(57)【要約】【課題】最近の電池の更なる高エネルギー化に伴うセパレータの薄膜化により、極板群を捲芯から抜き取るときにセパレータのズレや損傷によって正・負極板間が微小短絡する心配のない電池の製造方法を提供する。【解決手段】帯状の正極板と負極板とをセパレータを介して捲芯８を用いて渦捲状に捲回してなる極板群と電解液を有底ケースに収納し、この有底ケースの開口部を封口板により密閉する電池の製造方法であって、捲芯８および捲芯８により挟持される極板群の捲き始めのセパレータ部分９を同じ極性に帯電させて、極板群を捲芯８から抜き取る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の正極板と負極板とをセパレータを介して捲芯を用いて渦捲状に捲回してなる極板群と電解液を有底ケースに収納し、この有底ケースの開口部を封口板により密閉する電池の製造方法であって、
前記捲芯および捲芯により挟持される極板群の捲き始めのセパレータ部分を同じ極性に帯電させて、極板群を捲芯から抜き取ることを特徴とした電池の製造方法。
【請求項２】
前記捲芯および捲芯により挟持される極板群の捲き始めのセパレータ部分を、極板群を捲き取るときは帯電させずに、極板群を捲芯から抜き取る時に、捲芯および捲き始めのセパレータ部分を同じ極性に帯電させることを特徴とした請求項１に記載の電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能化に伴ってそれら電子機器に搭載される電池への小型、高容量化の要望が強まっている。これら電池の形状としては、ボタン型、円筒型あるいは角型電池などがある。
【０００３】
円筒型や角型電池などの捲回型と呼ばれる極板群を備えた電池の製造方法においては、一般的に正極板と負極板との間を隔てるセパレータを捲回機の捲芯に捲きつけた後、セパレータの両面にそれぞれ正極板と負極板とを配置して、捲回機がセパレータと両極板を同時に捲回することで渦巻状の極板群が構成される。捲回の終了時には、この極板群を捲回機の捲芯から抜き取り、有底ケースの内部に電解液とともに収納して、有底ケースの開口部を封口板により密閉することで電池が作製される。
【０００４】
上記の捲芯としては、角型電池の場合は平板状の捲芯が用いられ、これらはステンレス鋼やリボン鋼を加工したものであった。しかしながらこのような捲芯を用いた場合には、セパレータの代表的な材質であるポリエチレンやポリプロピレンなどとの摩擦抵抗が大きくなるため、渦巻状に捲回した極板群を捲芯から抜き取るときに抜き取りがスムーズに行えず、極板群がタケノコ状に型崩れするだけでなく、セパレータのズレや損傷により正・負極板間が微小短絡するおそれがあった。
【０００５】
この課題を解決するため、セパレータと接触する捲芯の表面にポリエステルのテープを貼り付けたり、あるいは捲芯の表面にシリコンの離型剤を塗布したりする方法がとられていた。
【０００６】
しかしながらこれらの方法では、捲芯とセパレータとの摩擦抵抗を十分に低減することができず、また、シリコンの離型剤を塗布する方法では捲回毎にセパレータと接触する捲芯の表面に塗布する必要があり、製造工程が煩雑になり好ましくない。そこで、セパレータと接触する捲芯の表面にフッ素樹脂を含ませる手法や、この捲芯の表面に凹凸を設けることで捲芯とセパレータとの摩擦抵抗を低減する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１７１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記従来の製造方法では、最近の電池の更なる高エネルギー密度化に伴うセパレータの薄膜化により、上記極板群を捲芯から抜き取るときにセパレータのズレや損傷によって正・負極板間が微小短絡する可能性が増していた。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためになされ、捲芯とセパレータとの磨耗抵抗を低減し、渦巻状の極板群を捲回機の捲芯からスムーズに抜き取り、極板群がタケノコ状に型崩れすることや、セパレータのズレや損傷を低減して正・負極板間が微小短絡する心配のない電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために本発明は、帯状の正極板と負極板とをセパレータを介して
