(57)【要約】【課題】より簡便な設備で達成できる非水電解液電池の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の非水電解液電池の製造方法は、電極体形成工程と、電極体挿入工程と、非水電解液注入工程と、を有する非水電解液電池の製造方法であって、電極体形成工程と非水電解液注入工程との間に、誘電加熱により電極体を加熱して電極体を乾燥させる電極体乾燥工程を有することを特徴とする。本発明の非水電解液電池の製造方法は、加熱ムラによる活物質の失活が抑えられた電池を製造できるとともに、乾燥工程を簡略化することができることから設備も簡素化することができる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極集電体と該正極集電体上に形成された正極活物質を含む正極合剤層とを有する正極と、負極集電体と該負極集電体上に形成された負極活物質を含む負極合剤層とを有する負極と、該正極および該負極の間に挟持されたセパレータと、を重ね合わせて電極体を形成する電極体形成工程と、
該電極体をケース内に挿入する電極体挿入工程と、
該ケース内に非水電解液を注入する非水電解液注入工程と、
を有する非水電解液電池の製造方法であって、
該電極体形成工程と該非水電解液注入工程との間に、誘電加熱により該電極体を加熱して該電極体を乾燥させる電極体乾燥工程を有することを特徴とする非水電解液電池の製造方法。
【請求項２】
前記電極体乾燥工程は、前記ケース内に前記電極体が挿入された状態で加熱が行われる請求項１記載の非水電解液電池の製造方法。
【請求項３】
前記電極体乾燥工程は、減圧下で前記電極体を加熱する工程である請求項１〜２記載の非水電解液電池の製造方法。
【請求項４】
前記誘電加熱は、前記正極及び前記負極に通電する請求項１〜３記載の非水電解液電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解液に非水電解液を使用した非水電解液電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯機器の駆動用電源として、より軽量・小型化を図ることのできる二次電池への要望が高くなってきている。この二次電池のなかでも、非水電解液二次電池、特にリチウム二次電池は高電圧・高エネルギー密度を有する電池として大きな期待がもたれている。
【０００３】
一般的に、リチウム二次電池は、帯状の正極および帯状の負極を多孔質材料からなるセパレ−タを介して巻回等により積層した積層電極体と、有機溶媒に電解質を溶解した電解液とをケース内に収納することによって構成されている。
【０００４】
リチウム二次電池等の非水電解液電池において使用される電解質は水分との反応性が高いので、水分が電解液内に侵入しないように、電池内に収納される電極およびその他の材料についても充分な乾燥処理を施した上で電池の製造が行われている。
【０００５】
具体的には、従来の非水電解液電池の製造方法では、電極等への水分の除去もしくは再吸着の抑制をする目的で、正極および負極を所定の厚みおよび幅に加工する前後において高温で乾燥処理が行われている。その後、ドライルームなどの乾燥室内に搬入され、乾燥室内において、巻回、ケース内への収納、電解液の注入、ケースの密閉封止等の主要工程が行われている。
【０００６】
従来の非水電解液電池の製造方法では、製造工程において高価なドライルーム施設が必要となるばかりか、電極乾燥後の多くの工程における水分管理に要する労力も甚大となっていた。また、ドライルーム中への加温設備の導入は、ドライルームの規模を大きくするので、一層のコスト増の要因となっていた。（たとえば特許文献１参照。）
特許文献１には、非水電解液は水溶媒系電解液と比較して粘度が高いことから、ケース内に注入するときに加温して低粘度化する方法が提案されている。
【０００７】
詳しくは、特許文献１には、Ｌｉ含有複合酸化物からなる正極と炭素質材料からなる負極を用いた電池であり、帯状に形成した正極板および帯状に形成した負極板を多孔質材料からなるセパレ−タを介して巻回した渦巻状極板群とエチレンカーボネート等の環状エステル類を重量比３０％以上含む電解液とが電池缶内に収納されてなる非水電解液二次電池の製造において３０℃〜５０℃に加温した電解液と極板群を用いることによって電解液の極板群中への浸透を促進させることを特徴とする非水電解液二次電池の製造法が開示されている。
【０００８】
