JPH11273661A - Sheet electrode for battery and manufacture thereof - Google Patents
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- JPH11273661A JPH11273661A JP10092515A JP9251598A JPH11273661A JP H11273661 A JPH11273661 A JP H11273661A JP 10092515 A JP10092515 A JP 10092515A JP 9251598 A JP9251598 A JP 9251598A JP H11273661 A JPH11273661 A JP H11273661A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電池用シート電極
に関し、更に詳しくは、リチウム二次電池用等に好適な
電池用シート電極およびその製造方法に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sheet electrode for a battery, and more particularly to a sheet electrode for a battery suitable for a lithium secondary battery and the like, and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来一般に、リチウム二次電池は、図4
にその概略構成を示すように、非水系電解液が充填され
る電池ケース50内に、正極シート52と負極シート5
4とがセパレータ56を介して渦巻き状に配設され、そ
の電池ケース50の上面開口部には電池内圧が上昇した
場合に変形する安全弁(防爆弁)58と、過剰に電流が
流れたときにその電流の流れを遮断するポリスイッチ板
(PTC素子)60と、封口キャップ(蓋体)62とが
絶縁性ガスケット64を介して装着された構成とされて
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, a lithium secondary battery is generally constructed as shown in FIG.
As shown in FIG. 1, a positive electrode sheet 52 and a negative electrode sheet 5 are placed in a battery case 50 filled with a non-aqueous electrolyte.
4 are arranged spirally via a separator 56, and a safety valve (explosion-proof valve) 58 which is deformed when the internal pressure of the battery rises is provided at the opening on the upper surface of the battery case 50. A polyswitch plate (PTC element) 60 for blocking the flow of the current and a sealing cap (lid) 62 are mounted via an insulating gasket 64.
【0003】そしてリチウム二次電池の電池用シート電
極の形態としては、いろいろ知られているが、例えば集
電体シートの両面に予め電極活物質を塗工し、しかる後
その集電体シート上に集電用タブやリード板等のリード
部材を接続するために、その電極シート面の電極活物質
を部分的に除去したものがよく採られている。Various forms of battery sheet electrodes for lithium secondary batteries are known. For example, an electrode active material is coated on both sides of a current collector sheet in advance, and then the current collector sheet is coated with an electrode active material. In order to connect a lead member such as a current collecting tab or a lead plate to the electrode sheet, a material obtained by partially removing the electrode active material on the electrode sheet surface is often used.
【0004】例えば、特開平1−251555号公報に
開示されているものは、集電体シートの両面に積層した
電極活物質を、超音波ホーンを集電体シート表面に押し
つけて超音波振動により粉砕除去し、その露出部分にリ
ード板を溶接されたものである。For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-255555 discloses a method in which an electrode active material laminated on both sides of a current collector sheet is pressed against an ultrasonic horn against the surface of the current collector sheet by ultrasonic vibration. It is obtained by pulverization and removal, and a lead plate is welded to the exposed portion.
【0005】また、特開平8−167410号公報に
は、集電体シートに塗着した電極活物質を部分的に除去
するのにマスクシートを当て、その開口部に水等の流体
を高圧で噴射して、その部分の電極活物質を粉砕除去
し、そこに集電タブやリード板等のリード部材を接続さ
れたものが開示されている。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-167410, a mask sheet is applied to partially remove an electrode active material applied to a current collector sheet, and a fluid such as water is applied to the opening of the current collector sheet under high pressure. An electrode is disclosed in which the electrode active material is crushed and removed at that portion, and a lead member such as a current collecting tab or a lead plate is connected thereto.
【0006】一方、電気自動車等の大型電池用のシート
電極は長さが5m以上になり、集電用タブ等のリード部
材の接続本数が50本以上にも及ぶ場合がある。そのた
め大型電池用シート電極においては、塗工後に集電用の
リード部材を接続するために電極活物質を除去したもの
ではなく、リード部材を溶接するためにシート電極の一
端に幅5〜10mmの集電体シートが露出した部分(未
塗工部分)を残したものを採用している。On the other hand, a sheet electrode for a large battery such as an electric vehicle has a length of 5 m or more, and the number of lead members such as current collecting tabs may be as large as 50 or more. Therefore, in the sheet electrode for a large battery, the electrode active material is not removed to connect the lead member for current collection after coating, but a width of 5 to 10 mm is applied to one end of the sheet electrode to weld the lead member. The one that leaves a portion where the current collector sheet is exposed (uncoated portion) is adopted.
【0007】このような形態をとる電池用シート電極の
製造工程としては、まず図5(a)に示すように、所定
幅のストリップ状(帯板状)の金属材料による集電体シ
ート10を順次繰り出しながら、その表面(実際には両
面)に、電極活物質を溶媒に溶かしたペーストを連続的
に塗工する。このとき集電体シート10の幅方向の両端
縁には、後で切り落とす未塗工部3a、3bが設けられ
ているが、集電用タブ2を溶接する側の未塗工部3aは
大きめの幅としている。As a manufacturing process of a battery sheet electrode having such a configuration, first, as shown in FIG. 5A, a current collector sheet 10 made of a strip-shaped (strip-shaped) metal material having a predetermined width is used. A paste in which the electrode active material is dissolved in a solvent is continuously applied to the surface (actually, both surfaces) while being sequentially fed. At this time, uncoated portions 3a and 3b to be cut off later are provided at both end edges in the width direction of the current collector sheet 10, but the uncoated portions 3a on the side to which the current collecting tab 2 is welded are large. And the width.
