JP2004220862A

JP2004220862A - Nonaqueous electrolyte battery and its manufacturing method

Info

Publication number: JP2004220862A
Application number: JP2003004940A
Authority: JP
Inventors: Takashi Arai; 孝荒井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2004-08-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the deformation of a winding core in electrode winding of a nonaqueous electrolyte battery, forming the shape of an electrode winding body in a perfect circle, and enhance capacity and productivity. <P>SOLUTION: A belt-shaped positive electrode 2 and a belt-shaped negative electrode 3 are laminated through a separator 4, they are spirally wound so as to locate a positive electrode tab 8 on the center side and the negative electrode 3 on the outer side to form the electrode winding body, the negative electrode 3 is made larger than the positive electrode 2, a protection tape 15 is arranged in a portion of the positive electrode tab 8, facing the negative electrode 3 protruding from the positive electrode 2 when they are laminated, and the length of the piling up portion of the protection tape 15 on a positive current collector exposed portion is specified to 0.5 mm to 3.0 mm. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極素子の巻回時における巻きずれをなくすことにより、内部短絡の防止や、生産性を向上させた非水電解質電池及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばリチウムイオン二次電池のような、帯状の正極及び負極をセパレータを介して積層し、巻き芯を中心に渦巻き状に巻回した電極巻回体を円筒型の電池缶に収納した円筒型電池が提案されている。
【０００３】
特許文献１に示されるように、この帯状の正極と負極とをセパレータを介して渦巻き状に巻回した電極巻回体を得るのに、セパレータ、正極、セパレータ、負極の順に積層し、回転自在に片持ち支持された巻き芯を巻回軸として用いて、巻き芯を回転させることにより、正極と負極がセパレータを介して渦巻き状に巻回された電極巻回体を得る。このとき、正極の正極集電体及び負極の負極集電体のそれぞれの所定位置に、正極タブ及び負極タブをそれぞれ溶着させている。また、巻き芯にはスリットが形成されており、このスリット部分に巻き始め側のセパレータの端部を挟み込んで巻き取りを行う。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１１５５５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常、電池容量の確保及び内部短絡防止のために、負極は正極よりも大きく形成されている。このため、外部に引き出された正極タブが、積層したときに正極からはみ出した負極と接触して内部短絡を起こすおそれがある。そこで内部短絡を防ぐために、図１１に示すように、正極３０において、正極タブ３１のうち、積層されたときにセパレータ３２を介して負極３３と対向する部分に絶縁性の保護テープ３４が配されている。
【０００６】
上述した電極の巻き取りの際、正極タブ３１は、巻き中心側に配され、巻回時には、巻き芯４０に当接される。
【０００７】
このとき、図１２に示すように正極タブ３１が巻き芯４０のスリット４１に対し略平行な位置に配された状態で巻き取りを行うと、正極タブ３１の厚みと保護テープ３４との厚みにより巻き芯がたわみ、変形を起こしてしまう。この状態で巻き取られた電極巻回体は、図１３に示すように正極タブ３１側の端面が少しずつ凸にずれて巻き取られる。また、断面が真円ではなく楕円状に巻き取られてしまう。
【０００８】
電極巻回体の真円性が低下すると、巻き芯を電極巻回体の中心部から抜き取る際や、電極巻回体を電池缶に挿入する際のトラブルが増加し、生産性が低下してしまう。また、電極の巻き取り量が少なくなり、高容量化の妨げになってしまう。
【０００９】
また、図１４に示すように正極タブ３１が巻き芯４０のスリット４１に対し略垂直な位置に配された状態で巻き取ると、正極タブ３１の厚みと保護テープ３４との厚みにより段差が形成されてしまう。この状態で巻き取られた電極巻回体は、図１５に示すように負極タブ３５側の端面が少しずつ凸にずれて巻き取られる。また、巻き取られた電極巻回体の断面形状が真円ではなく、楕円形状になってしまい、上記と同様の問題が発生する。
【００１０】
そこで保護テープと正極との重なり部分の寸法を極力短くすることが課題であったが、重なり部分が短くなると、セパレータを挟んだ外側に負極が巻かれているため、正極タブのエッジと負極による内部短絡を起こしやすい状態になる。
【００１１】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、電極巻回時の巻き芯の変形を防止して、電極巻回体の形状を真円とし、高容量化及び生産性を向上させた非水電解質電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の非水電解質電池は、帯状の正極集電体上に正極活物質層が形成され、正極集電体露出部分に正極タブが接合された正極と、帯状の負極集電体上に負極活物質層が形成された負極とを、セパレータを介して積層し、正極タブを巻き中心側とし負極が外側となるように渦巻き状に巻回した電極巻回体が円筒形の電池缶に収納されてなる。
【００１３】
そして本発明の非水電解質電池は、負極は正極よりも大きくなるように形成され、上記正極タブには、積層したときに正極からはみ出した負極と対向する部分に保護テープが配されており、上記保護テープと正極集電体露出部分との重なり部分の長さが、０．５ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする。
【００１４】
上述したような本発明に係る非水電解質電池では、保護テープと正極集電体露出部分との重なり部分の長さを上記範囲にすることで、電極巻回時の巻きずれが抑えられたものとなる。
【００１５】
また、本発明の非水電解質電池の製造方法は、帯状の正極集電体上に正極活物質層が形成され、正極集電体露出部分に正極タブが接合された正極と、帯状の負極集電体上に負極活物質層が形成された負極とを、セパレータを介して積層し、正極タブを巻き中心側とし負極が外側となるように渦巻き状に巻回した電極巻回体を円筒形の電池缶に収納した非水電解質電池の製造方法であって、負極を正極よりも大きくなるように形成し、上記正極タブの、積層したときに正極からはみ出した負極と対向する部分に保護テープを配するとともに、上記保護テープと正極集電体露出部分との重なり部分の長さを、０．５ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下の範囲とすることを特徴とする。
【００１６】
上述したような本発明に係る非水電解質電池の製造方法では、保護テープと正極集電体露出部分との重なり部分の長さを上記範囲にすることで、電極巻回時の巻きずれが抑えられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した非水電解質電池の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本発明の非水電解質電池の一構成例を示す縦断面図である。この非水電解液電池１は、フィルム状の正極２と、フィルム状の負極３とが、セパレータ４を介して密着状態で巻回された電極巻回体が、電池缶５内部に装填されてなる。
【００１９】
上記正極２は、正極活物質と結着剤とを含有する正極合剤を正極集電体上に塗布、乾燥することにより作製される。正極集電体には例えばアルミニウム箔等の金属箔が用いられる。
【００２０】
正極活物質には、目的とする電池の種類に応じて金属酸化物、金属硫化物又は特定の高分子を用いることができる。
【００２１】
例えば、リチウム一次電池を構成する場合、正極活物質としては、ＴｉＳ_２、ＭｎＯ_２、黒鉛、ＦｅＳ_２等を使用することができる。また、リチウム二次電池を構成する場合、正極活物質としては、ＬｉＭ_ｘＯ_２（式中Ｍは一種以上の遷移金属を表し、ｘは電池の充放電状態によって異なり、通常０．０５以上、１．１０以下である。）を主体とするリチウム複合酸化物等を使用することができる。このリチウム複合酸化物を構成する遷移金属Ｍとしては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が好ましい。このようなリチウム複合酸化物の具体例としてはＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＮｉ_ｙＣｏ_１−ｙＯ_２（式中、０＜ｙ＜１である。）、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等を挙げることができる。これらのリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度的に優れた正極活物質となる。また、正極活物質としてＴｉＳ_２、ＭｏＳ_２、ＮｂＳｅ_２、Ｖ_２Ｏ_５等の金属硫化物あるいは酸化物を使用することもできる。また正極２には、これらの正極活物質の複数種をあわせて使用してもよい。
