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JPH0640488B2 - スパイラル形リチウム電池用正極の製造方法 - Google Patents
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JPH0640488B2 - スパイラル形リチウム電池用正極の製造方法 - Google Patents

スパイラル形リチウム電池用正極の製造方法

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JPH0640488B2
JPH0640488B2 JP63076412A JP7641288A JPH0640488B2 JP H0640488 B2 JPH0640488 B2 JP H0640488B2 JP 63076412 A JP63076412 A JP 63076412A JP 7641288 A JP7641288 A JP 7641288A JP H0640488 B2 JPH0640488 B2 JP H0640488B2
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康裕 石黒
正典 中西
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Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は、スパイラル形リチウム電池に用いられる正
極の製造方法に関するものである。
《従来の技術》 スパイラル形リチウム電池における正極の製造方法は、
以下の工程からなっている。
ロール状に巻回されたネット状の集電体形成素材を繰
り出しつつ両面に正極合剤を連続塗布し、乾燥し、均一
厚みにしてシート状の正極素材を形成する工程。
この正極素材を所定の寸法に裁断し、加工位置で一対
の回転ブラシを両面の正極合剤に押し当て、回転させつ
つ相対移動することによって、正極合剤を帯状にかきと
って集電体形成素材の一部を帯状に露出させる工程。
前記集電体の露出面に正極リード板をスポット溶接
し、正極を完成する工程。
しかしながら、この製造方法によれば、前記のかきと
り工程において、前記回転ブラシの摩耗が著しく、回転
ブラシの交換を頻繁に行わなければならなかった。
また、回転ブラシを正極合剤側に強く押圧した場合に
は、正極集電体までも傷付ける場合があり、希には正極
集電体を切断してしまう惧れがあった。
逆に押圧力が小さい場合には、回転ブラシの摩耗は少な
いが、十分に正極合剤をかきとることが出来ず、その調
整はかなり微細な作業であり、調整範囲を外れた場合に
は前述の不都合が頻発し、ラインを頻繁に停止させなけ
ればならない原因となっていた。
この種の欠点を解決するための方法として例えば特開昭
63−40253号公報に示す超音波加工技術が提案さ
れている。
この超音波加工方法によれば、正極合剤に超音波振動を
加えることによって、正極合剤の所定部分を除去するこ
とになるが、この方法には以下に説明する技術的課題が
あった。
《発明が解決しようとする課題》 上記公報に示されている方法では、超音波振動によって
正極合剤を除去するための具体的な手段としては、超音
波ホーンの先端を正極合剤に押し当て、所定の振幅でホ
ーンに振動を加えるものであり、この振動に応じて当接
部位の正極合剤が破砕され、集電体が露出することにな
るが、超音波ホーンの先端部形状として平坦なものを使
用すると、破砕された正極合剤の粉末がホーンの当接面
に付着し、粉末が付着した状態で振動が加えられること
になるので、破砕されて一端分離した正極合剤と粉末が
再び集電体に付着するという問題があった。
このように、超音波振動によって再付着させられた正極
合剤の粉末は、超音波の衝撃により圧力が加わった状態
で付着しているので、その除去が難しく、粉末が付着し
た状態で集電体の露出部分にリード板を溶接しようとす
ると、スパークが生じるなどの問題があった。
この発明は以上の欠点を解決したものであって、回転ブ
ラシにかえて超音波ホーンにより、正極合剤の一部を破
砕除去し、集電体のリード板溶接部を帯状に露出する方
法において、正極合剤の再付着を防止できるスパイラル
形リチウム電池用正極の製造方法を提供することを目的
としている。
《課題を解決するための手段》 前記目的を達成するため、この発明は、ネット状集電体
の両面正極合剤を積層してなる正極素材を、超音波ホー
ンに対し相対的に移動させながら、超音波処理によって
前記正極合剤を部分的に除去し、前記集電体を帯状に露
出させた後に、この露出させた部分にリード板を溶接す
るスパイラル形リチウム電池用正極の製造方法におい
て: 前記超音波処理に用いる前記超音波ホーンの先端形状
を、前記正極素材の移動方向に沿って凹凸が連続する櫛
の歯状に形成するとともに、前記超音波ホーンの下方に
対向設置される受台側に前記正極合剤の剥落片を収納す
る凹溝を形成した。
また、前記櫛の歯状先端部を構成する凸部を、正極素材
の移動方向に沿ってテーパ状の配列で順次縦方向に長く
形成してもよい。
さらに、前記前記櫛の歯状先端部を構成する凸部を、そ
れぞれ独立した超音波ホーンによって駆動し、正極素材
の移動方向に沿って順次振幅が増加すべく、異なる振幅
で振動させるようにしてもよい。
