(57)【要約】      （修正有）【課題】巻回された電池素子に使われる巻芯であるセンターピンについて、金属加工により形成されるが、成形時に発生した金属粉等の異物が表面に付着することがあり、このことが内部短絡を起こす虞がある。【解決手段】センターピン３の表面全面が払拭装置により払拭され、その表面に付着した異物が除去された状態のセンターピン３が電池素子２の空間部１０に挿入されていることから、電池内に異物が混入して起こる内部短絡を防止できる。【選択図】  図１
2004362834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略帯状の正極と、略帯状の負極とがセパレータを介して長手方向に巻回され、巻回軸となる部分が空間部とされた電池素子と、
上記電池素子の空間部に挿入されセンターピンとを有し、
上記センターピンは、その表面を払拭する払拭手段により、その表面に付着している異物が払拭されて当該異物が除去された状態で上記電池素子の空間部に挿入されている非水電解質電池。
【請求項２】
上記払拭手段は、ブラシであり、このブラシによって上記センターピンの表面が払拭されている請求項１記載の非水電解質電池。
【請求項３】
略帯状の正極と、略帯状の負極とをセパレータを介して長手方向に巻回し、巻回軸となる部分に空間部を有する電池素子を形成する工程と、
上記電池素子の空間部に挿入されるセンターピンの表面を払拭し、上記センターピンの表面に付着している異物を除去する工程と、
上記センターピンの表面から上記異物を除去した後に、上記電池素子の空間部に上記センターピンを挿入する工程とを有する非水電解質電池の製造方法。
【請求項４】
上記センターピンの表面をブラシで上記異物を払拭する請求項３記載の非水電解質電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正極と負極とがセパレータを介して巻回された電池素子にセンターピンが挿入されてなる非水電解質電池及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年においては、例えばノート型パーソナルコンピュータ、携帯型電話機、カメラ一体型ＶＴＲ（ｖｉｄｅｏ  ｔａｐｅ  ｒｅｃｏｒｄｅｒ）、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）等の電子機器の電源として、軽量で高エネルギー密度な二次電池の開発が進められている。この高いエネルギー密度を有する二次電池としては、例えば鉛電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池等といった水系電解液電池よりも大きなエネルギー密度を有する図８に示すリチウムイオン二次電池１００がある。
【０００３】
このリチウムイオン二次電池１０１においては、例えば発電要素となる電池素子１０２と、この電池素子１０２が収納される電池缶１０３とを備えている。電池素子１０２は、例えば帯状の正極１０４と、帯状の負極１０５とをセパレータ１０６を介して、セパレータ１０６、負極１０５、セパレータ１０６、正極１０４の順に積層させ、この積層体を電極１０４，１０５の長手方向に巻芯を中心にして多数回巻回した後、巻芯を除去することで得られる巻回体である。この電池素子１０２は、電極面積を大きくでき、大電流を流すといった重負荷特性に優れることから、大電流によって充放電が行われるリチウムイオン二次電池１０１の発電要素として適している。
【０００４】
しかしながら、このリチウムイオン二次電池１０１においては、充放電の繰り返しに伴って巻回軸付近に内部短絡が生じることがある。具体的に、リチウムイオン二次電池１０１では、充放電の繰り返しに伴うリチウムイオンのドープ／脱ドープによって電極１０４，１０５の体積が膨張するといった現象が起こる。これにより、電池素子１０２は、電池缶１０３に隙間無く収納されているので外方には膨張することが困難となり、巻芯を除去した部分、すなわち巻回軸部分にある空間部１０７に向かって電極１０４，１０５の体積膨張が集中することになる。このため、電池素子１０２では、空間部１０７付近の電極１０４，１０５が変形してセパレータ１０６を突き破り、正極１０４と負極１０５とが接触して内部短絡が生じてしまう。
【０００５】
