(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電基板（６０）上にインクのような塗膜（７０）を塗ることによって、前記集電基板（６０）上に前記塗膜（７０）を形成するステップ（Ｓ１００）と、
塗られた前記塗膜（７０）を乾燥し硬化するステップと、
被覆された集電基板（６０）を圧延することにより前記塗膜（７０）を圧縮する（calendering）ステップと、
レーザーアブレーションによって前記塗膜（７０）を除去して少なくとも一つのアレスタ（arrester）領域（４０）を形成するステップ（Ｓ２００）と、を含み、
前記アレスタ領域（４０）は、前記アレスタ領域（４０）での前記レーザーアブレーションにおけるレーザーの侵入深さを制御することによって、前記塗膜（７０）が除去されるとともに前記集電基板（６０）の一部の層が除去されて形成される、バッテリー電極を製造する方法。
【請求項２】
前記塗膜（７０）は、連続コーティング法で、前記集電基板（６０）の両面、及び／又は前記集電基板（６０）の全表面に塗りつけられている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくともひとつの前記アレスタ領域（４０）は、前記集電基板（６０）の少なくとも一面上にレーザーアブレーションによって形成されている、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記アレスタ領域（４０）が形成された直後に、連結つまみ（５０）によって前記アレスタ領域（４０）に前記集電基板（６０）との接点が生成される（Ｓ５００）、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
バッテリー電極を製造する前記方法は、レーザー切断（Ｓ４００）によって、バッテリー電極、及び／又は前記被覆された集電基板から切り取りを切断するステップを更に含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記アレスタ領域（４０）、及び／又はバッテリー電極は、実質的に、円形、環状、長方形、三角形、又は任意の好適な形に、又はそれらの切り取りとして形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
レーザーアブレーションの間（Ｓ３００）、及び／又はレーザー切断の間（Ｓ４００）、前記集電基板（６０）上にプロセスガス（process gas）が吹きつけられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
バルク状の集電基板（６０）と、
前記集電基板（６０）上の圧延塗膜（７０）と、
前記圧延塗膜（７０）を有さず前記集電基板（６０）が露出した領域であって、当該領域の前記集電基板（６０）の厚さが、前記圧延塗膜（７０）により被覆された被覆領域の前記集電基板（６０）の厚さよりも薄く、周囲の少なくとも半分以上が前記被覆領域により囲まれた、少なくとも一つのアレスタ（arrester）領域（４０）と、
を備える、バッテリー電極。
【請求項９】
請求項８に記載のバッテリー電極を含む、バッテリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリー電極、及びバッテリー電極の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、バッテリーは、充電不可能な一次電池と、充電可能な二次電池（充電バッテリーとも呼ばれる）を示す。バッテリーは、基礎化学の酸化還元反応、原料、電気的な価値（例えば、電圧や電気容量）、又は幾何学的、構造上の配置に基づいて、分類される。一例は、アルカリマンガン電池、亜鉛炭素電池、リチウム電池を含む。巻回電池と積層電池の間の内部構造に依存した差異も、示されている。巻回電池の場合には、上下に配置された電極及びセパレータの層は螺旋状に巻き上げられ、例えば円筒ハウジングを備える円形電池に取り付けられている。一方で、積層電池の場合には、多数の電極及びセパレータの層が上下に交互に積層されている。
【０００３】
図１は、一例として、積層されたバッテリーを示す。図１に示すように、陽極１０及び陰極２０は、バッテリーに交互に設けられている。セパレータ３０は、物理的及び電気的に二つの電極を分離させるために、陽極１０と陰極２０の間に各表面に設けられている。