【００２２】
また、上記正極合剤の結着剤としては、通常、電池の正極合剤に用いられている公知の結着剤を用いることができるほか、上記正極合剤に導電剤等、公知の添加剤を添加することができる。
【００２３】
負極３は、負極活物質と結着剤とを含有する負極合剤を、負極集電体上に塗布、乾燥することにより作製される。負極集電体には、例えば銅箔等の金属箔が用いられる。
【００２４】
リチウム一次電池又はリチウム二次電池を構成する場合、負極材料としては、リチウム、リチウム合金、又はリチウムをドープ、脱ドープできる材料を使用することが好ましい。リチウムをドープ、脱ドープできる材料として、例えば、難黒鉛化炭素系材料やグラファイト系材料等の炭素材料を使用することができる。具体的には、熱分解炭素類、コークス類、黒鉛類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭等の炭素材料を使用することができる。上記コークス類には、ピッチコークス、ニートルコークス、石油コークス等がある。また、上記有機高分子化合物焼成体とは、フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したものを示す。
【００２５】
上述した炭素材料のほか、リチウムをドープ、脱ドープできる材料として、ポリアセチレン、ポリピロール等の高分子やＳｎＯ_２等の酸化物を使用することもできる。また、リチウム合金として、リチウム−アルミニウム合金等を使用することができる。
【００２６】
また、上記負極合剤の結着剤としては、通常リチウムイオン電池の負極合剤に用いられている公知の結着剤を用いることができるほか、上記負極合剤に公知の添加剤等を添加することができる。
【００２７】
非水電解液は、電解質を非水溶媒に溶解して調製される。
【００２８】
電解質としては、通常、電池電解液に用いられている公知の電解質を使用することができる。具体的には、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＣ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_３、ＬｉＡｌＣｌ_４、ＬｉＳｉＦ_６等のリチウム塩を挙げることができる。その中でも特にＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４が酸化安定性の点から望ましい。
【００２９】
このような電解質は、非水溶媒中に０．１ｍｏｌ／ｌ〜３．０ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解されていることが好ましい。さらに好ましくは、０．５ｍｏｌ／ｌ〜２．０ｍｏｌ／ｌである。
【００３０】
また、非水溶媒としては、従来より非水電解液に使用されている種々の非水溶媒を使用することができる。例えば、炭酸プロピレン、炭酸エチレン等の環状炭酸エステルや、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル等の鎖状炭酸エステル、プロピオン酸メチルや酪酸メチル等のカルボン酸エステル、γ−ブチルラクトン、スルホラン、２−メチルテトラヒドロフランやジメトキシエタン等のエーテル類等を使用することができる。これらの非水溶媒は単独で使用してもよく、複数種を混合して使用してもよい。その中でも特に、酸化安定性の点からは、炭酸エステルを用いることが好ましい。
【００３１】
そして、このような非水電解液電池１は、つぎのようにして製造される。
【００３２】
正極２は、上述したような正極活物質と結着剤とを含有する正極合剤を、正極集電体２ａとなる例えばアルミニウム箔等の金属箔上に均一に塗布、乾燥して正極活物質層２ｂを形成することにより作製される。上記正極合剤の結着剤としては、公知の結着剤を用いることができるほか、上記正極合剤に公知の添加剤等を添加することができる。
【００３３】
負極３は、上述したような負極活物質と結着剤とを含有する負極合剤を、負極集電体３ａとなる例えば銅箔等の金属箔上に均一に塗布、乾燥して負極活物質層３ｂを形成することにより作製される。上記負極合剤の結着剤としては、公知の結着剤を用いることができるほか、上記負極合剤に公知の添加剤等を添加することができる。
【００３４】
以上のようにして得られる正極２と、負極３とを、例えば微孔性ポリプロピレンフィルムからなるセパレータ４を介して密着させ、渦巻型に多数回巻回することにより電極巻回体が構成される。正極２の正極集電体２ａ及び負極３の負極集電体３ｂの所定位置には、正極タブ８及び負極タブ７がそれぞれ溶着されている。
【００３５】
ここで、図２に示すように、電池容量の確保及び内部短絡防止のために、通常、負極３は正極２よりも大きく形成されている。このため、外部に引き出された正極タブ８が、正極２よりはみ出した負極３と接触して内部短絡を起こすおそれがある。
【００３６】
そのため、図２及び図３に示すように、正極タブ８には、積層したときに負極３やセパレータ４と対向する部分に保護テープ１５が貼り付けられている。これにより正極タブ８と負極３との接触を防止して内部短絡を防ぐことができる。
【００３７】
この保護テープ１５には、例えばポリイミド、ポリプロピレン等の絶縁性の樹脂テープが用いられる。
【００３８】
保護テープ１５の厚さは、例えば０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍとすることが好ましい。保護テープ１５の厚みが薄くなると、正極タブ８を内部短絡から十分に保護することができないおそれがある。また、保護テープ１５の厚みが厚くなると、巻回したときに、保護テープ１５の厚みによる巻き芯のたわみや、段差の形成により、正極２の巻きずれや斜め巻き等の問題が発生する。
【００３９】
そして本発明では、図３中ｔ_１で示す、保護テープ１５と正極タブ８との重なり部分の長さを、０．５ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下の範囲に規定している。保護テープ１５と正極タブ８との重なり部分の長さを上記範囲とすることで、電極巻回時における巻き芯のたわみなどの変形を防止することができる。
【００４０】
これに対し、保護テープ１５と正極タブ８との重なり部分の長さが０．５ｍｍよりも小さいと、保護テープ１５と正極タブ８との位置あわせや接合が困難になる。また、重なり部分が短くなると、セパレータ４を挟んだ外側に負極３が巻かれているため、正極タブ８のエッジと負極３による内部短絡が起こりやすくなるおそれがある。一方、保護テープ１５４と正極タブ８との重なり部分の長さが３．０ｍｍよりも大きいと、電極巻回時における巻き芯のたわみなどの変形を十分に防止することができない。
【００４１】
このように、保護テープ１５と正極タブ８との重なり部分の長さを規定することによって、巻回時における巻き芯のたわみなどの変形を防止することができる。
【００４２】
そして、巻回時における巻き芯の変形を防止することで、巻回時の正極２の蛇行巻きや、正極２の斜め巻き等の巻きずれの問題を解決することができる。これにより、巻回後に電極巻回体から巻き芯を抜き取る際のトラブル等、後工程におけるトラブルを防止することができる。また、巻きずれによる正極２と負極３の内部短絡も防止される。これにより不良率が低減され、生産性が向上する。
【００４３】
さらに、保護テープ１５の厚みによる楕円巻きが緩和され、電極巻回体の真円性が向上する。これにより、電極巻回体の巻き取り量をより多くすることができ、電池の容量を向上させることができる。
【００４４】
また、電極巻回体の真円度が向上することにより、電極巻回体を円筒の電池缶５に収納する際のトラブルなど、後の工程におけるトラブルを防止することができ、生産性が向上する。
【００４５】
図４に、正極２と負極３とをセパレータ４を介して積層、巻回するための巻回装置を示す。この巻回装置２０は、帯状の正極２が巻回された正極ロール２１と、帯状の負極３が巻回された負極ロール２２と、帯状のセパレータ４が巻回されたセパレータロール２３と、複数の送りローラ２４ａ〜２４ｄ及びガイドローラ２５ａ〜２５ｉと、巻き芯２６とを備える。巻き芯２６は、図示しない回転支持手段によって、軸周りに回転自在に支持されている。また、巻き芯２６にはスリット２６ａが形成されており、このスリット部分にセパレータ４の巻き始め側の端部を挟み込む。
【００４６】
正極タブ８は、巻き中心側に配され、巻回時には、巻き芯２６に当接される。このとき、正極タブ８は、巻き芯２６のスリット２６ａに対して平行となるように配することが好ましい。
【００４７】
また、負極ロール２２及び正極ロール２１から負極３及び正極２がそれぞれ送り出されて巻き芯へと向かう途中には、正極２の正極集電体２ａ及び負極３の負極集電体２ｂの所定位置に、正極タブ８及び負極タブ７をそれぞれ溶着する、正極タブ溶着手段２７及び負極タブ溶着手段２８がそれぞれ配されている。
【００４８】
なお、このとき、正極タブ溶着手段２７においては、正極タブ８が、積層したときに負極３やセパレータ４と対向する部分に予め保護テープ１５を貼り付けている。
【００４９】
そして、巻き芯２６を軸中心に回転させることにより、正極２、負極３及びセパレータ４が、セパレータ４、正極２、セパレータ４、負極３の順に積層され、巻き芯２６を中心として、負極３が外側となるように巻回される。最後に、巻き終わりを粘着テープで固定するとともに、電極巻回体の中心から巻き芯２６を抜き取る。これにより正極２と負極３とがセパレータ４を介して渦巻き状に巻回された電極巻回体が得られる。
