KR100387339B1 - 비원형의나선형전극체를내장하는전지의제조방법 - Google Patents
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Abstract
간단하게 능률 좋고, 하이레이트 방전 특성과 사이클 특성이 우수한 전지를 제공한다.
전지의 제조 방법은 양극판(2A)가 음극판(2B) 사이에 고분자 미세 다공막의 격리판(2C)을 개재시켜 원형 내지 타원형으로 감아서 통형상 전극체로 하고, 통형상 전극체를 양측에서 프레스하여 비원형의 나선형 전극체(2)로서, 외장 용기(1)에 넣어서 전지로 한다. 통형상 전극체를 프레스하여 비원형의 나선형 전극체(2)로 할 때, 통형상 전극체의 격리판(2C)의 공기 투과도를 100%로 하여, 프레스된 비원형의 나선형 전극체(2)의 격리판(2C)의 공기 투과도를 110∼150%의 범위로 한다.
Description
본 발명은 +-의 극판을 비원형의 나선형으로 감고 있는 전극군의 전지에 관한 것이다.
각형의 외장 용기에 내장되는 소용돌이 형상의 전극체는 비원형의 나선형으로 할 필요가 있다. 이 전극체는 양극판과 음극판 사이에 격리판을 개재시켜서, 제1도의 단면도에 도시한 바와 같이 비원형의 나선형으로 감아 제조한다. 이 제조 방법은 능률적으로 비원형의 나선형 전극체를 제조하는 것이 어렵다. 특히, 이 방법은 2장의 극판과 격리판(2C)의 텐션을 일정하게 제어해서 고속으로 비원형으로 감기 어렵다. 비원형의 전극체는 극판과 격리판(2C)을 감는 속도가 회전각에 따라 크게 변동하기 때문이다. 극판과 격리판(2C)의 텐션 변동은 감겨지는 전극체 내의 양극판-격리판 및 음극판-격리판 간의 용착 상태(이하, [긴박도]라고 함)를 변동시킨다. 극판과 격리판(2C)은 강한 텐션으로 잡아당겨 감으면 긴박도가 높아진다. 반대로, 극판과 격리판(2C)을 약한 텐션으로 감으면 긴박도가 떨어진다. 전지는 긴박도가 낮으면 내부 저항이 높아져서 하이레이트 특성 등이 약화된다. 이 때문에, 긴박도가 높아지도록 감는 것이 중요하다. 비원형의 나선형 전극체(2)를 감을 때에 텐션의 평균값을 강하게 하면 극판과 격리판(2C)에 최대 텐션이 걸릴 때에 극판과 격리판(2C)이 손상을 입는다. 이 때문에, 극판과 격리판(2C)의 평균적인 텐션을 강하게 할 수 없다. 이 경우는 긴박도를 낮게 하고 있다.
본 발명자 등은 극판과 격리판을 감을 때의 평균적인 텐션을 강하게 하기 위하여, 기판과 격리판을 원형으로 감아서 통형상의 전극체로 하고, 이 통형상 전극체를 양면에서 프레스하여 비원형의 나선형 전극체로 하는 방법을 개발하였다. 이 방법은 극판 및 격리판을 등속으로 감아서 통형상 전극체를 제조할 수 있다. 등속으로 감겨지는 극판과 격리판은 텐션 변동을 적게 할 수 있다. 이 때문에, 텐션의 평균치를 크게 하여 극판을 조밀하게 감을 수 있다. 또한, 이 제조 방법은 통형상 전극체를 얇게 눌러서 비원형으로 가공하기 때문에, 이 공정에서도 긴박도를 높게 할 수 있다. 또한, 이 방법은 극판과 격리판을 등속으로 감을 수 있기 때문에, 일정한 텐션으로 감기 속도를 빠르게 할 수 있다. 이 때문에, 통형상 전극체를 능률 좋게 대량 생산할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 이 방법은 통형상 전극체를 강하게 프레스할수록, 전지 성능이 저하한다. 고분자 미세 다공막 격리판의 이온 투과성이 저하하기 때문이다. 이온 투과성이 저하된 격리판은 전지의 하이레이트 방전 특성을 저하시킴과 함께, 사이클 수명을 짧게 한다. 제2도는 전지의 격리판의 이온 투과성이 하이레이트 방전 특성을 저하시키는 상태를 나타낸다. 제3도는 사이클 수명을 짧게 하는 상태를 나타낸다. 제2도와 제3도의 횡축은 격리판의 이온 투과성을 나타내는 공기 투과도이다. 제2도와 제3도는 동일 조건에서 제작된 통형상 전극체를 프레스하는 압력을 조정하여 격리판의 공기 투과도를 변화시킨 리튬 이온 2차 전지의 특성을 도시한 그래프이다.
