CN105470452A - 蓄电元件 - Google Patents

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高野理史
山福太郎
增田真规
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Abstract

本发明提供一种在制造锂离子电池等蓄电元件时既能抑制电极的弯曲又能抑制混合剂层从电极的基材剥离并滑落、且质量优异的蓄电元件。蓄电元件(100)具备：电极(10)，其具有在基材(11)上直接或间接地涂敷混合剂而形成的混合剂层(12)和未涂敷混合剂(12)的未涂敷部(13)；以及隔离物(30)，其以面向混合剂层(12)的方式与电极(10)层叠，在未涂敷部(13)的至少一部分形成有延伸区域(14)，并且至少在延伸区域(14)与混合剂层(12)之间设有中间层(15)。

Description

蓄电元件
技术领域
本发明涉及具备电极和隔离物的蓄电元件。
背景技术
作为代表性的蓄电元件的锂离子电池具备利用隔离物将正极以及负极(以下有时总称为“电极”)隔开而层叠的层叠体。在此，在锂离子电池的电极的制造工序中，具有：在带状的基材(集电体)上涂敷正极混合剂或者负极混合剂(以下有时总称为“混合剂”)来形成混合剂层的工序；以及用于提高混合剂密度的加压工序。此时，由于加压时的压力而基材的涂敷面被延伸，其结果，在基材上存在的混合剂层与在端部侧存在的未涂敷部之间，在长边方向(MD方向)的尺寸上产生差异，有时电极会在未涂敷部的方向上发生弯曲。若电极发生弯曲，则在将电极层叠于隔离物时会发生位置偏离，其结果，有时正极和负极会接触而成为短路的原因。此外，若利用卷绕装置来卷紧已弯曲的电极，则拉伸力的平衡被打破，有时会成为尤其是在宽度方向上发生电极断裂的原因。
故此，为了防止电极的弯曲，在基材之中的未涂敷混合剂的未涂敷部进行压延处理，从而在该未涂敷部与通过混合剂的涂敷而延伸的混合剂层之间取得平衡。然而，在基材和混合剂的密接性不充分的情况下，若在基材的未涂敷部进行压延处理，则伴随着压延处理所产生的应力会被传递至混合剂层，有时混合剂层从接近未涂敷部的一侧剥离并滑落。为此，要求在形成电极之际下工夫，使得未涂敷部的压延处理尽量不影响到混合剂层。
在现有的锂离子电池中，提出了几种用于防止混合剂层的滑落的技术。作为其一例，为了防止活性物质层从基材剥离，有将含γ型氧化铝粒子的含氧化铝层形成于电极的锂离子电池(例如参照专利文献1)。
此外，在锂离子电池用电极中，有在正极的混合剂层与未涂敷部之间形成了防短路层的结构(例如，参照专利文献2)。根据专利文献2，在将由正极、隔离物以及负极构成的层叠体卷绕而成的发电单元中，为了防止正极的未涂敷部和负极对置而发生短路，设有防短路层。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-74359号公报
专利文献2：日本特开2013-51040号公报
发明要解决的课题
然而，专利文献1以及专利文献2所记载的锂离子电池，并未研讨与电极的未涂敷部的压延处理相关联地可引起的混合剂层的滑落。这样，在现有的与锂离子电池用电极相关的技术中，并未公开防止电极的未涂敷部的压延处理所引起的混合剂层的剥离的技术。
发明内容
本发明正是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种尤其是在制造锂离子电池等蓄电元件时既能抑制电极的弯曲又能抑制混合剂层从电极的基材剥离并滑落、且质量优异的蓄电元件。
用于解决课题的手段
用于解决上述课题的本发明所涉及的蓄电元件的特征构成在于，具备：电极，其具有在基材上直接或间接地涂敷混合剂而形成的混合剂层、和未涂敷所述混合剂的未涂敷部；以及隔离物，其以面向所述混合剂层的方式与所述电极层叠，其中，在所述未涂敷部的至少一部分形成有延伸区域，并且至少在所述延伸区域与所述混合剂层之间设有中间层。
