TW488102B - Method of producing wound electrode for battery - Google Patents

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488102 A7 B7 五、發明説明（1 ) 技術領域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係有關例如用於密閉圓筒形鎳·鎘電池等電池 ，成於其間夾者隔件，正極板與負極板交互重疊，予以捲 繞之構造之捲繞電極之製造方法。 背景技術 於圖3顯示本發明適用之一般電池用捲繞電極之構造 。圖3所示捲繞電極E具備複數電極板（正極板2和負極 板3 )於其間夾著隔件1，徑向交互重疊，予以捲繞之構 造之捲繞電極體E /。又，此捲繞電極E具備分別熔接於 捲繞電極體E /二端之圓盤狀集電體4。隔件1例如由作 爲電解液吸收體之合成纖維不織布製成。又，正極板2及 負極板.3分別由以對應於電池種類之金屬爲主體之材料製 成。 · 其次於圖7分別顯示用來製造上述捲繞電極E之習知 製造方法，以及將製得之捲繞電極E收納於外裝罐之一步 驟例。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於圖7所示製造方法中，首先，平板狀正極板2與負 極板3之間共同夾著隔件1，藉一對捲繞輥一面沿直徑方 向加壓一面捲繞，形成捲繞電極(圖7 (a))。其 次，捲繞暫時固定膠帶9於此捲繞電極體E /之外周，熔 接圓盤狀集電體4於其二端（圖7 ( b ))，完成捲繞電 極。如此製造之捲繞電極E如圖8所示，插入外裝罐5內 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -4 - 488102 A7 B7 五、發明説明（2 ) 上述習知之電池用捲繞電極之製造方法有以下問題。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 首先，較佳地，捲繞電極E之直徑相對於外裝罐5之 內徑小到0 · 1〜0 · 2 m m (毫米）程度。其原因在於 考慮捲繞電極E對外裝罐5內部之插入性，確保捲繞電極 E外周面與外裝罐5之適度接觸，減低電池內部之阻抗。 由於藉由習知製造方法製成之捲繞電極E會發生直徑 誤差變大，故插入外裝罐5勢必很困難，須作成較上述企 望直徑小一點。並且，若捲繞電極E之直徑過小，即無法 確保捲繞電極E外周面與外裝罐5之接觸，電池內部之阻 抗會增大。復由於捲繞電極E外周面與外裝罐5間之接觸 壓力不起作用，故於捲繞電極E外周面亦有發生活性物質 自電極板脫落之可能性。 對此，過去亦有人採取如圖9所示，在將捲繞電極E 插入預先作成大一點之直徑之外裝罐5內（圖9 ( a )) 之後，縮小外裝罐5而將其縮徑（圖9 ( b ))之對策。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於此情形下，藉由縮小外裝罐5內徑直至其較最初捲繞電 極E之直徑小爲止，可使捲繞電極E之外周面與外裝罐5 確實接觸。惟，由於捲繞電極E徑向壓縮，故擔心有電極 板2、3破裂、短路等之問題。 又，一般在捲繞電極E製造時，會發生電極板2、 3 之表面之破裂、隔件1之壓毀（厚度減少）。此電極板2 、$之表面破裂對電池之壽命造成不良影響。又，隔件1 之壓毀構成影響電解液之離子導電性等，降低電池放電特 性、壽命之主因。特別是，其亦助長電池歷時變化之「負 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5- 488102 A7 B7 五、發明説明（3 ) 極板3膨脹—隔件1之厚度減少—隔件1中電解液量之減 少—電池輸出降低」過程所造成電池綦命之縮短。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 惟，習知製造方法於捲繞電極體E >形成時，若提高 捲繞輕6之加壓力，電極板2、3之破裂即減小，雖如此 ，隔件1之壓毀卻擴大，若降低捲繞輥6之加壓力，隔件 1之壓毀即減小，雖如此，電極板2、3之破裂卻擴大。 