격리판의 공기 투과도란, 결정된 체적의 공기가 격리판을 투과하는 데 필요한 시간이다. 공기 투과도가 큰 격리판은 공기가 통과하기 어렵고, 이온 투과성이남은 것을 의미한다. 격리판의 공기 투과도는 JIS-P8117에 기초하여 제작된 측정기를 사용하여 측정된다. 본 명세서에 있어서의 공기 투과도는 [주식회사 동양 전기 제작소 제품의 걸리(Gurley)식 덴소 메터 G-B2C]를 사용하여 측정된 수치를 의미하는 것으로 한다.
제2도와 제3도에 도시한 바와 같이, 격리판의 공기 투과도가 커지면, 바꾸어 말하면, 이온이 격리판을 투과하기 어려워지면, 하이레이트 방전 특성과 사이클 수명이 저하한다. 제2도는 리튬 이온 2차 전지를 3C로 방전시켰을 때에 실질적으로 방전할 수 있는 용량이 감소하는 것을 나타내고 있다. 이 도면은 IC로 방전시켰을 때와 비교하여 3C 방전의 용량이 어느 정도 저하하는지를 나타내고 있다. 따라서, 1C 방전의 용량을 100%로 하고 있다. 이 도면은 만충전된 리튬 이온 2차 전지를 전압이 2.75V가 될 때까지 방전시킨 용량을 나타내고 있다. 이 도면에서 분명해지는 바와 같이, 비원형의 나선형 전극체를 내장하는 리튬 이온 2차 전지는 격리판의 공기 투과도가 커짐에 따라서 하이레이트 방전 특성이 저하한다.
제3도는 300 사이클 충방전을 반복한 후의 전지의 용량을 나타낸다. 이 도면은 제조 직후의 전지 용량을 100%로 하고, 충방전을 반복함에 따라서 용량이 어떻게 감소하는지를 나타내고 있다. 리튬 이온 2차 전지의 충전은 최초에 1C로 정전류 충전하여 전지 전압이 4.1V가 되면, 이 전압에서 정전압 충전하는 방법으로 하였다. 방전할 때의 전류는 1C로 하고, 전지 전압이 2.75V에서 방전을 정지하였다. 이 도면은 격리판의 공기 투과도가 커져서 이온이 투과하기 어려워지면, 다음에 용량의 저하가 커지는 것을 명시한다.
제2도와 제3도의 측정 결과는 통형상 전극체를 강하게 누름에 따라서, 하이 레이트 방전 특성과 사이클 수명이 저하하는 것을 명시한다. 이 때문에, 종래의 전지는 통형상 전극체를 누를 때, 격리판의 공기 투과도가 저하하지 않도록 주의하여, 비원형의 나선형 전극체를 제조하고 있다. 이 때문에, 비원형의 나선형 전극체를 반드시 충분하게 만족할 수 있는 특성으로 할 수 없어, 더욱 전지 성능을 개선하는 것을 갈망하고 있다. 특히, 비원형의 나선형 전극체를 내장하는 리튬 이온 2차 전지는 전지 용량이 큰 장점을 살리는 전기 기기에 다용되기 때문에, 전지 용량을 어떻게 하여 크게 할 수 있는지가 극히 중요하다.