如前述，认为混合剂层从基材滑落的原因是受到了在制造电极时为防止电极弯曲而在基材的未涂敷部进行压延处理的影响。为此，本发明者们经过潜心研究的结果，通过对从未涂敷部至混合剂层的区域的层构造下工夫，从而成功实现了在对未涂敷部进行压延处理的同时有效地抑制混合剂层的剥离以及滑落，从而完成了本发明。
即，根据本构成的蓄电元件，在基材之中的未涂敷混合剂的未涂敷部的至少一部分形成有延伸区域，并且至少在延伸区域与混合剂层之间设有中间层。因而，在延伸区域中产生的应力若向混合剂层的方向前进，则必然通过中间层。因而，在延伸区域中产生的应力无论未到达混合剂层或是到达了混合剂层，都由于经由中间层而被减轻。这样，本构成的蓄电元件通过至少在延伸区域与混合剂层之间设置中间层，能够有效地抑制混合剂层从基材的剥离以及滑落。
在本发明所涉及的蓄电元件中，优选所述中间层至少具备：露出部，其存在于所述延伸区域与所述混合剂层之间；和非露出部，其存在于所述混合剂层之下。
根据本构成的蓄电元件，中间层至少具备：露出部，其在延伸区域与混合剂层之间以单层存在；和非露出部，其存在于混合剂层之下。因而，中间层在延伸区域与混合剂层之间以其一部分潜入在混合剂层之下的形态来配置。因此，中间层以与在延伸区域中产生的应力的传递路径相接的方式存在，能够更有效地抑制混合剂层从基材的剥离以及滑落。
在本发明所涉及的蓄电元件中，优选在所述中间层中所述露出部中的层的厚度D1被设定得大于所述非露出部中的层的厚度D2，所述混合剂层面向所述中间层一侧的缘部位于比所述露出部的表面的高度更靠下方的位置。
根据本构成的蓄电元件，露出部中的层的厚度D1被设定得大于非露出部中的层的厚度D2，混合剂层面向中间层一侧的缘部位于比露出部的表面的高度更靠下方的位置，因此中间层以包住混合剂层的缘部的形态来配置。因而，在延伸区域中产生的应力传递至混合剂层之前被中间层阻挡，能够更可靠地抑制混合剂层从基材的剥离以及滑落。
在本发明所涉及的蓄电元件中，优选所述非露出部中的层的厚度D2被设定为所述露出部中的层的厚度D1的30～80％。
根据本构成的蓄电元件，非露出部中的层的厚度D2被设定为露出部中的层的厚度D1的30～80％，因此由中间层来阻挡在延伸区域中产生的应力的效果提高，能够防止混合剂层从基材的剥离以及滑落。
在本发明所涉及的蓄电元件中，优选所述中间层从所述混合剂层向未涂敷部方向突出的突出宽度S1被设定为0.5～2.5mm。
根据本构成的蓄电元件，中间层从混合剂层向未涂敷部方向突出的突出宽度S1被设定为0.5～2.5mm，因此在延伸区域中产生的应力在混合剂层的突出宽度S1的区域内被充分地降低，能够防止混合剂层从基材的剥离以及滑落。
在本发明所涉及的蓄电元件中，优选所述突出宽度S1被设定为从延伸区域端至混合剂层端为止的宽度S2的15～85％。
根据本构成的蓄电元件，突出宽度S1被设定为从延伸区域端至混合剂层端为止的宽度S2的15～85％，因此在延伸区域中产生的应力在中间层的突出宽度S1的区域内被可靠地降低，能够防止混合剂层从基材的剥离以及滑落。
在本发明所涉及的蓄电元件中，优选所述中间层相对于所述基材的剥离强度大于所述混合剂层相对于所述中间层的剥离强度。
根据本构成的蓄电元件，中间层相对于基材的剥离强度大于混合剂层相对于中间层的剥离强度，因此中间层在基材与混合剂层之间作为粘接层来发挥功能，能够防止混合剂层从基材的剥离以及滑落。
在本发明所涉及的蓄电元件中，优选所述中间层相对于所述基材的剥离强度为200gf/cm以上。
根据本构成的蓄电元件，将中间层相对于基材的剥离强度设为200gf/cm以上，从而能够提供混合剂层不易从基材剥离并滑落的实用的蓄电元件。
在本发明所涉及的蓄电元件中，优选所述中间层是缓和从所述延伸区域传递的应力的缓冲部。
根据本构成的蓄电元件，中间层是缓和从延伸区域传递的应力的缓冲部，因此在延伸区域中产生的应力当通过中间层时被缓和，能够防止混合剂层从基材的剥离以及滑落。
附图说明
图1是锂离子电池的一部分缺口立体图。
图2是在图1所示的锂离子电池中被收纳于电池壳体的发电单元的立体图。
