JPH1167261A - 二次電池用電極体の製造方法及び二次電池 - Google Patents

二次電池用電極体の製造方法及び二次電池

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JPH1167261A
JPH1167261A JP9223465A JP22346597A JPH1167261A JP H1167261 A JPH1167261 A JP H1167261A JP 9223465 A JP9223465 A JP 9223465A JP 22346597 A JP22346597 A JP 22346597A JP H1167261 A JPH1167261 A JP H1167261A
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JP
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current collector
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layer
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JP9223465A
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Hisashi Tsukamoto
寿 塚本
Shigeo Komatsu
茂生 小松
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Japan Storage Battery Co Ltd
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Japan Storage Battery Co Ltd
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    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 集電体へのリードの接続信頼性を高める。 【解決手段】 電極シート10は、樹脂フィルム11を
ベースとし、その両面にそれぞれ正極及び負極の集電体
層12,13、さらに電極合剤層14,15が形成され
ている。また電極シート10の両端部においては、集電
体層12,13に超音波溶接によってリード18,19
が溶接されている。超音波ホーンからの振動エネルギー
は柔軟な樹脂フィルム11によって減衰吸収されるか
ら、裏側に位置する電極合剤層14,15の損傷が防止
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電極シートを巻回
してなる二次電池用の巻回電極体の製造方法及びそれを
備えた二次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、リチウム二次電池は、例えば特
開平7−192766号公報に示すように、正極用電極
シートと負極用電極シートとを2枚のセパレータを介し
て渦巻き状に巻回して電極体を製造する。ここで、電極
シート1としては、図10に示すように銅箔やアルミニ
ウム箔等の集電体2の両面に電極合剤3を塗布したもの
を使用し、その集電体2には例えば抵抗溶接によってリ
ード4を接続してある。そして、これらの正負極の両電
極シート1は、図示しない巻回装置によって2枚のセパ
レータとともに渦巻き状に巻回されて巻回電極体が製造
され、これが電池ケースに電解液と共に収容されるので
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、リード4を
集電体1に抵抗溶接することは、その集電体1が極めて
薄いことから、相当に困難で、高品質の接続が得難いと
いう問題があった。また、抵抗溶接時の熱によって裏面
側の電極合剤層3が劣化しやすく、電池性能の低下を招
くという問題もあった。
【0004】なお、リードの接続方法として発熱が比較
的穏やかとされている超音波溶接を採用することも考え
られる。しかしながら、従来の電極シート1では図10
に一点鎖線で示すように超音波ホーン5によってリード
4を押さえつけると、集電体2が金属箔製であるから、
その振動エネルギーが集電体1をほとんど減衰すること
なく下に伝わるため、裏面側の電極合剤層3を劣化させ
てしまうという問題を生じさせる。
【0005】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、リードを集電体に高品質で接続することができ、し
かも電極合剤層の劣化も引き起こすことを防止できる二
次電池用電極体の製造方法及びそれを用いた二次電池を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の製造方法は、
リードを備えた電極シートを巻回してなる二次電池用の
巻回電極体を製造する方法であって、電極シートとし
て、絶縁性の樹脂フィルムの表裏各面に正極用及び負極
用の集電体層を形成するとともに、それらの各集電体層
上に正極用及び負極用の電極合剤層を積層したものを使
用し、その電極シートの各集電体層に前記リードを重ね
てこれに超音波振動を与えることによりそのリードを集
電体層に溶接するところに特徴を有する。
【0007】また、請求項2の二次電池は、電極シート
として、絶縁性の樹脂フィルムの表裏各面に正極用及び
負極用の集電体層を形成するとともに、それらの各集電
体層上に正極用及び負極用の電極合剤層を積層したもの
