CN108666631A - 二次电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够减少制造成本并且能够制造高质量的非水电解质二次电池的非水电解质二次电池的制造方法。作为负极板(12)的负极芯体,采用表面背面的表面粗糙度(Rz)不同的芯体。在卷绕电极体(14)中,在卷轴方向的一个端部形成被卷绕的负极芯体露出部(16),在该卷绕的负极芯体露出部(16),负极芯体露出部(16)的外表面侧的表面粗糙度比内表面侧的表面粗糙度小。在被卷绕的负极芯体露出部(16)的外表面配置负极集电体,对被卷绕的负极芯体露出部(16)与负极集电体进行电阻焊接。

Description

二次电池的制造方法
技术领域
本公开涉及二次电池的制造方法。
背景技术
以往,作为非水电解质二次电池等的二次电池,存在专利文献1中所述的二次电池。该二次电池具有正极板和负极板隔着间隔件卷绕而成的扁平状的卷绕电极体。正极板的正极活性物质层被设置于带状的正极芯体的两面,在上述两面的宽度方向一侧具有正极芯体带状地露出的正极芯体露出部。此外,负极板的负极活性物质层被设置于带状的负极芯体的两面,在上述两面的宽度方向另一侧具有负极芯体带状地露出的负极芯体露出部。正极以及负极活性物质层分别具有能够进行锂离子的插入/脱离的构造。
二次电池还具备:与正极芯体露出部电连接的正极集电部件、与负极芯体露出部电连接的负极集电部件、电解液以及方形外装体。电极体被插入到方形外装体,以使得正极芯体露出部以及负极芯体露出部位于方形外装体的相互不同的一侧的宽度方向端部,电解液被封入到方形外装体。正极集电部件与正极端子电连接,负极集电部件与负极端子电连接。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开2012-33334号公报
在由铜箔或者铜合金箔构成的便宜的负极芯体中,表面和背面的表面粗糙度可能较大不同。发明人在进行开发中,发现在表面和背面的表面粗糙度不同的负极芯体与负极集电体电阻焊接的情况下,在负极芯体的粗糙面和负极芯体的平滑面,电阻焊接用电极与负极芯体的接触状态不同,适当的焊接条件也不同。在将焊接条件设为适合于负极芯体的平滑面的条件的情况下,在负极芯体的粗糙面为焊接面时,有可能无法进行适当的焊接,成品率变低。此外,相反地,在将焊接条件设为适合于负极芯体的粗糙面的条件的情况下,在负极芯体的平滑面为焊接面时,可能无法进行适当的焊接,成品率变低。
发明内容
因此,本公开的目的在于,提供一种即使在使用了表面和背面的表面粗糙度不同的负极芯体的情况下,也能够制作出高质量的二次电池的二次电池的制造方法。
本公开所涉及的二次电池的制造方法中,所述二次电池具备将长条状的正极板和长条状的负极板隔着长条状的间隔件卷绕而成的扁平状的卷绕电极体,负极板包含由铜箔或者铜合金箔构成的负极芯体和形成于负极芯体的两面的负极活性物质合剂层,负极芯体的表面粗糙度在表面背面不同,负极芯体具有在两面形成有负极活性物质合剂层的合剂层形成区域、和在两面未形成负极活性物质合剂层的负极芯体露出部,在卷绕电极体的卷轴方向的一个端部,负极芯体露出部被卷绕,在被卷绕的负极芯体露出部的外表面焊接连接集电体,所述二次电池的制造方法具有以下工序:制作卷绕电极体,以使得形成在卷轴方向的一个端部被卷绕的负极芯体露出部,在该卷绕的负极芯体露出部,负极芯体露出部的外表面侧的表面粗糙度比内表面侧的表面粗糙度小;和在被卷绕的负极芯体露出部的外表面配置集电体,对被卷绕的负极芯体露出部和集电体进行电阻焊接。