このような問題を解決するために、電池素子１０２の空間部１０７に中空筒状をなすセンターピン１０８を挿入して電極１０４，１０５の体積膨張による変形を抑制するようにされている（特許文献１を参照。）。このセンターピン１０８は、加圧や熱による変形、空間部１０７に挿入し易くさせるといった挿入性に必要な重量、充放電の繰り返しにより膨張する電極１０４，１０５からの圧力に耐える強度等の要素を備えている金属等で形成されている。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３１４３９５１号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した金属からなるセンターピン１０８は、金属加工により形成されることから、成形時に発生した金属粉等の異物が表面に付着することがある。このセンターピン１０８は、形成後に数百本〜数千本単位でまとめて袋に収納して輸送や保管をするため、例えば輸送時等の振動によりセンターピン同士が擦れて削れ、削れカスが金属粉となって表面に付着することがある。
【０００８】
センターピン１０８は、電池素子１０２の空間部１０７に挿入される前に、表面から異物を除去するために例えば水やアルコール等で洗浄している。しかしながら、この場合も、センターピン１０８が中空筒状をなしていることから、具体的には外径３．５ｍｍ内径２．５ｍｍ、長さ４２ｍｍの筒状をなしていることから筒内に入り込んだ異物を完全に除去することは困難である。
【０００９】
表面に金属粉等の異物が付着したまま電池素子１０２の空間部１０７に挿入してリチウムイオン二次電池を作製した場合、金属粉を介して正極１０４と負極１０５とが接触して内部短絡を起こす虞がある。
【００１０】
そこで、本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、内部短絡を防止させることが可能な非水電解質電池及びその製造方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明に係る非水電解質電池は、略帯状の正極と、略帯状の負極とがセパレータを介して長手方向に巻回され、巻回軸となる部分が空間部とされた電池素子と、電池素子の空間部に挿入されセンターピンとを有し、センターピンの表面を払拭する払拭手段により、センターピンの表面に付着ている異物が払拭され、異物が除去された状態のセンターピンが電池素子の空間部に挿入されている。
【００１２】
この非水電解質電池では、その表面に付着した異物が除去された状態のセンターピンが電池素子の空間部に挿入されていることから、異物が電池内に入り込むことが抑制され、異物が原因となる内部短絡を防止できる。
【００１３】
また、本発明に係る非水電解質電池の製造方法は、略帯状の正極と、略帯状の負極とをセパレータを介して長手方向に巻回し、巻回軸となる部分に空間部を有する電池素子を形成する工程と、電池素子の空間部に挿入されるセンターピンの表面を払拭し、センターピンの表面に付着している異物を除去する工程と、センターピンの表面から異物を除去した後に、電池素子の空間部にセンターピンを挿入する工程とを有している。
【００１４】
この非水電解質電池の製造方法では、センターピンの表面から異物を除去した後に、電池素子の空間部にセンターピンを挿入させることから、異物が電池内に入り込むことが抑制され、異物を原因とする内部短絡が防止された非水電解質電池を製造できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した非水電解質電池について、図１に示す円筒形のリチウムイオン二次電池（以下、電池と記す。）１を参照にして説明する。この電池１は、発電要素となる巻回構造の電池素子２と、電池素子２の巻回軸部分に配置されるセンターピン３と、電池内部でリチウムイオンを移動させる際の媒体となる非水電解液４とが、収納容器となる外装缶５内に収納され、外装缶５の開口部が封口蓋体６で閉蓋されたものである。
【００１６】
電池素子２は、正極活物質としてリチウム遷移金属複合酸化物等を用いる帯状の正極７と、負極活物質として炭素質材料等を用いる帯状の負極８とが接触しないようにこれらを互いに遮蔽する帯状のセパレータ９を介して積層され、電極７，８の長手方向に例えば細棒状金属等からなる図示しない巻芯を軸にして多数回巻回した後、巻芯を除去することで得られる巻回体である。そして、この電池素子２には、巻芯を除去した部分、すなわち巻回軸部分にセンターピン３が挿入される空間部１０が形成されることになる。また、電池素子２においては、正極７と負極８との間で後述する非水電解液４を媒体としてリチウムイオンを行き来させることで電池反応が行われる。
【００１７】
正極７は、正極活物質、結着剤等を含有する正極合剤塗液を正極集電体１１の主面に塗布、乾燥、加圧することにより、正極集電体１１の主面上に正極合剤層１２が圧縮形成されている。正極７には、正極リード端子１３が正極集電体１１の所定の位置に、例えば超音波溶接や抵抗溶接等の溶接方法によって電気的に接続されている。この正極リード端子１３には、例えばアルミニウム等の導電性金属等からなる短冊状金属片等を用いる。
