JPH1126008A - 電池の電極構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 保護テープを簡単かつ容易に、しかも定位置
にずれないように接着して、対向する電極タブと極板と
の電気接触を有効に阻止する。 【解決手段】 本発明の電極構造は、第１電極板１と第
２電極板２をセパレータ３を介して積層して渦巻状に巻
いている。第１電極板１に第１電極タブ４を、第２電極
板２に第２電極タブ５を接続している。第２電極タブ５
は、セパレータ３を介して第１電極板１に対向してお
り、互いに対向している第２電極タブ５と第１電極板１
の間に保護テープ６を配設している。保護テープ６は、
第１電極板１の芯体表面であって第２電極タブ５と対向
する面に接着されている。第１電極板１が、表面に接着
された保護テープ６とセパレータ３を介して、第２電極
板２の電極タブから絶縁されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池の電極構造に
関し、とくに、電極タブの接続部分を独特の構造とする
電極構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】電池ケースに挿入される正極板と負極板
は、外部に電流を取り出すために電極タブを接続してい
る。電極タブは、正極板と負極板の芯体に接続される。
図１は、芯体に電極タブを接続する従来の電極構造の概
略断面図である。

【０００３】この図に示す電極構造は、正極板である第
１電極板１と、負極板である第２電極板２をセパレータ
３を介して渦巻状に巻いて積層している。電極は、角型
電池に内蔵するために、外形を長方形としている。この
形状の電極構造は、渦巻状に巻いた後、プレスして長方
形にできる。

【０００４】電極は、第１電極板１と第２電極板２の巻
き始め部分に、正極タブである第１電極タブ４と、負極
タブである第２電極タブ５を接続している。第１電極タ
ブと第２電極タブは、図示しないが、外装缶の開口部を
閉塞する封口板に、互いに絶縁して設けられている正極
と負極に、スポット溶接などの方法で電気的に接続され
る。

【０００５】図の電極構造は、第１電極タブ４を、Ｕ極
している第１電極板１の先端縁に沿って固定している。
第２電極タブ５は、第２電極板２の先端部分に固定して
いる。第１電極タブ４は、第１電極板１をＵ極してその
両面を第１電極板で被覆している。第２電極タブ５は、
図において、上面を第１電極板と対向させている。第１
電極板１と対向する第２電極タブ５は、間に配設される
セパレータ３で絶縁される。ただ、第２電極タブ５は第
２電極板２から突出しているので、これがセパレータ３
を突き破って第１電極板１に接触すると内部ショートす
る。第２電極タブ５が第１電極板１に接触するショート
を防止するために、第２電極タブ５の表面に保護テープ
６を張設している。保護テープ６は、第２電極タブ５の
表面を被覆して、互いに対向して配設される第２電極タ
ブ５と第１電極板１の内部ショートを防止する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１に示す電極構造
は、保護テープ６を正確な位置に確実に接着するのが難
しい欠点がある。それは、段差のある第２電極タブ５と
第２電極板２の表面に保護テープ６を接着するからであ
る。また、この電極構造は、図２の矢印で示すように、
保護テープ６のブリッジとなって接着されない部分がセ
パレータ３に押されると、第２電極タブ５の隅角で破損
しやすい欠点もある。この部分が破断しやすいのは、ブ
リッジ部分の両側を、第２電極タブ５と第２電極板２に
接着して固定しているからである。両側を固定して、ブ
リッジとなって浮いている部分は、裏面に支持部分がな
いので、押されると第２電極タブ５の隅角で破断しやす
くなる。

【０００７】本発明は、このような欠点を解決すること
を目的に開発されたものである。本発明の重要な目的
は、保護テープを簡単かつ容易に、しかも定位置にずれ
ないように接着して、しかも、対向する電極タブと極板
との電気接触を有効に防止できる電池の電極構造を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の電極構造は、第
１電極板１と第２電極板２を、セパレータ３を介在させ
て積層して渦巻状に巻いている。第１電極板１には第１
電極タブ４を、第２電極板２には第２電極タブ５を接続
している。第２電極タブ５は、セパレータ３を介して第
１電極板１に対向している。互いに対向している第２電
極タブ５と第１電極板１の間には、保護テープ６を配設
している。

