(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板とをセパレータを挟んで重ね合わせながら巻回する工程と、
前記巻回する工程で形成された電極体を外装容器に収容する工程とを含み、
前記巻回する工程が、巻きはじめに、前記セパレータ同士が重なったところで重なり部分を固着する工程を含むことを特徴とする電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の製造方法にかかり、特に、電極板の巻き取りに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年リチウムイオン電池、特に角型のリチウムイオン電池は携帯電話の主要電源として使用されており、携帯電話の薄型化にともない、電池の薄型化への要求が高まっている。
ところで、このようなリチウムイオン電池は外装缶が端子を兼ねているために、携帯電話用の電源装置として用いる場合には、端子同士あるいは外装缶と本体アースとの短絡防止のために、電池セルを樹脂ケースでパックするかあるいは電池セルに収縮チューブを形成するという方法がとられている。
【０００３】
例えば、角型のリチウムイオン電池を用いたパック電池の電池セルは、正極板と負極板とをセパレータを介して巻回して形成した電極体を外装缶に収納し、電解液を注入した後に蓋体で密封している。なお、この電極体から正極集電タブおよび負極集電タブを突出させ、正極集電タブは外装缶または蓋体に、負極集電タブは、蓋体上に接続され、蓋体とは電気的に絶縁されている負極端子にそれぞれ電気的に接続している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのような電極体の形成に際しては、通常、正極板および負極板とセパレータとを巻芯に巻きつけて、成形後に巻芯を除去する方法が一般的であるが、巻芯に正極板、負極板、セパレータを巻き取る際に、内側の極板とセパレータとが緩むことによってずれて、容量不足を生じたり、反応不良を生じたりするなどにより規格不良を生じることがある。  また、正極板と負極板とが接触して、短絡不良を生じることもあった。
特に、大型サイズの電池を巻き取る場合、内側のテンションが弱くなるため、確実な巻き取りが困難であるという問題もあった。
そこで、本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、極板の巻き取りを確実にし、信頼性の高い電極体を形成することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の電池は、正極板と負極板とをセパレータを挟んで重ね合わせながら巻回する工程と、前記巻回する工程で形成された電極体を外装容器に収容する工程とを含み、前記巻回する工程が、巻きはじめに、前記セパレータ同士が重なったところで重なり部分を接合するようにしている。
かかる構成によれば、きわめて容易にセパレータが固定され、ずれを防止することが可能となる。
【０００８】
また、望ましくは、この重なり部分をテーピングする。
かかる構成によれば、テーピングにより、きわめて容易にセパレータが固定され、ずれを防止することが可能となる。
【０００９】
また、望ましくは、この重なり部分を熱融着する。
かかる構成によれば、別部材を用意することなく、加熱のみでセパレータを固定することができ、すれを防止することが可能である。
【００１０】
また、望ましくは、極板の端面に切欠きを形成しておくようにし、セパレータ間に極板の端面をはさんだ状態でセパレータ同士を熱融着することにより、セパレータ間に極板が固定される。
かかる構成によれば、極板の端面に切欠きを形成するのみでその部分ではセパレータ同士が接触するように形成することができるため、セパレータ同士を熱シールなどで固着すれば、極板もこの位置で固定されることになる。
【００１１】
また、望ましくは、前記切欠きは端面で開口幅が小さくなるように形成されていることを特徴とする。
かかる構成によれば、セパレータ同士の接合によって固定された部分が引っ張り力によっても抜けないようにすることができ、より確実に固定することができる。
【００１２】
また、望ましくは、前記切欠きは、極板の幅方向に沿って複数箇所設けられていることを特徴とする。
