專利名稱：延展網(wǎng)狀片的制造方法和裝置及使用該延展網(wǎng)狀片的電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合作為電池的集電體使用的延展網(wǎng)狀片，尤其涉及為實現(xiàn)小型化、薄型化及高性能化能在薄型金屬片上形成微小網(wǎng)眼的延展網(wǎng)狀片的制造方法和裝置以及使用該延展網(wǎng)狀片的電池。
隨著移動電話機(jī)等便攜式設(shè)備的小型化、薄型化以及輕量化的進(jìn)展，要求作為其電源使用的電池小型輕量化且進(jìn)一步高性能化。有一種為適應(yīng)這一要求而開發(fā)的電池，其聚合物電解質(zhì)蓄電池的結(jié)構(gòu)如

圖13和圖14所示。該電池是把由正極板1和負(fù)極板2隔著分隔板3疊合構(gòu)成的疊層電極4裝入由疊片構(gòu)成的外殼7內(nèi)。如圖13的XIV-XIV向視剖視圖、即圖14所示，前述正極板1是在正極集電體1a上涂覆正極活性物質(zhì)1b形成，前述負(fù)極板2是在負(fù)極集電體2a的兩面涂覆負(fù)極活性物質(zhì)2b形成。該正極板1和負(fù)極板2隔著由固體電解質(zhì)構(gòu)成的分隔片3疊合，并與電解液一起封入外殼7內(nèi)，該外殼7是將一對疊片周圍的密封部P1、P2、P3熱熔敷而成。分別在2塊正極集電體1a、1a上形成的引線接線部1c、1c和正極引線8接線，在負(fù)極集電體2a上形成的引線接線部2c和負(fù)極引線9接線。該正極引線8及負(fù)極引線9通過絕緣片6而相互絕緣地向外殼7外部引出，作為電池的正負(fù)電極用作電池的接線端子。
前述正極板1是在由鋁制延展網(wǎng)狀片構(gòu)成的正極集電體1a上涂覆調(diào)成糊狀的正極活性物質(zhì)1b，使其干燥后，通過壓延使之在正極集電體1a上凝結(jié)成規(guī)定厚度，形成正極片，再從該正極片切割出規(guī)定形狀和尺寸。另外，前述負(fù)極板2是在成為負(fù)極集電體的銅制延展網(wǎng)狀片的兩面涂覆調(diào)成糊狀的負(fù)極活性物質(zhì)2b，使其干燥后，通過壓延使負(fù)極活性物質(zhì)2b在負(fù)極集電體2a的兩面凝結(jié)成規(guī)定厚度，形成負(fù)極片，再從該負(fù)極片切割出規(guī)定形狀和尺寸。該正極板1及負(fù)極板2如圖13所示，是在正極集電體1a上偏離中心線的位置上伸出引線接線部1c，并且在負(fù)極集電體2a上偏離中心線且與正極集電體1a的引線接線部1c相反一側(cè)的位置上伸出引線接線部2c，再分別從正極片及負(fù)極片切割出。前述正極集電體1a的引線接線部1c與鋁制的正極引線8、前述負(fù)集電體2a的引線接線部2c與銅制的負(fù)極引線9，各自在焊接點(diǎn)S上通過電阻焊或超聲波焊接接合。
為了滿足電池小型輕量化且進(jìn)一步高性能化的要求，作為集電體使用的延展網(wǎng)狀片既必須是具有細(xì)微網(wǎng)眼的薄片，又要能夠承受制造時所施加張力的強(qiáng)度，而且與活性物質(zhì)之間的粘接性及集電性良好。
另外，集電體是用引線接線部將同極間接線，并將引線與之接線，故正極及負(fù)極的疊層數(shù)越多，要求引線接線部的焊接性越好。然而，使用開口率較大的延展網(wǎng)狀片的集電體往往是引線接線部的焊接性差，且集電體與引線之間的接合強(qiáng)度低和通電性差。
前述延展網(wǎng)狀片是通過下述方法加工制造的，即，把已交錯形成切縫的金屬片向與切縫的延伸方向正交的方向拉伸，使前述切縫部分開口而形成菱形網(wǎng)眼狀。
即，如圖15所示，沿金屬片A的長度方向斷續(xù)地并排形成多個切縫a。切縫a的并排相鄰的位置沿金屬片A的長度方向排成交錯狀，在斷續(xù)的切縫a、a之間形成結(jié)節(jié)部b。又如圖15所示，在寬度方向相鄰的切縫a、a之間形成互為反向地向金屬片正反兩側(cè)凸出的塑性變形的膨出部c。一旦把這樣形成切縫a、結(jié)節(jié)部b和膨出部c的金屬片如圖16那樣向?qū)挾确较蚶欤涂傻玫角锌pa開口、由線狀部d圍住的菱形開口部被結(jié)節(jié)部b連接的具有網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的延展網(wǎng)狀片。
作為這種延展網(wǎng)狀片的制造方法，已知有旋轉(zhuǎn)方式和往復(fù)方式。
