(57)【要約】【課題】正極活物質密度の高い正極板を捲回する際に、捲回による正極の破損を防ぎ、生産性が向上した非水電解液電池を提供する。【解決手段】集電体の両面に電極合剤を塗工した正極板と負極板とをセパレータを介し、捲回構成した極板群と電解液をケース内に収容して作成する非水電解液電池において、前記正極には、前記電極合剤で覆われた塗工部と前記電極合剤の集電体が露出した未塗工部を有し、前記未塗工部に集電用のリードを接続し、さらに前記未塗工部との境界部の前記塗工部の電極合剤に剥がし加工を施されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電体の両面に電極合剤を塗工した正極板と負極板とをセパレータを介し、捲回構成した極板群と電解液をケース内に収容して作成する非水電解液電池において、
前記正極には、前記電極合剤で覆われた塗工部と前記電極合剤の集電体が露出した未塗工部を有し、前記未塗工部に集電用のリードを接続し、さらに前記未塗工部との境界部の前記塗工部の電極合剤に剥がし加工を施されていることを特徴とする非水電解液電池。
【請求項２】
前記剥がし加工により、加工部の電極合剤が電極から部分的に除去され、前記加工部の電極合剤の厚みが未加工部の電極合剤厚みの２／３以下であることを特徴とする請求項１記載の非水電解液電池。
【請求項３】
前記剥がし加工を施す箇所が極板塗工端から５ｍｍ以内であることを特徴とする請求項１記載の非水電解液電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解液電池の製造法に関し、特に電極合剤塗工端面の加工処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の非水電解液電池では、高容量化のため正極活物質密度を上昇させると正極板が硬くなり、捲回中に破損するため、信頼性および生産性を低下させていた。そのため、さまざまな捲回中の破損対策が提案されている。
【０００３】
例えば、捲回中の破損対策としては、正極板の折り曲げ部分に溶剤を接触させ、密度を低くする構成が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、正極板の折り曲げ部分に斑点状凹部を設けることにより、捲回中の破損を防ぐ取組がなされていた（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−３１０６１７号公報
【特許文献２】特開２００３−３４６８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、高容量電池では、電池内に異物が混入し、電極間で短絡を引き起こした場合、電池内に大電流が流れ、電池の安全性を著しく低下させるために、電極合剤塗工部と未塗工部の境界部分に絶縁テープを配し、短絡防止を図っているが、前記絶縁テープを配すること、例えば捲回先頭部分の正極板活物質層を曲げて捲回することにより、捲回先頭部分の巻内側の合剤が圧縮され、その際の合剤にかかる応力を、絶縁テープの糊剤面で固定することによって全応力が集電体側に集中し破損する場合がある。
【０００６】
また、電極合剤塗工部と電極合剤未塗工部を有する高容量電池では、高密度な極板を作製するために、過度の圧延が施されるため、極板の塗工端から５ｍｍ程度までの部分に局所的に密度が高い部分が発生する。
【０００７】
特に捲回内周に集電体を配し、また内周の捲回径が小さい円筒形電池においては、捲回中に破損しやすい箇所が前記の極板の電極合剤塗工端面付近の局所であるため、前記の溶媒接触や斑点状凹部を設けると、加工部分の面積が広くなり、電極合剤の脱落が捲回時に多くなり、電圧不良を発生させるため、高容量製品の生産性を低下させることから、前記電極破損が起こらない正極活物質密度の正極板を使わざるをえず、高容量化は困難であった。
【０００８】
本発明は、正極活物質密度の高い正極板を捲回する際に、捲回による正極の破損を防ぎ、生産性が向上した高容量の非水電解液電池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】
これらの従来の課題を解決するために、本発明の非水電解液電池は、集電体の両面に電極合剤を塗工した正極板と負極板とをセパレータを介し、捲回構成した極板群と電解液をケース内に収容して作成する非水電解液電池において、前記正極には、前記電極合剤で覆われた塗工部と前記電極合剤の集電体が露出した未塗工部を有し、前記未塗工部に集電用のリードを接続し、さらに前記未塗工部との境界部の前記塗工部の電極合剤に剥がし加工を施されているものである。この時、正極板は、最も合剤圧縮応力がかかる巻き始め側の
捲回の内周側の合剤は少なくとも除去された、もしくは集電体から合剤が剥がれた状態である。
【００１０】
この構成により、合剤圧縮応力による正極板の破損を防ぐことができるため、生産性を向上できる。
【００１１】
また、電極には活物質が部分的に残っていても構わない。この時、前記剥がし加工により、加工部の電極合剤が電極から部分的に除去され、前記加工部の電極合剤の厚みが未加工部の電極合剤厚みの２／３以下であることが好ましい。
【００１２】
また、極板の最も合剤密度が高い部分を除去するためにも未塗工部との境界部分から５ｍｍ以内の合剤が除去されている、もしくは集電体から剥がされていることが好ましい。
【００１３】