【００５０】
以上のようにして電極巻回体が得られたら、次に、図１に示すように、その内側にニッケルメッキを施した鉄製の電池缶５の底部に絶縁板６を挿入し、さらに電極巻回体を収納する。そして負極３の集電をとるために、例えばニッケルからなる負極タブ７の一端を負極３に圧着させ、他端を電池缶５に溶接する。これにより、電池缶５は負極３と導通をもつこととなり、非水電解液電池１の外部負極となる。また、正極２の集電をとるために、例えばアルミニウムからなる正極タブ８の一端を正極２に取り付け、他端を電流遮断用薄板９を介して電池蓋１０と電気的に接続する。この電流遮断用薄板９は、電池内圧に応じて電流を遮断するものである。これにより、電池蓋１０は正極２と導通をもつこととなり、非水電解液電池１の外部正極となる。
【００５１】
次に、この電池缶５の中に非水電解液を注入する。この非水電解液は、電解質を非水溶媒に溶解させて調製される。
【００５２】
次に、アスファルトを塗布した絶縁封口ガスケット１１を介して電池缶５をかしめることにより電池蓋１０が固定されて円筒型の非水電解液電池１が作製される。
【００５３】
なお、この非水電解液電池１においては、図１に示すように、負極タブ７及び正極タブ８に接続するセンターピン１２が設けられているとともに、電池内部の圧力が所定値よりも高くなったときに内部の気体を抜くための安全弁装置１３及び電池内部の温度上昇を防止するためのＰＴＣ素子１４が設けられている。
【００５４】
以上のようにして製造された非水電解液電池１は、正極タブ８に貼り付けられた保護テープ１５の長さが規定されているので、電極巻き取り時の巻き芯の変形が防止される。これにより電極巻回体は、正極の蛇行巻きや斜め巻き等の巻きずれがなく、真円性の高いものとなる。
【００５５】
そして、電極巻回体の真円性が高まることで、電極の巻き取り量を増やすことができ、この非水電解質電池１は、高容量を有するものとなる。また、電極巻回体の真円性が高まることで、巻き芯を抜き取る際や、電極巻回体を電池缶に挿入する際のトラブルや、内部短絡の発生が抑えられて生産性が向上する。
【００５６】
以上、本発明の実施の形態について、非水電解液電池１を例に挙げて説明してきたが、本発明は上述した例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更が可能である。
【００５７】
【実施例】
つぎに、本発明の効果を確認すべく行った実施例及び比較例について説明する。なお、以下の例では具体的な化合物名及び数値等を挙げて説明しているが、本発明はこれらの例に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００５８】
〈実施例１〉
まず、帯状負極を以下のようにして作製した。負極活物質として黒鉛を９０重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを１０重量部とを混合して負極合剤を調製し、さらにこれをＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させてスラリー状とした。
【００５９】
負極集電体として厚さ１０μｍの帯状の銅箔を用いた。負極合剤スラリーをこの集電体の両面に塗布、乾燥させた後、一定圧力で圧縮成型した。これを５７．５ｍｍ幅に切断し、帯状負極を作製した。
【００６０】
また、負極集電体露出部分に、幅４ｍｍ、長さ６５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのニッケル製の負極タブを溶着した。
【００６１】
一方、帯状正極は以下のようにして作製した。まず、正極活物質をつぎのようにして作製した。正極活物質（ＬｉＣｏＯ_２）を得るために、炭酸リチウムと炭酸コバルトとを０．５モル：１モルの比率で混合し、空気中９００℃で５時間焼成した。次に、得られたＬｉＣｏＯ_２を９１重量部と、導電剤としてグラファイトを６重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を３重量部とを混合して正極合剤を調製し、さらにこれをＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させてスラリー状とした。
【００６２】
正極集電体として厚さ２０μｍの帯状のアルミニウム箔を用い、上記正極合剤スラリーをこの集電体の両面に均一に塗布、乾燥させた後、圧縮成型した。これを５５．５ｍｍ幅に切断し、帯状正極を作製した。
【００６３】
また、正極集電体露出部分に、幅３ｍｍ、長さ７０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのアルミニウム製の正極タブを溶着した。また、正極タブには、保護テープを貼り付けた。
【００６４】
保護テープには厚さ０．０４６ｍｍのポリイミドテープを用いた。図３に示すように、保護テープの全長は１３ｍｍとした。そのうち、正極集電体と重なる部分の長さ（ｔ_１）が２．６ｍｍ、セパレータ及び負極と対向する部分の長さ（ｔ_２）が１．９ｍｍ、外部に引き出された部分の長さ（ｔ_３）が８．５ｍｍである。
【００６５】
以上のようにして作製された帯状負極と帯状正極とを、セパレータを介して、負極、セパレータ、正極、セパレータの順に積層してから多数回巻回した。セパレータには、幅５９．３ｍｍ、厚さ２５μｍの徴多孔性ポリエチレンフイルムを用いた。
【００６６】
また、巻回には図４に示す巻回装置を用いた。このとき、正極タブを、巻き芯のスリットに対して平行となるように巻き芯に当接させた。巻回後、巻き終わりを粘着テープで固定し、電極巻回体を作製した。
【００６７】
このようにして作製した電極巻回体を、ニッケルめっきを施した電池容器に収納した。そして、渦巻型電極上下両面には絶縁極を配設し、アルミニウム製正極タブを正極集電体がら導出して安全弁装置に、ニッケル製負極タブを負極集電体から導出して電池容器に溶接した。
【００６８】
この電池容器６の中に、非水電解液を注入した。なお、非水電解液は、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートが体積比で１：４：４の割合で混合されてなる混合溶媒に、ＬｉＰＦ_６を２０重量％の濃度で溶解して調製した。
【００６９】
次いで、アスファルトで表面を塗布した絶縁封ロガスケットを介して電池容器をかしめることにより、電流遮断機構を有する安全弁装置並びに電池蓋を固定し、電池内の気密性を保特させ、直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍの円筒型非水電解液二次電池を作製した。
【００７０】
以上のようにして円筒型非水電解液電池を２０サンプル作製した。
【００７１】
〈比較例〉
正極タブに貼り付ける保護テープを以下のようにしたこと以外は、実施例と同様にして円筒型非水電解液二次電池を２０サンプル作製した。
【００７２】
保護テープには厚さ０．０４６ｍｍのポリイミドテープを用いた。そして図１１に示すように、保護テープの全長は１６ｍｍとした。そのうち、正極集電体と重なる部分の長さ（ｔ_４）が５．６ｍｍ、セパレータ及び負極と対向する部分の長さ（ｔ_５）が１．９ｍｍ、外部に引き出された部分の長さ（ｔ_６）が８．５ｍｍである。
【００７３】
以上のようにして得られた実施例及び比較例のサンプルについて、正極と負極との巻きずれ量を測定し、評価した。
【００７４】
図２で示したように、負極は正極よりも大きく形成されており、負極の正極からのはみ出し量（正極負極クリアランス：ｔ_ｃ）を測定し、それが規格値（ここでは片側１．０ｍｍ、両側で２．０ｍｍ）からどれだけずれているかを測定し評価した。正極及び負極が位置ずれなく中心に巻回されているときは、ずれ量は０ｍｍとなる。
【００７５】
測定は、電子顕微鏡を用いて、正極端部と負極端部との距離を測定することにより行った。
【００７６】
測定は、図５に模式的に示すように、電池缶に収納された状態の電極巻回体において、その半径部分を均等に６つのウィンドウに分け、外側から内側に向かって順にＮｏ．１〜Ｎｏ．６とした。そして各ウィンドウにおいて、電子顕微鏡を用いて正極端部と負極端部との距離を測定することにより、正極負極クリアランスずれ量を測定した。
【００７７】
各ウィンドウにおける正極負極クリアランスずれ量の測定結果を、実施例について図６に示し、比較例について図７に示す。なお、図６及び図７では、２０サンプルについての平均値のほか、平均値±３σ（σは標準偏差である。）の値についても示している。
【００７８】
図６及び図７から明らかなように、電極巻回体の外側に向かうにつれて、クリアランスずれ量が大きくなっており、斜め巻き等の巻きずれが起きていることがわかる。そして、保護テープの長さを短くした実施例では、比較例に比べて、巻きずれに起因するクリアランスずれ量が小さく抑えられていることがわかる。また、実施例では比較例に比べてばらつきも小さく抑えられ、安定した巻き取りが行われていることがわかる。
【００７９】
また、正極の斜め巻きについても測定した。これは、巻き外側における正極の巻き位置を基準として、当該基準からの最大ずれ量を測定した。
【００８０】
ずれ量の測定結果を、実施例について図８に示し、比較例について図９に示す。なお、図８及び図９では、２０サンプルについての平均値のほか、平均値±３σ（σは標準偏差である。）の値についても示している。
【００８１】
図８及び図９から明らかなように、正極の斜め巻きについて、保護テープの長さを短くした実施例では、比較例に比べて、斜め巻きが小さく抑えられていることがわかる。また、実施例では比較例に比べてばらつきも小さく抑えられ、安定した巻き取りが行われていることがわかる。
【００８２】
なお、図９から明らかなように、負極の斜め巻きについては、保護テープの長さを変えても変わりはなく、本発明は正極の巻きずれ防止のために有効であることがわかる。
【００８３】
