(57)【要約】      （修正有）【課題】集電タブを取り付けのために切断したセパレータ部分の剥離除去が容易な電池の製造方法を提供する。【解決手段】負極集電体１１の、負極集電タブを取付けるための接合面１５および接合裏面を除く両面上に負極活物質層１２ａをぞれぞれ施す第一工程、接合面における負極集電体１１の表面に剥離容易な有機高分子層２を形成する第二工程、上記活物質層および上記有機高分子層の上にセパレータ一３２ａを接着剤層３１ａを介して取り付ける第三工程、接合面１５の上記セパレータ部分および上記接着剤層部分を切断除去して切開面を形成する第四工程、および上記切開面上に負極集電タブを取付ける第五工程を含む。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータの両面に接着剤層を介して取り付けられた活物質層を有する電池の製造方法であって、集電体の、集電タブ取付のための接合面を除く片面または両面上に活物質層を施す第一工程、上記接合面における集電体の表面に上記接着剤層および／または上記集電体の上記表面に対して剥離容易な有機高分子層を形成する第二工程、上記活物質層および上記有機高分子層の上に上記セパレータを上記接着剤層を介して取り付ける第三工程、上記接合面上の上記セパレータ部分および上記接着剤層部分を切断除去して切開面を形成する第四工程、および上記切開面上に上記集電タブを取付ける第五工程を含むことを特徴とする電池の製造方法。
【請求項２】
上記第一工程において上記集電体の両面上に活物質層を施した場合において、上記接合面の裏面についても上記第二工程〜上記第四工程と同様にして活物質層のない接合裏面および上記セパレータ部分および上記接着剤層部分が切断除去された切開裏面を形成し、且つ上記第五工程における上記集電タブの取り付けを超音波溶接により行うことを特徴とする請求項１記載の電池の製造方法。
【請求項３】
上記有機高分子層は、上記接着剤層に対してよりも上記集電体の上記表面に対して一層剥離容易であることを特徴とする請求項２記載の電池の製造方法。
【請求項４】
上記第四工程において、上記切開面および上記切開裏面では集電体の表面が露出するように有機高分子層の少なくとも一部も上記セパレータ部分および上記接着剤層部分と共に切断除去されることを特徴とする請求項２または請求項３記載の電池の製造方法。
【請求項５】
上記第二工程において形成する有機高分子層の幅を上記切開面の幅より広くすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の製造方法に関し、詳しくは量産性に優れた二次電池電池の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話やノ−トパソコン等の携帯電子機器に対する小型・軽量化の要望が非常に高まり、携帯用電子機器に搭載される二次電池には、高電圧、高エネルギー密度、安全性、形状の任意性等の特性の一層の向上が要求されている。携帯用電子機器に使用される二次電池として、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池がある。
【０００３】
これら二次電池電池の製造方法として、正極および負極とセパレータとを接着性樹脂により予め接合させることにより、外的な圧力を加えることなく正極／セパレータ／負極の間をイオンが流通し電気的な接触を保持させることが可能な、且つ金属製の外装缶を必要としない二次電池製造法が、後記特許文献１により従来公知である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１７２６０６号公報（請求項１）
【０００５】
また特許文献１開示された上記二次電の製造法は、次の通りである。即ち、一対の長尺の集電体の表面に、それぞれ、長手方向に所定ピッチで離間して設けた、集電タブを取り付けるための接合面を除いて、活物質層を形成して、一対の電極とし、一方の電極の活物質層上の全面に長尺のセパレータを接着剤で貼り合わせ、電極とセパレータとを一体化し、該一方の電極の接合面を検出手段により検出し、接合面の上のセパレータを切断し、切断したセパレータを粘着テープにより接合面から引き剥がして接合面を露出させて切開面とし、切開面に残存する接着剤を除去し、帯状の集電タブを切開面又はその反対面に接合してタブ付き電極ロールとし、該他方の電極には集電タブを接合し、該タブ付き電極ロールのセパレータと、該他方の電極の活物質層とを接着剤で接合して、一方の電極と他方の電極とを貼り合わせて電池体を形成する。
