(57)【要約】【課題】極板を集電体に接続するための部品を付加することなく電池を製造できる製造方法、及びその方法で製造される電池を提供する。【解決手段】電池５は、巻回電極体１を電池缶２に収納し、集電体３を介して巻回電極体１と外部端子４とを接続したものである。電池５の製造方法によれば、巻回電極体１を構成する両極板が巻回される過程で、互いに間隙を隔てる集束部１６〜１８を形成できるので、両極板が巻回された後で非塗工部１０の間を広げる場合に比較して、その手間と時間を省くことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向の端部を有する帯状の正負の両極板に活物質を塗布し、前記両極板の間にセパレータを介在し、前記両極板を前記セパレータと共に巻回して成る巻回電極体を備える電池の製造方法であって、
前記両極板のうち少なくとも一方の極板の端部に、前記活物質が塗布されない非塗工部を確保する工程と、
前記一方の極板の非塗工部を、前記両極板のうちの他方の極板の端部及び前記セパレータよりも上下方向へ突出するよう位置決めする工程と、
前記両極板を前記非塗工部が渦巻形に湾曲する方向に巻回する工程と、
前記両極板が巻回される過程で、前記非塗工部を、前記渦巻形の径方向に区分される領域毎に集束することにより、互いに間隙を隔てる複数の集束部を形成する工程と、
よりなることを特徴とする電池の製造方法。
【請求項２】
前記両極板を巻芯の周りに巻回し、前記巻芯に沿って延びる複数の拡隙部材を、前記渦巻形に湾曲する非塗工部同士の間に進入させることにより、前記複数の集束部の間に隙間を形成する請求項１に記載の電池の製造方法。
【請求項３】
前記拡隙部材が、前記渦巻形に湾曲した非塗工部に沿う形状の扁平ピンである請求項２に記載の電池の製造方法。
【請求項４】
幅方向の端部を有する帯状の正負の両極板に活物質を塗布し、前記両極板の間にセパレータを介在し、前記両極板を前記セパレータと共に渦巻形に巻回して成る巻回電極体を、外部端子を有する電池缶に収納した電池であって、
前記両極板のうち少なくとも一方の極板の端部に、前記活物質が塗布されない非塗工部を設け、前記一方の極板の非塗工部を、前記両極板のうちの他方の極板の端部及び前記セパレータよりも上下方向へ突出し、且つ前記非塗工部を、前記渦巻形の径方向に区分される領域毎に集束することにより、互いに間隙を隔てる複数の集束部を形成し、前記外部端子に電気的に接続した集電体に、前記集束部の間隙に進入する舌片を設け、前記集束部に前記舌片を接合したことを特徴とする電池。
【請求項５】
前記巻回電極体が、前記両極板を巻芯の周りに巻回され、前記巻芯に沿って延びる複数の拡隙部材を、前記渦巻形に湾曲する非塗工部同士の間に進入させ、前記非塗工部を前記拡隙部材に従わせ前記渦巻形の径方向に撓ませることにより、前記非塗工部同士を集束させ、前記非塗工部同士の間から前記拡隙部材を退出させることにより、前記複数の集束部の間に隙間が形成された請求項４に記載の電池。
【請求項６】
前記拡隙部材が、前記渦巻形に湾曲した非塗工部に沿う形状の扁平ピンである請求項５に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正負の両極板を巻回して成る巻回電極体を備える電池、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、帯状の極板に活物質の塗布されていない非塗工部を設け、この極板を巻回して成る巻回電極に、集電機構を接合する技術を開示している。これを図６に示した電池１００を例に説明する。集電機構１０１は、導体から成る複数のスペーサ片１０２を、ねじ１０３を用いて中心軸１０４へ向けて押付けるものである。中心軸１０４は外部端子１０５に電気的に接続している。巻回電極体１０６は、巻回装置によって製造された時点で、その端部から渦巻形に湾曲した非塗工部１０７を突出している。渦巻形とは、矢印ｈ方向から非塗工部１０７を見下ろした形状である。
【０００３】
集電機構１０１を巻回電極体１０６に接合するには、先ず、非塗工部１０７の間にスペーサ片１０２をそれぞれ没入し、非塗工部１０７をリング状領域１０８〜１１０に区分する。この状態で、ねじ１０３を強く締めれば、非塗工部１０７がリング状領域１０８〜１１０毎に集束し、スペーサ片１０２及び中心軸１０４が非塗工部１０７にそれぞれ密接することになる。また、特許文献２は極板の端部を集電体で挟むことを開示している。
【特許文献１】特開２００１−２５７００２号公報（特許第3777496号）