また、正極負極クリアランスについて、工程能力指数Ｃｐについて評価した。
【００８４】
ここで工程能力指数Ｃｐとは、「ある特性において規格幅を６σで割った値」と定義される。σは標準偏差である。一般的には、規格の上限値をＵＳＬ、下限値をＬＳＬとして、
Ｃｐ＝（ＵＳＬ−ＬＳＬ）／６σ
で表される。
【００８５】
実施例及び比較例のＣｐ（２０サンプルの平均値）を図１０に示す。図１０から明らかなように、保護テープ長さを短くした実施例では、比較例に比べてＣｐが小さくなっていることがわかる。
【００８６】
以上の結果から、保護テープの長さを短くすることにより、正極の斜め巻き等の巻きずれが抑制されることがわかった。また、製品間でのばらつきも小さくなり、より安定して製造を行えることがわかった。
【００８７】
【発明の効果】
本発明では、正極タブに貼り付けられた保護テープの長さを規定しているので、電極巻き取り時の巻き芯の変形が防止される。これにより得られる電極巻回体は、斜め巻き等の巻きずれがなく、真円性の高いものとなる。
【００８８】
そして本発明では、電極巻回体の真円性を高めることで、電極の巻き取り量を増やすことができ、高容量を有する非水電解質電池を実現することができる。
【００８９】
また、電極巻回体の真円性が高まることで、巻き芯を抜き取る際や、電極巻回体を電池缶に挿入する際のトラブルや、内部短絡の発生が抑えられて生産性が向上する。また、製品間でのばらつきも抑えられ、安定した製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非水電解液電池の一構成例を示す縦断面図である。
【図２】正極と負極とが積層された状態を示す平面図である。
【図３】正極タブ部分を拡大して示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】電極を巻回する巻回装置の一構成例を模式的に示す図である。
【図５】実施例において巻きずれの測定方法を模式的に示す図である。
【図６】実施例について正極負極クリアランスずれ量の測定結果を示す図である。
【図７】比較例について正極負極クリアランスずれ量の測定結果を示す図である。
【図８】実施例及び比較例について、正極の斜め巻き量の測定結果を示す図である。
【図９】実施例及び比較例について、負極の斜め巻き量の測定結果を示す図である。
【図１０】実施例及び比較例について、正極負極クリアランスのＣｐ測定結果を示す図である。
【図１１】従来の電池について、正極タブ部分を拡大して示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１２】正極タブが、巻き芯のスリットに対して平行に配された状態を示す図である。
【図１３】正極タブ側が凸に巻きずれした電極巻回体を示す図である。
【図１４】正極タブが、巻き芯のスリットに対して垂直に配された状態を示す図である。
【図１５】負極タブ側が凸に巻きずれした電極巻回体を示す図である。
【符号の説明】
１非水電解液電池、２正極、３負極、４セパレータ、５電池缶、６絶縁板、７負極タブ、８正極タブ、９電流遮断用薄板、１０電池蓋、１１絶縁封口ガスケット、１２センターピン、１３安全弁装置、１４ＰＴＣ素子１５保護テープ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery in which an internal short circuit is prevented and productivity is improved by eliminating winding deviation when winding an electrode element, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, a lithium ion secondary battery, a band-shaped positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator, and a spirally wound electrode wound body around a core is housed in a cylindrical battery can. Type batteries have been proposed.
[0003]
As shown in Patent Literature 1, in order to obtain an electrode wound body in which this strip-shaped positive electrode and negative electrode are spirally wound via a separator, a separator, a positive electrode, a separator, and a negative electrode are laminated in this order, and freely rotatable. By rotating the winding core using the cantilevered winding core as a winding shaft, an electrode winding body in which a positive electrode and a negative electrode are spirally wound via a separator is obtained. At this time, the positive electrode tab and the negative electrode tab are welded to predetermined positions of the positive electrode current collector of the positive electrode and the negative electrode current collector of the negative electrode, respectively. In addition, a slit is formed in the winding core, and winding is performed by sandwiching the end of the separator on the winding start side in the slit portion.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-9-115551
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, the negative electrode is usually formed larger than the positive electrode in order to secure battery capacity and prevent internal short circuit. For this reason, the positive electrode tab pulled out to the outside may come into contact with the negative electrode protruding from the positive electrode when stacked, and cause an internal short circuit. Therefore, in order to prevent an internal short circuit, as shown in FIG. 11, in the positive electrode 30, an insulating protective tape 34 is disposed on a portion of the positive electrode tab 31 that faces the negative electrode 33 via the separator 32 when stacked. ing.
[0006]
The positive electrode tab 31 is arranged at the center of the winding when the above-described electrode is wound, and is brought into contact with the winding core 40 at the time of winding.
[0007]
At this time, as shown in FIG. 12, when winding is performed in a state where the positive electrode tab 31 is arranged at a position substantially parallel to the slit 41 of the winding core 40, the thickness of the positive electrode tab 31 and the thickness of the protective tape 34 depend on the thickness. The core will bend and deform. As shown in FIG. 13, the wound electrode body wound in this state is wound so that the end face on the positive electrode tab 31 side is slightly shifted to be convex. In addition, the cross section is wound up in an elliptical shape instead of a perfect circle.