본 발명자 등은 통형상 전극체를 눌러서 비원형의 나선형 전극체를 제조하는 방법에 대하여 방대한 실험을 반복한 결과, 극히 제한된 조건에서 비원형의 나선형 전극체를 제조함으로써, 더욱 전지 성능을 상당히 개선하는 일에 성공하였다. 따라서, 본 발명의 중요한 목적은 간단하며 용이하게 또한 능률좋게 대량 생산하고, 전지 성능을 개선할 수 있는 비원형의 나선형 전극체를 내장하는 전지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 비원형의 나선형 전극체를 내장하는 전지의 제조 방법은 상술한 목적을 달성하기 위하여 하기와 같이 전지를 제조한다. 본 발명의 제조 방법은 양극판(2A)과 음극판(2B) 사이에 고분자 미세 다공막의 격리판(2C)을 개재시켜 원형 내지 타원형으로 감아서 통형상 전극체로 하고, 이 통형상 전극체를 양측에서 프레스하여 비원형의 나선형 전극체(2)로 하고, 이 비원형의 나선형 전극체(2)를 외장용기(1)에 넣어 전지로 한다.
또한, 본 발명의 제조 방법은 통형상 전극체를 프레스하여 비원형의 나선형 전극체로 할 때, 통형상 전극체 격리판(2C)의 공기 투과도를 100%로 하여, 프레스 된 비원형의 나선형 전극체(2)의 격리판(2C)의 공기 투과도를 110∼150%의 범위로 하는 것을 특징으로 한다.
비원형의 나선형 전극체(2)는, 프레스하여 격리판(2C)의 이온 투과율이 저하하면, 바꾸어 말하면 격리판(2C)의 공기 투과도가 커지면 전지로서의 성능이 악화된다. 특히, 하이레이트 방전 특성은 격리판(2C)의 공기 투과도가 커지면 급격히 악화되어 버린다. 지금까지 제조되고 있는 전지는 하이레이트 방전 특성과 사이클 수명을 악화시기지 않도록 통형상 전극체를 강하게 눌리지 않도록 하여, 비원형의 나선형 전극체를 제조하고 있었다.
그런데, 특이한 경우에 격리판의 공기 투과도를 특정 범위로 제어하면, 전지 성능이 저하하는 것이 아니라 반대로 현저히 개선된 것이다. 제4도와 제5도는 본 발명의 제조 방법이 비원형의 나선형 전극체(2)를 내장하는 리튬 이온 2차 전지의 하이레이트 방전 특성과 사이클 수명을 개선하는 것을 명시한다. 제2도와 제3도에 도시한 바와 같이, 통형상 전극체를 강하게 프레스하여 격리판(2C)의 공기 투과도를 크게 하면, 전지 성능은 점차 악화되어 버린다. 그런데, 통형상 전극체를 얇게 눌러서 비원형의 나선형 전극체를 제조하는 방법은 극판을 얇게 누른 경우, 더욱 긴 또는 활성 물질량을 많게 한 극판을 외장 용기(1)에 내장할 수 있다. 적절하게 통형상 전극체를 얇게 눌러서, 내장하는 극판을 길게 또는 활성 물질량을 많게 한 경우, 격리판(2C)의 공기 투과도를 특정 범위로 제어함으로써, 하이레이트 방전 특성의 저하에서도, 더욱 전지 성능을 개선할 수 있다.
제4도는 제2도와 같은 조건에서 전지의 하이레이트 방전 특성을 측정한 것이다. 이 도면은, 통형상 전극체를 비원형상으로 성형하여 격리판(2C)의 공기 투과도를 크게 하면, 활성 물질량을 많이 충전하여 전지 용량을 증대할 수 있는 것을 나타내고 있다. 이 그래프는 격리판(2C)의 공기 투과도가 저하하지 않은 100%의 전지 용량을 100%로 하여 증가하는 비율을 나타내고 있다. 이 도면에서 격리판(2C)의 공기 투과도를 110∼150%로 제어함으로써, 하이레이트 방전 특성을 2∼3.5%이상 개선할 수 있는 것을 알 수 있다. 즉, 통형상 전극체를 강하게 누르면, 급격히 저하되는 것으로 생각되던 하이레이트 방전 특성이 격리판(2)의 공기 투과도를 특정 범위로 제어하여 활성 물질량을 많이 충전함으로써 현저하게 개선된 것이다.