【０００４】
しかし、セパレータ３０は、蓄積された化学エネルギーを電気エネルギーに変換するイオンを透過させなければならない。ガラス繊維やポリエチレンで構成される微小孔性の樹脂や不織布は、通常セパレータ３０に利用される。陽極１０は、陰極２０と同様にアレスタ領域４０で互いに連結され、その結果、同じ種類の全ての電極が相互接続されている。陰極２０及び陽極１０の連結つまみ５０（図２Ｂ参照）は、アレスタ領域４０上に取り付けられている。前記連結つまみは、バッテリーの対応する外部電圧ポール（outer voltage pole）と接続されている。
【０００５】
図２Ａは、アレスタ領域４０を備える陰極２０の平面図を示す。陰極２０は、上下に配置された陰極２０のアレスタ領域４０で互いに連結されている。図２Ｂに示すように、連結つまみ５０は、互いに連結されているアレスタ領域４０上に取り付けられている。前記連結つまみは、バッテリーが組み立てられた後にバッテリーの陰極と連結される。
【０００６】
バッテリー電極は、通常バルクとして作成され、又はバッテリーの製造時好適な電極形状に切り取られた材料によって巻かれている。図３に示すように、電極材料は、塗膜７０を備える集電基板６０を包含する。かかる場合に、電極材料は、外部に電圧や電流を放電するために、後の組立段階で必要とされる一つ又は二つ以上の被覆されていないアレスタ領域４０を有する。多数の同じ種類の電極は、金属連結つまみ５０が取り付けられているアレスタ領域４０で互いに接続されている。集電基板６０が両面で被覆されている場合に、アレスタ領域４０も両面に形成されている。かかる場合に、アレスタ領域は、必ずしも互いに逆に形成される必要は無く、図３に示すように相互の関連でオフセットされうる。
【０００７】
図４Ａ及び図４Ｂは、スロット・ダイス・システム（slot die system）３００による電極材料の製造方法を示す。インクのような塗膜７０が帯状のような集電基板６０に塗られ、被覆されていないアレスタ領域４０が形成されている。この塗布プロセスは、不連続の断続的な塗布、すなわち、図４Ａに示すように規則正しい又は不規則に中断する塗布、又は図４Ｂに示すように連続塗布によって実行される。しかし、これらの方法を用いて比較的複雑なアレスタ領域を形成することは、とても面倒である。従って、マスクをするステップが、通常用いられる。別の方法として、アレスタ領域４０は、ブラッシング又は同様な方法で集電基板６０上に露出されうる。
【０００８】
塗布後、塗膜を圧縮し、塗膜７０を乾燥させる時に生成された空洞を取り除くために、電極材料は艶出しされる。終了した電極材料は、それから巻き上げられ、更なる処理まで保管されうる。バッテリーの種類やバッテリーの形によって異なる好適な形は、バッテリーを製造するために、電極材料から切り取られ、又は打ち抜かれる。電極材料が切り取られた時には、アレスタ領域４０が存在することを確保することがさらに必要である。アレスタ領域４０を有する長方形の電極形状の例が、図２Ａに示されている。
【０００９】
図５は、巻回電池や積層電池用のバッテリーの製造プロセスを説明するために用いるフローチャートを示す。最初に、集電基板６０は、例えば間欠法を用いて、塗膜７０で被覆される（Ｓ１０）。ここで、多数の被覆されていないアレスタ領域４０が、インクのような膜を塗る時に中断又は停止することで形成される。次に、電極材料は、艶出しされる（Ｓ２０）。次に、好適な電極形状が、電極材料から切り取られ、又は打ち抜かれる（Ｓ３０）。ここで、打ち抜かれた形状は、アレスタ領域４０を有しなければならない。これらのステップは、陽極１０を製造する時と陰極２０を製造する時に実行される。次に、打ち抜かれた電極は、間にセパレータ３０を有する陽極１０及び陰極２０が交互に連続的に配置されるように（図１参照）、上下に配置される（Ｓ４０）。この場合、陰極２０のアレスタ領域４０、及び陽極１０のアレスタ領域４０は、各面に上下に配置され、互いに接続されている。次に、連結つまみ５０が、アレスタ領域上に取り付けられる（Ｓ５０）。この場合、上下に配置された陽極１０及び陰極２０の数は、バッテリーの種類や特性に依存して変化しうる。電極の配置が完了した後、前記電極はハウジングに挿入され、連結つまみ５０はハウジングの外部電圧ポール（outer voltage poles）に接続される（Ｓ６０）。巻回電池の場合には、電極配置も螺旋状に巻き上げられ、この状態でハウジングに挿入される。電解液が導入された後（Ｓ７０）、電池はシールされ（Ｓ８０）、最後に成形される（Ｓ９０）。
