KR19980081710A - 다면적 전지에 사용되는 전극의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

프리즘 셀에 사용되는 전극을 제조하는 방법이 제시되며, (a) 양 전극판(2), 음 전극판(1), 및 전극판들 사이에 삽입된 절연판(3)을 포함하는 전극판(1, 2, 3)을 코어(6) 주변에 감는 단계, (b) 감겨진 전극판 피착부(10)를 형성하기 위해서 코어를 끌어내는 단계, (c) 절연판(3)의 용해 온도 보다 같거나 낮은 온도에서 감겨진 전극판 피착부(10)를 가열하는 단계, 및 (d) 감겨진 전극판 피착부(10)를 평평하게 하기 위해서 단축의 압력으로 감겨진 전극판 피착부(10)를 압축하는 단계를 포함한다. 이 방법에 따라서, 프리즘 셀에서 단위 부피당 셀 용량을 늘리는 것이 가능하고, 이것은 전극판이 반 회전이나 다수 회전으로 더 감겨질 수 있기 때문이다.

Description

다면적 전지에 사용되는 전극의 제조 방법
본 발명은 다면적인 전지에 사용된 전극의 제조 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로는 판 형태의 양의 전극, 판 형태의 음의 전극, 상기 양의 전극과 음의 전극 사이에 샌드위치된 절연용 판을 포함하되, 상기 전극들 및 절연용 판은 감겨져서 평평하게 된 상태로 전극을 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근 노트-타입 개인용 컴퓨터 및 셀룰라 폰과 같은 휴대용 디바이스가 더 소형의 크기 및 더 경량의 무게로 제조됨에 따라, 전력 공급원으로서의 전지도 더 소형의 크기 및 더 경량의 무게로 될 것이 요구된다. 그러나, 전지 또는 전지들이 휴대용 디바이스에 결합되는 경우, 다면적인 전지(prismatic device)는 휴대용 디바이스의 내부 공간에 원통형 전지보다 더 효율적으로 결합될 수 있다. 그러므로, 다면적인 전지는 휴대용 디바이스의 전력원으로서 광범위하게 사용되어 왔다.
예를 들어, 심사되지 않은 일본 특허 공개 공보 제 6-96801호는 다면적인 전지에 사용되는 전극의 제조 방법을 제안하였다. 이 방법에 따르면, 다면적인 전지용 전극은 양의 전극 및 음의 전극 모두를 판(sheet) 형태로 피착하되 그 사이에 절연용 다공성 플라스틱 판을 샌드위치시켜 구비하고, 이 피착부를 평면 플레이트 코어 주위에 감고, 감겨진 피착부로부터 상기 코어를 빼냄으로써 형성된다. 평면 플레이트 코어 대신에, 원형의 단면을 갖는 코어 또는 타원형의 단면을 갖는 코어가 사용될 수 있다. 이렇게 형성된 전극은, PCT/US84/00977을 기초로 1983년 6월 29일에 출원된 미국 특허 출원 제 509133호에 기초한 심사되지 않은 일본 특허 공개 공보 제 60-501729호에 제시된 바와 같이, 다면적인 전지 케이스에 삽입되기 전에, 이 전극 또는 감겨진 피착부가 지름-쪽 방향으로 압축되어 전극이 다면적인 전지 케이스의 모양에 맞는 타원형의 단면을 갖게 된다.
그러나, 평면 형태의 코어 또는 원형 또는 타원형의 단면을 갖는 코어 주위에 피착부 판들을 감아서 형성된 감겨진 전극이, 이 피착부가 타원 형태로 압축될 때, 종종 제자리에서 미끄러져 나가거나 또는 피착부가 굽혀지는 코너 주변의 안쪽에서 느슨해진다. 그 결과, 양극과 음극의 판들 사이에 갭이 발생된다.
이 문제점에 대한 해결책으로서, 심사되지 않은 일본 특허 공개 공보 제 8-153159호와 제 8-171917호는, 판 형태의 양의 전극, 판 형태의 음의 전극 및 양의 전극과 음의 전극 사이에 전기적 분리를 위해 샌드위치된 절연용 다공성 폴리프로필렌 판을 포함한 전극판 피착부를 마름모꼴의 단면을 갖는 코어 주위에 복수번 감는 단계와, 이렇게 형성된 감겨진 전극판 피착부로부터 상기 코어를 빼내는 단계와, 감겨진 전극판 피착부를 타원 형태로 압축하는 단계를 포함하는 방법을 제안 하였다. 이 공보에 따르면, 감겨진 전극판 피착부가 제자리에서 미끄러져 나가거나 또는 느슨해지는 것으로부터 방지될 수 있다. 그 이유는 다음과 같다. 즉, 마름모꼴의 단면을 갖는 코어가 적당한 강도(strength)를 갖기 때문에, 감겨진 전극판 피착부가 코어 주위에 감기는 동안 굽어지지 않고, 그 결과 감겨진 전극판 피착부가 제자리에서부터 미끄러져 나가지 않기 때문이다. 또한, 감겨진 전극판 피착부는 마름모꼴 코어의 예각을 따라 굽어지는 경향을 갖도록 만들어 진다. 그런 다음, 감겨진 전극판 피착부가 구부러지는 경향을 갖는 부분에서 굽어지도록 압축됨으로써, 감겨진 전극판 피착부가 느슨해지지 않도록 보장한다.
그러나, 그렇게 형성된 감겨진 전극판 피착부가 다면적인 전지 케이스에 결합된 후에 조차도, 감겨진 전극판 피착부의 중심에 놓인 공간, 양 전극판과 절연용 플라스틱 판 사이의 갭, 및 음 전극판과 절연용 플라스틱 판 사이의 갭이 여전히 존재한다. 그러한 공간 및 갭이 여전히 존재하는 이유는 감겨진 전극판 피착부가 그대로, 즉 임의의 전처리없이 압축되기 때문이다.