圖17表示一種旋轉(zhuǎn)方式的延展網(wǎng)狀片的制造裝置。該裝置具有一對輥100、100，該輥100、100由多塊圓盤狀切割器31同心地、且以與圓盤狀切割器31的厚度尺寸大體一致的間隔重合而成，該圓盤狀切割器31在圓周邊緣部以規(guī)定間隔設(shè)有形成前述膨出部c用的凸部32，該輥100、100以向設(shè)置，各自的軸心相互平行，兩個輥的位置按圓盤狀切割器31的厚度尺寸向軸心方向錯開。各圓盤狀切割器31的兩側(cè)邊緣部設(shè)有在一個輥100的圓盤狀切割器31和另一個輥100的圓盤狀切割器31之間沿金屬片A的進(jìn)給方向形成切縫a用的刀刃部，并且在該刀刃部上沿圓盤狀切割器31的圓周方向以規(guī)定間隔形成空刀部33，以便斷續(xù)形成切縫a，和設(shè)置網(wǎng)眼結(jié)節(jié)部b。通過在這兩個輥100、100之間送進(jìn)金屬片A，并驅(qū)動兩個輥100、100圍繞軸心旋轉(zhuǎn)，如圖所示，在金屬片A上形成用結(jié)節(jié)部b連接的切縫a，同時在切縫a部分的相鄰位置上形成互為反向地凸出的膨出部c。
采用這種旋轉(zhuǎn)式的加工方法時，為了確保圓盤的強(qiáng)度，圓盤狀切割器31必須有一定的厚度，因而對形成細(xì)薄的切割器造成限制。因此，要制造細(xì)微網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的延展網(wǎng)狀片時，適于采用前述的往復(fù)方式。
往復(fù)方式的延展網(wǎng)狀片的制造方法如圖18所示，是用上下一對板狀切割器53、54對長條片55一排一排地加工出如圖19那樣沿長條片55的寬度方向斷續(xù)排列的切縫j，且各排切縫j的加工位置沿切縫形成方向交錯排列。在切割器53、54上設(shè)有凸部作為形成切縫的刀刃的一部分，在形成切縫j的同時形成膨出部k。通過將交錯形成該切縫j及膨出部k的長條片55如圖19那樣沿長條片的長度方向拉伸，使切縫j及膨出部k伸展，就得到具有菱形網(wǎng)眼的延展網(wǎng)狀片。
然而，上述往復(fù)方式的延展網(wǎng)狀片的制造方法是一排一排地加工切縫j的，故加工速度慢，生產(chǎn)效率低，成本高。而且為了保證薄型延展網(wǎng)狀片涂覆活性物質(zhì)后在壓延工序中的強(qiáng)度，以及在集電體上形成引線接線用的引線接線部，最好是在延展網(wǎng)狀片的端部形成不作網(wǎng)眼加工的空白部。然而如圖18所示，采用傳統(tǒng)的往復(fù)方式加工時，由于延展方法的關(guān)系，只能將整個金屬片都加工成網(wǎng)眼，難以制造出留有空白部的延展網(wǎng)狀片。
本發(fā)明的目的在于提供一種能用往復(fù)方式在薄型金屬片上高效地加工細(xì)微的網(wǎng)眼、同時還可設(shè)置無網(wǎng)眼的空白部、這樣來制造延展網(wǎng)狀片的延展網(wǎng)狀片的制造方法和裝置以及使用該延展網(wǎng)狀片的電池。
本發(fā)明的延展網(wǎng)狀片的制造方法的特點(diǎn)是，在將具有多個形成切縫用的刀刃部的板狀切割器以規(guī)定間隔多塊疊合而成的上模和下模之間送進(jìn)長條片，通過驅(qū)動前述上模及下模對向進(jìn)退，沿長條片的長度方向斷續(xù)且交錯地形成多條切縫，然后伸展長條片，使其寬度尺寸增大以形成網(wǎng)眼。
采用這種制造方法，通過用多塊板狀切割器疊合而成的上模和下模對長條片進(jìn)行可塑性加工，就可按板狀切割器的長度乘上板狀切割器的疊合寬度得到的面積在長條片上一次形成多排切縫，故即使采用往復(fù)方式也能高效地加工網(wǎng)眼。而且即使板狀切割器的厚度很薄，也能保證其強(qiáng)度剛性，故能夠加工細(xì)微的網(wǎng)眼。還有，通過對伸展后的網(wǎng)狀片進(jìn)行壓延，能夠形成極薄的延展網(wǎng)狀片，故可以從該延展網(wǎng)狀片得到為制造小型薄型的高性能電池所需的具有細(xì)微網(wǎng)眼的薄型集電體。
另外，在長條片上形成切縫時，在長條片的規(guī)定部位沿長度方向設(shè)置帶狀的空白部，使拉伸后的長條片具有不存在網(wǎng)眼的部位，通過這樣制造延展網(wǎng)狀片，可以利用該空白部來提高長條片的拉伸強(qiáng)度，使薄型片也具有能承受運(yùn)送或壓延時拉伸力的強(qiáng)度。另外，在把它作為電池的集電體使用時，利用該空白部形成電極板的引線接線部位，可以提高極板與引線之間的焊接可靠性。