超音波加工後に集電体が露出した部分にエアを吹き付け
た後、ブラシ掛け処理を行って、当該部分に残存してい
る正極合剤を除去してもよい。
《作 用》 適正な振幅を選ぶことによって正極合剤の超音波ホーン
に対向接触する面は、超音波振動を受けて超音波ホーン
の先端に形成された櫛の歯状凹凸を構成する凸部のエッ
ジによって破砕され、また破砕によって正極合剤の表面
に浮き上がった微粉末は凸部に隣接する凹部に収容され
た状態となり、破砕された正極合剤の再付着が防止され
る。
また、凸部を正極素材の移動方向に沿って順次テーパ状
配列で長く形成した場合には、振動による破砕深さが後
続の凸部ほど大きくなり、一定の振幅で破砕状態を無理
のない範囲で順次拡大できる。
さらに、凸部をそれぞれ独立した超音波ホーンによって
駆動し、正極素材の移動方向に沿って順次振幅が増加す
べく、異なる振幅で振動させるようにした場合にあって
も、前記と同様破砕状態を順次拡大できる。
エア吹き付けによって、剥落片は完全除去され、ブラシ
掛け処理によって除去箇所の幅方向両側の微細な正極合
剤の凹凸を平滑化できる。
《実施例》 以下、この発明の実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。
第1図は超音波加工以前の正極素材1を示す。
図における正極素材1は、ネット状集電体2の上下両面
に正極合剤3をコーティングし、固化し、所定の厚みに
形成した後、所定寸法にカットした帯状のものである。
この正極素材1は、第2図に示す超音波加工装置により
第3図に示すようにその中央部分の正極合剤3を正極素
材1の長手方向と直交して帯状に除去され、集電体2の
リード板溶接面2aを露出する。
前記加工装置は、前記正極素材1を上面に位置決め固定
するとともに、ガイドレール11に沿って加工待機位置
と加工位置を往復する枠状の送りテーブル10と、送り
テーブル10の加工位置上下に配置された超音波ホーン
12およびその受け台14と、超音波ホーン12の後部
に配置されたエア吹き付け装置16、および最後部にあ
って、テーブル10を挾む位置に対向する一対の回転ブ
ラシ18とを備えている。
超音波ホーン12の先端形状は第4図,第5図のごと
く、幅方向は一定で、正極素材1の移動加工方向に櫛の
歯状の凸部12aおよび凹部12bが連続する形状をな
しており、また各凸部12aの縦方向の長さはテーパ状
の配列で下部側に向けて順次突出した形状となってい
る。
なお、凸部12aの長さは必ずしもテーパ状にする必要
性はなく同じ長さであってもよい。
この各凸部12aに対向して前記受け台14の中央には
剥落片を受けるための溝14aが形成されている。
また、第5図に示す符号15は正極素材1の押え板であ
り、この押え板の溝部寸法Xは14aの溝寸法X′とほ
ぼ同じにするのが望ましい。
以上の構成において、正極素材1は以下の順序で超音波
加工される。
まず、加工待機位置で送りテーブル10上に所定寸法に
裁断された正極素材1を送り方向に直交して設置した状
態にクランプし、次いでこれを加工位置に前進させる
と、正極素材1は受け台14と超音波ホーン12の間に
位置する。
この状態で、超音波ホーン12を加振しつつ下降させ、
正極合剤3の表面に接触させ、あるいは近接させた状態
で、正極合剤3に最初に接する凸部12aのエッジに触
れ、その振動を受けることによって比較的小さな力で破
砕される。破砕により生じた剥落片粉末は下部側におい
ては前記受け台14の溝14a内に落下する。
また、上部側では破砕された剥落片粉末の一部が分離
し、分離した粉末は前記凸部12aに隣接する凹部12
bの内部に収容され、その再付着が防止される。
この状態でテーブル10の前進に応じて次の凸部12a
の先端エッジが既に振動を受けた箇所に接触し、前記よ
りも深い接触位置で破砕動作を行う。そして、テーブル
10の前進に応じてこの破砕箇所は各凸部12aの幅い
応じた幅で連続し、後部側に至るほど深く破砕力が働
き、順次無理無く破砕が進行する。
超音波ホーン12による破砕作業終了後、表面に残った
剥落片はテーブル10の前進に応じて次のエア吹き付け
装置16からのエア吹き付けによって吹き飛ばされて除
去される。
次いで、溝状に形成された破砕部分は、上下の回転ブラ
シ18が溝幅に沿って回転し、テーブル10の前進にと
もなって溝の内側の微細な凹凸は除去され、平滑化され
る。
前記テーブル10は最前進位置まで前進した後、今度は
加工位置から後退して加工待機位置まで戻り、破断作業
および後処理作業を終了する。
なお、当然のことながら、エア吹き付け装置16はテー
ブル10の後退時に停止し、超音波ホーン12は上昇位
置に待機して通過を妨げないようになっている。
加工待機位置で正極素材1をテーブル10からアンクラ
ンプすれば、第3図のごとく中央にリード板取り付け面
2aを帯状に露出させた中間品としての正極素材1を得
られる。
なお、以上の超音波加工に最適な降幅は20〜100μ
mであって、これの下限値を下回った場合には十分な破
断作業が期待出来ず、上限値を上回った場合には破断箇
所以外の箇所にも影響が生ずるので、以上の振幅の範囲
で超音波加工することが望ましい。
超音波加工終了後、正極素材1のリード板溶接面2aに
スポット溶接によって図示しないリード板を一体に溶接
することによって、集電体2の中央にリード板を一体化
した正極が得られる。
そして、この正極の裏面にセパレータを介してリチウム