【0008】そして電極活物質の塗工後に、一方の未塗
工部3bは切り落とし、他方の未塗工部3aは集電用タ
ブの接続部分を残し切断する。図5において点線部は、
切断線を示している。切断後、この電極活物質が塗工さ
れた集電体シート10を加圧プレスして、塗工部3cが
所定の厚さあるいは密度になるように加圧成形し、その
後に図5(b)に示すように集電体シート10の未塗工
部3a側端縁に集電用タブ2を接続するものである。After the application of the electrode active material, one uncoated portion 3b is cut off, and the other uncoated portion 3a is cut while leaving a connection portion of a current collecting tab. The dotted line in FIG.
A cutting line is shown. After cutting, the current collector sheet 10 coated with the electrode active material is pressed under pressure to form the coated portion 3c with a predetermined thickness or density. 2), the current collecting tab 2 is connected to the edge of the current collector sheet 10 on the uncoated portion 3a side.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来から知られている電池用シート電極には、様々な
問題点がある。まず、特開平1−251555号公報に
開示されている超音波ホーンで電極活物質を粉砕除去し
て製造されたものでは、その製造工程において電極シー
ト面に超音波振動を与えたときに、電極活物質を除去す
るだけでなく、その電極シートにまでダメージをうけて
しまい、電極シートに亀裂を生じてしまうという問題点
がある。However, the above-mentioned conventionally known sheet electrodes for batteries have various problems. First, in a device manufactured by grinding and removing an electrode active material using an ultrasonic horn disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-251555, when an ultrasonic vibration is applied to the electrode sheet surface in the manufacturing process, the electrode In addition to removing the active material, there is a problem that the electrode sheet is damaged and the electrode sheet is cracked.
【0010】一方、特開平8−167410号公報に開
示された、流体を高圧で噴射し、電極活物質を粉砕除去
して製造されたものでは、その製造段階で電極シートに
うけるダメージは少なくなるものの、リード部材を溶接
する箇所の電極活物質が完全に除去されていないので、
溶接不良を起こしてしまうという問題点がある。特にサ
イクル特性の向上を図るために作製された電極では、電
極活物質の密着力が高いので、その影響は非常に大きな
ものとなって現れる。[0010] On the other hand, in a device disclosed in JP-A-8-167410 manufactured by injecting a fluid at a high pressure and pulverizing and removing the electrode active material, damage to the electrode sheet in the manufacturing stage is reduced. However, since the electrode active material at the point where the lead member is welded is not completely removed,
There is a problem that poor welding occurs. Particularly, in an electrode manufactured to improve the cycle characteristics, the electrode active material has a high adhesion force, so that the effect appears very large.
【0011】またこのシート電極を製造するためには、
目的箇所以外に流体が飛散するのを防がねばならず、そ
のための装置は大変複雑なものとなってしまう。また目
的箇所の近傍においては、流体が直接あたることがなく
ても、電極活物質の密着力が低下してしまうので、電極
特性が低下してしまうという問題がおこる。更に、流体
の噴射を終えた後に流体を乾燥させる必要があるので、
連続的にシートを供給することはできず、生産性という
点においても劣っていると言わざるを得ない。In order to manufacture this sheet electrode,
It is necessary to prevent the fluid from being scattered in places other than the target location, and a device for that purpose becomes very complicated. In addition, in the vicinity of the target portion, even if the fluid does not directly hit, the adhesive force of the electrode active material is reduced, so that there is a problem that the electrode characteristics are reduced. Furthermore, since it is necessary to dry the fluid after finishing the ejection of the fluid,
Sheets cannot be supplied continuously, and it must be said that productivity is poor.
【0012】次に、集電体シート面にリード部材を溶接
するための未塗工部分を残しておく従来のシート電極で
は、特開平1−251555号公報や特開平8−167
410号公報の持つ問題点、つまり電極シートを破損さ
せてしまったり、溶接不良を起こしたり、連続作製がで
きない等の問題点はないものの、以下の理由から完全な
ものとは言えない。Next, a conventional sheet electrode in which an uncoated portion for welding a lead member to a current collector sheet surface is left is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 1-251555 and 8-167.
Although there is no problem with the publication No. 410, that is, there is no problem such as damage to the electrode sheet, poor welding, or the inability to manufacture continuously, it cannot be said to be complete due to the following reasons.
【0013】この従来の未塗工部分を残したシート電極
は、その未塗工部分のうち、電極反応にも寄与せず、か
つリード部材の溶接にも使用されていない部分が大きく
なっているので、電池性能が損なわれるという問題点が
ある。また、このシート電極では電極の一端のみで集電
を行っているので集電効率が悪く、電池の負荷特性・パ
ワー特性が低くなっている。In the sheet electrode having the conventional uncoated portion, a large portion of the uncoated portion does not contribute to the electrode reaction and is not used for welding the lead member. Therefore, there is a problem that battery performance is impaired. Further, in this sheet electrode, current collection is performed only at one end of the electrode, so that current collection efficiency is poor and load characteristics and power characteristics of the battery are low.
