專利名稱：電池用電極板、電池用極板組、鋰二次電池、電池用電極板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及鋰二次電池用的電極板及其制造方法、以及由該電極 板構(gòu)成的極板組及采用該極板組的鋰二次電池。
背景技術(shù)：
近年來，作為便攜式電子設(shè)備及通信設(shè)備等的驅(qū)動電源而廣泛使用的 鋰二次電池， 一般在負極板中采用可嵌入/脫嵌鋰的碳質(zhì)材料，在正極板中，
采用以LiCo02等過渡金屬與鋰的復合氧化物作為活性物質(zhì)，由此形成高電 位、高放電容量的二次電池。而且，伴隨著電子設(shè)備及通信設(shè)備的多功能 化，希望進一步地高容量化。
為了實現(xiàn)高容量的鋰二次電池，例如，通過增加正極板和負極板在電 池殼內(nèi)的占有體積，減少電池殼內(nèi)的電極板的體積以外的空間，可謀求進 一步的高容量化。
漿涂布在集電用芯材上，并通過干燥形成^性物質(zhì)i后，通過用輥壓對:
活性物質(zhì)層實施高壓加壓，壓縮到規(guī)定厚度，提高活性物質(zhì)的填充密度， 由此能夠進一步地高容量化。
可是，如果電極板的活性物質(zhì)的填充密度增大，則難以使注液到電池 殼內(nèi)的粘性比較高的非水電解液浸透在由正負極板間經(jīng)由隔膜高密度地層 疊或螺旋狀巻繞而成的極板組中的狹小間隙中，因此具有下述的問題等
到使規(guī)定量的非水電解液浸滲，需要長時間。而且，因電極板的活性物質(zhì) 的填充密度增大，電極板中的多孔度減小，電解液難以浸透，因此非水電
解液向極板組的浸滲性嚴重下降，其結(jié)果是，具有下述的問題極板組中 的非水電解液的分布變得不均勻。
因而，在專利文獻1中記載了一種浸透方法，其通過在負極活性物質(zhì) 層的表面，朝非水電解液的浸透方向形成電解液導槽部，來使非水電解液
5浸透在負極整體內(nèi)。再有，如果增大槽部的寬度或深度，則能縮短浸滲時 間，但相反，因活性物質(zhì)的數(shù)量減少而使充放電容量下降，或極板間的反 應變得不均勻，導致電池特性下降，因此考慮到這些問題，按規(guī)定的值設(shè) 定槽部的寬度或深度。
可是，形成于負極活性物質(zhì)層的表面上的槽部，在通過巻繞極板形成
電極組時，成為使極板破斷的主要原因。因而，在專利文獻2中記載了可 提高浸滲性、而且可防止極板的破斷的方法。
也就是說，通過在極板的表面上相對于極板的長度方向以形成傾斜角 的方式形成槽部，在通過巻繞極板形成電極組時，能夠使作用于極板的長 度方向的張力分散，從而能夠防止極板的破斷。
再有，在專利文獻3中記載了一種方法，其目的不是為了提高電解液 的浸滲性，而是為了抑制過充電造成的過熱，在與正極或負極相對置的面 上，設(shè)置表面局部具有凸部的多孔膜。也就是說，通過在產(chǎn)生于多孔膜的 凸部和電極板之間的間隙內(nèi)保持比其它部位更多的非水電解液，通過在該 部位集中地進行過充電反應，作為電池整體可抑制過充電的加深，從而能 夠抑制過充電造成的過熱。
另一方面，在通過上述手段謀求了高容量化的鋰二次電池中，例如， 由于因某種原因異物混入電池內(nèi)部而使隔膜損傷，因而，在正極板和負極 板產(chǎn)生內(nèi)部短路時，因在短路部位集中地流動電流而產(chǎn)生急劇的發(fā)熱，因 此，有因正極及負極材料的分解、及電解液的沸騰或分解而產(chǎn)生氣體等的 可能性。
對于如此的起因于內(nèi)部短路的問題，在專利文獻4、 5等中記載了通過 在負極活性物質(zhì)層或正極活性物質(zhì)層的表面覆蓋多孔性保護膜來抑制內(nèi)部 短路的發(fā)生的方法。
專利文獻1:日本特開平9-298057號公報
專利文獻2:日本特開平11-154508號公報
專利文獻3:日本特開2006-12788號公報
專利文獻4:日本特開平7-220759號公報
專利文獻5:國際公開第2005/029614號小冊子

發(fā)明內(nèi)容
在通過經(jīng)由隔膜巻繞正極板和負極板而構(gòu)成極板組時，由于以安裝有 集電引線的集電用芯材(集電體)的露出部作為巻繞起始端而巻繞成螺旋 狀，因此位于構(gòu)成極板組時的中心部的最內(nèi)周側(cè)的活性物質(zhì)層，成為不能 有助于電池反應的無用的部分。因此，通過在芯材的端部(巻繞起始端)， 只在芯材的一面形成活性物質(zhì)層(其它部分在芯材的兩面形成活性物質(zhì) 層)，可排除不能有助于電池反應的無用的活性物質(zhì)層，由此能夠有效地利 用電池殼內(nèi)的空間體積，能夠以此等程度謀求電池的高容量化。
另外，作為在形成于極板的兩面上的活性物質(zhì)層的兩面上形成槽部的 方法，即在極板的上下分別配置一對表面形成有多個突條部的輥， 一邊將 該一對輥向極板的兩面按壓， 一邊使其旋轉(zhuǎn)/移動從而進行槽部加工的方法 (以下稱為"輥壓加工")，能夠同時在極板的兩面上形成多個槽部，因而 批量生產(chǎn)性優(yōu)良。
另一方面，當在活性物質(zhì)層的表面上形成了槽部后，在為了抑制內(nèi)部 短路的發(fā)生而在活性物質(zhì)層的表面上形成了多孔性保護膜的情況下，如果 形成于活性物質(zhì)層的表面上的槽部被多孔性保護膜埋沒，則不能充分發(fā)揮 提高電解液的浸滲性的效果。
但是，即使在此種情況下，通常多孔性保護膜的膜厚與活性物質(zhì)層相
比非常薄(典型地為活性物質(zhì)層的膜厚的1/20 1/40左右)地形成，因此， 如果在活性物質(zhì)層的表面上形成多孔性保護膜后，采用上述輥壓加工形成 槽部，則不僅在多孔性保護膜的表面上形成槽部，而且還能形成達到多孔 性保護膜下的活性物質(zhì)層的槽部，由此能夠維持提高電解液的浸滲性的效 果。
本發(fā)明者們以提高電解液的浸滲性、及抑制內(nèi)部短路的發(fā)生為目的， 對采用輥壓加工在形成于活性物質(zhì)層的兩面上的多孔性保護膜的表面上形 成了槽部的電極板進行了多種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)存在以下的問題。
圖6 (a) (d)是表示極板103的制造工序的立體圖。首先，如圖6 (a)所示地形成極板窄帶材111，該極板窄帶材111具有在帶狀的集電 用芯材112的兩面上形成有活性物質(zhì)層113的兩面涂敷部114;只在芯材112 的一面上形成有活性物質(zhì)層113的單面涂敷部117;和沒有形成活性物質(zhì)層113的芯材露出部118。然后，如圖6 (b)所示，在活性物質(zhì)層113的表面 上覆蓋多孔性保護膜128。