此外,本公开所涉及的二次电池的制造方法中,所述二次电池具备将长条状的正极板和长条状的负极板隔着长条状的间隔件卷绕而成的扁平状的卷绕电极体,负极板包含由铜箔或者铜合金箔构成的负极芯体和形成于负极芯体的两面的负极活性物质合剂层,负极芯体的表面粗糙度在表面背面不同,负极芯体具有在两面形成有负极活性物质合剂层的合剂层形成区域、和在两面未形成负极活性物质合剂层的负极芯体露出部,在卷绕电极体的卷轴方向的一个端部,负极芯体露出部被卷绕,在被卷绕的负极芯体露出部的外表面电阻焊接集电体,所述二次电池的制造方法具有:合剂层形成工序,形成沿着负极芯体的长边方向延伸的多列负极活性物质合剂层,以使得在由长条状的铜箔或者铜合金箔构成的负极芯体上,在负极芯体的宽度方向,成为合剂层形成区域的部分与成为负极芯体露出部的部分被交替地配置;裁断工序,通过沿着负极芯体的长边方向将形成有负极活性物质合剂层的负极芯体裁断,从而制作形成有负极活性物质合剂层的多个负极芯体,以使得裁断后成为负极芯体露出部的部分位于宽度方向的相同侧的端部;和卷绕工序,将多个负极芯体分别在成为负极芯体露出部的部分位于宽度方向的相同侧的端部的状态下在相同方向进行卷绕。
根据本公开所涉及的二次电池的制造方法,即使在使用了表面和背面的表面粗糙度不同的负极芯体的情况下,也能够制造高质量的二次电池。
附图说明
图1A是能够通过本公开的方法来制造的方形二次电池的俯视图,图1B是上述方形二次电池的主视图。
图2A是沿着图1A的IIA-IIA线的局部剖视图,图2B是沿着图2A的IIB-IIB线的局部剖视图,图2C是沿着图2A的IIC-IIC线的剖视图。
图3A是上述方形二次电池所包含的正极板的俯视图,图3B是上述方形二次电池所包含的负极板的俯视图。
图4是将上述方形二次电池所包含的扁平状的卷绕电极体的卷绕结束端侧展开的立体图。
图5是表示上述方形二次电池的裁断前的负极芯体中的合剂层的形成区的俯视图。
图6是参考例的裁断前的负极芯体中的与图5对应的俯视图。
图7是用于对负极侧的电阻焊接进行说明的图。
-符号说明-
10...方形二次电池 11...正极板 11a...正极合剂层 11b...正极保护层 12...负极板 12a...负极合剂层 13...间隔件 14...扁平状的卷绕电极体 15...正极芯体露出部 16...负极芯体露出部 17...正极集电体 18...正极端子 19...负极集电体 20...负极端子 21、22...绝缘部件 23...封口板 24...绝缘片 25...方形外装体 26...电解液注液孔 27...电流切断机构 28...气体排出阀 29...正极用导电部件 30...正极用中间部件 31...负极用导电部件 31a...突起 32...负极用中间部件 33,34...焊接痕迹 40...底部 41...第1侧面 42...第2侧面 45...电池外壳 50...负极芯体 51...第1被层叠的负极芯材露出部 52...第2被层叠的负极芯材露出部 60、61...电阻焊接用电极
具体实施方式
以下,参照附图来对本公开所涉及的实施方式详细进行说明。以下所示的各实施方式是为了理解本公开的技术思想而示例的,并不意图将本公开确定为该实施方式。例如,从最初就假定将以下说明的实施方式、变形例的特征部分适当地组合来构建新的实施方式。本公开能够均等地应用于在不脱离权利要求书所示的技术思想的情况下进行各种变更而得到的方式。
