(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間に挟んだ状態で巻き取ってなる二次電池であって、前記セパレータは、少なくとも、細長い微細孔を有する樹脂フィルムを備え、その樹脂フィルムの前記微細孔の長軸方向が前記巻き取り方向に対して交差するように設定されていることを特徴とする二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極板間にセパレータを挟んで巻き取って製造される二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばリチウム二次電池の電極体は、シート状の正極版及び負極板の間に樹脂フィルム製のセパレータを挟んで巻き取ることにより渦巻き状の電極体として製造される。そのセパレータとしては、樹脂フィルムに無数の細長い微細孔を形成したものが利用されている。このようなセパレータを使用すると、電解液の保液性に優れる等の利点があるからである。
【０００３】
この種の電極体の製造方法として知られている従来技術は、特公平６−７３３０５号公報に記載されている。ここでは、例えばポリエチレンやポリプロピレン等の樹脂フィルムを無数の微細孔を有するように成形し、それをセパレータとして正極板及び負極板の間に挟んで巻き取ることにより渦巻き状の電極体とすることが開示されている。この場合、従来の製造方法では、微細孔の長軸を巻き取り方向と一致させるように設定していた。その理由は、このようにすると巻き取り時の張力によって微細孔がより細く（狭く）なるように変形するために、電極間の内部短絡が発生しにくくなるためである、と説明されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の製造方法を実際に量産工程に載せて製造した電極体では、電極間の短絡防止は未だ不十分であるということが判明した。その理由は、次のようであると考えられる。
この種の電極体を量産する際には、連続した長い帯状をなす正極板及び負極板によってセパレータ用の長い帯状の樹脂フィルムを挟みつつ巻き取ってゆく。そして、所定の長さ分だけ巻回した後に、各電極板及びセパレータを切断して渦巻き状の電極体を切り離し、次に、再び巻き取りを開始するというように切断と巻き取りとの工程を繰り返して多数個の電極体を連続的に製造する。
【０００５】
ところが、従来の製造方法では、セパレータの微細孔の長軸方向を巻き取り方向に一致させて巻回するから、セパレータ１を切断するには、図５に模式的に示すように、カッタ２を微細孔３の長軸方向に対して直角方向に移動させることになる。すると、図６に示すように、セパレータ１の切断端面では一部の微細孔３Ａがカッタ２によって切り開かれることになり、その切り開かれた微細孔３Ａをきっかけにしてセパレータ１に裂け目４が発生する。このような裂け目４は正極板５と負極板６との間に位置することになるから、これを通じて正負の両電極板５，６間で短絡が発生してしまうのである。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電極間の短絡防止を一層確実に行うことができる二次電池を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の二次電池は、正極板と負極板とをセパレータを間に挟んだ状態で巻き取ってなるものであって、セパレータは、少なくとも、細長い微細孔を有する樹脂フィルムを備え、その樹脂フィルムの前記微細孔の長軸方向が前記巻き取り方向に対して交差するように設定されているところに特徴を有する。
【００１０】
【発明の作用・効果】
請求項１の二次電池では、製造時にセパレータをカッターによって切断したときに樹脂フィルムの微細孔の一部が切り開かれたとしても、その微細孔をきっかけにしてセパレータに裂け目が発生することを極力防止することができる。これにて、電極間の短絡防止を一層確実化することができる。
【００１１】
なお、巻き取り方向から微細孔の長軸方向に向かう角度は、約６０度以下とすることが好ましい。細長い微細孔を形成した樹脂フィルムは、加熱すると微細孔の長軸方向に沿って収縮する傾向があるから、上記角度が大きくなると、電極体の発熱時における電極体の軸方向についての樹脂フィルムの収縮量が大きくなり、ひいては電極間短絡を発生させる可能性があるからである。
特に、巻き取り方向から微細孔の長軸方向に向かう角度は５度〜１５度であることが最も好ましい。セパレータの切断時の裂け目発生防止と、電極体の発熱時における樹脂フィルムの収縮防止とを効果的に実現できるからである。
【００１２】
また、セパレータは、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン等の合成樹脂を押し出しによってフィルム状に成形し、これを所定方向に延伸することで多数の細長い微細孔を有してイオン透過性を有するようにされたものが利用できる。この場合、筒状の樹脂フィルムとして押し出し、その筒型の軸方向に沿って樹脂フィルムを延伸した後に螺旋状に切断することにより前記微細孔の長軸方向が長手方向に対して傾斜した帯状フィルムとして切り出すことが好ましい。このようにすると、その帯状フィルムを連続的に無駄なく製造できるからである。