图3是示意性地表示成为锂离子电池的主要部分的发电单元的构成的剖视图。
图4是示意性地表示锂离子电池的正极的构成的俯视图。
图5是示意性地表示第一实施方式所涉及的正极的构成的剖视图。
图6是示意性地表示第二实施方式所涉及的正极的构成的剖视图。
符号说明
10正极(电极)
11正极集电体(基材)
12正极混合剂层(混合剂层)
13未涂敷部
14延伸部(延伸区域)
15中间层
20负极(电极)
21负极集电体(基材)
22负极混合剂层(混合剂层)
30隔离物
100锂离子电池(蓄电元件)
具体实施方式
以下，基于图1～图6来说明与本发明的蓄电元件相关的实施方式。其中，在以下的实施方式中，作为蓄电元件，特别举锂离子电池为例来进行说明。但是，本发明并非意图限定于以下的实施方式、附图所记载的构成。
〔锂离子电池〕
图1是本实施方式的锂离子电池100的一部分缺口立体图。图2是在图1所示的锂离子电池100中被收纳于电池壳体60的发电单元50的立体图。在图2中，为了易于理解地说明发电单元50的构成，以使卷绕状态的发电单元50一部分反绕的状态来示出。其中，图1以及图2均是示意性示出的图，省略了本发明的说明所不需要的细节部分的构成。
如图1所示，锂离子电池100通过在作为具备正极端子61以及负极端子62的框体的电池壳体60中收纳发电单元50，进而在电池壳体60内填充包含非水电解质的电解液E来构成。如图2所示，依次层叠隔离物30、正极10、隔离物30以及负极20来构成层叠物，将该层叠物卷绕而构成了发电单元50。在该层叠物中，正极10和负极20被相邻的隔离物30隔离，因此即便是将层叠物卷绕了的状态，正极10和负极20也不会相互接触，两者在物理上被绝缘。在发电单元50中，正极10与正极端子61连接，负极20与负极端子62连接。被填充于电池壳体60的电解液E被构成发电单元50的正极10、负极20以及隔离物30吸收，发电单元50成为湿润状态。其结果，电解液E中的Li离子成为可经由隔离物30而在正极10与负极20之间移动的状态。电解液E向电池壳体60的填充量至少为发电单元50吸收电解液E而大致完全地成为湿润状态的程度即可，但构成发电单元50的正极10以及负极20根据充放电过程有时伴有体积变化，因此如图1所示，优选预先在电池壳体60内填充余量的电解液E而直至浸渍发电单元50的一部分的程度为止。电解液E向电池壳体60的填充量能够考虑防止发电单元50中的缺液和电池壳体内的压力的平衡来适当调整。以下，详细地说明锂离子电池100的构成。
〔发电单元〕
图3是示意性地表示成为锂离子电池100的主要部分的发电单元50的构成的剖视图。发电单元50作为基本构成而具备正极10、负极20以及隔离物30。
<正极>
正极10在正极集电体(正极基材)11的表面形成有正极混合剂层12。正极集电体11使用由导电性材料构成的箔或者薄膜。作为导电性材料，可列举铝、钛、镍、钽、银、铜、铂、金、铁、不锈钢、碳以及导电性聚合物等。正极集电体11的优选形态为铝箔。铝箔通常为表面被氧化物(氧化铝)覆盖的稳定状态，而且折弯、卷绕等加工较为容易，因此适合作为锂离子电池的正极用部件。正极集电体11也可以是由其他的导电性材料进行了表面处理的材料。正极集电体11的厚度为10～30μm，优选为15～20μm。在正极集电体11的厚度小于10μm的情况下，存在正极10的机械强度不充分之虞。若正极集电体11的厚度超过30μm，则锂离子电池整体的容量、重量增加，封装效率下降。
正极混合剂层12包含正极活性物质和粘合剂。正极活性物质使用能吸藏或者吸附Li离子并且能释放Li离子的材料。作为正极活性物质，例如可列举由通式LiMPO4(M为从过渡金属之中选择的至少一种)表示的橄榄石型磷酸锂化合物、作为尖晶石型锂过渡金属化合物的LiMn2O4等。若例示橄榄石型磷酸锂化合物，则可列举LiFePO4、LiMnPO4、LiNiPO4、以及LiCoPO4等过渡金属磷酸锂化合物。其中，LiFePO4将作为资源而丰富地存在的铁用作材料的一部分，同时能够期待与现有的锂离子电池同等的能量密度，因此能够适合用作正极活性物质。此外，作为正极活性物质，例如可以为由LixCoyNizMn(1-y-z)O2(其中，0.95≤x≤1.2、0.1≤y≤0.34、0＜z、1-y-z＞0)表示的锂过渡金属氧化物，但并不限定于此。
