JP2009087803A - ELECTROCHEMICAL DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND ITS MANUFACTURING DEVICE - Google Patents
ELECTROCHEMICAL DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND ITS MANUFACTURING DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009087803A JP2009087803A JP2007257306A JP2007257306A JP2009087803A JP 2009087803 A JP2009087803 A JP 2009087803A JP 2007257306 A JP2007257306 A JP 2007257306A JP 2007257306 A JP2007257306 A JP 2007257306A JP 2009087803 A JP2009087803 A JP 2009087803A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separator
- electrode material
- positive electrode
- bottomed case
- electrochemical element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y02E60/12—
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電池やキャパシタ等の電気化学素子の正極材と負極材との間に介在されるセパレータを改良した電気化学素子とその製造方法およびその製造装置に関するものである。 The present invention relates to an electrochemical element improved in a separator interposed between a positive electrode material and a negative electrode material of an electrochemical element such as a battery or a capacitor, a manufacturing method thereof, and a manufacturing apparatus thereof.
近年、強負荷の放電性能を必要とされるデジタルカメラや携帯音楽プレーヤなどの消費電力の大きな高機能な電子機器が市場に普及している。これに伴い、これらの電子機器に利用されるアルカリマンガン乾電池に代表される電気化学素子の需要がますます高まっている。このような電子機器の高機能化では、従来に増して高容量、高性能な電気化学素子が要求されるようになり、生産効率の向上もよく高品質で信頼性のある大容量で放電性能向上したハイパワーな電気化学素子が求められている。 In recent years, high-functional electronic devices with large power consumption such as digital cameras and portable music players that require high-load discharge performance have become popular in the market. Along with this, there is an increasing demand for electrochemical elements typified by alkaline manganese dry batteries used in these electronic devices. In order to improve the functionality of such electronic devices, higher capacity and higher performance electrochemical elements are required than ever, improving production efficiency, and providing high quality and reliable large capacity discharge performance. There is a need for improved high power electrochemical devices.
従来の電気化学素子であるアルカリマンガン乾電池では、放電性能向上の取り組みとして、限られた有底ケース内の内容積を有効利用して、活物質を可能な限り多く収納するため正極材を圧縮成形する際に加圧力を高く設定して高密度の正極材を作製し、正極材の増量が可能となったが、高密度に成形した正極材のため、成形した内部の空隙体積が減少して電解液の吸液含浸に長時間を要し、電解液の吸液含浸量が少なくなる傾向となった。 For alkaline manganese batteries, which are conventional electrochemical devices, as an effort to improve discharge performance, the positive electrode material is compression-molded to accommodate as much active material as possible by effectively using the limited internal volume in the bottomed case. In this case, the pressure force was set high to produce a high-density positive electrode material, and the amount of the positive electrode material could be increased. However, because of the high-density positive electrode material, the void volume inside the mold was reduced. It took a long time to impregnate the electrolytic solution, and the amount of impregnated electrolytic solution tended to decrease.
そのことにより、有底ケース内の電解液が不足気味になるため、有底ケース内に封入された活物質の有効利用率が横ばい、ないし低下の傾向となり、活物質の利用率が低下するとともに、高負荷放電性能が低下してしまうという問題が生じる。 As a result, the electrolyte in the bottomed case becomes insufficient, so that the effective utilization rate of the active material enclosed in the bottomed case is flat or tends to decrease, and the utilization rate of the active material decreases. As a result, there is a problem that the high-load discharge performance is deteriorated.
その課題を解消するため、電解液を正極材に多く吸液含浸させることで電気化学素子内の活物質の利用率が上がり、放電性能を向上させるための電解液を多く吸液含浸させる方法として、正負極材の活物質の利用率を高め、電気化学素子の性能、特に放電性能の良いものを提供するために、図9(b)に示すように正極材102と負極材103との間に介在したセパレータ101を図9(a)の横断面で示すように表面全体が波状になるように加工されたセパレータ101が正極材102と負極材103との間にはさまれ、セパレータ101と正極材102の間に電解液を保持する空間を設け、この空間に電解液を保持することにより、放電反応に必要な電解液を供給することができるように工夫されたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述した特許文献1のような従来技術では、セパレータに加工を施し、電解液を保持する空間を正極材とセパレータとの間に設けた構造をしている。そのため、電解化学素子内のセパレータが占有する体積が増えるため、負極材の体積が減少してしまうという課題がある。 However, the conventional technology such as Patent Document 1 described above has a structure in which a separator is processed and a space for holding an electrolytic solution is provided between the positive electrode material and the separator. Therefore, since the volume occupied by the separator in the electrolytic chemical element increases, there is a problem that the volume of the negative electrode material decreases.
本発明は、上述の従来の課題を鑑みてなされたもので、正極材への電解液を吸液含浸する条件を揃えて向上させ、電気化学素子内の活物質の利用率を向上させて電気化学素子の放電性能を向上させた高容量な電気化学素子を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems. It improves the conditions for absorbing and impregnating the electrolyte into the positive electrode material, and improves the utilization rate of the active material in the electrochemical device. An object of the present invention is to provide a high-capacity electrochemical device having improved discharge performance of the chemical device.
上記目的を達成するために本発明の電気化学素子は、正極材と、負極材と、この正極材
および負極材の間に介在したセパレータと電解液を有底ケースに収納し、有底ケースの開口部を封口体で密封した電気化学素子において、セパレータが有底ケース内への収納当初に電解液を保液する凹凸部が形成され、電解液の含浸によって凹凸部が略フラットになるように構成したものを用いたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the electrochemical device of the present invention includes a positive electrode material, a negative electrode material, a separator interposed between the positive electrode material and the negative electrode material, and an electrolyte in a bottomed case. In an electrochemical element whose opening is sealed with a sealing body, a concavo-convex part is formed that retains the electrolytic solution when the separator is initially stored in the bottomed case, and the concavo-convex part is made substantially flat by impregnation with the electrolytic solution. It is characterized by using a composition.
