JPS6054166A - 電池用正極体の製造法 - Google Patents

電池用正極体の製造法

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JPS6054166A
JPS6054166A JP16222983A JP16222983A JPS6054166A JP S6054166 A JPS6054166 A JP S6054166A JP 16222983 A JP16222983 A JP 16222983A JP 16222983 A JP16222983 A JP 16222983A JP S6054166 A JPS6054166 A JP S6054166A
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JP
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positive electrode
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squeegee
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JP16222983A
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Ryoji Okazaki
良二 岡崎
Shigeo Kobayashi
茂雄 小林
Eiichi Waki
脇 栄一
Tomokazu Mitamura
知一 三田村
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • HELECTRICITY
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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】 産業上の利用分野 本発明は、平板状集電体の表向に正極合剤層を形成する
薄形の電池用正極体の製造法に関する。
従来例の構成とその問題点 近年、電子機器の多様化、特に小形化、薄形化が進み、
これらに用い゛る電源も従来の円筒形の他に小形のボタ
ン電池が普及し、さらに薄形化を1指したシート状の電
池の開発も活発に行われている。本発明を利用する分野
は上記のうち、薄形の′電池、すなわちシート状電池な
どに用いる平板状集電体の表面に正極合剤層を形成した
正極体の製造法に係るものである。
従来、この種の正極体の製法として、ローラー加圧など
によりシート状に加工した正極合剤層を適宜な形状に切
断し、導電性接着剤により正極集電面に接着する方法が
提案されている。この場合、シート状合剤の機械的強度
、正極としての放電性能を兼ね備えるためにはノートの
厚みに限界があり、通常0.4〜o 、s mtb程度
が薄さの限度とされ、さらに薄くする場合、シートの強
度が弱く、取り扱い中あるいは打抜き加工時に破損する
など量産性に乏しい。こ几を改善するため、正極合剤中
の結着剤を増量すると、放電性能が著しく悪く、実用的
な電池性能が得られない欠点があった。
また、薄形正極体全製造する別法として、ペースト状の
正極合剤をスクリーン印刷方式で正極集電体に塗着して
乾燥後、心安に応じてローラーやプレスで加圧する方法
が提案さγしている。この方法によれば、比戟的薄い正
極合剤層が正極集電面に形成できる利点はあるが、後述
するような理由により、塗着された正極合剤層の周縁部
が肉厚とな9、 °° 中央部で肉薄となる 傾向をさけ得ないために均一厚みの合剤層が得られず、
正極表面の凹凸により放電反応分布が不均一となり、放
電容量及び電圧の低下が起こり易い問題があった。
さらに、この凹凸を平滑化するとともに合剤層を圧縮し
て緻密化し、体積効率全長くする/こめ、通常はローラ
ーあるいはプレスにより加圧する工程を設けるが、その
際、加圧前に凹凸がある場合、加圧後の合剤の緻密度が
部分的t/コ異なることはさけイitない上Vこ、平均
的な緻密度も低く、こn、全高めようとして加圧し過ぎ
ると、凸FSI+が緻密化の限界を越えて厚み縮小の変
化から合剤層の面積拡大の変化へと変わり、正極層の外
形が不定となり、しかも、集電面から合剤層が剥離する
結果となる。
従って、正極の形状変化や剥離がなく凹凸もなく、緻密
度も均一な正極はスクリーン印刷方式では得るのが困難
であった。
発明の目的 本発明は、前記従来例における問題点を解決し、集電面
との密着性のよい均一な厚みで均一な緻密度の肉厚の正
極合剤層を形成することにより、薄形の高品質、高性能
の電池に適した正極体を製造する方法を提供することを
目的とする。
発明の構成 本発明は、正極活物質と結着剤と粘性剤及び導電剤を混
練したペースト状の正極合剤を平板状の正極集電材料の
表面にメタルマスク法1てより塗着し、乾燥後、加圧し
て電池用正(夕体をイ4Iることを特徴とするものであ
る。
従来例で説明したスクリーン印刷法と本発明で採用する
メタルマスク法とでイ(Iら汎る塗着合剤層の相違は、
前者では塗着層の周縁部が肉厚となり中火部が肉薄とな