粘合剂是使正极活性物质结合的胶粘剂，能够使用亲水性胶粘剂或者疏水性胶粘剂。作为亲水性胶粘剂，例如可列举聚丙烯酸(PAA)、羧甲基纤维素(CMC)、聚乙烯醇(PVA)、聚氧化乙烯(PEO)、以及它们的聚合物的盐或者衍生物。上面记载的亲水性胶粘剂可以单独使用，也可以作为2种以上的混合物来使用。作为疏水性胶粘剂，例如可列举聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-丙烯-双烯三元共聚物(EPDM)、磺化乙烯-丙烯橡胶、丁苯橡胶(SBR)、氟橡胶、以及它们的聚合物的盐或者衍生物。上面记载的疏水性胶粘剂可以单独使用，也可以作为2种以上的混合物来使用。
在正极集电体11的表面形成正极混合剂层12之际，使用的是在正极活性物质和胶粘剂的混合物中添加溶剂并对其进行混合、调制而成的正极用膏。用于调制正极用膏的溶剂根据与正极活性物质组合的胶粘剂的种类来决定。在正极用膏的调制中使用亲水性胶粘剂的情况下，作为溶剂，例如使用水、乙醇、醋酸等水溶性溶剂。在使用疏水性胶粘剂的情况下，作为溶剂，例如使用N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲苯、以及甲苯等亲油性溶剂。
为了提高正极10的导电性，能够预先在正极用膏中添加导电助剂。导电助剂使用的是不会给电池性能带来不良影响的电子传导性材料。作为这样的导电助剂，例如可列举乙炔黑、科琴黑、碳黑、碳晶须、碳纤维、天然石墨、人造石墨、金属粉、以及导电性陶瓷等。上面记载的导电助剂可以单独使用，也可以作为2种以上的混合物来使用。
正极用膏向正极集电体11的表面的涂敷能够利用刮条涂机、辊涂机、模涂机、以及凹版涂机等涂敷装置来实施。在膏的粘度充分小的情况下，也能够通过使用喷雾器向正极集电体11的表面喷射正极用膏来进行涂敷。通过对被涂敷的正极用膏进行干燥，从而使膏中所含的溶剂挥发而去除。然后，使用加压机等将正极10压延为给定的厚度。
<负极>
负极20在负极集电体21的表面形成了负极混合剂层22。负极集电体21的材质以及厚度与正极10中使用的正极集电体11相同。因此，省略详细说明。
负极混合剂层22包含负极活性物质和粘合剂。负极活性物质使用能吸藏或者吸附Li离子并且能释放Li离子的材料。作为负极活性物质，例如可列举硬碳、软碳、石墨、以及具有尖晶石型结晶构造的钛酸锂等。
粘合剂是使负极活性物质结合的胶粘剂，能够使用亲水性胶粘剂或者疏水性胶粘剂。粘合剂的种类以及选择与正极10中使用的粘合剂相同。因此，省略详细说明。
在负极集电体21的表面形成负极混合剂层22之际，使用的是在负极活性物质和胶粘剂的混合物中添加溶剂并对其进行混合、调制而成的负极用膏。用于调制负极用膏的溶剂根据与负极活性物质组合的胶粘剂的种类来决定，这与用于调制正极用膏的溶剂相同。因此，省略详细说明。
负极用膏向负极集电体21的表面的涂敷能够利用与在正极用膏的涂敷中使用的涂敷装置相同的装置。因此，省略详细说明。
<隔离物>
隔离物30隔离正极10和负极20，并且由多孔质材料构成，以便具有使电解液E中所含的非水电解质透过的功能。关于多孔质材料，为了充分确保电解液E的吸上能力，作为依据JISP8117来测量的透气度，优选具有150秒/cc以上的性能。作为隔离物30的材质，可列举聚乙烯(PE)以及聚丙烯(PP)等的聚烯烃系树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等的聚酯系树脂、聚丙烯腈系树脂、聚苯硫醚系树脂、聚酰亚胺系树脂、以及氟树脂等。隔离物30也可以利用表面活性剂等进行表面处理。
〔电解液〕
