(57)【要約】【課題】集電用リードを不要にするとともに、所望の電池性能を有するリチウムイオン電池を提供する。【解決手段】正極板１８は、幅方向一端側に未塗布部位２４を設けて正極活物質２６が塗布され、負極板２０は、幅方向他端側に未塗布部位２８を設けて負極活物質３０が塗布される。未塗布部位２４、２８が互いに反対方向に突出するとともに、正極活物質２６および負極活物質３０が互いに対向しかつ幅方向に略一致するように配置されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板および負極板がセパレータを介装して巻回された極板群を電池缶内に収容して構成されるリチウムイオン電池であって、
前記正極板は、幅方向一端側に未塗布部位を設けて正極活物質が塗布され、
前記負極板は、前記幅方向一端側とは反対側の幅方向他端側に未塗布部位を設けて負極活物質が塗布され、
前記正極板および前記負極板のそれぞれの未塗布部位が、互いに反対方向に突出して正極集電板および前記電池缶の缶底または負極集電板に溶接されるとともに、
前記正極板の前記正極活物質および前記負極板の前記負極活物質が、互いに対向しかつ幅方向に略一致するように配置されることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項２】
正極板および負極板がセパレータを介装して巻回された極板群を電池缶内に収容するリチウムイオン電池の製造方法であって、
帯状の正極集電体に幅方向に所定の間隔ずつ離間しかつ長手方向に沿って正極活物質を塗布する工程と、
帯状の負極集電体に幅方向に所定の間隔ずつ離間しかつ長手方向に沿って負極活物質を塗布する工程と、
前記正極集電体を長手方向に沿ってスリットするとともに、所定の長さ毎に切断することにより、幅方向一端側に未塗布部位を有する正極板を形成する工程と、
前記負極集電体を長手方向に沿ってスリットするとともに、所定の長さ毎に切断することにより、前記幅方向一端側とは反対側の幅方向他端側に未塗布部位を有する負極板を形成する工程と、
前記正極板および前記負極板のそれぞれの未塗布部位が互いに反対方向に突出し、かつ前記正極活物質および前記負極活物質が互いに幅方向に略一致するように配置した状態で、セパレータを介装して巻回することにより前記極板群を得る工程と、
前記正極板の前記未塗布部位を正極集電板に溶接するとともに、前記負極板の前記未塗布部位を前記電池缶の缶底または負極集電板に溶接する工程と、
を有することを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状の正極板および負極板がセパレータを介装して巻回された極板群を電池缶内に収容して構成されるリチウムイオン電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電池の組立工程において、帯状の正極板および負極板をセパレータを挟んで巻回することにより極板群が形成された後、この極板群が電池缶内に収容されるとともに、前記電池缶内に電解液を注液する作業が行われている。
【０００３】
正極板および負極板は、通常、帯状の集電体に活物質を長手方向に電池１本分のピッチで間欠塗布することにより作成されている。そして、巻回機では、活物質のピッチ誤差が累積しないように、毎回、該活物質の未塗布部位を検出して集電用リードの溶接、保護テープ（絶縁テープ）の貼り付け、および巻回等の煩雑な作業が行われている。このため、巻回機では、未塗布部位の検出および調整作業等に相当な時間を要してしまい、本来の巻回作業の生産性が著しく低下するという問題がある。
【０００４】
さらに、正極板および負極板には、それぞれ集電用リードが溶着されるため、この集電用リードをロール体として巻き戻し軸に掛け替える際に巻回作業が停止されて生産性の低下が惹起されてしまう。しかも、集電用リードの断面積が小さいため、電池の内部抵抗が上がってしまうという不具合がある。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１に開示されているように、帯状の正極と負極とを互いに上下方向にずらし、セパレータを間に介在させて巻回した渦巻状電極体の上下電極突出端のそれぞれに、リード片をなす延長部を一体に設けた金属無地板よりなる集電体を配置し、超音波溶接により集電体と電極突出端とを溶接した後、電池ケース内に組み込む電池の製造法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５６−４５５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の従来技術では、正極と負極が互いに上下方向にずれた状態で巻回されるため、前記正極に塗布された正極活物質と前記負極に塗布された負極活物質とが幅方向にずれて配置されることになる。しかしながら、特にリチウムイオン電池では、正極活物質と負極活物質が互いに幅方向にずれると、電池反応に局所的な不具合が発生し易く、所望の性能を有するリチウムイオン電池を得ることができないという問題が指摘されている。