接著，如圖6 (c)所示，在通過輥壓加工在多孔性保護膜128及活性 物質(zhì)層113的表面上形成了多個槽部110后，如圖6 (d)所示，沿著兩面 涂敷部114與芯材露出部118的邊界切斷極板窄帶材111，然后，將集電引 線120接合在芯材露出部118上，如此制成極板103。
但是，如圖7所示，在沿著兩面涂敷部114與芯材露出部118的邊界 切斷極板窄帶材111時出現(xiàn)以下問題:芯材露出部118和與其相接的單面涂 敷部117變形為大的彎曲狀。
上述問題起因于下述情況由于一邊連續(xù)地使極板窄帶材111通過輥 間的間隙一邊進行輥壓加工，因此在兩面涂敷部114的多孔性保護膜128 及活性物質(zhì)層113的兩面形成槽部IIO后，接著也在單面涂敷部117的多孔 性保護膜128及活性物質(zhì)層113的表面上也形成槽部110。
也就是說，認為是因形成槽部110而使活性物質(zhì)層113被延伸(認為 膜厚度厚的活性物質(zhì)層113的延伸占主導地位)，但在兩面涂敷部114，兩 面的活性物質(zhì)層113以同等的程度被延伸，而在單面涂敷部117，活性物質(zhì) 層113只在一面上被延伸，因而，單面涂敷部117因活性物質(zhì)層113的抗拉 應力而向沒有形成活性物質(zhì)層113的一側(cè)較大地彎曲變形。
如果因極板窄帶材111的切斷而使極板103的端部(芯材露出部118 和與其相接的單面涂敷部117)變形為彎曲狀，在通過巻繞極板103而構(gòu)成 極板組時，有發(fā)生巻偏的可能性。此外，在極板103的輸送時，不能確實 夾住極板103的端部，有輸送失敗、或發(fā)生活性物質(zhì)脫落的可能性。因此， 不僅生產(chǎn)性下降，而且還有導致電池的可靠性下降的可能性。此外，在通 過層疊電極板而構(gòu)成極板組時，有發(fā)生折彎的可能性，導致生產(chǎn)性或電池 的可靠性的下降。
本發(fā)明是鑒于上述問題而做出的，其主要目的是提供電解液的浸滲性 優(yōu)良的、并且可抑制內(nèi)部短路的發(fā)生的、生產(chǎn)性及可靠性高的電池用電極 板、及采用該電極板的鋰二次電池。
為了解決上述問題，本發(fā)明釆用了在兩面涂敷部的表面形成有槽部的 電池用電極板中，在單面涂敷部的表面不形成槽部的構(gòu)成。由此，可緩和形成于單面涂敷部上的活性物質(zhì)層的抗拉應力，從而能夠防止芯材露出部 和與其相接的單面涂敷部變形為大的彎曲狀。
也就是說，本發(fā)明的電池用電極板是用多孔性保護膜覆蓋了形成于集 電用芯材的表面上的活性物質(zhì)層的電池用電極板，其特征在于，電極板具 有兩面涂敷部，其在集電用芯材的兩面上形成有所述活性物質(zhì)層及多孔 性保護膜；芯材露出部，其位于集電用芯材的端部，且沒有形成活性物質(zhì) 層及多孔性保護膜；單面涂敷部，其位于兩面涂敷部和芯材露出部之間， 且只在集電用芯材的一面上形成活性物質(zhì)層及多孔性保護膜。在兩面涂敷 部的兩面形成多個槽部，且在單面涂敷部上不形成槽部；從多孔性保護膜 的表面達到活性物質(zhì)層的表面地在該活性物質(zhì)層表面上也形成有槽部。
根據(jù)如此的構(gòu)成，通過在兩面涂敷部的表面上形成槽部，電解液的浸 滲性提高，而且通過在單面涂敷部的表面上不形成槽部，能夠防止電極板 的芯材露出部和與其相接的單面涂敷部變形為大的彎曲狀。由此，可防止 通過巻繞電極板而構(gòu)成極板組時的巻偏、或通過層疊電極板而構(gòu)成極板組 時的折彎，并且能夠防止輸送電極板時的輸送不良及活性物質(zhì)的脫落。其 結(jié)果是，可實現(xiàn)電解液的浸滲性優(yōu)良的、且抑制了內(nèi)部短路的發(fā)生的、生 產(chǎn)性及可靠性高的電池用電極板。
再有，優(yōu)選上述電極板是負極板。此外，優(yōu)選上述多孔性保護膜由以 無機氧化物為主成分的材料構(gòu)成，例如，優(yōu)選由以氧化鋁或二氧化硅為主 成分的材料構(gòu)成。
在某一優(yōu)選的實施方式中，上述多孔性保護膜的膜厚優(yōu)選小于槽部的 深度。此外，優(yōu)選槽部的深度在4um 20um的范圍內(nèi)。此外，優(yōu)選的是 槽部沿著電極板的長度方向，按100um 200ym的間距形成。另外，優(yōu) 選的是形成于兩面涂敷部的兩面上的槽部，相對于電極板的長度方向，向 相互不同的方向按45。的角度傾斜地形成，并且相互成直角地立體交叉。
本發(fā)明的電池用極板組是由正極板及負極板經(jīng)由隔膜而構(gòu)成的電池用 極板組，其特征在于，正極板及負極板的至少一方的電極板具有上述的構(gòu) 成；極板組以電極板的芯材露出部為巻繞起始端進行巻繞、或以芯材露出 部為層疊起始端進行層疊。
本發(fā)明的鋰二次電池的特征在于，在電池殼內(nèi)收容上述的極板組，而且注入規(guī)定量的非水電解液，并且將電池殼的開口部封口成密封狀態(tài)。
本發(fā)明的電池用電極板的制造方法的特征在于，是上述的電池用電極 板的制造方法，包括工序(a),其中，準備電極板窄帶材，在該電極板
窄帶材上按以下順序連續(xù)地形成了在集電用芯材的兩面上形成有活性物質(zhì) 層及多孔性保護膜的兩面涂敷部、只在集電用芯材的一面上形成有活性物 質(zhì)層及多孔性保護膜的單面涂敷部、和沒有形成活性物質(zhì)層及多孔性保護 膜的芯材露出部，工序(b)，其中，在電極板窄帶材的上下，配置表面形 成有多個突條部的一對輥，使該一對輥一邊向電極板窄帶材的兩面按壓一 邊旋轉(zhuǎn)，從而使電極板窄帶材通過一對輥的間隙，并在兩面涂敷部的兩面
上同時形成多個槽部，工序(c)，其中，在兩面涂敷部通過一對輥的間隙
后，在使單面涂敷部通過一對輥的間隙的期間，將一對輥相對于單面涂敷 部保持在非按壓狀態(tài)，工序(d)，其中，通過沿兩面涂敷部與芯材露出部
的邊界切斷，將電極板窄帶材分離成電池用電極板；在工序(b)中，從多 孔性保護膜的表面達到活性物質(zhì)層的表面地在該活性物質(zhì)層表面上也形成 有槽部。
再有，優(yōu)選上述多孔性保護膜的膜厚小于槽部的深度。 根據(jù)本發(fā)明，在將槽部形成于兩面涂敷部的表面上的電池用電極板中， 通過設(shè)定成在單面涂敷部的表面上不形成槽部的構(gòu)成，可提高電解液的浸 滲性，而且能夠防止電極板的芯材露出部和與其相接的單面涂敷部變形為 大的彎曲狀。由此，可防止通過巻繞電極板而構(gòu)成極板組時的巻偏、或通 過層疊電極板而構(gòu)成極板組時的折彎，并且能夠防止輸送電極板時的輸送 不良或活性物質(zhì)的脫落。其結(jié)果是，可實現(xiàn)電解液的浸滲性優(yōu)良的、且抑 制了內(nèi)部短路的發(fā)生的、生產(chǎn)性及可靠性高的電池用電極板。


圖1是表示本發(fā)明的一實施方式中的鋰二次電池的構(gòu)成的縱向剖視圖。 圖2 (a) (d)是表示本發(fā)明的一實施方式中的電池用電極板的制造 工序的立體圖。