【0014】更にこの電極は、塗工部分と未塗工部分の
厚さが異なるので、加圧プレスされたときに厚い塗工部
分のみが圧縮されてしまい、電極シートが大きく湾曲し
てしまう。湾曲してしまった電極シートを用いて電池を
作製すると、図5に示したような電極シートを渦巻き状
に配設する際の巻回工程で、電極シートに均一な張力を
かけられないことから、巻ずれや電極シートの破損を招
いてしまうという問題もあった。Further, in this electrode, the thickness of the coated portion and the thickness of the uncoated portion are different, so that only the thick coated portion is compressed when pressed and pressed, and the electrode sheet is greatly curved. When a battery is manufactured using a bent electrode sheet, uniform tension cannot be applied to the electrode sheet in the winding process when the electrode sheet is spirally arranged as shown in FIG. In addition, there has been a problem that winding deviation and damage to the electrode sheet are caused.
【0015】本発明が解決しようとする課題は、電池と
しての体積エネルギー密度、放電容量、並びにパワー密
度の向上が図れ、しかもロール状に巻回したときに均一
な張力が得られることで品質が安定した電池用シート電
極及びその製造方法を提供することにある。The problem to be solved by the present invention is to improve the volume energy density, discharge capacity and power density of a battery, and to obtain a uniform tension when wound into a roll, thereby improving quality. An object of the present invention is to provide a stable battery sheet electrode and a method for manufacturing the same.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明に係る電池用シート電極は、集電用金属シー
ト面の幅方向に集電用タブが接続され、かつ該集電用タ
ブの上から前記集電用金属シート面に電極活物質層が塗
工形成されていることを要旨とするものである。In order to solve this problem, a battery sheet electrode according to the present invention has a current collecting tab connected in a width direction of a current collecting metal sheet surface, and the current collecting tab. The gist is that an electrode active material layer is formed by coating on the surface of the metal sheet for current collection from above the tab.
【0017】そしてまた、本発明に係る電池用シート電
極の製造方法は、集電用金属シート面に予め集電用タブ
を接続するタブ接続工程と、該タブ接続工程により集電
用タブが接合された集電用金属シート面に電極活物質を
塗工形成する電極活物質層塗工工程と、該電極活物質層
塗工工程により電極活物質層が塗工形成された集電用金
属シート面の未塗工端縁領域を切り落とす未塗工領域切
除工程とからなることを要旨とするものである。Further, in the method for manufacturing a sheet electrode for a battery according to the present invention, a tab connecting step of connecting a current collecting tab to a current collecting metal sheet surface in advance, and the current collecting tab is joined by the tab connecting step. An electrode active material layer coating step of coating and forming an electrode active material on the surface of the formed current collecting metal sheet, and a current collecting metal sheet having an electrode active material layer formed by the electrode active material layer coating step. The method further comprises an uncoated area cutting step of cutting off an uncoated edge area of the surface.
【0018】この場合に、集電用金属シートとしては、
アルミニウム、ニッケル、ステンレス等の導電性金属箔
が適用される。In this case, the current-collecting metal sheet includes:
A conductive metal foil such as aluminum, nickel, and stainless steel is applied.
【0019】集電用タブは、通常金属箔の長手方向に1
本あるいは2本以上の複数本が所定間隔をおいて取り付
けられるが、特に電気自動車等に用いる大型電池では5
0本以上の多本数にも及ぶことがある。The current collecting tab is usually provided with one tab in the longitudinal direction of the metal foil.
Or a plurality of two or more batteries are attached at a predetermined interval.
The number may be as large as zero or more.
【0020】電極活物質としては、リチウム二次電池の
場合、正極にはコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウ
ム等をカーボンブラック、グラファイ等の導電性物質及
びポリフッ化ビニリデン等のバインダ樹脂と配合したも
のが好適な物として用いられ、負極には負極活物質とし
てのメソカーボンマイクロビーズ等にバインダ樹脂を配
合したものが用いられる。As the electrode active material, in the case of a lithium secondary battery, for the positive electrode, one prepared by mixing lithium cobaltate, lithium manganate, or the like with a conductive material such as carbon black or graphite and a binder resin such as polyvinylidene fluoride. It is used as a suitable material, and for the negative electrode, one obtained by blending a binder resin with mesocarbon microbeads or the like as a negative electrode active material is used.
【0021】また集電用タブの接合箇所は、集電用金属
シートの幅方向の片側端縁部に接続すればよいが、好ま
しくは集電用金属シートの幅方向の全幅にわたって接合
するとよい。そうすれば集電用タブと集電用金属シート
との接合面積の増大により集電効率が良くなり、負荷特
性やパワー密度が向上する。その接合方法としては、例
えば超音波溶接等が好適な接合方法として挙げられる。The joining portion of the current collecting tab may be connected to one end of the current collecting metal sheet in the width direction, but is preferably joined over the entire width of the current collecting metal sheet in the width direction. In this case, the current collection efficiency is improved by increasing the bonding area between the current collecting tab and the current collecting metal sheet, and the load characteristics and the power density are improved. As the joining method, for example, ultrasonic welding or the like is mentioned as a suitable joining method.