を使用しており、かつ、リードは電極シートの集電体層
に超音波溶接されているところに特徴を有する。
【0008】
【発明の作用・効果】請求項1の製造方法によれば、リ
ードに超音波振動を与えると、リードが電極シートの集
電体層との間で擦れ合って発熱し、局部的に溶けて両者
が溶接される。このとき、本発明の電極シートは集電体
層の下層は金属箔に比べて柔軟性が高い樹脂フィルムと
なっているから、リードに与えられた振動エネルギーは
樹脂フィルムによって吸収減衰され、その裏側の電極合
剤層が損傷を受けることが防止される。
【0009】請求項2の二次電池によれば、上述のよう
に電極合剤層に損傷を与えることなくリードの超音波溶
接が可能になるから、電気的な接続の信頼性が高く、し
かも電極合剤層の損傷が少ないから電池性能にも優れる
という効果が得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明をリチウム二次電池
に適用した一実施形態について図1ないし図9を参照し
て説明する。図7は完成形態の巻回電極体30を電池ケ
ース40と共に示しており、その巻回電極体30は電極
シート10を扁平な反物状に巻回したものである。 [電極シート10の構造]まず、電極シート10は、図
1に示すように、ポリエチレンテレフタレートからなる
例えば厚さ4μmの樹脂フィルム11をベースとし、そ
の一方の面の全体に厚さ4μmのアルミニウム箔を接着
して正極用集電体層12を形成すると共に、その反対面
の全域に例えばメッキ法によって積層した厚さ1μmの
銅皮膜により負極用集電体層13を形成している。
【0011】そして、上記正極用集電体層12には例え
ばリチウムコバルト酸化物(LiCoO2 )等からなる
電極合剤を塗布して厚さ80μmの正極用電極合剤層1
4を形成してあり、負極用集電体層13上には例えばグ
ラファイト等からなる電極合剤を塗布して厚さ10μm
の負極用電極合剤層15を形成してある。
【0012】これらの電極合剤層14,15は、集電体
層12,13が樹脂フィルム11の両面全域に形成され
ているのに対し、電極シート10の両端部において塗布
されていない部分が設けられており、これが電極合剤非
塗工部16,17となっている。負極側の電極合剤非塗
工部17の幅寸法W1 は巻回電極体30の最内周の幅寸
法Aのほぼ2倍となるように設定されており、そこに銅
箔製のリード19が超音波溶接されている。一方、正極
側の電極合剤非塗工部16の幅寸法W2 は完成した巻回
電極体30の幅寸法Bのほぼ2倍となるように設定され
ており、そこにアルミニウム箔製のリード18がやはり
超音波溶接されている。
【0013】そして、両リード18,19の所定位置に
は、例えば変成ポリオレフィンからなるシールフィルム
20,21が各リード18,19を挟むようにして熱圧
着されている。また、上記電極シート10には例えば負
極側にセパレータ22が接着により重ねて一体化されて
いる。このセパレータ22は例えばポリエチレン、ポリ
プロピレン等のポリオレフィンフィルム製であって、無
数の微細孔を有する。
【0014】[電極シート10の製造工程]次に、上記
電極シート10の製造工程について説明する。幅広い樹
脂フィルム11をロールから巻き戻しつつ、その両面に
銅メッキ及びアルミニウム箔の接着によって全域に正極
用集電体層12及び負極用集電体層13を形成する。
【0015】そして、正極用集電体層12の表面に正極
合剤を塗布して乾燥プレスし、所定厚みの正極用電極合
剤層14を形成し、同様に、負極用集電体層13の表面
に負極合剤を塗布して乾燥プレスし、所定厚みの負極用
電極合剤層15を形成する。このとき、図2に示すよう
に、両電極合剤の塗布を間欠的に停止させることによ
り、樹脂フィルム11の両面に幅方向に延びる電極合剤
非塗工部16,17を形成しておく。そして、このシー
トを必要な幅寸法となるように帯状に切断して(図2二
点鎖線参照)、連続的に連なる電極シート10が製造さ
れ、これを例えばリールに巻回しておく。
【0016】[巻回電極体30の製造工程]上記電極シ
ート10によって巻回電極体30を製造するには、次の
ようにする。リールに巻回した連続帯状の電極シート1
0を巻き戻しつつ、電極合剤非塗工部16,17の所定
位置にそれぞれリード18,19を超音波溶接する。例
えばリード18の溶接に際しては、図3に示すように、
ベースBの上に電極シート10を配置し、その集電体層
12の電極合剤非塗工部16の上にリード18を重ねて
超音波ホーンAにて押さえつけ、そして超音波ホーンA
に集電体層12の面に沿った方向の超音波振動を与える
のである。すると、リード18が集電体層12に高速度
で振動して擦り付けられ、摩擦熱によってリード18と
集電体層12とが局部的に溶融して溶着する。なお、正
極側のリード19の溶接も上述の負極側と同様にして超
音波溶接により行うが、両リード18、19及び集電体
層12、13は、正極側及び負極側とによって材質及び
厚さが相違するから、周波数及び振動出力をそれらに適
合するように調節することは勿論である。
【0017】次に、巻回装置によって、電極シート10
の先端側から折り畳むようにして順次重ね巻きしてゆ
く。このとき、図4に示す状態から、図5に示すように
電極シート10の負極側の電極合剤非塗工部17を内側
にしてその中央から二つ折りにしてリード19を挟み込
むようにする。これにより、電極合剤非塗工部17が半
分に折り畳まれて互いに接触する状態となる。ついで、
これに重ねるように電極シート10を順次折り畳んでゆ
くことにより(図6参照)、扁平状(反物状)に巻回さ
れてゆく。そして、正極側の電極合剤非塗工部16が最
外周を取り巻くようになったところで電極シート10の
