專利名稱：電池的制造方法
技術領域：
本發明關于電池的制造方法，更具體的是關于制造包含形成為卷繞體的電極體的電池的技術。
背景技術：
一般的，構成為圓筒形的鋰二次電池等的電池，包含圓筒狀的外殼，和將正極箔、負極箔以及間隔體在層疊狀態下卷繞形成為圓筒狀的電極體。電極體通過在收置到外殼的狀態下浸入電解液，由此作為電池的充放電元件行使功能。在外殼的外周設置電極端子。電極端子經由集電板、引線端子等與電極體連接，是電池內部(電極體)和外部電連接的路徑。在構成電極體的正極箔以及負極箔的一部分，分別涂布電極混合劑，將正極箔和負極箔以使得各箔的涂布部分隔著間隔體重疊的方式卷繞，并且，卷繞成使得各箔的未涂布部以相反朝向突出。也就是說，將正極箔以及負極箔的未涂布部配置為從卷繞面向兩側突出，并且，配置多個在電極體的徑向上卷層不同的未涂布部。如上所述，從卷繞面突出了的狀態的未涂布部，作為電極體的集電部行使功能，在此部位與集電板接合。公知的是由于正極箔以及負極箔為薄的金屬箔，這些正極箔或者負極箔與集電板的接合面積小。因此，關于集電部與集電板的接合是圓筒形電池中的大課題。例如，特許文獻1中公開了如下結構使用具有多個能夠收置集電部的束的凹部的集電板，將電極體收置于外殼內，在使得所述集電板從電極體的上方接觸的狀態下，將集電板與電極體焊接接合。如此，通過使得集電板與正極箔或者負極箔的未涂布部的束接觸，能夠利用重力，將此未涂布部集箔于集電板的凹部內。然后，通過將多個未涂布部在成束的狀態下接合，由此能夠增大接合面積，能夠保證強度。但是，在特許文獻1公開的技術中，因為在卷繞電極體后對集電部給予外力施加變形，存在在變形時損傷箔的可能性。例如，集電部的突出量、間隔等產生了偏差的情況下，可能會有對箔施加過量的負荷而破壞，或者產生彎折集電部而成為短路的原因等的不良，在產品的品質保證方面較差。特許文獻1 特開2008-258145號公報
發明內容
本發明以提供能夠容易且高品質地對集電部實施整形而集箔的電池的制造方法為課題。本發明的第一形式即電池的制造方法，該電池具備電極體，該電極體通過將正極箔和負極箔在隔著間隔體層疊的狀態下卷繞而形成，所述正極箔在表面的一部分涂布了正極混合劑，所述負極箔在表面的一部分涂布了負極混合劑，在卷繞所述電極體時，通過對所述正極箔和所述負極箔的至少一方的未涂布混合劑的混合劑未涂布部實施整形，對在所述電極體的徑向方向上卷層不同的多張所述混合劑未涂布部進行集箔。優選的，在所述的電池的制造方法中，使用構成為相對于所述電極體的卷繞軸能夠進退移動的整形輥，通過使所述整形輥一邊進退移動一邊按壓所述混合劑未涂布部而實施整形，使得周期性進行所述混合劑未涂布部的集箔。優選的，所述整形輥，根據伴隨所述電極體的卷繞的徑向上的厚度變化以及所述整形的周期，進退移動。優選的，所述整形輥，配置于與所述卷繞軸接近的位置，能夠直接按壓卷繞途中的所述電極體。優選的，所述整形輥，具有以所述混合劑未涂布部的前端側為底面的圓錐形狀。根據本發明的電池的制造方法，能夠容易且高品質地對集電部實施整形進行集箔。
圖1是表示由本發明的電池的制造方法制造的電池的示意圖。圖2是表示電池中包含的電極體的圖，(a)表示電極體的立體圖，(b)表示電極體的剖面圖。圖3是表示連接于電極體的集電板的立體圖。圖4是表示集電板的結構的圖，(a)表示平面圖，(b)表示A-A線端面擴大圖。圖5是表示電極體的集電部和集電板的接合形式的圖。圖6是表示構成電極體的電極要素的卷繞工序的圖。圖7是通過整形輥進行按壓的圖。圖8是表示對集電部實施的整形的一個實施方式的圖。圖9是表示整形輥的移動控制的映射。圖10是表示整形輥的一個實施方式的圖。圖11是表示整形輥的其他實施方式的圖。