圖3是本發(fā)明的一實施方式中的電池用電極板的部分放大平面圖。 圖4是沿著圖3的A-A線的放大剖視圖。圖5是表示本發(fā)明的一實施方式中的在兩面涂敷部的表面上形成槽部 的方法的立體圖。
圖6 (a) (d)是表示以往的電池用電極板的制造工序的立體圖。 圖7是說明以往的電池用電極板中的問題的立體圖。
符號說明
1—極板組，2 —正極板，3 —負極板，4—隔膜，7—電池殼，8—密封 墊片，9—封口板，IO—槽部，11 —負極板窄帶材，12—集電用芯材，13 — 負極活性物質(zhì)層，14 —兩面涂敷部，17 —單面涂敷部，18 —芯材露出部， 19一極板構(gòu)成部，20—集電引線，21—絕緣帶，22—槽加工輥(可動輥)， 23—槽加工輥(固定輥)，22a、 23a—槽加工用突條，24、 27 —齒輪，28 — 多孔性保護膜
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。在以下的附圖中，為 了簡化說明，對于實質(zhì)上具有相同功能的構(gòu)成要素用同一參照符號標注。 再有，本發(fā)明并不限定于以下的實施方式。
圖1是示意性地表示本發(fā)明的一實施方式中的鋰二次電池的縱向剖視 圖。該鋰二次電池中，通過將隔膜4夾在以復合鋰氧化物作為活性物質(zhì)的 正極板2和以可保持鋰的材料作為活性物質(zhì)的負極板3的之間并將它們巻 繞成螺旋狀來構(gòu)成極板組1 。該極板組1被收容在有底圓筒狀的電池殼7內(nèi)， 在電池殼7內(nèi)注入規(guī)定量的包含非水溶劑的電解液(未圖示)，使其浸滲在 極板組1中。以插入了周邊安裝有密封墊片8的封口板9的狀態(tài)，將電池 殼7的開口部向徑向內(nèi)側(cè)折彎，然后進行斂縫加工，將電池殼7的開口部 封口成密封狀態(tài)。在該鋰二次電池中，在負極板3的兩面以相互立體交叉 的方式形成有多個槽部10，通過該槽部10使電解液浸透，由此謀求提高電 解液向極板組1的浸滲性。加之，通過在活性物質(zhì)層的表面上覆蓋多孔性 保護膜，謀求抑制內(nèi)部短路的發(fā)生。
圖2 (a) (d)是表示負極板3的制造工序的立體圖。圖2 (a)表示 分割成各個負極板3之前的負極板窄帶材11，在由具有10y m厚度的長尺
ii寸帶狀的銅箔構(gòu)成的集電用芯材12的兩面上涂布負極合劑料漿，并在千燥 后進行輥壓壓縮，使總厚度達到200um，由此形成負極活性物質(zhì)層13，將 其剪切加工成大約60mm寬。這里，作為負極合劑料漿，例如，采用以人 造石墨作為活性物質(zhì)、以苯乙烯-丁二烯共聚物橡膠微粒分散體作為粘結(jié)材 料、以羧甲基纖維素作為增粘劑、用適量的水使它們漿化而成的負極合劑 料漿。
該負極板窄帶材11由在集電用芯材(以下簡稱為"芯材")12的兩面 形成有負極活性物質(zhì)層13的兩面涂敷部14、只在芯材12的一面形成了負 極活性物質(zhì)層13的單面涂敷部17、在芯材12上沒有形成負極活性物質(zhì)層 13的芯材露出部18構(gòu)成一個極板構(gòu)成部19，并在長度方向上連續(xù)地形成 該極板構(gòu)成部19。再有，如此的局部設(shè)置負極活性物質(zhì)層13的極板構(gòu)成部 19，通過用眾所周知的間歇涂敷法來涂敷形成負極活性物質(zhì)層13，可以容 易地形成。
圖2 (b)表示在活性物質(zhì)層13的表面上涂布了在無機添加劑中加入少 量的水溶性高分子的粘結(jié)材料并混煉而成的涂布劑后干燥、形成多孔性保 護膜28的狀態(tài)。再有，在不有助于電池反應的芯材露出部18上不形成多 孔性保護膜28。由此，電池容量以多孔性保護膜28不存在部分的程度增大。 此外，在后述的工序(參照圖2 (d))中，在通過焊接將集電引線20安裝 在芯材露出部18上時，可以省略從芯材露出部18的焊接集電引線20的部 位剝離多孔性保護膜28的工序，因而生產(chǎn)性提高。
該多孔性保護膜28在圖1所示的構(gòu)成的電池中發(fā)揮抑制內(nèi)部短路的發(fā) 生的保護功能，而且具有多孔性，因此不妨礙電池本來的功能、也就是說 不妨礙與電解液中的電解質(zhì)離子的電極反應。這里，作為無機添加劑，優(yōu) 選采用氧化硅材料及/或氧化鋁材料。這是因為，氧化硅材料及氧化鋁材料 是耐熱性、鋰二次電池的使用范圍內(nèi)的電化學穩(wěn)定性或?qū)﹄娊庖旱哪腿芙?性優(yōu)良的、且適合涂料化的材料，通過采用此種材料，能夠得到可靠性高 的、具有電絕緣性的多孔性保護膜28。此外，作為粘結(jié)材料，優(yōu)選釆用聚 偏氟乙烯。
這里，對于多孔性保護膜28的膜厚不特別限定，但優(yōu)選小于后述的槽 部10的深度。例如，在將槽部10的深度(包含多孔性保護膜28及活性物
12質(zhì)層13雙方的槽部的深度)設(shè)定為4 10um的情況下，優(yōu)選將多孔性保 護膜28的膜厚設(shè)定為2 4um。再有，如果膜厚低于2um，則防止內(nèi)部 短路的保護功能不足，因此是不優(yōu)選的。
如圖2 (d)所示，用剪切機切斷位于兩面涂敷部14和單面涂敷部的中 間的芯材露出部18，將形成了該槽部10的負極板窄帶材11分離成單個極 板構(gòu)成部19，然后通過焊接將集電引線20安裝在芯材露出部18的芯材12 上，用絕緣帶21覆蓋集電引線20，制成鋰二次電池的負極板3。
再有，也可考慮在芯材12的兩面涂敷部14上形成了活性物質(zhì)層13后， 在活性物質(zhì)層13的表面上形成槽部10，然后在形成了槽部10的活性物質(zhì) 層13的表面上形成多孔性保護膜28的工序，但在此種情況下，形成于活 性物質(zhì)層13的表面上的槽部10被多孔性保護膜28埋沒，槽部10的實質(zhì) 上的深度減小，因此不能充分謀求提高電解液的浸滲性。
再有，在本實施方式中，例示了在負極板3的兩面涂敷部14上形成槽 部10的例子，但也可以在正極板2的兩面涂敷部上的多孔性保護膜及正極 活性物質(zhì)層的表面上形成槽部10。 一般，如果在比正極板2柔軟的負極板 3上形成槽部10，則能夠用小的加壓力形成槽部10，而且在負極活性物質(zhì) 層13幾乎不產(chǎn)生厚度增加或延伸，因此具有不需要大幅度的規(guī)格變更的優(yōu) 點。此外，在正極板2的兩面涂敷部上的多孔性保護膜及正極活性物質(zhì)層 上形成槽部10的情況下，即使需要加大壓力在兩面涂敷部的兩面?zhèn)鹊谋容^ 硬的正極活性物質(zhì)層上形成槽部，但由于不在單面涂敷部上形成槽部，因 而能夠有效地抑制變形為彎曲狀。
通過按上述形成負極板3，可得到以下的效果。
