JPH1021899A - 電極シートのソフニング方法およびソフニング装置 - Google Patents

電極シートのソフニング方法およびソフニング装置

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JPH1021899A
JPH1021899A JP8172702A JP17270296A JPH1021899A JP H1021899 A JPH1021899 A JP H1021899A JP 8172702 A JP8172702 A JP 8172702A JP 17270296 A JP17270296 A JP 17270296A JP H1021899 A JPH1021899 A JP H1021899A
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JP
Japan
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electrode sheet
electrode
softening
roller
rotating
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JP8172702A
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Hidemi Hojo
秀実 北條
Toshio Sugawara
敏雄 菅原
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FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
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Publication date
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    • 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
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極シートの極度な変形を伴わず、また、巻
芯棒へ巻装して捲回型電極を構成する工程時の電極活物
質層の剥離なども解消され、かつ所要の捲回性向上を図
ることができる電極シートのソフニング方法、およびそ
の実施に適するソフニング装置の提供。 【解決手段】 ソフニング方法の発明は、少なくとも表
面が硬質体製の比較的小径の回転ローラ11 〜14 およ
び少なくとも表面が弾性体製の比較的大径の回転ローラ
1 〜24 が周面間を一定として対に配置され、かつこ
の対が交互に向きを変え複数配列された回転ローラ11
〜14 ,21 〜24 間を、表面側に電極活性層が形成さ
れた電極シート3を加圧走行させ、電極シート3の電極
活性層面に微小クラックを設ける電極シートのソフニン
グ方法において、前記回転ローラ対(回転ローラユニッ
ト)41 〜44 を交互に位置ズレさせ、電極シート3を
蛇行的に加圧走行させることを特徴とする電極シートの
ソフニング方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、捲回型電極の製造
に使用する電極シートのソフニング方法およびソフニン
グ装置に係り、さらに具体的には電極シートの捲回性を
向上させる前処理方法およびその処理方法の実施に適す
る装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話機や携帯型ノートパソコ
ンなど、電子機器類のコードレス化,高性能化,小形軽
量化の推進に伴って、これら電子機器類の電源となる二
次電池の高容量化が要求されている。また、この種の二
次電池は、一般的に、正極シート,負極シートおよび層
間絶縁用シートの積層体を巻装して成る捲回型電極(起
電部)を、円筒形の外装容器内に液密に封装した構成を
採っている。そして、この円筒形電池の捲回型電極は、
通常、半円筒形状部を有する一対の巻芯棒(巻芯体)
で、帯状のセパレータ(層間絶縁用シート)を挟持し、
このセパレータに帯状の正極シート,帯状の負極シート
を分けて沿わせた後、巻芯棒を回転させることによっ
て、渦巻き状に巻装して製造している。
【0003】ところで、前記帯状の正極シートおよび帯
状の負極シートは、通常導電性の基体シート類の少なく
とも一主面に、電極活物質層を被覆担持させた構成を採
っているため、巻芯棒へ渦巻き状に巻装する工程で、被
