(57)【要約】【課題】集電棒の先端と有底筒型外装缶の底部との接触による内部短絡防止機能を備える筒型電池を簡易迅速に製造することが可能な筒型電池の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】集電棒１を巻芯として正極板５とセパレータ４と負極板３の積層体を巻回してなり、集電棒１が正負一方の電極板と電気的に接続されている電極体を、有底筒型外装缶７内に収納して有底筒型外装缶７と他の一方の電極板とを電気的に接続させた筒型電池１００の製造方法であって、有底筒型外装缶７内に電解液を注入する注入ステップと、有底筒型外装缶７内に絶縁板６を有底筒型外装缶7の底部に落下させる落下ステップと、落下ステップの後、集電棒1の先端が有底筒型外装缶7の底部の絶縁板６に近接又は当接するように、前記電極体を有底筒型外装缶７内に挿入する電極体挿入ステップとを含み、絶縁板６として、前記電解液より比重の大きいものを用いる【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電棒を巻芯として正極板とセパレータと負極板との積層体を巻回してなり、集電棒が正負一方の電極板と電気的に接続されている電極体を、有底筒型外装缶内に収納して当該有底筒型外装缶と他の一方の電極板とを電気的に接続させた筒型電池の製造方法であって、
前記有底筒型外装缶内に電解液を注入する注入ステップと、
絶縁板を前記有底筒型外装缶の底部に落下させる落下ステップと、
前記落下ステップの後、前記有底筒型外装缶の底部の絶縁板に、前記集電棒の先端が近接又は当接するように、前記電極体を前記有底筒型外装缶内に挿入する電極体挿入ステップと
を含み、
前記落下ステップでは、前記絶縁板として、前記電解液より比重の大きいものを用いる
ことを特徴とする筒型電池の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁板は、比重が１．５よりも大きい
ことを特徴とする請求項１記載の筒型電池の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁板の材質は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、四フッ化エチレン樹脂の少なくとも何れかである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の筒型電池の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁板の外径としては、前記有底筒型外装缶の内径ｄの１／２より大きく、ｄより小さいものを用いる
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の筒型電池の製造方法。
【請求項５】
電解液と、集電棒を巻芯として正極板とセパレータと負極板の積層体を巻回してなり、集電棒が正負一方の電極板と電気的に接続されている電極体とを有底筒型外装缶内に収納し、当該有底筒型外装缶と他の一方の電極板とを電気的に接続させた筒型電池であって、
前記有底筒型外装缶内の底部には、前記電解液より比重の大きい絶縁板が配設され、
前記電極体は、前記集電棒の先端が前記絶縁板に近接又は当接するように、前記有底筒型外装缶内に挿入されている
ことを特徴とする筒型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有底筒型外装缶内に電極体を収納した筒型電池に関し、特に、電極と電気的に接続された有底筒型外装缶と電極体との接触による内部短絡を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ノートパソコン、ＰＤＡ等の携帯機器用電源としてリチウムイオン電池などの二次電池が普及している。リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質電池は、高いエネルギー密度を有し、高容量であるので、上記のような携帯機器用電源として広く利用されている。
このような非水電解質電池の中でも特に有底円筒型外装缶に巻回型電極体を挿入したタイプの電池は、正極・負極の対向面積が大きく、大電流を取り出しやすいことから、上記携帯機器に広く用いられている。
【０００３】
また、電池に対して小型化の要請もあり、その例として特許文献１には電極板を集電棒に巻回してなる、直径が６．５ｍｍの非水電解質電池が開示されている。このように集電棒に巻回することによって、集電構造を簡易にでき、上記のような比較的細く小型の電池を簡易に製造することができる。
なお、このような比較的細い電池の製造において、特許文献１にて開示されているように、電極体を外装缶内に挿入し、その後電解液を注入する方法が採用されてきたが、このような手順で作製すると電解液が電極体中に浸透しづらいため、製造効率が低下するという問題があった。よって、電解液を外装缶内に注液後、電極体を挿入する製造方法が好ましい。
【０００４】
一方、このような円筒型電池に強い振動が加わると、図３に示すように、負極板１３と電気的に接続され、巻回型電極体の巻芯となる集電棒１１の先端が、正極板１４と電気的に接続されている有底円筒型外装缶１７の底部と接触し、内部短絡が生じることがあるので、このような集電棒１１の先端と有底円筒型外装缶１７の底部との接触を防止するため、集電棒１１の先端に電気絶縁性キャップを有する巻回型電極体を備えた円筒型電池が特許文献２に開示されている。