또한, 사이클 수명은 제5도에 도시한 바와 같이, 하이레이트 방전 특성보다도 더욱 개선된 것이다. 제5도는 제3도와 같은 조건에서 전지를 300회 충방전시켰을 때의 전지 용량을 나타내고 있다. 이 도면은 통형상 전극체의 격리판 공기 투과도가 특정 범위 내가 되도록 프레스 압력을 높게 하여, 활성 물질량을 증가시키는 것이 300사이클 충방전 후의 전지 용량을 증대할 수 있는 것을 나타내고 있다. 이 그래프는 격리판(2C)의 공기 투과도가 저하하지 않는 100%의 전지 용량을 100%로 하여 공기 투과도를 크게 하여 용량을 증가시킬 수 있는 비율을 나타내고 있다.
이 도면에서, 격리판(2C)의 공기 투과도를 110∼150%로 제어함으로써, 본 발명의 전지는 300회 충방전했을 때의 전지 용량을 3∼7% 개선할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다. 단, 이하에 도시한 실시예는 본 발명의 기술 사상을 구체화하기 위한 전지를 예시한 것으로, 본 발명은 전지를 하기의 것으로 특정하지 않는다.
또한, 본 명세서는 특허 청구의 범위를 이해하기 쉽도록, 실시예에 나타나는 부재에 대응하는 번호를 [특허 청구의 범위]의 란 및 [발명의 상세한 설명]의 란으로 표시되는 부재에 부기되어 있다. 단, 특허 청구 범위에 나타내는 부재를 실시예의 부재로 한정하는 것은 결코 아니다.
본 발명의 방법으로 제조되는 제6도에 도시한 장치는 비원형의 나선형 전극체(2)를 내장하는 리튬 이온 2차 전지이다. 단, 본 발명은 전지를 리튬 이온 2차 전지로 특정하지 않는다. 전지는 니켈-카드뮴 전지나 니켈-수소 전지로 할 수도 있다. 이러한 도면에 도시한 전지는 밀폐형의 각형 전지이다. 전지는 알루미늄, 또는 알루미늄 합금의 외장 용기(1)에 비원형의 나선형 전극체(2)를 내장하고 있다.
외장 용기(1)는 외측의 치수로 높이를 48mm, 폭을 22mm, 두께를 8.1mm로 하고, 알루미늄제 외장 용기(1)의 두께를 0.5mm로 하였다. 또, 본 발명은 전지의 외장 용기의 형상, 크기, 재질, 두께를 특정하지 않는다. 외장 용기는 철 또는 철 합금제로 할 수도 있다.
외장 용기(1)는 개구부를 밀봉구판(3)으로 기밀하게 폐쇄하고 있다. 밀봉구판(3)은 외주를 외장 용기(1)의 내면에 레이저 용접 등의 방법으로 용착하여 고정하고 있다. 밀봉구판(3)은 상면에 돌출하는 음극 단자(4)를 갖는다. 음극 단자(4)는 절연 패킹으로 절연하여 밀봉구판(3)에 기밀 상태로 고정되어 있다. 음극 단자(4)는 밀봉구판(3)의 하부면에 고정되어 있는 집전(集電) 단자에 접속되어 있다. 집전 단자와 밀봉구판(3) 사이에는 절연판이 협착되고, 절연판은 집전 단자를 밀봉구판(3)으로부터 절연하고 있다. 집전 단자는 비원형의 나선형 전극체(2)의 음극 태브(5)에 접속되어 있다. 비원형의 나선형 전극체(2)의 음극판(2B)은 음극 태브(5)와 집전 단자를 통하여 음극 단자(4)에 접속된다.
비원형의 나선형 전극체(2)는 띠형상의 양극판(2A)과, 음극판(2B)를 격리판(2C)를 통하여 적층하여, 제1도의 단면도로 도시한 바와 같이, 비원형의 소용돌이 형상으로 감겨진 것이다. 비원형의 나선형 전극체(2)는 외장 용기(1)에 수납된다. 또, 최외주는 극판 심체(芯體)의 노출부로서 외장 용기(1)에 전기적으로 접촉되어 있다. 비원형의 나선형 전극체(2)는 최외주의 노출부를 양극판(2A)으로 하고 있다. 따라서, 외장 용기(1)는 양극이 된다. 비원형의 나선형 전극체(2)의 음극판(2A)는 비원형의 나선형 전극체(2)의 중앙 부분에서 집전 태브를 접속하고 있다.