覆担持された電極活物質層が脱落,損傷・剥離など起こ
す恐れがある。したがって、巻芯棒への巻装に先立っ
て、電極シートにソフニング処理を施し、電極活物質層
に微小クラックなど発生させ、捲回性を向上させてい
る。
【0004】図2は、従来実施されている電極シートの
ソフニング処理を模式的に示す側面図である。図2にお
いて、11 〜14 は少なくとも表面が硬質体製(たとえ
ば金属製)の比較的小径の回転ローラ、21 〜24 は少
なくとも表面が弾性体製の比較的大径の回転ローラであ
り、これら両回転ローラ11 〜14 ,21 〜24 は、そ
の周面間を処理する電極シート3の厚さに対応させて一
定とし、対に配置されて回転ローラユニット41 〜44
を構成している。
【0005】また、この回転ローラユニット41 〜44
は交互に向きを変え、かつ回転ローラ11 〜14 ,21
〜24 の周面間が一直線上に位置するように配列されて
いる。つまり、各回転ローラユニット41 〜44 は、電
極シート3が一直線的に加圧走行するように、一定方向
に並置された構成を採っている。そして、この回転ロー
ラユニット41 〜44 は、回転ローラ11 〜14 ,21
〜24 周面間を電極シート3が加圧走行されるとき、表
面に被覆担持されている電極活物質層面に微小クラック
を設け、所要のソフニング処理を行う機能を持ってい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電極シート3のソフニング処理では、次のような不都合
な問題がある。すなわち、電極シート3の基体シートの
材質,表面に被覆担持されている電極活物質層の材質,
電極活物質層の厚さや硬さなどによって、ソフニング処
理で発生させた微小クラックが、電極活物質層の厚さに
対して深過ぎたり、あるいは多過ぎたりする場合がしば
しば認められる。そして、このように微小クラックの深
過ぎや多過ぎは、電極シート3の極度な変形を起こす。
また、巻芯棒へ巻装する工程時に、電極活物質層の剥離
を招来し、電池内ショートを発生するという問題があ
る。
【0007】さらに言及すると、従来の電極シートのソ
フニング処理手段では、結果的に、高品質の捲回型電極
を歩留まりよく製造することが難しく、強いては、二次
電池のコストアップとなるので、早急なる改善・改良手
段の開発が待たれているといえる。特に、前記電極シー
ト3のソフニング処理で遭遇している問題は、たとえば
ニッケル水素二次電池の小形・高容量化に当たり、正極
シートおよび負極シート(電極シート)3の厚さを厚く
する傾向にあるため、小形・高容量化二次電池の実用化
で由々しいことである。
【0008】この点について、本発明者は鋭意検討を進
めた結果、正極シートおよび負極シートのソフニング処
理において、回転ローラユニット41 〜44 を交互に向
きを変え、かつ回転ローラユニット41 〜44 の位置を
交互に変え、各回転ローラユニット41 〜44 を構成す
る回転ローラ11 〜14 ,21 〜24 の周面間がジグザ
グ線上に位置するように配列させ、電極シート3を蛇行
的に加圧走行させたとき、電極シート3の電極活物質層
に適度な深さで、適度な数の微小クラックが容易に形成
されることを見出した。
【0009】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
ので、電極シートの極度な変形を伴わず、また、巻芯棒
へ巻装して捲回型電極を構成する工程時の電極活物質層
の剥離なども解消され、かつ所要の捲回性向上を図るこ
とができる電極シートのソフニング方法、およびその実
施に適するソフニング装置の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、少な
くとも表面が硬質体製の比較的小径の回転ローラおよび
少なくとも表面が弾性体製の比較的大径の回転ローラが
周面間を一定として対に配置され、かつこの対が交互に
向きを変え複数配列された回転ローラ間を、表面側に電
極活性層が形成された電極シートを加圧走行させ、電極
シートの電極活性層面に微小クラックを設ける電極シー
トのソフニング方法において、前記回転ローラ対を交互
に位置ズレさせ、電極シートを蛇行的に加圧走行させる
ことを特徴とする電極シートのソフニング方法である。
【0011】請求項2の発明は、少なくとも表面が硬質
体製の比較的小径の回転ローラおよび少なくとも表面が
弾性体製の比較的大径の回転ローラが周面間を一定とし
て対に配置された複数の回転ローラユニットと、前記回
転ローラユニットの回転ローラを回転駆動する回転駆動
機構とを有し、かつ前記複数の回転ローラユニットが交