【０００６】
その際、セパレータの電極との接着強度が低いと、前述した製造時のいくつかの工程、例えば巻回時やプレス時などで受ける応力にてセパレータと電極が剥離してしまう問題がある。このため、生産性向上の観点から、セパレータと電極の接着強度は高い方が望ましい。しかしながら、電極とセパレータ層間の接着剤の接着強度を向上させると、上記接合面の上のセパレータを切断し、切断したセパレータを粘着テープにより接合面から引き剥がして接合面を露出させる工程において、切断したセパレータの剥離が困難となり、電極の量産上で大きな問題なっている。一方、電極とセパレータ層間の接着剤の接着強度が強くなると、前記粘着テープの強度を強化して無理に剥離しようとすると、電極そのものを破損してしまうという別の問題が発生する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、電極にセパレータを接合した発電要素体を含む電池において、電極とセパレータ層間の接着剤の接着強度が強固でありながら、集電タブを取り付けのために切断したセパレータ部分の剥離除去が容易な電池の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る電池の製造方法は、セパレータの両面に接着剤層を介して取り付けられた活物質層を有する電池の製造方法であって、集電体の、集電タブ取付のための接合面を除く片面または両面上に活物質層を施す第一工程、上記接合面における集電体の表面に上記接着剤層および／または上記集電体の上記表面に対して剥離容易な有機高分子層を形成する第二工程、上記活物質層および上記有機高分子層の上に上記セパレータを上記接着剤層を介して取り付ける第三工程、上記接合面上の上記セパレータ部分および上記接着剤層部分を切断除去して切開面を形成する第四工程、および上記切開面上に上記集電タブを取付ける第五工程を含むことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下においては、負極／セパレータ一体物を製造し、それと正極とを接着する方法について詳述するが、本発明ではその反対、即ち正極／セパレータ一体物を製造し、それと負極とを接着するようにしてもよいことは勿論である。
【００１０】
図１〜図８は、本発明の電池の製造方法における実施の形態１を説明するものであって、図１は電池の製造における一部の製造工程図、図２は負極／セパレータ一体物の部分平面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図、図４は製造途上における負極の部分平面図、図５は製造途上における負極の部分断面図、図６は製造途上における負極の他の部分断面図、図７は正極の部分平面図、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。図２〜図６において、負極１は、負極集電体１１、負極活物質層１２ａ，１２ｂ、負極集電タブ１４、接合面１５、切開面１６、接合裏面１７、および切開裏面１８を含んでいる。また図２〜図４において、負極／セパレータ一体物３は、負極１、接着剤層３１ａ，３１ｂ、セパレータ一３２ａ，３２ｂ、および保護テープ３３を含んでいる。図３〜図６において２は有機高分子層であり、図５および図６において４は粘着テープである。図７および図８において、正極５は、正極集電体５１、正極活物質層５２ａ，５２ｂ、正極集電タブ５４、接合面５５、および接合裏面５７、および保護テープ５８を含んでいる。
【００１１】
つぎに負極／セパレータ一体物３の製造方法について説明する。先ず、広幅で且つ長尺の、例えば長さ数１０ｍ乃至数１００ｍ程度の負極集電体１１の両面に、各長手方向に所定ピッチで離間して設けた負極集電タブ１４を取付のための接合面１５および接合裏面１７を除いて負極活物質層１２ａ，１２ｂがそれぞれ施与されて負極１が形成される。負極集電体１１としては、導電性の金属、例えばニッケル、銅、ニッケルめっきを施した銅、などの帯状片が用いられる。つぎに接合面１５に、剥離容易な有機高分子層２が形成される。負極活物質層１２ａ，１２ｂを形成する負極活物質としては、斯界で周知あるいは公知のものが用いられてよい。
【００１２】