也就是說，在通過將該負極板3和正極板2經(jīng)由隔膜4螺旋狀巻繞而 構(gòu)成極板組1時，以安裝了集電引線20的芯材露出部18作為巻繞起始端 進行巻繞，但在巻繞的極板組1的中心部，將負極板3的單面涂敷部17上 的不存在負極活性物質(zhì)層13的面作為內(nèi)側(cè)面配置。該單面涂敷部17的內(nèi) 側(cè)面是在作為電池發(fā)揮作用時不有助于電池反應的部位，因此通過排除在 該部位上形成負極活性物質(zhì)層13造成的浪費，能夠有效地利用電池殼7內(nèi) 的空間體積，能夠以此等程度謀求作為電池的高容量化。
此外，由于在單面涂敷部17的表面上沒有形成槽部10，因此在圖2(d)^ 示的負極板窄帶材11的切斷工序中，能夠防止負極板3的芯材露出部18 和與其相接的單面涂敷部17變形為大的彎曲狀。由此，可防止通過巻繞正 極板2和負極板3構(gòu)成極板組時的巻偏。此外，在用巻繞機巻取負極板3 時，也能防止因夾持負極板3的端部(芯材露出部)失敗而不能輸送等不 良情況或活性物質(zhì)的脫落。其結(jié)果是，可形成電解液的浸滲性優(yōu)良的、且 生產(chǎn)性及可靠性也優(yōu)良的電池用電極板。
圖3是本實施方式中的負極板3的部分放大平面圖。在兩面涂敷部14 的兩面?zhèn)鹊亩嗫仔员Ｗo膜28及負極活性物質(zhì)層13上形成的槽部10，相對 于負極板3的長度方向，在兩面?zhèn)瘸嗷ゲ煌姆较虬?5°的傾斜角度a 形成，相互成直角地立體交叉。此外，兩面?zhèn)鹊碾p方的槽部10都按相同的 間距以相互平行的配置形成，任一個槽部10都從多孔性保護膜28及負極 活性物質(zhì)層13的寬度方向(與長度方向直交的方向)的一端面通向另一端 面地貫通。關(guān)于該負極板3的槽部10的配置所帶來的效果，如后所述。
圖4是沿著圖3的A-A線切斷的放大剖視圖，示出了槽部10的截面形 狀及配置圖形。關(guān)于槽部10,無論在兩面涂敷部14的哪一面，都按170um 的間距P形成。此外，槽部10的截面形狀形成為大致倒梯形狀。本實施方 式中的槽部IO，其深度D為8um，兩側(cè)的槽部壁以120°的角度P傾斜， 底面與兩側(cè)的槽部壁的邊界即槽部底角部形成具有30 u m的曲率R的圓弧 狀的截面形狀。通過將槽部10形成如此形狀，能夠抑制多孔性保護膜28 及活性物質(zhì)層13的物質(zhì)從槽部10的脫落。
在本實施方式中，例示了將槽部IO的間距P設(shè)定為170um、將槽部 10的深度D設(shè)定為8 u m時的例子，但只要將間距P設(shè)定在100 li m以上 且200um以下的范圍內(nèi)就可以。此外，只要將槽部10的深度D設(shè)定在4 um以上且20um以下的范圍內(nèi)就可以，更優(yōu)選設(shè)定在5 15 u m的范圍 內(nèi)，進一步優(yōu)選設(shè)定在6 10um的范圍內(nèi)。有關(guān)這些設(shè)定的依據(jù)的詳細情 況，如后所述。
接著，關(guān)于在兩面涂敷部14的表面上形成槽部10的方法，參照圖5 進行說明。
如圖5所示，按規(guī)定的間隙配置一對槽加工輥22、 23，通過使圖2 (a) 所示的負極板窄帶材11通過該一對槽加工輥22、 23間的間隙，可在負極板窄帶材11上的兩面涂敷部14的兩面?zhèn)鹊亩嗫仔员Ｗo膜28及負極活性物 質(zhì)層13上形成規(guī)定形狀的槽部10。
槽加工輥22、 23都是相同的輥，在相對于軸芯方向成45。的扭轉(zhuǎn)角的 方向形成有多個槽加工用突條(以下簡稱為"突條")22a、 23a。關(guān)于突條 22a、 23a，通過在鐵制的輥母體的表面全周上噴鍍氧化鉻而涂布，形成陶瓷 層后，對陶瓷層照射激光，使其部分熔化形成規(guī)定圖形，由此可簡便且高 精度地形成。該槽加工輥22、 23與普通印刷中使用的被稱為陶瓷制激光雕 刻輥的輥大致相同。通過如此使槽加工輥22、 23形成氧化鉻制，其硬度在 HV1150以上，是相當硬的材質(zhì)，因而能夠抗磨擦、抗磨損，與鐵制輥相比， 可確保幾十倍以上的壽命。
這樣，只要使負極板窄帶材11通過形成有多個突條22a、 23a的槽加工 輥22、 23的間隙，就能如圖3所示，在負極板窄帶材11的兩面涂敷部14 的兩面?zhèn)鹊亩嗫仔员Ｗo膜28及負極活性物質(zhì)層13上，形成相互成直角地 立體交叉的槽部10。
再有，突條22a、 23a具有能夠形成具有圖4所示的截面形狀的槽部10 的截面形狀，也就是說具有前端部的角度P為120° 、曲率R為30ym的 圓弧狀的截面形狀。將前端部的角度P設(shè)定為120。，是因為如果設(shè)定為低 于120°的小角度，則陶瓷層容易破損。此外，將突條22a、 23a的前端部 的曲率R設(shè)定在30 u m，是因為在將突條22a、 23a壓接在多孔性保護膜28 及負極活性物質(zhì)層13上而形成槽部10時，可防止在多孔性保護膜28及負 極活性物質(zhì)層13發(fā)生裂紋。此外，關(guān)于突條22a、 23a的高度，由于要形成 的槽部10的最優(yōu)選的深度D在6 10ym的范圍內(nèi)，因此被設(shè)定在20 30 um左右。這是因為，如果突條22a、 23a的高度過低，則槽加工輥22、 23 的突條22a、 23a的周面與多孔性保護膜28接觸，從多孔性保護膜28及負 極活性物質(zhì)層13剝離的物質(zhì)會附著在槽加工輥22、 23的周面上，因此需 要按比要形成的槽部10的深度D大的高度設(shè)定。
關(guān)于槽加工輥22、 23的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，通過將伺服電機等的旋轉(zhuǎn)力傳遞給 一方的槽加工輥22，該槽加工輥23的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由一對分別與槽加工輥22、 23的各自的輥軸而軸接且相互嚙合的齒輪24、 27傳遞給另一方的槽加工輥 23，使得槽加工輥22、 23以相同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
15另外，作為在多孔性保護膜28及負極活性物質(zhì)層13上通過壓陷槽加 工輥22、 23上的突條22a、 23a而形成槽部10的方法，具有定尺寸方式和 定壓方式，其中所述定尺寸方式是根據(jù)槽加工輥22、 23間的間隙設(shè)定所要 形成的槽部10的深度D，所述定壓方式是利用施加給突條22a、 23a的加壓 力和所要形成的槽部10的深度D的相關(guān)性，將被傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力的槽加工 輥(以下簡稱為"固定輥")23設(shè)定為固定，且通過調(diào)節(jié)賦予給設(shè)置為上下 可動的槽加工輥(以下簡稱為"可動輥")22的加壓力來設(shè)定所要形成的槽 部10的深度D。但在本發(fā)明中的槽部形成中，優(yōu)選采用定壓方式。