互に向きを変えて位置ズレ配置されていることを特徴と
する電極シートのソフニング装置である。
【0012】本発明において、少なくとも表面が硬質体
製の比較的小径の回転ローラとは、たとえば鉄などの金
属製ローラ,セラミック製ローラもしくはこれらの複合
体製ローラである。つまり、電極シートが加圧走行され
る過程で、その表面に形成されている電極活物質層に所
要の微小クラックを発生させる程度の硬さ、ないし所要
の微小クラックを発生させる機能を呈する構成ならば、
単一もしくは複合的な構成のいずれであってもよい。
【0013】また、少なくとも表面が弾性体製の比較的
大径の回転ローラとは、たとえば合成ゴム製ローラ,表
面側を弾性体層とした複合体製のローラなどである。つ
まり、前記表面硬質体製回転ローラの加圧に対し、その
加圧を吸収する用に作用して、電極シートの圧潰,損傷
など防止できる機能を呈するならば、単一もしくは複合
的な構成のいずれであってもよい。
【0014】本発明において、前記表面硬質体製回転ロ
ーラは、一般的に直径 5〜20mm程度でよく、また、表面
が弾性体製回転ローラは、一般的に直径50〜 100mm程度
である。そして、これら両回転ローラで構成する回転ロ
ーラユニットの周面間距離、すなわち電極シートの走行
路(間隔)は、ソフニング処理する電極シートの厚さ,
電極活物質層の組成や厚さなどによって適宜選択され
る。さらに、これら隣接する回転ローラユニット同士の
位置ズレ(周面間もしくは走行路)は、各回転ローラユ
ニット間隔(通常10〜20cm程度)にもよるが、一般的
に、 5〜20mm程度が好ましい。
【0015】請求項1の発明では、回転ローラユニット
によって、電極シートの一主面および他主面が交互に張
力が加えられ、かつ表面硬質体製回転ローラおよび表面
弾性体製回転ローラ周面間を加圧走行される。つまり、
一主面側についてみると、微小クラックの発生,前記発
生させた微小クラックの戻し調整が交互に行われる形態
を採ることになる。したがって、電極活物質層において
は、適度の深さで適度の数の微小クラックを発生・制御
が容易に行われので、電極シートの捲回性が容易に図ら
れ、小形軽量化に適する高品質の捲回型電極の製造・提
供に大きく寄与する。
【0016】請求項2の発明では、電極シートの捲回性
良好を容易にし、二次電池の高性能化.小形軽量化に適
する高品質の捲回型電極、さらには二次電池の製造・提
供に大きく寄与する。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図1を参照して実施例を説
明する。
【0018】図1は、この実施例におけるソフニング装
置の概略構成を側面的に示したものである。図1におい
て、11 〜14 は少なくとも表面が硬質体製の比較的小
径の回転ローラ、21 〜24 は少なくとも表面が弾性体
製の比較的大径の回転ローラである。そして、これら回
転ローラ11 〜14 および回転ローラ21 〜24 は、相
互の周面間を一定として対に配置され、複数の回転ロー
ラユニット41 〜44をそれぞれ構成している。ここ
で、回転ローラ11 〜14 は、金属製で直径10mm,長さ
150mmの回転ローラであり、回転ローラ21 〜24 は、
金属製回転軸の周面に弾性ゴム層を同心円的に被覆形成
した直径80mm,長さ 150mmの回転ローラである。
【0019】また、前記複数の回転ローラユニット41
〜44 は、交互に回転ローラ11 〜14 および回転ロー
ラ21 〜24 の向もしくは位置きを変え、かつ電極シー
ト3の走行路が最大 5mm程度、蛇行・シグザグするよう
に位置ズレ配置されている。なお、前記回転ローラユニ
ット41 〜44 を構成している回転ローラ11 〜14
1 〜24 は、それぞれ図示を省略した回転駆動機構に
よって回転駆動し、同じく図示を省略した巻き戻し枠か
ら巻き戻される電極シート3を、蛇行的に加圧走行させ
て巻取枠に巻き取る構成を採っている。
【0020】次に、上記ソフニング装置による電極シー
トのソフニング処理例を説明する。たとえば、厚さ 1m
m,幅60mmのメッシュ基板を集電体(支持基体)とし、
この集電体両面に厚さ 1mm程度の電極活物質層(たとえ
ばニッケル活物質)を被着・担持差せて成るテープ状の
電極シートを用意した。一方、前記ソフニング装置の回
転駆動機構をスイッチオンして、回転ローラユニット4
1 〜44 回転駆動させ、回転ローラ11 〜14 ,21
4 周面間に圧力が加わる状態とし、前記電極シート3
を蛇行的もしくはジグザグに、走行速度 100cm/min.程
度で加圧走行させ、電極活物質層に微小なクラックを発
生させた。