비원형의 나선형 전극체는 하기와 같이 하여 제조된다.
[양극판의 제조 공정]
① 양극 슬러리를 작성하는 공정
양극 활물질로서 LiCoO2를 85 중량부, 인조 흑연 분말을 5 중량부, 카본 블랙 5 중량부를 충분히 혼합한 후, N-메틸-2-피롤리돈에 용해시킨 폴리불화비닐리덴(PVdF)를 고형분으로서 5 중량부가 되도록 가하여 양극 슬러리로 한다.
② 양극 슬러리를 심체(芯體)에 도포하는 공정
양극 슬러리를 길이 324mm, 폭 37.5mm, 두께 20㎛의 알루미늄박인 도전성 심체의 상부에 양면 도포한다. 건조시킨 후, 롤러 프레스기로 압연한다. 또, 양극 판(2A)의 단면은 심체인 알루미늄박의 말단부로부터 약 50mm는 양극 슬러리를 도포하지 않고, 알루미늄면의 노출부로 하였다. 알루미늄면의 배출부는 외장 용기(1) 내면에 전기적으로 접촉되는 부분이 된다. 이것을 110℃에서 3시간 진공 건조 처리하여 띠형상의 양극판(2A)을 제작한다. 심체에는 알루미늄박 이외의 금속판도 사용할 수 있다. 또한, 심체의 두께는 10㎛∼100㎛, 바람직하게는 15㎛∼50㎛로 할 수도 있다.
[음극판의 제조 공정]
① 음극 슬러리를 작성하는 공정
음극 활물질로서 입자 지름 5∼25㎛의 천연 흑연 분말 95 중량부(층간 거리 3.35Å), N-메틸-2-피롤리돈에 용해시킨 PVdF를 고형분으로서 5 중량부가 되도록 가하여 음극 슬러리로 한다.
② 음극 슬러리를 심체에 도포하는 공정
음극 슬러리를 길이 320mm, 폭 39.5mm, 두께 18㎛의 동박인 도전성 심체의 상부에 양면 도포한다. 건조시킨 후, 롤러 프레스기로 압연한다. 또, 심체인 동박은 말단부터 3mm까지는 음극 슬러리를 도포하지 않은 노출 부분으로 하였다. 이 노출 부분에 니켈제의 음극 태브(폭 3mm)를 스폿 용접하고, 그 후, 110℃에서 3시간 진공 건조 처리하여 띠 형상의 음극판(2B)으로 하였다. 심체에는 동박 이외의 금속도 사용할 수 있다. 또한, 심체의 막은 18㎛ 이외로 할 수도 있다.
[통형상 전극체의 제조 공정]
양극판(2A)과 음극판(2B) 사이에 격리판(2C)을 협착하고, 격리판(2C)으로 절연하는 상태로 하여 원통 형상으로 감는다. 격리판(2C)은 폴리에틸렌제의 미세 다공막이다. 단, 격리판에는 폴리프로필렌제의 미세 다공막 등, 폴리올레핀계의 미세 다공막도 사용할 수 있다. 또한, 격리판에는 폴리올레핀계의 섬유를 사용한 부직포 격리판도 사용할 수 있다. 격리판(2C)의 폭은 41.5mm, 두께는 34㎛이다. 격리판(2C)에 사용한 폴리에틸렌제 미세 다공막의 공기 투과도는 140초/100cc이다. 통형상 전극체에 감을 때는 양극판(2A)과 음극판(2B)과 격리판(2C)이 밀착되도록 한다. 전극체의 감기 종단 부분의 표면에, 폴리프로필렌제 접착 테이프(6)를 부착하여, 감기 종단부를 고정한다. 이 때, 양극판(2A)의 감기 시작부는 음극판(2B)의 감기 시작부에 대하여 약 11mm 지연시켜 감기가 시작된다. 제1도에서 나타낸 바와 같이, 음극판(2B)의 최초의 절곡부에, 음극판(2A)이 위치하지 않도록 한다. 게다가 양극판(2A)은 코어체의 알루미늄면 노출 부분을 전극체의 외주부에 위치시킨다. 알루미늄 노출 부분을 외장 용기(1)에 전기 접속시키기 위한 것이다.