端部を切断すれば、図7に示した巻回電極体30が完成
する。
【0018】本実施形態の巻回電極体30の製造方法に
よれば、リード18,19を電極シート10の集電体層
12,13に超音波溶接するから、従来のように抵抗溶
接により接続するものに比べて発熱が局部的に抑えられ
る。従って、集電体層12,13が極めて薄いという事
情があっても、集電体層12,13の損傷が無く、結
局、信頼性が高い接続状態を得ることができる。しか
も、本実施形態では、電極シート10は比較的柔軟な樹
脂フィルム11に集電体層12,13を積層した構造で
あって、その集電体層12,13にリード18,19を
超音波溶接するようにしているから、超音波ホーンAか
らリード18,19に与えられた振動エネルギーは樹脂
フィルム11によって吸収減衰される。この結果、リー
ド18,19の裏側に位置する電極合剤層15,14が
損傷を受けることを防止することができ、その分、電池
性能を高めることができる。
【0019】[電池の組立工程]
【0020】完成した巻回電極体30は電池ケース40
の開口から内部に収容され、内部に電解液(例えばエチ
レンカーボネイト、ジエチルカーボネイト及びジメチル
カーボネイトを2:1:2の割合に混合した混合液に、
六弗化リン酸リチウムを添加したもの)を注入した状態
でその開口を閉じて加熱圧着することで電池ケース40
が封口される。その封口部には、図8に示すように、各
リード18,19に圧着したシールフィルム20,21
が挟み込まれ、それらのシールフィルム20,21と電
池ケース40の開口縁とが強固に密着されている。な
お、上記電池ケース40は、図9に模式的に示すよう
に、例えばPET41、アルミニウム箔42、接着剤層
43、第1変性ポリオレフィン層44及び第2変性ポリ
オレフィン層45を順に重ねたラミネートフィルムから
なり、第2変性ポリオレフィン層45側を内側として折
り返して底辺部及び側辺部を溶着することによりあらか
じめ袋状に形成されたものである。
【0021】<他の実施形態>
【0022】本発明は上記記述及び図面によって説明し
た実施の形態に限定されるものではなく、例えば次のよ
うな実施の形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さら
に、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更し
て実施することができる。
【0023】(1)上記各実施形態では樹脂フィルムと
してPETを使用したが、これに限らずポリイミドフィ
ルムであってもよい。また、電極シート10は扁平状に
巻回するに限らず、円筒状に巻回(いわゆる渦巻き状)
するようにしてもよく、また、電池ケースはフィルムに
より袋状に形成したものに限らず、金属缶により電池ケ
ースを構成してもよい。
【0024】(2)上記実施形態では電極シート10に
セパレータ22を一体化したが、これらは別々のシート
として扱い、電極体の巻回時に2枚を合わせて巻き込む
ようにしてもよい。また、セパレータ22に代えて例え
ばPEOフィルム等の固体電解質層を一体化してもよ
く、このようにすれば単に1枚の電極シートを巻回する
だけで二次電池用の巻回電極体が構成でき、製造作業が
一層簡単になる。しかも、固体電解質であるから、正極
及び負極間のセパレータが不要であるばかりか、電解液
の注入工程も不要であり、製造工程が一層簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る電極シートの拡大断
面図
【図2】同じく電極シートの製造工程を示す斜視図
【図3】同じくリードの溶接工程を示す拡大断面図
【図4】電極シートの斜視図
【図5】同じく電極シートの巻回過程を示す斜視図
【図6】同じく電極シートの巻回過程を示す斜視図
【図7】同じく電極体と電池ケースの斜視図
【図8】同じく完成形態のリチウム二次電池を示す斜視
【図9】同じくラミネートフィルムの拡大断面図
【図10】従来の電極シートの断面図
【符号の説明】
10…電極シート 11…樹脂フィルム 12…正極用集電体層 13…負極用集電体層 14…正極用電極合剤層 15…負極用電極合剤層 18,19…リード 22…セパレータ 30…電極体 A…超音波ホーン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リードを備えた電極シートを巻回してな
    る二次電池用の巻回電極体を製造する方法であって、 前記電極シートとして、絶縁性の樹脂フィルムの表裏各
    面に正極用及び負極用の集電体層を形成するとともに、
    それらの各集電体層上に正極用及び負極用の電極合剤層
    を積層したものを使用し、 その電極シートの各集電体層に前記リードを重ねてこれ
    に超音波振動を与えることによりそのリードを前記集電
    体層に溶接することを特徴とする二次電池用電極体の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 リードを備えた電極シートを巻回してな
    る巻回電極体を備えてなる二次電池であって、 前記電極シートは、絶縁性の樹脂フィルムの表裏各面に
    正極用及び負極用の集電体層を形成するとともに、それ
    らの各集電体層上に正極用及び負極用の電極合剤層を積
    層したものを使用しており、 前記リードは、前記電極シートの前記正極用及び負極用
    の各集電体層に超音波溶接されていることを特徴とする
    二次電池。
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