더우기, 상술한 공간 및 갭들은 전지가 증대된 용량을 갖지 못하게 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 다면적인 전지에 사용되는 전극의 제조 방법으로서, 감겨진 전극판 피착부가 원형, 타원형, 플레이트 모양 및 마름모꼴 형태와 같은 임의의 단면을 갖는 코어 주위에 감기는 경우에 조차도 상기 전극이 느슨해지지 않고, 감겨진 전극판 피착부 중심에 놓인 공간, 양 전극판과 절연용 판 사이의 갭, 및 음 전극판과 절연용 판 사이의 갭을 갖지 않게 만들 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다면적인 전지에 사용되는 전극의 제조 방법으로서, 상기 전극이 수용되는 전지 케이스의 단위 부피당 전지 용량을 증대시키는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 제조된 전극을 나타낸 단면도.
도 2a는 코어 주위에 감기는 양 전극판, 음 전극판 및 플라스틱 판을 나타낸 투시도.
도 2b는 감겨진 전극판 피착부를 나타낸 투시도.
도 3은 압축을 위해 감겨진 전극판 피착부가 안에 고정되는 몰드를 나타낸 투시도.
도 4는 전지 케이스에 넣어진 도1에 도시된 전극을 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따라 몰드에 고정된 감겨진 전극판 피착부가 연성의 플라스틱 백에 삽입된 것을 나타낸 투시도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따라 몰드에 고정될 연성의 플라스틱 백에 삽입된 감겨진 전극판 피착부를 나타낸 투시도.
도 7은 제1 내지 제3 실시예에 따른 전지들을 각각 포함하는 4면 전지들과 기준 샘플에 따른 전극의 사이클 수를 나타낸 그래프.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 음 전극판
2 : 양 전극판
3 : 다공성 플라스틱 판
10 : 감겨진 전극판 피착부, 전극
본 발명에서는, (a) 판 형태의 양의 전극, 판 형태의 음의 전극, 상기 양의 전극과 음의 전극 사이에 센드위치된 절연용 판을 포함하는 전극판을 코어 주위에 감는 단계와, (b) 상기 코어를 빼내어 감겨진 전극판 피착부를 형성하는 단계와, (c) 감겨진 전극판 피착부를 압축하여 평탄화하는 단계를 포함하고, 감겨진 전극판 피착부를 전지 케이스에 삽입하기 전에 감겨진 전극판 피착부를 가열하는 단계에 의해 특징되는, 다면적인 전지에 사용되는 전극의 제조 방법을 제공한다.
예를 들어, 감겨진 전극판 피착부가 압축되는 동안 계속 가열될 수 있고, 또는 감겨진 전극판 피착부가 압축되기 전에 가열될 수 있다.
이 방법은 (d) 감겨진 전극판 피착부를 몰드 내에 고정시키는 단계와, (e) 감겨진 전극판 피착부 및 몰드를 연성의 플라스틱으로 만든 백(bag)에 삽입하는 단계와, (f) 감겨진 전극판 피착부 및 몰드를 상기 백 안에 열적으로 봉합하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이경우 감겨진 전극판 피착부가 압축되는 동안에 계속 가열된다. 이 단계들 (d), (e) 및 (f)는 (b)와 (c) 단계들 사이에서 수행된다.
이 방법은 (d) 감겨진 전극판 피착부를 몰드 내에 고정시키는 단계와, (e) 감겨진 전극판 피착부 및 몰드를 연성의 플라스틱으로 만든 백에 삽입하는 단계와, (f) 감겨진 전극판 피착부 및 몰드를 상기 백 안에 열적으로 봉합하는 단계와, (g) 감겨진 전극판 피착부를 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 단계들 (d) 내지 (g)는 (b)와 (c) 단계들 사이에서 수행된다.
이 방법은 (d) 감겨진 전극판 피착부를 몰드 내에 고정시키는 단계와, (e) 감겨진 전극판 피착부를 연성의 플라스틱으로 만든 백에 삽입하는 단계와, (f) 감겨진 전극판 피착부를 상기 백 안에 열적으로 봉합하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이 경우 감겨진 전극판 피착부가 압축되는 동안에 계속 가열된다. 이 단계들 (d), (e) 및 (f)는 (b)와 (c) 단계들 사이에서 수행된다.
이 방법은 (d) 감겨진 전극판 피착부를 연성의 플라스틱으로 만든 백에 삽입하는 단계와, (e) 감겨진 전극판 피착부를 상기 백 안에 열적으로 봉합하는 단계와, (f) 상기 감겨진 전극판 피착부를 몰드 안에 고정시키는 단계와, (g) 감겨진 전극판 피착부를 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 단계들 (d) 내지 (g)는 (b)와 (c) 단계들 사이에서 수행된다.
(f)와 (g) 단계들을 수행하는 순서는 고정되지 않는다. 단계 (f)가 단계 (g)보다 더 일찍 수행될 수 있거나, 또는 단계 (g)가 더 일찍 수행될 수 있다.
감겨진 전극판 피착부는 단계 (c)에서 일정 시간 주기 동안 계속 압축되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 감겨진 전극판 피착부는 단일 축의 압력으로써 또는 등방성 압력으로써 단계 (c)에서 압축된다. 이 등방성 압력은 기체 또는 유체 가운데 하나를 통해 전달될 수 있다.
감겨진 전극판 피착부는 바람직하게 단계 (c)에서 절연용 판의 녹는 온도와 같거나 더 낮은 온도로 유지된다. 그러므로, 감겨진 전극판 피착부가 가열되는 온도 범위는 상기 절연용 판을 구성하는 물질에 따라 변한다. 예를 들어, 절연용 판이 폴리에틸렌(PE)으로 이루어진 경우, 감겨진 전극판 피착부는 바람직하게 30℃ 이상 130℃ 이하의 온도 범위에서 유지되고, 더 바람직하게는 60℃ 이상 120℃ 이하의 온도 범위에서 유지된다. 예를 들어, 절연용 판이 폴리프로필렌(PP)으로 이루어진 경우에는, 감겨진 전극판 피착부는 바람직하게 30℃ 이상 160℃ 이하의 온도 범위에서 유지되고, 더 바람직하게는 60℃ 이상 150℃ 이하의 온도 범위에서 유지된다. 절연용 판이 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)으로 구성된 다중 층 구조를 갖는 경우에는, 감겨진 전극판 피착부가 바람직하게 30℃ 이상 130℃ 이하의 온도 범위에서 유지되고, 더 바람직하게는 60℃ 이상 120℃ 이하의 온도 범위에서 유지된다.