【００１８】
正極７において、正極合剤層１２に含有される正極活物質には、リチウムイオンをドープ／脱ドープすることが可能な材料を用いる。具体的には、例えば化学式ＬｉｘＭＯ２（ｘは０．５以上、１．１以下の範囲であり、Ｍは遷移金属のうちの何れか一種又は複数種の化合物である。）等の化学式で示されるリチウム遷移金属複合酸化物、ＴｉＳ２、ＭｏＳ２、ＮｂＳｅ２、Ｖ２Ｏ５等の化学式で示されるリチウムを含有しない金属硫化物、金属酸化物、或いは特定のポリマー等を用いる。これらのうち、リチウム遷移金属複合酸化物としては、例えばＬｉＣｏＯ２といった化学式で示されるリチウム・コバルト複合酸化物、ＬｉＮｉＯ２といった化学式で示されるリチウム・ニッケル複合酸化物、ＬｉｘＮｉｙＣｏ１−ｙＯ２（ｘ、ｙは充放電状態によって異なり、通常０＜ｘ＜１、０．７＜ｙ＜１．０２である。）といった一般的な化学式で示されるリチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物や、ＬｉＭｎ２Ｏ４といった化学式で示されるスピネル型のリチウム・マンガン複合酸化物等が挙げられる。そして、正極７では、正極活物質として、上述した金属硫化物、金属酸化物、リチウム遷移金属複合酸化物等のうちの何れか一種又は複数種を混合して用いることも可能である。
【００１９】
正極７では、正極合剤層１２の結着剤として、非水電解液電池の正極合剤に用いられる例えばポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等といった結着剤を用いることができる他に、正極合剤層１２に導電材として炭素質材料等を添加したり、公知の添加剤等を添加したりすることができる。また、正極７では、正極集電体１１に例えばアルミニウム等の導電性金属からなる箔状金属や網状金属等を用いる。
【００２０】
負極８は、負極活物質、結着剤等を含有する負極合剤塗液を負極集電体１４の主面に塗布、乾燥、加圧することにより、負極集電体１４の主面上に負極合剤層１５が圧縮形成された構造となっている。負極８には、負極リード端子１６が負極集電体１４の所定の位置に接続されている。この負極リード端子１６には、例えば銅、ニッケル等の導電性金属等からなる短冊状金属片等を用いる。
【００２１】
負極８において、負極合剤層１５に含有される負極活物質には、リチウム、リチウム合金、又はリチウムイオンをドープ／脱ドープできる炭素質材料等が用いられる。リチウムイオンをドープ／脱ドープできる炭素質材料としては、例えば２０００℃以下の比較的低い温度で焼成して得られる低結晶性炭素材料、結晶化しやすい原材料を３０００℃付近の高温で焼成した人造黒鉛等の高結晶性炭素材料等を用いることが可能である。具体的には、熱分解炭素類、コークス類、黒鉛類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭等の炭素質材料を用いることが可能である。コークス類としては、例えばピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス等がある。なお、有機高分子化合物焼成体とは、フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したものである。これらの炭素質材料は、電池素子２を充放電した際に、負極８側にリチウムが析出することを抑制させることが可能である。
【００２２】
また、上述した炭素質材料の他には、負極活物質として例えばリチウムと化合可能な金属、合金、元素、及びこれらの化合物等が挙げられる。負極活物質としては、例えばリチウムと化合可能な元素をＭとしたときにＭｘＭ’ｙＬｉｚ（Ｍ’はＬｉ元素及びＭ元素以外の金属元素であり、ｘは０より大きな数値であり、ｙ及びｚは０以上の数値である。）の化学式で示される化合物である。この化学式においては、例えば半導体元素であるＢ、Ｓｉ、Ａｓ等も金属元素として挙げられる。具体的には、例えばＭｇ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｄ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ｂ、Ｓｉ、Ａｓ等の元素及びこれらの元素を含有する化合物、Ｌｉ−Ａｌ、Ｌｉ−Ａｌ−Ｍ（Ｍは２Ａ族、３Ｂ族、４Ｂ族の遷移金属元素のうち何れか一種又は複数種である。）、ＡｌＳｂ、ＣｕＭｇＳｂ等が挙げられる。
【００２３】