【0022】電極活物質層の塗工方法としては、はけ塗
り、ロールコーティング等が挙げられる。その際には、
集電体金属シートを一定方向に搬送しながら、連続的に
塗工を行うことによって、生産性を上げることができ
る。The method for applying the electrode active material layer includes brushing, roll coating and the like. In that case,
The productivity can be increased by performing continuous coating while conveying the current collector metal sheet in a certain direction.
【0023】そして集電用金属シートの未塗工端縁領域
の切断を行う際には、集電用タブを残し、集電用金属シ
ートの未塗工部分のみを切り落とす。このとき集電用タ
ブが邪魔になる場合には、その集電用タブを折り曲げて
おくとよい。切断方法としてはスリッター等が用いられ
る。When cutting the uncoated edge region of the current collecting metal sheet, only the uncoated portion of the current collecting metal sheet is cut off while leaving the current collecting tab. At this time, if the current collecting tab is in the way, the current collecting tab may be bent. As a cutting method, a slitter or the like is used.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
図面を用いて詳細に説明する。初めに図1は本発明の一
実施例であるシート電極の平面図を示し、図2はその断
面図を示したものである。このシート電極3は集電用金
属シート1面の長手方向所定間隔をおいて短冊状の集電
用タブ2が溶接部2aで超音波溶接により接続され、こ
の集電用タブ2の上から前記集電用金属シート1の全面
にわたって電極活物質層4が塗工形成されている。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows a plan view of a sheet electrode according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a cross-sectional view thereof. The sheet electrode 3 is connected to the current collecting metal sheet 1 by ultrasonic welding at a predetermined interval in the longitudinal direction of the surface of the current collecting metal sheet 1 at the welding portion 2a. The electrode active material layer 4 is formed by coating over the entire surface of the current collecting metal sheet 1.
【0025】集電用金属シート1は、アルミニウム箔、
ニッケル箔、ステンレス箔等が用いられる。この実施例
では厚さ15μmのアルミニウム箔が用いられ、その幅
寸法は50mmとされている。The current collecting metal sheet 1 is made of aluminum foil,
Nickel foil, stainless steel foil or the like is used. In this embodiment, an aluminum foil having a thickness of 15 μm is used, and its width is set to 50 mm.
【0026】また集電用タブ2は、厚さ30μm、幅寸
法10mmのものが前記集電用金属シート1面のほぼ全
幅にわたって接続されている。さらに電極活物質として
は、この実施例ではマンガン酸リチウム、カーボンブラ
ック、ポリフッ化ビニリデンが重量比率で90:5:5
で配合されたものを用いている。The current collecting tab 2 having a thickness of 30 μm and a width of 10 mm is connected over substantially the entire width of the current collecting metal sheet 1. Further, in this example, lithium manganate, carbon black, and polyvinylidene fluoride were used as the electrode active material in a weight ratio of 90: 5: 5.
Is used.
【0027】次に図3(a)〜(c)にこの実施例のシ
ート電極の製造工程を示し、順に説明する。まず初めに
図3(a)の工程では、ロール状の集電用金属シート1
を巻解き、その集電用金属シート1の長手方向に所定の
間隔をおいて集電用タブが超音波溶接により接合され
る。この実施例では集電用金属シート1として厚さ15
μm×幅寸法60mmのアルミニウム箔が用いられ、集
電用タブはその集電用金属シート1の長手方向100m
mの間隔をおいて接合されている。Next, FIGS. 3A to 3C show steps of manufacturing the sheet electrode of this embodiment, which will be described in order. First, in the step of FIG. 3A, a roll-shaped current collecting metal sheet 1 is formed.
And the current collecting tabs are joined at predetermined intervals in the longitudinal direction of the current collecting metal sheet 1 by ultrasonic welding. In this embodiment, the current collecting metal sheet 1 has a thickness of 15 mm.
μm × a 60 mm width aluminum foil is used, and the current collecting tab is 100 m in the longitudinal direction of the current collecting metal sheet 1.
They are joined at an interval of m.
【0028】この場合に、この集電用タブ2の厚さは3
0μm、幅寸法10mmで、溶接部2aの長さが45m
mになるように接合される。超音波溶接とは溶接接合部
に超音波ホーンを押しつけ、このホーンを横振動させる
ことによって、摩擦熱を発生させ溶接するものである。
本実施例で超音波溶接を用いたのは、溶接困難な金属の
接合にも利用でき、また微小構造や微細線の溶接に適し
ているからである。In this case, the thickness of the current collecting tab 2 is 3
0 μm, width 10 mm, length of weld 2 a is 45 m
m. Ultrasonic welding is a process in which an ultrasonic horn is pressed against a welded joint and the horn is laterally vibrated to generate frictional heat and perform welding.
Ultrasonic welding is used in this embodiment because it can be used for joining difficult-to-weld metals and is suitable for welding fine structures and fine wires.