상기 감겨진 전극판 피착부는 단계 (c)에서 감소된 압력에 의해 압축되는 것이 바람직하다. 상기 몰드는 상기 감겨진 전극판 피착부가 삽입될 전지 케이스의 내부 폭보다 작은 내부 폭을 갖도록 바람직하게 디자인된다.
예를 들어, 감겨진 전극판 피착부는 단계 (c)에서 30분 동안 또는 더 짧은 동안 가열된다. 감겨진 전극판 피착부는 압축되는 동안 가열되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 연성의 플라스틱 백은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 또는 그것의 조합과 같은 열가소성의 폴리머로 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 감겨진 전극판 피착부 형태의 전극이 전지 케이스에 넣어지기 전에 고온을 유지하며 압축된다. 고온에서 압축됨으로써, 감겨진 전극판 피착부의 중심에 위치되는 공간, 양 전극판과 절연용 판 사이의 갭, 및 음 전극판과 절연용 판 사이의 갭이 모두 제거된다. 그리하여, 만일 상기 피착부 판이 같은 크기의 전지 케이스에 넣어진다면, 피착부 판이 반 회전 또는 복수번 회전만큼 더 감길 수 있다. 그러므로, 이제 전지의 용량을 증대시키는 것이 가능하다.
또한, 상술한 공간 및 갭의 제거는 셀 내에서 균일한 반응을 보장하고, 이것은 또한 충전 및 방전 사이클 수를 보장한다.
또한, 상기 전극이 전지 케이스에 부적합하게 넣어지는 것을 방지할 수 있다.
[제1 실시예]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 제조된 다면 전지에 사용되는 전극을 나타낸다. 도시된 전극(10)는 감겨진 전극판 피착부의 형태이다. 이 전극판 피착부는 판 형태의 음의 전극(1), 판 형태의 양의 전극(2), 음의 전극(1)과 양의 전극(2) 사이에 샌드위치된 다공성 플라스틱 판(3)를 포함한다. 다공성 플라스틱 판(3)는 음과 양의 판 전극들(1, 2)을 서로 전기적으로 절연시키기 위한 절연체 역할을 한다. 전극(10)는 그 한쪽 끝에 음의 판 전극(1)과 전기적으로 접속된 음의 전극 탭(4)를 갖도록 형성되고, 그리고 또 다른 쪽 끝에는 양의 판 전극(2)에 전기적으로 접속된 양의 전극 탭(5)을 갖도록 형성된다.
전극(10)는 감겨진 전극판 피착부의 중심에 아무 공간이 존재하지 않고, 양 전극판(2)와 다공성 플라스틱 판(3) 사이의 갭 및 음 전극판(1)와 다공성 플라스틱 판(3) 사이의 갭이 존재하지 않도록, 감겨진 전극판 피착부를 직경 쪽 방향으로, 즉, A 방향으로 압축함으로써 형성된다.
실시예에 따른 전극(10)는 다음과 같이 제조된다.
음의 전극 활성 물질로서는, 메조패이즈 카본 마이크로비즈(mesophase carbon microbeads)와 같은, 리듐(Li) 이온들이 도핑될 수 있고 리듐 이온들이 제거될 수 있는 카본 물질이 사용된다. 양의 전극 활성 물질로서는, 리듐 망간산염과 같은, 리듐을 포함하는 전이 금속 옥사이드가 사용된다.
판 형태의 음의 전극(1)은 다음과 같이 제조된다. 첫째, 필요하다면, 바인더 및 도전체가 상술한 음의 전극 활성 물질과 혼합되었다. 그런 다음, 확산 매체 내에 바인더 및 도전체를 포함하는 음의 전극 활성 물질을 슬러리(slurry)에 확산시켜 슬러리가 만들어진다. 그 다음, 두께 10㎛를 갖는 구리로 된 전류 콜렉터 판에 슬러리가 도포되었다. 그 다음, 슬러리가 도포된 전류 콜렉터 판이 건조되었고, 압축되었다. 그에 따라, 폭이 39mm이고 길이가 500mm인 음의 판 전극(1)이 완성되었다.
판 형태의 양의 전극(2)은 다음과 같이 제조된다. 첫째, 필요하다면, 바인더 및 도전체가 상술한 양의 전극 활성 물질과 혼합되었다. 그런 다음, 바인더 및 도전체를 포함하는 양의 전극 활성 물질을 확산 매체 내에 확산시켜 슬러리가 만들어진다. 그 다음, 두께 20㎛를 갖는 알루미늄으로 된 전류 콜렉터 판에 슬러리가 도포되었다. 그 다음, 슬러리가 도포된 전류 콜렉터 판이 건조되었고, 압축되었다. 그에 따라, 폭이 37mm이고 길이가 435mm인 양의 판 전극(2)이 완성되었다.
그런 다음, 절연체로서 다공성 플라스틱 판(3)가 준비되었다. 다공성 플라스틱 판(3)로서 폴리에틸렌(PE) 판, 폴리프로필렌(PP) 판, 또는 PP/PE/PP의 다층 구조를 갖는 판이 사용될 수 있다. 그런 다음, 양 전극판(2), 다공성 플라스틱 판(3), 음 전극판(1) 그리고 다공성 플라스틱 판(3)가 이하 설명될 방법에 따라 감겨진 전극판 피착부(10)를 형성하기 위해 이 순서대로 피착되었다.
도 2A에 도시된 바와 같이, 양 전극판(2)가 먼저 타원형 코어(6) 주위에 감겼다. 그런 다음, 다공성 플라스틱 판(3)가 양 전극판(2) 주위에 감겼다. 그 다음, 음 전극판(1)가 다공성 플라스틱 판(3) 주위에 감겼고, 다공성 플라스틱 판(3)가 음 전극판(1) 주위에 다시 감겼다. 즉, 음의 전극과 양 전극판들(1, 2)이 항상 다공성 플라스틱 판(3) 사이에 샌드위치되게 타원형 코어(6) 주위에 감겼다.
도 2A에 도시된 바와 같이, 음의 전극 탭(4)은 음 전극판(1)와 그에 접하는 다공성 플라스틱 판 사이의 임의의 부분에 샌드위치된다. 유사하게, 양의 전극 탭(5)은 양 전극판(2)와 그에 접하는 다공성 플라스틱 판 사이의 임의의 부분에 샌드위치된다.