如以上，習知電池用捲繞電極之製造方法要同時滿足 捲繞電極E外周而與外裝罐適當接觸之確保、電極板2、 3破裂之抑制以及隔件1壓毀之抑制之要求有困難。因此 ，有影響使用此捲繞電極E之電池性能、壽命諸點之問題 .發明槪要 本發明係考慮這些點而作成者，其目的在於提供一種 可藉由減少捲繞電極之直徑誤差，確保捲繞電極外周面與 外裝罐之適當接觸，可一面抑制電極板之破裂一面抑制隔 件之壓毀之電池用捲繞電極之製造方法。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲達成此目的，本發明提供一種電池用捲繞電極之製 造方法，其係用來製造複數電極板之間夾著隔件，徑向交 互重疊而捲繞之電池用捲繞電極者，特徵在於，具備以下 步驟：捲繞步驟，其於大致平板狀之前述電極板之間夾前 述隔件，一面藉捲繞輥徑向加壓，一面捲繞，形成捲繞電 極體；保持步驟，其抵抗擴徑之彈性力，徑向保持前述捲 繞電極體；擴徑步驟，其在將所保持之前述捲繞電極體插 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - 488102 A7 _B7 五、發明説明（4 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 入形成於夾具之圓形孔內之後，解除此保持，藉此，彈性 擴大前述捲繞電極體，直至達到前述圓形孔之直徑爲止； 以及固定步驟，其在固定擴徑之前述捲繞電極體，使其直 徑不致於變動之後，自前述夾具拔出。 根據此製造方法，可在彈性擴大捲繞電極體直至達到 預先直徑之後，使其直徑固定，不致於變動，藉此，減少 捲繞電極之直徑誤差。藉此，可確保捲繞電極之外周面與 外裝罐之適當接觸，謀求電池內部阻抗之減低。 復由於在藉捲繞輥一面徑向對捲繞電極體加壓一面捲 繞之後，彈性擴徑弄鬆，故即使捲繞時捲繞輥之加壓力提 高，亦可在此後捲繞電極體擴徑時，恢復隔件之厚度。藉 此，可一面抑制電極板表面之破裂，一面抑制捲繞電極完 成時隔件之壓毀。 於上述製造方法中，前述將步驟之捲繞電極保持可藉 由以至少一對夾持體徑向夾持前述捲繞電極體來進行。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於上述製造方法中，前述保持步驟之捲繞電極保持亦 可藉由緊接著前述捲繞步驟，維持前述捲繞輥對前述捲繞 電極體之加壓狀態來進行。由於藉由進行此種保持，無需 另外使用保持捲繞電極體之裝置，故可簡化製造設備。 於上述製造方法中，前述固定步驟之固定可藉由熔接 集電體於前述捲繞電極體之二端來進行。 圖式之簡單說明 圖1係按（a )、 （ b )順序顯示本發明一電池用捲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 488102 A7 B7 五、發明説明（5 ) " 繞電極製造方法實施形態之捲繞步驟之範示圖； 圖2係按（a )〜（e )之步驟順序顯示本發明一電 池用捲繞電極製造方法實施形態之範示圖； 圖3係剖斷顯示本發明適用之一般電池用捲繞電極構 造之斜視圖； 圖4係顯示捲繞電極中隔件因捲繞位置而異之圖表； 圖5係顯示保液率因隔件厚度而異之圖表； 圖6係顯示每一放電率之電池放電容量因隔件厚度而 異之圖表； 圖7係按（a )、 （ b )之步驟順序顯示習知一電池 用捲繞電極製造方法例之範示圖； 圖8係顯示完成之捲繞電極插入外裝罐之情形之斜視 圖； 圖9係按（a )、 （ b )順序顯示縮小插入，捲繞電極 之外裝罐直徑之情形之斜視圖。 主要元件對照表 1 隔件 2 正極板 3 負極板 4 集電體 5 "外裝罐 6 捲繞輥 7 夾頭 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 裝 „ 訂 V . · (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -8- 488102 A7 B7 五、發明説明（6 ) 8 夾具 8 a 圓形孔 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 9 膠帶 E 捲繞電極 E ^ 捲繞電極體 用以實施本發明之最佳形態 其次，參照圖式，就本發明一實施形態加以說明。