JPS59166320A - リチウムシ−トの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は薄板状のリチウムシートの製造方法に関し、主
として電池の陰極に用いられるリチウムシートの製造に
好適な方法である。

リチウムは金属元素中で最も軽く、電位は亜鉛よりさら
に卑であり、単位重量あだシの電気容址が大きい。した
示ってリチウムを負極作用物質に使用すれば、Ｔ「池の
エネルギー密度をきわめて高くなし得ることになり、そ
の用途は、特に電池の陰極として適しており、一般にい
わゆるリチウム電池として知られるところである。

従来′ＩＪＬ極用のリチウムの薄板（リチウムシート）
の製造には、リチウムの硬さがモース硬度で０．６と軟
いことを利用して、スリット（長さ１５〜４０ａｍ、幅
０．２〜２騎程度）を用いた押出し成形の方法が採用さ
れている。ところがスリットを用いた場合には、スリッ
トの両端部と中央部で押出し速度が変わる等の理由から
、均一な厚みを持ったリチウムシートを得ることが難し
く、特に大型のシートを得るだめにスリットを長くした
場合には品質低下を免れない。従って上記従来の製造方
法では、最近の電池の大容量化の要望に適合した高品質
の大型リチウムシートの製作は困難である。

本発明は上記問題点に鑑み、高品質の大型リチウムシー
トを得ることができる製造方法を提供することを目的と
しており、次に図面に基づいて本発明を説明する。

第１図は本発明の実施のためのリチウムシート製造装置
の一部切欠側面略図である。水平方向に長い長方形の加
工室１には、図示しないペンチレ−ション装置から相対
湿度５％以下（好ましくは２〜３％以下）に脱湿された
濾過空気が送入され、加工室１内を常に低湿状態に保持
している。室ｌの一端（第１図の左端部）には油圧式の
押出機２が収められており、押出機２のピストンロッド
３はシリンダケース４から室１内に、室１の長手方向に
突出している。ピストンロッド３の周囲にはロッド３と
平行な力゛イドステム５が配置されておシ、ロッド３の
中間部分に固定されたロッド７１；７レダー６が摺動自
在にガイドステム５に嵌合している。ガイドステム５は
一端がシリンダケース４に又他端が押出しシリンダ用ス
タンド７に固定されて、ピストンロッド３の移動を補助
している。スタンド７には押出しシリンダ８が固定され
ており、シリンダ８内に押出機２側からロッド状リチウ
ム９が挿入されることによシ、ロッド状リチウム９はピ
ストンロッド３と同心に保持されるようになっている。

シリンダ８の外周にはヒーターｌＯが配置され、シリン
ダ８を例えば約５０℃に加温するようになっており、シ
リンダ８の先端には押出し成型用のダイ１１がシリンダ
８と同心に固定されている。ダイ１１の先端には、ダイ
１１より押し出された円筒状リチウム１２を平板状に拡
開するための拡開装置１３が固定されており、装置１３
の前方には円筒状リチウム１２を平板状に成形するだめ
のローラー１４（例えばポリエチレン製ローラー）が配
置されている。ローラー１４の前方には、ローラー１４
で平板状に加工されたリチウムシート１５を所定の大き
さに切断するカッター１６が配置されており、カッター
１６の前方には切断されたリチウムシー１−１５を包装
するバックステーション１７が設けられている。なお加
工室１の側面及び上面は樹脂等からなる透明な板材によ
シ形成されており、室ｌ内で行なわれる加工が外部から
充分観察できるようになっている。加工室１のうちステ
ーション１７部分の側壁１ａには、作業者が手を差し入
れるための孔１９が設けられ、孔１９には加工室１内と
外気とを遮断するだめのゴム製筒（図示せず）が取り付
けられており、差し入れられた作業者の手を覆い孔１９
と手との間に隙間が生じないようになっている。又第１
図では省略したが室１の側壁１ａのうちスタンド７近傍
にはロッド状リチウムを入れるための扉が設けられてお
り、更にダイ１１、ローラー１４の近傍にはそれぞれ孔
１９と同様の構造を有する孔が設けられて口出し作業等
を行なえるようになっている。