【０００９】さらに、本発明の電極構造は、保護テープ
６を、第１電極板１の芯体表面であって、第２電極タブ
５との対向面に接着している。第１電極板１は、表面に
接着された保護テープ６とセパレータ３を介して、第２
電極板２の第２電極タブ５から絶縁されてなることを特
徴とする。

【００１０】本発明の請求項２の電極構造は、第１電極
板１の芯体を金属箔とし、請求項３の電極構造は、第１
電極板１の芯体の先端部をＵ曲し、Ｕ曲された内側に第
１電極タブ４を固定している。

【００１１】さらに、本発明の請求項４の電極構造は、
第１電極板１を正極板とし、第２電極板２を負極板とし
ている。

【００１２】また、本発明の請求項５に記載される電極
構造は、セパレータ３を介して互いに積層された第１電
極板１と第２電極板２を、細長い形状に巻いている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するための電極構造を例示するもの
であって、本発明は電極構造を下記のものに特定しな
い。

【００１４】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する
番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決
するための手段の欄」に示される部材に付記している。
ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材
に特定するものでは決してない。

【００１５】電極体は、第１電極板と、第２電極板を、
セパレータを介して積層し、これを渦巻状に巻いて、細
長い形状にプレスして製作される。このようにして製作
された電極体は、図３の断面図に示すように、角型の外
装缶７に挿入されて電池となる。電池は、渦巻状の電極
体８を外装缶７に挿入した後、電解液を充填し、外装缶
７の開口部を封口板９で気密に密閉して製造される。封
口板９は、外装缶７の開口部を閉塞する前工程で、電極
体８から上方に突出する電極タブを接続する。

【００１６】電極体８の巻き始め部分を、図４と図５に
示す。ただし、図５は、第１電極板１と第２電極板２を
絶縁するセパレータを図示していない。

【００１７】これ等の図に示す電極構造は、第１電極板
１に第１電極タブ４を、第２電極板２に第２電極タブ５
をスポット溶接して固定している。第１電極タブ４と第
２電極タブ５は、金属箔や薄い金属板を帯状に裁断した
もので、電極体８の第１電極板１と第２電極板２を、封
口板９に互いに絶縁して設けられた電極端子に接続す
る。

【００１８】第１電極板１は、巻き始めの先端縁に沿っ
て、第１電極タブ４を固定している。第１電極板１は、
先端部分をＵ極して折り返し、内側に第１電極タブ４を
配設している。いいかえると、第１電極タブ４の両面を
第１電極板１でカバーしている。第１電極タブ４は、両
面を第１電極板１でカバーしているので、保護テープ６
で第２電極板２と絶縁する必要はない。

【００１９】第１電極板１は、先端の巻き始めから離れ
た位置であって、第２電極板２に固定される第２電極タ
ブ５と対向する面に保護テープ６を接着している。保護
テープ６は、絶縁性のプラスチックテープで片面に粘着
層を設けている。保護テープ６は、粘着層を第１電極板
１の表面に接着して固定される。保護テープ６は、第２
電極タブ５の幅よりも広い。幅の広い保護テープ６は、
接着位置が第２電極タブ５との相対位置から多少ずれて
も、第２電極タブ５と第１電極板１とを絶縁できる。

【００２０】図の電極構造は、保護テープ６を第１電極
板１の芯体表面に接着している。第１電極板１の芯体
は、たとえば、アルミニウム箔等の金属箔である。金属
箔の芯体は、表面が平滑な面であるので、保護テープ６
を確実に接着できる。さらに、図の第１電極板１は、第
２電極タブ５を固定している第２電極板２の背面よりも
後方に活物質を塗布している。

【００２１】第２電極板２は、巻き始めとなる先端部分
に第２電極タブ５を固定している。第２電極板２は、第
１電極板１よりも後方にずらせた状態で、渦巻状に巻か
れる。図４と図５に示す電極体は、先端をＵ極している
第１電極板１を次にＵ極する部分から、第２電極板２を
巻き始めている。そして、第２電極板２は、これに固定
している第２電極タブ５を、第１電極板１に接着してい
る保護テープ６と対向させる位置に積層して、渦巻状に
巻かれる。図５は第１電極板１と第２電極板２との間に
配設するセパレータを省略しているが、第１電極板１と
第２電極板２との間には、両電極板を絶縁して積層する
セパレータを配設する。