すなわち、この製造法においても、加温設備もドライルーム内に設置する必要がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−２８４１２１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、より簡便な設備で達成できる非水電解液電池の製造方法を提供することを解決すべき課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決する目的で鋭意研究を行った結果、以下の発明を行った。
【００１２】
すなわち、本発明の非水電解液電池の製造方法は、正極集電体と正極集電体上に形成された正極活物質を含む正極合剤層とを有する正極と、負極集電体と負極集電体上に形成された負極活物質を含む負極合剤層とを有する負極と、正極および負極の間に挟持されたセパレータと、を重ね合わせて電極体を形成する電極体形成工程と、電極体をケース内に挿入する電極体挿入工程と、ケース内に非水電解液を注入する非水電解液注入工程と、を有する非水電解液電池の製造方法であって、電極体形成工程と非水電解液注入工程との間に、誘電加熱により電極体を加熱して電極体を乾燥させる電極体乾燥工程を有することを特徴とする。
【００１３】
つまり、本発明の非水電解液電池の製造方法は、電極体乾燥工程を電極体の形成後に行うことによって、従来のように、正極、負極等を加工する前後において乾燥処理を行う乾燥工程、これら乾燥後の正極等を電極体に形成する際にドライルーム等の乾燥室内に搬送する工程を一括して行うことができる。さらに、電極体乾燥工程が誘電加熱により行われることで、電極体の内部から均一に加熱できるため、加熱ムラによる活物質の失活が抑えられる。したがって、乾燥工程を簡略化することができ、設備も簡素化することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（非水電解液電池の製造方法）
本発明の非水電解液電池の製造方法は、正極集電体と正極集電体上に形成された正極活物質を含む正極合剤層とを有する正極と、負極集電体と負極集電体上に形成された負極活物質を含む負極合剤層とを有する負極と、正極および負極の間に挟持されたセパレータと、を重ね合わせて電極体を形成する電極体形成工程と、電極体をケース内に挿入する電極体挿入工程と、ケース内に非水電解液を注入する非水電解液注入工程と、を有する。すなわち、これらの工程を有する本発明の非水電解液電池の製造方法を施すことで、非水電解液電池を製造できる。
【００１５】
本発明の非水電解液電池の製造方法は、電極体形成工程と非水電解液注入工程との間に、誘電加熱により電極体を加熱して電極体を乾燥させる電極体乾燥工程を有する。
【００１６】
電極体乾燥工程において電極体に電圧を印加すると、一般のコンデンサーと同じく正極および負極の集電体に挟持されたセパレータが正の部分と負の部分に分極する。そして、この印加された電圧の正負を反転させると、セパレータの分極も反転する。電極体に印加される電圧の正負をはやい周期で変動させることにより、セパレータ内の双極子の反転が激しくなる。双極子の反転がはやくなると、分子の摩擦に似た分子間結合力の抵抗により誘電損が生じ、発熱する。本発明の製造方法は、この熱を電極体の乾燥に利用する。
【００１７】
一般に、誘電加熱は、急速加熱ができる、絶縁体であるセパルータが発熱するため均熱性に優れる、エネルギー効率に優れるため加熱効率が高い、温度制御が容易である、真空中で加熱できる、などの特徴を有している。
【００１８】
このように電極体乾燥工程において誘電加熱を施すことで、電極体の内部を加熱することができる。電極体の巻回体を内部から加熱することで、電極体の巻回体内部に存在する水分を容易に取り除くことができる。さらに、誘電加熱は、電極体の全体を均一に加熱することができることから、乾燥時の加熱において加熱ムラが生じない。この結果、局部的な過熱による活物質の失活を抑えることができる。
【００１９】
一方、ヒーターを用いて電極体の加熱を行うと、電極体の外表面から温度が上昇するため、内部が所望の乾燥温度に到達するためには時間がかかっていた。さらに、電極体の内部と外表面との温度差が加熱ムラによる局部的な過熱を引き起こし、電極の活物質を失活させる。活物質の失活は、電極体の性能の低下を引き起こし、結果として、非水電解液電池の性能を低下させる。
【００２０】
