(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極，負極およびセパレーターからなる極板群および非水電解液を電池缶に収納した非水電解液電池の製造法であって、極板群およびまたは非水電解液に含有される水分量を（数１）に示したＰが、Ｐ＝２〜１０の範囲内となるように調整する工程と、水分量が調整された工程後の極板群および非水電解液を電池缶に収納して開口部を密閉する工程と、電池の起電力により水素を主成分とするガスを発生させる工程とを有し、前記ガスにより電池内圧を上昇させ、前記極板群に前記非水電解液を含浸させることを特徴とする非水電解液電池の製造方法。
【数１】
0004625995.tif 000006
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非水電解液電池の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器のコードレス化，ポータブル化が急速に進んでおり、これらの駆動用電源として小型・軽量で高エネルギー密度を有する電池への要望が高まっている。
【０００３】
電解液に水溶液系の電解液を用いた場合、水の分解電圧の制限を受けるため実用電池では鉛蓄電池の２Ｖの起電力が最大であった。しかし、非水溶液系の電解液を用いた場合、それ以上の起電力でも分解せず、高電圧高エネルギー密度の電池が実現可能となる。例として正極に二酸化マンガン，フッ化炭素等、負極に金属リチウムを用いるリチウム一次電池や正極にコバルト酸リチウム等のスピネル系金属酸化物、負極に炭素材料を用いるリチウムイオン二次電池等が挙げられる。
【０００４】
電解液の注液方法は、例えばスパイラル型リチウム二次電池では、シート状の正，負極をセパレーターを介して渦巻き状に巻回した極板群を電池缶に挿入した後、非水電解液を注液し、次いで電池缶開口部を端子板等の封口部材で封口する手順がとられる。
【０００５】
しかしながら非水電解液は極性が高く表面張力が大きいため、極板群への速やか且つ均一な含浸が困難である。そのため、遠心力，真空，加圧力を利用した注液方法が一般的に利用されている。真空を利用する方法として、例えば特開平５−３２５９４５号公報においては、電池ケース内をまず最初は高度な減圧状態にしておき、第１回目の注液として、所定注液量の内の一部分の注液を行う。続いて第２回目の注液として、電池ケース内を第１回目の減圧状態より常圧に近い第２の減圧状態として、残りの電解液の注液を行うことが開示されている。また、真空と加圧力を利用する方法として、例えば特開平５−９４８１６号公報では、減圧，加圧可能なタンク内で一旦真空状態にし、そして極板群の入った電池缶を浸し、加圧することが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
さらなる高エネルギー密度を実現するには正極と負極の充填密度を高めることは必須であるが、このことは電解液の正極と負極への含浸をますます困難とする。電解液が含浸しない場合、正極活物質と負極活物質に未反応部ができ設計上の放電容量を達成できない。そのためより強力な電解液の含浸方法が必要となっている。特開平５−３２５９４５号公報開示の技術では、含浸を促進する電池内と電池外の圧力差は最大で１気圧しかない。また、特開平５−９４８１６号公報開示の技術では電池内外の圧力差は大きくすることができるが、加減圧可能で電解液注液装置を備えたタンクが必要であり、大量生産には不向きである。
【０００７】
そこで本発明の目的は、電解液の極板への含浸を促進する簡便な含浸方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の非水電解液電池の製造法は、極板群および非水電解液に含有される水分量を（数１）に示したＰが、Ｐ＝２〜１０の範囲内となるように調整する工程と、水分量が調整された極板群およびまたは非水電解液を電池缶に収納して開口部を密閉する工程と、電池の起電力により水素を主成分とするガスを発生させる工程とを有し、前記工程で発生したガスにより電池内圧を上昇させ、非水電解液が含浸されていない未含浸の極板に非水電解液を含浸させる方法としたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明では、まず電池缶内に収納する構成要素、例えば正極板，負極板，セパレーター，電解液等のいずれかに水分を含有させる。