本発明の電気化学素子は、セパレータが有底ケース内への収納当初に電解液を保液する凹凸部が形成され、正極材との間の凹凸部からなる隙間に電解液を保液することにより、正極材が直接電解液と接触し吸液含浸が促進された後、電解液を含浸したセパレートが略フラットな状態となり、セパレータの占有体積も減ることで負極材の容量を減少させることなく、放電時に正極材の電解液が枯れることを抑制し、有底ケース内の活物質の利用率を向上させて電気化学素子の放電性能を向上させることが可能である。 In the electrochemical device of the present invention, the separator is formed with a concavo-convex portion for retaining the electrolyte solution at the beginning of storage in the bottomed case, and the electrolyte solution is retained in the gap formed by the concavo-convex portion with the positive electrode material. Thus, after the positive electrode material comes into direct contact with the electrolytic solution and the liquid absorption impregnation is promoted, the separator impregnated with the electrolytic solution becomes a substantially flat state, and the volume occupied by the separator is also reduced without reducing the capacity of the negative electrode material. In addition, it is possible to improve the discharge performance of the electrochemical device by suppressing the electrolyte solution of the positive electrode material from dying during discharge and improving the utilization factor of the active material in the bottomed case.
本発明の第1の発明においては、正極材と負極材とこの正極材および負極材の間に介在したセパレータと電解液を有底ケースに収納し、有底ケースの開口部を封口体で密封した電気化学素子において、セパレータが有底ケース内への収納当初に電解液を保液する凹凸部が形成され、電解液の含浸によって凹凸部が略フラットになるように構成したものを用いたことにより、正極材との間の凹凸部からなる隙間に電解液を保液して正極材が直接電解液と接触し吸液含浸が促進された後、電解液を含浸したセパレートが略フラットな状態となり、セパレータの占有体積も減ることで負極材の容量を減少させることなく、放電時に正極材の電解液が枯れることを抑制し、有底ケース内の活物質の利用率を向上させて電気化学素子の放電性能を向上させることが可能である。 In the first aspect of the present invention, the positive electrode material, the negative electrode material, the separator interposed between the positive electrode material and the negative electrode material, and the electrolytic solution are accommodated in the bottomed case, and the opening of the bottomed case is sealed with the sealing body. In the electrochemical device, the separator was formed so that the uneven portion for retaining the electrolytic solution was formed at the beginning of storage in the bottomed case, and the uneven portion was made substantially flat by impregnation with the electrolytic solution. The electrolyte solution is retained in the gap between the positive electrode material and the positive electrode material, and the positive electrode material comes into direct contact with the electrolyte solution and the liquid absorption impregnation is promoted, and then the separator impregnated with the electrolyte solution is substantially flat. Therefore, by reducing the volume occupied by the separator, the capacity of the negative electrode material is not reduced, and the electrolyte of the positive electrode material is prevented from withstanding during discharge, and the utilization rate of the active material in the bottomed case is improved. Improve device discharge performance Rukoto is possible.
本発明の第2の発明において、セパレータに連なる複数の凹凸部を形成したことにより、多量の電解液の保液が可能となり、正極材への吸液含浸が促進され、放電時に正極材の電解液が枯れず、活物質の利用率を向上させて電気化学素子の放電性能を向上させることができる。 In the second invention of the present invention, by forming a plurality of concave and convex portions connected to the separator, it is possible to retain a large amount of electrolytic solution, promote liquid absorption impregnation into the positive electrode material, and perform electrolysis of the positive electrode material during discharge. The liquid does not wither, and the utilization factor of the active material can be improved to improve the discharge performance of the electrochemical device.
本発明の第3の発明において、セパレータに形成した凹凸部が有底ケースの開口部側方向のセパレータの端部に通じるように形成したことにより、有底ケースの開口部より注液した電解液を容易に保液することが可能となり、電解液を保液することで正極材への吸液含浸が促進され、活物質の利用率を向上させて電気化学素子の放電性能を向上させることができる。 In the third invention of the present invention, an electrolytic solution poured from the opening of the bottomed case by forming the uneven portion formed in the separator so as to communicate with the end of the separator in the direction of the opening of the bottomed case Can be easily retained, and by retaining the electrolyte solution, impregnation of the positive electrode material can be promoted, and the utilization rate of the active material can be improved to improve the discharge performance of the electrochemical device. it can.
本発明の第4の発明において、セパレータに成形した凹凸部がセパレータの端部に対して、傾斜した角度で形成したことにより、電解液を含浸したセパレータの凹凸部が延びる際の抵抗が低減でき、効率よくセパレータが略フラット状態になり、負極材の減少を抑制できる。 In the fourth aspect of the present invention, the unevenness formed on the separator is formed at an inclined angle with respect to the end of the separator, so that the resistance when the unevenness of the separator impregnated with the electrolyte extends can be reduced. The separator is efficiently in a substantially flat state, and the decrease in the negative electrode material can be suppressed.
本発明の第5の発明において、セパレータに成形した凹凸部が正極材に接触していることにより、正極材に電解液が直接接触でき、正極材の電解液を吸液含浸が促進され、また、セパレータの凹凸部が延びる際の抵抗が低減できる。 In the fifth invention of the present invention, since the uneven portion formed in the separator is in contact with the positive electrode material, the electrolyte solution can be in direct contact with the positive electrode material, so that the electrolyte solution of the positive electrode material is absorbed and impregnated, and And the resistance at the time of the uneven part of a separator extending can be reduced.