[0008]
When the roundness of the electrode winding body is reduced, troubles when extracting the winding core from the center of the electrode winding body and when inserting the electrode winding body into the battery can increase, and the productivity decreases. I will. In addition, the winding amount of the electrode is reduced, which hinders an increase in capacity.
[0009]
When the positive electrode tab 31 is wound in a state where the positive electrode tab 31 is disposed at a position substantially perpendicular to the slit 41 of the winding core 40 as shown in FIG. 14, a step is formed due to the thickness of the positive electrode tab 31 and the thickness of the protective tape 34. Will be done. As shown in FIG. 15, the wound electrode body wound in this state is wound so that the end face on the side of the negative electrode tab 35 is slightly shifted to be convex. Further, the cross-sectional shape of the wound electrode winding body is not a perfect circle but an elliptical shape, and the same problem as described above occurs.
[0010]
Therefore, it was a problem to reduce the dimension of the overlapping portion between the protective tape and the positive electrode as much as possible.However, when the overlapping portion was shortened, the negative electrode was wound around the outside of the separator, so that the edge of the positive electrode tab and the negative electrode were It becomes a state where an internal short circuit is likely to occur.
[0011]
The present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and prevents deformation of a winding core at the time of electrode winding, makes the shape of an electrode wound body a perfect circle, increases capacity, and increases production. It is an object of the present invention to provide a non-aqueous electrolyte battery with improved performance and a method for manufacturing the same.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The nonaqueous electrolyte battery of the present invention has a positive electrode in which a positive electrode active material layer is formed on a strip-shaped positive electrode current collector, and a positive electrode tab is joined to an exposed portion of the positive electrode current collector, and a negative electrode is formed on the strip-shaped negative electrode current collector. The negative electrode on which the active material layer is formed is laminated via a separator, and the spirally wound electrode body is wound around the positive electrode tab so that the negative electrode is on the center side and is housed in a cylindrical battery can. Being done.
[0013]
And the non-aqueous electrolyte battery of the present invention, the negative electrode is formed so as to be larger than the positive electrode, the positive electrode tab, a protective tape is disposed on the portion facing the negative electrode protruding from the positive electrode when laminated, The length of the overlapping portion between the protective tape and the exposed portion of the positive electrode current collector is in a range of 0.5 mm or more and 3.0 mm or less.
[0014]
In the non-aqueous electrolyte battery according to the present invention as described above, by setting the length of the overlapping portion between the protective tape and the exposed portion of the positive electrode current collector to the above-described range, the winding deviation at the time of winding the electrode is suppressed. It becomes.
[0015]
Further, the method for producing a nonaqueous electrolyte battery of the present invention comprises a positive electrode in which a positive electrode active material layer is formed on a belt-shaped positive electrode current collector, and a positive electrode tab is joined to an exposed portion of the positive electrode current collector; A negative electrode in which a negative electrode active material layer is formed on an electric body is laminated with a separator interposed therebetween, and a spirally wound electrode is wound around the positive electrode tab so that the negative electrode is on the center side and the negative electrode is on the outside. A method for manufacturing a non-aqueous electrolyte battery housed in a battery can, wherein the negative electrode is formed to be larger than the positive electrode, and a protective tape is provided on a portion of the positive electrode tab facing the negative electrode which protrudes from the positive electrode when stacked. And the length of the overlapping portion between the protective tape and the exposed portion of the positive electrode current collector is set to a range of 0.5 mm or more and 3.0 mm or less.
[0016]
In the method for manufacturing a nonaqueous electrolyte battery according to the present invention as described above, by setting the length of the overlapping portion of the protective tape and the exposed portion of the positive electrode current collector to the above range, the winding deviation during winding of the electrode is suppressed. Can be
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a nonaqueous electrolyte battery to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one configuration example of the nonaqueous electrolyte battery of the present invention. In this non-aqueous electrolyte battery 1, an electrode wound body in which a film-shaped positive electrode 2 and a film-shaped negative electrode 3 are wound in close contact with a separator 4 is loaded in a battery can 5. Become.
[0019]
The positive electrode 2 is manufactured by applying a positive electrode mixture containing a positive electrode active material and a binder on a positive electrode current collector and drying the mixture. A metal foil such as an aluminum foil is used for the positive electrode current collector.
[0020]
As the positive electrode active material, a metal oxide, a metal sulfide, or a specific polymer can be used depending on the type of the intended battery.
[0021]
For example, when configuring a lithium primary battery, TiS is used as a positive electrode active material. ₂ , MnO ₂ , Graphite, FeS ₂ Etc. can be used. When a lithium secondary battery is configured, LiMn is used as a positive electrode active material. _x O ₂ (In the formula, M represents one or more transition metals, and x varies depending on the charge / discharge state of the battery, and is usually 0.05 or more and 1.10 or less.) Can be. As the transition metal M constituting the lithium composite oxide, Co, Ni, Mn, or the like is preferable. As a specific example of such a lithium composite oxide, LiCoO ₂ , LiNiO ₂ , LiNi _y Co _1-y O ₂ (Where 0 <y <1), LiMn ₂ O ₄ And the like. These lithium composite oxides can generate a high voltage and become positive electrode active materials excellent in energy density. Also, TiS is used as a positive electrode active material. ₂ , MoS ₂ , NbSe ₂ , V ₂ O ₅ And the like. Further, a plurality of these positive electrode active materials may be used together for the positive electrode 2.
[0022]
In addition, as the binder of the positive electrode mixture, a known binder that is generally used for a positive electrode mixture of a battery can be used, and a known additive such as a conductive agent is used for the positive electrode mixture. Can be added.
[0023]
The negative electrode 3 is produced by applying a negative electrode mixture containing a negative electrode active material and a binder on a negative electrode current collector and drying the mixture. For the negative electrode current collector, for example, a metal foil such as a copper foil is used.
[0024]
In forming a lithium primary battery or a lithium secondary battery, it is preferable to use lithium, a lithium alloy, or a material capable of doping or undoping lithium as a negative electrode material. As a material that can be doped with and dedoped with lithium, for example, a carbon material such as a non-graphitizable carbon-based material and a graphite-based material can be used. Specifically, carbon materials such as pyrolytic carbons, cokes, graphites, glassy carbon fibers, fired organic polymer compounds, carbon fibers, and activated carbon can be used. Examples of the coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. In addition, the above-mentioned organic polymer compound fired body is obtained by firing a phenol resin, a furan resin or the like at an appropriate temperature and carbonizing the same.
[0025]
In addition to the carbon materials described above, as materials capable of doping and undoping lithium, polymers such as polyacetylene and polypyrrole and SnO 2 ₂ And the like can also be used. Further, as the lithium alloy, a lithium-aluminum alloy or the like can be used.
[0026]
In addition, as the binder of the negative electrode mixture, a known binder that is generally used for a negative electrode mixture of a lithium ion battery can be used, and a known additive or the like is added to the negative electrode mixture. can do.
[0027]
The non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent.
[0028]
As the electrolyte, a known electrolyte usually used for a battery electrolyte can be used. Specifically, LiPF ₆ , LiBF ₄ , LiAsF ₆ , LiClO ₄ , LiCF ₃ SO ₃ , LiN (SO ₂ CF ₃ ) ₂ , LiC (SO ₂ CF ₃ ) ₃ , LiAlCl ₄ , LiSiF ₆ And the like. Among them, especially LiPF ₆ , LiBF ₄ Is desirable from the viewpoint of oxidation stability.
[0029]
Such an electrolyte is preferably dissolved in a non-aqueous solvent at a concentration of 0.1 mol / l to 3.0 mol / l. More preferably, it is 0.5 mol / l to 2.0 mol / l.