【0021】上記ソフニング処理した電極シートについ
て、電極活物質層の微小なクラック発生状態を観察した
ところ、微小クラックの深さは適度で、また、微小クラ
ック数も15〜20個/cm程度であった。そして、ニッケル
水素二次電池用の捲回型電極を製造する工程において、
巻芯体(巻芯棒)に、前記ソフニング処理した電極シー
トおよび層間絶縁用シート(セパレート)を渦巻状に巻
装したとき、良好な捲回性を呈し、電極活物質層の損傷
・離脱などを発生することなく、渦巻状に、かつ緻密に
巻装された捲回型電極を製造することができた。すなわ
ち、電極シート間の短絡発生など起こすことなく、高容
量型の捲回型電極(起電部)を歩留まりよく製造できる
ことが確認された。
【0022】なお、上記ではニッケル水素二次電池用の
正電極シートのソフニング処理について例示したが、本
発明は、この例示に限定されるものでなく、発明の趣旨
を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採ることができ
る。たとえば、ニッケル水素二次電池以外の正極シー
ト,負極シートも対象となるし、また、電極シートの厚
さや幅などに対応して回転ローラ1 〜14 ,21 〜24
などは、適宜設定できる。
【0023】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、高容量化で、
かつ短絡発生も解消した捲回型電極の形成に適する電極
シートのソフニングを容易に行うことができるので、信
頼性の高い捲回型電極を歩留まりよく形成することが可
能となり、強いては、高性能,小形軽量の信頼性の高い
二次電池を提供できる。
【0024】請求項2の発明によれば、二次電池の高性
能化.小形軽量化に適する高品質の捲回型電極が歩留ま
りよく、かつ容易に提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るソフニング装置の概略構成例を示
す側面図。
【図2】従来のソフニング装置の概略構成を示す側面
図。
【符号の説明】
1 〜14 ……表面硬質体製の回転ローラ 21 〜24 ……表面弾性体製の回転ローラ 3……電極シート 41 〜44 ……回転ローラユニット

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも表面が硬質体製の比較的小径
    の回転ローラおよび少なくとも表面が弾性体製の比較的
    大径の回転ローラが周面間を一定として対に配置され、
    かつこの対が交互に向きを変え複数配列された回転ロー
    ラ間を、表面側に電極活性層が形成された電極シートを
    加圧走行させ、電極シートの電極活性層面に微小クラッ
    クを設ける電極シートのソフニング方法において、 前記回転ローラ対を交互に位置ズレさせて、電極シート
    を蛇行的に加圧走行させることを特徴とする電極シート
    のソフニング方法。
  2. 【請求項2】 少なくとも表面が硬質体製の比較的小径
    の回転ローラおよび少なくとも表面が弾性体製の比較的
    大径の回転ローラが周面間を一定として対に配置された
    複数の回転ローラユニットと、 前記回転ローラユニットの回転ローラを回転駆動する回
    転駆動機構とを有し、 かつ前記複数の回転ローラユニットが交互に向きを変え
    て位置ズレ配置されていることを特徴とする電極シート
    のソフニング装置。
JP8172702A 1996-07-02 1996-07-02 電極シートのソフニング方法およびソフニング装置 Withdrawn JPH1021899A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006294512A (ja) * 2005-04-13 2006-10-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池用電極およびその製造方法
WO2015045719A1 (ja) * 2013-09-26 2015-04-02 Necエナジーデバイス株式会社 積層型リチウムイオン二次電池用正極
CN111618139A (zh) * 2020-05-11 2020-09-04 武汉科技大学 一种用于金属板带材的非对称循环弯曲变形装置
CN111952534A (zh) * 2020-08-14 2020-11-17 深圳市豪鹏科技有限公司 一种电池极板软化装置

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Effective date: 20030902