本発明の合剤除去加工を行うことによって、捲回先頭部分の正極板活物質層を曲げて捲回することにより、捲回先頭部分の巻き内側の合剤が圧縮され、その際の合剤にかかる応力をテープで固定することによって全応力が集電体側に集中し破損していたものが、合剤密度が最も高い部分を除去した、もしくは剥がした極板を使用することにより、芯材に応力がかからなくなるため、破損を防ぐことができ、高容量品の生産性を向上できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、正極活物質密度の高い正極板の捲回において正極板の破損をさせることなく、生産性の向上した非水電解液電池を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明による正極板の側面図を図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。１０は、捲回方向を示す矢印である。
【００１６】
また、従来の正極板の側面図を図２に示す。正極板は電極合剤塗工部１と集電体２からなり、圧延により電極合剤塗工部の塗工端から５ｍｍ以下の部分に局所的に密度が高い部分３がある。図１（ａ）は、前記高密度部分を巻きの内周側、外周側の両面とも除去している。（ｂ）は前記高密度部分を巻きの内周側のみ除去している。また（ｃ）は巻きの内周側の高密度部分を部分的に除去し、合剤厚みをその他部分の２／３以下まで除去している。
【００１７】
図１（ｂ）に未塗工部の短絡防止テープ４（以降、塗工端テープと記す）を貼り付けた捲回先頭部の状態を図３（ａ）、（ｂ）に示す。図３（ａ）は正面図で、（ｂ）はその背面図、（ｃ）は側面図である。集電体２には集電用リード５が配され、両面にテープ４が配される。そして、巻きの外側のテープの下には、局所的に高密度の合剤部分３が配され、巻きの内側のテープの下には、合剤が配されない状態となっている。
【００１８】
図４（ａ）に正極板を捲回したときの断面図を示す。正極板を巻芯のＲ形状に沿って捲回するが、そのとき捲回の内側の合剤には圧縮応力６が加わる。そして、集電体２には引っ張り応力７が加わる。この圧縮応力６は、Ｒ形状が小さいほど大きくなる、つまり捲回の先頭部分になればなるほど圧縮応力が大きくなる。更に捲回先頭部の内面の合剤面は図４（ａ）のように絶縁テープが覆い、合剤を固定してしまうため、合剤の圧縮ができなくなり、圧縮応力は、集電体への負荷応力８となって加わる。そのため、負荷応力と引っ張り応力に対して集電体の破断限界を超えると、正極板の破損を発生してしまう。そして、この部分の密度が高いほど、破損は顕著となる。
【００１９】
そこで、図４（ｂ）のように巻きの内側の合剤を除去すると、捲回時に発生する圧縮応
力が生じず、集電体２には引っ張り応力７のみが発生する。また、その引っ張り応力７も図４（ａ）よりも小さく、塗工端テープが集電体に張り付くことによって、引っ張り応力を相殺する力が働く。このことによって、集電体の破損を防ぐことができる。
【００２０】
また、図１（ｃ）のような、合剤が一部除去されている場合も、巻き内側の合剤が少なくなるために、捲回時に発生する圧縮応力が小さくなる上、塗工端テープの貼りつきも少なく、集電体にかかる負荷も低減され、効果は小さいが、集電体の破損を防ぐことができる。
【００２１】
そのため、高容量品のように密度が高く、また厚い正極の捲回においても生産性を向上できる。
【実施例１】
【００２２】
本実施例では、捲回機は、皆藤製作所製ＫＡＷ−４ＢＴＱＨ−Ｍを使用した。巻芯は、図４で示すように、φ３．５の巻芯９を用い、ＬｉＣｏＯ２を主成分とし、活物質密度を３５００ｋｇ／ｍ３とし、集電体はアルミニウム（ＪＩＳ品番、Ａ３００３）、厚み１５μmを使用し、合剤部厚みは片側８０μmとした正極板を使用し、負極板としては、カーボン系を主成分とする負極板を使用した。また、セパレータは、旭化成(株）製のポリエチレン系セパレータを使用した。また、短絡防止テープは、ＰＰテープを使用し、幅を１６ｍｍとし、それぞれ合剤面への覆い代を３ｍｍに設定した。そして、巻きの内周側の高密度部分を部分的に除去し、合剤厚みを０μｍ、４０μｍ、６０μｍとしたそれぞれの正極板に対し、１００セル分捲回し、そのときの破損発生回数を（表１）に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
（表１）より正極塗工端の高密度合剤部の厚みをその他部分の厚みの２／３以下まで合剤厚みを削減することにより、捲回における集電体破損による正極板の破損を防ぐことができることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の生産性の良い円筒形非水電解液電池の製造法により製造された円筒形非水電解液電池は、安価な民生用のポータブル機器の電源などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）合剤剥がし加工を両面施した本発明の正極板の模式側面図、（ｂ）合剤剥がし加工を捲回内周側の面に施し、完全に合剤を除去した本発明の正極板の模式側面図、（ｃ）合剤剥がし加工を捲回内周側の面に施し、部分的に合剤を除去した本発明の正極板の模式側面図
【図２】従来の正極板の模式図
【図３】（ａ）本発明の合剤剥がし加工を施した正極板の正面図、（ｂ）本発明の合剤剥がし加工を施した正極板の背面図、（ｃ）（ａ）図の模式側面図
【図４】（ａ）正極板を捲回した際に発生する応力の模式図、（ｂ）巻きの内周側の合剤を除去した正極板を捲回した際に発生する応力の模式図
【図５】本発明の実施例で用いた巻芯の模式図
【符号の説明】
【００２７】
１    合剤面
２    集電体
３    密度が部分的に高い合剤
４    合剤除去部分
５    リード
６    圧縮応力
７    引っ張り応力
８    負荷応力
９    巻き芯
１０    捲回方向
【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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