在Li离子的移动中作为媒介的电解液E是使电解质盐溶解于非水溶剂而得到的。作为非水溶剂，例如可列举碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸氯乙酯、以及碳酸亚乙烯酯等的环状碳酸酯类、γ-丁内酯、以及γ-戊丙酯等的环状酯类、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、以及碳酸甲乙酯等的链状碳酸酯类。这些非水溶剂可以单独使用，也可以作为2种以上的混合物来使用。作为电解质盐，使用Li离子盐，例如可列举LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、以及LiSbF6等。这些电解质盐可以单独使用，也可以作为2种以上的混合物来使用。
〔电极的层构造〕
本发明的锂离子电池100通过对电极的层构造下工夫，由此来抑制混合剂层从基材的剥离以及滑落。为此，举正极10为例来说明本发明的锂离子电池100的电极的层构造。图4是示意性地表示锂离子电池100的正极10的构成的俯视图。正极10在成为基材的正极集电体11的中央侧11a具备正极混合剂层12。正极混合剂层12通过涂敷混合了正极活性物质、胶粘剂以及溶剂的正极用膏来形成。正极集电体11的端部侧11b与未图示的端子等连接，因此至少一部分作为未涂敷正极用膏的未涂敷部13而被维持。在未涂敷部13中，为了防止正极10的弯曲，通过压延处理而形成了作为延伸区域的延伸部14。延伸部14与未进行压延处理的周围的部分相比而表面粗糙度Ra不同，因此可以在外观上进行辨别。例如，若在未涂敷部13进行压延处理，则在延伸部14和其他的部分中表面粗糙度Ra会有10％以上的不同，其结果，延伸部14被识别为表面粗糙度Ra的值不同的区域连续排列的部分。作为表面粗糙度Ra值的计算方法，例如在箔延伸区域中在1mm2的范围内进行任意的5点的表面粗糙度测量，对其值进行平均，在未延伸区域中也进行同样的测量，从而能够比较表面粗糙度。另外，图4的延伸部14作为一例而沿着正极集电体11的长边方向(MD方向)以一定间隔来形成，但也可以连续地形成为带状。即，延伸部14只要形成于未涂敷部13的至少一部分即可。
若在未涂敷部13形成延伸部14，则在该延伸部14的周围会产生与压延处理相伴的应力。若该应力在正极集电体11的11a所示的端部方向上传递，则在正极集电体11和正极混合剂层12的接合界面会发生剥离，有时成为正极混合剂层12从正极集电体11滑落的原因。为此，本发明者们为了抑制正极混合剂层12从正极集电体11的剥离以及滑落，经过潜心研究之后发现：若在延伸部14与正极混合剂层12之间设置中间层15，则在延伸部14中产生的应力被该中间层15降低，不易影响到正极混合剂层12。
中间层15被设置为与正极集电体11(未涂敷部13)以及正极混合剂层12同时接触。此外，中间层15被设定为：中间层15相对于正极集电体11的剥离强度大于正极混合剂层12相对于中间层15的剥离强度。例如，中间层15相对于正极集电体11的剥离强度为200gf/cm以上，优选被设定为230gf/cm以上，正极混合剂层12相对于中间层15的剥离强度为90～600gf/cm，优选被设定为130～350gf/cm。在此情况下，中间层15作为缓和在延伸部14中产生的应力的缓冲部来发挥功能，在延伸部14中产生的应力通过中间层15时被缓和。因此，在延伸部14中产生的应力不直接地作用于正极混合剂层12，无论未到达正极混合剂层12或是到达了正极混合剂层12，都由于经由中间层15而应力被一定程度地减轻。其结果，能够有效地防止或者抑制正极混合剂层12从正极集电体11的剥离以及滑落。作为剥离强度的测量方法的示例，可以采用将宽度为20mm的修补带等粘贴于要进行剥离强度测量的面上并沿着180°方向拉伸的方法、或市场上出售的表面切削试验机(测量条件例：作为刀片移动速度而设水平速度为1～10μm/sec、垂直速度为0.1～1μm/sec，测量长度：1～10mm)。