有機高分子層２の形成する有機高分子としては、電池動作時の性能上に影響が少なく、且つ負極集電体１１や接着剤層３１ａに対して易剥離性のものであれば特に制限はなく用いることができる。有機高分子の例を挙げると、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンなどのポリオレフィン類、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルエチルアクリレート共重合体などの共重合体類、アクリル樹脂やメタクリル樹脂などのアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリテトラフルオルエチレン、ポリクロルトリフルオルエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッソ系樹脂、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコ−ルなどのその他樹脂類、天然ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴムなどのゴム類などである。それらのうちでは、低極性高分子類、就中、誘電率が２．５程度以下であって、溶媒に溶解して溶媒溶液とし、それの塗布乾燥により薄い有機高分子層２を形成し得るもの、例えばフッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂などが好ましい。
【００１３】
有機高分子層２の厚みは、要は有機高分子層２が易剥離性の機能を奏し得ればよく、一般的には０．１μｍ〜１０μｍ程度、好ましくは１μｍ前後程度が適当である。また有機高分子層２は、任意の方法で形成されてよく、例えば上記樹脂の有機溶媒溶液、例えばフッ素系樹脂の溶媒溶液（株式会社泰成商会社製・ＦＰ１０５４シリーズ）をインクの代わりに筆記具用フェルトペンに充填した物を用いて、定規状の治具をあてがい、接合面１５に塗布し、乾燥して形成される。有機溶媒としては、有機高分子層２を形成する有機高分子の種類に応じて適宜選択すればよく、例えば当該有機高分子がフッ素系樹脂である場合には、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）が好ましい。
【００１４】
負極集電体１１（あるいは負極１）は、この段階では上記した通りの長尺であるので、上記の作業後にローラに巻きつけていくので、上記有機溶媒としては常温で速やかに乾燥するものが望ましく、上記のフッ素系樹脂の溶媒溶液は、常温において数秒程度で乾燥し、その後常温で数分で約１μｍの有機高分子層２を形成するので特に好ましい。
【００１５】
なお有機高分子層２の幅Ｗ１（図４参照）は、切開面１６の幅Ｗ２よりも若干広くしておくことが望ましい。これらを同一幅に形成すると、それぞれの相対位置を精度よく位置合わせする必要があって作業性、生産性の面で不適切である。またさらに当該相対位置を精度よく位置合わせできなかった場合や、幅Ｗ１が幅Ｗ２よりも狭い場合は、切開面１６にセパレータ３２ａと接着剤層３１ａとの接合層が含まれるため、セパレータ３２ａの剥離に失敗する場合がある。
【００１６】
つぎに負極活物質層１２ａおよび有機高分子層２の上にセパレータ３２ａが接着剤層３１ａを介して接着され、また負極活物質層１２ｂの上にセパレータ３２ｂが接着剤層１３ｂを介して接着され、かくして負極／セパレータ一体物３が得られる。なおセパレータ３２ａ，３２ｂを形成するセパレータ一材としては、斯界で周知あるいは公知のものが用いられてよい。
【００１７】
つぎに負極／セパレータ一体物３に負極集電タブ１４を取り付ける方法について、図１および図４〜図６により説明する。ステップＳ１において、上記にローラに巻かれた広幅長尺の負極／セパレータ一体物３が巻き出し引き延ばされ、ステップＳ２において所定の間隔で配置された複数の、上下一対の刃物からなるスリッターにより所定幅に切断され、再び巻き取られる。
【００１８】
ステップＳ３において、所定幅に切断された長尺の負極／セパレータ一体物３の各接合面１５中に切開面１６を形成するために、図５に示すようにセパレータ一３２ａの外面から有機高分子層２の裏面（負極集電体１１の表面）に達する二本の切り目１６１が入れられる。この切り目は、例えば炭酸ガスレーザの照射により入れることができる。ついでセパレータ一３２ａの外面の二本の切り目１６１間に粘着テープ４があてがわれ（図５参照）、矢印Ａの方向に移動される（図６参照）。かくすると有機高分子層２と負極集電体１１との間の易剥離性と切り目１６１が入れられていることに基づいて、有機高分子層２の一部が負極集電体１１から剥離して二本の切り目１６１間の有機高分子層２部分、接着剤層３１ａ部分およびセパレータ一３２ａ部分が、図６に示すように、粘着テープ４に粘着して切断除去され、切開面１６が形成される。上記と同様の方法にて各接合裏面１７中に切開裏面１８が形成される。
