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JP4554148B2 - 二次電池の製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は二次電池の製造方法に係り、より詳細には二次電池のケース内でガス排出を抑制できるように改善された二次電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器、例えば携帯電話、カムコーダ、ノート型パソコンなどの小型化、軽量化及び無線化が急速に進むにつれてその駆動電源としてエネルギー密度の高い二次電池が活発に開発されている。前記二次電池は、液体電解質を使用するリチウム金属電池、リチウムイオン電池及び、高分子固体電解質を使用するリチウムポリマー電池に分けられる。また前記リチウムポリマー電池は、電解質の種類によって有機電解液が含まれていない完全固体型リチウムポリマー電池と、有機電解液を含んでいるゲル状高分子電解質を使用するリチウムイオンポリマー電池とに分けうる。
【０００３】
リチウム電池は、電解質として液体電解質や固体電解質、特に、高分子固体電解質が使われる。その中でも高分子電解質を採用するリチウム二次電池は、電解液の漏れによって機器が損傷する恐れがなく、電解質自体がセパレータの役割をするために電池の小型化を図ることができ、かつ高エネルギー密度でいままでなかった便利性の高い電池として使用可能である。このような長所のために携帯用電子機器の駆動電源やメモリバックアップ電源として注目されている。
【０００４】
図１にはこのような二次電池の一例を示した。
図面を参照すれば、二次電池１０は、陽極板と陰極板との間にセパレータが介在された状態で巻かれて両端子が引出された電極組立体１１と、前記電極組立体１１を包むものとして、電極組立体１１が安着される収容部１２ｃを有する絶縁性ケース本体１２ａ及びそれと一体に形成されたカバー１２ｂを有するケース１２（ケースまたはパウチ）とにより密封される。
【０００５】
前述したように構成された二次電池１０を製造するためには各々の製造工程を経て陽極板及び陰極板を製造する第１段階と、前記陽極板と陰極板との間にセパレータを介在させた状態でワインディングして電極組立体１１を製造する第２段階と、前記電極組立体１１を加圧してプレート状になるように加圧する第３段階とを含む。そして前記電極組立体１１が挿入される収容部１２ｃ及びこれと連通されるガスチャンバ（図示せず）を有するケース本体１２ａとカバー１２ｂとを有するケース１２を備える第４段階と、前記ケース１２の収容部１２ｃに電極組立体１１を挿入し、カバー１２ｂを利用して収容部１２ｃとガスチャンバとが連通する状態でシーリングする第５段階とを遂行する。前記セパレータ電極板の密着力を向上させ、電解質の含湿率を高めるためにケースにシーリングされた電極組立体を熱圧着する第６段階を実施する。
【０００６】
このように熱圧着する段階が完了すれば、電極組立体を最初に充電する第７段階と、前記電池の最初の充電によって発生したガスをガスチャンバに排出させた後、連結通路をシーリングしてガスチャンバを切断する第８段階と、二次電池を満充電する第９段階とを含む。
【０００７】
前述したような二次電池の製造方法では、第５段階の初期充電時に発生するガスを排出及び捕集するために別のガスチャンバを設置せねばならないが、ケースの損失量が多く、ガス排出工程の遂行により高いコスト及び多い工程数がかかって生産性の向上を図れないという問題点が内在している。また充電時に発生したガスがガスチャンバに流出される時に抵抗が相対的に大きくなって収容部１２ａに残留する傾向がある。したがって、収容部１２ａにガスが残留した状態で加熱融着させれば、電池の性能及び寿命に否定的な影響を及ぼすようになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような問題点を解決するためのものであり、ガスチャンバを利用したガス抜き工程を不要にすることによって工程を単純化してガス排出の信頼性を向上させうる二次電池の製造方法を提供することにその目的がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の二次電池の製造方法は、陰極板と陽極板との間にセパレータを介在させた状態でワインディングしてゼリーロール状の電極組立体を製造する第１段階と、前記電極組立体に常圧で初期充電を行なって充電時に発生するガスを排出する第２段階と、前記初期充電された電極組立体をケースで密封する第３段階と、前記密封された電極組立体を満充電させる第４段階とを含み、前記第２段階後であって前記第３段階前に、前記電極組立体を熱圧着して前記陽電極と前記陰電極との密着力を高める段階をさらに含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明において、前記第１段階後に電極組立体を熱圧着して陽電極と陰電極との密着力を高めた段階を含む。
また、前記第２段階において、初期充電が容量の３０％未満でなされる。
さらに、前記第３段階後に前記電極組立体を熱圧着して陽電極と陰電極との密着力を高める段階をさらに含む。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例について詳細に説明する。