電極体乾燥工程は、ケース内に電極体が挿入された状態で加熱が行われることが好ましい。すなわち、乾燥した電極体をケース内に収納する手間を省くことができるとともに、誘電加熱により電極体を加熱することでケース内壁に付着した水分を乾燥・除去することができるからである。
【００２１】
電極体乾燥工程は、減圧下で電極体を加熱する工程であることが好ましい。すなわち、減圧下で乾燥すると同温度においては乾燥が速やかに進むと共に、乾燥温度を低下させることができるからである。このため、加熱温度が低下することで、電極体が過熱することが防止できる。減圧下で電極体を加熱するときの減圧された圧力は、低ければ低いほどよい。すなわち、圧力が低くなればなるほど、加熱温度を低くすることができ、電極体が過熱することが防止できるためである。より好ましくは、真空雰囲気である。
【００２２】
また、ケース内に電極体が挿入された状態で誘電加熱が施されるときには、ケース内を減圧することで、減圧下で加熱することができる。この場合は、ケース内のみを減圧するため、除去する雰囲気ガス量を減らすことができ、減圧雰囲気の製造に要するコストを低下できる。
【００２３】
誘電加熱は、正極及び負極に通電することが好ましい。すなわち、正極及び負極を誘電加熱によりセパレータを発熱させる電極として用いることができる。正極及び負極は、セパレータと圧接されているため、セパレータに効率よく高い電圧を印加できる効果を示す。さらに、正極及び負極を電極として用いるため、新たな電極を必要としない。
【００２４】
誘電加熱は、電極体に対してインダクタンスを持つコイル等を電気回路的に並列に接続して行われることが好ましい。コイル等を電極体と電気回路的に並列に接続することで、入カの電圧に対し電極体にスパイク状に流れるノイズ電流を抑制することが可能となる。また電極体はコンデンサと同様な構造であるので、コイル等とコンデンサの並列回路により、ＬＣ共振現象を利用して、電力効率の高い加熱装置とすることができる。
【００２５】
誘電加熱は正極および負極に挟持されたセパレータの双極子が反転するときの分子の摩擦に似た分子間結合力の抵抗により誘電損が生じ、発熱に至るため、電圧の反転の頻度、すなわち周波数は高周波の方が有利となる。ＬＣ共振回路を形成する場合には、インダクタンスをなるベく小さくして、共振周波数をなるベく高くするのが好ましい。共振周波数としては５００ＫＨｚから４０ＭＨｚの範囲で設定するのが好ましい。
【００２６】
本発明の製造方法において、誘電加熱における印加電圧の周波数は１〜１００ＭＨｚであることが好ましい。１〜１００ＭＨｚと高周波の電流が印加されることでセパレータを発熱させることができる。
【００２７】
本発明の製造方法により製造される非水電解液電池は特に限定されるものではない。すなわち、水分の混入を避ける必要のある非水電解液を有する非水電解液二次電池の製造に、本発明の製造方法を適用することができる。
【００２８】
本発明の非水電解液電池の製造方法を、リチウムイオン二次電池の製造方法に基づいて説明する。なお、図は模式図であり、寸法・形態等は精確なものではない。
【００２９】
リチウムイオン二次電池は、正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵および放出可能なリチウム−金属複合酸化物を正極活物質層としてもつ正極と、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な負極とを有するリチウムイオン二次電池である。
【００３０】
本発明の製造方法により製造されるリチウムイオン二次電池は、その形状には特に制限を受けず、コイン型、円筒型、角型等、種々の形状とすることができる。本実施形態では、図１に示すような円筒型のリチウムイオン二次電池に基づいて説明を行う。
【００３１】
図１は、本実施形態における円筒型のリチウムイオン二次電池の部分切開図を示す。本実施形態のリチウムイオン二次電池は、正極１および負極２をシート形状として両者をセパレータ４を介して積層し渦巻き型に多数回巻回した巻回型電極体を空隙を満たす電解液３とともに所定の円筒状のケース７内に収納したものである。正極１と正極端子部５とについて、そして負極２と負極端子部６とについては、それぞれ電気的に接合されている。
【００３２】
巻回型電極体は、正極１と負極２とセパレータ４とからなり、正極１および負極２をシート形状として両者をセパレータ４を介して積層し渦巻き型に多数回巻回したものである。