負極を積層した状態でスパイラル状に巻回し、これをケ
ース内に収容し、正極およびリチウム負極から突出する
リード板をそれぞれケースおよびケースの開口を蓋する
端子板に隣接することによって、スパイラル形リチウム
電池を完成することになる。
次に、第6図はこの発明の第二実施例を示すものであ
る。図における超音波ホーンの櫛の歯状先端部を構成す
る凸部20a−1,20a−2…はそれぞれ別個の超音
波ホーンの先端部を構成しており、最先端側の凸部20
a−1側の振幅が小さく、次の凸部20a−2側に至る
に連れ順次振幅が大きくなるべく、異なる振幅でドライ
ブされる。
この実施例であっても前記と同様に順次大きな振幅で正
極合剤3の破砕作業が行われるので、前記と同様に後部
側に至るほど大きな破砕力が破砕され、順次無理無く破
砕が進行する。
また、この実施例でも振幅の範囲を20〜100μmに
設定し、その範囲で順次各凸部の振幅を大きく設定する
必要がある。
なお、上記実施例では加工対象ものである正極素材1を
移動させたが、これを固定して超音波ホーンを移動させ
てもよい。
エア吹き付装置16,回転ブラシ18は、補助的なもの
であって、本発明の実施には必ずしも必要としない。
《発明の効果》 以上各実施例によって詳細に説明したように、この発明
によるスパイラル形リチウム電池用正極の製造方法によ
れば、従来の超音波振動による合剤除去作業に比べて以
下の利点がある。
適正な振幅を選ぶことによって正極合剤の超音波ホーン
に対向接触する面は、超音波振動を受けて超音波ホーン
の先端に形成された櫛の歯状凹凸を構成する凸部のエッ
ジによって連続的に破砕されるので、先端が面形状をし
ている場合に比べて破砕能率が向上する。
また破砕によって正極合剤の表面側に分離した微粉末
は、凸部に隣接する凹部に収容された状態となり、その
再付着が防止される。
請求項2に示すように、前記凸部を正極素材の移動方向
に沿って順次テーパ状配列で長く形成した場合には、振
動による破砕深さが後続の凸部ほど大きくなり、一定の
振幅で破砕状態を無理のない範囲で順次拡げることがで
きる。
また請求項3に示すように、前記凸部をそれぞれ独立し
た超音波ホーンによって駆動し、正極素材の移動方向に
沿って順次振幅が増加すべく、異なる振幅で振動させる
ようにした場合にあっても、前記と同様破砕状態を順次
拡げることができる。
請求項4に示す方法とすることにより、除去作業によっ
て生じた剥落片は完全除去され、バフ掛け作業によって
幅方向両側の微細凹凸を平滑化できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明を適用した正極素材の一部断面斜視
図、第2図は超音波加工装置の側面図、第3図は正極素
材の超音波加工後の形状を示す斜視図、第4図は第2図
のA部拡大図、第5図は第3図のIV−IV線断面図、第6
図はこの発明の第二実施例を示す部分拡大図である。 1……正極素材、2……正極集電体 2a……リード板溶接面 3……正極合剤、12……超音波ホーン 12a,20a−1〜……凸部 12b……凹部、16……エア吹き付け装置 18……バフ掛け用ローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝野 秀昭 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−51467(JP,A)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ネット状集電体の両面に正極合剤を積層し
    てなる正極素材を超音波ホーンに対し相対的に移動させ
    ながら、超音波処理によって前記正極合剤を部分的に除
    去し、前記集電体を帯状に露出させた後に、この露出さ
    せた部分にリード板を溶接するスパイラル形リチウム電
    池用正極の製造方法において: 前記超音波処理に用いる前記超音波ホーンの先端形状
    を、前記正極素材の移動方向に沿って凹凸が連続する櫛
    の歯状に形成するとともに、前記超音波ホーンの下方に
    対向設置される受台側に前記正極合剤の剥落片を収納す
    る凹溝を形成したことを特徴とするスパイラル形リチウ
    ム電池用正極の製造方法。
  2. 【請求項2】前記櫛の歯状先端部を構成する凸部は、前
    記正極素材の移動方向に沿って順次テーパ状の配列で縦
    方向に長く形成されていることを特徴とする請求項1に
    記載のスパイラル形リチウム電池用正極の製造方法。
  3. 【請求項3】前記前記櫛の歯状先端部を構成する凸部
    は、それぞれ独立した超音波ホーンによって駆動され、
    前記正極素材の移動方向に沿って順次振幅が増加すべ
    く、異なる振幅で振動させるようにしたことを特徴とす
    る請求項1記載のスパイラル形リチウム電池用正極の製
    造方法。
  4. 【請求項4】超音波ホーンによる正極合剤の除去処理の
    後に集電体が露出した部分にエアを吹き付け、しかる後
    当該部分にブラシ掛け処理を行ない、前記露出部分に残
    存している正極合剤の剥落片を除去することを特徴とす
    る請求項1,2または3に記載のスパイラル形リチウム
    電池用正極の製造方法。
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