かかる構成によれば、より確実な固定が可能となる。
【００１３】
また、望ましくは、極板の端面に穴を形成しておくようにし、セパレータ間に極板の端面をはさんだ状態でセパレータ同士を熱融着することにより、セパレータ間に極板が固定される。
かかる構成によれば、穴の部分でセパレータ同士を熱融着することにより、確実に固定でき、引っ張り力に対しても強い固定構造を得ることができる。
【００１４】
また、望ましくは、極板の端面とセパレータとを両面テープで固着するようにしてもよい。
かかる構成によれば、両面テープによってきわめて容易に固定することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をリチウム二次電池に適用した場合について図面を参照しつつ詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
なお、図１（ａ）乃至（ｄ）は本発明の第１の実施の形態のリチウム二次電池の製造方法におけるセパレータの巻き取り方法を示す説明図である。
まず、図１（ａ）に示すように、セパレータ１１を巻芯１０にセットし、図１（ｂ）に示すように、この巻芯１０を矢印に示すように時計回りに回し、２７０度回転したところでセパレータ同士が重なり始め、重なり始めから重なり個所に熱シールHを行う。次に、図１（ｄ）に示すように負極板１２および正極板１３を挟み込みながら巻回する。
そして巻芯を除去し、巻回した電極体をプレス成形することにより、図２に示すような電極体２０を形成する。なお、正極板および負極板には、それぞれ正極リード２１ａおよび負極リード２１ｂが、あらかじめ接続されており、外装容器に装着される。ここで２２はポリイミドテープであり、正極リード２１ａおよび負極リード２１ｂの固定と絶縁のために貼着されている。
このようにして形成された電極体の要部拡大断面図を図３に示す。極板の隙間間の間隔は０．６ｍｍ以下であった。
巻き始めでセパレータ同士を熱シールで固定することにより、セパレータ同士の位置ずれがなく、確実な巻き取りを行うことができる。この熱シールは６０〜７０、５０〜８０℃のヒート板をスポットで当てる。
（第２の実施の形態）
図４（ａ）乃至（ｄ）は本発明の第２の実施の形態のリチウム二次電池の製造方法におけるセパレータの巻き取り方法を示す説明図である。
前記第１の実施の形態ではセパレータ同士を熱シールすることにより固定したが、この例では、両面テープ１４を用いてセパレータ１１同士を負極板１２および正極板１３の先端に固着することにより巻き始めを固定し、巻回するようにしたことを特徴とする。
すなわち、この例では、まず、図４（ａ）に示すように、セパレータ１１を巻芯１０にセットし、図４（ｂ）に示すように、この巻芯１０を矢印に示すように時計回りに回し、１８０度回転し、さらに回転して、図４（ｃ）に示すように、２７０度回転した時点で幅方向に３箇所程度両面テープ１４をＶ字状に挟み込み、図４（ｄ）に示すように負極板１２および正極板１３を挟み込み固定して巻回し、電極体２０（図２参照）を形成する。
このようにして巻き始めでセパレータ同士および正極板、負極板をそれぞれ両面テープで固定することにより、セパレータ同士およびセパレータと正極板および負極板の位置ずれがなく、確実な巻き取りを行うことができる。
望ましくは、幅方向全体をテーピングするとよく、これにより、短絡不良を確実に防止することができる。
（第３の実施の形態）
また、図５に示すように、負極板１２の端面に切欠き１５を形成し、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、セパレータ同士を熱シールすることにより、負極板の切欠き１５の部分でセパレータ同士を熱融着させ、セパレータ同士とともにセパレータと負極板とを固定するようにしてもよい。他の工程は図１（ａ）乃至（ｄ）に示した前記第１の実施の形態と同様である。
このようにして巻き始めでセパレータ同士および正極板、負極板をそれぞれ固定することにより、セパレータ同士およびセパレータと正極板および負極板の位置ずれがなく、確実な巻き取りを行うことができる。
（第４の実施の形態）