本發(fā)明延展網(wǎng)狀片的制造裝置的特點(diǎn)是，設(shè)有切縫形成裝置，其結(jié)構(gòu)是具有將多塊板狀切割器以與切割器的厚度大致相同的間隔疊合構(gòu)成的上模和下模，前述板狀切割器兩面是切割面，隔開一定間隔凸出設(shè)置多個凸部，在凸部間的前述切割面的一面及另一面上交替地設(shè)有被切除的空刀部，對沿板狀切割器的疊合方向按前述厚度尺寸錯開地對向設(shè)置的前述上模和下模對向進(jìn)行進(jìn)退驅(qū)動，在沿前述板狀切割器的長度方向送入兩模之間的長條片的長度方向斷續(xù)且交錯地形成多條切縫；將前述長條片沿切縫形成裝置的板狀切割器的長度方向運(yùn)送的運(yùn)送裝置；將形成切縫后的長條片向擴(kuò)大其寬度尺寸的方向拉伸、使前述切縫開口而將長條片加工成具有網(wǎng)眼的網(wǎng)狀片的延展裝置；從正反兩面對前述網(wǎng)狀片進(jìn)行壓延以將其壓平的壓延裝置。
采用這種結(jié)構(gòu)，雖然是往復(fù)方式的，但由于可在規(guī)定面積內(nèi)一次形成多排切縫，故與每次加工一排切縫的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，可大幅度提高加工速度。另外，由于是用板狀切割器形成切縫的，故容易保證切割器的加工精度，降低金屬模的成本。而且板狀切割器的厚度可以很薄，故能加工細(xì)微的網(wǎng)眼。從這種延展網(wǎng)狀片能夠得到制造小型薄型的高性能電池所需的、具有細(xì)微網(wǎng)眼的薄型集電體。
在上述結(jié)構(gòu)中，通過使板狀切割器的厚度尺寸向上模及下模的兩側(cè)方向漸漸增厚，可以使構(gòu)成網(wǎng)眼的菱形格子體線條部的寬度向長條片的寬度方向兩外側(cè)漸漸增大，故可以使承受極大拉伸力的長條片兩側(cè)部分的強(qiáng)度提高。
另外，通過將板狀切割器的空刀部兩側(cè)的刀刃部向著空刀部一側(cè)切除，擴(kuò)大了連接網(wǎng)眼的結(jié)節(jié)部的寬度，且使網(wǎng)眼的長對角線上的兩個角部形成鈍角，故更加提高了網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。
另外，在構(gòu)成上模及下模時，在與長條片寬度方向的規(guī)定部位對應(yīng)的位置不設(shè)板狀切割器，就可在長條片的長度方向設(shè)置沒有切縫的空白部，這樣就提高了網(wǎng)狀片在運(yùn)送時或壓延時承受拉伸力的強(qiáng)度。另外，在作為電池的集電體使用的場合，通過將引線引出用的接線部設(shè)定在空白部分，可以提高同極間及與引線間的焊接性。
還有，通過設(shè)置彎曲部形成裝置，在對長條片進(jìn)行壓延之前在長條片的空白部分形成彎曲部，可以在空白部形成彎曲部，并由于彎曲部的存在而使空白部的延伸有了余地，故可以使壓延時網(wǎng)眼形成部分與空白部分的延伸量一致，制造出壓延變形少的延展網(wǎng)狀片。
另外，本發(fā)明的電池是在用延展網(wǎng)狀片形成的集電體上涂覆活性物質(zhì)，形成正極板和負(fù)極板，將這兩個極板隔著電解質(zhì)層而疊層并與電解液一起密封入外殼內(nèi)，同時將兩個極板各自的與集電體的引線接線部位接線的引線向前述外殼外部引出，形成電池的正電極和負(fù)電極，其特點(diǎn)是，前述延展網(wǎng)狀片在厚度0.1mm以下的長條金屬片寬度方向的任意部分沿長度方向設(shè)有無網(wǎng)眼的空白部，并使前述正極板以及負(fù)極板的引線接線部位于前述空白部，前述集電體是從前述延展網(wǎng)狀片切割出構(gòu)成的。
采用這種結(jié)構(gòu)，由于使設(shè)在延展片上的空白部成為引線接線部，再切割出形成集電體，故引線接線部沒有網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的開口部，在為了將該引線接線部在同極之間接線的同時連接引線而進(jìn)行焊接時，可提高焊接性，能通過焊接而可靠地接線，構(gòu)成集電效率高的電池。另外，通過設(shè)置空白部，可提高薄型延展網(wǎng)狀片的拉伸強(qiáng)度，足以承受正負(fù)電極板制造工序中運(yùn)送和壓延時的拉伸力。另外，用薄型的具有細(xì)微網(wǎng)眼的延展網(wǎng)狀片形成集電體，可提高電池的集電性和放電特性，實現(xiàn)電池輕量化，同時可增加活性物質(zhì)的量，從而增加電池容量。
在上述結(jié)構(gòu)中，通過在長條片寬度方向的中央部分及兩側(cè)部分沿長度方向形成設(shè)置在延展網(wǎng)狀片上的空白部，可以在寬度方向使拉伸強(qiáng)度均勻化，故可抑制運(yùn)送時和壓延時的變形，并且可以將中央部分的空白部作為引線接線部而毫無浪費(fèi)地切割出集電體。