마지막 회전에서 다공성 플라스틱 판(3)의 말단이 바로 전 회전의 표면에 접착 테이프를 사용하여 부착되었다( 도시되지 않음). 그런 다음, 타원형 코어(6)가 감겨진 전극판 피착부로부터 빼내졌다. 그리하여, 도 2B에 도시되 바와 같이, 감겨진 전극판 피착부(10)가 형성되었다. 그 후, 이렇게 형성된 감겨진 전극판 피착부(10)가 A 방향으로 압축되었다.
상기 감겨진 전극판 피착부(10)는 히터가 구비된 수압의 단일 축 압축기를 사용하여 압축되었다. 이 압축기는 가열되는 대상물을 압축할 수 있다. 히터는 압축기와는 별도로 준비될 수 있고, 감겨진 전극판 피착부(10)가 압축될 때 동시에 함께 사용될 수 있다.
감겨진 전극판 피착부(10)는 압축되는 동안 다공성 플라스틱 판(3)의 녹는 온도와 같거나 더 낮은 온도에서 가열되었다. 예를 들어, 폴리에틸렌(PE) 판이 다공성 플라스틱 판(3)으로서 사용되는 경우, 감겨진 전극판 피착부(10)는 약 30℃ 내지 약 130℃ 범위의 온도에서 가열되는데, 여기서 130℃는 PE의 녹는점이고, 더 바람직하게는 약 60℃ 내지 약 120℃ 범위의 온도에서 가열된다. 폴리프로필렌(PP) 판이 다공성 플라스틱 판(3)로서 사용되는 경우에는, 감겨진 전극판 피착부(10)가 약 30℃ 내지 약 160℃ 범위의 온도에서 가열되는데, 여기서 160℃는 PP의 녹는점이고, 더 바람직하게는 약 60℃ 내지 약 150℃ 범위의 온도에서 가열된다. PP/PE/PP의 다층 구조가 다공성 플라스틱 판(3)로서 사용되는 경우에는, 감겨진 전극판 피착부(10)가 약 30℃ 내지 약 130℃ 범위의 온도에서 가열되는데, 여기서 130℃는 PP의 녹는점보다 낮은 PE의 녹는점이고, 더 바람직하게는 약 60℃ 내지 약 120℃ 범위의 온도에서 가열된다.
감겨진 전극판 피착부(10)는 도 3에 도시된 몰드(7)로 삽입되어 고정되었다. 몰드(7)는 감겨진 전극판 피착부(10)가 삽입되는 직사각형의 개구(8)를 구비하여 형성된다. 직사각형의 개구(8)는 폭 D를 갖는다. 몰드(7)는 제1 오목한 부분(9a)와 제2 오목한 부분(9b)을 더 구비하여 형성된다. 개구(8)는 제1 및 제2 오목한 부분들(9a, 9b)을 통해 그 마주하는 끝단들에서 공기와 통해 있다. 제1 오목한 부분(9a)은 개구(8)의 폭(D)보다 작은 폭을 갖는 반면, 제2 오목한 부분(9b)는 개구(8)의 폭(D)과 같은 폭을 갖는다.
직사각형 개구(8)의 폭(D)는 전지 케이스의 폭보다 0. 5mm 내지 5mm만큼 더 작게 지정된다. 이것은 감겨진 전극 피착부(10)가 가열되면서 압축된 후에 그 폭이 전지 케이스의 내부 폭 이상으로 확대되는 것을 방지하기 위해서다.
그런 다음, 몰드(7)에 고정된 감겨진 전극판 피착부(10)가 다공성 플라스틱 판(3)의 녹는점과 같거나 더 낮은 온도에서 가열되면서, 상술한 수압의 단일 축 압축기에 의해 압축되었다. 제1 실시예에서는, 감겨진 전극판 피착부(10)가 80℃에서 압축되었다.
감겨진 전극판 피착부(10)의 압축에 의해 다공성 플라스틱 판(3)가 손상되는 것을 방지하기 위해, 감겨진 전극판 피착부(10)는 양 전극판(2)가 음 전극판(1)와 단락되지 않게 하는 압력에서 압축되었다. 만일 다공성 플라스틱 판(3)가 손상된다면, 양 전극판(2)는 음 전극판(1)와 접촉되어 단락된다.
감겨진 전극판 피착부(10)는 일정 시간 주기 동안, 예를 들면, 5초 내지 180초 범위의 시간 주기 동안, 가열되면서 상술한 압력으로 계속 압축된다.
감겨진 전극판 피착부(10)가 압축되기 전에, 감겨진 전극판 피착부(10)는 다공성 플라스틱 판(3)의 녹는점과 같거나 더 낮은 온도에서 30분 또는 더 짧은 동안 미리 계속 가열될 수 있다. 만일 감겨진 전극판 피착부(10)가 충분히 가열되기 전에 압축된다면, 감겨진 전극판 피착부(10)의 부분들 가운데 그들의 연성 정도에 있어서 차이가 발생한다. 이것은 양의 그리고/또는 음의 전극 활성 물질(들)이 전류 콜렉터 판로부터 부분적으로 벗겨지게 만드는 스트레스의 집중을 초래한다. 이것을 피하기 위해, 감겨진 전극판 피착부(10)가 압축되기 전에 미리 가열하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 압축에 의해 감겨진 전극판 피착부(10)가 타원형의 단면을 갖게 평평해 진다.
그런 다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 이렇게 형성된 평평하게 된, 감겨진 전극판 피착부(10)가 스테인레스 강 또는 니켈-도금 철(nickel-plated iron)로 이루어진 직사각형의 전지 케이스(11) 내에 그 전지 케이스(11)의 내부 벽과 감겨진 전극판 피착부(10) 사이에 삽입된 스프링 플레이트(12)를 사용하여 삽입된다. 그 다음, 감겨진 전극판 피착부(10)가 절연용 판 또는 플레이트들을 사용하여 상부나 하부 표면에서 피복되었다( 도시되지 않음).
그런 다음, 양의 전극 탭(5)이 전지 커버( 도시되지 않음)에 용접되었고, 음의 전극 탭(4)이 전지 케이스(11)에 용접되었다. 그 후, 전지 커버 및 전지 케이스(11)가 레이저에 의해 서로 용접되었다. 전해액 주입부(도시되지 않음)를 통해 전해액이 전지 케이스(11) 안에 부어진 후, 전해액 주입부가 폐쇄됨으로써 전지 케이스(11)가 봉합되었다. 이와 같이, 다면적 전지가 완성된다.