前記第３の実施の形態では、負極板の端面に切欠き１５を形成したが、図７に示すように、穴１７を形成しても良い。図７に示すように、負極板１２の端面に穴１７を形成し、セパレータ同士を熱シールすることにより、負極板の穴１７の部分でセパレータ同士を熱融着させ、セパレータ同士とともにセパレータと負極板とを固定することにより、より確実な固定が可能となる。他の工程は図１（ａ）乃至（ｄ）に示した前記第１の実施の形態と同様である。
このようにして巻き始めでセパレータ同士および正極板、負極板をそれぞれ固定することにより、セパレータ同士およびセパレータと正極板および負極板の位置ずれがなく、確実な巻き取りを行うことができる。
（参考例）
また、図８に示すように、あらかじめ巻芯にセットする前にセパレータ１１に負極板の端面をポリイミドテープ１８で固着するようにしてもよい。これにより、セパレータ１１と負極板１２が先端で固定されており、位置ずれなしに確実に巻き取りを行うことが可能となる。
さらにまた、セパレータ１１の裏面側にも同様にポリイミドテープを介して正極板を固定すれば、より確実に位置ずれを防止することができるとともに、短絡不良も抑制できる。
【００１６】
（実施例）
１．電極体の作製
本実施形態のリチウムイオン電池は、リチウム含有複合酸化物を活物質として含む正極板１３と、炭素材料を活物質として含む負極板１２とをセパレータ１１を介して積層し、渦巻状に巻回して電極体を形成する。正極板１３は、アルミニウム箔からなる集電体の両面に、活物質としてのコバルト酸リチウム、導電剤としての黒鉛、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを含むスラリーを塗布・乾燥し、所定の厚さに圧縮後、所定寸法に切断することにより作製される。一方、負極板１２は、銅箔からなる集電体の両面に、活物質としての黒鉛と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを含むスラリーを塗布・乾燥し、所定の厚さに圧縮素し、所定寸法に切断することにより作製される。
【００１７】
これらの正極板１３と負極板１２は、ポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータ１１を介して巻回し、外装缶の寸法にあわせてプレス成形して電極体を作製する。正極および負極の集電タブは、それぞれの極板にスラリーを塗布しない集電体露出部を設け、その部分に正極板にはアルミニウム、負極板にはニッケルからなる集電タブを溶接し、電極体から突出させている。
（電極体の巻き取り）
＜実施例１＞
このようにして形成された正極板および負極板を用いて、図１（ａ）乃至（ｄ）に示したように、本発明の１の実施の形態のセパレータの巻き取り方法を用いて、上記正極板および負極板の巻取りを行った。
まず、図１（ａ）に示すように、セパレータ１１を巻芯１０にセットし、図１（ｂ）に示すように、この巻芯１０を矢印に示すように時計回りに回し、２７０度回転したところでセパレータ同士が重なり始め、重なり始めから重なり個所に熱シールHを行う。次に、図１（ｄ）に示すように負極板１２および正極板１３を挟み込みながら巻回した。
そして巻芯を除去し、巻回した電極体をプレス成形することにより、図２に示すような電極体２０を形成した。
この熱シールを、半径方向の両側に位置する２点Ｈ、Ｈで行った場合を電池Ａとし、片側Ｈのみで行った場合を電池Ｂとした。
＜実施例２＞
実施例２として図４（ａ）乃至（ｄ）は本発明の第２の実施の形態のリチウム二次電池の製造方法におけるセパレータの巻き取り方法を示すように、この例では、両面テープ１４を用いてセパレータ１１同士を負極板１２および正極板１３の先端に固着することにより巻き始めを固定し、巻回するようにしたことを特徴とする。
すなわち、この例では、まず、図４（ａ）に示すように、セパレータ１１を巻芯１０にセットし、図４（ｂ）に示すように、この巻芯１０を矢印に示すように時計回りに回し、１８０度回転し、さらに回転して、図４（ｃ）に示すように、２７０度回転した時点で幅方向に３箇所程度両面テープ１４をＶ字状に挟み込み、図４（ｄ）に示すように負極板１２および正極板１３を挟み込み固定して巻回し、電極体２０を形成する。
このようにして形成した電極体を用いた電池を電池Ｃとした。この電池Ｃでは、巻き始めでセパレータ同士および正極板、負極板をそれぞれ両面テープで固定することにより、セパレータ同士およびセパレータと正極板および負極板の位置ずれがなく、確実な巻き取りを行うことができる。