るのに対し、後者は全面がほぼ不均一な厚さ、もしくは
不均一性か若干あっても周縁部で肉薄で中央部が肉〕¥
な塗着層が得らn、しかも、スクリーン印刷の場合のよ
うに表面に網目状の凹凸が生じない点にある。
実施例の説明 1ず、スクリーン印刷法と本発明法との相違を説明する
第1図はスクリーン印刷法、及びメタルマスク法による
塗工1−程の児取り図で、塗工工程は(イ)。
(ロ)、eつの順に進む。第1図において、1はゴム製
のスキージ、2は版の開口部で、この開口部よりペース
トを被印刷物、すなわち版の下に敷か几だ正極集電材の
表面に流出させるためスキージを矢印の方向に加圧しな
がら摺動する。開1]部2はスクリーン印刷のJ混合、
スクリーンの網目であり、メタルマスク法の場合は単な
る切り窓状の開口である。開口部2のうち2′はベース
ト全開口部に流出させ終わった部分である。3は版の無
孔部で、その肉j早で印刷されるペースF Xiの肉j
早f :li制御できる。無孔部3はスクリーン印刷の
場合、スクリーンの網目を樹脂で封じると共に肉盛りし
、メタルマスク法ではステンレス鋼などの平板で構成す
る。
第2図はスクリーン印刷の場合の第1図における八−A
′断面を(イ)、(ロ)、0→の各段階において図示し
たものである。4はペースト、5はスクリーン、6はス
クリーンを無孔化する樹脂、7はステンレス鋼箔の正極
集′屯ワ、4′はスキージ1の加圧摺動によりスクリー
ン5の開口部より流出して正極集電オλ70表面に塗着
されたペースト層である。この場合、(イ)の状態では
スキージ1の加圧によるスクリーンのたわみが←)の状
態に較べて少なく、さらに(ハ)の状態では(イ)の状
態と同様のたわみとなり、塗着されたペースト層4′に
はこれに対応して凹凸と網目模様が形成さ扛、第3図に
示したようになるO 第4図はこのペースト層4′を乾燥後、ローラーにより
加圧して圧縮して合剤の緻督度を高めた場合の断面を示
したもので、合剤ハツ4′の周縁部4″は中央部4″ 
に較へて厚肉のためより強い圧縮力を受けて優先的に厚
さ方向に圧縮さ汎緻密度が高捷す、さらに圧縮力が加わ
ることにより、矢印方向に合剤層が伸びて変形し、それ
とともに正極果電材了の表面から剥離する。一方、合剤
層の中央部4′ は肉薄のため、周縁(ΔIs 4/′
がj上編されて肉薄になってはじめてローラーによる加
圧を受けるので、緻密朋は周縁部4′に較べて低い状態
に終わる。
従って、スクリーン印刷による塗着した合剤層は加圧し
こより変形、剥離、緻密1川の片寄り、及び中火部の緻
密性が得ら1tないので、平均的な緻密度も低くならざ
る’t (4Jない。そのため、電池構成に際して、正
極寸法が一定化しないので作業性が悪く、内部短絡など
のトラブルが発生し易く、平均的な緻密性が低いため、
活物質充填量が少なくなり、十分な放電容量が得られず
、緻密度の不均一性や集電面との剥離は放電電圧の低下
や活物質の放電利用率の低下の原因となり、品質、性能
作業性の点に問題がある。
次に、本発明のメタルマスク法はこれらの問題を一挙に
解決するもので、以下、第5〜7図に従;呑≠明づミる
ヨ兜←翻■≠目柑#針ゆホ出:責疑って説明する。第5
図は第1図における八−A′断面を(イ)、(ロ)、(
ハ)の各段階において図示したものである。8は正極合
剤ペースト、8′は塗着され/ζベースト層、9はステ
ンレス鋼製の版の無孔部を示し、他は第2図におけると
同様の記号を用いている。
この方法によれば、スクリーン印刷の場合と異なり、ス
キージ1の加圧摺動の際に、スクリーンのたわみに相当
する外力がペースト8に加わらず、スキージ1の先端部
で直接的にペーストを塗着面に流し込み、すり切る方式
を採っている。そのため、ゴム弾性を持つスキージの先
端部は(イ)の状態では版9の上面より若干下面に食い
込んだ状態とな9、はぼそのitの平面を保ちながら(
ロ)、(ハ)の順に先端部が移動し、その移動軌跡に対
応してペースト層8′が正極集電ハの表面に塗着さ汎、
版9を取り除けば、第6図のように平滑な表面とほぼ均
一な肉厚のペースト層8′か形成される。第7図は、第
6図のペースト層8′を正極集電祁7とともに乾燥した
後、ローラー加圧VこJ:り圧縮して合剤層8′の緻密
度を高めた状態を示してお9、塗着ペースト層8′か元
来、平滑で肉厚も均一なので、ローラーによる加圧力が
合剤層8′の全面に均一に加わり、均一に緻密化さ扛、
正極集電体との剥離のない状態で、均一で高い緻祈度の
合剤層8′が得られる。
次に、具体的実施例を説明する。
340°Cで熱処理した二酸化マンガン100部に対し
、アセチレンブラック10都の重量比で混合し、ポリ4
フツ化エチレンの水性ティスパーンョン液を固形分重量
換算で3都、カルボギシルメチルセルロースの4重量%
水性ゲル液を重量比で60部添加し、ボールミルで混練
してペースト状とし、従来法としてスクリーン印刷、実
施例としてメタルマスク法の各々により、正極体を作成
し、さらに電池全試作して比較評価した。
ペースト層の塗工法は先に述べた通りで、ペースト層の
形状は大きさ15 nmb X 25 mythとし、
最大肉厚を0.4 min 、塗着後の乾燥は45°C
で24時間行い、その後のローラー加圧は3回行い、徐