【００３３】
ここで、非水電解液電池の電極体の形態は、特に限定されるものではなく、円筒型の巻回型電極体のほか、角形巻回型電極体や電極が巻回されておらず、複数枚の正極および負極がセパレータを介して積層された積層型電極体でもよい。
【００３４】
本発明の製造方法において、電極体形成工程は、正極１と負極２と正極１および負極２の間に狭持されたセパレータ４とを重ね合わせて電極体を形成する工程である。
【００３５】
具体的には、正極１、負極２およびセパレータ４の端部を巻回芯に取り付け、その巻回芯に正極１等を巻き付けていくことにより巻回型電極体を形成できる。
【００３６】
また、形成された電極体の正極側と負極側からはそれぞれ正極端子部５および負極端子部６に接続する必要があるがその接続は電極体形成工程の前後を問わずに行える。たとえば、電極体を形成する前の正極１および負極２に端子部５、６と接続するリード１３、２３を接続してもよいし、電極体を形成中もしくは形成後に接続してもよい。
【００３７】
正極１は、リチウムイオンを充電時には放出し、かつ放電時には吸蔵することができるリチウム−金属複合酸化物を正極活物質にもつ。リチウム−金属複合酸化物は、電子とリチウムイオンの拡散性能に優れるなど活物質の性能に優れる。そのため、このようなリチウムおよび遷移金属の複合酸化物を正極活物質に用いれば、高い充放電効率と良好なサイクル特性とが得られる。さらに正極１は、正極活物質、導電材および結着材を混合して得られた正極合剤１２が集電体１１に塗布されてなるものを用いることが好ましい。
【００３８】
正極活物質には、リチウム−金属複合酸化物であれば特に限定されるものではなく、公知の活物質を用いることができる。たとえば、Ｌｉ（１−Ｘ）ＮｉＯ２、Ｌｉ（１−Ｘ）ＭｎＯ２、Ｌｉ（１−Ｘ）Ｍｎ２Ｏ４、Ｌｉ（１−Ｘ）ＣｏＯ２や、各々にＬｉ、Ａｌ、そしてＣｒ等の遷移金属を添加または置換した材料等が挙げられる。なお、正極活物質としては、１種類の物質を単独で用いる場合に限定されず、複数の物質を混合して用いてもよい。そして、この正極活物質の例示におけるＸは０〜１の数を示す。
【００３９】
負極２は、リチウムイオンを充電時には吸蔵し、かつ放電時には放出することができれば、その材料構成で特に限定されるものではなく、公知の材料構成のものを用いることができる。特に、負極活物質、導電材および結着剤を混合して得られた負極合剤２２が集電体２１に塗布されてなるものを用いることが好ましい。負極活物質としては、その活物質の種類で特に限定されるものではなく、公知の負極活物質を用いることができる。中でも、結晶性の高い天然黒鉛や人造黒鉛などの炭素材料は、リチウムイオンの吸蔵性能および拡散性能に優れるなど活物質の性能に優れる。そのため、このような炭素材料を負極活物質に用いれば、高い充放電効率と良好なサイクル特性とが得られる。さらには、負極２として金属リチウムもしくはリチウム合金を使用することが電池容量の観点からは、より好ましい。
【００４０】
セパレータ４は、正極１および負極２を電気的に絶縁し、電解液３を保持し、正極１および負極２間の導通を確保する役割を果たすものであり、セパレータ４を構成する素材は、絶縁性が高いことが好ましく、かつ、イオンの透過を妨げない程度の分子間の隙間または孔を有することが好ましい。
【００４１】
また誘電加熱の発熱量は、絶縁体であるセパレータ４のｔａｎδ値に比例するため、なるべくｔａｎδ値の高い材質を用いることが好ましい。
【００４２】
セパレータ４に用いる材質として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系、ポリイミド、ポリアラミド、ポリアミドイミドなどのポリアミドもしくはポリイミド系、ポリビニリデンフロライド、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂系、その他ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアセタール、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルエーテルケトンなどが挙げられ、これらの単独のセパレータ、または複合化したセパレータであればよい。このように、水分の沸点である１００℃以上の融点を有する樹脂を使用するのが好ましい。
【００４３】
セパレータ４は、正極１と負極２との絶縁をより確実に担保するため、正極１および負極２の大きさよりもさらに大きいものとするのが好ましい。