另外，通過用鋁片或銅片制造延展網(wǎng)狀片，可以把鋁片用作電池正極板的集電體，把銅片用作負(fù)極板的集電體。
還有，通過把在延展網(wǎng)狀片上形成的網(wǎng)眼做成橫向尺寸為0.5～2.0mm的菱形，可以制造出構(gòu)成更小型的高性能電池所需的細(xì)微網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的延展網(wǎng)狀片，而且由于與涂覆于其上的活性物質(zhì)間的距離均等，故可得到放電特性好、集電性佳的集電體。
對附圖的簡單說明圖1是表示本發(fā)明延展網(wǎng)狀片的制造方法的工序的立體圖。
圖2是表示已在切縫形成部形成切縫的金屬片的局部立體圖。
圖3是表示切縫形成部的板狀切割器結(jié)構(gòu)的局部立體圖。
圖4A是表示切縫形成部的上模與下模之間嚙合狀態(tài)的俯視圖。
圖4B是表示在金屬片上形成切縫后的狀態(tài)的俯視圖。
圖5A是表示形成切縫后的金屬片伸展前的俯視圖。
圖5B是表示金屬片伸展成為具有菱形網(wǎng)眼的網(wǎng)狀片后的狀態(tài)的俯視圖。
圖6A是表示在網(wǎng)狀片的空白部形成凹部后的狀態(tài)的俯視圖。
圖6B是上述狀態(tài)的側(cè)視圖。
圖7是切縫形成部的板狀切割器變形例的立體圖。
圖8是表示用上述切割器形成的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖9是表示從延展網(wǎng)狀片切割出集電體的狀態(tài)的俯視圖。
圖10是表示同時制造多片延展網(wǎng)狀片的方法的工序立體圖。
圖11是表示將制造出的多片延展網(wǎng)狀片進(jìn)行分離的工序立體圖。
圖12是表示金屬片折疊狀態(tài)的俯視圖。
圖13是表示聚合物電解質(zhì)電池的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖14是圖13的XIV-XIV向視剖視圖。
圖15A是表示在金屬片上形成切縫后的狀態(tài)的俯視圖。
圖15B是上述狀態(tài)的側(cè)視圖。
圖16是表示通過伸展而在金屬片上形成網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的狀態(tài)的俯視圖。
圖17是表示旋轉(zhuǎn)方式的切縫加工方法的側(cè)視圖。
圖18是表示往復(fù)方式的切縫加工方法的立體圖。
圖19是表示用往復(fù)方式形成的切縫伸展后的狀態(tài)的立體圖。
以下結(jié)合圖1-圖8說明本發(fā)明的一實施形態(tài)。
圖1表示用本發(fā)明的延展網(wǎng)狀片的制造方法進(jìn)行的加工工序。本實施形態(tài)的延展網(wǎng)狀片是在薄型長條金屬片、譬如銅片或鋁片上形成細(xì)微的網(wǎng)眼，同時在其中央部分及兩側(cè)部分設(shè)置沒有網(wǎng)眼的空白部，作為構(gòu)成非水電解質(zhì)電池的電極板的集電體使用。
在圖1中，螺旋狀地卷繞在卷材部10上的長條金屬片B被從端部拉出并送入切縫形成部11。在切縫形成部11，由后述的板狀切割器疊合構(gòu)成的上模與下模對向設(shè)置，通過其對向進(jìn)退驅(qū)動，如圖2所示，在送入上模與下模之間的金屬片B的規(guī)定范圍內(nèi)塑性加工出切縫e及膨出部g。在設(shè)置在切縫形成部11的上模和下模上，在與金屬片B寬度方向的中央部分和兩側(cè)部分對應(yīng)的位置上不設(shè)前述板狀切割器，故在金屬片B寬度方向的中央部分和兩側(cè)部分就不形成切縫e。
已形成切縫e的金屬片B被未圖示的運(yùn)送裝置運(yùn)送到伸展部12。在伸展部12將金屬片B以寬度方向擴(kuò)展的方式伸展，使膨出部g向前述寬度方向擴(kuò)開而將切縫e拉開，得到菱形開口部呈格子狀排列的網(wǎng)狀片C。在后續(xù)的彎曲部形成部13，在網(wǎng)狀片C的沒有形成菱形開口部的中央空白部Nc及兩側(cè)空白部Ns沿網(wǎng)狀片C的寬度方向形成槽狀的凹部19或凸部。關(guān)于該凹部19將結(jié)合圖6A和圖6B在后面說明。已形成凹部19的網(wǎng)狀片C在壓延部14被加壓輥18、18壓延成延展網(wǎng)狀片D并被卷繞成螺旋狀。
以下說明用上述工序制造的延展網(wǎng)狀片D的切縫形成部11的結(jié)構(gòu)。