【特許文献２】特開２００４−２７３１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非塗工部１０７の間には薄紙が進入できる程度の余裕しかない。このような隙間にスペーサ片１０２を没入させるには、予め非塗工部１０７を塑性変形させる等して非塗工部１０７の間を広げなければならない。この作業を電池１００の製造過程で手早く行うのは難しく、総てのスペーサ片１０２を図示のように配置するには多くの手間と時間が費やされる。また、上記の手順で完成される電池１００は、集電機構１０１を内装した製品であるため、電池１００の全長及び重量が集電機構１０１の大きさ及び重さに相当する分増大し、電池１００の部品点数及び単価も増大することになる。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の実情に鑑みて為されたものであり、極板を集電体に接続するための部品を付加することなく電池を製造できる製造方法、及びその方法で製造される電池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】
【０００６】
本発明は、幅方向の端部を有する帯状の正負の両極板に活物質を塗布し、前記両極板の間にセパレータを介在し、前記両極板を前記セパレータと共に巻回して成る巻回電極体を備える電池の製造方法であって、前記両極板のうち少なくとも一方の極板の端部に、前記活物質が塗布されない非塗工部を確保する工程と、前記一方の極板の非塗工部を、前記両極板のうちの他方の極板の端部及び前記セパレータよりも上下方向へ突出するよう位置決めする工程と、前記両極板を前記非塗工部が渦巻形に湾曲する方向に巻回する工程と、前記両極板が巻回される過程で、前記非塗工部を、前記渦巻形の径方向に区分される領域毎に集束することにより、互いに間隙を隔てる複数の集束部を形成する工程とよりなることを特徴とする。
【０００７】
更に、本発明に係る電池の製造方法は、前記両極板を巻芯の周りに巻回し、前記巻芯に沿って延びる複数の拡隙部材を、前記渦巻形に湾曲する非塗工部同士の間に進入させることにより、前記複数の集束部の間に隙間を形成する。
【０００８】
更に、本発明に係る電池の製造方法において、前記拡隙部材が、前記渦巻形に湾曲した非塗工部に沿う形状の扁平ピンである。
【０００９】
本発明に係る電池は、幅方向の端部を有する帯状の正負の両極板に活物質を塗布し、前記両極板の間にセパレータを介在し、前記両極板を前記セパレータと共に渦巻形に巻回して成る巻回電極体を、外部端子を有する電池缶に収納したものであって、前記両極板のうち少なくとも一方の極板の端部に、前記活物質が塗布されない非塗工部を設け、前記一方の極板の非塗工部を、前記両極板のうちの他方の極板の端部及び前記セパレータよりも上下方向へ突出し、且つ前記非塗工部を、前記渦巻形の径方向に区分される領域毎に集束することにより、互いに間隙を隔てる複数の集束部を形成し、前記外部端子に電気的に接続した集電体に、前記集束部の間隙に進入する舌片を設け、前記集束部に前記舌片を接合したことを特徴とする。
【００１０】
更に、本発明に係る電池は、前記巻回電極体が、前記両極板を巻芯の周りに巻回され、前記巻芯に沿って延びる複数の拡隙部材を、前記渦巻形に湾曲する非塗工部同士の間に進入させ、前記非塗工部を前記拡隙部材に従わせ前記渦巻形の径方向に撓ませることにより、前記非塗工部同士を集束させ、前記非塗工部同士の間から前記拡隙部材を退出させることにより、前記複数の集束部の間に隙間が形成されたものである。
【００１１】
更に、本発明に係る電池において、前記拡隙部材が、前記渦巻形に湾曲した非塗工部に沿う形状の扁平ピンである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電池の製造方法によれば、一方の極板の非塗工部を他方の極板の端部及びセパレータよりも突出させ、これらの両極板が巻回される過程で、非塗工部を渦巻形の径方向に区分される領域毎に、互いに間隙を隔てる複数の集束部を形成することができる。このため、両極板が巻回された後で非塗工部の間を広げる場合に比較して、非塗工部を塑性変形させる等の手間と時間を省くことができるので、巻回電極体を備える電池の製造工程を簡略化し、その製造コストを削減することができる。
【００１３】
更に、本発明に係る電池の製造方法によれば、両極板を巻芯の周りに巻回する過程で、複数の拡隙部材を非塗工部同士の間に進入させるので、巻芯の回転を止めることなく集束部の隙間を形成することができる。このため、巻回電極体を形成する工数、及びそれに要する時間を余計に増やすことなく、上記の効果を達成することができる。