【００２２】本発明の電極構造は、第１電極板１を正極
板とし、第２電極板２を負極板とするリチウムイオン二
次電池の電極体とすることができる。リチウムイオン二
次電池に使用される第１電極板１の正極板と、第２電極
板２の負極板は、下記のようにして製作する。ただ、本
発明の電極構造は、リチウムイオン二次電池のみなら
ず、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池等
の電池にも利用できる。さらに、本発明の電極構造は、
第１電極板を正極板として、第２電極板を負極板に特定
しない。たとえば、第１電極板を負極板として、第２電
極板を正極板とする電極構造にも利用できる。

【００２３】［第１電極板である正極板の製造工程］ 正極スラリーを作成する工程 正極活物質として、ＬｉＣｏＯ₂を８５重量部、人造黒
鉛粉末を５重量部、カーボンブラック５重量部とを充分
混合した後、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに溶かしたポ
リフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を固形分として５重量
部となるように加えて正極スラリーとする。

【００２４】 正極スラリーを芯体に塗布する工程 正極スラリーを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔である
導電性の芯体の上に両面塗布する。乾燥させた後、ロー
ラープレス機により圧延する。これを１１０℃で３時間
真空乾燥処理をして、帯状の正極板である第１電極板１
を作製する。芯体にはアルミニウム箔以外の金属板も使
用できる。さらに、芯体の厚みは、１０μｍ〜１００μ
ｍ、好ましくは１５μｍ〜５０μｍとすることもでき
る。

【００２５】［第２電極板である負極板の製造工程］ 負極スラリーを作成する工程 負極活物質として、粒子径５〜２５μｍの天然黒鉛粉末
９５重量部（層間距離３．３５オングストローム）、Ｎ
−メチル−２−ピロリドンに溶かしたＰＶｄＦを固形分
として５重量部となるように加え、負極スラリーとす
る。

【００２６】 負極スラリーを芯体に塗布する工程 負極スラリーを、厚さ１８μｍの銅箔である導電性の芯
体の上に両面塗布する。乾燥した後、ローラープレス機
により圧延する。芯体である銅箔は、第２電極タブ５を
固定する巻き始め部分を、負極スラリーを塗布しない露
出部分とした。この露出部分に、ニッケル製の負極タブ
（幅３ｍｍ）をスポット溶接し、その後、１１０℃で３
時間真空乾燥処理して、帯状の負極板とした。芯体には
銅箔以外の金属も使用できる。さらに、芯体の膜みは１
８μｍ以外とすることもできる。

【００２７】リチウムイオン二次電池の電極体は、以上
のようにして製作された第１電極板と第２電極板を、そ
の間にセパレータを挟着し、セパレータで絶縁する状態
として円筒状に巻き取り、その後にプレスして、長方形
に成形する。セパレータは、ポリエチレン製の微多孔膜
である。ただ、セパレータには、ポリプロピレン製の微
多孔膜など、ポリオレフィン系の微多孔膜も使用でき
る。さらに、セパレータには、ポリオレフィン系の繊維
を使用した不織布セパレータも使用できる。セパレータ
の厚さは、たとえば３４μｍである。

【００２８】電極体は、巻き終わり部分の表面に、ポリ
プロピレン製の接着テープ（図示せず）を付着して、巻
き終わりを固定する。円筒状に巻かれた電極体は、両面
をプレス機でプレスして、電極体の断面を、図４と図５
に示すように、長方形に成形する。長方形の電極体８
は、第１電極タブ４と第２電極タブ５を接続した後、外
装缶７に挿入し、注液して外装缶７の開口部を封口板９
で閉塞して電池とする。

【００２９】

【発明の効果】本発明の電極構造は、電極板に接着する
保護テープで、対向する電極タブと電極板との電気接触
を確実に阻止できる特長がある。それは、本発明の電極
構造が、段差のある電極タブの表面に保護テープを接着
するのではなくて、段差のないフラットな電極板の表面
に保護テープを接着しているからである。電極板の表面
に保護テープを接着している電極構造は、電極板と電極
タブとの間に、保護テープとセパレータの２層の絶縁層
が介在する。