本発明の第6の発明において、セパレータに成形した凹凸部の高さがセパレータの端部に近づくにつれて、低くなる形状としたことにより、電解液を含浸したセパレータの凹凸部が延びる際の抵抗が低減でき、略フラット状態になり易くなる。 In the sixth aspect of the present invention, since the height of the concavo-convex portion formed on the separator becomes lower as it approaches the end of the separator, the resistance when the concavo-convex portion of the separator impregnated with the electrolyte extends is increased. It can be reduced and it becomes easy to become a substantially flat state.
本発明の第7の発明において、セパレータは有底ケースの開口部側に凹凸部を形成したことにより、正極材の吸液含浸されにくい部分に直接電解液が接触可能となり、吸液含浸
が正極材全体に満遍なく促進される。
In the seventh aspect of the present invention, since the separator has an uneven portion on the opening side of the bottomed case, the electrolytic solution can directly contact the portion of the positive electrode material that is difficult to absorb and impregnate, and the impregnation of the absorbent is positive. It is promoted evenly throughout the material.
本発明の第8の発明において、筒を形成するように巻回したセパレータの巻回される終端側に、凹凸部のない平滑面としたことにより、電解液を含浸したセパレータの凹凸部が延びる際の先端ガイドとなり、効率よくセパレータが略フラット状態になり、負極材の減少を抑制できる。 In the eighth aspect of the present invention, the uneven surface of the separator impregnated with the electrolyte extends by providing a smooth surface without the uneven portion on the winding end side of the separator wound so as to form a cylinder. As a result, the separator is effectively in a substantially flat state, and the decrease in the negative electrode material can be suppressed.
本発明の第9の発明において、電気化学素子が電池であることにより、正極材が直接電解液と接触し吸液含浸が促進され、セパレータの占有体積も減ることで負極材の容量を減少させることなく、放電時に正極材の電解液が枯れることを抑制し、有底ケース内の活物質の利用率を向上させて電池の放電性能を向上させることが可能である。 In the ninth aspect of the present invention, since the electrochemical element is a battery, the positive electrode material comes into direct contact with the electrolytic solution, the liquid absorption impregnation is promoted, and the capacity of the negative electrode material is reduced by reducing the occupied volume of the separator. Therefore, it is possible to improve the discharge performance of the battery by suppressing the electrolyte solution of the positive electrode material from dying during discharge and improving the utilization factor of the active material in the bottomed case.
本発明の第10の発明において、電池が乾電池であることにより、強負荷の放電性能を必要とされる高機能な電子機器への対応が可能となり、生産効率の向上もよく高品質で信頼性の高い大容量で放電性能向上したハイパワーな乾電池となる。 In the tenth aspect of the present invention, since the battery is a dry battery, it is possible to cope with a high-performance electronic device that requires a heavy load discharge performance, and the production efficiency is improved and the quality is high and the reliability is improved. A high-power battery with high capacity and improved discharge performance.
本発明の第11の発明において、有底ケース内に正極材と負極材とこの正極材と負極材の間にセパレータを介在させ、電解液と共に収納し、有底ケースの開口部を封口体を介して密閉する電気化学素子の製造方法において、セパレータに電解液を保液する凹凸部を成形した後に有底ケース内に収納し、電解液を注液して吸液含浸させ、セパレータに形成した凹凸部を略フラットになるように成形することにより、正極材の吸液含浸時間が削減でき、負極材の容量の減少の抑制が可能となり、生産効率が向上し、放電性能向上した電気化学素子を製造することが可能となる。 In an eleventh aspect of the present invention, a positive electrode material, a negative electrode material, a separator is interposed between the positive electrode material and the negative electrode material in the bottomed case, and is stored together with the electrolyte, and the opening of the bottomed case is sealed with a sealing body. In the manufacturing method of the electrochemical element that is sealed through, the concave and convex portions for holding the electrolytic solution are formed in the separator, and then stored in the bottomed case, and the electrolytic solution is injected and liquid-absorbed and impregnated to form the separator. Electrochemical element that can reduce the impregnation time of the positive electrode material, suppress the decrease of the capacity of the negative electrode material, improve the production efficiency, and improve the discharge performance by forming the uneven part to be almost flat Can be manufactured.
本発明の第12の発明において、電解液を注液後、有底ケース内を真空状態にして電解液を吸液含浸することにより、正極材への吸液含浸量が増加でき、吸液含浸時間の削減が可能となる。 In the twelfth aspect of the present invention, after injecting the electrolytic solution, the inside of the bottomed case is evacuated and impregnated with the electrolytic solution. Time can be reduced.
本発明の第13の発明において、電気化学素子が電池であることにより、正極材の吸液含浸時間が削減でき、生産効率の向上した電池を製造することが可能となる。 In the thirteenth aspect of the present invention, since the electrochemical element is a battery, the time for impregnating the positive electrode material with liquid can be reduced, and a battery with improved production efficiency can be manufactured.
本発明の第14の発明において、電池が乾電池であることもより、正極材への電解液の吸液含浸の促進が可能となり、吸液含浸時間の削減ができる。 In the fourteenth aspect of the present invention, since the battery is a dry battery, it is possible to promote the liquid material impregnation of the electrolyte into the positive electrode material, and the liquid absorption impregnation time can be reduced.
本発明の第15の発明において、中空状に成形した乾電池用正極材を有底ケース内に収納し、セパレータに電解液を保液する凹凸部を成形後、筒状に巻回し、有底ケース内に収納した正極材の中空部に収納した後、電解液を注液して正極材とセパレータに吸液含浸させ、セパレータに形成した凹凸部を略フラットになるように成形し、ゲル状の負極材を収納して、負極集電体を具備した封口板で有底ケースの開口部を絶縁ガスケットを介して、かしめ封口することにより、生産効率の向上ができ、高品質で信頼性のある大容量で放電性能向上したハイパワーな乾電池としての電気化学素子の製造が可能となる。 In the fifteenth aspect of the present invention, a hollow battery-formed positive electrode material is housed in a bottomed case, and an uneven portion for retaining an electrolyte solution is formed on a separator, and then wound into a cylindrical shape to form a bottomed case After being accommodated in the hollow part of the positive electrode material accommodated in the inside, the electrolyte solution is injected, the positive electrode material and the separator are impregnated with liquid absorption, and the concavo-convex part formed on the separator is shaped to be substantially flat, By containing the negative electrode material and sealing the opening of the bottomed case with an insulating gasket with a sealing plate equipped with a negative electrode current collector, production efficiency can be improved, and high quality and reliability are achieved. It is possible to manufacture an electrochemical device as a high-power dry battery having a large capacity and improved discharge performance.