其理由是因為，在采用定尺寸方式的情況下，除了難以按lum單位來 精密地設(shè)定用于決定槽部10的深度D的槽加工輥22、 23間的間隙之外， 槽加工輥22、 23的芯振動還直接表現(xiàn)在槽部10的深度D上。與此相對照， 在采用定壓方式的情況下，雖然稍微被負極活性物質(zhì)層13上的活性物質(zhì)的 填充密度所左右，但是相對于兩面涂敷部14的厚度的偏差，可以通過自動 地可變調(diào)節(jié)按壓可動輥22的壓力(例如氣缸的氣壓)使其一直恒定而容易 地對應，由此能夠高再現(xiàn)性地形成具有規(guī)定的深度D的槽部10。
但是，在采用定壓方式來形成槽部10的情況下，相對于負極板窄帶材 11上的單面涂敷部17的多孔性保護膜28及負極活性物質(zhì)層13，需要能夠 在不形成槽部10的情況下使負極板窄帶材11通過槽加工輥22、23的間隙。 對此，只要通過在槽加工輥22、 23間設(shè)置止動器，使可動輥22相對于單 面涂敷部17保持在非按壓狀態(tài)就能對應。這里，所謂"非按壓狀態(tài)"指的 是以不形成槽部的程度與單面涂敷部相接的狀態(tài)(也包括非接觸狀態(tài))。
此外，在采用薄的負極板3的情況下，兩面涂敷部14的厚度只有200 y m左右，當在厚度如此薄的兩面涂敷部14上形成深度D為8 y m的槽部 10時，需要提高槽部形成的加工精度。因而，優(yōu)選的是槽加工輥22、 23的 軸承部只有軸承旋轉(zhuǎn)所需的間隙，輥軸和軸承間為不存在間隙的嵌合形態(tài)，
此，兩個槽加工輥22: 23能夠不;生晃動地使負極板窄帶材11通過各個 間隙，因此能夠在兩面涂敷部14的兩面上高精度地形成槽部10、而在單面 涂敷部17上不形成槽部10的情況下，使負極板窄帶材11順利地通過各個 間隙。接著，對槽部10的深度D進行說明。伴隨著槽部10的深度D的加深， 電解液向極板組1的注液性(浸滲性)提高。為了對此進行驗證，制成了 在兩面涂敷部14的多孔性保護膜28及負極活性物質(zhì)層13上形成了間距P 為170um、深度D分別為3iim、 8 y m及25 U m的槽部10的3種負極板 3，通過經(jīng)由隔膜4巻繞這些負極板3及正極板2，制成3種極板組1，將 這些極板組1收容在電池殼內(nèi)，使電解液浸透在極板組1中，比較了注液 時間。其結(jié)果是，在槽部10的深度D為3!xm的負極板3中，注液時間為 大約45分鐘、在槽部10的深度D為8um的負極板3中，注液時間為大 約23分鐘、在槽部10的深度D為25 u m的負極板3中，注液時間為大約 15分鐘。由此判明隨著槽部10的深度D加深，電解液向極板組1的注 液性提高，如果槽部10的深度D小于4nm，則幾乎不能得到提高電解液 的注液性的效果。
另一方面，如果槽部10的深度D加深，盡管電解液的注液性提高，但 是形成槽部10的部位的活性物質(zhì)被異常地壓縮，因而鋰離子不能自由移動， 鋰離子的接受性變差，有鋰金屬容易析出的可能性。此外，如果槽部10的 深度D加深，隨之負極板3的厚度增加，而且負極板3的延伸也增大，因 此多孔性保護膜28及活性物質(zhì)層13容易從芯材12剝離。另外，如果負極 板3的厚度增加，在形成極板組l的巻繞工序中，多孔性保護膜28及活性 物質(zhì)層13從芯材12剝離，或在將極板組1插入電池殼7內(nèi)時，發(fā)生難以 將伴隨著負極板3的厚度的增加而直徑增大的極板組1擦著電池殼7的開 口端面地插入等生產(chǎn)故障。另外，如果形成多孔性保護膜28及活性物質(zhì)層 13容易從芯材12剝離的狀態(tài)，則導電性下降，有損電池特性。
另外，認為多孔性保護膜28及活性物質(zhì)層13的耐受從芯材12剝離的 耐剝離強度伴隨著槽部10的深度D加深而下降。也就是說，伴隨著槽部 10的深度D加深，負極活性物質(zhì)層13的厚度增加，但由于該厚度增加會 向從芯材12剝離活性物質(zhì)的方向作用較大的力，因而耐剝離強度下降。
為了對此進行驗證，制成了按170nm的間距P形成有深度D分別為 25um、 12um、 8um及3ym的槽部10的4種負極板3，對這些負極板3 進行了耐剝離試驗。試驗結(jié)果是耐剝離強度按照深度D從大到小的順序為 大約4 (N/m)、大約5 (N/m)、大約6 (N/m)及大約7 (N/m)，證實了隨著槽部10的深度D的加深，耐剝離強度逐漸下降。
從以上結(jié)果出發(fā)，關(guān)于槽部10的深度D，得出以下結(jié)論。也就是說， 在將槽部10的深度D設(shè)定在低于4 u m的情況下，電解液的注液性(浸滲 性)不足，另一方面，在將槽部10的深度D設(shè)定為超過20um的大小的 情況下，活性物質(zhì)耐受從芯材12剝離的耐剝離強度下降，因而有電池容量 下降、或脫落的活性物質(zhì)貫通隔膜4與正極板2接觸而發(fā)生內(nèi)部短路的可 能性。因此，關(guān)于槽部10，只要盡可能地減小深度D，增加形成數(shù)量，就 能防止不良情況的發(fā)生，得到良好的電解液的注液性。為此，槽部10的深 度D需要設(shè)定在4 u m以上且20 U m以下的范圍內(nèi)，優(yōu)選設(shè)定在5 15 u m 的范圍內(nèi)，更優(yōu)選設(shè)定在6 10iim的范圍內(nèi)。
接著，對槽部10的間距P進行說明。如果槽部10的間距P小，則槽 部10的形成數(shù)量增多，槽部10的總截面積增大，電解液的注液性提高。 為了對此進行驗證，制成了形成有深度D為8um、間距P為80um、 170 um及260um的槽部10的3種負極板3，將采用這些負極板3的3種極 板組1收容在電池殼7內(nèi)，比較了電解液的注液時間。其結(jié)果是，間距P 為80nm時的注液時間為大約20分鐘、間距P為170um時的注液時間為 大約23分鐘、間距P為260lxm時的注液時間為大約30分鐘，由此判明 槽部10的間距P越小，電解液向極板組的注液性越提高。
可是，如果將槽部10的間距P設(shè)定在低于100 y m，則電解液的注液 性提高的反面是，由多個槽部10造成的負極活性物質(zhì)層13的壓縮部位增 多，活性物質(zhì)的填充密度變得過高，而且在負極活性物質(zhì)層13的表面上不 存在槽部10的平面過少，相鄰的各兩個槽部10間形成容易倒塌的突條形 狀，如果該突條形狀的部分在輸送工序中的夾持時倒塌，則產(chǎn)生負極活性 物質(zhì)層13的厚度變化的不適合情況。