捲芯を用いて渦捲状に捲回してなる極板群と電解液を有底ケースに収納し、この有底ケースの開口部を封口板により密閉する電池の製造方法であって、捲芯および捲芯により挟持される極板群の捲き始めのセパレータ部分を同じ極性に帯電させて、極板群を捲芯から抜き取ることを特徴とする。
【００１０】
この製造方法によれば、捲芯および捲芯により挟持される極板群の捲き始めのセパレータ部分を捲芯から抜き取るときに、捲芯と捲き始めのセパレータ部分が同じ極性に帯電されていることにより、この捲き始めのセパレータ部分と捲芯との摩擦抵抗を低減できるため、渦捲状に捲回した極板群を捲芯からスムーズに抜き取ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、捲芯および捲芯により挟持される極板群の捲き始めのセパレータ部分を捲芯から抜き取るときに、捲芯と捲き始めのセパレータ部分を同じ極性に帯電させることにより、この捲き始めのセパレータ部分と捲芯との摩擦抵抗を低減できるため、渦捲状に捲回した極板群を捲芯からスムーズに抜き取ることができ、極板群がタケノコ状に型崩れすることや、セパレータのズレや損傷による正・負極板間の微小短絡を抑制できる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の形態においては、帯状の正極板と負極板とをセパレータを介して捲芯を用いて渦捲状に捲回してなる極板群と電解液を有底ケースに収納し、この有底ケースの開口部を封口板により密閉する電池の製造方法であって、捲芯および捲芯により挟持される極板群の捲き始めのセパレータ部分を同じ極性に帯電させて、極板群を捲芯から抜き取るものである。
【００１３】
この製造方法によれば、捲き始めのセパレータ部分と捲芯との摩擦抵抗を低減できるため、捲芯から極板群をスムーズに抜き取ることができ、極板群がタケノコ状に型崩れすることや、セパレータのズレや損傷による正・負極板間での微小短絡の発生を抑制することができる。
【００１４】
また、捲芯および捲芯により挟持される極板群の捲き始めのセパレータ部分を、極板群を捲き取るときは帯電させずに、極板群を捲芯から抜き取る時に、捲芯および捲き始めのセパレータ部分を同じ極性に帯電させても良い。
【００１５】
この製造方法によれば、極板群を捲き取るときはセパレータと捲芯との静電気による反発が発生しないため、セパレータと捲芯とが反発することなく安定して巻き取ることができる。そして、極板群を捲芯から抜き取るときにのみ捲き始めのセパレータ部分と捲芯との摩擦抵抗を低減して極板群をスムーズに抜き取ることができる。
【００１６】
また、極板群を捲き取る前に、捲芯およびセパレータの静電気を除電する工程を設けても良い。
【００１７】
この製造方法によれば、極板群を捲き取るときのセパレータと捲芯との静電気による反発をより解消することができるため、セパレータと捲芯とが反発することなくより安定して巻き取ることができる。
【００１８】
また、本発明の好ましい一様態は、捲芯および捲き始めのセパレータ部分に静電気発生装置を取り付けるものである。
【００１９】
この製造方法によれば、静電気発生装置を、巻芯および捲き始めのセパレータ部分に取
り付けるだけの簡易な方法で、効果的に短時間で捲芯と捲き始めのセパレータ部分との摩擦抵抗を低減できる。
【００２０】
また、巻芯および捲き始めのセパレータ部分をコロナ放電により帯電させても良い。
【００２１】
また、帯電させる極性は、巻芯および捲き始めのセパレータ部分の極性が同じであればマイナスでもプラスでも良い。例えば、巻芯および捲き始めのセパレータ部分をマイナス帯電させれば両者が反発しあい、極板群を捲芯から抜き取るときの摩擦抵抗を低減できる。  
【００２２】
以下に本発明の実施例について、図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施例に限定されるものではない。
【００２３】