[0030]
As the non-aqueous solvent, various non-aqueous solvents conventionally used for non-aqueous electrolytes can be used. For example, cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate, chain carbonates such as diethyl carbonate and dimethyl carbonate, carboxylate esters such as methyl propionate and methyl butyrate, γ-butyl lactone, sulfolane, 2-methyltetrahydrofuran and the like. Ethers such as dimethoxyethane can be used. These non-aqueous solvents may be used alone or in combination of two or more. Among them, it is particularly preferable to use a carbonate ester from the viewpoint of oxidation stability.
[0031]
And such a non-aqueous electrolyte battery 1 is manufactured as follows.
[0032]
The positive electrode 2 is formed by uniformly applying a positive electrode mixture containing the above-described positive electrode active material and a binder on a metal foil such as an aluminum foil to be the positive electrode current collector 2a and drying the same. It is produced by forming the layer 2b. As the binder of the positive electrode mixture, a known binder can be used, and a known additive or the like can be added to the positive electrode mixture.
[0033]
The negative electrode 3 is formed by uniformly applying and drying the negative electrode mixture containing the negative electrode active material and the binder as described above on a metal foil such as a copper foil to be the negative electrode current collector 3a. It is produced by forming the layer 3b. As the binder of the negative electrode mixture, a known binder can be used, and a known additive or the like can be added to the negative electrode mixture.
[0034]
The positive electrode 2 and the negative electrode 3 obtained as described above are brought into close contact with each other via a separator 4 made of, for example, a microporous polypropylene film, and wound in a spiral shape many times to form an electrode wound body. . Positive electrode tabs 8 and negative electrode tabs 7 are welded to predetermined positions of the positive electrode current collector 2a of the positive electrode 2 and the negative electrode current collector 3b of the negative electrode 3, respectively.
[0035]
Here, as shown in FIG. 2, the negative electrode 3 is usually formed larger than the positive electrode 2 in order to secure battery capacity and prevent internal short circuit. For this reason, the positive electrode tab 8 drawn out may come into contact with the negative electrode 3 protruding from the positive electrode 2 to cause an internal short circuit.
[0036]
Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, a protective tape 15 is attached to a portion of the positive electrode tab 8 that faces the negative electrode 3 and the separator 4 when laminated. Thereby, contact between the positive electrode tab 8 and the negative electrode 3 can be prevented, and an internal short circuit can be prevented.
[0037]
As the protective tape 15, for example, an insulating resin tape such as polyimide or polypropylene is used.
[0038]
The thickness of the protective tape 15 is preferably, for example, 0.02 mm to 0.05 mm. When the thickness of the protective tape 15 is reduced, the positive electrode tab 8 may not be sufficiently protected from an internal short circuit. When the thickness of the protective tape 15 is increased, the winding of the positive electrode 2 may cause a problem such as a deviation of the winding of the positive electrode 2 or an oblique winding due to the bending of the winding core due to the thickness of the protective tape 15 or the formation of a step.
[0039]
In the present invention, t in FIG. ₁ The length of the overlapping portion between the protective tape 15 and the positive electrode tab 8 is defined in a range from 0.5 mm to 3.0 mm. By setting the length of the overlapping portion between the protective tape 15 and the positive electrode tab 8 within the above range, deformation such as bending of the winding core at the time of winding the electrode can be prevented.
[0040]
On the other hand, if the length of the overlapping portion between the protective tape 15 and the positive electrode tab 8 is smaller than 0.5 mm, it is difficult to position and join the protective tape 15 and the positive electrode tab 8. In addition, when the overlapping portion is short, the negative electrode 3 is wound around the outside with the separator 4 interposed therebetween, so that an internal short circuit may easily occur between the edge of the positive electrode tab 8 and the negative electrode 3. On the other hand, if the length of the overlapping portion between the protective tape 154 and the positive electrode tab 8 is greater than 3.0 mm, it is not possible to sufficiently prevent deformation such as bending of the winding core when winding the electrode.
[0041]
In this way, by defining the length of the overlapping portion between the protective tape 15 and the positive electrode tab 8, deformation such as bending of the winding core during winding can be prevented.
[0042]
Then, by preventing deformation of the winding core at the time of winding, it is possible to solve the problem of winding deviation such as meandering winding of the positive electrode 2 at the time of winding and oblique winding of the positive electrode 2. This can prevent troubles in a post-process such as troubles in removing the winding core from the wound electrode body after winding. Also, an internal short circuit between the positive electrode 2 and the negative electrode 3 due to a winding deviation is prevented. Thereby, the defect rate is reduced, and the productivity is improved.
[0043]
Further, the elliptical winding due to the thickness of the protective tape 15 is reduced, and the roundness of the electrode winding body is improved. Thereby, the winding amount of the electrode winding body can be increased, and the capacity of the battery can be improved.
[0044]
Further, by improving the roundness of the electrode winding body, it is possible to prevent troubles in later processes, such as troubles when the electrode winding body is stored in the cylindrical battery can 5, thereby improving productivity. I do.
[0045]
FIG. 4 shows a winding device for laminating and winding the positive electrode 2 and the negative electrode 3 via the separator 4. The winding device 20 includes a positive electrode roll 21 on which a band-shaped positive electrode 2 is wound, a negative electrode roll 22 on which a band-shaped negative electrode 3 is wound, a separator roll 23 on which a band-shaped separator 4 is wound, And guide rollers 25a to 25i, and a winding core 26. The winding core 26 is rotatably supported around an axis by rotation support means (not shown). A slit 26a is formed in the winding core 26, and the end of the separator 4 on the winding start side is sandwiched between the slits.
[0046]
The positive electrode tab 8 is arranged on the winding center side, and is in contact with the winding core 26 during winding. At this time, it is preferable that the positive electrode tab 8 is disposed so as to be parallel to the slit 26 a of the winding core 26.
[0047]
Further, while the negative electrode 3 and the positive electrode 2 are respectively sent out from the negative electrode roll 22 and the positive electrode roll 21 toward the winding core, predetermined positions of the positive electrode current collector 2a of the positive electrode 2 and the negative electrode current collector 2b of the negative electrode 3 are provided. And a positive electrode tab welding means 27 and a negative electrode tab welding means 28 for welding the positive electrode tab 8 and the negative electrode tab 7, respectively.
[0048]
At this time, in the positive electrode tab welding means 27, the protective tape 15 is applied in advance to a portion of the positive electrode tab 8 facing the negative electrode 3 and the separator 4 when the positive electrode tab 8 is laminated.
[0049]
Then, by rotating the winding core 26 around the axis, the positive electrode 2, the negative electrode 3, and the separator 4 are stacked in the order of the separator 4, the positive electrode 2, the separator 4, and the negative electrode 3. It is wound to be on the outside. Finally, the winding end is fixed with an adhesive tape, and the winding core 26 is pulled out from the center of the electrode winding body. As a result, an electrode wound body in which the positive electrode 2 and the negative electrode 3 are spirally wound via the separator 4 is obtained.
[0050]
After the wound electrode body is obtained as described above, next, as shown in FIG. 1, the insulating plate 6 is inserted into the bottom of the nickel-plated iron battery can 5, and Store the gyrus. Then, in order to collect the current of the negative electrode 3, one end of a negative electrode tab 7 made of, for example, nickel is pressed against the negative electrode 3 and the other end is welded to the battery can 5. As a result, the battery can 5 has conductivity with the negative electrode 3 and serves as an external negative electrode of the nonaqueous electrolyte battery 1. Further, in order to collect the current of the positive electrode 2, one end of a positive electrode tab 8 made of, for example, aluminum is attached to the positive electrode 2, and the other end is electrically connected to the battery lid 10 via a current interrupting thin plate 9. The current interrupting thin plate 9 interrupts the current according to the internal pressure of the battery. As a result, the battery lid 10 has conductivity with the positive electrode 2 and serves as an external positive electrode of the nonaqueous electrolyte battery 1.
[0051]
Next, a non-aqueous electrolyte is injected into the battery can 5. This non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent.
