類、人造黒鉛
類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼結体、炭素繊
維、活性炭等が使用できる。好ましくは、（００２）面
の面間隔が３．７０Å以上、真密度１．７０ｇ／ｃｃ未
満で、活空気気流中における示差熱分析で７００℃以上
に発熱ピークを持たない炭素材料が用いられる。

【００２０】本例においては、この負電極３を図１、図
２、図３に示す如く製造する。まず図１に示す如く、負
電極３の幅と同じ幅の帯状の厚さが略１０μｍの銅Ｃｕ
箔より成る集電体３０の両面に同じに間欠的に負極活物
質６を塗布し、図１に示す如く負極活物質６の塗布部３
１と未塗布部３０ａとを順次形成する。

【００２１】この場合、塗布部３１の塗布幅は負電極３
の高さと略等しくする如くすると共にこの未塗布部３０
ａの幅をリード３２、本例では負極リード３ａの高さよ
り大とする如くする。

【００２２】本例において塗布する負極活物質６として
は出発原料として石油ピッチを用いこれを酸素を含む官
能基を１０〜２０％導入（酸素架橋）した後、不活性ガ
ス気流中１０００℃で焼成して得た難黒鉛炭素材料を使
用する。本例ではこの難黒鉛炭素材料の粉末９０重量部
と結着材であるポリフッ化ビニリデン１０重量部とを混
合し、この混合部をＮ−メチル−２−ピロリドンに分散
させてスラリー状にしたものをこの帯状の集電体３０に
塗布する。

【００２３】図１に示す如く、この負極活物質を帯状の
集電体３０に間欠的に塗布した後、乾燥し、その後プレ
スする。このプレス後、図２に点線で示す如く切断し、
図３に示す如く、負極活物質の塗布部３１を負電極３と
し、これに連続する負極活物質の未塗布部３０ａよりリ
ード３２、本例では負極リード３ａを形成する如くす
る。

【００２４】この切断して得る負電極３及びこれに連続
する負極リード３ａの形状は得ようとする二次電池の形
状により決まり、図２に示すものに限らず図４、図５に
示す如く電極の中間部よりリード３２を設けるようにし
ても良いし、また図６に示す如く、負極活物質の塗布部
３１の一部を電極形状に応じ切り落とすようにしても良
い。

【００２５】また正電極２としては図１２、図１３に示
す如く負電極３より幅及び高さが夫々やや小形の矩形状
の厚さが略２０μｍのアルミＡｌ箔より成る集電体５の
両面にリチウムＬｉと遷移金属との複合酸化物例えばリ
チウム、コバルト、ニッケルの炭酸塩を出発原料とし、
これら炭酸塩を、組成に応じて混合し酸素存在雰囲気下
６００〜１０００℃の温度範囲で焼成して得られたもの
を正極活物質４として被着する。この場合出発原料は炭
酸塩に限定されず、酸化物、水酸化物であっても良い。

【００２６】本例においては、この正電極２を図１、図
２、図３に示す如く製造する。まず図１に示す如く、正
電極２の幅と同じ幅の帯状の厚さが略２０μｍのアルミ
Ａｌ箔より成る集電体３０の両面に同じに間欠的に正極
活物質４を塗布し、図１に示す如く、正極活物質４の塗
布部３１と未塗布部３０ａとを順次形成する。

【００２７】この場合、塗布部３１の塗布幅は正電極２
の高さと略等しくする如くすると共にこの未塗布部３０
ａの幅をリード３２、本例では正極リード２ａの高さよ
り大とする如くする。

【００２８】本例において、塗布する正極活物質４とし
ては、炭酸コバルトと炭酸リチウムをＬｉ：Ｃｏが１：
１となるように混合し、空気中で９００℃、５時間焼成
して作製したＬｉＣｏＯ₂を使用する。本例ではこのＬ
ｉＣｏＯ₂を９１重量部と導電剤としてグラファイト６
重量部及び結着材としてポリフッ化ビニリデン３重量部
とを混合し、この混合物をＮ−メチル−２−ピロリドン
に分散させてスラリー状にしたものをこの帯状の集電体
３０に塗布する。

【００２９】図１に示す如く、この正極活物質を帯状の
集電体３０に間欠的に塗布した後、乾燥し、その後プレ
スする。このプレス後、図２に点線で示す如く切断し、
図３に示す如く正極活物質の塗布部３１を正電極２と
し、これに連続する正極活物質の未塗布部３０ａよりリ
ード３２、本例では正極リード２ａを形成する如くす
る。

【００３０】この切断して得る正電極２及びこれに連続
する正極リード２ａの形状は上述負電極３及び負極リー
ド３ａと同様に得ようとする二次電池の形状により決ま
る。

【００３１】本例においては図１４に示す如く、この正
電極２の両面に上述負電極３の幅と同じ幅Ｗを有し、厚
みが例えば２５μｍの微孔性ポリエチレンフィルムから
なるセパレータ８を夫々配し、この正電極２を挟んだ２
枚のセパレータ８の各辺の一部を図１４に示す如く、熱
融着し、この正電極２をセパレータ８に封袋する。図１
４において、８ａは熱融着部を示す。その後、負電極３
とセパレータ８により封袋した正電極２とを図１２に示
す如く交互に積み重ねてゆき、電極の積層体を得る。こ
の積層体の正電極２、負電極３及びセパレータ８の積層
位置関係は図１２に示す如く負電極３、セパレータ８、
正電極２、セパレータ８、負電極３‥‥セパレータ８、
負電極３の順となる如くする。

【００３２】このように負電極３及びセパレータ８で封
袋した正電極２を積層した積層体を図１２に示す如く、
２枚のステンレススチール板１１，１１で挟み、その上
より接着テープ１２を巻き付けて固定する。