中间层15被调制为包含聚偏氟乙烯、壳聚糖及其衍生物、纤维素及其衍生物、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚氧化乙烯等具有阻尼特性的材料，以作为缓冲部来发挥功能。此外，也可以使中间层15承担锂离子电池100的充放电的一部分。在此情况下，中间层15被调制成包含正极活性物质和粘合剂，但为了满足上述的剥离强度的条件，中间层15中使用的粘合剂要选择粘接力比正极混合剂层12中使用的粘合剂大的粘合剂。例如，在作为正极混合剂层12的粘合剂而使用作为亲水性胶粘剂的聚丙烯酸(PAA)的情况下，优选对于中间层15的粘合剂而使用作为疏水性胶粘剂的聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯(PE)等。中间层15的正极活性物质能够采用与在正极混合剂层12中使用的正极活性物质相同的正极活性物质。
以下，关于在本发明的蓄电元件中特征性的具备中间层15的电极的构成，说明代表性的两个实施方式。其中，在以下的实施方式中，作为电极举正极10为例来进行说明，但对于负极20也能够具备同样的构成。
<第一实施方式>
图5是示意性地表示第一实施方式所涉及的正极10的构成的剖视图。该图表示正极10的宽度方向(TD方向)上的剖面。第一实施方式的正极10在正极集电体11的中央侧11a设置了正极混合剂层12，但使中间层15介于正极集电体11与正极混合剂层12之间而成为了层叠构造。在此，中间层15被设置为其缘部从正极混合剂层12突出。由此，中间层15在俯视的情况下具备：在延伸部14与正极混合剂层12之间以单层存在的露出部15a、和存在于正极混合剂层12之下的非露出部15b。即，中间层15在延伸部14与正极混合剂层12之间以其一部分潜入正极混合剂层12之下的形态来配置。因此，中间层15以与在延伸部14中产生的应力的传递路径相接的方式存在，该应力被中间层15降低，因此能够更有效地抑制正极混合剂层12从正极集电体11的剥离以及滑落。此外，中间层的露出部15a在制造过程中有时如平缓的山那样成为松弛的形状，但即便是这种形状，也能够确保本申请发明的效果。此外，通过调整中间层的粘度，能够控制中间层的露出部形状，通过提升粘度，能够使山的形状从平缓的形状变化为陡峭的形状。
在图5中，中间层15从正极混合剂层12向未涂敷部方向突出的突出宽度S1被设定为0.5～2.5mm，优选被设定为1.0～2.0mm。若使突出宽度S1小于0.5mm，则有无法由中间层15充分降低在延伸部14中产生的应力之虞。此外，根据若不充分地确保突出宽度则在复层材料涂敷时复层材料端从中间层突出的可能性也高这一理由而不优选。另一方面，即便使突出宽度S1大于2.5mm，剥离抑制效果也不会变化。此外，若使突出部过大，则有效的用于进行箔延伸的空间会被削减。从材料成本的方面考虑，也优选设为2.5mm以下。此外，突出宽度S1被设定为从延伸区域端至混合剂层端为止的宽度S2的15～85％，优选被设定为50～80％。若将突出宽度S1设定为上述范围，则在延伸部14中产生的应力在中间层15的突出宽度S1的区域内被可靠地降低，能够防止正极混合剂层12从正极集电体11的剥离以及滑落。另外，优选S2为4.0mm以下。若其过近，则在未涂敷部的压延处理时有时会接触到中间层部而发生混合剂剥离。进而，有时弯曲降低效果会变弱，因此期望上述的范围。
此外，在图5中，中间层15的露出部15a中的层的厚度D1被设定得大于非露出部15b中的层的厚度D2，正极混合剂层12被设置为面向中间层15一侧的缘部12a位于比露出部15a的表面的高度更靠下方的位置。具体而言，非露出部15b中的层的厚度D2被设定为露出部15a中的层的厚度D1的30～80％，优选被设定为40～65％。在小于30％的情况下，活性物质贯通中间层而与箔直接接触的可能性提高，有可能导致剥离抑制效果下降。在大于80％的情况下，(加压压力弱)活性物质的填充密度小，因此电池性能下降。在此情况下，中间层15以包住正极混合剂层12的缘部12a的形态来配置。因而，在延伸部14中产生的应力传递至正极混合剂层12之前被中间层15阻挡，能够可靠地抑制正极混合剂层12从正极集电体11的剥离以及滑落。