【００１０】
しかし、従来のバッテリー電極の製造方法においては、次の問題に直面する。例えば、マスキングのステップやコーティングをブラシで払うことによる被覆されていないアレスタ領域の生成は、とても複雑で高価である。スロット・ダイス・システムを用いて間欠的、又は連続的な塗布による代わりの製造方法では、電極材料の可能な形状、及び配置は、非常に制限される。バッテリーの様々な分野、特に携帯電話、ラップトップ、又は自動車等の設計製品での使用を考慮すると、バッテリー電極の構造の面での柔軟性が次第に要求されている。この場合、比較的小さいデバイスへの傾向が、特にバッテリー製造の難題をもたらす。第１に、比較的小さい寸法のバッテリーが開発され、第２に、できるだけデバイスの内部を最も効率的に利用するために複雑な形状がしばしば要求されている。さらに、間欠的な塗布法では、塗布領域とアレスタ領域との間に、規則的できれいなエッジ領域を生成することは困難である。
【００１１】
また、従来の方法で電極の様々な形状を実現することは、困難でかつ高価である。コストの理由で、巻回材料が電極材料として通常用いられ、前記巻回材料で塗膜７０に対してアレスタ領域４０が可能な位置は固定されている。しかし、結果として、電極形状の設計の自由度は、電極の各々がアレスタ領域４０を有する必要があるため、厳しく制限されている。加えて、アレスタ領域４０と一緒に好適な電極形状が切り取られたときに、多量の廃棄される過剰電極材料が生成される。例えば、アレスタ領域４０を含むように小さい電極が切り取られても、連続するアレスタ領域４０の間に位置する被覆基板の領域は、前記連続するアレスタ領域の間に長い距離がある場合には、もはや利用できない。結果として、材料の消費は増加し、製造方法はより費用がかかる。また、好適形状を切り抜くための専用のスタンピング・ダイス（stamping die）が、好適な電極形状毎に作られなければならない。しかし、これらのスタンピング・ダイスは、切削品質に対する高需要が理由で、とても高価である。
【００１２】
従来の製造方法で、連結つまみ５０を前記アレスタ領域に取り付け、互いに同じ種類の電極を接続させるために、アレスタ領域４０は予め被覆電極領域によって形成されている。しかし、これは、動的な電極材料が満たされないバッテリーの未使用空間を発生させる。結果として、バッテリーのサイズは、不必要に増加し、及び／又はバッテリーの外形が一定となる。
【００１３】
さらに、従来の製造方法で、あるいは保管中に、アレスタ領域４０は容易に汚染されうる。特に艶出しプロセスの場合に、不純物がアレスタ領域４０に付着しうる。これは、同じ種類の電極間や、電極と関連した連結つまみ５０との間の電気接続の品質に、悪影響を及ぼす。加えて、アレスタ領域４０は電極材料の製造時の艶出しプロセスの前に形成されるので、艶出しは、不均一な厚肉構造のため、より困難である。また、従来方法で形成されているアレスタ領域４０は、はっきりとしていない。特に、アレスタ領域４０のエッジ領域は、不適切かつ不均一に形成されうる。
【発明の概要】
【００１４】
そのため、本発明の目的は、低製造コストでアレスタ領域及びバッテリー電極を作るときに設計の自由度を最大にできるバッテリー電極、及びバッテリー電極の製造方法を特定することにある。
【００１５】
前記目的は、独立項の特徴によって達成られる。
【００１６】
本発明は、集電基板上に形成された塗膜をレーザーアブレーションによって除去して、アレスタ領域にするアイディアに基づいている。このようにして、塗膜は、アレスタ領域を開放させずに、広い表面領域で集電基板に連続的に形成されうる。被覆された集電基板の均一な厚みのため、艶出しプロセスは、さらに簡易化し、また良い品質で実施されうる。加えて、アレスタ領域の規定位置に制限されることなく、任意の好適な電極形状が、被覆された集電基板から切り取られる。結果として、電極材料は、少ない廃棄材料が生成されるように、より効率的に利用されうる。アレスタ領域を露出するためにレーザーを用いるため、アレスタ領域も、任意の好適な形状で、清潔で整ったエッジを有する任意の好適位置に、被覆集電基板に形成される。これは、設計の完全な自由と、表面領域で最適化されたアレスタ構造の生成の選択をもたらす。例として、アレスタ領域の表面等の電極の非使用領域は、減少される。例えば、被覆されていないアレスタ領域が、電極の被覆領域の内側に突出し、又は被覆領域内に形成されることにより、バッテリーにおける非使用容積も減少される。代わりに、アレスタ領域の外周の少なくとも半分は、被覆領域に囲まれうる。