【００１０】
例えば円筒形リチウム二次電池の場合、それぞれシート状の正極板と負極板をセパレーターを介してスパイラル状に巻回して極板群を形成し、円筒形の電池缶に挿入し、非水電解液を注液し封口するという工程または注液前のいずれかの工程で上記電池内構成要素に水分を含有させる。水分を含有させる箇所や水分量調整方法は特に限定しないが、極板群構成前に負極板に水分を含有させるのが好ましい。
【００１１】
水分含有量は、防爆機構を有する電池の場合、その防爆機構が作動しないだけの圧力、つまり数１でＰと表示される電池内圧が防爆機構作動圧と等しくなる量を上限とする。防爆機構を持たない電池の場合、特に含有量を制限しないが、好ましくはＰ＝２〜１０の範囲とする。
【００１２】
【数１】
0004625995.tif 000002
【００１３】
水分を含有した電池は、その起電力により水素を主成分とするガスを発生し電池内圧は上昇する。この電池内圧を利用して極板の未含浸部への非水電解液の含浸を促進させる。電池内圧は注液後一時的に上昇するが、時間の経過とともに水素ガスは極板中に吸収され電池内圧は下降する。
【００１４】
電池系はリチウム二次電池に限らず、非水溶液を用いる２Ｖ以上の起電力を持つ電池系が挙げられる。
【００１５】
【実施例】
コバルト酸リチウム，アセチレンブラック，フッ素樹脂系結着剤を混合し、カルボキシメチルセルロース水溶液に懸濁させてペースト状にする。このペーストをアルミニウム箔の両面に塗着後、圧延し、乾燥して正極板とする。
【００１６】
負極板はコークスを加熱処理した炭素粉にフッ素系樹脂結着剤を混合し、カルボキシメチルセルロース水溶液に懸濁させてペースト状にし、このペーストを銅箔の両面に塗布し、圧延し、乾燥して負極板とする。
【００１７】
実施例では、この負極板に数１のＰで表される電池内圧が５ｋｇｆ／ｃｍ2 程度となるように水分を含有させた。
【００１８】
一方、比較例では、水分を含有させずに以降の工程に移った。
【００１９】
正極板と負極板をシート状に切断し、正極板のアルミニウム箔にアルミニウムリード、負極板の銅箔にニッケルリードを溶接した。これらの加工を行った正極板，負極板をポリエチレン製のセパレーターを介してスパイラル状に巻回して極板群を作製した。この極板群を絶縁板とともにニッケルメッキを施した鉄製の電池缶に挿入した。次いで負極リードと電池缶、正極リードと電流遮断機構を備えた防爆封口板をそれぞれスポット溶接した。
【００２０】
その後、溶媒にエチレンカーボネート，エチルメチルカーボネートを混合した溶液に、電解質として６フッ化リン酸リチウムを溶解した非水電解液を極板群を挿入した電池缶に注液した。
【００２１】
その後、封口板をカシメ封口して密封型電池を作製した。
【００２２】
これらの電池を初充電した直後のガス量と電池内圧を表１に示す。値はそれぞれ５セルの平均値を示す。
【００２３】
【表１】
0004625995.tif 000003
【００２４】
表１より実施例では電池内圧５．３ｋｇｆ／ｃｍ2 と上昇しており、この圧力により電解液の未含浸部への含浸が促進されることが判る。表２に初充電後４５℃で１００時間放置した後に測定したガス量を示す。
【００２５】
【表２】
0004625995.tif 000004
【００２６】
表２では、ガスの主成分である水素ガスが極板中へ吸収されたため、一旦高圧になった電池内圧は比較例とほぼ同程度までガス量が減っていることが判る。
【００２７】
これらの電池の３００ｍＡでの放電容量を表３に示す。
【００２８】
【表３】
0004625995.tif 000005
【００２９】
実施例では比較例と比べて約４０ｍＡ放電容量が多くなっている。電解液の含浸部分の差が放電容量の差となっていることが判る。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の水分を添加する方法により、専用の加圧装置を用いることなく非水電解液の加圧含浸を行うことができる。これにより極板への非水電解液の含浸が促進され、放電容量が大きい高エネルギー密度の電池を作製することができる。