特に、リチウムと化合可能な元素には、３Ｂ族典型元素が好ましく、これらの中でも特にＳｉ、Ｓｎが好ましく、更にはＳｉを用いることが好ましい。具体的には、ＭｘＳｉ、ＭｘＳｎ（ＭはＳｉ、Ｓｎ以外の一種以上の元素であり、ｘは０以上の数値である。）の化学式で示されるＳｉ化合物、Ｓｎ化合物として、例えばＳｉＢ４、ＳｉＢ６、Ｍｇ２Ｓｉ、Ｍｇ２Ｓｎ、Ｎｉ２Ｓｉ、ＴｉＳｉ２、ＭｏＳｉ２、ＮｉＳｉ２、ＣａＳｉ２、ＣｒＳｉ２、Ｃｕ５Ｓｉ、ＦｅＳｉ２、ＭｎＳｉ２、ＮｂＳｉ２、ＴａＳｉ２、ＶＳｉ２、ＷＳｉ２、ＺｎＳｉ２等が挙げられ、これらのうちの何れか一種又は複数種を混合して用いる。
【００２４】
さらに、負極活物質としては、１つ以上の非金属元素を含有する炭素以外の４Ｂ族の元素化合物も利用できる。この化合物には、複数種の４Ｂ族の元素を含有していても良い。具体的には、例えばＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ２Ｎ２Ｏ、Ｇｅ２Ｎ２Ｏ、ＳｉＯｘ（０＜ｘ≦２）、ＳｎＯｘ（０＜ｘ≦２）、ＬｉＳｉＯ、ＬｉＳｎＯ等の化学式で示される酸化物、窒化物等が挙げられ、これらのうちの何れか一種又は複数種を混合して用いる。
【００２５】
負極８では、負極合剤層１５の結着剤として、非水電解液電池の負極合剤に用いられる例えばポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレン等といった結着剤を用いることができる。負極８では、負極集電体１４に、例えば銅等といった導電性金属からなる箔状金属や網状金属等を用いる。
【００２６】
セパレータ９は、正極７と負極８とを離間させるものであり、この種の非水電解液電池の絶縁性微多孔膜として通常用いられている公知の材料を用いることができる。具体的には、例えばポリプロピレン、ポリエチレン等の高分子フィルムが用いられる。また、リチウムイオン伝導度とエネルギー密度との関係から、セパレータ９の厚みはできるだけ薄い方が好ましく、その厚みを３０μｍ以下にして用いる。
【００２７】
このような構成の電池素子２は、正極７と負極８とがセパレータ９を介して積層され、長手方向に巻回された巻回体であり、巻回軸方向の一端面より正極リード端子１３が突出し、他端面より負極リード端子１６が突出した構造になっている。
【００２８】
そして、電池素子２においては、空間部１０に挿入されるセンターピン３が金属等で形成された場合でも、空間部１０でセパレータ９を露出するような巻回構造になっていることから、センターピン３を介して正極７と負極８とが接触して内部短絡を起こすことがないようにされている。
【００２９】
センターピン３は、電池素子２の空間部１０に挿入されることで、充放電したときの電極７，８の膨張や外部からの応力等で空間部１０が潰れてしまうことを防止する、いわゆる空間部１０を保持する保持部材であり、電池素子２の空間部１０への挿入性や優れた剛性を得るために例えば金属等により形成されている。センターピン３を形成する金属としては、特に制限はなく、種々のものが使用可能であるが、生産性、加工性、硬度及び耐食性等に優れるステンレス、ニッケル、チタン等を用いる。また、廉価な材料としては鉄を用いることも可能であるが、この場合、表面を防錆のためのニッケルメッキ等を施すことが好ましい。
【００３０】
センターピン３は、上述したように金属で形成されていることから、例えば合成樹脂等で形成される場合に比べて重量が重くなり、電池素子２の空間部１０に自重で落下して挿入させることが可能となる。したがって、センターピン３を挿入するときに、その操作を容易に行うことができ、電池製造時の歩留まりを向上できる。
【００３１】
センターピン３は、図２に示すように、その形状が充放電の繰り返しにより膨張する電極７，８からの圧力に耐えるために中空筒状とされている。なお、センターピン３においては、必ずしも完全な筒状でなくてもよく、図３に示すように、例えば外周の軸方向に亘って外周寸法の１割以下の隙間３ａが設けられたような筒状であっても良い。
【００３２】
センターピン３においては、電池素子２の空間部１０に挿入しやすくするために、中空筒状の先端部が略先鋭となるようなテーパー状になっている。さらに、センターピン３においては、電池素子２の両端面からはみ出して内部短絡を起こすことがないように、その長さがセパレータ９の幅より短くなっている。
【００３３】
このセンターピン３は、後述する払拭装置３１により外周面及び内周面、すなわち表面全面が払拭され、表面に付着していた汚れや異物等が除去された後に、電池素子２の空間部１０に挿入される。これにより、例えば金属加工によりセンターピン３を形成したときに金属を加工して生じた金属粉等の異物がセンターピン３の表面に付着しても、センターピン３の表面全面が払拭され、表面に付着している異物が除去されていることから、電池素子２の空間部１０に挿入した際に、センターピン３の表面に付着していた金属粉等の異物が電池内に混入することが防止される。