具體實施例方式以下，參照圖1 圖3，關于電池10進行說明。電池10構成為例如鋰離子電池、鎳氫電池等的二次電池。如圖1所示，電池10是圓筒形的電池，包含圓筒形的外殼20和收置于外殼20內的電極體30。電極體30電連接于與外部電連接的路徑即正極端子41以及負極端子42。外殼20是鋁等金屬制的圓筒狀容器，在其內部收置電極體30。在外殼20的一個端部，向外方向突出地設置正極端子41，在另一個端部，設置負極端子42。如圖2所示，電極體30是將正極箔31以及負極箔32隔著間隔體33層疊，以卷芯34為中心軸多次卷繞而形成的圓筒狀的卷繞體。正極箔31是鋁等金屬制的集電箔，在表面的一部分涂布包含活性物質的電極材料即正極混合劑。負極箔32是銅等金屬制的集電箔，在表面的一部分涂布包含活性物質的電極材料即負極混合劑。間隔體33是包含聚乙烯、聚丙烯、聚烯烴等的多孔性薄膜，在正極箔31和負極箔32之間設置，防止正極箔31和負極箔32的直接接觸。
并且，卷芯34是聚丙烯等的具有絕緣性的樹脂制的部件。卷芯34具有棒形狀，在卷繞電極體30時作為卷繞軸使用。如圖2 (b)所示，將正極箔31和負極箔32隔著間隔體33以使得涂布了所述混合劑的部位重疊的方式卷繞，并且以使得沒有涂布所述混合劑的部位即混合劑未涂布部35、36以相反朝向突出的方式卷繞。在電極體30的軸方向一端部(圖2(b)的上端部)，配置多個在徑向上卷層不同的混合劑未涂布部35，在軸向的另一端(圖2(b)的下端部)，配置多個在徑向上卷層不同的混合劑未涂布部36。混合劑未涂布部35、36，是作為各個集電箔31、32的集電部行使功能的部位，與集電板37、38接合(參照圖3)。集電板37、38，經由未圖示的引線端子等與各個端子41、42連接。如此，將電極體30和各端子41、42電連接，各端子41、42作為與電池10的外部電連接路徑行使功能。以下，參照圖3 圖5，關于集電板37、38的結構以及集電板37、38與混合劑未涂布部35、36的接合狀態進行說明。并且，因為集電板37、38的結構是同樣的，對與正極側的混合劑未涂布部35接合的集電板37進行詳細的說明，省略對與負極側的混合劑未涂布部36接合的集電板38的詳細說明以及對集電板38和混合劑未涂布部36的接合形態的詳細的說明。如圖3以及圖4(a)所示，集電板37是以直線狀延伸的金屬制的部件，包含貫通孔37a以及多個(圖示中在從中央部分向一個方向側3個，在其相反方向側3個)孔部37b、37b、37b·.. ο貫通孔37a是具有卷芯34能夠貫通的徑的孔，配置于集電板37的中央部。S卩，孔部37b...，配置為以貫通孔37a為中心對稱。孔部37b，如圖4(b)所示，包含以直線狀開口的縫部37c，形成縫部37c的夾持部37d、37d。縫部37c是以預定的間隔形成的開口，在與集電板37c的延伸方向垂直方向形成為直線狀(參照圖4 (a))。夾持部37d、37d，具有向集電極37的厚度方向一側(圖示中下側)延伸，在端部向著與延伸方向相反側(圖示中上側)彎曲的形狀。即，各個夾持部37d，通過在基端部以及中途部的兩個位置通過實施彎折加工而形成。如此，在夾持部37d、37d之間插入的部件的厚度比縫部37c的寬度大的情況下，對夾持部37d、37d施加外力產生彈性變形，隨著此彈性變形，對插入縫部37c的部件給予夾持力。