【０００５】
これにより、強い衝撃により振動が加わっても、集電棒１１の先端と有底円筒型外装缶１７の底部とが接触して内部短絡が生じるのを防止することができる。
【特許文献１】特開２００５−９３１８６号公報
【特許文献２】特開２００５−８５５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に開示されている巻回型電極体を作成するには、電極体を形成した後に、集電棒の先端に電気絶縁性キャップを被せる工程が必要となり、円筒型電池の製造工程が煩雑になるという問題を有する。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、集電棒の先端と有底筒型外装缶の底部との接触による内部短絡防止機能を備える筒型電池を簡易迅速に製造することが可能な筒型電池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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、集電棒を巻芯として正極板とセパレータと負極板との積層体を巻回してなり、集電棒が正負一方の電極板と電気的に接続されている電極体を、有底筒型外装缶内に収納して当該有底筒型外装缶と他の一方の電極板とを電気的に接続させた筒型電池の製造方法であって、前記有底筒型外装缶内に電解液を注入する注入ステップと、絶縁板を前記有底筒型外装缶の底部に落下させる落下ステップと、前記落下ステップの後、前記有底筒型外装缶の底部の絶縁板に、前記集電棒の先端が近接又は当接するように、前記電極体を前記有底筒型外装缶内に挿入する電極体挿入ステップとを含み、前記落下ステップでは、前記絶縁板として、前記電解液より比重の大きいものを用いる。
【０００８】
又、前記絶縁板の材質は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（PFA）、四フッ化エチレン樹脂（PTFE）の少なくとも何れかであることとすることができる。
又、本発明は、電解液と、集電棒を巻芯として正極板とセパレータと負極板の積層体を巻回してなり、集電棒が正負一方の電極板と電気的に接続されている電極体とを有底筒型外装缶内に収納し、当該有底筒型外装缶と他の一方の電極板とを電気的に接続させた筒型電池であって、前記有底筒型外装缶内の底部には、前記電解液より比重の大きい絶縁板が配設され、前記電極体は、前記集電棒の先端が前記絶縁板に近接又は当接するように、前記有底筒型外装缶内に挿入されていることとすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成では、有底筒型外装缶に電解液を注入後に絶縁体を落下させる場合に、絶縁板の比重が電解液の比重よりも大きいので、電解液中において、絶縁体を容易に落下させることができ、簡単に絶縁板を有底筒型外装缶の底部に配設させることができる。
又、先に絶縁板を有底筒型外装缶の底部に配設し、その後に電解液を注入した場合においても、絶縁板が浮き上がるのを防止し、絶縁板を底部に沈んだままの状態に保つことができる。
【００１０】
従って、注入ステップ、落下ステップの後に電極体を有底筒型外装缶内に挿入する際に、浮き上がった絶縁体に挿入路を妨げられることなく、簡単に有底筒型外装缶内に挿入することができる。
従って、上記構成を備えることにより、集電棒の先端と有底筒型外装缶の底部との接触による内部短絡防止機能を備える筒型電池を簡易迅速に製造することができる。
【００１１】
ここで、前記絶縁板は、比重が１．５ｇ／ｃｍ３よりも大きいこととすることができる。
これにより、非水電解質電池に用いられる電解液は通常１．５ｇ／ｃｍ３よりも小さいので、電解液の種類にかかわらず、電解液中において、絶縁体を容易に落下させることができ、簡単に絶縁板を有底筒型外装缶の底部に配設させることができる。比重が１．５ｇ／ｃｍ３よりも大きい絶縁板としては、例えばPFA、PTFEなどの材料の絶縁板が好適である。
【００１２】
ここで、前記絶縁板の外径としては、前記有底筒型外装缶の内径ｄの１／２より大きく、ｄより小さいものを用いることとすることができる。
これにより、有底筒型外装缶の底部における絶縁板の落下位置が有底筒型外装缶底部の中心部からはずれた場合にも、絶縁板のいずれかの部分が有底筒型外装缶底部の中心部に配設されるため、有底筒型外装缶底部の中心部付近に配される集電棒と、絶縁板とを確実に接触させることができ、集電棒と有底筒型外装缶との間の絶縁性を維持することができる。
【００１３】
又、絶縁板の外径が、有底筒型外装缶の内径ｄよりも小さいので、絶縁板を容易に有底筒型外装缶内に挿入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態）
＜構成＞
図１は、本実施の形態に係る円筒型電池１００の構造示す断面図である。
円筒型電池１００は、絶縁板６、有底円筒型外装缶７、巻回型電極体８から構成される。
【００１５】
（絶縁板６）