【００３４】
非水電解液４は、例えば非水溶媒に電解質塩を溶解させた溶液である。非水電解液４において、非水溶媒としては、例えば環状の炭酸エステル化合物、水素をハロゲン基やハロゲン化アクリル基で置換した環状炭酸エステル化合物や鎖状炭酸エステル化合物等を用いる。具体的には、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４メチル１，３ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、アニソール、酢酸エステル、酪酸エステル、プロピオン酸エステル等が挙げられ、これらのうちの一種以上を用いる。特に、非水溶媒としては、電圧安定性の点からプロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートを使用することが好ましい。
【００３５】
また、電解質塩としては、例えばＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＬｉＣＨ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ等が挙げられ、これらのうちの一種以上を用いる。
【００３６】
外装缶５は、例えば導電性金属等からなり、底面５ａが略円状にされた略円筒状の有底容器である。この外装缶５は、負極リード端子１６が底面５ａに溶接されて負極８と導通して負極外部端子となることから、例えば鉄、ステンレス、ニッケル等といった導電性金属等で形成される。外装缶５は、例えば鉄等で形成された場合、その表面には防錆や溶接信頼性を高めるためにニッケルめっき等が施される。
【００３７】
この外装缶５には、その開口部付近に内径全周に亘って内側に括れた曲げ加工によるビード部５ｂが設けられている。このビード部５ｂは、封口蓋体６が外装缶５の開口部にガスケット１７を介して圧入されて閉蓋する際に、封口蓋体６の台座となって封口蓋体６が外装缶５の開口部に配置される位置を決定し、且つ外装缶５に収納された電池素子２や、電池素子２の端面に配置された絶縁板１８が飛び出すことを防止するものである。このため、ビード部５ｂは、その内径が電池素子２や絶縁板１８の外径よりも小さくされている。
【００３８】
封口蓋体６は、電池素子２の電池内圧が所定の圧力以上になると電池素子２に流れる電流を遮断する電流遮断機構部１９や、電池素子２に所定の温度以上又は所定の電流値以上の電流が流れると電気抵抗を上昇させて電池素子２に流れる電流を小さくさせるＰＴＣ（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｔｅｍｐｅｒｔｕｒｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子２０や、電池１の外部正極端子となる端子板２１等を備えている。そして、封口蓋体６は、これら電流遮断機構部１９、ＰＴＣ素子２０、端子板２１等が電気的に接触されるように順次積層されてガスケット１７に収納された状態で、外装缶５の開口部に圧入されている。
【００３９】
以上のような構成の電池１は、次のようにして製造される。先ず、正極７を作製する。正極７を作製する際は、正極活物質と、導電材と、結着剤とを例えばボールミル、サンドミル、二軸混練機等の分散装置で均一に分散させた正極合剤塗液を調製する。そして、この正極合剤塗液を正極集電体１１の両主面に未塗工部を設けながら例えばスライドコーティング、エクストルージョン型のダイコーティング、リバースロール、グラビア、ナイフコーター、キスコーター、マイクログラビア、ロッドコーター、ブレードコーター等の塗工装置で均一に塗布し、送風乾燥機、温風乾燥機、赤外線加熱乾燥機等を用いて乾燥した後に、圧縮することで正極合剤層１２を形成し、帯状に裁断して未塗工部等に正極リード端子１３を例えば超音波溶接等で取り付ける。このようにして、帯状の正極７が作製される。
【００４０】
次に、負極８を作製する。負極８を作製する際は、負極活物質と、結着剤とを含有する負極合剤塗液を上述した分散装置等を用いて調製する。そして、この負極合剤塗液を負極集電体１４の両主面に未塗工部を設けながら上述した塗工装置等を用いて均一に塗布し、乾燥した後に、圧縮することで負極合剤層１５を形成し、帯状に裁断して未塗工部等に負極リード端子１６を例えば超音波溶接等で取り付ける。このようにして、帯状の負極８が作製される。
【００４１】