另一方面，如果將槽部10的間距P設(shè)定在超過200um的大小，則向 芯材12發(fā)生延伸，對負極活性物質(zhì)層13施加大的應力，而且活性物質(zhì)的 耐受從芯材12剝離的耐剝離強度下降，活性物質(zhì)變得容易脫落。
以下，對槽部10的間距P增大時的耐剝離強度的下降進行詳細說明。
在負極板窄帶材11通過相同的槽加工輥22、 23間時，在通過將槽加 工輥22、 23的突條22a、 23a壓陷在兩面涂敷部14的多孔性保護膜28及負
18極活性物質(zhì)層13上而同時形成槽部10時，通過在同一位置同時接受突條 22a、 23a的負荷而可相互抵消的部位，只是突條22a、 23a相互立體交叉的 部位，換句話講，只是形成于兩面涂敷部14的表面上的槽部10相互立體 交叉的部位，其它部位只通過芯材12接受突條22a、 23a的負荷。因而，在 以相互交叉的方式形成兩面涂敷部14的槽部10的情況下，如果槽部10的 間距P增大，則接受突條22a、 23a的負荷的跨距變長，對芯材12的負擔 增大，因此芯材12被延伸。其結(jié)果是，在負極活性物質(zhì)層13內(nèi)活性物質(zhì) 剝離，或活性物質(zhì)從芯材12剝離，導致負極活性物質(zhì)層13對芯材12的耐 剝離強度下降。
為了驗證耐剝離強度伴隨著槽部10的間距P增大而下降，制成了按460 ym、 260 nm、 170 u m及80 u m的間距P形成深度D為8 u m的槽部10 的4種負極板3，對這些負極板3進行了耐剝離試驗。試驗結(jié)果是，耐剝離 強度按照間距P從大到小的順序為大約4 (N/m)、大約4.5 (N/m)、大約5 (N/m)及大約6 (N/m),證實了伴隨著槽部10的間距P的加大，耐剝離 強度逐漸下降，活性物質(zhì)變得容易脫落。
另外，在形成了槽部10后，對負極板3的截面進行了觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 在按260 u m長的間距P形成槽部10的負極板3中，形成了芯材12彎曲、 或活性物質(zhì)的一部分從芯材12稍微剝離而鼓起的狀態(tài)。
從以上結(jié)果可以得出，優(yōu)選將槽部10的間距P設(shè)定在lOOum以上且 200um以下的范圍內(nèi)。
由于槽部10在兩面涂敷部14上相互立體交叉地形成，因此具有在將 突條22a、 23a壓陷在多孔性保護膜28及負極活性物質(zhì)層13中時，在多孔 性保護膜28及負極活性物質(zhì)層13中產(chǎn)生的變形被相互抵消的優(yōu)點。另外， 在按相同的間距P形成槽部10的情況下，由于各槽部10的立體交叉點上 的相鄰的槽部10間的距離變得最短，因此施加給芯材12的負擔減小，活 性物質(zhì)的耐受從芯材12剝離的耐剝離強度提高，能夠有效地防止活性物質(zhì) 的脫落。
此外，由于槽部10在兩面涂敷部14上按相位相互對稱的圖形形成， 因此因形成槽部10而發(fā)生的負極活性物質(zhì)層13的延伸，在兩面?zhèn)鹊母髫?極活性物質(zhì)層13上同等地發(fā)生，所以在形成槽部10后不會殘留變形。
19另外，通過在兩面涂敷部14的兩面上形成槽部10,與只在一面形成槽 部IO時相比，能夠均勻地保持更多的電解液，從而能夠確保長的循環(huán)壽命。
為了對此進行驗證，制成了3種負極板3，即將深度D為8um的槽 部10按170um的間距P，形成于兩面涂敷部14的兩面上的負極板3、只 形成于一面上的負極板3、和兩面都未形成的負極板3。各制成多個將采用 這些負極板3構(gòu)成的3種極板組1收容在電池殼7內(nèi)而成的電池，向各電 池中注入規(guī)定量的電解液，在抽真空的狀態(tài)下使其浸滲后，將各電池分解， 觀察電解液向負極板3的浸滲狀態(tài)。
其結(jié)果是，在剛注完液的時刻，在兩面都未形成槽部10的情況下，電 解液浸滲在負極板3中的面積為總面積的60%，在只在一面形成槽部10的 情況下，在形成槽部10的一面，電解液浸滲的面積為總面積的100%，但 在未形成槽部10的一面，電解液浸滲的面積為總面積的80%。與此相對照， 在兩面都形成槽部10的情況下，電解液浸滲的面積在兩面都為總面積的 100%。
接著，在注液結(jié)束后，為了把握直到電解液浸滲到整個負極板3中為 止的時間，每經(jīng)過1小時將各電池分解，進行觀察。其結(jié)果是，在兩面都 形成槽部10的負極板3中，在剛注完液后，電解液在兩面都100%浸滲， 而在只在一面形成槽部10的負極板3中，在未形成槽部10的一面，在經(jīng) 過2小時后電解液100%浸滲。此外，在兩面都未形成槽部10的負極板3 中，在經(jīng)過5小時后電解液在兩面都100%浸滲，但在剛注完液后浸滲了的 部位的電解液的浸滲量小，呈電解液分布不均勻的狀態(tài)。由此確認，在槽 部10的深度D相同的情況下，兩面都形成了槽部10的負極板3與只在一 面形成槽部的負極板3相比，直到電解液浸滲結(jié)束為止的時間能夠縮短到 1/2左右，而且作為電池的循環(huán)壽命也延長。
另外，將循環(huán)試驗中的電池分解，對只在一面形成有槽部10的電極板 進行電解液分布的調(diào)查，按每單位面積的極板中提取出多少非水電解液的 主成分即EC (碳酸亞乙酯)進行了循環(huán)壽命的驗證。其結(jié)果是，與取樣部 位無關(guān)，任一個形成槽部10的一面與未形成槽部10的一面相比，EC多存 在0.1 0.15mg左右。也就是說，在兩面都形成了槽部10的情況下，在極 板的表面EC存在最多，沒有電解液的不均，能使電解液均勻地浸滲，但在沒有形成槽部10的一面，因電解液的液量少而使內(nèi)部電阻上升，使循環(huán)壽
命縮短。
此外，通過將槽部10形成為從多孔性保護膜28及負極活性物質(zhì)層13 的寬度方向的一端面向另一端面貫通的貫通形狀，電解液向極板組1的注 液性格外提高，能夠大幅度縮短注液時間。除此以外，通過格外提高電解 液向極板組1的浸滲性，能夠有效地抑制在作為電池的充放電時液枯竭現(xiàn) 象的發(fā)生，而且能夠抑制電解液在極板組1中的分布不均勻。此外，通過 按相對于負極板3的長度方向傾斜的角度形成槽部10，可以提高電解液向 極板組1的浸滲性，而且在形成極板組1的巻繞工序中能夠抑制應力的發(fā) 生，能夠有效地防止負極板3的極板斷裂。
再有，在上述實施方式中，舉例說明了在電極板中的負極板3上形成 槽部10時的情況，但為了通過槽部10達到提高電解液向極板組1的注液 性或浸滲性而實現(xiàn)高效率生產(chǎn)的目的，只要在正極板2或負極板3的任何 一方上形成槽部10就可以，無論在哪個電極板上形成槽部10，都能謀求提 高電解液的注液性或浸滲性。在此種情況下，只要槽部10的深度D和間距 P相同，無論在哪個電極板上形成槽部10，都能同等地提高電解液的注液 性或浸滲性。當在鋰二次電池的正極板2上形成槽部時，正極板2與負極 板3相比，活性物質(zhì)層硬，因此在形成槽部時需要大的加壓力。如果在上 述實施方式的負極板3上形成槽部10，則能用小的加壓力形成槽部10。
