(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極電極と負極電極をセパレータを介して対向させた電池において、前記セパレータの少なくとも一枚は少なくとも一部分が色材によって着色されたものであることを特徴とする電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正極電極と負極電極をセパレータを介して巻回した電池要素を用いた電池に関するものであり、特にリチウムイオン電池等の非水溶媒電解液電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
巻回型の電池要素を用いた電池は、帯状の集電体上に活物質含有スラリーを塗布して形成した正極電極および負極電極を、セパレータ／負極電極／セパレータ／正極電極の順に介して、正極電極を内側として巻回して電池要素を製造し、得られた電池要素を電池缶に収納したり、あるいは可撓性の外装材によって封口することが行われている。
リチウムイオン電池等の電池容量が大きな電池にあっては、電池の信頼性を高めることは極めて重要な課題である。巻回型あるいは積層型の電池要素のいずれを用いた電池においても、セパレータを介して正極電極と負極電極を配置した電池要素の製造において、確実に不良品を選別して排除して信頼性を高めることが要求されている。
【０００３】
図２は、巻回型の電池の製造工程を説明する図である。
図２（Ａ）は、巻回型の電池要素の作製方法を示す図であり、図２（Ｂ）は巻回によって製造した電池要素の側面図である。
巻回型の電池要素１は、第１セパレータ２、負極電極３、第２セパレータ４、正極電極５の順に、負極電極３および正極電極５の間にはセパレータが位置するように積層して巻回している。
【０００４】
リチウムイオン電池においては、負極電極を正極電極よりも大きくし、正極電極が対向する負極電極への投影部には必ず負極電極が存在するようにさせると共に、セパレータの幅を負極電極の幅よりも大きくし、対向する正極電極と負極電極とが短絡をしたり、あるいは巻回体の端面において隣接する正極電極と負極電極とが接触しないようにすることが不可欠である。
このために、負極電極３と正極電極５との間にセパレータが存在し、端面にも確実にセパレータが存在することを確認する工程が不可欠である。
【０００５】
リチウムイオン電池等の非水溶媒電解液を用いた電池においては、セパレータとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等の多孔性膜が用いられている。これらの膜は、延伸して成膜したフィルムに開裂等の方法によって微細な孔を形成したものであり、一般に乳白色を呈している。
したがって、図２（Ｂ）に示すように、巻回体のセパレータの折れ曲がり部６が存在する場合、あるいは電池要素の端部からセパレータにわずかな突出部７が存在し、その反対側には負極電極と正極電極が接触の可能性がある場合であっても、いずれのセパレータも乳白色であって同一の色を呈しているために、突出部を光学的な検出方法によって検出することは困難であった。このためセパレータの配置状態に問題がある場合にもそのまま組み立てられることがあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電池要素の組立時にセパレータの位置不良の検出が確実にでき、巻回型の電池要素におけるセパレータの巻ずれや、積層型の電池要素におけるセパレータのずれを電池缶等に収納する前に確実に確認して排除し、品質が優れた電池を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、正極電極と負極電極をセパレータを介して対向させた電池において、前記セパレータの少なくとも一枚は少なくとも一部分が色材によって着色されたものである電池によって解決することができる。
また、電解液が非水溶媒電解液である前記の電池である。
正極電極と負極電極を２枚のセパレータを配置して巻回した電池要素を有する前記の電池である。
平板状の正極電極と負極電極の間に平板状のセパレータを配置した積層型の電池要素である前記の電池である。
着色がセパレータの端部のみである前記の電池である。
セパレータの全面を着色した前記の電池である。
色材が、顔料または染料である前記の電池である。
【０００８】
また、正極電極と負極電極をセパレータを介して対向させた非水溶媒電解液を用いた電池の製造方法において、セパレータの少なくとも一枚は少なくとも一部分が色材によって着色されたものを配置して巻回型また積層型の電池要素を形成し、作製した電池要素の端部のセパレータの位置を光学的に検出してセパレータの位置ずれを検出する電池の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の電池は、少なくとも１枚のセパレータとして、少なくとも一部分を色材によって着色したセパレータを用いたことによって、セパレータの色の違いを利用してセパレータの位置ずれ等の検出を容易に行うことを可能としたものであり、電池組立工程においてセパレータの位置ずれが生じた電池要素を確実に排除することができ、高品質の電池を提供することを可能としたものである。
【００１０】
以下に、本発明を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の電池を説明する図であり、電池要素を説明する斜視図である。
図１（Ａ）に示す巻回型の電池要素１は、第１セパレータ２、負極電極３、第２セパレータ４、正極電極５の順に配置し、負極電極３および正極電極５の間にはセパレータが位置するように積層して巻回されている。第１セパレータ２には全面に着色部８が形成された着色セパレータを使用している。
したがって、図１（Ｂ）に示すように、第１セパレータ２が電池要素の端面のいずれかからはみ出した突出部７があると、第１セパレータ２と第２セパレータ４との色の違いによって位置ずれの検出が容易となる。また第１セパレータ２が電池要素の最外周部において折れ曲がった場合にも折れ曲がり部６を容易に検出することが容易となる。
【００１１】
図１（Ｃ）は、電池要素１において、第１セパレータ２の幅方向の両端部のみに着色部８を形成した例を示すものである。