圖 1及圖2係顯示本發明電池用捲繞電極製造方法實施形態 之圖式。且，於圖1及圖2所示本發明實施形態中，以相 同符號標示與圖3所示一般捲繞電極相同之構成部份，同 時亦參照適當圖3至圖6加以說明。 〔構造〕 <捲繞電極> 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 首先，如圖3所示，本發明適用之一般捲繞電極具備 複數電極板（正極板2及負極板3 )之間夾隔件1，徑向 交互重疊捲繞之構造之捲繞電極體E/。又，此捲繞電極 E具備分別熔接於捲繞電極體E /二端之圓盤狀集電體4 〇 上述隔件1例如由作爲電解液吸收體之合成纖維不織 布製_成。例如使用聚酰胺纖維、聚丙烯纖維來作爲此合成 纖維。又，上述正極2及負極板3分別由以對應於電池種 類之金屬爲主體之材料製成。例如，在密閉型鎳鎘電池情 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐1 "~ _9_ 488102 A7 B7 五、發明説明（7 ) 形下，一般說來，正極板2係保持鎳系活性物質於多孔性 錬_之基板者，負極板3係保持鋪系活性物質於相同基板 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 者。 <製造方法> 其次，參照圖1及圖2，按步驟順序就本實施形態之 電池用捲繞電極製造方法加以說明。 首先，如圖1所示，於平板狀正極板2與負極板3之 間夾隔件1，藉一對捲繞輥6 —面徑向加壓一面捲繞，形 成（捲繞步驟）捲繞電極體E： / (圖1 (b))。 其次，抵抗擴徑發生之彈性力，徑向保持於「捲繞步 驟」形成之捲繞電極體E / (保持步驟）。此保持步驟之 保持例如依圖2 ( a )所示，藉由以一對夾頭（夾持體） 7徑向夾持捲繞電極體E /來進行。 其次，如圖2 (b)及（c)所示，準備形成有預定 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 直徑D之圓形孔8 a之夾具8，將徑向保持之捲繞電極體 E /插入夾具8之圓形孔8 a內（由夾頭7推進）。此後 ，如圖2 ( d )所示，解除利用一對夾頭7所作之徑向保 持，藉此，彈性地，亦即賴其本身彈性，擴大捲繞電極體 E /直至達到圓形孔8 a之直徑D爲止（擴徑步驟）。 其次，在擴徑之捲繞電極體E /之直徑D固定而不會 變動之後，自夾具8拔出（固定步驟）。例如依圖2 ( e )所示，此固定步驟之固定藉熔接集電體4於自夾具8拔 出前之捲繞電極體E >之二端來進行。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X：297公釐） -10- 488102 A7 _____B7_ 五、發明説明（8 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉由如以上之製程完成之捲繞電極E如同圖8所示， 插入外裝罐5內（惟，於本實施形態中省略膠帶9 )。且 ，上述預先直徑亦考慮外裝罐5之尺寸誤差，設定成例如 相對於外裝罐5內徑小至1〜0 · 2 m m之程度。 〔作用效果〕 其次就如以上構成之本實施形態之作用效果加以說明 。根據本實施形態，在彈性擴大捲繞電極體E /直至達到 預定直徑之後，使其直徑固定而不變動。藉此，可減少捲 繞電極E之直徑誤差。因此，可確保捲繞電極E外周面與 外裝罐5之適當接觸，謀求電池內部阻抗之減低。 且，根據本實施形態，可無需如習知者將膠帶捲繞於 捲繞電極體E >外周，可增加捲繞電極E外周面與外裝罐 5之接觸面積。因此，可謀求電池內部阻抗之進一步減低 0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 復由於在藉捲繞輥6 —面對捲繞電極體E /徑向加壓 一面捲繞後彈性擴徑弄鬆，故即使捲繞時捲繞輥6之加壓 力增高，亦可在此後捲繞電極體E >擴徑時恢復隔件1之 厚度。因此，可一面抑制電極板2、 3表面之破裂，一面 抑制捲繞電極完成時隔件1之壓毀。 