次に、正極７と負極８とを、帯状のセパレータ９を介して積層し、多数回巻回することにより巻回軸部分に空間部１０を有する電池素子２を作製する。
【００４２】
次に、電池素子２の空間部１０に挿入されるセンターピン３の表面全面を払拭して、センターピン３の表面に付着していた異物を除去する。この払拭作業には、図４及び図５に示す払拭装置３１を用いる。
【００４３】
払拭装置３１は、センターピン３の表面全面を払拭する払拭手段であり、センターピン３の内周面を払拭する内ブラシ３２と、センターピン３の外周面を払拭する複数の外ブラシ３３と、内ブラシ３２及び外ブラシ３３を収納するケース３４と、ケース３４から導出されて図示しない集塵装置等に接続される吸引管３５とを備えている。
【００４４】
内ブラシ３２は、細棒状の軸芯３２ａと、軸芯３２ａの周面に無数に植毛されている毛部材３２ｂとを有し、軸芯３２ａはセンターピン３の内径よりも細くされ、毛部材３２ｂは軸部３２ａがセンターピン３の中空部に挿入されたときにセンターピン３の内周面に接触する長さにされている。内ブラシ３２は、少なくともセンターピン３の内周面全面を毛部材３２ｂが一括して払拭できるように軸芯３２ａの周面における長さ方向でセンターピン３の長さを越える範囲に毛部材３２ｂが植毛されている。
【００４５】
具体的に、例えば外形が３．５ｍｍ、内径が２．５ｍｍ、長さが４２ｍｍのセンターピンを用いた場合、軸芯３２ａの外径は１．６ｍｍ程度、毛部材３２ｂの長さは６．５ｍｍ〜７ｍｍ程度にされた内ブラシ３２を用いる。そして、このような構成の内ブラシ３２には、例えば軸芯３２ａとなる一対の鋼線等に毛部材３２ｂとなる山羊毛等を挟んだ状態で一対の鋼線を螺旋状にねじることで得られる鋼線に山羊毛が編み込まれたブラシ等を用いる。
【００４６】
内ブラシ３２は、ケース３４の底面３４ａの略中心部から軸芯３２ａが底面３４ａに対して略垂直となるように取り付けられている。
【００４７】
外ブラシ３３は、細棒状の軸芯３３ａと、軸芯３３ａの周面に無数に植毛されている毛部材３３ｂとを有している。外ブラシ３３は、軸芯３３ａの周面における長さ方向でセンターピン３の長さを越える範囲に毛部材３３ｂが植毛されている。具体的に、例えば外形が３．５ｍｍ、内径が２．５ｍｍ、長さが４２ｍｍのセンターピンを用いた場合、軸芯３３ａの外径は３．８ｍｍ程度、毛部材３３ｂの長さは８ｍｍ〜８．５ｍｍ程度にされた外ブラシ３２を用いる。そして、このような構成の外ブラシ３３には、例えば軸芯３３ａとなる一対の鋼線等に毛部材３３ｂとなる馬毛等を挟んだ状態で一対の鋼線を螺旋状にねじることで得られる鋼線に馬毛が編み込まれたブラシ等を用いる。
【００４８】
外ブラシ３３は、ケース３４の底面３４ａに対して略垂直に取り付けられた内ブラシ３２を少なくとも４本で四方から囲むように、各軸芯３３ａが底面３４ａに対して略垂直に取り付けられている。そして、センターピン３の中空部に内ブラシ３２が挿入されたときには、４本の外ブラシ３３の毛部材３３ｂでセンターピン３の外周全面を一括して払拭するようにされている。ここでは、４本の外ブラシ３３を用いた例を挙げて説明しているが、センターピン３の外周全面を一括して払拭できるのであれば３本以下若しくは５本以上の外ブラシ３３をケース３４の底面３４ａに取り付けても良い。
【００４９】
ケース３４は、内ブラシ３２及び外ブラシ３３が取り付けられた底面３４ａを有する有底筒状の容器であり、この容器の開口部は蓋体により閉塞されている。そして、ケース３４には、底面３４ａと対向する蓋体の略中心部、具体的には蓋体の内ブラシ３２の軸芯３２ａの端部と対向する位置にセンターピン３をケース内に挿入するための挿入孔３４ｂが設けられている。
【００５０】
吸引管３５は、一端がケース３４の底面３４ａ若しくは側壁に接続され、他端が図示しない集塵装置等に接続されている。そして、吸引管３５は、ブラシ３２，３３が払拭することでセンターピン３の表面より除去された金属粉等の異物を吸引する。このように、払拭装置３１では、吸引管３５がセンターピン３より除去された金属粉等の異物を吸引することから、ケース３４内に金属粉等が貯留されることが無く、除去された金属粉等が再びセンターピン３に付着することを防止できる。
【００５１】
以上のような構成の払拭装置３１によりセンターピン３の表面を払拭する際は、図６に示すように、ケース３４の蓋体に設けられた挿入孔３４ｂにセンターピン３全体を挿入する。このとき、センターピン３においては、挿入孔３４ｂから臨む内ブラシ３２の軸芯３２ａが中空部に挿入されるようにケース３４の挿入孔３４ｂに挿入する。これにより、センターピン３は、内周全面が内ブラシ３２で一括して払拭され、外周全面が複数の外ブラシ３３で一括して払拭されることから、表面に付着していた金属粉等の異物が除去される。