【００１７】
カッティング、又はエッジングのレーザーシステム等の任意の好適なレーザーシステムは、レーザーアブレーションによって材料を除去するのに利用できる。切削誘導、及び侵入深さの点での高エッジ品質及び切削精度のため、高品質のアレスタ領域が生成されうる。さらに、超短レーザーパルスを利用するため、入力エネルギーが減少される。その結果、電極材料の熱負荷も低く維持される。好適なレーザーシステムは、コストの面でスロット・ダイス・システムに匹敵するので、高い購入コストは負担されない。
【００１８】
本発明の一つの観点によれば、バッテリー電極の製造方法が特定される。この方法で、塗膜は、集電基板に最初塗られる。次に、塗膜は、少なくとも一つのアレスタ領域でレーザーを用いて除去される。これは、パルスレーザー光線、又は連続レーザー光線によって実行される。電極の活性表面のサイズを増加させるために、塗膜は、集電基板の両面に形成されうる。次に、少なくとも一つのアレスタ領域が、いずれの集電基板の両面にも形成されうる。また、塗膜は、集電基板の両面の少なくとも一方を実質上完全に覆うように、自由縁やフリー領域を塗膜させないことが無く、形成されうる。塗布のために、ドクターブレード、コンマバー（comma bar）、キスコーティング（kiss coating）等の連続塗布方法が、好ましく利用される。結果として、低製造コストで、非常に高い処理信頼性、電極材料のより高い品質が、確保されうる。
【００１９】
他の実施形態で、アレスタ領域で塗膜がレーザーを用いて除去されるだけでなく、集電基板の表面の薄膜も除去される。その結果、新しく、きれいな表面が生成される。結果的に、アレスタ領域の不純物及び酸化層も除去され、電極と連結つまみの間の接触抵抗も減少する。連結つまみは、アレスタ領域が生成された直後、望ましくはアレスタ領域に接続される。アレスタ領域の生成は、塗膜の除去のみか、それとも塗膜及び集電基板の表面の除去から成りうる。従って、塗膜、及び／又は集電基板の表面層を除去するレーザーを用いることで、製造後のバッテリーに深刻なダメージを与え、短絡を生じさせる樹状突起の形成を生じさせる、例えばブラッシングの時に生成される研磨粒子、又は塗布残留物等の不純物の発生が避けられる。
【００２０】
本発明に係る方法の好ましい実施形態で、バッテリー電極は、少なくとも一つのアレスタ領域が生成される前と後のいずれかで、レーザーを用いて所定形状に切り取られる。このようにして、抜き取りダイス等の作られた特別な器具を用いずに、任意の好適な電極形状が選択されうる。結果として、バッテリー電極を製造する時の設計の自由は、更に増加し、操作手順は最適化される。処理される電極材料、又は省かれる道具の変更のため、動作時間及び追加の道具は、レーザーによってアレスタ領域を生成しバッテリー電極を切り抜くことで、省かれる。従って、アレスタ領域、又は他のバッテリー電極は、円形、半円、環状、長方形、三角形等の任意の好適な形状に生成される。また、アレスタ領域は、好適な方法で、被覆電極の表面に配置されうる。アレスタ領域は、その外周の比較的大部分、又は少なくとも半分が、被覆電極の表面によって囲まれるように、被覆電極の表面に突出することが望ましい。この場合、アレスタ領域の外周の残りの部分は、バッテリー電極の外部エッジに隣接しうる。代わりに、アレスタ領域は、被覆電極の表面内に完全に配置されても良い。これにより、バッテリーが組み立てられた時に、非使用の領域、又は死容積は、減る。その結果、同じバッテリーサイズと仮定すると、容量、及び体積エネルギー密度は増加する
【００２１】
また、少なくとも一つの切り抜きが、バッテリー電極に形成されうる。電極の切り抜きは、交互の電極配置の場合には、上下に配置された同じ種類の電極のアレスタ領域が、他の電極を介して互いに接続できるように、異なる種類の電極に形成されたアレスタ領域に対応することが望ましい。これは、例えば、電極のアレスタ領域が、被覆電極の領域の内側に突出し、または前記被覆電極の領域によって完全に囲まれた場合に、利点がある。バッテリー電極がレーザー切断によって切り抜かれる場合には、方法の順番を最適化するために、切り抜きは同様にレーザーを用いて切り抜かれる。
【００２２】