絶縁板６は、電解液の比重より、大きい比重の材料で構成される。非水電解質電池に用いられる電解液は通常１．５ｇ／ｃｍ３よりも小さいので、絶縁板６の比重は、１．５ｇ／ｃｍ３より大きいものが望ましい。例えば、比重が２．１５のテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、比重が２．１７の四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を用いることができる。
【００１６】
これにより、後述する後述する円筒型電池１００の製造方法において、電解液の種類にかかわらず、電解液中において、絶縁体６を容易に落下させることができ、簡単に絶縁板６を有底円筒型外装缶７の底部に配設させることができる。
又、後述の実施例のごとく比重が約１．２の電解液を用いる場合は、比重が１．３０のポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を絶縁板６の材料として用いることができる。
【００１７】
絶縁板６の外径は、有底円筒型外装缶７の内径（ｄ）の１／２よりも大きく、ｄよりも小さいことが望ましい。
これにより、後述する円筒型電池１００の製造方法において、有底円筒型外装缶７の底部における絶縁板６の落下位置が有底円筒型外装缶７の底部の中心部からはずれた場合にも、絶縁板６のいずれかの部分が有底円筒型外装缶７の底部の中心部に配設されるため、有底円筒型外装缶７の底部の中心部付近に配される集電棒１と、絶縁板６とを確実に接触させることができ、集電棒１と有底円筒型外装缶７との間の絶縁性を維持することができる。
【００１８】
（有底円筒型外装缶７）
有底円筒型外装缶７は、水平断面が真円状の円筒体の容器であり、内部に絶縁板６と巻回型電極体８を収納する。
有底円筒型外装缶７は、正極板５と電気的に接続され、正極端子として機能する。
有底円筒型外装缶７の材質としては、導電性のものであればよく、鉄やステンレススチールでもよいが、電池重量を軽量化する観点から、軽量で、かつ、安価なアルミニウムやアルミニウム合金を用いるのが望ましい。
【００１９】
又、有底円筒型外装缶７の内径は、１０ｍｍ以下であることが望ましい。
（巻回型電極体８）
巻回型電極体８は、集電棒１、集電棒１の端部に挿入された絶縁ガスケット２、集電棒１に巻回された負極板３とセパレータ４と正極板５とから成る積層体とから構成される。
（集電棒１）
集電棒１は、負極板３と抵抗溶接され、負極板３と電気的に接続されており、その頭部は、負極端子として機能する。
【００２０】
又、集電棒１の胴部の先端は、絶縁板６に当接している。これにより、負極端子として機能する集電棒１の先端が、正極端子として機能する有底円筒型外装缶７の底部と接触するのを防止し、内部短絡が生じないようにしている。
なお、集電棒１の胴部の先端は、絶縁板６に近接していることとしてもよい。
集電棒１の材質としては、例えば、ステンレス鋼を用いることができる。
【００２１】
（絶縁ガスケット２）
有底円筒型外装缶７の開口部を、かしめ固定により封止するために、集電棒１の端部に挿入されている。
絶縁ガスケット２の材料としては、例えば、高分子製のポリプロピレン、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）を用いることができる。
【００２２】
（積層体）
積層体は、集電棒１を巻芯として、正極板５と負極板３とがセパレータ４を挟んで渦巻状に巻回されて構成されている。
＜製造方法＞
（正極板５の作製）
コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）からなる正極活物質と、アセチレンブラックまたはグラファイト等の炭素系導電剤と、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）からなる結着剤とを、質量比９０：５：５の割合で量り採り、これらをＮ−メチルピロリドンからなる有機溶剤等に溶解させた後、混合し、正極活物質のスラリーを調製する。
【００２３】
次に、この正極活物質スラリーを、ダイコーターまたはドクターブレード等を用いて、厚さ２０μｍのアルミニウム箔からなる正極芯体の両面に均一に塗布した後、塗布後の正極芯体を乾燥機内に通して加熱して上記有機溶剤を除去し、乾燥正極芯体を作製した。その後、この乾燥正極芯体を、ロールプレス機によりその厚みが０．１６ｍｍとなるように圧延し、１０７ｍｍ×４２ｍｍの正極板５を作製する。
（負極板３の作製）
黒鉛からなる負極活物質と、スチレンブタジエンゴムからなる結着剤と、カルボキシメチルセルロースからなる増粘剤とを、質量比９８：１：１の割合で量り採り、これらを適量の水と混合し、負極活物質スラリーを調製する。
【００２４】
次に、この負極活物質スラリーを、ダイコーターまたはドクターブレード等を用いて、厚さ１２μｍの銅箔からなる負極芯体の両面に均一に塗布した後、塗布後の負極芯体を乾燥機内に通して加熱して水分を除去し、乾燥負極芯体を作製した。その後、この乾燥負極芯体を、ロールプレス機によりその厚みが０．１４ｍｍとなるように圧延し、１１１ｍｍ×４３．５ｍｍの負極板３を作製する。
（セパレータ４の作製）
ポリエチレン製の微多孔性膜（厚み０．０２２ｍｍ）を幅４５．５ｍｍ×長さ２２０ｍｍに切断し、乾燥してセパレータ４を作製する。