본 실시예에서, 다음에 말하는 것들이 단독으로 혹은 화합물로 프리즘 셀(prismatic cell)에 대한 용매로서 사용된다: 프로필렌 카보네이트(propylen carbonate); 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate); 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate); 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate); 메틸 에틸 카보네이트(methyl ethyl carbonate);1, 2-디메톡시 에탄(1, 2-dimethoxy ethane);1, 2 디에톡시 에탄(1, 2-diethoxy ethane);감마-부틸오락톤(γ -buthlolactone); 테트라 하이트로푸란(tetrahydrofuran);1, 3-다이옥소란(1, 3-dioxoran);4-메틸-1( 4-methyl-1), 3-다이옥소란(3-dioxoran);디에틸 에테르(diethyl ether);술포란(sulforan);메티술포란(methysulforn);아세토니트릴(acetonitrile);및 프로폰니트릴(propyonitrile).
다음에 말하는 것들은 프리즘 셀에 대한 지원 전극으로 사용된다: LiCiO4; LiAsF6; LiPF6; LiBF4; LiB(C6H5)4; LiCl; LiBr; CH3SO3Li; 그리고 CF3SO3Li.
셀 용량을 상당히 높이는 것이 위에서 언급한 감겨진 전극판 피착부(wound electrode sheet deposition)(10)의 압축을 실행함으로써 가능하다. 이 압축은 감겨진 전극판 피착부(10)를 평평하게 하거나 도. 1의 A 방향으로 두께가 줄어 들게 한다. 그러므로, 음 전극판(1), 다공성 플라스틱판(3), 그리고 양 전극판(2)의 증착 구조를 포함하는 전극판 피착부는 감겨진 전극판 피착부(10)의 평평한 정도에 따라 반회전이나 다수 회전에 의해 코어 6(도. 2A) 주변에 더 감겨진다. 결과적으로, 결과로서 생기는 프리즘 셀은 그에 따라 증가된 셀 용량을 가질 수 있다.
만약 셀 용량이 증가되지 않게 유지되거나, 그대로 라면, 셀 케이스(case)는 두께에서는 더 작게 만들어질 것이다. 따라서, 셀의 단위 부피 당 셀 용량과 셀의 단위 무게 당 셀 용량 모두를 증가기시키는 것이 가능하다.
감겨진 전극판 피착부(10)의 압축을 실행함으로써, 감겨진 전극판 피착부(10)의 중앙에 존재하는 공간, 양 전극판(1)과 다공성 플라스틱판(3) 사이의 간극 및 음 전극판(1)과 다공성 플라스틱판(3) 사이의 간극을 제거하는 것이 가능하다. 결과적으로, 반응이 전극들에서는 일정하게 되고, 셀 용량에서는 어떤 감소와 어떤 분산도 없음을 확실하게 하고, 그리고 충전과 방전에서는 사이클 효율에서 악화의 방지를 더 확실하게 한다.
[제2 실시예]
먼저, 감겨진 전극판 피착부(10)가 위에서 언급한 제1 실시예와 같은 방법으로 제조되었다. 제1 실시예와 유사하게, 감겨진 전극판 피착부(10)가 도 3에서 도해된 주형(mold)(7)에 삽입되어 고정되었다.
그 다음에, 감겨진 전극판 피착부(10)가 도 5에서 도해된 것처럼, 주형(7)과 같이 백(13)의 트인 구멍(13a)을 통해 유연한 플라스틱 백(13)으로 삽입되었다. 유연한 플라스틱 백(13)은 예를 들어, 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 또는 나이론(nylon)으로 구성될 수 있다. 그리고 나서, 감겨진 전극판 피착부(10)과 주형(7)이 삽입된 유연한 플라스틱 백(13)이 압력으로 축소되었고, 유연한 플라스틱 백(13)의 내부가 진공이 되기 위해서 열적으로 밀폐시켰다. 유연한 플라스틱 백(13) 안에서는 압력이 줄어듬에 따라, 양 전극판(2), 다공성 플라스틱판(3) 그리고 음 전극판(1) 사이의 공기가 배출되고, 결과로 감겨진 전극판 피착부(10)는 보다 더 집약적으로 압축되어질 수 있다.
그리고 나서, 플라스틱 백(13) 안에 밀폐된 감겨진 전극판 피착부(10)는 다공성 플라스틱판(3)의 용해점 보다 같거나 낮은 온도에서 감겨진 전극판 피착부(10)가 가열 유지되면서 등방성 압력 압착기에 의해서 압축되었다. 제2 실시예에서는, 감겨진 전극판 피착부(10)가 90 ℃에서 가열되면서 압축되었다. 감겨진 전극판 피착부(10)를 가열하면서, 유연한 플라스틱 백(13)이 경화되고, 따라서 감겨진 전극판 피착부(10)과 주형(7)에 밀접하게 달라 붙었다.
제1 실시예와 같은 이유로, 감겨진 전극판 피착부(10)는 다공성 플라스틱판(3)이 압력에 의해서 손상되는 것을 방지하기 위해서 양 전극판(2)이 음 전극판(1)과 함께 짧게 한바퀴 돌아가지 않는 그런 압력으로 압축되었다.
제1 실시예와 유사하게, 감겨진 전극판 피착부(10)는 일정 시간 동안, 예를 들어, 5초에서 180초의 범위에서 압축되어 유지되는 것이 바람직하다.
제1 실시예와 같은 이유로, 감겨진 전극판 피착부(10)가 다공성 플라스틱판(3)의 용해점 이하의 온도로 30분 동안 더 짧게 가열 유지되는 것이 바람직하다.
위에서 언급한 압축에서, 압력을 전달하기 위한 매개물로서 기체나 액체가 사용되어 진다. 기체가 사용되어질 때, 비활성 기체가 즐겨 사용된다. 특별히, 질소(nitrogen) 기체나 공기가 즐겨 사용된다. 액체가 사용되어질 때는, 물이 즐겨 사용된다.