々に圧縮して緻密度を尚め、最終的には合剤層の厚みを
0 、2 mlbとした。試作した電池の見取り図を第
8図に、そのB−B’断面図を第9図に示す○第8図、
第9図において、10はステンレス鋼箔製の負極集電体
と負極端子板を兼ねた負極容器、11は容器10に圧着
さf+、たシート状の負極リチウム、12はポリプロピ
レン不織布のセパレータ、13は先述の方法で正極集電
体14と一体に形成された正極合剤層であり、正極集電
体14はステンレス鋼箔製で、正極端子板と正極容器を
兼ねている。15はポリエチレン系のンール材で、窓枠
状に加工されており、負極容器10と正極容器14の各
周縁部と熱溶着され、電池が密封されている。
電池内にはプロピレンカーボイ・−トに1モル/μの過
塩素酸リチウムを溶解した非水電解液が封入されている
。試作した電池の形状は、大きさ23mrrb X 3
3騙で厚さばQ 、’712+16とした。
丑ず、正極体の製造工程において、集電体から合剤層が
剥離しない程度のローラー加圧を行うことを前提に検討
した結果、前述のように、加圧前0.4編の最大肉厚、
力11圧後0.2騙とするのが従来例、実施例の場合と
も適切であることを実験的に確認し、上記の条件に統一
して行った。従来法の場合、合剤層のうち加圧前に厚肉
で最大肉厚として網側された周縁の部分が最も緻密度が
高く、肉薄の中央部では殆んど圧縮されず、印刷時の網
目模様が殆んどその−1寸残った状態で、緻密度が極め
て低い状態にあることが観察さ扛た。一方、実施例の場
合、合剤層のほぼ全面が最大肉厚に等しく、従来法の周
縁部の緻密度に相当する高い緻密度で圧縮さ1.ている
ことが観堅さnl、合剤層の乾燥後の重量が、従来法で
は0.09〜0.10.!9、実施例では0.13〜0
.157qと大差かあることから、このことが裏伺けら
れ、正極活物質の充填容量にも当然大きな差を生じてい
ることが判かった。
次に、双方の電池を20°C、5KQで放電した結果を
第10図に示す。実施例による電aaと従来法による電
池すとで顕著な差か見らオシ、その主因は正極充填客層
の差にあるものと解釈される。
以上の結果より本発明による効果が極めて大きいことが
理解できる。
発明の効果 本発明は、?a肉で均一な厚さの緻密な正極合剤層を正
極集電面上に密着性良く形成させるために極めてすぐれ
た製造法であり、品質、性能にすぐれた扁形電池を構成
するのに有効な正極体を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は正極ペーストを集電わの表面に塗着する工程の
見取り図、第2図はスクリーン印刷法による塗着工程の
断面図、第3図は塗着後の断面図、第4図は加圧後の断
面図、第5図はメタルマスク法による塗着工程の断面図
、第6図は塗着後の断面図、第7図は加圧後の断面図、
第8図は従来法と実施例による正極体の性能比較を行う
ため試作した電池の見取り図、第9図はその断面図、第
10図は従来法と実施例の正極体を用いた電池の性能比
較図である。 1・・・スキージ、2・・・ 版の開口部、2′・・・
・・正極ペースト塗着部、3・ 版の無孔部、4・・ 
正極ペースト、4′・・・ 塗着されたペースト層、4
″・ 4′の周縁部、4″ ・・ 4′の中央部、5・
・ スクリーン、6・・ スクリーンを無孔化する樹脂
、7・・・・・正極集電柄、8・・ 正極ペースト、8
′・・塗着さfLだペースト)(ご(合剤層)、9・・
 メタル(版の無孔部)、10 負極容器、1′1 ・
−負極、12 セパレータ、13・−・・正極合剤層、
14 ・・・正極容器、15・・7−ルーIOX。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第 
2 口 / 第3図 4″ 第4図 第5図 l 第 6 図 ρ′ 第7図 8・

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 正極活物質と結着剤と粘性剤及び導電剤を混練したペー
    スト状の正極合剤を平板状の正極集電材の表面にメタル
    マスク法により塗着し、乾燥後加圧することを特徴とす
    る電池用正極体の製造法。
JP16222983A 1983-09-02 1983-09-02 電池用正極体の製造法 Pending JPS6054166A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6315801B1 (en) * 1996-08-22 2001-11-13 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Process for producing an electrode plate with a terminal mounting portion and/or an identification mark
WO2019031438A1 (ja) * 2017-08-10 2019-02-14 倉敷紡績株式会社 電極シート製造方法、全固体電池および全固体電池製造方法

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