【0029】次に、タブ接続工程により集電用タブ2が
接合された集電用金属シート1面に電極活物質を塗工形
成する電極活物質層塗工工程を図3(b)を用いて説明
する。まず、電極活物質を有機溶媒等に溶かしたペース
トを用意しておく。このペーストの組成物としては、正
極として用いる電極シートには正極活物質としてマンガ
ン酸リチウム、導電性物質としてカーボンブラック、バ
インダ樹脂としてポリフッ化ビニリデン、及び溶剤とし
てn−メチル−2−ピロリドンを用いている。Next, an electrode active material layer coating step of coating and forming an electrode active material on the surface of the current collecting metal sheet 1 to which the current collecting tabs 2 are joined in the tab connecting step will be described with reference to FIG. Will be explained. First, a paste in which an electrode active material is dissolved in an organic solvent or the like is prepared. As a composition of this paste, an electrode sheet used as a positive electrode uses lithium manganate as a positive electrode active material, carbon black as a conductive material, polyvinylidene fluoride as a binder resin, and n-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. I have.
【0030】そして、上述の集電用金属シート1の両端
縁に3mmの幅を有する未塗工部分3aを残すようにし
て、予め用意しておいた電極活物質を溶かしたペースト
を、塗工厚が70μmになるように塗着させ、塗工部分
3cを形成する。この塗工工程において、溶接工程で溶
接した集電用タブ2の厚さは、塗工厚より薄いので、電
極活物質を溶媒に溶かしたペーストを所定のクリアラン
スを通して集電用金属シート1上に連続塗工する方法を
用いた。この塗工工程を終了した段階で、それまであっ
た集電用タブ2と集電用金属シート1との間の段差はな
くなり、集電用タブ2が溶接された集電用金属シート1
は均一な厚さとなる。Then, a paste prepared by dissolving an electrode active material prepared in advance is applied to the above-mentioned current collecting metal sheet 1 so as to leave uncoated portions 3a having a width of 3 mm at both end edges. Coating is performed to a thickness of 70 μm to form a coated portion 3c. In this coating step, the thickness of the current collecting tab 2 welded in the welding step is smaller than the coating thickness, so that the paste in which the electrode active material is dissolved in the solvent is passed through the predetermined clearance onto the current collecting metal sheet 1. A method of continuous coating was used. At the stage where this coating step is completed, there is no step between the current collecting tab 2 and the current collecting metal sheet 1 which has been present, and the current collecting metal sheet 1 to which the current collecting tab 2 is welded.
Has a uniform thickness.
【0031】次に電極活物質層塗工工程により電極活物
質層が塗工形成された集電用金属シート1の未塗工端縁
領域を切り落とす未塗工領域切除工程を、図3(c)を
用いて説明する。まず最初に、集電用タブ2が切り落と
されないようにするために集電用タブ2を溶接部分と非
溶接部分の境界線で折り曲げる。図3(c)において点
線は、スリッターによる切断線を示しているが、本実施
例において、この切断線の具体的位置としては、集電用
金属シート1の両端縁を5mmずつ切り落とされるよう
にした。本実施例の切断線は未塗工部分3aが完全にな
くなるように選ばれている。そして、切断方法としては
所定の切断線に沿ってスリッターを用いて集電用金属シ
ートの両端の未塗工部分3aを切り落とすというもので
ある。Next, an uncoated area cutting step of cutting off an uncoated edge area of the current collecting metal sheet 1 on which the electrode active material layer has been formed by the electrode active material layer coating step is shown in FIG. ). First, the current collecting tab 2 is bent at the boundary between the welded portion and the non-welded portion to prevent the current collecting tab 2 from being cut off. In FIG. 3C, the dotted line indicates a cutting line by the slitter. In the present embodiment, the specific position of the cutting line is such that both end edges of the current collecting metal sheet 1 are cut off by 5 mm. did. The cutting line in this embodiment is selected so that the uncoated portion 3a is completely eliminated. The cutting method is to cut off the uncoated portions 3a at both ends of the current collecting metal sheet using a slitter along a predetermined cutting line.
【0032】以上の工程を経ることで、図1に示すよう
な集電用金属シート1全面に電極活物質が塗工された幅
50mmのシート電極3が得られる。そして最後に、こ
のシート電極3を所定の厚さあるいは密度になるよう
に、一対の加圧ロールに加圧状態で通過させ、電極活物
質を集電用金属シート1に加圧プレスすることにより、
本実施例のシート電極が得られるものである。Through the above-described steps, a sheet electrode 3 having a width of 50 mm in which the electrode active material is coated on the entire surface of the current collecting metal sheet 1 as shown in FIG. 1 is obtained. Finally, the sheet electrode 3 is passed through a pair of pressure rolls in a pressurized state so that the sheet electrode 3 has a predetermined thickness or density, and the electrode active material is pressed onto the current collecting metal sheet 1 by pressing. ,
The sheet electrode of the present embodiment is obtained.
【0033】次に上記した実施例品について評価試験を
行った。具体的には、集電タブの溶接接合面積、電池缶
の長さ、体積エネルギー密度、放電容量及びパワー密度
を測定し、表1にまとめた。この実験に用いた電池缶
は、前述の図4に示した形態のもので、その非水系電解
液としては、エチレンカーボネート(EC)とジエチレ
ンカーボネート (DEC)の等容量混合溶媒にリンフ
ッ化リチウム (LiPF6)の電解質を1mol/lの
割合で溶解したものを用いた。Next, an evaluation test was performed on the above-mentioned example products. Specifically, the welding junction area of the current collecting tab, the length of the battery can, the volume energy density, the discharge capacity, and the power density were measured and summarized in Table 1. The battery can used in this experiment has the form shown in FIG. 4 described above. As the non-aqueous electrolytic solution, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethylene carbonate (DEC) in an equal volume of lithium phosphide ( LiPF 6 ) was used in which an electrolyte was dissolved at a rate of 1 mol / l.