＜実施例３＞
また、本発明の第５の実施の形態で説明した図８に示す巻き取り方法に従って、あらかじめ巻芯にセットする前にセパレータに負極板の端面をポリイミドテープ１８で固着する。このようにして、セパレータと負極板が先端で固定された状態で、位置ずれなしに確実に巻き取りを行い、電極体を形成し、この電極体を用いて電池Ｄを形成した。
【００１８】
２．リチウムイオン電池の作製
リチウムイオン電池の作製に際しては、５．０×３４．０×５０．０（ｍｍ）のセルサイズを持つ外装缶に、前述の実施例１および実施例２の巻き取り方法で形成した電極体を挿入し、正極集電タブは外装缶内壁に、負極集電タブは蓋体に電気的に絶縁されて取り付けられた負極端子にそれぞれ溶接する。
【００１９】
外装缶と蓋体とをレーザー溶接した後、１Ｍの濃度となるように電解質としての６フッ化りん酸リチウムをエチレンカーボネートとジメチルカーボネートの混合溶媒に溶解した電解液を、負極端子に設けた透孔から外装缶内に注入し、ゴム栓付きのキャップにて密栓、封止する。
これにより、図２に電極体を示した、公称容量７００ｍＡｈの角形リチウムイオン電池が作製される。なおこの電極体は外装缶に装着される。
【００２０】
このようにして形成した電池に対して位置ずれ不良とショート不良を測定した。
位置ずれ不良については、極板缶の隙間が０．６ｍｍ以下であるか否かを拡大画像を作成して測定した。そして０．６ｍｍを越えている場合は、規格外であるとして不良とした。
またショート不良については、耐圧試験機にて検査電圧５００Ｖ、検査時間０．５秒、電流値５ｍＡ以下であるか否かで測定した。
その結果を次表に示す。
【表１】
0004204243.tif 000002
【００２１】
上記表１から明らかなように、極板先端をテープ止めしたものは位置ずれもショート不良もなく極めて良好な結果となっている。
また、セパレータ同士を熱シールした電池ＡおよびＢについても、位置ずれが大幅に低減されている。
【００２２】
さらにまた、上述した実施の形態においては、リチウムイオン電池に限らず、ニッケル水素電池やニッケル−カドミウム電池等の他の電池にも適用できることは明らかである。
さらにまた、上述した実施の形態において、巻芯の形状は円形のものに限らず、多角形、板状等の巻芯にも適用できることは明らかである。
さらにまた、上述した実施の形態において、巻芯の回転方向は時計回りに限らず、反時計回りにも適用できることは明らかである。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、巻き始めで、セパレータ同士あるいは、セパレータと電極板とを固定することにより、極板とセパレータとの位置ずれ不良を防止し、ショート不良を抑制することが可能となり、不良発生率の低減をはかることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態のセパレータの巻き取り方法を示す図である。
【図２】  本発明の第１の実施の形態のセパレータの巻き取り方法で形成した電極体を示す図である。
【図３】  同要部拡大図である。
【図４】  本発明の第２の実施の形態のセパレータの巻き取り方法を示す図である。
本発明の実施の形態の電池の製造工程を示す図である。
【図５】  本発明の第３の実施の形態の巻き取り方法で用いられる電極板を示す図である。
【図６】  本発明の第３の実施の形態の巻き取り方法を示す説明図である。
【図７】  本発明の第４の実施の形態の巻き取り方法で用いられる電極板を示す図である。
【図８】  参考例の電極板の巻き取り方法を示す図である。
【図９】  従来例の電極板の巻き取り方法を示す図である。
【図１】
0004204243.tif 000003
【図２】
0004204243.tif 000004
【図３】
0004204243.tif 000005
【図４】
0004204243.tif 000006
【図５】
0004204243.tif 000007
【図６】
0004204243.tif 000008
【図７】
0004204243.tif 000009
【図８】
0004204243.tif 000010
【図９】
0004204243.tif 000011