【００１９】
ステップＳ４において、上記ステップＳ３にて形成された切開面１６における負極集電体１１の露出面を清浄にするために、例えば有機高分子層２を形成していた有機高分子を溶解し得る溶剤を染み込ませた不織布などを当該露出面に押し当て、上記面の残存物が拭き取られる。
【００２０】
ステップＳ５において、負極／セパレータ一体物３は、タブ付けを行なう超音波溶接機に送られ、負極集電タブ１４が各切開面１６内の負極集電体１１の露出面に超音波溶接される。その際、十分な接合強度を得るには、切開面１６のみならず、その反対面の切開裏面１８における有機高分子層２部分（図示せず）、接着剤層３１ｂ部分およびセパレータ一３２ｂ部分をも除去しておくことが重要となる。その理由は、超音波溶接を行う場合、溶接される金属（銅やニッケルなど）に比べ、セパレータや残存する接着剤が柔らかく、これが一種の緩衝材となって超音波溶接の振動エネルギーを逃がし、接合強度を低下させるためである。
【００２１】
ステップＳ６において負極／セパレータ一体物３各負極集電タブ１４の上および各負極集電タブ１４近傍のセパレータ３２ａ上に、図２に示すように、保護テープ３３が貼られる。その後、ステップＳ７において、複数の負極集電タブ１４が接合された負極／セパレータ一体物３は、巻き取り装置によりロール状に巻き取られ、かくして図３に示す断面構造を有する、負極集電タブ１４付きの負極／セパレータ一体物３が得られる。
【００２２】
つぎに正極５の製造方法について説明する。先ず、負極１の製造の場合と同様の広幅で且つ長尺の、例えば長さ数１０ｍ乃至数１００ｍ程度の正極集電体５１の両面に、各長手方向に所定ピッチで離間して設けた正極集電タブ５４を取付のための接合面５５および接合裏面５７を除いて正極活物質層５２ａ，５２ｂがそれぞれ施与されて正極５が形成される。正極集電体５１としては、導電性の金属、例えばニッケル、銅、ニッケルめっきを施した銅、などの帯状片が用いられる。ついで接合面５５に、前記した負極集電タブ１４の場合と同様にして超音波溶接により正極集電タブ５４が取り付けられて正極集電タブ５４付きの正極５が形成される。
【００２３】
つぎに電池の製造方法について説明する。先ず、前記接着剤層３１ａ，３１ｂを形成する接着剤と同じ接着剤が正極活物質層５２ａ，５２ｂの何れかの表面に塗布される。ついで、負極集電タブ１４付きの負極／セパレータ一体物３が巻かれたロールから当該一体物３の所望量が巻き出し引き延ばされ、引き延ばされた負極／セパレータ一体物３と、正極５の上記接着剤塗布面とが貼り合わされて、セパレータ一３２ａまたはセパレータ一３２ｂの両側に正負活物質層同士が対向するようにされ、かくして負極１と正極５とを含む発電要素体が得られる。ついで当該発電要素体は、巻き上げられ、乾燥され、電解液が注入され、電池容器に収納され、当該電池容器が封止され、かくして電池が製造される。当該電解液としては、斯界で周知あるいは公知のものが用いられてよい。
【００２４】
以上述べたように、実施の形態１では接合面１５に、有機高分子層２を施し、負極１を接着剤層３１ａ，３１ｂを介してセパレータ一３２ａ，３２ｂを取り付けて一体化した後、切開面１６上のセパレータ３２ａ部分、接着剤層３１ａ部分、および有機高分子層２部分を切断除去したので、有機高分子層２の負極集電体１１に対する易剥離性のために、上記のセパレータ３２ａ部分、接着剤層３１ａ部分、および有機高分子層２部分の除去が円滑に行われ、この結果、電池の製造効率が向上する効果がある。また負極集電タブ１４を負極集電体１１の露出面に超音波溶接法により溶接する場合、当該露出面は有機質などの残存がない清浄状態とする必要があるが、有機高分子層２の負極集電体１１に対する易剥離性のために、かかる清浄状態とすることが容易となる。その際、負極集電タブ１４が超音波溶接される当該露出面の裏面（開裏面１８）も当該露出面と同様に有機質などの残存がない清浄状態とする必要があるが、実施の形態１では開裏面１８に対しても切開面１６と実質的に同じ処置を施して負極集電体１１面を露出させるので、負極集電タブ１４は、切開面１６面に高効率で且つ安定した溶接強度で溶接される。これにより、電池を構成するパーツの層間接合強度を確保でき、薄型で安全な電池を提供することができる。
【００２５】