【0034】[0034]
【表1】 [Table 1]
【0035】上記電池缶の負極シートとしては、負極活
物質としてメソカーボンマイクロビーズ、及びバインダ
樹脂としてポリフッ化ビニリデンが重量比率90:10
で配合し、n−メチル−2−ピロリドンに溶かした物を
用い、集電用金属シートには銅箔を用いた。The negative electrode sheet of the battery can is composed of mesocarbon microbeads as a negative electrode active material and polyvinylidene fluoride as a binder resin in a weight ratio of 90:10.
And a material dissolved in n-methyl-2-pyrrolidone was used, and a copper foil was used as a metal sheet for current collection.
【0036】比較品には、前述の従来技術として説明し
た図5により製造されたものを用いた。ちなみに、この
比較品は70mm幅の集電用金属シートの両端10mm
ずつを残して50mm幅にわたって電極活物質を塗工
し、集電用タブが接合されない方の端縁は未塗工部分3
bを全部(10mm幅)切り落とし、集電用タブが接合
される方の端縁は未塗工部分3aを5mm幅だけ切り落
として、タブ接続用に5mm幅残したものである。そし
てこの5mm幅の未塗工部分に30μm厚、10mm幅
の集電用タブを金属シートの幅方向5mm長さにわたっ
て超音波により溶接したものである。また、この比較品
の断面図を図6に示した。As the comparative product, the one manufactured according to FIG. 5 described as the prior art was used. By the way, this comparative product is 10mm at both ends of 70mm wide current collector metal sheet.
The electrode active material is applied over a width of 50 mm except for the end of each part.
b is cut off (with a width of 10 mm), and the edge to which the current collecting tab is joined is obtained by cutting off the uncoated portion 3a by a width of 5 mm and leaving a width of 5 mm for tab connection. A 30 μm thick, 10 mm wide current collecting tab was welded to the uncoated portion having a width of 5 mm by ultrasonic waves over a length of 5 mm in the width direction of the metal sheet. FIG. 6 shows a cross-sectional view of this comparative product.
【0037】実施例を比較例に対して評価する。まず溶
接接合部分について、実施例及び比較例とも、いったん
塗工した電極活物質を除去してタブを溶接したシート電
極において問題となっていた溶接の阻害となる残留物は
ないが、実施例のタブ接合面積450mm2は比較例の
タブ接合面積50mm2に対して、その溶接接合面積が
9倍になっている。そのため長期間の使用に耐えうる一
層強固な溶接となり、高負荷(9C)での放電容量が2
0%、パワー密度が30%それぞれ上昇し、電池の負荷
特性・パワー特性の向上の一端を担う溶接部が形成でき
ていることが分かる。The examples are evaluated against comparative examples. First, with respect to the welded joint portion, in Examples and Comparative Examples, there is no residue that is a problem in welding which has been a problem in the sheet electrode to which the tab is welded by removing the electrode active material once applied, tab bonding area 450 mm 2 with respect to the tab bonding area 50 mm 2 of the comparative example, the weld interface area is in 9 times. As a result, the welding becomes stronger and can withstand long-term use, and the discharge capacity under high load (9C) is 2
It can be seen that 0% and the power density increased by 30%, respectively, and that a welded portion which plays a part in improving the load characteristics and the power characteristics of the battery was formed.
【0038】次に電池缶の長さを比べてみる。本実施例
はそのシート電極に未塗工部分がないので、シート電極
の幅は50mmになっており、比較品は未塗工部分があ
るのでシート電極の幅は55mmになっている。そのた
め、本実施例の電池缶の長さ85mmは、比較例の電池
缶の長さ95mmに対して、10mm短縮できた。ま
た、本実施例の電極シートは、比較例と等しい電極活物
質の塗工面積を有しつつ、そのシート幅が短くなってい
るので、その結果、電池の体積エネルギー密度は比較品
に対して11%も上昇した。Next, the lengths of the battery cans will be compared. In this embodiment, the sheet electrode has no uncoated portion, so the width of the sheet electrode is 50 mm, and the comparative product has an uncoated portion, so that the width of the sheet electrode is 55 mm. Therefore, the length of 85 mm of the battery can of the present example could be shortened by 10 mm from the length of 95 mm of the battery can of the comparative example. Further, the electrode sheet of the present example has the same electrode active material coating area as that of the comparative example, and the sheet width is shortened. As a result, the volume energy density of the battery is lower than that of the comparative example. That was up 11%.
【0039】更に、加圧プレスを行った後について、比
較品は図6から分かるように塗工部と未塗工部の厚さの
均一が図れていないので、塗工部のみが圧縮され湾曲し
てしまう。それに対して実施例では図2から分かるよう
に、その厚さの均一が図れているので、全面を均一的に
圧縮することができ変形の少ないものとなることが確認
された。Further, as shown in FIG. 6, the thickness of the coated portion and the uncoated portion of the comparative product are not uniform after press-pressing, so that only the coated portion is compressed and curved. Resulting in. On the other hand, in the example, as can be seen from FIG. 2, since the thickness was uniform, it was confirmed that the entire surface could be uniformly compressed and the deformation was small.