本発明の第16の発明において、有底ケースの開口部より中空円筒状に成形した正極材とゲル状の負極材とを筒状のセパレータを介して電解液と共に収納後、有底ケースの開口部に封口体を載置して、かしめ封口する電気化学素子の製造装置において、正極材を収納した有底ケースを搬入する搬入部と、搬入した有底ケースを保持する回転盤と、回転盤を駆動させる駆動部と、セパレータに保液するための凹凸部を成形する成形部と、セパレータを帯状のセパレータより筒状に成形する巻回部と、セパレータを有底ケース内に挿入する挿入部と、次工程に搬送する搬送部で構成したことにより、正極材の吸液含浸時間が削減でき、負極材の容量の減少の抑制が可能となり、生産効率が向上でき、放電性能向上し
た乾電池とした電気化学素子を製造することが可能となる。
In the sixteenth aspect of the present invention, the positive electrode material formed in a hollow cylindrical shape from the opening of the bottomed case and the gelled negative electrode material are stored together with the electrolytic solution through the cylindrical separator, and then the bottomed case opening is opened. In an electrochemical device manufacturing apparatus in which a sealing body is placed and sealed by caulking, a loading portion for carrying a bottomed case containing a positive electrode material, a turntable for holding the carried bottomed case, and a turntable A drive unit that drives the separator, a molding unit that molds the concavo-convex part for retaining the liquid in the separator, a winding unit that molds the separator into a cylindrical shape from the strip-shaped separator, and an insertion unit that inserts the separator into the bottomed case And a dry cell with improved discharge performance, which can reduce the liquid material impregnation time of the positive electrode material, can suppress the decrease in the capacity of the negative electrode material, and can improve the production efficiency. Electrochemical element It is possible to elephants.
本発明の第17の発明において、成形部として、帯状のセパレータを送る送りローラと帯状のセパレータに保液するための凹凸部を成形する成形ローラで構成したことにより、連続した生産性の高い能力でセパレータに凹凸部を成形することが可能となる。 In the seventeenth aspect of the present invention, the molding part is composed of a feed roller that feeds the strip-shaped separator and a molding roller that molds the concavo-convex part for retaining the liquid in the strip-shaped separator. Thus, it is possible to form the uneven portion on the separator.
以下、アルカリマンガン乾電池を例として、本発明の一実施の形態における電気化学素子について、図を参照しながら説明する。なお、本発明の電気化学素子については、アルカリマンガン乾電池以外の電池や、キャパシタ等が該当する。 Hereinafter, an electrochemical element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, taking an alkaline manganese dry battery as an example. In addition, about the electrochemical element of this invention, batteries other than an alkaline manganese battery, a capacitor, etc. correspond.
また、以下に示す実施の形態は本発明を具体化した一例であって、本発明を説明するために掲げた例えば外径14mm、高さ50mmのアルカリマンガン乾電池であるLR6として一例を示すもので、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 Further, the embodiment described below is an example embodying the present invention, and an example is shown as LR6, which is an alkaline manganese dry battery having an outer diameter of 14 mm and a height of 50 mm, for example, for explaining the present invention. However, it does not limit the technical scope of the present invention.
(実施の形態1)
以下、本発明の一実施の形態であるアルカリマンガン乾電池の構成について、図を参照して説明する。図1に示すように、有底部に正極端子1となる凸部を設け有底円筒状に形成した正極端子一体型の有底ケース4に、有底ケース4の内周面に接する中空円筒形状に粉末状の正極合剤を圧縮成形した正極材3が収納され、この正極材3の中空部に底部セパレータ8と筒状セパレータ2で隔てられた電解液(図示せず)とゲル状の負極材5が収納されている。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the configuration of an alkaline manganese dry battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a hollow cylindrical shape in contact with the inner peripheral surface of the bottomed
また、筒状セパレータ2には電解液を保液するための凹凸部が収納当初に成形され、電解液が含浸され、筒状セパレータに形成された凹凸部は延ばされて略フラットの状態となり、負極材5が収納されることで、正極材3と負極材5の間に密着して介在する。
Further, the
さらに、有底ケース4の開口部は絶縁ガスケット9を介して、封口板7によって封口されると共に負極材5に挿入した負極集電棒6を接続し負極端子となる封口板7が、取り付けられて円筒形のアルカリマンガン乾電池10を構成している。
Further, the opening of the bottomed
なお、アルカリマンガン乾電池10の品種により収納する正極材3は粉末状の正極合剤を中空円筒形状に圧縮成形した正極材3を複数個積み重ねて収納し、乾電池の容量に合わせて、複数個、例えば2〜6個の正極材3を収納してもよい。
The