如圖5所示，通過將在徑向方向上卷層不同的多張混合劑未涂布部35作為一個束3 進行集箔而形成，將如此形成多個的各束3 插入到各個縫部37c的內部。夾持部37d、37d，對插入縫部37c內的混合劑未涂布部35的束3 給予夾持力，使集箔了的混合劑未涂布部35緊密接觸。如此在將混合劑未涂布部35插入縫部37c內的狀態下，也就是，將混合劑未涂布部35嵌入孔部37b、37b...內的狀態下，將混合劑未涂布部35與集電極37接合。此接合，通過例如激光焊接、釬焊等適當進行。如上所述，集箔成多個束35a、35a...的混合劑未涂布部35，通過被插入于縫部37c內，進一步緊密接觸，在各卷層間沒有間隙的狀態下與孔部37b、37b...接合。并且，作為集電板37和混合劑未涂布部35的接合位置的集電板37的孔部37b、37b...的個數，沒有限定為本實施方式的6個，能夠考慮接合時的工時、與電極體30接合形態等設定。例如，在孔部37b的個數少的情況，能夠削減接合工時而提高作業效率，孔部37b的個數多的情況下，能夠提高電極體30與集電板37的接合品質。并且，在集電板37設置的孔部37b的縫部37c的寬度，考慮混合劑未涂布部35的厚度等而設定。如上所述，電極體30的集電部即混合劑未涂布部35，在集箔成多個束35a、35a...的狀態下與集電板37接合。也就是，對電極體30將混合劑未涂布部35集箔為多個束35a、35a...的工序是必要的。現有的電池的制造方法中，在卷繞電極體之后，進行集箔工序。但是，卷繞后的集箔中，存在產生傷害或者破損集電箔等的缺陷的可能性，高精度的集箔作業是必要的。針對現有的電池的制造方法，在本實施方式中，提供包含與卷繞電極體30的同時進行集箔的卷繞工序的電池的制造方法。以下，參照圖6 同樣9，關于制造電池10的制造工序進行說明。電池10的制造工序，包含將構成電極體30的電極要素即正極箔31、負極箔32以及間隔體33層疊并且以卷芯34為中心卷繞而形成電極體30的卷繞工序、以及將在卷繞工序形成的電極體30收置于外殼20內、組裝電池10的組裝工序等適當的后續工序。本實施例的卷繞工序中，如圖6所示，從卷芯34側(卷繞中心側)依次配置正極箔31、間隔體33、負極箔32、間隔體33，將正極箔31、負極箔32、以及間隔體33,33的端部固定于卷芯34的外周面。然后，通過旋轉卷芯34，以所述固定處作為各個電極要素的層疊起始點，形成以卷芯34為中心軸卷繞的電極體30。此時，調整各個電極要素31、32、33的軸向位置，使得一邊保持正極箔31以及負極箔32的混合劑未涂布部35、36在相互相反方向突出的狀態一邊被卷繞。并且，進行卷繞，使得混合劑未涂布部35、36在卷芯34的軸向相反側突出。如圖7以及圖8所示，在本實施方式的卷繞工序中，使用整形輥50、50，在向卷芯；34卷繞各個電極要素31、32、33的同時，對混合劑未涂布部35、36進行整形，將未涂布部35,36分別集箔為多個束35a、35a...、束36a、36a。整形輥50，在與卷芯34接近的位置，配置于各個電極要素31、32、33的層疊起始點(在卷芯34的外周固定各個電極要素31、32、33的處所)的對角側。整形輥50，相對于卷芯34能夠進退移動，朝向卷芯34的徑向直線移動。此整形輥50的移動，通過直線地進退移動的移動裝置和控制此移動裝置的動作、控制整形的形態的控制裝置等進行控制。整形輥50，通過相對于卷芯34的中心變更相對的位置，與混合劑未涂布部35、36的卷繞軸方向中途部接觸，向卷芯34側(軸心方向)按壓。由此，混合劑未涂布部35、36以向軸心方向傾斜的方式變形。如此，通過由整形輥50將混合劑未涂布部35、36向卷芯34側按壓，將混合劑未涂布部35、36向軸心方向加壓，使其以成為預定的傾斜形狀的方式變形，將此過程稱為“對混合劑未涂布部35、36的整形”。