因此，根据第一实施方式，既能防止压延处理所引起的正极10的弯曲，又能抑制正极混合剂层12从正极集电体11剥离并滑落，其结果，能够制造高质量的锂离子电池100。另外，在中间层15的露出部15a中的层的厚度D1之中，D1可以是成为最大的厚度，或者也可以是中间层15的露出部15a的平均厚度。在为平均厚度的情况下，当然需要设定为该平均值大于非露出部15b中的层的厚度D2。
<第二实施方式>
图6是示意性地表示第二实施方式所涉及的正极10的构成的剖视图。该图表示正极10的宽度方向(TD方向)上的剖面。第二实施方式的正极10在正极集电体11的11a处设置了正极混合剂层12，从正极集电体11的端部侧11b到正极混合剂层12的缘部12a设置了中间层15。中间层15具有：直接设置在正极集电体11之上的单层部15c、和层叠在正极混合剂层12之上的层叠部15d。单层部15c是与第一实施方式中所说明的露出部15a对应的部位。在此所示的中间层15例如也可以为绝缘层。
在图6中，中间层15从正极混合剂层12向未涂敷部方向突出的突出宽度S1(相当于单层部15c的宽度)、以及未涂敷部13的宽度S2，优选设为与在第一实施方式中所说明的突出宽度S1以及宽度S2相同的范围。由此，能够由中间层15充分地降低在延伸部14中产生的应力，并且能够充分地确保锂离子电池100的容量。
在第二实施方式中，中间层15也以与在延伸部14中产生的应力的传递路径相接的方式存在，因此该应力被中间层15降低，能够抑制正极混合剂层12从正极集电体11的剥离以及滑落。此外，正极10是在正极集电体11之上形成正极混合剂层12、进而以覆盖正极混合剂层12的一部分的方式形成了中间层15的结构，因此能够仅在直至未设置中间层15的工序为止的正极10的制造工序中追加中间层形成工序来制造。
因此，根据第二实施方式，不会伴有制造设备的大幅改变、成本提升，能够容易地制造高质量的锂离子电池100。
另外，在第一实施方式以及第二实施方式中，延伸部14均能通过例如压力痕(压力标记)来判断。此外，在正极或负极集电体11的端部侧11b，还包含该端部侧11b的缘部(与涂覆了混合剂层的一侧相反的端部)被延伸(压延)的情况。进而，即便是在使隔离物粘接在电极上的形态(粘接隔离物)、实施了以绝缘层对电极进行涂覆(在涂覆于集电体上的混合剂层的更上部涂覆绝缘层，将一部分或整体由绝缘层涂覆)的所谓的外涂敷的情况下，也能够期待本申请发明的作用以及效果。
产业上的可利用性
本发明主要能够适用于作为电动汽车(EV)、混合动力车(HEV)、插入式混合动力车(PHEV)等的车载用电源而被使用的二次电池(锂离子电池等)，但也能够适用于作为便携式电话、智能手机等移动体通信终端、平板型计算机、笔记本电脑等信息终端的驱动电源而被使用的二次电池(锂离子电池等)。

Claims (12)

1.一种蓄电元件，具备：
电极，其具有在基材上直接或间接地涂敷混合剂而形成的混合剂层、和未涂敷所述混合剂的未涂敷部；以及
隔离物，其以面向所述混合剂层的方式与所述电极层叠，
在所述未涂敷部的至少一部分形成有延伸区域，并且至少在所述延伸区域与所述混合剂层之间设有中间层。
2.根据权利要求1所述的蓄电元件，其中，
所述中间层至少具备：
露出部，其在所述延伸区域与所述混合剂层之间以单层存在；和
非露出部，其存在于所述混合剂层之下。
3.根据权利要求2所述的蓄电元件，其中，
在所述中间层中，所述露出部中的层的厚度D1被设定得大于所述非露出部中的层的厚度D2，所述混合剂层面向所述中间层一侧的缘部位于比所述露出部的表面的高度更靠下方的位置。
4.根据权利要求3所述的蓄电元件，其中，
所述非露出部中的层的厚度D2被设定为所述露出部中的层的厚度D1的30～80％。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的蓄电元件，其中，
所述中间层从所述混合剂层向未涂敷部方向突出的突出宽度S1被设定为0.5～2.5mm。