また、正極合剤は二酸化マンガンと黒鉛とを90:10の重量比で混合した混合物とアルカリ性の電解液とを100:3の重量比で混合し、十分に攪拌した後、フレーク状に圧縮成形した。また、アルカリ性の電解液には、40重量%の水酸化ナトリウム水溶液を用い、フレーク状の正極合剤を粉砕して粉末状にしてふるいによって分級し、10〜100メッシュのものを中空円筒形に圧縮成形してペレット状の正極材3を得た。この正極材3を本発明の一実施の形態においては、有底ケース4内に4個の正極材3を収納した。
The positive electrode mixture was prepared by mixing a mixture of manganese dioxide and graphite in a weight ratio of 90:10 and an alkaline electrolyte in a weight ratio of 100: 3, sufficiently stirring, and then compression-molding into flakes. did. In addition, a 40% by weight sodium hydroxide aqueous solution is used as the alkaline electrolyte, and the flaky positive electrode mixture is pulverized and powdered and classified by sieving. The pelletized
次に図2に示すように筒状セパレータ2に電解液を保液するための凹凸部11を縦方向に成形して円筒状に巻回した筒状セパレータ2を作製する。また、凹凸部11は筒状セパレータ2の端部に通じている。さらに、筒状セパレータ2の巻回する回数はアルカリマンガン乾電池10の品種により決定され、本発明の一実施の形態においては3巻きの巻回回数を有した筒状セパレータ2とした。
Next, as shown in FIG. 2, the
なお、筒状セパレータ2はイオンのみを透過する微孔性フィルムとして再生セルロースを用い、その両面に化学繊維からなる不織布をラミネートしており、厚みは0.02mmから0.3mmが好ましい。また、筒状セパレータ2に成形した凹凸部11の高さが筒状
セパレータ2の端部、即ち巻回される終端側に近づくにつれて、低くなる形状としても良い。それにより凹凸部11を伸ばす際、容易に延ばすことが可能となる。
The
次に、筒状セパレータ2の直径より大きい幅を持つ正方形に成形した底部セパレータ8で筒状セパレータ2を包んだ状態で、正極材3の中空部の内周に沿わして収納する。なお、底部セパレータ8も筒状セパレータ2と同様にイオンのみを透過する微孔性フィルムとして再生セルロースを用い、その両面に化学繊維からなる不織布をラミネートしている。
Next, the
図3(a)は筒状セパレータ2を正極材3の中空部に収納した有底ケース4の横断面図を示す。筒状セパレータ2に成形した凹凸部11と正極材3との間に作られた隙間部13が作られ、その隙間部13と筒状セパレータ2の中空部に電解液(図示せず)を注液し、正極材3に電解液が吸液含浸する時間放置する。
FIG. 3A shows a cross-sectional view of the bottomed
従来技術では、筒状のセパレータの内側に電解液が注液され、正極材と電解液とが直接接触することなく、セパレータに含浸された電解液が正極材と接して、正極材に含浸されていた。特に毛細管現象を利用してセパレータ全体に電解液が含浸されるため、セパレータと電解液が直接接触していない部分には電解液の含浸状態が悪い課題も発生していた。 In the prior art, an electrolytic solution is injected inside a cylindrical separator, and the positive electrode material and the electrolytic solution are not in direct contact with each other, and the electrolytic solution impregnated in the separator is in contact with the positive electrode material and impregnated in the positive electrode material. It was. In particular, since the entire separator is impregnated with the electrolytic solution using the capillary phenomenon, there is a problem that the impregnated state of the electrolytic solution is poor in a portion where the separator and the electrolytic solution are not in direct contact.
本発明では、上記のように、隙間部13に電解液が注液され保液されるので、電解液と正極材3が直接接触することになり、正極材3への吸液含浸が促進される。
In the present invention, as described above, the electrolytic solution is injected and retained in the
図3(b)は、吸液含浸時間放置した後にゲル状の負極材5を収納した有底ケース4の横断面図を示す。電解液を含浸した筒状セパレータ2は柔軟性が増し、また筒状セパレータ2に成形した凹凸部11内の電解液は正極材2に吸液含浸され、その凹凸部11と正極材3との間に作られた隙間部13の電解液は減少し、筒状セパレータ2の中空部に収納した電解液に中空部側より押され凹凸部11は延び、略フラットに近い状態となる。
FIG. 3B shows a cross-sectional view of the bottomed
その状態において、ゲル状の粘度をもった負極材5を筒状セパレータ2の中空部に収納することで、筒状セパレータ2の中空部側より外周方向に圧力が働き、筒状セパレータ2に成形した凹凸部11はさらに変形して一段と延ばされ、さらに略フラットな状態となり、正極材3の内周に筒状セパレータ2の外周が密着した状態となる。また、凹凸部11が正極材3の内周に接触していることで、凹凸部11を延ばすための接触抵抗が少なくなっている。
In this state, the
なお、ゲル状の負極材4はゲル化剤としてポリアクリル酸ナトリウムと、アルカリ電解液として40重量%の水酸化ナトリウム水溶液と、負極活物質として亜鉛粉末とを1:33:66の重量比で混合している。
Note that the gelled
その後、図1に示すように周縁に絶縁ガスケット9が装着され負極端子である封口板7の中央部の負極集電棒6を負極材5に挿入しながら、有底ケース4の開口部に装着して、有底ケース4の開口部を内側方向に折り曲げてかしめ封口し密閉したアルカリマンガン乾電池10を作製した。
After that, as shown in FIG. 1, the insulating gasket 9 is attached to the periphery, and the negative electrode current collector rod 6 at the center of the sealing plate 7 serving as the negative electrode terminal is inserted into the
多くの電解液を吸液含浸した正極材3は放電時、電解液が枯れることなく活物質が利用される。このことで活物質の有効利用率が向上し、高負荷放電性能が向上したアルカリマンガン乾電池となる。
The
以下、本発明の一実施の形態に関わるアルカリマンガン乾電池の製造方法と製造装置について図を参照しながら詳細に説明するが、本発明は、これらのみに限定されない。 Hereinafter, although the manufacturing method and manufacturing apparatus of the alkaline manganese dry battery concerning one embodiment of this invention are demonstrated in detail, referring a figure, this invention is not limited only to these.