本発明の別の好ましい実施形態では、塗膜のレーザーアブレーションの間、及び／又は集電基板の表面層のレーザーアブレーションの間、及び／又はレーザー切断の間、プロセスガスが基板に吹き付けられる。結果として、レーザー加工によって生成された残留物は、加工の間にも取り除かれうる。また、酸化、又は他の望ましくない表面化学反応を抑えるプロセスガスが、利用できる。プロセスガスは、レーザー加工の間電極材料を冷やすために、好ましくは低温である。
【００２３】
集電基板、集電基板に形成された塗膜、及びレーザーを用いて前記塗膜を除去して生成されたアレスタ領域を含むバッテリー電極が、本発明別の観点として特定される。従って、アレスタ領域は、集電基板の被覆されていない領域によって形成される。バッテリー電極は、本発明に係る方法の上述した実施形態の何れかによって製造されうる。
本発明に係る方法の上述した実施形態の何れかによって製造されたバッテリー電極を含むバッテリーが、本発明の別の観点として特定される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、従来のバッテリーの電極配置の概略断面図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、従来のバッテリー電極の平面図を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、従来のバッテリー電極の平面図を示す。
【図３】図３は、従来の電極材料の断面図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、従来の電極材料の製造方法を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、従来の電極材料の製造方法を示す。
【図５】図５は、従来のバッテリー製造方法のフローチャートを示す。
【図６】図６は、本発明の第１の実施形態に係るバッテリー電極を示す。
【図７】図７は、本発明の他の実施形態に係るバッテリー電極を示す。
【図８】図８は、本発明の他の実施形態に係るバッテリー電極を示す。
【図９】図９Ａ−図９Ｃは、本発明に係る製造プロセス間の電極材料の断面図を示す。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態に係る製造方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は、高エネルギー密度、及び熱安定性を有するリチウムイオンバッテリーを例に挙げて以下に説明される。しかし、本発明は、リチウムイオンバッテリーに限定されるものでは無く、他の好適なバッテリーに適用されうる。
【００２６】
リチウムイオンバッテリーにおいて、陽極１０の集電基板６０は、例えば黒鉛、カーボンブラック、及び溶媒を含む塗膜７０で被覆されている銅で構成される。本発明によれば、アレスタ領域４０の塗膜７０が除去され、その結果、アレスタ領域４０の集電基板６０は露出される。ニッケルを含む連結つまみ５０は、陽極１０のアレスタ領域４０に取り付けられうる。陰極２０の場合には、集電基板６０は、例えばアルミニウムを含み、酸化還元反応を寄与する活性材料である、バインダー、カーボンブラック、黒鉛、及び溶剤を含む塗膜７０で被覆されている。陰極の連結つまみは、好ましくは、アルミニウム等を含む。
【００２７】
図６は、アレスタ領域４０が、外周で、集電基板６０上の塗膜７０に主に隣接する本発明に係るバッテリー電極を示す。陽極１０と陰極の両方は、内側のアレスタ領域４０、及び切り抜き８０を有する。切り抜き８０は、組立時に異なる種類の各電極のアレスタ領域４０に対応する位置に形成される。陽極１０の切り抜き８０は、電極の組立時に陽極１０のアレスタ領域４０の上又は下に位置するように、配置される。図６の矢印は、組立時の電極配置を示し、陽極１０及び陰極２０のいずれも、上下に交互に配置されている。この場合、セパレータ３０（不図示）は、陽極１０と陰極２０の間に配置されている。前記セパレータは、微光フィルム又は不織布を含むことができる。連結つまみ５０は、電極の組立前に、それぞれ、陽極１０の少なくとも一つのアレスタ領域上、及び陰極２０の少なくとも一つのアレスタ領域上に取り付けられうる。しかし、連結つまみ５０は、電極の組立後に、例えば超音波溶接によって、アレスタ領域４０上に取り付けられることが望ましい。この実施形態では、電極のアレスタ領域４０が、異なる種類の電極において切り抜き８０の反対に位置しているので、陽極１０、及び陰極２０は、それぞれアレスタ領域４０で同時に互いに電気的に接続できる。