【０００８】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、集電用リードを不要にして効率的な電池製造作業が可能になるとともに、所望の電池性能を有するリチウムイオン電池およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するために、本発明に係るリチウムイオン電池およびその製造方法では、正極板の幅方向一端側に未塗布部位が設けられるとともに、負極板の幅方向他端側に未塗布部位が設けられ、それぞれの未塗布部位が集電体として正極集電板および電池缶の缶底または負極集電板に溶接される。
【００１０】
その際、正極活物質および負極活物質が互いに対向しかつ幅方向に略一致するように配置されている。これにより、集電用リードを不要にしてリチウムイオン電池の製造作業が効率的に遂行され、生産性の向上が容易に遂行される。しかも、正極活物質および負極活物質が幅方向にずれることがないため、所望の性能を有するリチウムイオン電池を容易かつ確実に製造することが可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明に係るリチウムイオン電池およびその製造方法では、極板群を構成する正極板および負極板のそれぞれの未塗布部位が互いに異なる方向に突出するとともに、前記正極板の正極活物質および前記負極板の負極活物質が互いに対向しかつ幅方向に略一致するように配置される。このため、集電用リードが不要になるとともに、正極活物質と負極活物質が幅方向にずれることによる電池反応の局所的な不具合が発生することがなく、所望の電池性能を有する高品質なリチウムイオン電池を容易かつ効率的に製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るリチウムイオン電池の概略縦断面説明図である。
【図２】前記リチウムイオン電池の要部拡大縦断面説明図である。
【図３】前記リチウムイオン電池を構成する極板群の分解斜視説明図である。
【図４】前記極板群の積層状態を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態に係るリチウムイオン電池の製造方法を説明する工程図である。
【図６】塗布工程の斜視説明図である。
【図７】スリット工程の斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係るリチウムイオン電池１０の縦断面説明図であり、図２は、前記リチウムイオン電池１０の要部拡大縦断面説明図である。
【００１４】
リチウムイオン電池１０は、有底円筒形状を有する電池缶１２と、この電池缶１２内に電解液（図示せず）とともに封入される極板群１６とを備える。極板群１６は、正極板１８と負極板２０とをセパレータ２２ａ、２２ｂを介装して巻回することにより構成されている。
【００１５】
図３および図４に示すように、正極板１８は、長手方向（矢印Ａ方向）に電池１本分の長さを有しており、その幅方向（矢印Ｂ方向）上端側（一端側）に未塗布部位２４を設けて正極活物質２６が塗布されている。負極板２０は、同様に、長手方向に電池１本分の長さを有するとともに、幅方向下端側（他端側）に未塗布部位２８を設けて負極活物質３０が塗布されている。負極活物質３０の幅方向の長さＨ１は、正極活物質２６の幅方向の長さＨ２よりも大きく設定されている。正極板１８および負極板２０の間に介装されてこれらを絶縁するセパレータ２２ａ、２２ｂの幅方向の長さＨ３は、Ｈ３＞Ｈ１（＞Ｈ２）の関係を有するように設定されている。
【００１６】
極板群１６は、テープ３２により巻き止めされており（図１参照）、その上方に突出する正極板１８の未塗布部位２４に正極集電板３４が溶接されるとともに、その下方に突出する負極板２０の未塗布部位２８に負極集電板３６が溶接される。
【００１７】
電池缶１２は、その一端側に開口３８を有するとともに、この開口３８の近傍に位置して環状溝部４０が形成される。開口３８に封口部品４２が固定され、この封口部品４２と正極集電板３４とが導電板４４を介して電気的に接続される。正極集電板３４上には、絶縁板４５が配設されている。負極集電板３６は、電池缶１２の内底部４６に溶接されている。なお、負極集電板３６を用いずに、負極板２０の未塗布部位２８を、直接、電池缶１２の内底部４６に溶接してもよい。