図4に示すように、有底ケース4を搬入する搬入部である搬入コンベア31が回転盤32に接続され、回転盤32には底部セパレータ8を保持して筒状セパレータ2を有底ケース4内に挿入する挿入部36を配置している。
As shown in FIG. 4, a carry-in
さらに筒状セパレータ2の元となる帯状セパレータ30に凹凸部11を成形する成形部34と、成形部34に接続された帯状セパレータ30を巻回して筒状の筒状セパレータ2に構成する巻回部35が、挿入部36上に備わっている。この成形部34と巻回部35に帯状セパレータ30が通過することで、電解液を保液することが可能な凹凸部11を形成した筒状セパレータ2が成形される。
Further, a winding part configured to form the cylindrical
ここで、成形部34と巻回部35をさらに図を参照しながら説明する。図5に示すように帯状セパレータ30を成形部34と巻回部35に装着する。成形部34では、送りローラ41で帯状セパレータ30を成形ローラ42に送り、成形ローラ42の表面には凹凸が形成しており、成形ローラ42を通過した帯状セパレータ30に凹凸部11を成形した。
Here, the shaping | molding
なお、図5では縦方向のみの凹凸部11を成形したが、成形ローラ42の表面の凹凸を斜めに形成することで、帯状セパレータ30に斜めの凹凸部11が成形される。また、凹凸部11の範囲、長さは成形ローラ42の凹凸を変更することで、帯状セパレータ30の凹凸部11を規定できる。
In FIG. 5, the
さらに、凹凸部11を形成した帯状セパレータ30は、巻回部35の巻回ピン43で補助ローラ44と巻回ガイドに挟まれて、巻回される。なお、筒状セパレータ2の巻回する回数はアルカリマンガン乾電池10の品種により決定されるが、本発明の一実施の形態においては3巻きの巻回回数を有した筒状セパレータ2とした。巻回後、切断カッタ46により切断され、凹凸部11を成形した筒状セパレータ2を作製した。
Further, the belt-
次に筒状セパレータ2を図4に示すように回転盤33に保持された底部セパレータ8で包み込む状態で、巻回ピン43が移動して、正極材3の中空部に挿入し装着した。その後、回転盤32は駆動部33で駆動され、筒状セパレータ2を中空部に装着した正極材3を収納した有底ケース4を回転盤33の出口に搬送し、搬送部である搬送コンベア37で次工程に搬送される。
Next, as shown in FIG. 4, in a state where the
次工程に搬送した有底ケース4に電解液を注液し、正極材3に電解液が吸液含浸する時間放置した後、ゲル状の負極材5を収納し、有底ケース4の開口部を絶縁ガスケット9を装着した封口板7を介して、かしめ封口し密閉して本発明の一実施の形態であるアルカリマンガン乾電池を作製した。
An electrolyte is poured into the bottomed
なお、正極材3の中空部に筒状セパレータ2を収納後、電解液を注液し、回転盤33の出口まで搬送し、搬送コンベア37で次工程に搬送しても構わない。さらに正極材3に電解液が吸液含浸させる際に、有底ケース4内を真空状態にし、筒状セパレータ2や底部セパレータ8および正極材3の内部に保有している空気を抜き去ることで、その空気のスペースに電解液が入り込み、吸液含浸時間がさらに短縮できる。
In addition, after accommodating the
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2では、筒状セパレータ2の凹凸部11が図6に示すように筒状セパレータ2の端部15に対して、傾斜した角度で凹凸部11を形成した筒状セパレータ2を、図1に示すように正極材3の中空部に収納した以外は実施の形態1と同様な構成のアルカリマンガン乾電池である。
(Embodiment 2)
In
まず、図5に示すように成形部34で送りローラ41で送られた帯状セパレータ30が
、成形ローラ42で凹凸部11を成形した。図5では成形ローラ42の表面に縦方向の凹凸が設けられているが、図6に示す斜めに傾斜した凹凸部11の場合、成形ローラ42の表面に成形ローラ42の中心軸に対して、傾斜した凹凸を設けた。
First, as shown in FIG. 5, the strip-shaped
凹凸部11を形成した帯状セパレータ30を巻回部35で、筒状に巻回後、切断して傾斜した角度の凹凸部11を形成した筒状セパレータ2を作製した。
After winding the strip-shaped
なお、筒状セパレータ2に成形した凹凸部11の傾斜した角度は端部15に対して60°以下が好ましく、最も好ましいのは45°である。60°を超える角度に傾斜させると、電解液の保液に対しては顕著な効果を発するが、電解液を含浸し負極材5で凹凸部11を伸ばす方向に押圧が作用した場合、筒状セパレータ2の凹凸部11のフラットになる状態が悪く、筒状セパレータ2の有底ケース4内での占有体積が増してしまう。そのことにより負極材5の収納容量が減少する。
The inclined angle of the concavo-
次に傾斜した角度の凹凸部11を形成した筒状セパレータ2を図3(a)に示すように正極材3の中空部に底部セパレータ8と共に収納し、隙間部13と筒状セパレータ2の中空部に電解液(図示せず)を注液し、正極材3に電解液が吸液含浸する時間放置する。正極材3の内周は直接電解液に接触することで、正極材3の電解液を吸液含浸が促進される。
Next, as shown in FIG. 3A, the
その後、図3(b)のようにゲル状の負極材5を収納し、筒状セパレータ2の傾斜した角度の凹凸部11が伸ばされ略フラットな状態となり、正極材3の内周と筒状セパレータ2の外周が密着した。さらに有底ケース4の開口部を絶縁ガスケット9を装着した封口板7を介して、かしめ封口し密閉して本発明の一実施の形態であるアルカリマンガン乾電池10を作製した。
Thereafter, as shown in FIG. 3B, the gelled
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3では、筒状セパレータ2の凹凸部11が図7に示すように筒状に形成するように巻回した筒状セパレータ2の巻回される終端側に、凹凸部11のない平滑面12がある以外は実施の形態1と同様な構成のアルカリマンガン乾電池である。