【００１３】
なお、電極体を円筒状をなすように巻回すると、製造が容易であり、充放電の進行に伴う電極体の膨張が少ないという利点がある。
また、正極板及び負極板をセパレータと共に扁平となるように巻回すると、角形容器への収納時にデッドスペースが生じにくく、容積効率が向上するという利点がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をリチウムイオン二次電池に適用した一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本実施形態で用いたセパレータ１０を模式的に示したものである。これは、イオン透過性の微細孔１１を無数に有するポリプロピレン製の樹脂フィルムにより構成されており、帯状をなしてロール状に巻回されて供給される。フィルム厚みは例えば２５μ、微細孔１１の最大孔径は０．０２μ×０．２μであって細長い形状をなす。また、その微細孔１１の長軸方向Ａは、セパレータ１０の長手方向Ｂに対して約４５度の角度をなす。
【００１６】
なお、このセパレータ１０は次のようにして製造されたものである。すなわち、まずポリプロピレン樹脂をダイを通して押し出すことで筒状の樹脂フィルムとする。そして、その筒状フィルムを押し潰して１枚のシート状となし、これを延伸機にかけて筒型の軸方向に沿って延伸する。この延伸工程により、無数の微細孔が延伸方向に沿って延びる細長い形状で形成される。そして、再び筒状に戻し、これを螺旋状に切断して帯状に連なる１枚のフィルムを形成する。筒状フィルムを螺旋状に切断することにより、切断ラインは筒型の軸方向と交差することになるから、微細孔１１の長軸方向が長手方向に対して傾斜した帯状フィルムが連続的に無駄なく製造できる。
【００１７】
さて、このセパレータ１０は、図２に示すように、周知の正極板１２及び負極板１３とともに各電極板１２，１３が直接に接触しないように間に挟んで所定の張力で巻回される。その際の巻き取り方向はセパレータ１０の長手方向Ｂであるから、微細孔１１の長軸方向Ａとセパレータ１０の巻き取り方向とは約４５度の角度をなすことになる。
そして、所定長さだけ巻き取って円筒形をなす渦巻き状の電極体１５が製造されたところで、巻き取り機に装備した切断装置のカッター１４を移動させることによって、セパレータ１０を正極板１２及び負極板１３とともに供給側から切断する。
このとき、セパレータの１０の切断によってその微細孔１１の一部が切り開かれることになるが、微細孔１１の長軸方向Ａと巻き取り方向Ｂとは約４５度の角度をなすから、その微細孔１１をきっかけにしてセパレータ１０に裂け目が発生することを極力防止することができる。これにて、万一、負極板１３に電析リチウムが発生したとしても、その成長をセパレータ１０によって阻止することができるから、電極１２，１３間の内部短絡を一層確実に防止することができる。
【００１８】
＜他の実施例＞
【００１９】
（１）上記実施形態では電極体１５を円筒形に巻回したが、これに限らず、図４に示すように、正極板１２及び負極板１３をセパレータ１０と共に折り畳むように扁平に巻回する構成としてもよい。このようにすると、角形容器への収納時にデッドスペースが生じにくく、容積効率が向上するという利点がある。
【００２０】
（２）上記実施形態ではリチウム二次電池として構成する場合について説明したが、これに限られず、ニッケル亜鉛電池等の他の二次電池にも応用することができる。
【００２１】
（３）上記実施形態では、セパレータとして微細孔を有する樹脂フィルムのみからなる例を示したが、必ずしも１枚の樹脂フィルムからセパレータを構成するに限らず、微細孔付きの樹脂フィルムに例えば不織布を重ねてセパレータとしたり、或いは微細孔付きの樹脂フィルムを複数枚重ねてセパレータとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すセパレータの模式的正面図
【図２】同じく電極体製造工程の概略的斜視図
【図３】同じくセパレータの切断工程を示す概略的斜視図
【図４】本発明の他の実施例を示す扁平な電極体を示す斜視図
【図５】従来の電極体製造工程の概略的斜視図
【図６】従来のセパレータの切断工程を示す概略的斜視図
【符号の説明】
１０…セパレータ
１１…微細孔
１２…正極板
１３…負極板
【図１】
0003774999.tif 000002
【図２】
0003774999.tif 000003
【図３】
0003774999.tif 000004
【図４】
0003774999.tif 000005
【図５】
0003774999.tif 000006
【図６】
0003774999.tif 000007