本発明の電池の製造方法は、前記実施の形態１に限定されるものではなく、本発明の課題並びに解決手段の精神に沿った種々の変形形態を包含する。例えば負極集電タブ１４は、超音波溶接法以外の方法、例えば半田付けによって切開面１６に取り付けられてもよい。超音波溶接法の場合には、前記した理由にて接合裏面１７や切開裏面１８を設ける必要があったが、半田付けなどの場合には接合裏面１７や切開裏面１８を設ける必要がなく、負極活物質層１２ｂは負極集電体１１の裏面に切れ目なく一様に形成されてよい。さらに接合面１５に切開面１６を形成する際、有機高分子層２は前記した通りの薄肉であるので、有機高分子層２が切開面１６の負極集電体１１の表面に残存していても負極集電タブ１４は、実際上、十分な接合強度で取付けることができる。
【００２６】
しかして本発明における有機高分子層２の易剥離性に関しては、負極集電タブ１４が超音波溶接により取付けられる場合には、切開面１６の形成の際に、負極集電タブ１４が超音波溶接される個所の有機高分子層２が容易にセパレータ一３２ａ部分や接着剤層３１ａ部分と一緒に除去されるように、接着剤層３１ａと有機高分子層２との接着力は、有機高分子層２の負極集電体１１の表面に対する付着力より強いことが好ましい。一方、負極集電タブ１４が半田付けなどされる場合には、有機高分子層２の残存が許容されるので、有機高分子層２は接着剤層３１ａに対して易剥離性であってもよい。
【００２７】
本発明においては、前記したように負極／セパレータ一体物を製造する場合と同様の方法で正極／セパレータ一体物を製造し、それと負極とを接着するようにしてもよい。またその際には、前記した変形形態も同様に当て嵌まる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の電池の製造方法は、以上説明した通り、セパレータの両面に接着剤層を介して取り付けられた活物質層を有する電池の製造方法であって、集電体の、集電タブ取付のための接合面を除く片面または両面上に活物質層を施す第一工程、上記接合面における集電体の表面に上記接着剤層および／または上記集電体の上記表面に対して剥離容易な有機高分子層を形成する第二工程、上記活物質層および上記有機高分子層の上に上記セパレータを上記接着剤層を介して取り付ける第三工程、上記接合面上の上記セパレータ部分および上記接着剤層部分を切断除去して切開面を形成する第四工程、および上記切開面上に上記集電タブを取付ける第五工程を含むことを特徴とするものであるので、有機高分子層の上記接着剤層および／または上記集電体の上記表面に対して剥離容易性のために、上記セパレータ部分および上記接着剤層部分の切断除去が円滑に行われ、この結果、電池の製造効率が向上する効果がある。これにより、電池を構成するパーツの層間接合強度を確保でき、薄型で安全な電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における一部の製造工程図。
【図２】実施の形態１における負極／セパレータ一体物の部分平面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図。
【図４】実施の形態１での製造途上における負極の部分平面図。
【図５】実施の形態１での製造途上における負極の部分断面図。
【図６】実施の形態１での製造途上における負極の他の部分断面図。
【図７】実施の形態１での正極の部分平面図。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１  負極、１１  負極集電体、１２ａ  負極活物質層、１２ｂ  負極活物質層、１４  負極集電タブ１４、１５  接合面、１６  切開面、１７  接合裏面、
１８  切開裏面、２  有機高分子層、３  負極／セパレータ一体物、
３１ａ  接着剤層、３１ｂ  接着剤層、３２ａ  セパレータ一、
３２ｂ  セパレータ一、３３  保護テープ、４  粘着テープ、５  正極、
５１  正極集電体、５２ａ  正極活物質層、５２ｂ  正極活物質層、
５４  正極集電タブ、５５  接合面、５７  接合裏面、５８  保護テープ。
【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】
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【図７】
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【図８】
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