如圖8所示，將混合劑未涂布部35、36，由整形輥50進行整形，集箔為多個的束35a、35a. . .、36a、36a。詳細的，將混合劑未涂布部35、36，整理成各個從卷繞內側起數多個卷層的一群(圖示中，每5層為一群)，在按每個群空出間隔的狀態下集箔為多群。換言之，通過一邊使整形輥50相對于卷芯34進退移動一邊按壓混合劑未涂布部35、36，由此對混合劑未涂布部35、36實施周期性進行的整形，此結果是，在混合劑未涂布部35、36中形成具有一定周期的多個集箔部(束35a、35a...、以及束36a、36a...)。并且，優選的是，在混合劑未涂布部35、36形成的集箔部(束35a、35a...、以及束36a、36a...)的形態(個數、形狀等)，考慮與集電板37、38接合時的穩定性等，根據在集電板37、38設置的孔部的個數、形狀等的接合形態確定。卷繞各個電極要素31、32、33時的整形輥50相對于卷芯34的移動，如上所述被控制為對混合劑未涂布部35、36進行期望的整形。此時，隨著卷繞各個電極要素31、32、33，這些卷繞體即電極體30的徑變大(圖9中虛線所示的曲線)。對此，需要以使得混合劑未涂布部35、36滿足期望的集箔形態的方式，使整形輥50接觸、按壓混合劑未涂布部35、36(圖9中點劃線所示曲線)。如上，如圖9所示，整形輥50的移動控制，考慮電極體30的卷繞粗度而設定(圖9中實線所示曲線)。也就是說，控制整形輥50的位置，使得以面向整形輥50的卷芯34的外周面為零點，控制距離此零點的距離(a)的情況下，距離(a)滿足合成了隨著卷繞的厚度的時間變化(卷繞體外周面和卷芯34的距離的時間變化)以及關于整形的周期的時間變化的函數。如上所述，在本實施方式的卷繞工序中，將正極箔31、負極箔32、間隔體33、33在層疊狀態下卷繞的同時，進行混合劑未涂布部35、36的集箔。如此，不需要在卷繞后集箔的工序，能夠成為不被集電箔的制造誤差、卷繞誤差等影響的集箔。因此，對作為集電部的混合劑未涂布部35、36，能夠進行容易且高品質地實施整形進行集箔。進一步的，控制整形輥50，使得根據電極體30相對于卷芯34的卷繞厚度的變化，與卷芯34的距離(a)接近/遠離。如此，能夠高精度的控制混合劑未涂布部35、36的整形的大小，能夠容易的得到期望的整形形態。因此，能夠提高混合劑未涂布部35、36與集電板37、38的接合品質，能夠保證電池10的產品品質。并且，整形輥50，以卷芯34的外周面為零點，從此零點朝向徑向進退移動。也就是說，整形輥50配置于接近卷芯34的位置，能夠直接按壓卷繞中的混合劑未涂布部35、36，使之變形。如此，因為由整形輥50，對包含于集箔部的一群的部位，持續在同一位置對多個卷層進行按壓的狀態，所以能夠可靠的按壓位于一群的內側的混合劑未涂布部35、36，能夠提高整形的精度。作為整形輥50的配置的不同形態，也能夠不是在接近卷芯34的位置，而是在到達卷芯34之前，使整形輥50接觸各個電極要素31、32的混合劑未涂布部35、36，此情況下，優點在于可以進行向軸心側及其相反側的兩方向的整形。如圖10所示，整形輥50具有以混合劑未涂布部35、36的前端部為底面的圓錐形狀。