(Embodiment 3)
In
まず、図5に示すように成形部34で送りローラ41で送られた帯状セパレータ30が、成形ローラ42で凹凸部11を成形した。凹凸部11を形成した帯状セパレータ30を巻回部35で、筒状に巻回した後、切断する際に凹凸部11の端部を切断せずに平滑面12を残して切断し、巻回される終端側に、凹凸部11のない平滑面12がある筒状セパレータ2を作製した。
First, as shown in FIG. 5, the strip-shaped
次に筒状セパレータ2を図3(a)に示すように正極材3の中空部に底部セパレータ8と共に収納し、隙間部13と筒状セパレータ2の中空部に電解液(図示せず)を注液し、正極材3に電解液が吸液含浸する時間放置する。
Next, as shown in FIG. 3A, the
その後、図3(b)のようにゲル状の負極材5を収納し、筒状セパレータ2の凹凸部11が伸ばされる際に凹凸部11のない平滑面12が凹凸部11を延ばす方向に延び易くなるようにガイド的な役割を果たし、略フラットな状態になり易くして、正極材3の内周と筒状セパレータ2の外周が密着した。さらに有底ケース4の開口部を絶縁ガスケット9を装着した封口板7を介して、かしめ封口し密閉して本発明の一実施の形態であるアルカリマンガン乾電池10を作製した。
After that, the gelled
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4では、筒状セパレータ2の電解液を保液する凹凸部11が、図8
(a),(b)に示すように有底ケースの開口部側に凹凸部を形成しており、即ち筒状セパレータ2の中間部より端面に掛けて形成している以外は実施の形態1と同様な構成のアルカリマンガン乾電池である。
(Embodiment 4)
In
As shown in (a) and (b), the first embodiment is the same as the first embodiment except that an uneven portion is formed on the opening side of the bottomed case, that is, formed so as to extend from the intermediate portion of the
まず、図5に示すように成形部34で送りローラ41で送られた帯状セパレータ30が、成形ローラ42で凹凸部11を成形した。図5では成形ローラ42の表面に縦方向の凹凸が設けられているが、図8(a),(b)に示す筒状セパレータ2の中間部より端面に掛けて形成した凹凸部11の場合、成形ローラ42の表面に成形ローラ42の中間部より端部にかけて凹凸を設けた。
First, as shown in FIG. 5, the strip-shaped
凹凸部11を形成した帯状セパレータ30を巻回部35で、筒状に巻回後、切断して筒状セパレータ2の中間部より端面に掛けて形成した凹凸部11を持つ筒状セパレータ2を作製した。なお、実施の形態3の図7で示したような平滑面12を設けても良い。
The
図3(a)に示すように正極材3の中空部に底部セパレータ8と共に収納し、隙間部13と筒状セパレータ2の中空部に電解液(図示せず)を注液し、正極材3に電解液が吸液含浸する時間放置する。
As shown in FIG. 3 (a), the bottom separator 8 is housed in the hollow portion of the
筒状セパレータ2の内側に注液した電解液が毛細管現象により有底ケース4の開口部の方向に這い上がる分と開口部側では電解液が直接正極材3の内周に接触することにより、正極材3への吸液含浸が促進される。
As the electrolyte injected into the inside of the
その後、図3(b)のようにゲル状の負極材5を収納し、筒状セパレータ2の凹凸部11が伸ばされ略フラットな状態となり、正極材3の内周と筒状セパレータ2の外周が密着した。さらに有底ケース4の開口部を絶縁ガスケット9を装着した封口板7を介して、かしめ封口し密閉して本発明の一実施の形態であるアルカリマンガン乾電池10を作製した。
Thereafter, as shown in FIG. 3B, the gelled
以上により、電解液を含浸させた後のセパレータ2は、含浸前に比べ、セパレータ21が占有する空間が減り、負極材5を収納できる空間を有効に活用できる高容量なアルカリマンガン乾電池ができるようになる。なお、本発明におけるセパレータ2は、2つ以上の複数のセパレータで構成されていてもよい。さらに、凹凸部11を設けたセパレータと凹凸部11を設けないフラットなセパレータとを組み合わせて用いてもよい。
As described above, the
以上のように、本発明によれば、正極材とセパレータとに効率良く電解液を含浸させることができ、また電解液を含浸させた後のセパレータが占有するる空間を小さくすることができる。その結果、高容量な電気化学素子およびその製造方法を提供でき、強負荷の放電性能を必要とされる高機能な電子機器、例えば、デジタルカメラや携帯音楽プレーヤ用電源として有用である。 As described above, according to the present invention, the positive electrode material and the separator can be efficiently impregnated with the electrolytic solution, and the space occupied by the separator after impregnating the electrolytic solution can be reduced. As a result, it is possible to provide a high-capacity electrochemical device and a method for producing the same, and it is useful as a power source for highly functional electronic devices that require high load discharge performance, such as digital cameras and portable music players.