【００４４】
電極体乾燥工程は、誘電加熱により電極体を加熱し、電極体の内部の水分を除去する工程である。電極体乾燥工程において電極体が発熱することで、乾燥した電極体が得られる。
【００４５】
電極体挿入工程は、電極体をケース７内に挿入する工程である。
【００４６】
ケース７の形状、材質としては、本発明の適用において特に限定されない。一般的には、形状としては、円筒形や角形がよく知られている。また、ケース７の材質は、内部の非水電解液しての電解液３との関係で電気的化学的に安定な材質であることが必要である。ケース７の材質としては、ニッケルメッキ鋼板、アルミニウム、アルミラミネート、樹脂など、一般に用いられている材質を選択することが可能である。
【００４７】
また、ケース７は密封性、絶縁性等を保つために、ケース７と、蓋７１および正負端子部５、６との間にガスケット７２が狭持されている。ガスケット７２は、ケースと端子部５、６の間の電気的な絶縁と、ケース７内の密閉性とを担保するものである。ガスケット７２としては、たとえば、電解液３にたいして、化学的、電気的に安定であるポリプロピレンのような高分子等から構成できる。
【００４８】
非水電解液注入工程は、ケース７内に非水電解液としての電解液３を注入する工程である。
【００４９】
電解液３は、有機溶媒に電解質を溶解させたものである。
【００５０】
有機溶媒は、通常リチウムイオン二次電池の電解液の用いられる有機溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、カーボネート化合物、ラクトン化合物、エーテル化合物、スルホラン化合物、ジオキソラン化合物、ケトン化合物、ニトリル化合物、ハロゲン化炭化水素化合物等を挙げることができる。
【００５１】
具体的には、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレングリコールジメチルカーボネート、プロピレングリコールジメチルカーボネート、エチレングリコールジエチルカーボネート、ビニレンカーボネート等のカーボネート類、γ−ブチルラクトン等のラクトン類、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，４−ジオキサンなどのエーテル類、スルホラン、３−メチルスルホラン等のスルホラン類、１．３−ジオキソラン等のジオキソラン類、４−メチル−２−ペンタノン等のケトン類、アセトニトリル、ピロピオニトリル、パレロニトリル、ベンソニトリル等のニトリル類、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、その他のメチルフォルメート、ジメチルホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等が挙げられ、これらを単独で、または、これらから選ばれる複数の有機溶媒を混合した混合物であっても良い。
【００５２】
例に挙げたこれらの有機溶媒のうち、特に、カーボネート類、エーテル類からなる群より選ばれた一種以上の非水溶媒を用いることにより、電解質の溶解性、誘電率および粘度において優れ、電池の充放電効率も高いので、好ましい。また、後述する電解液を注入する際の容易さから引火点の高いものが好ましい。特に、引火点が７０℃以上の電解液とすることが好ましい。引火点を向上する方法としては、たとえば、リン酸エステルを混合することで達成できる。
【００５３】
電解質は、その種類が特に限定されるものではないが、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４及びＬｉＡｓＦ６から選ばれる無機塩、該無機塩の誘導体、ＬｉＳＯ３ＣＦ３、ＬｉＣ（ＳＯ３ＣＦ３）２およびＬｉＮ（ＳＯ３ＣＦ３）３から選ばれる有機塩、並びに該有機塩の誘導体の少なくとも１種であることが好ましい。
【００５４】
この電解質により、電池性能をさらに優れたものとすることができ、かつその電池性能を室温以外の温度域においてもさらに高く維持することができる。
【００５５】
電解質の濃度についても特に限定されるものではなく、用途に応じ、電解質および有機溶媒の種類を考慮して適切に選択することが好ましい。
【００５６】