[0052]
Next, the battery lid 5 is fixed by caulking the battery can 5 via the insulating sealing gasket 11 coated with asphalt, and the cylindrical nonaqueous electrolyte battery 1 is manufactured.
[0053]
In this non-aqueous electrolyte battery 1, as shown in FIG. 1, a center pin 12 connected to the negative electrode tab 7 and the positive electrode tab 8 is provided, and the pressure inside the battery becomes higher than a predetermined value. A safety valve device 13 for evacuating the gas inside the battery and a PTC element 14 for preventing a temperature rise inside the battery are provided.
[0054]
In the non-aqueous electrolyte battery 1 manufactured as described above, since the length of the protective tape 15 attached to the positive electrode tab 8 is defined, the deformation of the core at the time of winding the electrode is prevented. . Thereby, the wound electrode body has no rounding or slanted winding of the positive electrode, and has a high roundness.
[0055]
Then, by increasing the roundness of the electrode winding body, the winding amount of the electrode can be increased, and the nonaqueous electrolyte battery 1 has a high capacity. In addition, since the roundness of the electrode winding body is enhanced, troubles when removing the winding core, inserting the electrode winding body into the battery can, and occurrence of an internal short circuit are suppressed, and productivity is improved. .
[0056]
As described above, the embodiment of the present invention has been described by taking the non-aqueous electrolyte battery 1 as an example. However, the present invention is not limited to the above-described example, and is not limited within the scope of the invention. Can be changed as appropriate.
[0057]
【Example】
Next, examples and comparative examples performed to confirm the effects of the present invention will be described. In the following examples, specific compound names, numerical values, and the like are described, but it goes without saying that the present invention is not limited to these examples.
[0058]
<Example 1>
First, a strip-shaped negative electrode was produced as follows. 90 parts by weight of graphite as a negative electrode active material and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed to prepare a negative electrode mixture, which was further dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to form a slurry. And
[0059]
A strip-shaped copper foil having a thickness of 10 μm was used as a negative electrode current collector. The negative electrode mixture slurry was applied to both sides of the current collector, dried, and then compression molded at a constant pressure. This was cut into a width of 57.5 mm to produce a strip-shaped negative electrode.
[0060]
Further, a nickel negative electrode tab having a width of 4 mm, a length of 65 mm, and a thickness of 0.1 mm was welded to the exposed portion of the negative electrode current collector.
[0061]
On the other hand, a belt-shaped positive electrode was produced as follows. First, a positive electrode active material was produced as follows. Positive electrode active material (LiCoO ₂ In order to obtain (1), lithium carbonate and cobalt carbonate were mixed at a ratio of 0.5 mol: 1 mol, and calcined in air at 900 ° C for 5 hours. Next, the obtained LiCoO ₂ , 91 parts by weight of graphite, 6 parts by weight of graphite as a conductive agent, and 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder to prepare a positive electrode mixture. -Dispersed in pyrrolidone to form a slurry.
[0062]
Using a 20 μm-thick strip-shaped aluminum foil as the positive electrode current collector, the positive electrode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of the current collector, dried, and then compression-molded. This was cut to a width of 55.5 mm to produce a belt-shaped positive electrode.
[0063]
Further, an aluminum positive electrode tab having a width of 3 mm, a length of 70 mm, and a thickness of 0.1 mm was welded to the exposed portion of the positive electrode current collector. A protective tape was attached to the positive electrode tab.
[0064]
A 0.046 mm-thick polyimide tape was used as the protective tape. As shown in FIG. 3, the total length of the protective tape was 13 mm. The length (t) of the portion overlapping the positive electrode current collector ₁ ) Is 2.6 mm, and the length (t ₂ ) Is 1.9 mm, and the length (t ₃ ) Is 8.5 mm.
[0065]
The strip-shaped negative electrode and the strip-shaped positive electrode manufactured as described above were laminated in order of a negative electrode, a separator, a positive electrode, and a separator via a separator, and then wound many times. As the separator, a porous polyethylene film having a width of 59.3 mm and a thickness of 25 μm was used.
[0066]
In addition, a winding device shown in FIG. 4 was used for winding. At this time, the positive electrode tab was brought into contact with the winding core so as to be parallel to the slit of the winding core. After the winding, the end of the winding was fixed with an adhesive tape to prepare an electrode wound body.
[0067]
The wound electrode body manufactured in this manner was housed in a nickel-plated battery container. Insulated electrodes are provided on both the upper and lower surfaces of the spiral electrode, and the aluminum positive electrode tab is led out from the positive electrode current collector to lead to the safety valve device, and the nickel negative electrode tab is led out from the negative electrode current collector and welded to the battery container. did.
[0068]
A non-aqueous electrolyte was injected into the battery container 6. The non-aqueous electrolyte was prepared by mixing LiPF with a mixed solvent of propylene carbonate, ethylene carbonate, and dimethyl carbonate at a volume ratio of 1: 4: 4. ₆ Was dissolved at a concentration of 20% by weight.
[0069]
Then, by caulking the battery container through an insulated sealed gasket whose surface was coated with asphalt, the safety valve device having a current cutoff mechanism and the battery lid were fixed, the airtightness inside the battery was maintained, and the diameter was 18 mm. A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery having a height of 65 mm was produced.
[0070]
As described above, 20 cylindrical non-aqueous electrolyte batteries were prepared.
[0071]
<Comparative example>
20 samples of cylindrical non-aqueous electrolyte secondary batteries were produced in the same manner as in the example, except that the protective tape attached to the positive electrode tab was as follows.
[0072]
A 0.046 mm-thick polyimide tape was used as the protective tape. Then, as shown in FIG. 11, the total length of the protective tape was 16 mm. The length (t) of the portion overlapping the positive electrode current collector ₄ ) Is 5.6 mm, and the length (t ₅ ) Is 1.9 mm, and the length (t ₆ ) Is 8.5 mm.
[0073]
With respect to the samples of Examples and Comparative Examples obtained as described above, the amount of winding deviation between the positive electrode and the negative electrode was measured and evaluated.
[0074]
As shown in FIG. 2, the negative electrode is formed larger than the positive electrode, and the amount of the negative electrode protruding from the positive electrode (positive electrode negative electrode clearance: t _c ) Was measured, and how much it deviated from the standard value (here, 1.0 mm on one side, 2.0 mm on both sides) was measured and evaluated. When the positive electrode and the negative electrode are wound around the center without displacement, the displacement is 0 mm.
[0075]
The measurement was performed by measuring the distance between the positive electrode end and the negative electrode end using an electron microscope.
[0076]
As shown schematically in FIG. 5, the measurement was performed by equally dividing the radius of the electrode winding body into six windows in a state where the electrode winding body was housed in the battery can. 1 to No. 6. Then, in each window, the distance between the positive and negative electrode clearances was measured by measuring the distance between the positive and negative electrode ends using an electron microscope.
[0077]
FIG. 6 shows the measurement results of the positive electrode / negative electrode clearance deviation amounts in each window for the example and FIG. 7 for the comparative example. 6 and 7, in addition to the average value of the 20 samples, a value of the average value ± 3σ (σ is a standard deviation) is also shown.
[0078]
As is clear from FIGS. 6 and 7, the clearance shift amount increases toward the outside of the electrode winding body, and it can be seen that winding shift such as oblique winding occurs. Further, it can be seen that in the example in which the length of the protective tape was shortened, the amount of clearance deviation caused by the winding deviation was suppressed smaller than in the comparative example. Further, in the example, the variation was suppressed to be smaller than that in the comparative example, and it can be seen that stable winding was performed.
[0079]
The oblique winding of the positive electrode was also measured. This measured the maximum deviation | shift amount from the said reference | standard with the winding position of the positive electrode in the winding outer side as a reference | standard.