電池要素を作製した場合に着色部８は、電池要素の端部より容易に確認できることが必要であるが、セパレータの幅方向の端部が着色されていれば充分に目的を果たすことが可能である。
セパレータの着色によって実質的には、セパレータの特性は変化しないが、図１（Ｃ）に示すように、負極電極と正極電極との間に存在する部分には、色材が存在しないことが好ましいので、端部のみを着色することが好ましい。
以上のように少なくとも１枚のセパレータとして、少なくとも端部が色材による着色にされたセパレータを用いるならば、他のセパレータとの位置ずれの判別が容易となるので、目視、光学的な検出手段によって確実な検出が可能となり、電池要素の作製工程において、判別と排除が確実となる。
【００１２】
本発明の電池において、セパレータの着色に使用する着色剤としては、銅フタロシアニン、各種のアゾ顔料等の、青色、緑色、黄色等の顔料を挙げることができ、セパレータの作製時にポリエチレン、ポリプロピレン等の材料と共に、これらの顔料の少なくとも一種を混練することによってセパレータを着色することができる。
また、ポリオレフィン系の材料を用いたセパレータをグラフト処理、スルホンか処理等の処理を行った後に、カチオン染料、酸性染料等によって染色を行っても良い。着色する色は、任意であるが、赤系、あるいは青系とすることが識別性が良好であるので好ましい。
本発明の電池は、各種のリチウムイオン電池、ポリマーリチウム電池等の非水溶媒電解液を用いた各種の密閉型電池に適用することができる。
【００１３】
リチウムイオン電池を例に挙げて説明すると、正極電極は帯状のアルミニウム箔に、ＬｉxＭＯ2（ただしＭは、少なくとも１の遷移金属を表す。）である複合酸化物、例えば、ＬｉxＣｏＯ2、ＬｉxＮｉＯ2、ＬｉxＭｎ2Ｏ4、ＬｉxＭｎＯ3、ＬｉxＮｉyＣｏ(1-y)Ｏ2などを 、カーボンブラック等の導電性物質、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤をＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤とを分散混練した調製した正極塗料が本発明の塗布装置によって塗布される。片面の塗布が終わったものは乾燥後に反対面も同様に塗布し、両面を塗布される。
【００１４】
また、負極電極は、帯状の銅箔等の表面に、リチウムをドープ及び脱ドープ可能な、熱分解炭素類、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークスなどのコークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、フェノール樹脂、フラン樹脂などを焼成した有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭などの炭素質材料、ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性高分子材料をカーボンブラックなどの導電性物質、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤をＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤とを分散混練した調製した負極塗布液を本発明の塗布装置によって塗布される。片面の塗布が終わったものは乾燥後に反対面も同様に塗布し、両面を塗布される。
【００１５】
なお、負極電極にあっては、巻回して電池要素を作製した場合に片面が正極活物質層に対向しない部分にあっては、片面のみに負極活物質層を形成しても良い。
次いで、負極電極および正極電極に負極導電タブおよび正極導電タブを、超音波溶接、抵抗溶接等の方法によって接合した後に、着色したセパレータ、負極電極、着色していないセパレータ、正極電極の順に積層して巻回装置で巻回し、巻止めテープによって電池要素を固定した後に、扁平に成形することによって、電池要素を完成させる。
【００１６】
また、２枚のセパレータのうち、着色したセパレータと着色していないセパレータを用いる例について述べたが、いずれのセパレータにも着色したものを用いても良い。
得られた電池要素は、金属製の電池缶、あるいは可撓性の外装材によって封口して電池を製造することができるが、着色したセパレータとして、染料によって着色したセパレータは、親水性が大きくセパレータが吸水し易いので、充分に乾燥することが必要である。
【００１７】
以上の説明では、帯状の負極電極と正極電極をセパレータを介して巻回した巻回型の電池要素について説明したが、巻回型の電池要素に限らず、長方形又は正方形の平板状の負極電極と正極電極をそれらよりも大きなセパレータを介して多数積層した積層型の電池に適用しても良い。この場合には、着色したセパレータを一枚おきに使用したり、あるいは色の異なるセパレータを交互に使用することができ、多数の負極電極と正極電極をセパレータを介して積層した場合に、セパレータの位置ずれ等を容易に発見することが可能となる。
また、電池の製造工程では、様々な種類の電池が製造されるので、それらに対応して幅、厚さ等をはじめ、開孔径、開孔率等が異なるものが用いられるが、多種類のセパレータを着色することによって差別化するならば、製造時において特定のセパレータを間違いなく探し出すことが容易となるという特徴も有している。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の電池は、少なくとも１枚のセパレータを、少なくとも一部分が着色されたセパレータとしたので、巻回型、積層型のいずれの電池要素においても、セパレータの位置ずれ等による品質の不良の電池要素の発見と排除を容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の電池を説明する図であり、電池要素を説明する斜視図である。
【図２】図２は、巻回型の電池の製造工程を説明する図である。
【符号の説明】
１…電池要素、２…第１セパレータ、３…負極電極、４…第２セパレータ、５…正極電極、６…折れ曲がり部、７…突出部、８…着色部
【図１】
0004809996.tif 000002
【図２】
0004809996.tif 000003