【００３０】保護テープが、本発明の電極構造のよう
に、段差のない電極板に接着される状態と、従来の電極
構造のように段差のある電極タブの表面に接着される状
態では、保護テープの損傷が著しく相違する。それは、
図２に示すように、段差のある電極タブの表面に接着さ
れた保護テープは、電極タブと電極板の両方に接着され
ないブリッジができ、しかも、ブリッジの両側が接着し
て固定されるからである。両側を固定しているブリッジ
は、ここに押圧力が作用すると、電極タブの隅角で破断
しやすくなる。内面が電極タブの隅角で突かれ、隣接す
るブリッジが引っ張られるからである。

【００３１】本発明の電極構造は、保護テープをフラッ
トな電極板に接着している。電極板の表面に接着される
保護テープは、ブリッジ部分ができず、電極タブの隅角
で破断されることがない。このため、保護テープが電極
タブの隅角で破断されず、電池の内部ショートを確実に
阻止できる特長がある。ただ、保護テープを電極板の表
面に接着している本発明の電極構造は、電極タブの表面
にセパレータがあって、このセパレータが電極タブの隅
角で破断されることが心配される。しかしながら、セパ
レータは保護テープのように、電極タブと電極板の表面
に接着して固定されない。このため、ブリッジとなった
部分に押圧力が作用しても、セパレータは電極タブと電
極板の表面に沿って変形し、裏面が電極タブや電極板に
支持されて、引き延ばされることがない。このため、保
護テープのように電極タブの隅角で強い破断力が作用す
ることがない。したがって、本発明の電極構造のよう
に、電極タブの表面をセパレータで被覆し、電極板の表
面を保護テープで被覆する構造は、セパレータと保護テ
ープの両方の破断を有効に防止して、内部ショートを有
効に阻止できる。

【００３２】さらに、本発明の電極構造は、保護テープ
を段差のない第１電極板の表面に接着するので、段差の
ある電極タブに比較すると、簡単かつ容易に、しかも位
置ずれしたり、あるいは剥離したりしないように確実に
接着して、内部ショートを確実に阻止できる特長もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の電極構造の一例を示す断面図

【図２】図１に示す電極構造の保護テープが破断する状
態を示す拡大断面図

【図３】本発明の実施例の電極構造の電極体が挿入され
た電池の一例を示す断面図

【図４】本発明の実施例の電極構造の巻き始め部分を示
す断面図

【図５】本発明の実施例の電極構造の巻き始め部分を示
す斜視図

【符号の説明】

１…第１電極板 ２…第２電極板 ３…セパレータ ４…第１電極タブ ５…第２電極タブ ６…保護テープ ７…外装缶 ８…電極体 ９…封口板 １０…電極端子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１電極板(1)と第２電極板(2)とがセパ
   レータ(3)を介して積層して渦巻状に巻かれており、第
   １電極板(1)に第１電極タブ(4)が、第２電極板(2)に第
   ２電極タブ(5)が接続されており、第２電極タブ(5)は、
   セパレータ(3)を介して第１電極板(1)に対向しており、
   互いに対向している第２電極タブ(5)と第１電極板(1)の
   間に保護テープ(6)を配設してなる電池の電極構造にお
   いて、 保護テープ(6)が、第１電極板(1)の芯体表面であって第
   ２電極タブ(5)と対向する面に接着されており、第１電
   極板(1)が、表面に接着された保護テープ(6)とセパレー
   タ(3)を介して、第２電極板(2)の第２電極タブ(5)から
   絶縁されてなることを特徴とする電池の電極構造。
2. 【請求項２】 第１電極板(1)の芯体が金属箔である請
   求項１に記載される電池の電極構造。
3. 【請求項３】 第１電極板(1)の芯体の先端部をＵ曲
   し、Ｕ曲された内側に第１電極タブ(4)を固定してなる
   請求項１に記載される電池の電極構造。
4. 【請求項４】 第１電極板(1)が正極板で、第２電極板
   (2)が負極板である請求項１に記載される電池の電極構
   造。
5. 【請求項５】 セパレータ(3)を介して互いに積層され
   た第１電極板(1)と第２電極板(2)とが細長い形状に巻か
   れている請求項１に記載される電池の電極構造。