감겨진 전극판 피착부(10)의 압축이 끝난 후, 감겨진 전극판 피착부(10)가 주형(7)으로부터 꺼내어 졌다. 주형(7)으로부터 감겨진 전극판 피착부(10)를 꺼냄으로, 유연한 플라스틱 백(13)은 분해되고, 결과적으로, 감겨진 전극판 피착부(10)는 위 및 아래 표면에 경화된 플라스틱 막(film)으로 덮어지게 되었고, 경화된 플라스틱 막은 감겨진 전극판 피착부(10)가 셀 케이스안에 넣어졌을 때 감겨진 전극판 피착부(10)를 셀 케이스로부터 전기적으로 절연하기 위한 절연체로서 작용한다.
가열되는 동안 감겨진 전극판 피착부(10)의 압축은 셀 용량을 상당히 늘리는 것을 가능하게 한다. 다수의 회전을 갖고, 전통적인 방법들을 따라 제조된 감겨진 전극판 피착부(10)에서, 양과 음 전극판들 사이의 간극이 측면 부분 B(도 1 참조)에서 커지게 되는 경향이 있고, 측면 부분 B는 중앙 부분 C 보다 더 큰 두께를 갖는 경향이 있고, 따라서 효과적으로 측면 부분 B를 사용하는 것은 아주 어려웠다. 그러나, 본 실시예에 따라서, 감겨진 전극판 피착부(10)를 등방성으로 압축함으로써 중앙 부분 C와 동일한 두께를 갖는 측면 부분 B를 형성하는 것이 가능하다. 그러므로, 측면 부분 B를 효과적으로 이용하는 것이 지금 가능하고, 이것은 셀 용량에서는 증가를 확실하게 한다.
위에서 언급한 제2 실시예는 제1 실시예에서와 같은 잇점들을 제공한다.
[제3 실시예]
먼저, 감겨진 전극판 피착부(10)가 위에서 언급한 제1 실시예와 같은 방법으로 제조되었다. 그 다음에 감겨진 전극판 피착부(10)가 도 6에서 도해된 것처럼, 유연한 플라스틱 백(14)으로 삽입되었다. 유연한 플라스틱 백(14)은 예를 들어, 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 또는 나이론(nylon)으로 구성 될 수 있다. 그리고 나서, 감겨진 전극판 피착부(10)가 삽입된 유연한 플라스틱 백(14)이 압력으로 축소되고, 유연한 플라스틱 백(14)의 내부가 진공이 되기 위해서 열적으로 밀폐시켰다.
유연한 플라스틱 백(14) 안에 삽입된 감겨진 전극판 피착부(10)는 도 6에서 도해된 주형(7)의 직사각형의 트인 구멍(8a)안에 맞춰지고 고정되었다.
그리고 나서, 플라스틱 백(14) 안에 밀폐된 감겨진 전극판 피착부(10)는 다공성 플라스틱판(3)의 용해점 이하의 온도에서 감겨진 전극판 피착부(10)가 가열 유지되면서 등방성 압력 압착기에 의해서 압축되었다. 감겨진 전극판 피착부(10)를 가열하면서, 유연한 플라스틱 백(14)이 경화되고, 따라서 감겨진 전극판 피착부(10)에 밀접하게 달라 붙었다.
제1 실시예와 같은 이유로, 감겨진 전극판 피착부(10)는 다공성 플라스틱판(3) 압력에 의해서 손상되는 것을 방지하기 위해서 양 전극판(2)이 음 전극판(1)과 함께 짧게 한바퀴 돌아가지 않는 그런 압력으로 압축되었다.
제1 실시예와 유사하게, 감겨진 전극판 피착부(10)는 일정 시간 동안, 예를 들어, 5초에서 180초의 범위에서 압축되어 유지되는 것이 바람직하다.
제1 실시예와 같은 이유로, 감겨진 전극판 피착부(10)가 다공성 플라스틱판(3)의 용해점 보다 같거나 낮은 온도에서 30분이나 더 짧게 가열 유지되는 것이 바람직하다.
감겨진 전극판 피착부(10)의 압축이 끝난 후, 감겨진 전극판 피착부(10)가 주형(7)으로부터 꺼내어 졌다. 감겨진 전극판 피착부(10)는 바깥 표면에 경화된 플라스틱 막으로 덮어지게 되었고, 경화된 플라스틱 막은 감겨진 전극판 피착부(10)가 셀 케이스안으로 넣어졌을 때 감겨진 전극판 피착부(10)를 셀케이스로부터 전기적으로 절연하기 위한 절연체로서 작용한다.
본 실시예는 제2 실시예와 같은 잇점을 제공한다. 더욱이, 본 실시예는 감겨진 전극판 피착부(10)가 경화된 플라스틱으로 이루어진 절연 보호막으로 완전히 덮혀진다는 부가적인 잇점을 제공한다. 그러므로, 감겨진 전극판 피착부(10)가 셀 케이스안으로 넣어졌을 때, 감겨진 전극판 피착부(10)를 셀케이스로부터 전기적으로 절연하는 것이 더이상 필요하지 않다.
[관련 예]
본 발명에 따른 방법의 잇점들을 검증하기 위해서, 전극판 피착부를 압축함으로써 감겨진 전극판 피착부가 제조되었고 참조 예에 따른 감겨진 전극판 피착부가 제1 실시예와는 달리 압축되는 동안 열이 가해지지 않는 것을 제외하면 제1 실시예와 같은 방법이다.
제1, 제2 및 제3 실시예들에 따라 제조된 감겨진 전극판 피착부들(10)과 참조 예는 네가지 프리즘 셀들을 만들기 위해서, 같은 모양과 차원(dimension)을 갖는 셀 케이스들 안으로 넣어졌다. 도 7은 그들 네 개의 프리즘 셀들의 사이클 특성을 설명한다.
지원극으로서 LiPF6를 포함하는 전해질 용액과, 에틸 카보나이트와 디틸카보나이트의 혼합 용매가 사용되었다.
도 7에서 보아 분명하듯이, 제1에서 제3 실시예들에 따라서 제조된 감겨진 전극판 피착부(10)를 포함하는 프리즘 셀들은 참조 예에 따른 감겨진 전극판 피착부를 포함하는 프리즘 셀과 비교하여 상당히 증가된 용량을 가진다.