[통형상 전극체를 비원형의 나선형 전극체로 프레스하는 공정]
통형상으로 감겨진 전극체는, 양면을 프레스기기로 프레스하여, 전극체의 단면을 제1도에 나타낸 타원형이 되도록 성형한다. 프레스 시간은 수초로 한다. 프레스 시간이 너무 짧으면, 프레스된 비원형의 나선형 전극체(2)가 스프링백으로 복원되기 때문이다. 통형상 전극체의 프레스 위치는, 제1도에서 나타낸 바와 같이, 최초의 절곡부에는 음극판(2B)만이 위치되도록 한다.
통형상 전극체를 프레스하여 비원형의 나선형 전극체(2)의 상태로 만드는 프레스압은 격리판(2C)의 공기 투과도로 조정한다. 통형상 전극체의 프레스압을 강하게 하며, 격리판(2C)의 공기 투과도는 커지게 된다. 격리판(2C)의 공기 투과도가 커지게 되면, 비원형의 나선형 전극체(2)는 얇아지게 된다. 비원형의 나선형 전극체(2)는 통형상 전극체에 사용되는 양극판(2A)과 음극판(2B)의 두께를 조정하여, 외장 용기(1)에 간극없이 삽입될 수 있게 한다. 양극판(2A)과 음극판(2B)을 두껍게 하면, 프레스된 비원형의 나선형 전극체(2)는 두껍게 된다. 양극판(2A)과 음극판(2B)의 두께는 코어체에 도포하는 슬러리량으로 조정된다.
이하, 격리판(2C)의 공기 투과도가 하기의 값이 되도록 통형상 전극체를 프레스하여 비원형의 나선형 전극체(2)를 만든다. 하기 실시예1∼실시예5의 프레스 조건에서 제작된 비원형의 나선형 전극체(2)를 사용하여 리튬 이온 2차 전지를 만든다. 프레스 조건을 하기와 같이 하는 비원형의 나선형 전극체(2)는 외장 용기(1)에 간극없이 삽입할 수 있도록 활성 물질량을 조정한다. 비원형의 나선형 전극체(2)는 음극 태브(5)를 밀봉구체의 집전 단자에 스포트 용접한 후에 외장 용기(1)에 삽입하여 전해액을 주입하고, 밀봉구판(3)과 외장 용기(1)의 경계를 레이저 용접하여 밀봉하여 리튬 이온 2차 전지를 만든다.
실시예1 … 격리판 공기 투과도 약 155초/100cc
(프레스하지 않은 격리판에 대해 약 110%)
실시예2 … 격리판 공기 투과도 약 170초/100cc
(프레스하지 않은 격리판에 대해 약 120%)
실시예3 … 격리판 공기 투과도 약 180초/100cc
(프레스하지 않은 격리판에 대해 약 130%)
실시예4 … 격리판 공기 투과도 약 195초/100cc
(프레스하지 않은 격리판에 대해 약 140%)
실시예5 … 격리판 공기 투과도 약 210초/100cc
(프레스하지 않은 격리판에 대해 약 150%)
본 발명의 실시예의 전지의 성능을 비교하기 위해서, 하기 비교예의 리튬 이온 2차 전지를 만들었다.
비교예1 … 격리판 공기 투과도 약 140초/100cc
(프레스하지 않은 격리판에 대해 약 100%)
비교예2 … 격리판 공기 투과도 약 220초/100cc
(프레스하지 않은 격리판에 대해 약 157%)
비교예3 … 격리판 공기 투과도 약 225초/100cc
(프레스하지 않은 격리판에 대해 약 160%)
이상과 같이 만든 본 발명의 리튬 이온 2차 전지의 용량은 격리판(2C)의 공기 투과도를 140초/100cc로 하는 것을 100%로 하여, 하이레이트 방전 특성과 300 사이클의 충방전을 행했다. 그 후의 용량은 하기의 표 1과 제4도, 제5도에서 나타낸 바와 같이 증가하였다.