【００１８】
このように構成されるリチウムイオン電池１０を製造する方法について、以下に説明する。
【００１９】
本実施形態では、図５に示すように、活物質塗布工程Ｓ１と、スリット工程Ｓ２と、巻回工程Ｓ３と、組立工程Ｓ４とを有している。活物質塗布工程Ｓ１では、図５（ａ）および図６に示すように、正極集電体５０がロールから巻き戻されるとともに、その巻き戻し途上に塗布機５２ａ、５２ｂおよび５２ｃが配設される。塗布機５２ａ〜５２ｃは、正極板１８の未塗布部位２４の幅寸法に対応する間隔ずつ離間するとともに、それぞれの塗布幅が前記正極板１８の正極活物質２６の幅寸法に設定されている。
【００２０】
そこで、正極集電体５０がロールから巻き戻されて再びロールに巻き込まれる間に、塗布機５２ａ〜５２ｃの作用下に、幅方向に３条の正極活物質２６が未塗布部位２４に挟まれた状態で塗布される。次いで、図５（ｂ）および図７に示すように、スリット工程Ｓ２において、正極活物質２６が長手方向にストライプ状にかつ幅方向に３条に形成された正極集電体５０は、ロールから巻き戻されながらスリッタ５４ａ、５４ｂおよび５４ｃを介してスリットされる。
【００２１】
このスリット工程Ｓ２では、スリッタ５４ａ〜５４ｃを介してそれぞれ幅方向一端側に未塗布部位２４を有する正極集電体５０ａ〜５０ｃが得られ、この正極集電体５０ａ〜５０ｃがそれぞれロール状に巻回される。さらに、正極集電体５０ａ〜５０ｃは、それぞれ電池１本分の長さ毎に切断されて正極板１８が形成される（図５（ｃ））。
【００２２】
一方、図５（ｄ）に示すように、帯状の負極集電体５６は、正極集電体５０と同様に、塗布機５８ａ、５８ｂおよび５８ｃを介して幅方向に３条の負極活物質３０が長手方向にストライプ状に形成されるとともに、所定の幅寸法に設定された未塗布部位２８が設けられる。次に、図５（ｅ）に示すように、所定間隔離間するスリッタ６０ａ、６０ｂおよび６０ｃを介して負極集電体５６がスリットされ、幅方向他端側に未塗布部位２８を有する負極集電体５６ａ、５６ｂおよび５６ｃが得られる。負極集電体５６ａ〜５６ｃは、電池１本分に対応する長さ毎に切断されて負極板２０が形成される（図５（ｆ））。なお、負極板２０には、所定の幅寸法に設定された金属リチウム６２が貼り付けられている。
【００２３】
次いで、巻回工程Ｓ３では、下側からセパレータ２２ａ、負極板２０、セパレータ２２ｂおよび正極板１８の順に重ね合わせた状態で巻回されて極板群１６が形成され、その巻き端がテープ３２により巻き止めされる。その際、図４および図５（ｇ）に示すように、負極板２０の未塗布部位２８が下方に突出する一方、正極板１８の未塗布部位２４が上方に突出し、かつ負極活物質３０と正極活物質２６が幅方向（矢印Ｂ方向）に略一致するように配置されている。このため、図２および図５（ｈ）に示すように、極板群１６は、上端側に正極板１８の未塗布部位２４のみが突出する一方、下端側に負極板２０の未塗布部位２８のみが突出している。
【００２４】
そこで、組立工程Ｓ４では、極板群１６の上端、すなわち、正極板１８の未塗布部位２４に正極集電板３４が溶接され、この極板群１６の下端、すなわち、負極板２０の未塗布部位２８に負極集電板３６が溶接される（図５（ｉ））。さらに、極板群１６が電池缶１２内に挿入され、負極集電板３６がこの電池缶１２の内底部４６に溶着されるとともに、正極集電板３４と封口部品４２とが導電板４４により電気的に接続される。そして、電池缶１２の開口３８側にかしめ処理が施され、リチウムイオン電池１０が得られる（図５（ｊ））。なお、組立工程Ｓ４において、電池缶１２に環状溝部４０が形成されるとともに、この電池缶１２内に電解液（図示せず）が充填されている。
【００２５】
この場合、本実施形態では、正極板１８の幅方向一端側に未塗布部位２４が設けられるとともに、負極板２０の幅方向他端側に未塗布部位２８が設けられる。そして、未塗布部位２４に正極集電板３４が溶接される一方、未塗布部位２８に負極集電板３６が溶接され、あるいは、前記未塗布部位２８が電池缶１２の内底部４６に直接溶接されている。
【００２６】
従って、正極板１８および負極板２０に集電用リードを溶着する必要がなく、巻回工程Ｓ３において、集電用リードロールの掛け替え作業に起因する生産性の低下等を惹起することがない。また、断面積の小さな集電用リードを使用する際に惹起されていたようなリチウムイオン電池１０の内部抵抗が上昇するという不具合が発生することもない。しかも、正極集電体５０および負極集電体５６に対して長手方向に電池１本分ずつのピッチで活物質を間欠塗布する際のように、毎回、未塗布部位を検出する必要がなく、巻回工程Ｓ３を一挙に効率的かつ簡単に遂行することが可能になる。