도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 내지 제3 실시예들에 따라서 제조된 감겨진 전극판 피착부(10)를 포함하는 프리즘 셀들은 참조 예에 따른 감겨진 전극판 피착부를 포함하는 프리즘 셀과 비교하여 충전과 방전에 있어서 높아진 사이클 효율을 가진다. 이것은 음 전극판(1), 다공성 플라스틱 판(3), 및 양 전극판(2) 사이의 간극(gap)들이 감겨진 전극판 피착부(10)에서 균일한 반응의 결과로 제거되었기 때문이다.
위에서 언급한 제1에서 제3 실시예들은 감겨진 전극판 피착부(10)가 참조 예에 따라 제조된 감겨진 전극판 피착부보다 좀더 준비되게 셀케이스로 넣어진다는 부가된 잇점을 제공한다. 이것은 감겨진 전극판 피착부(10)에서는 가장 바깥쪽 회전에 다공성 플라스틱 판(3)이나 음 전극판(1)이 아주 가깝게 주변 회전에 붙기 때문이다.
발명가들은 감겨진 전극판 피착부를 셀 케이스 안으로 넣기 위해서 부분 결함(fraction defective)을 또한 확인해 왔었다. 부분 결함들은 제1에서 제3 실시예들에 따라 제조된 감겨진 전극판 피착부(10)들에서 모두 0%였다. 반면에, 참조 예에 따라 제조된 감겨진 전극판 피착에 대해 부분 결함은 3% 였다. 따라서, 제1에서 제3 실시예들이 감겨진 전극판 피착부를 셀 케이스 안으로 넣는데 있어 부분 결함을 상당히 향상시킨다.
따라서, 본 발명에 따른 전극 제조 방법은 감겨진 전극판 피착부 중심에 놓인 공간, 즉 양 전극판과 절연용 판 사이의 갭, 및 음 전극판과 절연용 판 사이의 갭을 갖지 않게 하며, 전극이 수용되는 전지 케이스의 단위 부피당 전지 용량을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (20)

  1. 프리즘 셀에 사용되는 전극의 제조 방법에 있어서,
    (a) 코어(6) 둘레에 전극판(1, 2, 3)을 감는 단계 - 상기 전극판은 판의 형태인 양 전극(2), 판의 형태인 음 전극(1), 및 상기 양 및 음 전극들(1, 2) 사이에 삽입된 절연판(3)을 포함함 -;
    (b) 상기 코어(6)를 빼내어 감겨진 전극판 피착부(10)를 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 감겨진 전극판 피착부(10)를 압축하여 상기 감겨진 전극판 피착부(10)를 평탄하게 하는 단계
    를 포함하되,
    상기 감겨진 전극판 피착부(10)를 셀 케이스(cell case)(11)에 삽입하기 전에 상기 감겨진 전극판 피착부(10)를 가열시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 감겨진 전극판 피착부(10)가 압축되면서 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 감겨진 전극판 피착부(10)가 압축되기 전에 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    (d) 상기 감겨진 전극판 피착부(10)를 주형(7)에 고정시키는 단계;
    (e) 상기 감겨진 전극판 피착부(10)와 상기 주형(7)을 유연한 플라스틱으로 된 백(bag)(13)에 삽입하는 단계; 및
    (f) 상기 감겨진 전극판 피착부(10)와 상기 주형(7)을 상기 백(13)에 열적으로 밀폐시키는 단계를 더 포함하되,
    상기 단계들 (d), (e) 및 (f)는 상기 단계들 (b)와 (c)사이에서 실행되며, 상기 감겨진 전극판 피착부(10)는 압축되면서 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    (d) 상기 감겨진 전극판 피착부(10)를 주형(7)에 고정시키는 단계;
    (e) 상기 감겨진 전극판 피착부(10)와 상기 주형(7)을 유연한 플라스틱으로 된 백(13)에 삽입하는 단계;
    (f) 상기 감겨진 전극판 피착부(10)와 상기 주형(7)을 상기 백(13)에 열적으로 밀폐시키는 단계; 및
    (g) 상기 감겨진 전극판 피착부(10)를 가열시키는 단계
    를 더 포함하되,
    상기 단계들 (d) 내지 (g)는 상기 단계들 (b)와 (c) 사이에서 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    (d) 상기 감겨진 전극판 피착부(10)를 주형(7)에 고정시키는 단계;
    (e) 상기 감겨진 전극판 피착부(10)를 유연한 플라스틱으로 된 백(13)에 삽입하는 단계; 및
    (f) 상기 감겨진 전극판 피착부(10)를 상기 백(13)에 열적으로 밀폐시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 단계들 (d), (e) 및 (f)는 상기 단계들 (b)와 (c)사이에서 실행되며, 상기 감겨진 전극판 피착부(10)은 압축되면서 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    (d) 상기 감겨진 전극판 피착부(10)를 유연한 플라스틱으로 된 백(14)에 삽입하는 단계;
    (e) 상기 감겨진 전극판 피착부(10)를 상기 백(14)에 열적으로 밀폐시키는 단계;
    (f) 상기 감겨진 전극판 피착부(10)를 주형(7)에 고정시키는 단계; 및
    (g) 상기 감겨진 전극판 피착부(10)를 가열하는 단계를 더 포함하되,
    상기 단계들 (d) 내지 (g)는 상기 단계들 (b)와 (c) 사이에서 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감겨진 전극판 피착부(10)는 상기 단계 (c)에서 임의의 시간 주기 동안 압축이 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감겨진 전극판 피착부(10)는 상기 단계 (c)에서 단축 압력(uniaxial pressure)으로 압축되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감겨진 전극판 피착부(10)는 상기 단계 (c)에서 등방성 압력으로 압축되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감겨진 전극판 피착부(10)는 상기 절연판(3)의 용해 온도 이하의 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에서, 상기 절연판(3)은 폴리에틸렌(PE))으로 이루어지고, 상기 감겨진 전극판 피착부(10)는 30 내지 130℃ 범위의 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제11항에서, 상기 절연판(3)은 폴리프로필렌(PP)으로 이루어지고, 상기 감겨진 전극판 피착부(10)는 30 내지 160℃ 범위의 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제11항에서, 상기 절연판(3)은 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 막(PE), 및 폴리프로필렌 막(PP)으로 이루어진 다층 구조를 가지며, 상기 감겨진 전극판 피착부(10)는 30 내지 130℃ 범위의 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감겨진 전극판 피착부(10)는 감소된 압력하에 상기 단계 (c)에서 압축되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감겨진 전극판 피착부(10)는 30분 이하 동안 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제3항, 제5항 또는 제7항에 있어서, 상기 감겨진 전극판 피착부(10)는 상기 단계 (d)에서 압축되면서 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 백(13, 14)은 열가소성 중합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주형(7)은 상기 감겨진 전극판 피착부(10)가 삽입될 셀 케이스의 안쪽 폭보다 작은 안쪽 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제10항에 있어서, 상기 등방성 압력은 기체와 액체 중의 하나를 통해 전달되는 것을 특징으로 하는 방법.