【００３３】またこの積層体の各正電極２の正極リード
２ａを束ね、この束ねた正極リード２ａにサブリード１
３の一端を溶接して取り付ける。一方各負電極３より正
電極２と同様に延長して設けた負極リード３ａを束ね、
この束ねた負極リード３ａをステンレススチール板１
１，１１の一方に溶接する。

【００３４】また偏平角形電池容器１０の下面に図１２
に示す如く絶縁シート１４を敷き、その後、この偏平角
形電池容器１０にこの積層体をバネ板１５とともに挿入
する。その後この積層体の両側にある２枚のステンレス
スチール板１１，１１を夫々この偏平角形電池容器１０
に溶接する。

【００３５】またサブリード１３の他端を、予めガスケ
ット１７を介して容器蓋１０ａに取り付けられた正極端
子１６に溶接して接続し、この容器蓋１０ａを偏平角形
電池容器１０に装着し、この容器蓋１０ａの周囲をレー
ザー溶接し、電解液注入前のリチウムイオン二次電池を
作製した。

【００３６】その後、この密閉型の偏平角形電池容器１
０内に電解液９を注入する。この電解液９はリチウム塩
を電解質としてこれを有機溶媒に溶解させた電解液が用
いられる。ここで有機溶媒は特に限定されないが、プロ
ピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチル
カーボネート、ジメチルカーボネート、ジプロピルカー
ボネート、テトラヒドロフラン、γ−ブチロラクトン、
メチルエチルカーボネート等の単独もしくは２種類以上
の混合溶媒が使用可能である。電解質としては、ＬｉＰ
Ｆ₆，ＬｉＢＦ₄，ＬｉＣｌＯ₄，ＬｉＡｓＦ₆等が使
用可能である。

【００３７】斯る本例によれば帯状の集電体３０に活物
質を塗布するときに未塗布部３０ａを設け、この未塗布
部３０ａが集電リード３２となる如く切断して正電極２
及び正極リード２ａと負電極３及び負極リード３ａとを
得ているので正電極２と正極リード２ａ及び負電極３と
負極リード３ａとが夫々一体化したものを得ることがで
き、正極リード２ａ及び負極リード３ａを取り付ける必
要がなく生産性良く製造することができる。

【００３８】また図７、図８は本発明の他の実施例を示
す。この図７、図８につき説明するにこの図７、図８に
おいて図１、図２に対応する部分には同一符号を付して
示す。

【００３９】この図７、図８においては帯状の集電体３
０に活物質を長手方向に塗布し、長手方向に帯状の塗布
部３１と長手方向に帯状の未塗布部３０ａとを設ける如
くする。

【００４０】この場合塗布部３１の塗布幅は電極の高さ
と略等しくする如くすると共にこの未塗布部３０ａの幅
をリード３２の高さと略等しくする如くする。

【００４１】この図７、図８例では点線で示す如く切断
し、例えば図３に示す如く塗布部３１を電極とし、これ
に連続する未塗布部３０ａよりリード３２を形成する如
くする。

【００４２】斯る図７、図８例においても上述実施例と
同様の作用効果が得られることは容易に理解できよう。

【００４３】尚、上述実施例においてはリチウムイオン
二次電池の電極を製造する例につき述べたが、本発明を
その他の二次電池の電極を製造する場合にも適用てきる
ことは勿論である。また本発明は上述実施例に限ること
なく本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成
が採り得ることは勿論である。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば帯状の集電体に活物質を
塗布するときに、未塗布部を設け、この未塗布部が集電
リードとなる如く切断して電極及び集電リードを得てい
るので、この電極と集電リードとが一体化したものを得
ることができ集電リードを取り付ける必要がなく生産性
良く製造することができる利益がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明二次電池の電極の製造方法の一実施例の
説明に供する線図である。

【図２】本発明二次電池の電極の製造方法の一実施例の
説明に供する線図である。

【図３】電極の例を示す平面図である。

【図４】本発明の他の実施例の説明に供する線図であ
る。

【図５】電極の例を示す平面図である。

【図６】本発明の他の実施例の説明に供する線図であ
る。

【図７】本発明の他の実施例の説明に供する線図であ
る。

【図８】本発明の他の実施例の説明に供する線図であ
る。

【図９】従来の二次電池の電極の製造方法の例の説明に
供する線図である。

【図１０】従来の二次電池の電極の製造方法の例の説明
に供する線図である。

【図１１】電極の例を示す平面図である。

【図１２】リチウムイオン二次電池の例を示す断面図で
ある。

【図１３】図１２の説明に供する線図である。

【図１４】図１２の説明に供する線図である。

【符号の説明】

２正電極２ａ正極リード３負電極３ａ負極リード３０集電体３０ａ未塗布部３１塗布部３２集電リード

フロントページの続き (72)発明者遠藤正幸福島県郡山市日和田町高倉字下杉１−１株式会社ソニー・エナジー・テック郡山工場内 (72)発明者渡辺綾樹福島県郡山市日和田町高倉字下杉１−１株式会社ソニー・エナジー・テック郡山工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯状の集電体上に未塗布部分が存する如
く、活物質を塗布し、その後前記未塗布部分がリードと
なるように切断して電極を得るようにしたことを特徴と
する二次電池の電極の製造方法。
【請求項２】請求項１記載の二次電池の電極の製造方
法において、前記活物質の未塗布部分が前記帯状の集電
体の長手方向に間欠的であることを特徴とする二次電池
の電極の製造方法。
【請求項３】請求項１記載の二次電池の電極の製造方
法において、前記活物質の未塗布部分が前記集電体の長
手方向に帯状であることを特徴とする二次電池の電極の
製造方法。