1 正極端子
2 筒状セパレータ
3 正極材
4 有底ケース
5 負極材
6 負極集電棒
7 封口板
8 底部セパレータ
9 絶縁ガスケット
10 アルカリマンガン乾電池
11 凹凸部
12 平滑面
13 隙間部
15 端部
30 帯状セパレータ
31 搬入コンベア
32 回転盤
33 駆動部
34 成形部
35 巻回部
36 挿入部
37 搬送コンベア
41 送りローラ
42 成形ローラ
43 巻回ピン
44 補助ローラ
45 巻回ガイド
46 切断カッタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (17)
材の中空部に収納した後、前記電解液を注液して前記正極材と前記セパレータに吸液含浸させ、前記セパレータに形成した凹凸部を略フラットになるように成形し、ゲル状の負極材を収納して、負極集電体を具備した封口板で前記有底ケースの開口部を絶縁ガスケットを介して、かしめ封口することを特徴とする請求項14に記載の電気化学素子の製造方法。 The positive electrode material for a dry battery formed into a hollow shape is housed in the bottomed case, and after forming an uneven portion for retaining an electrolyte solution in the separator, it is wound into a cylindrical shape and stored in the bottomed case. After being accommodated in the hollow portion of the positive electrode material, the electrolyte solution is injected to impregnate the positive electrode material and the separator with liquid, and the uneven portion formed on the separator is formed to be substantially flat, 15. The electrochemical device according to claim 14, wherein the negative electrode material is accommodated, and the opening of the bottomed case is caulked and sealed with an insulating gasket with a sealing plate having a negative electrode current collector. Method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007257306A JP2009087803A (en) | 2007-10-01 | 2007-10-01 | ELECTROCHEMICAL DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND ITS MANUFACTURING DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007257306A JP2009087803A (en) | 2007-10-01 | 2007-10-01 | ELECTROCHEMICAL DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND ITS MANUFACTURING DEVICE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009087803A true JP2009087803A (en) | 2009-04-23 |
Family
ID=40660948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007257306A Pending JP2009087803A (en) | 2007-10-01 | 2007-10-01 | ELECTROCHEMICAL DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND ITS MANUFACTURING DEVICE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009087803A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111342000A (en) * | 2019-11-18 | 2020-06-26 | 四川新敏雅电池科技有限公司 | A pole piece anti-dead fold device |
CN111919308A (en) * | 2018-04-06 | 2020-11-10 | 三洋电机株式会社 | Battery |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5252623U (en) * | 1975-10-14 | 1977-04-15 | ||
JPS5430432A (en) * | 1977-08-10 | 1979-03-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Paper dry cell and method of making same |
JPS5733081U (en) * | 1980-08-05 | 1982-02-20 | ||
JPS61114467A (en) * | 1984-11-08 | 1986-06-02 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | Method for manufacturing battery separators |
JPH07326370A (en) * | 1994-05-30 | 1995-12-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Cylindrical alkaline battery |
JP2002319387A (en) * | 2001-02-19 | 2002-10-31 | Toyobo Co Ltd | Alkaline battery separator |
JP2003132870A (en) * | 2001-10-26 | 2003-05-09 | Toyobo Co Ltd | Secondary battery separator comprising a resin composition mainly composed of polyolefin having a hydrophilic functional group |
-
2007
- 2007-10-01 JP JP2007257306A patent/JP2009087803A/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5252623U (en) * | 1975-10-14 | 1977-04-15 | ||
JPS5430432A (en) * | 1977-08-10 | 1979-03-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Paper dry cell and method of making same |
JPS5733081U (en) * | 1980-08-05 | 1982-02-20 | ||
JPS61114467A (en) * | 1984-11-08 | 1986-06-02 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | Method for manufacturing battery separators |
JPH07326370A (en) * | 1994-05-30 | 1995-12-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Cylindrical alkaline battery |
JP2002319387A (en) * | 2001-02-19 | 2002-10-31 | Toyobo Co Ltd | Alkaline battery separator |
JP2003132870A (en) * | 2001-10-26 | 2003-05-09 | Toyobo Co Ltd | Secondary battery separator comprising a resin composition mainly composed of polyolefin having a hydrophilic functional group |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111919308A (en) * | 2018-04-06 | 2020-11-10 | 三洋电机株式会社 | Battery |
US12288886B2 (en) | 2018-04-06 | 2025-04-29 | Panasonic Energy Co., Ltd. | Battery |
CN111342000A (en) * | 2019-11-18 | 2020-06-26 | 四川新敏雅电池科技有限公司 | A pole piece anti-dead fold device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7006346B2 (en) | Positive electrode of an electric double layer capacitor | |
CN105513828B (en) | A kind of lithium-ion capacitor composite negative plate and preparation method thereof, lithium-ion capacitor | |
CN104934642A (en) | Lithium ion battery core and lithium ion battery | |
CN103718359B (en) | Alkaline battery | |
US7288126B2 (en) | Battery cells having improved power characteristics and methods of manufacturing same | |
EP4261925A1 (en) | Current collector having pore-forming functional coating layer, electrode sheet and battery | |
CN115249847A (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
KR20130071813A (en) | Apparatus and method for sealing pouch for secondary battery | |
CN102044698B (en) | High-power lithium ion battery and preparation method thereof | |
CN106025369A (en) | Lithium ion battery | |
TW201530865A (en) | Pouch type case, battery cell, and method of manufacturing battery cell | |
JP7141954B2 (en) | flat button battery | |
US8182941B2 (en) | Alkaline dry battery and method for producing the same | |
CN1956241A (en) | Cell having film outer casing | |
JP5070833B2 (en) | Cylindrical battery manufacturing method and manufacturing apparatus thereof | |
JP2009087803A (en) | ELECTROCHEMICAL DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND ITS MANUFACTURING DEVICE | |
CN204966579U (en) | Anodal post of inferior battery of lithium | |
CN116417575B (en) | Multilayer composite pole piece, energy storage device and preparation method | |
CN205960127U (en) | Lithium ion battery | |
JP5262046B2 (en) | Dry cell, method for manufacturing the same, and apparatus for manufacturing the same | |
JPH10302842A (en) | Wound secondary battery | |
CN208272050U (en) | A kind of silicium cathode soft bag lithium ionic cell core strueture | |
CN222673165U (en) | Soft package battery capable of improving cathode utilization rate | |
JP5125177B2 (en) | Cylindrical battery | |
EP0847096A1 (en) | Cylindrical battery with spirally wounded electrode assembly |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100715 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20100806 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120203 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120821 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20121213 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20121218 |