也就是說，整形輥50，形成為從混合劑未涂布部35、36的基端部朝向前端部直徑變大的圓錐形狀(或者圓錐臺形狀)，構成為對混合劑未涂布部35、36的前端部側施加的軸心方向的按壓力比對基端部施加的按壓力大。如此，能夠使得混合劑未涂布部35、36變形為自然傾斜形狀，能夠最小限度的保留對正極箔31以及負極波32的混合劑涂布部分施加的外力。因此，能夠精度良好的對電極體30的集電部進行集箔。并且，作為整形輥50的形狀的其他的形態，如圖11所示，考慮制造的容易性等，也可以設為球形狀(參照圖11 (a))、圓柱形狀(圖11(b))，只要是能夠在卷繞時對混合劑未涂布部35、36給予徑向的按壓力的形態，均能夠應用。并且，本實施方式中，考慮到工序內的時間等，設為將作為長條形形成的正極箔31、負極箔32、以及間隔體33、33 —邊層疊一邊卷繞于卷芯34的一個工序，但是，也可以作為包含同樣地層疊正極箔31、負極箔32、間隔體33、33而形成層疊體的工序和將所述層疊體一體地卷繞于卷芯34的工序的多個工序，此情況下，能夠提高層疊時的精度。并且，也可以在比卷芯34更上游側配置整形輥50，此情況下，能夠向卷芯34的軸心方向及其相反方向的兩方向實施整形，能夠容易的實現期望的整形。工業上的利用可能性本發明能夠應用于制造圓筒形的電池的方法，特別是應用于高精度的對電極體的集電部整形進行集箔的技術。
權利要求
1.一種電池的制造方法，該電池具備電極體，該電極體通過將正極箔和負極箔在隔著間隔體層疊的狀態下卷繞而形成，所述正極箔在表面的一部分涂布了正極混合劑，所述負極箔在表面的一部分涂布了負極混合劑，在卷繞所述電極體時，通過對所述正極箔和所述負極箔的至少一方的未涂布混合劑的混合劑未涂布部實施整形，對在所述電極體的徑向方向上卷層不同的多張所述混合劑未涂布部進行集箔。
2.如權利要求1所述的電池的制造方法，其中，使用構成為相對于所述電極體的卷繞軸能夠進退移動的整形輥，通過使所述整形輥一邊進退移動一邊按壓所述混合劑未涂布部而實施整形，使得周期性進行所述混合劑未涂布部的集箔。
3.如權利要求2所述的電池的制造方法，其中，所述整形輥，根據伴隨所述電極體的卷繞的徑向上的厚度變化以及所述整形的周期， 進退移動。
4.如權利要求2或者3所述的電池的制造方法，其中，所述整形輥，配置于與所述卷繞軸接近的位置，能夠直接按壓卷繞途中的所述電極體。
5.如權利要求2至4中任一項所述的電池的制造方法，其中，所述整形輥，具有以所述混合劑未涂布部的前端側為底面的圓錐形狀。
全文摘要
本發明以提供容易且高品質地對集電部實施整形而集箔的電池的制造方法為課題。電池的制造工序，是制造具備電極體(33)的電池(10)的方法。該電極體(33)通過將正極箔(31)和負極箔(32)在隔著間隔體(33)層疊的狀態下卷繞而形成，所述正極箔(31)在表面的一部分涂布了正極混合劑，所述負極箔(32)在表面的一部分涂布了負極混合劑。在電池的制造工序中，在卷繞電極體(30)時，通過使用整形輥(50、50)，對正極箔(31)和負極箔(32)中的未涂布混合劑的混合劑未涂布部分(35、36)實施整形，將在電極體(30)的徑向方向上卷層不同的多張混合劑混合劑未涂布部分(35、36)集箔為束(35a、36a)。
文檔編號H01M10/04GK102576849SQ20098016166
公開日2012年7月11日 申請日期2009年9月28日 優先權日2009年9月28日
發明者山田展弘, 竹田政貴 申請人:豐田自動車株式會社