圖3表示設(shè)置在切縫形成部11的上模21和下模22的局部，以規(guī)定間隔多塊疊合構(gòu)成剪切刀的板狀切割器15的兩面形成剪切刀的刀刃部24，且以規(guī)定間隔凸出設(shè)置半圓形的凸部23。在前述凸部23之間的直線部位，在板狀切割器15的一面與另一面交替地設(shè)置將前述刀刃部24斜向切除后形成的空刀部25。這樣形成的板狀切割器15以設(shè)定的與板材的厚度大致相同的間隔尺寸疊合后分別形成上模21和下模22。該上模21和下模22沿板狀切割器15的疊合方向錯開一個板狀切割器15的厚度尺寸而上下對向設(shè)置。通過驅(qū)動該上模21、下模22對向進(jìn)退運(yùn)動，上模21的板狀切割器15就與下模22的板狀切割器15相互嚙合，并如圖2所示，用前述凸部23在送入兩者之間的金屬片B上形成設(shè)有膨出部g的切縫e。
圖4A是表示前述上模21和下模22嚙合狀態(tài)的俯視圖，圖4B則與該狀態(tài)對應(yīng)，表示在送入該位置的金屬片B上形成切縫后的狀態(tài)。如圖所示，在上下的刀刃部24、24對齊的交錯位置上斷續(xù)地形成切縫e，而在上下的空刀部25、25對齊的位置上，因刀刃部24被切除，故沒有形成切縫e。即，在斷續(xù)的切縫e之間形成結(jié)節(jié)部f。另外，在切縫e、e沿并排方向相對面的位置上，用凸部23形成交替地向金屬片B的正反兩面凸出的膨出部g。
如上所述，在切縫形成部11，由板狀切割器15疊合而成的上模21和下模22受驅(qū)動而作上下往復(fù)運(yùn)動，同時形成多排切縫e，故雖然是往復(fù)方式，卻可在一定面積內(nèi)一次形成多排切縫。板狀切割器15的刀刃部只需是圖17所示的圓盤狀切割器31的圓周上形成的刀刃部數(shù)量的幾分之一，且由于是排列在平面上的結(jié)構(gòu)，故可縮小每個切割器的尺寸，減薄切割器的厚度，能夠加工旋轉(zhuǎn)方式不能實現(xiàn)的細(xì)微切縫。用這種板狀切割器15能夠形成最小厚度為100μm的細(xì)微切縫，能夠制造小型高性能電池的生產(chǎn)所不可缺少的細(xì)微網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的集電體。
一旦把在切縫形成部11如圖5A那樣形成切縫e、膨出部g、結(jié)節(jié)部f的金屬片B在伸展部12沿金屬片B的寬度方向擴(kuò)展拉伸，即如圖5B所示，就得到具有網(wǎng)眼的網(wǎng)狀片C，即，形成切縫e開口、在切縫之間形成的膨出部g伸展、切縫e變成被線狀部h圍住的菱形格子i、各個格子i由結(jié)節(jié)部f連結(jié)的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)。形成切縫e后的部位的伸展程度是根據(jù)金屬片B在寬度方向的擴(kuò)展距離而變化的，不過如圖5B所示，本例是使切縫e開口形成的菱形開口部的長對角線LW與短對角線SW伸展之比大致為2∶1。
該網(wǎng)狀片C接著被運(yùn)送到彎曲部形成部13后在中央空白部Nc及兩側(cè)空白部Ns上形成前述的凹部19。在彎曲部形成部13，對向設(shè)置陽型輥和陰型輥(未圖示)，在陽型輥上與中央空白部Nc及兩側(cè)空白部Ns抵接的位置上沿寬度方向形成凸部，在陰型輥的對應(yīng)位置上形成凹部。將網(wǎng)狀片C送入該陽型輥與陰型輥之間并在輥間加壓，就如圖6A和圖6所示，在中央空白部Nc及兩側(cè)空白部Ns上沿寬度方向形成槽狀的凹部19。另外，凹部19也可向表面一側(cè)凸出形成凸部。已形成凹部19的網(wǎng)狀片C接著被運(yùn)送到壓延部14。
在壓延部14，用表面平坦的一對加壓輥18、18對處于輥間的網(wǎng)狀片C加壓，將網(wǎng)眼形成部M的凹凸和空白部Nc、Ns的凹部19壓平整，使整個網(wǎng)片的厚薄均勻。這時形成網(wǎng)眼的網(wǎng)眼形成部M的伸展度要大于空白部Nc、Ns的伸展度，但因空白部Nc、Ns上形成凹部19或凸部，調(diào)節(jié)了伸展的不均勻性，故可防止從壓延部14送出的延展網(wǎng)狀片D變形或是網(wǎng)眼形成部M破損或變形。因而，在前述彎曲部形成部13形成的凹部19或凸部的形狀尺寸和數(shù)量是按照使空白部Nc、Ns的伸展程度與網(wǎng)眼形成部M受壓延時的伸展程度一致的要求設(shè)定的，并在此基礎(chǔ)上制成前述的陽型輥及陰型輥。
按上述方法制造的延展網(wǎng)狀片D在中央部分及兩側(cè)部分形成空白部Nc、Ns，故較之未形成空白部的場合具有極大的拉伸強(qiáng)度。這樣就得到了適于作為小型薄型電池的集電體使用的延展網(wǎng)狀片D，雖然它是具有細(xì)微網(wǎng)眼的薄型片，其強(qiáng)度卻足以承受運(yùn)送到各加工工序時施加的拉伸力。