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4193247B2 (ja) * 1998-10-30 2008-12-10 ソニー株式会社 非水電解質電池及びその製造方法
JP4385425B2 (ja) * 1999-02-19 2009-12-16 ソニー株式会社 固体電解質電池及びその製造方法
KR100289542B1 (ko) * 1999-04-09 2001-05-02 김순택 각형 리튬 2차 전지의 제조 방법
JP2001085000A (ja) * 1999-09-14 2001-03-30 At Battery:Kk 薄型電池およびその製造方法
EP1249884B1 (en) * 1999-11-08 2006-01-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Spiral electrode group winding method and device and battery using them
AU1990301A (en) * 1999-12-22 2001-07-03 Shenzhen Lb Battery Co., Ltd A thin battery
JP4880811B2 (ja) * 2000-09-28 2012-02-22 株式会社東芝 電池の製造方法
JP2002110246A (ja) * 2000-09-29 2002-04-12 At Battery:Kk 薄型電池の製造方法
US7163762B2 (en) 2000-11-21 2007-01-16 Sony Corporation Polymer electrolyte battery and method of producing same
US6827811B2 (en) * 2002-02-07 2004-12-07 Lynntech, Inc. Method for vacuum pressing electrochemical cell components
JP2003305651A (ja) * 2002-02-12 2003-10-28 Sony Corp 投射材およびブラスト方法
JP4580620B2 (ja) 2002-03-13 2010-11-17 パナソニック株式会社 電池に用いる渦巻状電極群の製造方法
WO2003103082A2 (en) * 2002-05-31 2003-12-11 Lynntech, Inc. Electrochemical cell and bipolar assembly for an electrochemical cell
US20040168910A1 (en) * 2002-12-04 2004-09-02 Craig Andrews Self-aligning components for electrochemical cells
FR2849283B1 (fr) * 2002-12-23 2005-10-28 Batscap Sa Architecture de dispositif de bobinage d'ensemble de stockage d'energie electrique
JP4811983B2 (ja) * 2004-11-16 2011-11-09 日立マクセルエナジー株式会社 捲回電極およびその製造方法、並びにそれを用いた電池
JP4954468B2 (ja) * 2004-12-10 2012-06-13 日立マクセルエナジー株式会社 捲回電極およびその製造方法、並びに電池の製造方法
DE102007017024B3 (de) * 2007-04-11 2008-09-25 Daimler Ag Batteriezelle und Verfahren zu ihrer Herstellung und Batterie
JP2010198987A (ja) * 2009-02-26 2010-09-09 Sumitomo Chemical Co Ltd 蓄電デバイスの製造方法および蓄電デバイス
JP2011048987A (ja) * 2009-08-26 2011-03-10 Sony Corp 負極、非水電解質二次電池及びその製造方法
CN103229331B (zh) * 2010-03-12 2016-08-03 日本东北先锋株式会社 电池装配装置及电池装配方法
JP5622048B2 (ja) * 2011-02-23 2014-11-12 株式会社デンソー 捲回型電池の製造方法および製造装置
JP5678876B2 (ja) * 2011-12-15 2015-03-04 トヨタ自動車株式会社 非水電解質二次電池用電極の製造方法
JP5704135B2 (ja) 2012-08-22 2015-04-22 トヨタ自動車株式会社 二次電池の製造方法
JP2015015092A (ja) 2013-07-03 2015-01-22 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池及びその製造方法
WO2018155175A1 (ja) * 2017-02-23 2018-08-30 株式会社村田製作所 二次電池の製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4477545A (en) * 1983-06-29 1984-10-16 Union Carbide Corporation Isostatic compression method for producing solid state electrochemical cells
JP3181380B2 (ja) * 1992-07-06 2001-07-03 ダウ・コ−ニング・コ−ポレ−ション １−アザ−２−シラシクロペンタン化合物の製造方法
JP3059842B2 (ja) * 1992-11-16 2000-07-04 三洋電機株式会社 非水電解液電池
US5460904A (en) * 1993-08-23 1995-10-24 Bell Communications Research, Inc. Electrolyte activatable lithium-ion rechargeable battery cell
US5595835A (en) * 1993-07-22 1997-01-21 Japan Storage Battery Co., Ltd. Sealed type battery
US5486215A (en) * 1993-11-19 1996-01-23 Medtronic, Inc. Electrode assembly and method
US5439760A (en) * 1993-11-19 1995-08-08 Medtronic, Inc. High reliability electrochemical cell and electrode assembly therefor
JPH07226212A (ja) * 1994-02-08 1995-08-22 Yuasa Corp 扁平形電池の製造方法
US5549717A (en) * 1994-03-03 1996-08-27 Wilson Greatbatch Ltd. Method of making prismatic cell
US5552239A (en) * 1994-08-29 1996-09-03 Bell Communications Research, Inc. Rechargeable battery structure and method of making same
JPH08153519A (ja) * 1994-11-25 1996-06-11 Sony Corp 角型電池の電極と絶縁シートの巻き装置、および角型電池の製造方法
JP3536391B2 (ja) * 1994-12-19 2004-06-07 ソニー株式会社 巻回電極素子体及びその製造方法並びに巻回電極素子体を用いた電池の製造方法
JPH08236157A (ja) * 1995-02-24 1996-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄型非水電解液電池およびその製造法
US5603737A (en) * 1995-06-02 1997-02-18 Pacesetter, Inc. Electrode structure for electrochemical cell having a rectangular housing
JP3373976B2 (ja) * 1995-06-12 2003-02-04 三洋電機株式会社 非円形スパイラル電極体を内蔵する電池の製造方法

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