【００１４】
また、本発明に係る製造方法によって製造される電池は、集電体に設けられた舌片を集束部の間隙に進入した構造であるので、両極板が巻回された後で非塗工部の間を広げる必要がないので、その製造に要する手間が少なく、安価に製造することができる。しかも、非塗工部を集電体に直に接合しているので、当該電池の全長、重量、及び部品点数を最小限に抑えられるという利点がある。
【００１５】
更に、拡隙部材として扁平ピンを適用した場合、集束部の間隙を渦巻形に湾曲した非塗工部に沿う長尺な形状にすることができる。これにより、集電体の舌片に接触できる集束部の面積を広げられるので、その分、巻回電極体の集束部から集電体に比較的大きな電流を導くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、巻回電極体１を電池缶２に収納し、集電体３を介して巻回電極体１と外部端子４とを接続した電池５を表している。図２は、巻回電極体１を形成する工程を表している。本工程で、巻回電極体１を構成する帯状の両極板６，７は、これらの間に介在するセパレータ８と共に、後述の巻芯９によって巻回され、巻芯９の周りで渦巻形に湾曲する。図１の矢印ｄは渦巻形の径方向を指している。矢印ｗは、両極板６，７の幅方向を指しており、図中の上下方向に一致するが、電池５の姿勢が図示の向きに限定されることはない。
【００１７】
両極板６，７のうち少なくとも一方の極板６の端部には、活物質を塗布されない非塗工部１０が確保されている。非塗工部１０は、他方の極板７及びセパレータ８よりも上方へ突出するよう位置決めされている。両極板６，７の何れが正負の極板であっても良い。例えば、正の極板にアルミニウム箔を適用し、この表面にリチウム複合酸化物を活物質として塗布しても良い。また、負の極板に銅箔を適用し、この表面に炭素材料を含む活物質を塗布しても良い。セパレータ８として、非水電解液が含浸された可撓性のフィルムを適用しても良い。他方の極板７の端部にも非塗工部が確保され、この非塗工部が一方の極板６及びセパレータ８よりも下方へ突出している。但し、他方の極板７の非塗工部は、本発明の必須の要素でない。
【００１８】
図３に示すように、巻芯９は、巻回装置１１の回転軸１２に着脱自在に接続されている。回転軸１２の近傍には、拡隙部材１３〜１５がそれぞれの先端を一方の極板６の非塗工部１０に対向する姿勢で配列されている。拡隙部材１３〜１５は、巻芯９に沿って延びるピンを主体とし、図に表れていない駆動源により、一方の極板６の非塗工部１０に対して個別に前進又は後退することができる。また、拡隙部材１３〜１５は、回転軸１２の両側に３本ずつ対を成すよう配置されている。巻回装置１１は、回転軸１２を回転させることにより、巻芯９及び総ての拡隙部材１３〜１５を、回転軸１２と同じ速度で回転させることができる。
【００１９】
以上の構成を踏まえ電池５の製造方法について説明する。先ずは、両極板６，７及びセパレータ８を、上記の通り位置決めし巻芯９に接続する。巻回装置１１が巻芯９を図２に示す矢印ω方向に回転させる。これに従い両極板６，７が巻芯９によって巻取られ巻芯９で渦巻形に巻回される過程で、最も巻芯９に近い拡隙部材１３が前進し、拡隙部材１３の先端が非塗工部１０に接触する。拡隙部材１３は、巻芯９と共に回転するので、図４（ａ），（ｂ）に示すように、拡隙部材１３が前進した直後に巻芯９へ向けて供給される一方の極板６は、非塗工部１０が拡隙部材１３を乗り越えた状態で巻芯９に巻取られる。
【００２０】
両極板６，７が更に巻芯９に巻取られたところで、２番目に巻芯９に近い拡隙部材１４が前進し、拡隙部材１４の先端が非塗工部１０に接触する。これにより、図４（ｃ），（ｄ）に示すように、一方の極板６は、非塗工部１０が拡隙部材１４を乗り越えた状態で巻芯９に巻取られる。同図（ｅ）は、拡隙部材１５が前進し、非塗工部１０が拡隙部材１５を乗り越えた状態で巻芯９に巻取られた一方の極板６を示している。
【００２１】
図４（ａ）〜（ｅ）に示したように、拡隙部材１３〜１５が非塗工部１０の間へ順次に進入し、これらの拡隙部材によって、巻芯９の周りで渦巻形に湾曲する非塗工部１０は、その径方向に撓むよう塑性変形される。これにより、非塗工部１０は、巻芯９と拡隙部材１３との間に区画された領域で集束し、互いに径方向に重なり合う非塗工部１０同士が密接した集束部１６となる。同様に、拡隙部材１３，１４の間に区画される領域、及び拡隙部材１４，１５の間に区画される領域に、集束部１７，１８がそれぞれ形成される。
【００２２】