圖7表示上述切縫形成部11的板狀切割器15的變形示例。在從板狀切割器15的刀刃部24切割出空刀部25時，如圖所示，將與空刀部25相連的刀刃部24的角部向著空刀部25的方向切除形成切角部36，可以提高網(wǎng)眼的強(qiáng)度。即，一旦設(shè)置了切角部36，用刀刃部24形成的切縫e被空白部25所隔斷的寬度增大，這樣就使切縫e的長度縮短了一些，金屬片伸展后切縫e打開形成的菱形格子i長對角線上的內(nèi)側(cè)兩端部分就不是銳角，而是如圖8所示，成為略圓的鈍角了，故不但使連接菱形格子i的結(jié)節(jié)部f的寬度擴(kuò)展，而且各格子i是用鈍角連接的，故進(jìn)一步增強(qiáng)了網(wǎng)狀片的拉伸強(qiáng)度。
以上說明的延展網(wǎng)狀片D的菱形格子i基本上形成一定的尺寸，當(dāng)然也可以在網(wǎng)狀片的寬度方向使格子的尺寸向兩個外側(cè)漸漸縮小，或是根據(jù)各個場所改變格子i的尺寸。譬如，通過使構(gòu)成上模21及下模22的板狀切割器15的板材寬度向著金屬片B寬度方向的兩個外側(cè)漸漸增厚，使包圍格子i的線狀部h的寬度向著金屬片B的寬度方向兩個外側(cè)漸漸增大，可以使伸展時受到特別大的力的兩側(cè)部分的強(qiáng)度得到提高。另外，通過根據(jù)板狀切割器15的厚度變化而改變凸部23、刀刃部24、空刀部25的尺寸，則即使格子i的尺寸發(fā)生變化，格子i的長對角和短對角之間的距離比率也可始終保持不變。
以下結(jié)合圖9、圖13、圖14說明把上述方法制造的延展網(wǎng)狀片作為正負(fù)極板的集電體使用的聚合物電解質(zhì)蓄電池的制作順序。
延展網(wǎng)狀片在作為電池的正極集電體使用的場合用鋁片加工制造，在作為負(fù)極集電體使用的場合用銅片加工制造。在如聚合物電解質(zhì)蓄電池那樣構(gòu)成小型輕量的電池的場合，尤其要求集電體的厚度更薄，而本實施形態(tài)中是使用0.06mm的金屬片。
首先，在用鋁制的金屬片加工制成的延展網(wǎng)狀片D上涂覆粘接劑，接著在延展網(wǎng)狀片D的網(wǎng)眼形成部M上涂覆調(diào)成糊狀的正極活性物質(zhì)1b，干燥后壓延成規(guī)定厚度(0.15mm)的正極片。
另外，在用銅制的金屬片加工制成的延展網(wǎng)狀片D上涂覆粘接劑，接著在延展網(wǎng)狀片D的網(wǎng)眼形成部M上涂覆調(diào)成糊狀的負(fù)極活性物質(zhì)2b，干燥后壓延成規(guī)定厚度(0.32mm)的負(fù)極片。
從上述正極片及負(fù)極片分別切割出正極集電體1a及負(fù)極集電體2a，成為正極板1和負(fù)極板2。這時若如圖9所示，使引線接線部1c、2c分別位于在延展網(wǎng)狀片D上形成的中央空白部Nc，由此切割出正極集電體1a及負(fù)極集電體2a，則既不會浪費(fèi)材料，又可以將引線接線部1c、2c設(shè)在沒有開口部的位置。
把得到的正極板1和負(fù)極板2隔著分隔片3疊層并在已加熱的輥子之間加熱、加壓，使各自的相對面之間熱粘合，得到形成一體的疊層電極4。該疊層電極4的2塊正極集電體1a、1a的各引線接線部1c通過與正極引線8一同焊接而接線。另外，在負(fù)極集電體2a的引線接線部2c，通過與負(fù)極引線9焊接而接線。如前所述，各引線接線部1c、2c設(shè)定在延展網(wǎng)狀片D的無網(wǎng)眼的中央空白部Nc，故能可靠地進(jìn)行電阻焊或超聲波焊接。另外，引線接線部1c、2c和各引線8、9之間的接線性能也得到提高，且導(dǎo)電截面積增大，故能夠輸出大電流。
與各引線8、9接線的疊層電極4如圖13所示，插入將疊片于彎折線T處折疊后將密封部P1、P1熱粘合而成的信封狀外殼7內(nèi)，在外殼7內(nèi)注入規(guī)定量的電解液后，再將密封部P2熱粘合，這樣將疊層電極4封入外殼7內(nèi)，完成聚合物電解質(zhì)蓄電池。
以下說明作為如上構(gòu)成的聚合物電解質(zhì)蓄電池的集電體1a、2a使用的延展網(wǎng)狀片D的結(jié)構(gòu)與電池性能之間的關(guān)系。