また、本発明の製造方法において、非水電解液注入工程は、電極体の温度が所定温度まで冷却した後に行うことが好ましい。電解液３の粘度は、温度が高くなるにつれて低くなるので、高温で注入するとより早く電解液３がケース７内および電極体内に浸透する。ここで、所定温度とは、特に限定するものではないができるだけ高温とすることが電解液３の粘度低下の観点から好ましい。しかしながら、あまりに高温として、電解液３に用いられた有機溶媒の引火点以上とすると引火防止のための設備投資が必要となるので好ましくは用いられた有機溶媒の引火点以下とする。たとえば、エチレンカーボネート、ジエチレンカーボネートを有機溶媒として用いるときは７０℃以下とすることが好ましい。
【００５７】
（電極体乾燥装置）
本発明の製造方法において電極体の加熱を行う電極休乾燥装置は、正極と、負極と、正極およひ負極の間に挟持されたセパレータとを重ね合わせて形成された電極体を誘電加熱を用いて加熱して電極体を乾燥させる。すなわち、誘電加熱により電極体を加熱することで、電極体内部に残留する水分を電極体から取り除くことができる。
【００５８】
電極体乾燥装置は、乾燥させられる電極体の端子部に接続する端子接続部と、電極体と電気回路的に並列に接続されたコイル等と、を有し、この並列回路に高周波電流を供給する構成となっている。コイル等はノイズの除去と、コイル等と電極体問のＬＣ共振回路を形成する役割を持つ。高周波電圧を供給することにより、誘電体であるセパレータの分極の反転により分子摩擦が生じ、加熱する。このため、電極体を誘電加熱により昇温させることが可能となる。
【００５９】
電極体と回路をつなぐ端子接続部は、接触面積を少なくし、端子部でのジュール発熱を抑制する必要がある。また高周波電流は浸透深さが少ないため、端子接続部の表面を流れるため、端子接続部は銅板などを利用し、抵抗を極カ小さくすることが好ましい。
【００６０】
電極体の雰囲気を減圧する減圧手段を有することが好ましい。減圧手段を有することで、電極体を加熱して乾燥するときの加熱湿度を低下させることができる。加熱温度を低下することで、過熱による活物質の失活を抑えることができる。
【００６１】
電極体は、ケースに収容された状態で電極体乾燥装置に設置されることが好ましい。すなわち、乾燥した電極体をケース内に収納する手間を省くことができるとともに、誘電加熱により電極体を加熱することで、ケース内壁に付着した水分を乾燥・除去することができる。
【００６２】
電極体とコイル等を含む回路に通電される高周波電流を調節する制御手段を有することが好ましい。制御手段を有することで、高周波電流をによる昇温度合いを制御でき、電極体の乾燥を最適な条件とすることができる。
本発明の電極体乾燥装置は、電極体の端子部に直接高周波電流を印加するため、従来のリチウム電池の電極体を真空においても速やかに均一に加熱することができる。従来の乾燥炉による乾燥では、真空中においては輻射熱によるもののみになり、昇温に要する時間が長くかかっていた。
【００６３】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
【００６４】
（実施例１）
本発明の実施例として、電極体乾燥装置を作製し、この電極体乾燥装置を用いてリチウム電池を製造した。
【００６５】
（電極体乾燥装置）
本実施例の電極体乾燥装置は、図２にその主な構成が示された誘電加熱装置である。
【００６６】
電極体乾燥装置９は、電源部９１と、電源部９１と電気的に接続され電源部９１の電力を増幅するトランス部９２と、トランス部９２と電池と電気的に接続する回路部９３と、回路部９３に接続された電池と電気回路的に並列に接続されたコイル９４と、を有する。
【００６７】
電源部９１はその内部にトランスを有しており、このトランスにより入力された電流を１２倍に増幅する。そして、トランス部９２は、電源部からの電流値を６倍に増幅する。
【００６８】
したがって、トランス部から回路部ヘ供給される供給電流は、電源の入カ電流に対して７２倍の電流となっている。
【００６９】
コイルは、３４７ｎＨのインダクタンスを有していた。
【００７０】
なお、本実施例の乾燥装置は、電池ケース内を減圧する真空ポンプ（図示せず）を有する。真空ポンプは、電池ケース７の内部に電解液３を注液する電解液注入用開口部７１１に接続され、電池ケース７の内部の空気を排出する。また、回路中を流れる電流を測定するために、回路中にセンサー（図示せず）を取り付けておいた。
【００７１】
（リチウムイオン二次電池の製造）
図１に示すリチウムイオン二次電池を以下のようにして作製した。
【００７２】