茲將有關隔件厚度之實驗結果顯示於圖4至圖6。首 先/圖4顯示，隔件厚度因捲繞電極之捲繞位置而異。根 據此圖4，習知製造方法中隔件之厚度在輥壓（捲繞輥之 加壓力）高與低情形下，均隨著其自捲繞電極外周側至中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 488102 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（9 ) 心側急劇降低。 相對於此，本發明製造方法中隔件之厚度固然係於捲 繞電極之最外周側與習知者相冋之程度，惟自外周側至中 心側僅略微降低，顯然，大致全體抑制了隔件之壓毀。 其次，圖5顯不因隔件厚度而異之保液率（電解液保 持率）之變化。根據此圖5，顯然，隔件厚度越大，保液 率越增大。並且，由於此保液率不同，故隔件厚度會影響 電池之放電容量。 圖6顯示當一放電率（C率）中電池之放電容量因隔 件之厚度而異。根據此圖6，特別是在高放電率（3 C ) 情形下，顯然，隔件越厚（在0 · 1 6 m m以下之範圍內 )，放電容量越增大。 於此情形下，隔件厚度良好之範圍可說係〇 . 1 2〜 0 · 16mm程度。並且，如圖4所示，本發明製造方法 中隔件厚度顯然亙捲繞電極全體保持在該〇 . 1 2〜 0.16mm之良好範圍內。 如以上說明，藉由使用本實施形態之製造方法之捲繞 電極，可謀求捲繞電極與外裝罐適當接觸造成之內部阻抗 減低，由極板表面破裂之抑制以及亙捲繞電極全體隔件之 最適化。因此，可達成使用捲繞電極之電池之性能提高、 壽命延長。 〔變形例〕 上述「保持步驟」中捲繞電極體E /之保持亦可藉由 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） I,——U-----iL·^----τ——1ΤΓ---------9 • - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -12- 488102 A7 _ —_B7 五、發明説明（1〇 ) 省略一對夾頭7之夾持，緊接於上述「捲繞步驟」維持捧 繞輥6對捲繞電極體E /加壓之狀態來進行。由於藉著進 行此種保持，無需另外使用如夾頭7保持捲繞電極體之裝 置，故可簡化製造設備。 又，本發明若係使用以上所述捲繞電極者，即不限於 例示之密閉圓筒形鎳鎘電阻，亦可適用於密閉圓筒形纟桌. 金屬氫化物電池等其他電池。 ί-IU-----—L·^ —— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -13 -

Claims (1)

1. 488102 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 . 一種電池用捲繞電極之製造方法，其係複數電極 板於其間夾隔件，徑向交互重疊，捲繞者，特徵在於具備 以下步驟： 捲繞步驟，其於大致平板狀之前述電極板間夾隔件， 藉捲繞輥一面徑向加壓，一面捲繞，形成捲繞電極體； 保持步驟，其抵抗擴徑發生之彈性力，徑向保持前述 捲繞電極體； 擴徑步驟，其在將保持之前述捲繞電極體插入形成於 夾具之圓形孔內之後，解除此保持，藉此，彈性擴大前述 捲繞電極體，直至達到前述圓形孔之直徑爲止；以及 固定步驟，其在使擴徑之前述捲繞電極體之直徑固定 不變動之後，自前述夾具拔出。 2 ·如申請專利範圍第1項之電池用捲繞電極之製造 方法，其中前述保持步驟中捲繞電極體之保持藉由以.至少 一對夾持體徑向夾持前述捲繞電極體來進行。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 ·如申請專利範圍第1項之電池用捲繞電極之製造 方法，其中前述保持步驟中捲繞電極體之保持藉由緊接著 前述捲繞步驟，維持前述捲繞輥對前述捲繞電極體之加壓 狀態來進行。 4 ·如申請專利範圍第1至3項中任一項之電池用捲 繞電極之製造方法，其中前述固定步驟之固定藉由熔接集 電體於前述捲繞電極體之二端來進行。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -14-