以上，通過適宜的實施方式對本發(fā)明進行了說明，但如此的說明不是 限定事項，當然可進行多種變更。例如，在本實施方式中，作為極板組l， 采用經(jīng)由隔膜巻繞正極板2及負極板3而成的極板組，但是即使是經(jīng)由隔 膜層疊正極板2及負極板3而成的極板組，也能得到同樣的效果。
實施例
以下，通過列舉實施例對本發(fā)明的構(gòu)成及效果作進一步的說明，但本 發(fā)明并不限定于這些實施例。 (負極板窄帶材的制作)
用攪拌機將100重量份的負極活性物質(zhì)即人造石墨、相對于100重量 份的活性物質(zhì)為2.5重量份(按粘合劑的固體成分換算計為1重量份)的粘
21合劑即苯乙烯-丁二烯共聚物橡膠微粒分散體(固體成分為40重量％)、相 對于IOO重量份的活性物質(zhì)為1重量份的增粘劑即羧甲基纖維素、及適量 的水一同攪拌，制成負極合劑料漿。將該負極合劑料漿涂布在由厚度為10 ym的銅箔構(gòu)成的集電用芯材12上，并進行干燥，通過輥壓使總厚度達到 大約200nm。然后，在粒子直徑大約為1.2um左右的氧化鋁材料中添加、 混練少量的粘結(jié)材料，采用輥涂方式的間歇涂敷裝置，按大約5"m的厚度 將上述混練物涂敷在負極活性物質(zhì)層13的表面上，然后通過干燥形成多孔 性保護膜28。接著，用剪切機按標稱容量2550mAh的直徑為18mm、高為 65mm的圓筒形鋰二次電池的負極板3的寬度即大約60mm的寬度切斷，制 成負極板窄帶材ll。
接著，作為槽加工輥(固定輥及可動輥)22、23，采用在輥外徑為100mm 的輥本體的陶瓷制的外周面上，按相對于軸芯方向的扭轉(zhuǎn)角為45°的配置、 按170um的間距形成有前端角為120° 、高度為25um的突條22a、 23a 的槽加工輥。使負極板窄帶材11通過該槽加工輥22、 23間，在負極板窄 帶材11的兩面涂敷部14的兩面上形成槽部10。再有，使與兩輥22、 23的 輥軸固定連接的齒輪27、 24嚙合，通過用伺服電機旋轉(zhuǎn)驅(qū)動固定輥23，使 兩輥22、 23以相同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
用氣缸加壓可動輥22,通過調(diào)節(jié)該氣缸的氣壓來調(diào)節(jié)要形成的槽部10 的深度D。此時，通過止動器阻止可動輥22以超過作為槽加工輥22、 23 的最小間隙而設(shè)定的lOOum的方式來接近固定輥23，以使得不在單面涂 敷部17上形成槽部10。將止動器的調(diào)節(jié)設(shè)定成使槽加工輥22、 23間的間 隙達到100 um。
此外，調(diào)節(jié)對可動輥22的加壓力，以使使槽部10的深度D達到8um 的方式，調(diào)節(jié)氣缸的氣壓使每lcm的極板寬度達到30kgf。此外，將在槽加 工輥22、 23間的間隙輸送負極板窄帶材11的速度設(shè)定為每分鐘5m。然后， 用輪廓測定器測定了槽部10的深度D，結(jié)果是形成于兩面涂敷部14的兩 面上的槽部10的深度D平均約為8um。此外，采用激光顯微鏡確認了負 極活性物質(zhì)層13上有無裂紋發(fā)生，但完全沒有發(fā)現(xiàn)裂紋。另外，負極板3 的厚度的增加量大約為0.5 li m，每個單電池的長度方向的延伸大約為0.1%。 (正極板窄帶材的制作)采用以組成式LiNi8CO(uA1。.0502表示的鋰鎳復合氧化物作為正極活性 物質(zhì)。在NiS04水溶液中加入規(guī)定比率的Co及Al的硫酸，調(diào)制成飽和水 溶液。 一邊攪拌該飽和水溶液一邊慢慢滴下溶解有氫氧化鈉的堿性溶液， 通過中和而沉淀生成三元系的氫氧化鎳Nia8Coai5Al。.。5 (OH) 2。過濾并水 洗該沉淀物，在8(TC下進行干燥。得到的氫氧化鎳的平均粒徑約為10ym。
然后，按Ni、 Co、 Al的原子數(shù)之和與Li的原子數(shù)的比為1 : 1.03的方 式加入氫氧化鋰水合物，在800。C的氧氣氛中進行10小時的熱處理，得到 作為目的物的LiNi(uC0(n5A1().0502。通過粉末X射線衍射確認得到的鋰鎳復 合氧化物為單一相的六方晶相狀結(jié)構(gòu)，而且Co及Al是固溶的。然后，經(jīng) 過粉碎、分級的處理成為正極活性物質(zhì)粉末。
在100重量份的活性物質(zhì)中加入5重量份的作為導電材料的乙炔黑， 在該混合物中混練將作為粘結(jié)劑的聚偏氟乙烯(PVdF)溶解于N—甲基吡 咯垸酮(NMP)的溶劑中而成的溶液，形成料漿狀。再有，調(diào)整加入的PVdF 量，使其相對于100重量份的活性物質(zhì)達到5重量份。將該料漿涂布到由 厚度為15um的鋁箔構(gòu)成的集電用芯材的兩面上，在干燥后進行壓延，制 成厚度大約為200 u m、寬度大約為60mm的正極板窄帶材。 (極板組的制作)
接著，在將兩極板窄帶材干燥并除去多余的水分后，在干燥空氣室內(nèi) 將兩極板窄帶材與由厚度大約為30 U m的聚乙烯微多孔膜構(gòu)成的隔膜4重 合，以此狀態(tài)巻繞而構(gòu)成極板組1。關(guān)于兩極板窄帶材中的負極板窄帶材 11，盡管切斷了位于兩面涂敷部14和單面涂敷部的中間的芯材露出部18, 但通過以不在單面涂敷部17的負極活性物質(zhì)層13上形成槽部10的方式設(shè) 定槽加工輥22、 23，在切斷后的芯材露出部18及單面涂敷部17上也不會 發(fā)生彎曲狀的變形，不會產(chǎn)生巻繞機的運轉(zhuǎn)下降。再有，關(guān)于集電引線20， 采用巻繞機所備有的焊接部，以負極板窄帶材11的狀態(tài)在巻繞前安裝。 (電解液的注液性的評價)
在將如此制作的極板組1收容在電池殼7中后，注入電解液，進行注 液性的驗證。
在進行電解液的注液性的評價時，采用向電池殼供給大約5g的電解液、 通過抽真空使其浸滲的注液方式。再有，也可以分幾次向電池殼內(nèi)供給電解液。
在注入了規(guī)定量的電解液后，裝入真空箱，通過抽真空排出極板組中 的空氣，接著將真空箱內(nèi)與大氣導通，通過電池殼內(nèi)和大氣的壓差而強制
地向極板組中注入電解液。關(guān)于抽真空，按真空度為一85kpa進行抽真空。 測定此工序的注液時的注液時間，作為用于比較注液性的注液時間的數(shù)據(jù)。