【００２８】
内部アレスタ領域、又は内側に突出するアレスタ領域を有する陰極のみ、又は陽極のみ形成することも可能である。二つの電極のうちの他方は、隆起型のアレスタ領域を有する従来の方法に従って形成される。
【００２９】
図７は、本発明に係るバッテリー電極の別の実施形態を示す。図７に示す陽極１０が、中央に円形の切り抜き８０を有する一方で、陰極２０は、中央に対応するアレスタ領域４０を有する。陽極１０のアレスタ領域４０は、外周エッジに形成されており、その結果、陰極２０は、この位置に切り抜き８０を有する。上述したように、同じ種類の電極のアレスタ領域４０は互いに接続され、連結つまみ５０は、陽極１０及び陰極２０のアレスタ領域４０にそれぞれ取り付けられている。
【００３０】
図８は、本発明に係るバッテリー電極の別の例を示す。この実施形態では、アレスタ領域４０は、塗膜７０によって完全に囲まれている。この場合、陽極１０は、二つのアレスタ領域４０ａ、４０ｂを有し、陰極２０は、二つの対応する切り抜き８０ａ、８０ｂを有する。この場合、一つの連結つまみ５０は、陽極１０の二つのアレスタ領域４０ａ、４０ｂのそれぞれに取り付けられる。一つの電極に複数のアレスタ領域を形成することは、電圧消失を改善し、抵抗を減らすことにつながる。
【００３１】
バッテリー電極の製造方法の一例を以下に説明する。本発明によれば、集電基板６０は、図９Ａに示すように、最初に、大部分の表面領域と両面に塗膜７０で被覆される。しかし、集電基板６０は、大部分の表面領域、又は実質的に一方の面のみに被覆されても良い。塗膜７０は、液体状態で集電基板６０に塗られる。ドクターブレード、コンマバー、又はキスコーティング等の簡素な連続塗布技術が、この場合利用されても良い。次に、塗膜７０は乾燥され、又は硬化される。乾燥状態の塗膜７０の厚みは、例えば約２５μｍである。塗膜７０が乾燥、又は硬化された後に、被覆された集電基板６０は、塗膜７０を圧縮するために艶出しされる。集電基板６０の均一厚さのため、艶出し工程は簡易化され、より効率的に実行される。その結果、電極材料の品質が改良される。また、被覆された集電基板６０は、巻回材料として保管され、後続の工程の電極材料として利用される。
【００３２】
図９Ｂに示すように、次に、アレスタ領域４０の塗膜７０がレーザーアブレーションによって除去され、真下に位置する集電基板６０が露出することで、少なくとも一つのアレスタ領域４０が、被覆された集電基板６０に形成される。レーザーアブレーションの場合には、材料が、レーザーアブレーションの作用を受けることで、表面から除去される。一例として、高エネルギー密度を有するパルスレーザーアブレーションが、この目的に利用される。熱伝導によって体積へエネルギーが非常に遅く輸送されるので、照射エネルギーは表面の非常に薄い層に集中する。結果として、表面は非常に熱せられ、材料は、突然蒸着又は溶融される。レーザー光の十分な吸収を確保するために、レーザー光線の波長は、除去される材料の機能に応じて選択される。波長が１０７０ｎｍであるイッテルビウムレーザーを有するエッチング、又は切断レーザーシステムが、利用されるのが望ましい。しかし、他の気体、固体、又はファイバーレーザーも、利用されうる。処理過程の間、除去された材料を切り口から排除し、又は表面での望まれない化学反応を防ぐために、プロセスガス又は放射ガスも表面に導かれうる。材料が蒸着又は溶融されて、害の無い不純物が発生される。
【００３３】
アレスタ領域４０がレーザーアブレーションによって生成されるので、好ましいアレスタ形状、及びアレスタ配置が形成される。特に、アレスタ領域４０は、バッテリー電極から突出しないように、基板表面に配列される。結果として、同じ電気特性と仮定すると、エネルギー密度／体積の比は増加し、バッテリーのサイズも減少する。同じ種類の電極が接続され、又は連結つまみ５０がアレスタ領域４０に取り付けられる直前に、アレスタ領域４０が形成されることが望ましい。一例として、アレスタ領域４０での溶接接触により、上下に配置された同じ種類の電極は互いに接続されうる。かかる場合に、連結つまみ５０は、同時にアレスタ領域４０の一つに取り付けられる。アレスタ領域４０は電極材料が更に処理される少し前に形成されるので、新しく、きれいな表面が、同じ種類の電極間での接点設置、連結つまみ５０の取り付けに利用できる。結果として、酸化表面、及び不純物等のアレスタ領域４０の保護層が避けられる。