活物質としてマンガン酸リチウムを８５重量部と、導電材としてアセチレンブラックを１０重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを５重量部とを混練してぺースト状にした合剤を、厚さ１５μｍのアルミニウム箔の集電体１１の両面に塗布、圧着して、正極集電体１１上に正極合剤層１２が形成された正極板１を製造した。
【００７３】
つづいて、活物質としてカーボンを９２．５重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを７．５重量部とを混練してべースト状にした合剤を、原さ１０μｍの銅箔の集電体２１の両面に塗布、圧着して、負極集電体２１上に負極合剤層２２が形成された負極板２を製造した。
【００７４】
これら、正極板１および負極板２にはそれぞれ前記合剤が塗布されていない未塗布部１１１、２１１がもうけてあり、正極１の集電体１１の未塗布部１１１の表面には複数のアルミニウム製のリード１３を、また負極２の集電体２１の未塗布部２１１の表面には複数の銅製のリード２３をそれぞれ電極板から正極端子部５、負極端子部６への電流取り出し用として超音波溶接法により接合した。
【００７５】
次に、正極板１と負極板２の間に、正極板１および負極板２が直接接しないように幅広に裁断されたセパレータ４を介在して、渦巻状に巻回し、巻回型電極体を作製した。このとき、セパレータ４としてポリブロピレン多孔膜とポリエチレンの多孔膜を複合化したフィルムを用いた。
【００７６】
続いて正極板１および負極板２に取り付けられたリード１３、２３を収束処理し、それぞれ正極端子部５、負極端子部６に超音波溶接法により接合した後、電池ケース７に収納し、正極端子部５と蓋板７１および負極端子部６と電池ケース７とをレーザ溶接法により気密・液密性が保たれる溶接条件にて接合した。なお、電池ケース７は、Ｎｉめっき鋼板により形成されている。
【００７７】
以上にして製造された段階における本実施例のリチウムイオン二次電池の静電容量は０．０３μＦであった。
【００７８】
電池ケース７内に電極体を収納した電池を、電極体乾燥装置の所定の位置に配置し、回路部９３に電気的に接続した。このとき、電池は電池ケース７の電解液注入用開口部７１１が真空ポンプに接続された状態で配置された。その後、真空ポンプを作動させて、電池ケース７の内部を１３３Ｐａまで減圧した。電池ケース７の内部が減圧した状態で電極体乾燥装置の電源のスイッチをＯＮにし、高周波電流を回路部９３に供給した。このときの高周波電流の周波数：１．３ＭＨｚ、電圧：１００Ｖ、電流：１０Ａとなるように設定した。電極体およびコイルに流れる電流値は７２０Ａであった。
【００７９】
高周波電流を電池に印加したことにより、誘電体よりなるセパレータが発熱した。あらかじめ電極体の巻回軸の軸心部と電池ケース７の外周面とに取り付けられた熱電対を用いて、それぞれの温度を測定したところ、電池の内部及び外部が４１秒で１０６℃にまで電池ケース７の外周面の温度が上昇した。その後、電池に印加された印加電流を調節することで、この温度を保持した。減圧下での高温での保持により電池ケース７の内部に存在した水分は気化し、真空ポンプにより外部に排出された。
【００８０】
そして、保持後１分間を経過したところで、真空ポンプによる電池ケース７内からの排気中の水分量が２５００ｐｐｍ以下となった。そして、高周波電流を遮断し（電源のスイッチをＯＦＦにする）、加熱を終了した。
【００８１】
放冷した後に、電極体乾燥装置から電池を取り外した。
【００８２】
その後、蓋７１に予め設置してある電解液の注入用開口部７１１がＥＰＤＭ製のシール用部品で仮封止した。シール用部品で仮封止された状態で電解液注入装置まで運搬し、シール用部品を取り外した後、蓋７１の電解液注入用開口部７１１から非水電解液を注入した。なお、非水電解液は、エチレンカーボネートとジエチレンカーボネートとを３：７の重量比で混合した溶媒中に六フッ化リン酸リチウムを溶解させたものを用いた。
【００８３】
所定量の電解液を注入後、注入用開口部７１１を封止栓７４で気密・液密的に封止した。
【００８４】
以上の手段により実施例１のリチウムイオン二次電池が製造された。
【００８５】
（実施例２）
誘電加熱による乾燥条件が異なる以外は実施例１と同様にリチウム二次電池を製造した。
【００８６】
本実施例における乾燥は、高周波電流の周波数：１．３ＭＨｚ、電圧：５０Ｖ、電流：５Ａ（電極体とコイルに流れる電流は３６０Ａであった）で誘電加熱を行うことでなされた。