作為上述結(jié)構(gòu)的小型輕量的非水電解質(zhì)電池的集電體1a、2a使用的延展網(wǎng)狀片D的厚度對于電池重量及厚度有直接影響，故要求其在不影響電池性能和制造工序的范圍內(nèi)盡量減薄。另外，集電體1a、2a的厚度越薄，越能增加構(gòu)成極板的活性物質(zhì)1b、2b的厚度，即使極板的厚度相同也能增大電池容量。從而，延展網(wǎng)狀片D最好使用厚度更薄的材料，但過去因機(jī)械強(qiáng)度方面的限制，難以使用厚度小于0.1mm的網(wǎng)狀片，而如上所述，通過在延展網(wǎng)狀片D上設(shè)置空白部Nc、Ns，厚度小于0.1mm(本實施形態(tài)為0.06mm)的網(wǎng)狀片也能使用了。
另外，延展網(wǎng)狀片D的網(wǎng)眼越小，集電體1a、2a與活性物質(zhì)1b、2b之間的距離越是均勻，故可以提高電池的放電特性，但在金屬片上形成切縫用的切割器受到加工限制，另外，作為網(wǎng)眼形成的菱形形狀若如圖5B所示，菱形的對角線的長對角LW與短對角SW之比大致為2∶1，則可提高與活性物質(zhì)之間的接合性和電池的放電特性。另外，形成格子i的線狀部h越細(xì)越能提高集電性，但為了得到能承受壓延的強(qiáng)度，并且考慮到前述切割器的加工限制，線狀部h的寬度以0.1mm為限。就是從這一點(diǎn)來看，為了在延展網(wǎng)狀片D上形成細(xì)微的網(wǎng)眼以提高電池性能，且保證制造過程中的強(qiáng)度，如上述那樣設(shè)置空白部Nc和Ns也是有效的方法。
如上所述，本發(fā)明的延展網(wǎng)狀片的制造方法及裝置能夠用板狀切割器形成細(xì)微的切縫，故能夠制造細(xì)微的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的延展網(wǎng)狀片，能夠制造為小型高性能電池的生產(chǎn)所需的具有細(xì)微網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的集電體。另外，在金屬片上形成切縫時，在金屬片寬度方向的中央部分和兩側(cè)部分設(shè)有無切縫的空白部，再將金屬片伸展而得到具有空白部的延展網(wǎng)狀片，由于該空白部提高了金屬片的拉伸強(qiáng)度，故可防止在延展網(wǎng)狀片的制造工序以及利用網(wǎng)狀片制造電池電極的工序中的運(yùn)送或壓延過程中產(chǎn)生次品。還有，上述空白部在制造電池的集電體時可以作為引線等的焊接部位利用，由于是在無開口部的部位進(jìn)行焊接，故極板與引線之間焊接可靠，能輸出大電流，有助于提高電池性能。
圖10～圖12表示能從多塊長條金屬片B1、B2同時制造相同數(shù)量的延展網(wǎng)狀片D1、D2的延展網(wǎng)狀片的制造方法。
具體如圖10所示，把2塊長條金屬片B1、B2疊合后從卷材部10送至切縫形成部11，然后送至伸展部12，形成網(wǎng)狀片C1、C2，再把它們送至彎曲部形成部13、壓延部14，形成2塊疊合的延展網(wǎng)狀片D1、D2后卷繞成螺旋狀。前述卷材部10、切縫形成部11、伸展部12、彎曲部形成部13、壓延部14與圖1～圖8所示的相同。
將2塊疊合的延展網(wǎng)狀片D1、D2如圖11那樣分離。另外，用上述方法也可將3塊以上的長條金屬片疊合后同時制造相同數(shù)量的延展網(wǎng)狀片。
又如圖12所示，將寬幅的長條金屬片B’沿長度方向的折疊線F折疊，可以成為由多塊長條金屬片疊合而成的金屬片B”，用圖10和圖11所示的方法也可同時制造多塊網(wǎng)狀片。
權(quán)利要求
1.一種延展網(wǎng)狀片的制造方法，其特征在于，在將具有多個形成切縫用的刀刃部的板狀切割器以規(guī)定間隔多塊疊合而成的上模和下模之間送進(jìn)長條片，通過驅(qū)動所述上模及下模對向進(jìn)退，沿長條片的長度方向斷續(xù)且交錯地形成多條切縫，然后伸展長條片，使其寬度尺寸增大以形成網(wǎng)眼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延展網(wǎng)狀片的制造方法，其特征在于，在長條片上形成切縫時，在長條片的規(guī)定部位沿長度方向設(shè)置帶狀的空白部，使拉伸后的長條片具有不存在網(wǎng)眼的部位。