図２Ａないし図２Ｅには、ゼリーロール状の電極組立体が内部に密封されてその端子が外部に突出する二次電池の製造方法が段階的に示されている。
【００１２】
図面を参照すれば、まず、別の工程で陽極板２１及び陰極板２２が製造された状態でこれらの間をセパレータ２３で絶縁させた状態でワインディングして電極組立体２０を作る第１段階（図２Ａ参照）と、ワインディングされた電極組立体２０を加圧してゼリーロール状に成形する第２段階（図２Ｂ参照）とを含む。前記第１段階で製造された電極組立体２０は陽極板及び陰極板に設置される電極端子を付着させる段階をさらに含み、前記電極組立体は後述するケースに密封する時に残余空間を最小化できるように板状に成形することが望ましい。
【００１３】
前述したようにゼリーロール状の電極組立体２０の成形が完了すれば、前記電極端子を利用して電極組立体２０を初期充電することによってガスを除去すると同時に活物質を活性化させる第３段階（図２Ｃ参照）を遂行する。この時、充電時に発生するガスが十分に放出されるようにする。本発明者の実験によれば、ガスは初期充電時に３．８Ｖ以下で発生するので、容量の３０％未満を充電させた後でシーリングした時に後述する満充電時のスエリング現象をなくして厚さ変化を減らすことができた。
【００１４】
前記のように初期充電によるガスの放出が完了すれば、これをケース本体３１に設けられた収容部３２に入れてカバー３３を利用してシーリングする第４段階（図２Ｅ参照）を遂行する。この時、前記電極組立体２０の端子はシーリング部の外部に突出していなければならない。前記初期充電は電極組立体をケースに装着してケースの一側が開封された状態でなされることもある。
【００１５】
一方、前記第４段階を遂行する前にワインディングされた電極組立体の電極間の密着力を向上させて電極組立体内の不要な空気を排出するための熱圧着段階（図２Ｄ参照）を実施する。この熱圧着工程は電極組立体の上下部で加熱された加圧板４０を利用して加圧することによってなされる。
【００１６】
前述したようにシーリングが完了すればケースに密封された電極組立体２０に満充電する。
【００１７】
【発明の効果】
本発明による二次電池の製造方法は次のような効果を有する。
第１に、ケースにガスチャンバを形成しなくてすむのでケースの消耗量を大幅に減らしうる。
第２に、別のガス排出のためのガス排出工程を減らしうるので電池の製造工程を単純化でき、さらに生産性の向上を図りうる。
第３に、初期充電時に発生するガスの排出不良による電池の性能低下を防止でき、さらにガスによるスエリング現象を減らしうる。
第４に、前記製造工程を利用して製造した電池の場合、満充電時に容量の散布を減らしうる。
【００１８】
本発明は添付した図面に示された一実施例を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者であればこれより多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解できる。したがって、本発明の真の保護範囲は特許請求の範囲によって決められねばならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 通常の二次電池を示す斜視図である。
【図２Ａ】 本発明による二次電池の製造方法における段階の一部を示す図面である。
【図２Ｂ】 本発明による二次電池の製造方法における段階の一部を示す図面である。
【図２Ｃ】 本発明による二次電池の製造方法における段階の一部を示す図面である。
【図２Ｄ】 本発明による二次電池の製造方法における段階の一部を示す図面である。
【図２Ｅ】 本発明による二次電池の製造方法における段階の一部を示す図面である。
【符号の説明】
２０ 電極組立体
３０ 二次電池
３１ ケース本体
３２ 収容部
３３ カバー

Claims (4)

  1. 陰極板と陽極板との間にセパレータを介在させた状態でワインディングしてゼリーロール状の電極組立体を製造する第１段階と、
    前記電極組立体に常圧で初期充電を行なって充電時に発生するガスを排出する第２段階と、
    前記初期充電された電極組立体をケースで密封する第３段階と、
    前記密封された電極組立体を満充電させる第４段階と、
    を含み、
    前記第２段階後であって前記第３段階前に、前記電極組立体を熱圧着して前記陽電極と前記陰電極との密着力を高める段階をさらに含むことを特徴とする二次電池の製造方法。
  2. 前記第１段階後に前記電極組立体を熱圧着して陽電極と陰電極との密着力を高める段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池の製造方法。
  3. 前記第２段階において、初期充電が容量の３０％未満でなされることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の製造方法。
  4. 前記第３段階後に前記電極組立体を熱圧着して陽電極と陰電極との密着力を高める段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池の製造方法。
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