[0080]
FIG. 8 shows the measurement result of the shift amount for the example, and FIG. 9 shows the comparative example. 8 and 9 show the mean ± 3σ (σ is the standard deviation) in addition to the average for the 20 samples.
[0081]
As is clear from FIGS. 8 and 9, with respect to the oblique winding of the positive electrode, in the example in which the length of the protective tape is shortened, the oblique winding is suppressed to be smaller than that in the comparative example. Further, in the example, the variation was suppressed to be smaller than that in the comparative example, and it can be seen that stable winding was performed.
[0082]
As is clear from FIG. 9, the oblique winding of the negative electrode does not change even if the length of the protective tape is changed, and it can be seen that the present invention is effective for preventing winding deviation of the positive electrode.
[0083]
In addition, the positive electrode negative electrode clearance was evaluated for the process capability index Cp.
[0084]
Here, the process capability index Cp is defined as “a value obtained by dividing a standard width by 6σ in a certain characteristic”. σ is the standard deviation. Generally, the upper limit of the standard is USL and the lower limit is LSL,
Cp = (USL-LSL) / 6σ
Is represented by
[0085]
FIG. 10 shows Cp (average value of 20 samples) of Examples and Comparative Examples. As is clear from FIG. 10, it can be seen that Cp is smaller in the example in which the length of the protective tape is shorter than in the comparative example.
[0086]
From the above results, it was found that by reducing the length of the protective tape, winding deviation such as oblique winding of the positive electrode was suppressed. In addition, it was found that the variation between products was reduced, and the production could be performed more stably.
[0087]
【The invention's effect】
In the present invention, since the length of the protective tape attached to the positive electrode tab is specified, deformation of the winding core at the time of winding the electrode is prevented. The wound electrode body obtained by this method does not have a winding deviation such as an oblique winding and has a high roundness.
[0088]
In the present invention, by increasing the roundness of the electrode winding body, the winding amount of the electrode can be increased, and a nonaqueous electrolyte battery having a high capacity can be realized.
[0089]
In addition, since the roundness of the electrode winding body is enhanced, troubles when removing the winding core, inserting the electrode winding body into the battery can, and occurrence of an internal short circuit are suppressed, and productivity is improved. . In addition, variation between products is suppressed, and stable production is enabled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one configuration example of a nonaqueous electrolyte battery of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a state where a positive electrode and a negative electrode are stacked.
FIGS. 3A and 3B are enlarged views showing a positive electrode tab portion, wherein FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a side view.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration example of a winding device for winding an electrode.
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a method of measuring a winding deviation in an example.
FIG. 6 is a diagram showing the measurement results of the amount of displacement between the positive electrode and the negative electrode in Examples.
FIG. 7 is a view showing a measurement result of a positive electrode / negative electrode clearance deviation amount in a comparative example.
FIG. 8 is a diagram showing measurement results of the amount of oblique winding of the positive electrode in Examples and Comparative Examples.
FIG. 9 is a diagram showing measurement results of the amount of oblique winding of the negative electrode in Examples and Comparative Examples.
FIG. 10 is a diagram showing Cp measurement results of positive and negative electrode clearances in Examples and Comparative Examples.
11A and 11B are enlarged views showing a positive electrode tab portion of a conventional battery, where FIG. 11A is a plan view and FIG. 11B is a side view.
FIG. 12 is a view showing a state in which a positive electrode tab is arranged in parallel with a slit of a winding core.
FIG. 13 is a view showing an electrode winding body in which the positive electrode tab side is shifted in a convex manner.
FIG. 14 is a diagram showing a state in which a positive electrode tab is arranged perpendicularly to a slit of a winding core.
FIG. 15 is a diagram showing an electrode winding body in which the negative electrode tab side is shifted in a convex manner.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nonaqueous electrolyte battery, 2 Positive electrode, 3 Negative electrode, 4 Separator, 5 Battery can, 6 Insulating plate, 7 Negative electrode tab, 8 Positive electrode tab, 9 Current cut-off thin plate, 10 Battery cover, 11 Insulation sealing gasket, 12 Center pin , 13 Safety valve device, 14 PTC element 15 Protective tape

Claims

帯状の正極集電体上に正極活物質層が形成され、正極集電体露出部分に正極タブが接合された正極と、帯状の負極集電体上に負極活物質層が形成された負極とを、セパレータを介して積層し、正極タブを巻き中心側とし負極が外側となるように渦巻き状に巻回した電極巻回体が円筒形の電池缶に収納されてなる非水電解質電池であって、
負極は正極よりも大きくなるように形成され、
上記正極タブには、積層したときに正極からはみ出した負極と対向する部分に保護テープが配されており、
上記保護テープと正極集電体露出部分との重なり部分の長さが、０．５ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする非水電解質電池。A positive electrode in which a positive electrode active material layer is formed on a belt-shaped positive electrode current collector and a positive electrode tab is joined to an exposed portion of the positive electrode current collector, and a negative electrode in which a negative electrode active material layer is formed on a band-shaped negative electrode current collector Are stacked with a separator interposed therebetween, and a spirally wound electrode wound body is wound in such a manner that the positive electrode tab is wound around the center and the negative electrode is located outside, and is housed in a cylindrical battery can. hand,
The negative electrode is formed to be larger than the positive electrode,
On the positive electrode tab, a protective tape is disposed on a portion facing the negative electrode that protrudes from the positive electrode when laminated,
A nonaqueous electrolyte battery, wherein the length of the overlapping portion between the protective tape and the exposed portion of the positive electrode current collector is in the range of 0.5 mm or more and 3.0 mm or less.

上記保護テープが、ポリイミド又はポリプロピレンから構成されることを特徴とする請求項１記載の非水電解質電池。2. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the protective tape is made of polyimide or polypropylene.

帯状の正極集電体上に正極活物質層が形成され、正極集電体露出部分に正極タブが接合された正極と、帯状の負極集電体上に負極活物質層が形成された負極とを、セパレータを介して積層し、正極タブを巻き中心側とし負極が外側となるように渦巻き状に巻回した電極巻回体を円筒形の電池缶に収納した非水電解質電池を製造するに際し、
負極を正極よりも大きくなるように形成し、
上記正極タブの、積層したときに正極からはみ出した負極と対向する部分に保護テープを配するとともに、
上記保護テープと正極集電体露出部分との重なり部分の長さを、０．５ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下の範囲とすることを特徴とする非水電解質電池の製造方法。A positive electrode in which a positive electrode active material layer is formed on a belt-shaped positive electrode current collector and a positive electrode tab is joined to an exposed portion of the positive electrode current collector, and a negative electrode in which a negative electrode active material layer is formed on a band-shaped negative electrode current collector Are laminated with a separator interposed therebetween, and a non-aqueous electrolyte battery in which an electrode winding body wound in a spiral shape with the positive electrode tab wound toward the center and the negative electrode positioned outside is housed in a cylindrical battery can is used. ,
The negative electrode is formed to be larger than the positive electrode,
Along with disposing a protective tape on the portion of the positive electrode tab facing the negative electrode that protrudes from the positive electrode when laminated,
A method for manufacturing a nonaqueous electrolyte battery, wherein the length of the overlapping portion between the protective tape and the exposed portion of the positive electrode current collector is in the range of 0.5 mm or more and 3.0 mm or less.

上記巻回時において、スリットが形成された巻き芯を用いるとともに、正極タブを上記スリットに略平行となるように巻き芯に当接させることを特徴とする請求項３記載の非水電解質電池の製造方法。The non-aqueous electrolyte battery according to claim 3, wherein, at the time of the winding, a core having a slit is used, and the positive electrode tab is brought into contact with the core so as to be substantially parallel to the slit. Production method.

上記保護テープが、ポリイミド又はポリプロピレンから構成されることを特徴とする請求項３記載の非水電解質電池の製造方法。4. The method according to claim 3, wherein the protective tape is made of polyimide or polypropylene.