3.一種延展網(wǎng)狀片的制造裝置，其特征在于，設(shè)有切縫形成裝置，其結(jié)構(gòu)是具有將多塊板狀切割器以與切割器的厚度大致相同的間隔疊合構(gòu)成的上模和下模，所述板狀切割器兩面是切割面，隔開一定間隔凸出設(shè)置多個凸部，在凸部間的所述切割面的一面及另一面上交替地設(shè)有被切除的空刀部，對沿板狀切割器的疊合方向按所述厚度尺寸錯開地對向設(shè)置的所述上模和下模對向進(jìn)行進(jìn)退驅(qū)動，在沿所述板狀切割器的長度方向送入兩模之間的長條片的長度方向斷續(xù)且交錯地形成多條切縫；將所述長條片沿切縫形成裝置的板狀切割器的長度方向運(yùn)送的運(yùn)送裝置；將形成切縫后的長條片向擴(kuò)大其寬度尺寸的方向拉伸、使所述切縫開口而將長條片加工成具有網(wǎng)眼的網(wǎng)狀片的延展裝置；從正反兩面對所述網(wǎng)狀片進(jìn)行壓延以將其壓平的壓延裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的延展網(wǎng)狀片的制造裝置，其特征在于，板狀切割器的厚度尺寸向上模及下模的兩側(cè)方向漸漸增厚。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的延展網(wǎng)狀片的制造裝置，其特征在于，板狀切割器的空刀部兩側(cè)的刀刃部向著空刀部一側(cè)被切除。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的延展網(wǎng)狀片的制造裝置，其特征在于，另外，在構(gòu)成上模及下模時，與長條片寬度方向的規(guī)定部位對應(yīng)的位置不設(shè)板狀切割器，并在長條片長度方向上設(shè)置無切縫的空白部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的延展網(wǎng)狀片的制造裝置，其特征在于，設(shè)置長條片壓延之前在長條片的空白部分形成彎曲部的彎曲部形成裝置。
8.一種電池，是在用延展網(wǎng)狀片形成的集電體上涂覆活性物質(zhì)，形成正極板和負(fù)極板，將這兩個極板隔著電解質(zhì)層而疊層并與電解液一起密封入外殼內(nèi)，同時將兩個極板各自的與集電體的引線接線部位接線的引線向所述外殼外部引出，形成電池的正電極和負(fù)電極，其特征在于，所述延展網(wǎng)狀片在厚度0.1mm以下的長條金屬片寬度方向的任意部分沿長度方向設(shè)有無網(wǎng)眼的空白部，并使所述正極板以及負(fù)極板的引線接線部位于所述空白部，所述集電體是從所述延展網(wǎng)狀片切出構(gòu)成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池，其特征在于，在長條片寬度方向的中央部分及兩側(cè)部分的長度方向形成設(shè)置在延展網(wǎng)狀片上的空白部。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池，其特征在于，用鋁片或銅片制造延展網(wǎng)狀片。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池，其特征在于，把在延展網(wǎng)狀片上形成的網(wǎng)眼做成橫向尺寸為0.5～2.0mm的菱形。
12.一種延展網(wǎng)狀片的制造方法，其特征在于，在將具有多個形成切縫用的刀刃部的板狀切割器以規(guī)定間隔多塊疊合而成的上模和下模之間將多塊長條片以疊合的狀態(tài)送入，通過驅(qū)動所述上模及下模對向進(jìn)退，沿長條片的長度方向斷續(xù)且交錯地形成多條切縫，然后伸展所述長條片，使其寬度尺寸增大以形成網(wǎng)眼。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的延展網(wǎng)狀片的制造方法，其特征在于，在疊合的多塊長條片上形成切縫時，在所述長條片的規(guī)定部位沿長度方向設(shè)置帶狀的空白部，使拉伸后的所述長條片具有不存在網(wǎng)眼的部位。
全文摘要
一種延展網(wǎng)狀片的制造方法,將具有多個形成切縫用的刀刃部的板狀切割器以規(guī)定間隔多塊疊合,形成上模和下模,將金屬長條片送進(jìn)該上模與下模之間,通過驅(qū)動上模及下模對向進(jìn)退,而沿長條片的長度方向繼續(xù)且交錯地形成多條切縫,然后伸展長條片,使其寬度尺寸增大以形成網(wǎng)眼。本發(fā)明可用往復(fù)方式高效地加工網(wǎng)眼,可加工為生產(chǎn)小型高性能電池所必需的具有細(xì)微網(wǎng)眼的網(wǎng)狀片。
文檔編號B21D31/04GK1229282SQ99103679
公開日1999年9月22日 申請日期1999年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月13日
發(fā)明者合田佳生, 小川昌彥, 小林寬之, 中冢三郎 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社