【0040】つまり、電池作製の後工程で巻回等を行う
際に変形の多い比較品を用いた場合は、シート電極にか
かる張力が不均一になってしまうことを避けられず、局
所的応力集中によるシート電極の破損や巻ずれが生じ、
電池作製の歩留まりが低下してしまうが、この変形の少
ない実施例を用いた場合には、巻回等で均一的に張力を
かけられるため、局所的な張力の集中による電極の破損
や巻きずれがなくなり、電池作製工程の効率が向上する
こととなる。That is, when a comparative product having a large deformation is used in winding or the like in a later step of battery production, it is inevitable that the tension applied to the sheet electrode becomes nonuniform, and the local stress is reduced. Concentration causes breakage of the sheet electrode and winding deviation,
Although the production yield of the battery is reduced, in the case of the embodiment having a small deformation, the tension can be uniformly applied by winding or the like, so that the electrode is damaged or the winding is displaced due to local concentration of tension. Is eliminated, and the efficiency of the battery manufacturing process is improved.
【0041】本発明は、上記した実施例に何等限定され
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々
の改変が可能である。例えば、集電用金属シートとして
は、アルミニウムの他、ニッケル、ステンレス等の導電
性金属箔が挙げられる。The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, as the current collecting metal sheet, a conductive metal foil such as nickel, stainless steel and the like may be used in addition to aluminum.
【0042】また、電極活物質も各種のものが適用さ
れ、さらには集電タブの本数、接合間隔、集電用電極シ
ートの幅方向の接合の長さ等は任意に選択できる。そし
て、本発明の電池用シート電極はリチウム二次電池の正
極シートを主たる対象物として説明したが、これ以外に
も集電用タブシートが接合されるものであれば、その用
途が何等限定されるものではない。Also, various types of electrode active materials are applied, and furthermore, the number of current collecting tabs, the bonding interval, the bonding length in the width direction of the current collecting electrode sheet, and the like can be arbitrarily selected. Although the battery sheet electrode of the present invention has been described with the main object of the positive electrode sheet of the lithium secondary battery being used, the use of the current collector tab sheet is not limited as long as the current collector tab sheet is joined thereto. Not something.
【0043】また製造方法においては、集電タブと集電
用電極シートの接合方法として超音波溶接に限らず、い
ろいろな接合方法が考えられる。電極活物質層の塗工方
法としては、はけ塗り、ロールコーティング等が挙げら
れ、その際には、集電体金属シートを一定方向に搬送し
ながら、連続的に塗工を行うことによって生産性を上げ
ることも考えられる。In the manufacturing method, the joining method between the current collecting tab and the current collecting electrode sheet is not limited to ultrasonic welding, and various joining methods are conceivable. As a method of applying the electrode active material layer, brush coating, roll coating, and the like can be mentioned. In such a case, production is performed by continuously applying a current collector metal sheet while conveying the metal sheet in a certain direction. It is also conceivable to raise the character.
【0044】[0044]
【発明の効果】本発明に係る電池用シート電極は、集電
用金属シート面の幅方向に集電用タブが接続され、かつ
該集電用タブの上から前記集電用金属シート面に電極活
物質層が塗工形成された集電用金属シート面の未塗工端
縁領域を切り落とすことにより製造されるものであるか
ら、集電用タブと集電用金属シートとの接合面積を大き
く取れ、その結果高負荷での放電容量が高く、パワー密
度が高いものとなる。また集電用金属シート面から電極
活物質の未塗工部分を極力除去できるものであるから、
電池の体積エネルギー密度が向上し、電池缶の長さが小
さくでき、高性能・コンパクトな電池を提供できる。In the battery sheet electrode according to the present invention, a current collecting tab is connected in the width direction of the current collecting metal sheet surface, and the current collecting metal sheet surface is connected to the current collecting metal sheet surface from above the current collecting tab. Since the electrode active material layer is manufactured by cutting off the uncoated edge area of the surface of the current-collecting metal sheet on which the electrode active material layer is formed, the bonding area between the current-collecting tab and the current-collecting metal sheet is reduced. As a result, the discharge capacity under a high load is high, and the power density is high. In addition, since it is possible to remove the uncoated portion of the electrode active material from the metal sheet surface for current collection as much as possible,
The volume energy density of the battery can be improved, the length of the battery can can be reduced, and a high-performance and compact battery can be provided.
【0045】更に電極活物質の未塗工領域がほとんどな
いため、ロール状に巻回した際に電極シートの変形が回
避され、張力の均一化により電極の破損や巻ずれ等がな
くなる。よって、本発明に係る電池用シート電極は、極
めて優れた負荷特性およびパワー特性を有し、産業上有
益なものであるといえる。Furthermore, since there is almost no uncoated area of the electrode active material, deformation of the electrode sheet when wound in a roll is avoided, and the uniformity of the tension eliminates damage to the electrode and winding deviation. Therefore, the battery sheet electrode according to the present invention has extremely excellent load characteristics and power characteristics, and can be said to be industrially useful.