図１は本発明の角型リチウムイオン二次電池の一実施例を示した一部切欠斜視図、
図２、図３は本発明の実施例に用いた角型リチウムイオン二次電池における極板群の捲き始めの構成を示した模式図である。
【００２４】
角型リチウムイオン二次電池の極板群１は、コバルト酸リチウムを正極活物質として導電剤と結着剤とを混合した正極合剤をアルミニウム箔集電体に塗工、乾燥、圧延し、所定の寸法に切断して作製した帯状の正極板と、黒鉛を負極活物質として導電剤と結着剤とを混合した負極合剤を銅箔集電体に塗工、乾燥、圧延し、所定の寸法に切断して作製した帯状の負極板とをセパレータを介して捲芯８を用いて捲回後、極板群１を捲芯８から抜き取る工程を経て構成する。
【００２５】
渦捲状の極板群１の捲き始めは正極板、負極板が存在しない捲き始めのセパレータ部分９が２枚重なり合って存在し、この２枚重なり合った捲き始めのセパレータ部分９を２枚の平板状の金属からなる捲芯８により挟持した状態で捲回を開始する。捲芯８の捲き始めは捲き始めのセパレータ部分９のみが数周捲回され、次いで正極板と負極板とをセパレータを介して捲回した後、捲き始めのセパレータ部分９の挟持を緩めて極板群１を捲芯８から抜き取っている。このように構成した極板群１は、正極リード２および負極リード３が各々正極板および負極板に電気的に接続されており、有底ケース４に収納した後、正極リード２と封口板５、および負極リード３と負極端子６を各々溶接する。その後、封口板５と有底ケース４をレーザー溶接する。次いで所定量の非水電解液を注入口７より有底ケース４内に注入し、注入口７に封栓を挿入、レーザー溶接して角型リチウムイオン二次電池を作製する。
【実施例１】
【００２６】
図２に示すように、角型リチウムイオン二次電池用の捲芯８は、２枚の平板状の金属で構成されている。捲芯８の材質はステンレス鋼とした。この捲芯８を備えた捲回機の捲回部に静電気発生装置を取り付けた。捲芯８はモーターによって駆動し、極板群を約３０個／分のタクトで構成する捲回機を用いた。
【００２７】
このように静電気発生装置の吹き出し口１０から捲き始めのセパレータ部分９、および捲芯８に対して帯電を制御できるように設定した捲回機を捲回機Ａと称する。この捲回機Ａを用いて角型リチウムイオン電池を以下のように作製した。
【００２８】
まず、捲芯８とポリエチレン製の微多膜からなるセパレータを静電気除電装置により除電してから、このセパレータの捲芯により挟持される極板群の捲き始めのセパレータ部分９の先端部を２枚の平板状のステンレス鋼からなる捲芯８によって挟持し、捲回機Ａのモーターを駆動して捲芯８の捲回を開始した。
【００２９】
所定の長さの正極板と負極板を捲回した後、両極板を切断し、外周をセパレータのみで約２周捲回してセパレータを切断し、この外周のセパレータを熱溶着して渦巻状の極板群１が解けないように固定した。
【００３０】
次に、２枚の平板状の捲芯８と、捲き始めのセパレータ部分９に吹き出し口１０を通じマイナス帯電させて、２枚の平板状の捲芯８によって挟持していた捲き始めのセパレータ部分９の挟持を緩めて極板群１を捲芯８から抜き取った。
【００３１】
このように構成した極板群１を有底ケース４内に挿入し、非水電解液を注入した後、有底ケース４の開口部を封口板５で封口することにより作製した角型リチウムイオン二次電池を実施例１の電池Ａとした。
【実施例２】
【００３２】
捲芯８と捲き始めのセパレータ部分９へのマイナス帯電を、極板群の捲回を開始するときに行ったことの他は、実施例１と同様に作製した角型リチウムイオン二次電池を実施例２の電池Ｂとした。
【実施例３】
【００３３】
捲芯８とポリエチレン製の微多膜からなるセパレータを静電気除電装置により除電することを行わず、捲芯８と捲き始めのセパレータ部分９へのマイナス帯電を、極板群の捲回を開始するときに行ったことの他は、実施例１と同様に作製した角型リチウムイオン二次電池を実施例３の電池Ｃとした。
【００３４】
（比較例１）
捲芯と、捲き始めのセパレータ部分を帯電させなかったこと（静電気発生装置なし）の他は、実施例１と同様に作製した角型リチウムイオン二次電池を比較例１の電池Ｄとした。
【００３５】
＜評価＞