（巻回型電極体８の作製）
ステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる導電性の集電棒１（最大外径：φ１．５ｍｍ）の一端に、高分子（例えば、ポリプロピレン）製の絶縁ガスケット２を挿入し、さらに、作製した負極板３を集電棒１に抵抗溶接し、正極板５、負極板３を、セパレータ４を間にし、かつ正負の各極板の幅方向の中心線を一致させて重ね合わせた後、巻取り機により集電棒１を中心にして巻回し、最外周が正極板５となるように巻回型電極体８を作製する。
（電解液の作製）
エチレンカーボネート（ＥＣ）と、プロピレンカーボネート（ＰＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）を体積比２５：５：７０で混合した混合溶媒に、電解質塩としてＬｉＰＦ6を、１Ｍ（モル／リットル）になるよう溶解させ、電解液を作製する。なお、電解液の比重は約１．２ｇ／ｃｍ３である。
（絶縁板６の選択）
電解液の比重（約１．２）より、大きい比重の材質の絶縁板を、絶縁板６として用いる。例えば、比重が２．１５のテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、比重が２．１７の四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、比重が１．３０のポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を用いることができる。
【００２５】
又、上記材料を複数組み合わせた絶縁板を、絶縁板６として用いることとしてもよい。
なお、本実施の形態では外形が直径７．２ｍｍ（直径・厚みなど）でＰＦＡ製の絶縁板を用いた。
（円筒型電池１００の作製）
図２に本実施の形態に係る円筒型電池１００の製造工程を示す。以下、図２を参照して、上記製造工程について説明する。
【００２６】
図２（ａ）に示す水平断面が直径（内径）７．８ｍｍの真円状の円筒体であるアルミニウム（Ａｌ）製の有底円筒型外装缶７内に、図２（ｂ）に示すように、作製した電解液を適量（例えば、５００ｍｇ）注入する。
次に、図２（ｃ）に示すように、注入した電解液中へ、選択した絶縁板６（例えば、ＰＦＡ）を落下させ、絶縁板６を有底円筒型外装缶７の底部に配設する。
【００２７】
絶縁板６は、電解液よりも比重が大きいので、容易に有底円筒型外装缶７の底部に沈み、浮き上がることはない。
次に、図２（ｄ）に示すように、作製した巻回型電極体８を有底円筒型外装缶７内に挿入し、集電棒１を底部の絶縁板６に当接又は近接させる。
このとき、絶縁板６は、電解液との比重差により、底部に沈んだ状態にあるので、挿入途中で、絶縁体６と接触することなく、巻回型電極体８を容易に挿入させることができる。
【００２８】
次に、図２（ｅ）に示すように、有底円筒型外装缶７の開口部を、絶縁ガスケット２を介したかしめ固定により封止し、直径７．８ｍｍ高さ５５．０ｍｍの円筒型電池１００を作製する。
このように、本実施の形態に係る円筒型電池１００の製造方法を用いることにより、集電棒１の先端と有底円筒型外装缶７の底部との接触による内部短絡を防ぐ絶縁板６を、簡単な工程により、迅速に有底円筒型外装缶７の底部に配設することができる。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されないのは言うまでもない。
例えば、本実施の形態においては、円筒型電池の作製工程において、有底円筒型外装缶７内に電解液を注入した後に、電解液中へ絶縁板６を落下させて絶縁板６を有底円筒型外装缶７の底部に配設することとしたが、先に絶縁板６を有底円筒型外装缶７の底部に配設した後に、電解液を注入することとしてもよい。
【００３０】
この場合においても、電解液を注入した際に、電解液との比重差により、絶縁体６は、沈んだままの状態を保つことができる。
又、本実施の形態においては、外装缶の形を円形としたが、円形に限らず、楕円形であっても良いし、多角形（例えば、四角形）であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、有底筒型外装缶内に電極体を収納した筒型電池に関し、特に、電極と電気的に接続された有底筒型外装缶と電極体との接触による内部短絡を防止する技術として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施の形態に係る円筒型電池１００の構造示す断面図である。
【図２】本実施の形態に係る円筒型電池１００の製造工程を示す。
【図３】円筒型電池において、強い振動が加わった場合に、集電棒が有底円筒型外装缶の底部に接触する様子を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１、１１  集電棒
２、１２  絶縁ガスケット
３、１３  負極板
４、１４  セパレータ４
５、１５  正極板
６        絶縁板
７、１７  有底円筒型外装缶
８      巻回型電極体
１００  円筒型電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008091127.tif 000005