其結(jié)果是，在采用在多孔性保護膜28上形成了大約8um深的槽部10 的負極板3的極板組1中，注液時間為22分鐘17秒，在采用只有多孔性 保護膜28而沒有槽部的負極板的極板組中，注液時間為69分鐘13秒。由 此結(jié)果確認，只要形成槽部10，就能格外地提高電解液的注液性，大幅度 縮短注液時間。
(電池的安全性的評價)
將采用在多孔性保護膜28的表面上設(shè)有槽部10的負極板3而構(gòu)成的 極板組l收容在電池殼中，注入大約5g的電解液，該電解液是通過使1M 的LiPFe和3重量份的VC (碳酸亞乙烯酯)溶解于EC (碳酸亞乙酯)、DMC (碳酸二甲酯)和MEC (碳酸甲乙酯)混合溶劑中而成的，然后封口電池 殼，制成標稱容量為2550mAh、標稱電壓為3.7V、電池直徑為18mm、高 為65mm的圓筒形電池。
對制成的電池進行了壓破試驗、釘剌試驗及外部短路試驗，確認了沒 有發(fā)熱或膨脹。此外，在過充電試驗中，確認了沒有漏泄、發(fā)熱及發(fā)煙。 另外，在15(TC的加熱試驗中，也確認了沒有膨脹、發(fā)熱及發(fā)煙。由此判明 盡管對多孔性保護膜28實施了槽加工，氧化鋁材料的多孔性保護膜28也 有效地起作用，不會熱失控。
本發(fā)明的電池用電極板是電解液的浸滲性優(yōu)良的、且抑制了內(nèi)部短路 的發(fā)生的、生產(chǎn)性及可靠性高的電極板，具備由該電極板構(gòu)成的極板組的 鋰二次電池，在便攜式電子設(shè)備及通信設(shè)備等的驅(qū)動電源等中是有用的。
2權(quán)利要求
1、一種電池用電極板，其是用多孔性保護膜覆蓋了形成于集電用芯材的表面上的活性物質(zhì)層的電池用電極板，所述電極板具有兩面涂敷部，其在所述集電用芯材的兩面上形成有所述活性物質(zhì)層及多孔性保護膜，芯材露出部，其位于所述集電用芯材的端部，且沒有形成所述活性物質(zhì)層及多孔性保護膜，單面涂敷部，其位于所述兩面涂敷部和所述芯材露出部之間，且只在所述集電用芯材的一面上形成有所述活性物質(zhì)層及多孔性保護膜；在所述兩面涂敷部的兩面上形成多個槽部，且在所述單面涂敷部上不形成槽部；所述槽部從所述多孔性保護膜的表面達到所述活性物質(zhì)層的表面地也形成在該活性物質(zhì)層表面上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池用電極板，其中，所述電極板是負極板。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池用電極板，其中，所述多孔性保護膜由 以無機氧化物為主成分的材料形成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池用電極板，其中，所述多孔性保護膜由 以氧化鋁及/或氧化硅為主成分的材料形成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池用電極板，其中，所述多孔性保護膜的 膜厚小于所述槽部的深度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的電池用電極板，其中，所述槽部的深度 在4um 20um的范圍。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池用電極板，其中，所述槽部沿所述電極板的長度方向按100 u m 200 u m的間距形成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池用電極板，其中，形成于所述兩面涂敷 部的兩面上的槽部，相對于所述電極板的長度方向，向相互不同的方向按 45°的角度傾斜地形成，并且相互成直角地立體交叉。
9、 一種電池用極板組，該極板組是由正極板及負極板經(jīng)由隔膜而構(gòu)成 的，其中，所述正極板及負極板中的至少一方的電極板具有權(quán)利要求1所述的構(gòu)成；所述極板組以所述電極板的所述芯材露出部為巻繞起始端進行巻繞、 或以所述芯材露出部為層疊起始端進行層疊。
10、 一種鋰二次電池，其在電池殼內(nèi)收容權(quán)利要求9所述的極板組， 而且注入規(guī)定量的非水電解液，并且將所述電池殼的開口部封口成密封狀 態(tài)。
11、 一種電池用電極板的制造方法，該方法是權(quán)利要求1所述的電池 用電極板的制造方法，其包括工序(a)，其中，準備電極板窄帶材，在該電極板窄帶材上按以下順 序連續(xù)地形成了在集電用芯材的兩面上形成有活性物質(zhì)層及多孔性保護膜 的兩面涂敷部、只在所述集電用芯材的一面上形成有活性物質(zhì)層及多孔性 保護膜的單面涂敷部、和沒有形成所述活性物質(zhì)層及多孔性保護膜的芯材 露出部，工序(b)，其中，在所述電極板窄帶材的上下，配置表面形成有多個 突條部的一對輥，使該一對輥一邊向所述電極板窄帶材的兩面按壓一邊旋 轉(zhuǎn)，以使所述電極板窄帶材通過所述一對輥的間隙，并在所述兩面涂敷部 的兩面上同時形成多個槽部，工序(c)，其中，在所述兩面涂敷部通過所述一對輥的間隙后，在所 述單面涂敷部通過所述一對輥的間隙的期間，將所述一對輥相對于所述單面涂敷部保持在非按壓狀態(tài)，工序(d)，其中，切斷位于所述兩面涂敷部與單面涂敷部的中間的所 述芯材露出部，將所述電極板窄帶材分離成所述電池用電極板；其中，在所述工序(b)中，所述槽部從所述多孔性保護膜的表面達到所述活性物質(zhì)層的表面地也形成在該活性物質(zhì)層表面上。
12、根據(jù)權(quán)利要求ll所述的電池用電極板的制造方法，其中，所述多 孔性保護膜的膜厚小于所述槽部的深度。
全文摘要
一種電極板(3)，其具有在集電用芯材(12)的兩面上形成有活性物質(zhì)層(13)及多孔性保護膜(28)的兩面涂敷部(14)、位于集電用芯材(12)的端部且沒有形成活性物質(zhì)層(13)及多孔性保護膜(28)的芯材露出部(18)、位于兩面涂敷部(14)和芯材露出部(18)之間且只在集電用芯材(12)的一面上形成有活性物質(zhì)層(13)及多孔性保護膜(28)的單面涂敷部(17)。在兩面涂敷部(14)的兩面上形成多個槽部(10)，且在單面涂敷部(17)上不形成槽部(10)，槽部(10)從多孔性保護膜(28)的表面達到活性物質(zhì)層(13)的表面地也形成在活性物質(zhì)層(13)的表面上。
文檔編號H01M10/052GK101569034SQ200880001190
公開日2009年10月28日 申請日期2008年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者加藤誠一, 后藤周作, 大澤善樹, 宮久正春, 熊切英幸, 笠松武司, 西岡努 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社