次にダイ１１近傍の構造について詳述する。第１図のダ
イ１１近傍の縦断側面図である第２図において、押出し
シリンダ８の中心にはロッド状リチウム９（第１図）の
嵌合する孔２０が形成され、シリンダ８０前端面に形成
された同心の環状凹部２１には略円板状のダイホルダー
２２の後端に形成された円筒形凸部２３が嵌合し、円周
上に多数配置された６角穴付ボμト５４によってホルダ
ー２２はシリンダ８０前端に固定されている。ホルダー
２２は中心に孔２０と同心の孔２４を有しており、孔２
４の後端部にはテーパ面２５が形成されている。ホルダ
ー２２の前端面に形成された同心の環状凹部２６には、
ダイ雄型２７の円筒状の基部２８が密接に嵌合しており
、雄型２７の中心には孔２０と同心の穴２９が形成され
ている。穴２９は後方に向って開いておシ、後端部にア
ール部分３０を有している。穴２９の前部の内周面には
穴２９の中心線Ｏ−Ｏと平行方向に長い多数の長孔３１
が形成されており、長孔３１は穴２９と雄型２７の外周
面とを放射状に連通している（第３図）。ダイ雄型２７
の前部外周には円環状のダイ雌型３２が嵌合しており、
雌型３２の後端に形成された環状凹部３３が雄型２７の
基部２８に密接に嵌合することによって、雄型２７と雌
型３２とは中心線Ｏ−Ｏを中心に同心に配置されている
。

このとき雄型２７と雌型３２の前端面３４，３５は中心
線Ｏ−Ｏと直角な同一平面上にある。又円周上に多数配
置された６角穴付ボルト３６によって雌型３２の外周部
がダイホルダー２２に締着され、これによシダイホルダ
−２２、雄型２７、雌型３２が一体的に固定されている
。雄型２７と雌型３２との間において、雌型３２の内周
面のうち長孔３１に略対向する部分が外周側に環状に窪
むことによって溜り部３７が形成されており、又雄型２
７の前端側外周部には半径方向にわずかに突出する環状
の外向きフランジ３８が形成され、雌型３２内周而のう
ちフランジ３８に対向する部分には、フランジ３８に向
けてわずかに突出する環状の内向きフランジ３９が形成
されている。

拡大図で明らかなように、フランジ３８の外周端部は外
周−１に向うに従って間“隔の狭くなるデーパ面４０．
４１を有しており、前側のテーノ（面４１の外周端には
中心線Ｏ−Ｏと直角な環状の段部４２が形成され、段部
４２と後側のテーノ＜而４０の両外周端間には中心線Ｏ
−ｏを中心とする円筒面４３が形成されている。一方フ
ランジ３９の内周端部は内周側に向うに従って間隔の狭
くなるテーノく而４４．４５を有しておシ、前側のチー
／（而４５の内周端には段部４２と同一平面上に位置す
る環状の段部４６が形成され、段部４６と後側のチー／
＜面４４の両内周端間には円筒面４３に対しわずかな環
状の間隙りを隔てて同心の円筒面４７が形成されている
。又両フフンジ３８．３９間に形成された間［Ｌのうち
最上端が詰められて、切しＨ用の刃５５（第５図）を形
成している。

更にダイ雄型２７の前端面３４には、拡開装置１３の後
端壁４８が６角穴付ボルト４９によって固定されており
、拡開装置１３の後部に設けられた円筒部５０は中心線
Ｏ−ｏを中心に配置されると共に、その直径が外向きフ
ランジ３８の円筒部４３の直径よシわずかに小さく設定
されている。

装置１３の前部は、円筒部５０の下半部分のみが前方に
延長された半割り部分５１と、後端が円筒部５０の前端
に溶着された傾斜半割り部分５２とから成る。傾斜半割
り部分５２は前方に行くに従って上がるように傾斜して
おり、第４図で明らかなように上端面には長手方向に延
びる垂直方向のフィン５３が設けられている。

次に作動を説明する。第１図において、ヒーター１０に
よって約５０℃に加温された押出しシリンダ８に、後方
よりロッド状リチウム９を挿入する。ロッド状リチウム
９の直径は、第２図の押出しシリンダ８の孔２０と略同
−であり、従って最初の挿入時にはロッド状リチウム９
の前端はダイホルダー２２の凸部２３の後端面に当接し
て比重る。次に第１図の押出機２のピストンロッド３に
よってロッド状リチウム９の後端面を押すと、リチウム
の硬度が低いことから粘性物のように挙動して、第２図
の孔２４を通って穴２９内に入り、長孔３１を通って溜
り部３７に一担溜った後、間１ｉＬを通って円筒状に押
し出される。このとき間ｉＬのうち上端の間隙を詰めて
刃５５が形成されていることから、押し出された円筒状
のリチウム１２（第１図）の上端は切断された状態にな
る。

