[发明专利]内装非圆形螺旋状电极体的电池的制造方法

说明书

本发明涉及一种把正、负极板绕成非圆形螺旋状的电极群的电池的制造方法。

内装在方形外壳内的旋涡形的电极体，需要做成非圆形螺旋状。这个电极体，应象图1的剖面图所示的那样，在正极板2A和负极板2B之间夹上一片隔板2C，卷绕成非圆形的螺旋状。用这种方法高效率地制造非圆形螺旋形电极体是很难的。特别是，用这种方法将二块极板和隔板2C的张力控制在一定数值上，再高速卷绕成非圆形的制作是很难的。因为非圆形的电极体由于极板和隔板2C的卷绕速度因有转角的关系会有很大的变化。而极板与隔板2C的张力的变化，使卷绕在电极体内的正极板—隔板及负极板—隔板之间的紧靠程度(以下称紧密度)产生变化。如果极板与隔板2C用强张力拉伸缠绕的话，紧密度就提高。反之，如果极板与隔板2C用弱张力卷绕的话，紧密度就降低。而当电池的紧密度降低时，内部电阻提高，高效特性等会劣化。因此，提高紧密度卷绕是很重要的。在卷绕非圆形螺旋形电极体2时，当提高张力的平均值时，就给极板和隔板2C加入了更大的张力，这样就会损伤极板和隔板2C。因此，极板和隔板2C的平均张力不能太强。从这一点讲，紧密应放低。

本发明者们为加强卷绕极板和隔板时的平均张力，开发了一种先将极板与隔板绕成正圆形的圆筒状的电极体，再将这种圆筒状电极体从两面挤压，做成非圆形螺旋状的电极体的方法。用这种方法，就可将极板和隔板以等速度卷绕，做成筒状电极体。用等速度卷绕的极板和隔板，张力的变化就可以减少。这样，就可加大张力的平均值，极板就可以紧密地缠绕起来了。而且这种制造方法，因为把圆筒状电极体压扁、变薄、加工成非圆形状体，故在这道工序中也可以提高紧密度。进而言之，因为可以用等速度卷绕极板和隔板，用这种方法也就可以通过控制一定张力，提高卷绕速度。因此，本发明还具有可以高效率、大批量生产圆筒状电极体的特征。

但是，用这种方法，如果用力挤压筒状电极体，将会降低电池的性能，这是因为高分子多微孔膜隔板的离子穿透性降低了的缘故。离子穿透性下降了的隔板，在使电池的高效放电特性降低的同时，周期寿命会缩短。图2表示电池的隔板的离子穿透性，使高效放电特性降低的情况。图3表示周期寿命缩短的情况。图2和图3的横轴，是表示隔板的离子穿透性的透气度。图2和图3是表示在用同等条件制造出的圆筒状电极体上，如果调正挤压压力，隔板的透气度发生变化了的锂离子二次电池的特性的图表。

隔板的透气度，是指所规定体积的空气，穿过隔板所需要的时间。透气度大的隔板，意味着空气难以通过，离子穿透性差。隔板的透气度，是使用按照J18-P8117制造的测试器测试的。本说明书中表示的透气度，是使用日本株式会社东洋精机制作所生产的张力计G-B2C测试到的数值。

正如图2和图3所表示的那样，隔板的透气度变大时，换言之，当离子难以穿过隔板时，高效放电特性和周期寿命就降低。图2是表示把锂离子二次电池，用3C使其放电时，实质上可能放电的容量减少。这张图还表示：与用1C使其放电比较，3C放电的容量是以怎样的程度下降的。因此，把1C放电容量当做100％。这张图表示，使充满电的锂离子二次电池，电压达到2.75V过程中的放电容量。从这张图可以明显看出：内装有非圆形螺旋电极体的锂离子二次电池随着隔板透气度增大，高效放电特性将降低。

图3表示：重复300次充放电后的电池容量。这张图表示：把刚生产出来的电池容量当做100％，随着充放电的重复，容量是怎样减少的。锂离子二次电池的充电，最初以1C定电流充电，当电池电压达到4.1V时，用这个值的电压，进行定电压充电至充满的一种方法。放电时的电流为1C，当电池电压在2.75V时停止放电。这张图表可以清楚地看出：当隔板的透气度增大，离子就难以穿透，容量的降低就逐渐明显。

图2和图3的测试结果表示，随着将圆筒状电极体过分压扁，高效放电特性和周期寿命降低的情况。因此，以往的电池在把圆筒状电极体压扁时，都很注意不让隔板的透气度降低，做成非圆形螺旋电极体。这样，就不可能使非圆形螺旋电极体一定达到充分满足的特性，迫切希望进一步改善电池性能。特别是内装有非圆形螺旋电极体的锂离子二次电池，可多用在发挥电池容量大的特长的电器机械上，所以电池容量如何才能加大是极为重要的。