6.根据权利要求5所述的蓄电元件，其中，
所述突出宽度S1被设定为从延伸区域端至混合剂层端为止的宽度S2的15～85％。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的蓄电元件，其中，
所述中间层相对于所述基材的剥离强度大于所述混合剂层相对于所述中间层的剥离强度。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的蓄电元件，其中，
所述中间层相对于所述基材的剥离强度为200gf/cm以上。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的蓄电元件，其中，
所述中间层是缓和从所述延伸区域传递的应力的缓冲部。
10.根据权利要求1所述的蓄电元件，其中，
所述中间层具备：仅存在于所述延伸区域与所述混合剂层之间的绝缘性的露出部。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的蓄电元件，其中，
所述隔离物是粘接于所述电极的粘接隔离物。
12.根据权利要求1～10中任一项所述的蓄电元件，其中，
所述电极是涂有绝缘层的电极。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111164800A (zh) * 2017-11-29 2020-05-15 株式会社杰士汤浅国际 极板、电极组件和能量存储装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3255707A1 (en) * 2016-06-07 2017-12-13 Université de Liège Process to prepare an electrode for an electrochemical storage device
CN109244362B (zh) * 2018-11-05 2023-11-03 宁德新能源科技有限公司 正极极片、电化学装置及包含其的电子装置
CN109449478A (zh) * 2018-11-05 2019-03-08 宁德新能源科技有限公司 电化学装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102468475A (zh) * 2010-11-05 2012-05-23 株式会社杰士汤浅国际 蓄电元件用电极、使用它的蓄电元件及蓄电元件用电极的制造方法
CN102969480A (zh) * 2011-08-30 2013-03-13 株式会社杰士汤浅国际 电极及电极的制造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5858325B2 (ja) 2010-09-03 2016-02-10 株式会社Ｇｓユアサ 電池
JP5776446B2 (ja) 2011-08-30 2015-09-09 株式会社Ｇｓユアサ 電池用電極の製造方法及び電池用電極

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102468475A (zh) * 2010-11-05 2012-05-23 株式会社杰士汤浅国际 蓄电元件用电极、使用它的蓄电元件及蓄电元件用电极的制造方法
CN102969480A (zh) * 2011-08-30 2013-03-13 株式会社杰士汤浅国际 电极及电极的制造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111164800A (zh) * 2017-11-29 2020-05-15 株式会社杰士汤浅国际 极板、电极组件和能量存储装置

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