本発明の実施例１の電池Ａ〜Ｃおよび比較例１の電池Ｄを各１００個作製し、極板群がタケノコ状に型崩れしていないかを目視確認した。また、各極板群を捲芯８から抜き取るために必要な力を調べた。
【００３６】
作製した各１００個の角型リチウムイオン二次電池は、環境温度２０℃において電圧４．２０Ｖまで定電流充電し、電圧４．２０Ｖに到達した後、充電時間の総計が２時間になるように定電圧４．２０Ｖで充電した。その後、６０℃の恒温槽に３日間保存し、６０℃の恒温槽から取り出した後、環境温度２０℃において電池温度が安定するまで６時間ほど保存した。電池温度が安定してから１回目の開路電圧を測定し、環境温度２０℃においてさらに２日間保存してから２回目の開路電圧を測定した。２回目の開路電圧が１回目の開路電圧より１００ｍＶ以上低下したものを開路電圧不良として判定した。
【００３７】
評価結果を（表１）に示す。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
この（表１）より明らかなように、実施例１の電池Ａ〜Ｃの各極板群１を捲芯８から抜き取るために必要な力は、比較例１の電池Ｄに比べて極めて小さくなった。
【００４０】
また、実施例１の電池Ａ〜Ｃの各極板群１はタケノコ状に型崩れすることなく、開路電圧不良の発生も皆無であった。一方、比較例１の電池Ｄの各極板群はタケノコ状に型崩れするものが１０％あり、開路電圧不良になるものが３％あった。開路電圧不良となった角型リチウムイオン二次電池は、全て極板群がタケノコ状に型崩れしたものであり、電池を分解してセパレータを観察したところセパレータが大きくずれて損傷していることが確認できた。このセパレータの損傷により開路電圧不良になったと考えられる。
【００４１】
以上のように、捲芯８および捲芯８により挟持される極板群１の捲き始めのセパレータ部分９を捲芯８から抜き取るときに、捲芯８と捲き始めのセパレータ部分９を同じ極性に帯電させれば、極板群１がタケノコ状に型崩れすることなく、セパレータのズレや損傷による正・負極板間の微小短絡を抑制できることがわかった。
【００４２】
これは捲き始めのセパレータ部分９と捲芯８との摩擦抵抗を低減できたため、渦捲状に捲回した極板群１を捲芯８からスムーズに抜き取ることができたためと考えられる。
【００４３】
本実施例によれば、捲芯８と捲き始めのセパレータ部分９を同じ極性に帯電させることにより、両者の静電気反発力が強まり摩擦抵抗が小さくなったと考えられる。
【００４４】
なお、本実施例において角型リチウムイオン二次電池を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、セパレータを介して正・負極板を捲回することにより得られる渦巻状の極板群からなる電池すべての製造方法に適応しうることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明にかかる電池の製造方法は、渦捲状に捲回した極板群を捲芯からスムーズに抜き取ることができ、極板群がタケノコ状に型崩れすることなく、セパレータのズレや損傷による正・負極板間の微小短絡を抑制できる効果が得られ、小型、高容量の電池の製造に有用である。例えば、リチウムイオン二次電池やニカド電池、ニッケル水素電池、アルカリ乾電池などの製造に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の角型リチウムイオン二次電池の一実施例を示した一部切欠斜視図
【図２】本発明の実施例に用いた角型リチウムイオン二次電池における極板群の捲き始めの構成を示した模式図
【符号の説明】
【００４７】
１    極板群
２    正極リード
３    負極リード
４    有底ケース
５    封口板
６    負極端子
７    注入口
８    捲芯
９    捲き始めのセパレータ部分
１０    吹き出し口
【図１】
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【図２】
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