[표 1]
이상의 제조 방법은, 양극판(2A)과 음극판(2B)과 격리판(2C)을 적층 상태로 원형의 통형상으로 감고, 그 후에 이것을 양측에서 프레스하여 비원형의 나선형 형상이 되게 한다. 본 발명의 전지의 제조 방법은 양극판과 음극판을 반드시 원형으로 감아 통형상 전극체로 할 필요는 없다. 통형상 전극체를 장경과 단경의 비율이 거의 1에 가까운 타원형, 예를 들어 장경/단경을 0∼1.2가 되는 타원형으로 제작할 수 있다. 장경과 단경의 비율이 거의 1에 가까원 타원형은 양극관과 음극판을 거의 등속으로 감을 수 있게 된다. 타원형의 통형상 전극체는 프레스하여 비원형의 나선형 전극체(2)으로 만들 수 있다.
본 발명의 비원형의 나선형 전극체를 내장하는 전지의 제조 방법은 전극과 격리판을 적층 상태로 감아 통형상 전극체로 하고, 이것을 프레스하여 비원형의 나선형 전극체로 가공한다. 극판과 격리판을 원형 내지는 타원형으로 감는 방법은 직접 각형의 외장 용기에 들어갈 수 있는 비원형의 나선형 형상으로 감는 방법과 비교하여, 간편하고 용이하게, 또한 능률 좋게 다량 제작할 수 있다. 게다가 본 발명의 비원형의 나선형 전극체를 내장하는 전지의 제조 방법은, 이와 같이 제조된 통형상 전극체를 격리판의 공기 투과도가 특정 범위가 되도록 프레스하여 비원형의 나선형 전극체의 상태를 만든다. 공기 투과도를 특정의 범위로 조정하여 제작된 비원형의 나선형 전극체는 제4도와 제5도에서 나타낸 바와 같이, 하이레이트 방전 특성과 충방전을 반복한 상태에서의 용량을 크게 할 수 있다. 격리판의 공기 투과도를 특정의 범위로 하여, 격리판의 이온 투과률의 저하에 기인하는 전지 성능의 저하보다 활성 물질 증가에 기인하는 전지 성능의 향상 효과를 증대시키게 된다.
제1도는 각형 전지에 내장되는 비원형의 나선형 전극체의 단면도.
제2도는 종래의 방법으로 제조된 전지의 하이레이트 방전 특성을 도시하는 그래프.
제3도는 종래의 방법으로 제조된 전지의 300사이클 충방전 후의 용량 변화를 도시하는 그래프.
제4도는 본 발명의 방법으로 제조된 전지의 격리판 공기 투과도를 변경하면 하이레이트 방전 특성이 향상되는 비율을 도시하는 그래프.
제5도는 본 발명의 방법으로 제조된 전지의 격리판 공기 투과도를 변경하면 300사이클 충방전 후에 용량이 증가하는 비율을 도시하는 그래프.
제6도는 본 발명의 방법으로 제조된 전지를 도시하는 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 외장 용기 2 : 나선형 전극체
2A : 양극판 2B : 음극판
2C : 격리판 3 : 밀봉구판
4 : 음극 단자 5 : 음극 태브
6 : 접착 테이프
Claims (1)
- 양극판(2A)과 음극판(2B) 사이에 고분자 미세 다공막의 격리판(2C)을 개재시켜 원형 내지 타원형으로 감아서 통형상 전극체로 하고, 이 통형상 전극체를 양측에서 프레스하여 비원형의 나선형 전극체(2)로 하고, 이 비원형의 나선형 전극체(2)를 외장 용기(1)에 넣어서 전지로 하는 전지의 제조 방법에 있어서,통형상 전극체를 프레스하여 비원형의 나선형 전극체(2)로 할 때, 통형상 전극체의 격리판(2C)의 공기 투과도를 100%로 하고, 프레스된 비원형의 나선형 전극체(2)의 격리판(2C)의 공기 투과도를 110∼150%의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 비원형의 나선형 전극체를 내장하는 전지의 제조 방법.
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