【００５２】
次に、表面に付着していた異物が除去されたセンターピン３は、挿入孔３４ｂより払拭装置３１の外部に取り出す。このとき、払拭装置３１においては、センターピン３を払拭した後に、例えばブラシ３２，３３等に付着した金属粉やケース３４の底面３４ａ等に落下した金属粉は吸引管３５より吸引されてケース３４の外部に排出される。
【００５３】
次に、電池素子２は、外装缶５に収納され、負極リード端子１６が外装缶５の底面５ａに例えば抵抗溶接等で溶接された後に、払拭装置３１により表面の異物が除去されたセンターピン３が空間部１０に挿入される。また、電池素子２の端面には、内部短絡を防止するための絶縁板１８を配設する。このとき、センターピン３は、金属で形成されており樹脂材料等で形成した場合に比べて重いことから、電池素子２の空間部１０に自重で落下する。すなわち、センターピン３を電池素子２の空間部１０に挿入する作業が簡略化されて歩留まりを向上できる。
【００５４】
また、センターピン３を電池素子２の空間部１０に挿入する際は、払拭装置３１で表面を払拭した直後のセンターピン３を用いる。このように、払拭装置３１で表面を払拭した直後のセンターピン３を用いることで、センターピン３の表面に異物が再付着することを防止でき、電池内にセンターピン３を介して異物が混入することを適切に防ぐことができる。
【００５５】
次に、電池素子２、センターピン３及び絶縁板１８が収納された外装缶５には、開口部付近に内径全周に亘って内側に括れたビード部５ｂが設けられる。次に、電池素子２、センターピン３等が収納され、且つビード部５ｂが設けられた外装缶５には、非水電解液４が注液される。
【００５６】
次に、注液が終了した電池素子２から導出される正極リード端子１３を、周囲にアスファルト等のシール剤が塗布されたガスケット１７に収納された封口蓋体６の電流遮断機構部１９に例えば超音波溶接等で溶接する。
【００５７】
次に、外装缶５の開口部は、封口蓋体６がガスケット１７を介して圧入されることで閉蓋される。そして、外装缶５は、ビード部５ｂより上方の縁部付近を内側に曲げる加工、いわゆるかしめ加工することにより開口部で封口蓋体６が固定されて電池素子２が密閉封入される。このとき、外装缶５は、かしめ加工が施された際に、開口部の縁部全周でガスケット１７がはみ出るようにされており、負極外部端子となる外装缶５の縁部と正極外部端子となる封口蓋体６とが接触しないようにされている。このようにして、電池１が製造される。
【００５８】
以上のようにして製造される電池１では、センターピン３の表面全面が払拭装置３１によって払拭され、表面に付着した金属粉等の異物が除去された状態のセンターピンが電池素子２の空間部１０に挿入されていることから、電池内に金属粉等が混入して起こる内部短絡や電池特性の低下を防止できる。
【００５９】
また、この電池１の製造方法では、センターピン３の表面に付着した異物を除去するのに従来のようなアルコール等の洗浄液を用いることなく、洗浄作業や、洗浄後の乾燥作業といった煩わしい作業を必要としないことから、製造歩留まり軸芯を向上できる。
ここで、払拭装置３１で表面全面を払拭したセンターピン３と、表面を払拭していないセンターピン３とについて表面に付着していた異物の重量と、付着していた異物の種類とを測定した。なお、センターピン３には、ステンレス鋼からなるものを用いた。
【００６０】
そして、以下に、表面を払拭したセンターピン３と表面を払拭していないセンターピン３とにおける表面に付着していた異物の重量及び異物の種類の評価結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】
2004362834.tif 000003
【００６２】
異物の重量及び種類の測定は、以下のようにして行った。先ず、表面を払拭したセンターピン３と表面を払拭していないセンターピン３とについて、それぞれ３６０本を洗浄液となるエタノールに浸漬した状態で超音波洗浄器により所定時間洗浄した。洗浄後、洗浄液を捕集粒子径が０．５μｍの濾紙で濾過することで、洗浄液によりセンターピン３の表面から除去された異物を回収した。そして、このようにして回収した異物の重量を測定すると共に、回収した異物についてＸ線マイクロアナライザー測定による定性測定及び定量測定を行った。
【００６３】
表１に示す評価結果から、払拭装置３１で表面全面を払拭したセンターピン３では、表面を払拭していないセンターピン３に比べて洗浄液により除去された異物が少ないことがわかる。また、センターピン３に付着していた異物は、表面の払拭の有無に関わらすＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ等であり、ステンレス鋼の成分であることがわかる。