【0046】また、本発明に係る電池用シート電極の製
造方法によれば、集電用金属シート面に予め集電用タブ
を接続し、その集電用タブが接合された集電用金属シー
ト面に電極活物質を塗工形成した後、集電用金属シート
面の未塗工端縁領域を切り落とすことにより製造するも
のであるから、上述したように性能の良い電池用シート
電極が得られることはもとより、そのシート電極を効率
良く生産することができる。According to the method of manufacturing a sheet electrode for a battery according to the present invention, a current collecting tab is connected to the current collecting metal sheet surface in advance, and the current collecting tab is joined to the current collecting metal sheet. After forming the electrode active material on the surface, the uncoated edge region of the current collecting metal sheet surface is cut off to manufacture the battery sheet electrode with good performance as described above. In addition, the sheet electrode can be efficiently produced.
【図1】本発明に係る電池用シート電極の平面図であ
る。FIG. 1 is a plan view of a battery sheet electrode according to the present invention.
【図2】本発明に係る電池用シート電極の断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view of a battery sheet electrode according to the present invention.
【図3】(a)は本発明に係る電池用シート電極の製造
方法のうちタブの溶接工程を示した図、(b)は本発明
に係る電池用シート電極の製造方法のうち電極活物質の
塗工工程を示した図、(c)は本発明に係る電池用シー
ト電極の製造方法のうち未塗工部分の切断工程を示した
図である。FIG. 3 (a) is a view showing a tab welding step in the method for producing a battery sheet electrode according to the present invention, and FIG. 3 (b) is an electrode active material in the method for producing a battery sheet electrode according to the present invention. (C) is a view showing a cutting step of an uncoated portion in the method for producing a battery sheet electrode according to the present invention.
【図4】従来一般に知られているリチウム二次電池の概
略構成を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional lithium secondary battery.
【図5】(a)は従来一般に知られている電池用シート
電極の製造方法における電極活物質の塗工工程および未
塗工部分の切断工程を示した図、(b)は図5(a)に
示した製造方法におけるタブの溶接工程を示した図であ
る。FIG. 5A is a diagram showing a coating process of an electrode active material and a cutting process of an uncoated portion in a method of manufacturing a sheet electrode for a battery generally known in the related art, and FIG. FIG. 4 is a view showing a tab welding step in the manufacturing method shown in FIG.
【図6】図5に示した製造方法により製造した電池用シ
ート電極の断面図である。6 is a cross-sectional view of a battery sheet electrode manufactured by the manufacturing method shown in FIG.
1 集電用金属シート 2 集電用タブ 2a 溶接部 3 シート電極 3a 未塗工部分 3c 塗工部分 4 電極活物質層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal sheet for current collection 2 Tab for current collection 2a Welded part 3 Sheet electrode 3a Uncoated part 3c Coated part 4 Electrode active material layer
Claims (2)
ブが接続され、かつ該集電用タブの上から前記集電用金
属シート面に電極活物質層が塗工形成されていることを
特徴とする電池用シート電極。1. A current collecting tab is connected in the width direction of a surface of a current collecting metal sheet, and an electrode active material layer is formed by coating on the current collecting metal sheet from above the current collecting tab. A sheet electrode for a battery.
接続するタブ接続工程と、該タブ接続工程により集電用
タブが接合された集電用金属シート面に電極活物質を塗
工形成する電極活物質層塗工工程と、該電極活物質層塗
工工程により電極活物質層が塗工形成された集電用金属
シート面の未塗工端縁領域を切り落とす未塗工領域切除
工程とからなることを特徴とする電池用シート電極の製
造方法。2. A tab connecting step of connecting a current collecting tab to a current collecting metal sheet surface in advance, and applying an electrode active material to the current collecting metal sheet surface to which the current collecting tab is joined by the tab connecting step. An electrode active material layer coating process to be formed, and an uncoated region for cutting off an uncoated edge region of the current collecting metal sheet surface on which the electrode active material layer is formed by the electrode active material layer coating process. A method for producing a sheet electrode for a battery, comprising a cutting step.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10092515A JPH11273661A (en) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | Sheet electrode for battery and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10092515A JPH11273661A (en) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | Sheet electrode for battery and manufacture thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11273661A true JPH11273661A (en) | 1999-10-08 |
Family
ID=14056469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10092515A Pending JPH11273661A (en) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | Sheet electrode for battery and manufacture thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11273661A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9263726B2 (en) | 2009-11-30 | 2016-02-16 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary battery |
WO2024074096A1 (en) * | 2022-10-08 | 2024-04-11 | 惠州市豪鹏科技有限公司 | Electrode sheet and battery |
EP4425588A1 (en) * | 2023-03-01 | 2024-09-04 | VARTA Microbattery GmbH | Strip-shaped electrode for an electrochemical energy storage element |
-
1998
- 1998-03-19 JP JP10092515A patent/JPH11273661A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9263726B2 (en) | 2009-11-30 | 2016-02-16 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary battery |
WO2024074096A1 (en) * | 2022-10-08 | 2024-04-11 | 惠州市豪鹏科技有限公司 | Electrode sheet and battery |
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