ここで明らかなようにリチウムの厚みを変更する場合に
は、間ＦｆＡ　Ｌの半径方向の幅を変更すればよい。又
ｔＩｔＪｌａＬの中心線Ｑ−０方向の長さは３　ｔｕｇ
以下で特に１〜２ｊ！ＩＩが最適である。この長さが長
ずざると（例えば５ｆｌ程度）リチウムの表面に傷を生
じたりして品質を低下させるおそれがある。又短すぎる
とダイ１１の強度が不足し、耐久性が低下する。

間隙りよシ押し出されたリチウムは、拡開装置１３０円
筒部５０上を摺動し、フィン５３によってリチウム上端
の切断箇所が分離されると共に、傾斜半割り部分５２が
上方に傾斜していることによって、半割多部分５２の外
周面に沿ってリチウムの上端部が左右に拡開する。なお
フィン５３は、設けなくても特に支障はない。第１図に
示すように、拡開装置１３によって上部が拡開されたリ
チウム１２は、滑らかに変形し、水平方向の回転軸を有
する２本のローラー１４によって平板状のリチウムシー
ト１５に加工さも、シート１５はカッター１６によって
所定寸法の長さに切断される。

切断されたリチウムシート１５はバックステーション１
７において、孔１９より手を差し入れた作業者によって
アルミ箔にプラスチックをフミネートした包装用袋（図
示せず）に不活性ガス（例えばアルゴンガス）と共に討
入される。なお先のロッド状リチウム９の後に別のロッ
ド状リチウム９を継ぎ足しても、リチウム９の硬度が低
いことから、ダイ１１から押し出されるときには継目は
残らず、連続的に作業を進めることができる。

ここでロッド状リチウム９の直径が１２５＋ｏｒ、即ち
第２図のシリンダ８の孔２０の直径が１２５１屑の場合
で、リチウムシート１５（第１図）の厚みが１．５ｕ、
即ち間隙りの間隔が１．５　ｌＩＭのときのピストンロ
ッド３（第１図）の加圧力は６００Ｋｇ／ＣＩ！ｉ程度
が適しており、又リチウムシート１５の厚みが０．５Ｕ
のときのロッド３の加圧力は９００Ｋｇ／Ｃｍ２程度が
適している。

以上説明したよ、うに本発明によると、反応性に乏しい
雰囲気中で、ロッド状リチウム９を厚さの薄い円筒形に
押し出し、その円筒状リチウム１２の上端を長手方向に
切った後広げ、平板状に加工してリチウムシート１５を
得、そのリチウムシート１５を不活性ガスと共に気密性
の袋中に封入するようにしたので、例えば幅３０　Ｑｍ
といった大型のリチウムシート１５でも均一な厚さを有
する高品質の製品として得ることができ、最近の電池の
大容景化の要望に充分対応することができる利点がある
。又全工程を反応性に乏しい雰囲気中で行なうことが容
易であシ、製品の劣化を防止することができる。

なお本発明を実施するにあたシ、間隙りの上端を詰めず
に、環状に連結したリチウム１２を押し出すようにし、
押し出した後に別に設けた刃で円筒状リチウム１２の上
端を切断するようにしてもよい。なお切断時の円筒状リ
チウム１２の変形を防止するため、回転刃を用いる方が
好ましい。又加工室１中に乾燥空気を送シ込むのではな
く、不活性ガスを送シ込むようにしてもよい。この場合
は、更にリチウムシート１５の表面の酸化を防止するこ
とができ、品質の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 相対湿度５％以下の雰囲気中で、ロッド状リチウムを厚
   さの薄い円筒形に押し出し、その円筒状リチウムの上端
   を長手方向に切った後広げ、平板状に加工してリチウム
   シートを得、そのリチウムシートを不活性ガスと共に気
   密性の容器中に封入することを特徴とするリチウムシー
   トの製造方法。