【００６４】
このことから、払拭装置３１でセンターピン３の表面全面を払拭することは、センターピン３の表面に付着していた異物、具体的には金属粉を適切に除去でき、センターピン３を介して電池内に金属粉が混入されて起こる内部短絡を防止する上で大変有効であることがわかる。
【００６５】
なお、払拭装置３１には、図７に示すように、軸芯３２ａ，３３ａを中心にしてブラシ３２，３３を軸芯３２ａ，３３ａの周方向に回転させる例えばモータ等の駆動手段３６や、センターピン３を保持しながらセンターピン３の周方向に回転させる駆動手段３７等を備えることで、ブラシ３２，３３でセンターピン３の表面全面を更に効果的に払拭することが可能となる。これら駆動手段３６，３７は、センターピン３の払拭作業を行うときに、同時に駆動若しくは何れか一方を駆動させても効果を得ることができる。センターピン３を保持しながら回転させる駆動手段３７は、ケース３４へのセンターピン３の挿入及び取り出しも同時に行えるようにすることでセンターピン３の払拭作業を更に効率的に行うことが可能となり、製造歩留まりを更に向上できる。
【００６６】
また、以上では、センターピン３の表面を払拭するのにブラシ３２，３３を用いていたが、このことに限定されることはなく、センターピン３の表面全面を傷つけることなく払拭できるのであれば、例えば織布、不織布、スポンジ等でセンターピン３の表面を払拭した場合でも上述した作用効果が得られる。
【００６７】
さらに、以上では、中空筒状をなすセンターピン３を例に挙げて説明しているが、このことに限定されることはなく、電池素子２の空間部１０を保持させるものであれば、中空でない細棒部材等にも適用可能である。
【００６８】
さらにまた、以上では、非水電解液４を用いた電池１について説明しているが、このことに限定されることはなく、センターピン３を備える非水電解質電池であれば、非水電解液４の代わりに例えば無機固体電解質、高分子固体電解質、ゲル状電解質等の固体電解質を用いた場合にも適用可能である。
【００６９】
さらにまた、以上では、円筒形のリチウムイオン二次電池を例に挙げて説明しているが、このことに限定されることはなく、センターピン３を備えていれば、例えば角型、薄型等、様々な大きさの非水電解質電池の場合にも適用可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、センターピンの表面全面が払拭手段により払拭され、その表面に付着した異物が除去された状態のセンターピンが電池素子の空間部に挿入されていることから、電池内に異物が混入して起こる内部短絡や電池特性の低下を防止できる。
【００７１】
また、本発明によれば、従来のような洗浄作業や乾燥作業等といった煩わしい作業を行うこと無く、センターピンの表面に付着した異物を除去できることから、非水電解質電池を製造する際の製造歩留まりを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したリチウムイオン二次電池の内部構造を示す斜視図である。
【図２】同リチウムイオン二次電池に備わるセンターピンを示す斜視図である。
【図３】同センターピンの他の例を示す斜視図である。
【図４】同センターピンの表面を払拭する払拭装置を示す断面図である。
【図５】同払拭装置を一部透視して示す平面図である。
【図６】同払拭装置でセンターピンの表面を払拭する状態を示す断面図である。
【図７】同払拭装置においてブラシやセンターピンを回転駆動させる駆動手段を備えた例を示す断面図である。
【図８】従来のリチウムイオン二次電池の内部構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  リチウムイオン二次電池、２  電池素子、３  センターピン、４  非水電解液、５  外装缶、６  封口蓋体、７  正極、８  負極、９  セパレータ、１０空間部、３１  払拭装置、３２  内ブラシ、３３  外ブラシ、３４  ケース、３４ａ  底面、３４ｂ  挿入孔、３５  吸引管、３６，３７  駆動手段
【図１】
2004362834.tif 000004
【図２】
2004362834.tif 000005
【図３】
2004362834.tif 000006
【図４】
2004362834.tif 000007
【図５】
2004362834.tif 000008
【図６】
2004362834.tif 000009
【図７】
2004362834.tif 000010
【図８】
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