【００８７】
本実施例においては、乾燥時に１２０℃に至るのに２分１２秒を要した。
【００８８】
（実施例３）
電解液が注入される前の段階における静電容量が０．２５μＦの大型電池を製造した。なお、本実施例においては、誘電加熱による乾燥条件が異なる以外は実施例１と同様に電池の製造が行われた。
【００８９】
本実施例における乾燥は、高周波電流の周波数：５４０ｋＨｚ、電圧：１００Ｖ、電流：１０Ａ（電極体とコイルに流れる電流は７２０Ａであった）で誘電加熱を行うことでなされた。
【００９０】
本実施例においては、９０℃に至るのに１２分４０秒を要した。
【００９１】
（実施例４）
コイルを１００ｎＨのコイルとした乾燥装置を用いた以外は、実施例３と同様にリチウム二次電池を製造した。なお、本実施例においては、誘電加熱による乾燥は実施例１と同様にして行われた。
【００９２】
本実施例においては、８０℃に至るのに６分を要した。
【００９３】
（実施例５）
誘電加熱による乾燥条件が異なる以外は実施例４と同様にリチウム二次電池を製造した。
【００９４】
本実施例における乾燥は、高周波電流の周波数：１．３ＭＨｚ、電圧：１５０Ｖ、電流：１５Ａ（電極体とコイルに流れる電流は３６０Ａであった）で誘電加熱を行うことでなされた。
【００９５】
本実施例においては、１１０℃に至るのに２分２５秒を要した。
【００９６】
（比較例）
本比較例においては、真空引きした恒温槽に保持することで乾燥を行った以外は、実施例１と同様にリチウム二次電池を製造した。
【００９７】
本比較例においては、電池内部温度が１２０℃に至るのに２６分を要した。また、電池の外周部は１２０℃に達するのに１１分を要した。
【００９８】
すなわち、本比較例において製造されたリチウム二次電池は、外周部と中心部では温度履歴の異なる電池となった。
【００９９】
（評価）
上述の実施例及び比較例から、各実施例において電解液を注液する前の乾燥工程における加熱時間が比較例より大幅に短くなっている。すなわち、本発明の製造方法を用いることで、リチウム二次電池の製造に要する時間を短縮でき、製造コストを低減できた。
【０１００】
さらに、各実施例においては誘電加熱により均一に加熱を行ったことで、電極体の温度履歴にムラが生じなくなっている。すなわち、本発明の製造方法を用いて製造されたリチウム二次電池は、加熱ムラにより生じる局部的な過熱による活物質の失活を抑えられていることから、電池性能の低下が抑えられた電池となっている。
【０１０１】
以上に示したように、本発明の製造方法を用いることで、各実施例においては、高い電池特性を有するリチウム二次電池の製造を簡便に行うことができた。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明の非水電解液電池の製造方法は、誘電加熱により電極体が発熱した熱により乾燥が行われる。すなわち、電極体のセパレータを発熱させることで、電極体の内部に存在する水分を容易に取り除くことができる。さらに、誘電加熱は、電極体の全体を均一に加熱することができる。すなわち、乾燥時の加熱における加熱ムラがなくなるため、局部的な過熱による活物質の失活を抑えることができる。この結果、本発明の製造方法は、簡便な装置で高い電池特性を有する非水電解液電池を製造することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】円筒型リチウムイオン二次電池の全体構成を示す部分切開図である。
【図２】電極体乾燥装置の構成を示した図である。
【符号の説明】
１：正極                １１：正極集電体
１１１：未塗布部        １２：正極合剤層      １３：正極リード
２：負極                ２１：負極集電体
２１１：未塗布部        ２２：負極合剤層      ２３：負極リード
３：非水電解液            ４：セパレータ        ５：正極端子部
６：負極端子部            ７：ケース          ７１：蓋板
７１１：注液用開口部    ７２：ガスケット      ７３：ナット
７４：封止栓              ９：電極体乾燥装置  ９１：電源部
９２：トランス部        ９３：回路部          ９４：コイル
【図１】
2004303560.tif 000002
【図２】
2004303560.tif 000003