続いて、拡隙部材１３〜１５が図３に示した位置まで後退する。これにより、拡隙部材１３〜１５のそれぞれの先端が非塗工部１０の間から退出し、図４（ｆ）に示すように、複数の集束部１６〜１８の間に間隙１９が空くことになる。また、巻芯９に巻回された両極板６，７の直径が図４（ｅ）に示した大きさに達したところで、巻回装置１１は、巻芯９に向けて供給される両極板６，７及びセパレータ８をカッタ等で切断し、巻芯９の回転を停止させる。そして、両極板６，７及びセパレータ８の切口が、巻回電極体１の周面に粘着テープ等を用いて固定された後、巻回電極体１は巻回装置１１から取外される。
【００２３】
図５は、集電体３を上記の巻回装置から取外された巻回電極体１に接合する工程を表している。集電体３は、細長い鋼帯を鋸刃状に折曲した舌片２０を有する。この他、鋼板を主体とする集電体の一部を切り起し、この部位を舌片として利用しても良い。集電体３は、図１に示す蓋体２１の導電材２２に取付けられ、導電材２２を介して外部端子４に接続している。本工程では、集電体３の舌片２０を、一方の極板６の集束部１６〜１８の間隙１９に進入させる。この状態で、舌片２０を集束部１６〜１８に超音波溶接することにより、集電体３を一方の極板６に接合する。同時に、上記の領域毎に非塗工部１０同士が溶接されることになる。
【００２４】
ここまでの説明は一方の極板６の非塗工部１０に注目したが、巻回装置１１は、両極板６，７が巻芯９によって巻回される過程で、拡隙部材１３〜１５と同様の拡隙部材を、他方の極板７の非塗工部の間へ順次に進入させても良い。この場合、集束部１６〜１８と同様の集束部を、他方の極板７の非塗工部にも形成できるので、上記の要領で他方の極板７に集電体を接合することができる。最後に、巻回電極体１を電池缶２に挿入し、電池缶２の開口部を蓋体２１で閉じる。
【００２５】
以上に述べた電池５の製造方法によれば、両極板６，７が巻回された後、言い換えると巻回電極体１を形成してから非塗工部１０の間を広げる場合に比較して、集束部１６〜１８を形成する手間と時間を省くことができる。従って、巻回電極体１を備える電池５を製造するための工程を簡略化し、その製造コストを削減することができる。しかも、両極板６，７を巻芯９の周りに巻回する過程で巻芯９の回転を止めなくて済むので、巻回電極体１に間隙１９を形成するための工数、及びそれに要する時間を節約することができる。
【００２６】
また、電池５は、集電体３を非塗工部１０に直に接合した構造であるため、その全長、重量、及び部品点数を最小限に抑えられるという利点がある。また、図４（ａ）〜（ｅ）は、拡隙部材１３〜１５を、渦巻形に湾曲した非塗工部１０に沿う形状の断面を有する扁平ピンとして例示している。このような扁平ピンを適用することで、非塗工部１０の間隙１９を長尺な形状に広げることができ、その分、集電体３の舌片２０に接触できる集束部１６〜１８の面積も広くなる。従って、電池５は、巻回電極体１の集束部１６〜１８から集電体３に比較的大きな電流を導くことができる。
【００２７】
尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、又は変形した形態で実施し得るものである。また、これらの形態は何れも本発明の範囲に属するものである。例えば、拡隙部材の形状、本数及びその配置は特に限定されるものではなく、拡隙部材の断面が円形、楕円形、又は多角形であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、電池の種類を問わず、その製造過程であらゆる材質の極板を巻回するのに有益な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る電池の要部の断面図。
【図２】本発明の実施形態に係る電池の製造方法の第一の工程例を示す斜視図。
【図３】本発明の実施形態に係る電池の製造方法の第二の工程例を示す側面図。
【図４】本発明の実施形態に係る電池の製造方法の第三の工程例を（ａ）乃至（ｆ）の順に各々示す平面図。
【図５】本発明の実施形態に係る電池の製造過程の第四の工程例を示す斜視図。
【図６】従来の電池の要部の断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１：巻回電極体
２：電池缶
３：集電体
４：外部端子
５：電池
６，７：極板
８：セパレータ
９：巻芯
１０：非塗工部
１３，１４，１５：拡隙部材
１６，１７，１８：集束部
１９：間隙
２０：舌片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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