【００３４】
アレスタ領域４０の塗膜７０だけでなく、図９Ｃに示すように、集電基板６０の薄層も、レーザーによって除去することが可能である。高レベルの切断精度を有するレーザーシステムによって、レーザーの侵入深さが正確に制御される。その結果、材料除去の深さは、要求通りに選択される。従って、アレスタ領域４０の集電基板６０は、電気の接触抵抗を減らすために、ターゲットとされた方法で薄くなりうる。また、電気接触のための表面状態は、結果として改良される。
【００３５】
図１０は、本発明に係るバッテリーの製造方法のフローチャートを示す。最初に、インクのような塗膜７０が、約８〜２０μｍの厚さの金属片を有する集電基板６０の広い表面、又は実質全体に塗られる（Ｓ１００）。乾燥状態で約２５μｍの厚みの塗膜７０が乾燥又は硬化された後、乾燥の際に生成される空洞や凹凸を塗膜７０から取り除くために、均一に皮膜された集電基板６０が艶出しされる（Ｓ２００）。艶出しされ被覆された集電基板６０は、更に処理される迄、巻回材料として保管される。バッテリー電極を仕上げるために、被覆された集電基板６０の事前に指定されたアレスタ領域４０の塗膜７０は、レーザーアブレーションによって除去される（Ｓ３００）。電気接触の表面品質を改善するために、アレスタ領域４０の集電基板６０の薄層が追加で除去されうる。次のステップＳ４００で、電極、及び切り取り８０は、被覆された集電基板６０から好適な形状に切り取られる。電極、又は切り取り８０は、レーザーによって切り取られることが望ましいが、代わりに、切り抜く装置が利用されても良い。ステップＳ４００とＳ３００の順序は、逆転しても良い。次に、陽極１０及び陰極２０は、同じ種類の電極のアレスタ領域４０が互いに逆に位置するように、交互に上下に配置される。陰極２０の切り取り８０が、逆に、陽極１０のアレスタ領域４０間に配置される。次に、同じ種類の電極のアレスタ領域４０は、例えば超音波溶接によって互いに接続され、一つの連結つまみ５０はアレスタ領域に取り付けられる（Ｓ５００）。代わりに、連結つまみ５０は、電極の組立前に、陰極２０又は陽極１０の一つに取り付けられても良い。
【００３６】
その後のステップは、バッテリーの従来の製造方法に対応する。電極配置は容器に挿入され、連結つまみ５０はバッテリーの外部電圧ポールに接続される（Ｓ６０）。次に、電解液が導入され（Ｓ７０）、電池がシールされる（Ｓ８０）。最後に、成形が実行される（Ｓ９０）。
【００３７】
本発明によれば、バッテリー電極は、被覆された集電基板にレーザーアブレーションによってアレスタ領域が生成されることで、費用効率が高い方法で高品質に製造される。複雑な輪郭も、切断誘導及びレーザーの侵入深さの点での高い切断精度のために、正確かつ迅速に切り取られ、又は取り除かれる。また、レーザーシステムを利用してアレスタ領域が、任意の位置、及びコンピュータで設計された好適な形状に成形されるので、設計の自由度の最大化も可能である。特に、アレスタ領域は、バッテリー電極の外周から突出せず、むしろバッテリー電極の被覆領域の内部に突出するように、形成される。結果として、同じバッテリーサイズと仮定すると、高容量、及び高エネルギー密度が達成される。また、空間が最適化されたアレスタ領域も形成され、その結果、レーザーアブレーションによって完全に必要な領域のみが露出される。これは、余分な被覆されていない電極表面、及び加えて材料の除去のための更なる動作ステップを軽減する。また、バッテリー電極の製造は、最少量の数量であっても、費用効率が高い。その結果、個別に作られるバッテリーも、低レベルの経費、かつ低コストで製造される。また、製造及び材料利用の観点での柔軟性も増加する。また、被覆集電基板の単純な連続塗布技術が、アレスタ領域を生成するレーザーを使用することで、利用できる。その結果、製造工程は、更に費用効率が高まる。また、十分に被覆された集電基板は、艶出しやすく、保管しやすい。接触前にアレスタ領域が生成されるので、接触領域での不純物や保護層が避けられ、本発明の製造方法を利用することで、接触抵抗も減少する。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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