【００２７】
さらに、本実施形態では、図３および図４に示すように、正極板１８と負極板２０は、それぞれの未塗布部位２４、２８が互いに反対方向に突出して配置されるとともに、正極活物質２６と負極活物質３０が幅方向に略一致して構成されている。これにより、特に、リチウムイオン電池１０の電池反応に局所的な不具合が発生することがなく、所望の電池性能を有するリチウムイオン電池１０を効率的に製造することができるという効果が得られる。
【符号の説明】
【００２８】
１０…リチウムイオン電池      １２…電池缶
１６…極板群                  １８…正極板
２０…負極板                  ２２ａ、２２ｂ…セパレータ
２４、２８…未塗布部位        ２６…正極活物質
３０…負極活物質              ３４…正極集電板
３６…負極集電板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011238628.tif 000008
【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年9月21日(2011.9.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板および負極板がセパレータを介装して巻回された極板群を有するリチウムイオン電池であって、
前記正極板及び前記負極板は、幅方向一端側に未塗布部位を設けて活物質が塗布され、
前記正極板の正極活物質および前記負極板の負極活物質が、互いに対向しかつ幅方向に略一致するように配置され、
前記セパレータの幅方向の両端が、前記正極板の前記正極活物質塗布領域の幅方向の両端、及び前記負極板の前記負極活物質塗布領域の幅方向の両端よりも突出している
ことを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項２】
請求項１記載のリチウムイオン電池において、
前記極板群の最外周がセパレータである
ことを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項３】
請求項１又は２記載のリチウムイオン電池において、
前記正極活物質の前記正極板の幅方向の塗布長をＨ２、前記負極活物質の前記負極板の幅方向の塗布長をＨ１、前記セパレータの幅方向の長さをＨ３とし、長さＨ３＞塗布長Ｈ１＞塗布長Ｈ２の関係を満たす
ことを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池において、
前記正極板及び前記負極板のそれぞれの未塗布部位が、互いに反対方向に突出している
ことを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項５】
正極板および負極板がセパレータを介装して巻回された極板群を有するリチウムイオン電池の製造方法であって、
帯状の正極集電体に幅方向に所定の間隔ずつ離間しかつ長手方向に沿って正極活物質を塗布する工程と、
帯状の負極集電体に幅方向に所定の間隔ずつ離間しかつ長手方向に沿って負極活物質を塗布する工程と、
前記正極集電体を長手方向に沿ってスリットするとともに、所定の長さ毎に切断することにより、幅方向一端側に未塗布部位を有する正極板を形成する工程と、
前記負極集電体を長手方向に沿ってスリットするとともに、所定の長さ毎に切断することにより、幅方向一端側に未塗布部位を有する負極板を形成する工程と、
前記セパレータの幅方向の両端が、前記正極板の前記正極活物質塗布領域の幅方向の両端、及び前記負極板の前記負極活物質塗布領域の幅方向の両端よりも突出するように該セパレータを介装して巻回することにより前記極板群を得る工程と、を有する
ことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記極板群を得る工程において、前記極板群の最外周がセパレータになるように巻回する
ことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のリチウムイオン電池の製造方法において、
前記負極板を形成する工程において、正極集電体の幅方向一端側とは反対側の幅方向他端側に未塗布部位を有する負極板を形成する
ことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。