以下,首先,使用图1A~图4,对本公开的一实施方式所涉及的制造方法和能够通过该制造方法来制作的方形二次电池10的概略结构进行说明。方形二次电池10是二次电池的一个例子。如图1A、图1B、图2以及图4所示,方形二次电池10具备:方形外装体(方形外装罐)25、封口板23和扁平状的卷绕电极体14。方形外装体25例如由铝箔或者铝合金构成,在高度方向一侧具有开口部。如图1B所示,方形外装体25具有:底部40、一对第1侧面41以及一对第2侧面42,第2侧面42比第1侧面41大。封口板23与方形外装体25的开口部嵌合,通过将封口板23与方形外装体25的嵌合部接合,来构成方形的电池外壳45。卷绕电极体14被收容于电池外壳45内。
如图4所示,卷绕电极体14具有正极板11和负极板12以隔着间隔件13来相互绝缘的状态而卷绕的构造。在卷绕电极体14的最外表面侧配置间隔件13。负极板12被配置于比正极板11更靠外周侧的位置。如图3A所示,正极板11是在厚度为10~20μm左右的铝或者铝合金箔所构成的正极芯体的两面涂敷正极合剂浆料并进行干燥以及压延后,被带状地切断为规定尺寸,然后卷绕于传送盒(FOUP)。此时,在宽度方向的一侧的端部,形成沿着长边方向在两面未形成正极合剂层11a的正极芯体露出部15。优选在该正极芯体露出部15的至少一侧的表面,沿着正极芯体露出部15的长度方向形成正极保护层11b,以使得例如与正极合剂层11a相邻。在正极保护层11b,包含绝缘性无机粒子和粘合剂。该正极保护层11b的导电性比正极合剂层11a低。通过设置正极保护层11b,能够防止由于异物等导致负极合剂层12a与正极芯体的短路。此外,能够在正极保护层11b中含有导电性无机粒子。由此,即使在正极保护层11b与负极合剂层12a短路的情况下,也能够持续流过较小的内部短路电流,由此能够使方形二次电池10移至安全的状态。正极保护层11b的导电性能够通过导电性无机粒子与绝缘性无机粒子的混合比来控制。另外,也可以不设置正极保护层11b。
此外,如图3B所示,负极板12是在负极芯体的两面涂敷负极合剂浆料并进行干燥以及压延后,带状地切断为规定尺寸,然后卷绕于传送盒。此时,形成在沿着长边方向在两面未形成负极合剂层12a的负极芯体露出部16。另外,正极芯体露出部15乃至负极芯体露出部16也可以分别沿着正极板11乃至负极板12的宽度方向的两侧的端部形成。
更详细地,负极板12如以下那样而被制作。在负极活性物质中混合导电剂或粘合剂等,在分散介质中混炼该混合物从而制作膏状的负极合剂浆料。然后,将负极合剂浆料涂敷于长条状的负极芯体的两面。作为负极芯体,使用厚度为5~15μm左右的铜箔或者铜合金箔。该铜箔或者铜合金箔的一侧面的表面粗糙度Rz(10点平均粗糙度)与另一侧面的表面粗糙度Rz相互不同,通过激光式表面测定机下的测定,平滑面的表面粗糙度Rz小于1.0μm,通过激光式表面测定机下的测定,粗糙面的Rz大于1.0μm。这里,优选平滑面的表面粗糙度Rz为0.8μm以下,更优选为0.6μm以下,最优选为0.5μm以下。此外,从粗糙面的表面粗糙度Rz减去平滑面的表面粗糙度Rz得到的值优选为0.4μm以上,更优选为0.6μm以上,最优选为0.8μm以上。
负极合剂浆料向长条状的负极芯体的两面的涂敷如下进行。即,参照图5,在未图示的喷出部的下方,配置裁断前的长条的负极芯体50。喷出部在负极芯体50的上方在负极芯体50的宽度方向(图5的X方向)延伸。在喷出部的下侧(负极芯体50侧),在X方向等间隔地配置4个喷嘴。在该状态下,通过利用未图示的驱动辊来卷出从而将负极芯体50在箭头Y所示的长度方向(卷绕方向)的一侧以一定速度输送,使其相对于喷出部在喷出部的下方在长度方向以一定速度行进。通过在该状态下从在上述X方向上等间隔地配设的4个喷嘴向负极芯体50连续地喷出上述负极合剂浆料,从而在负极芯体50上涂敷负极合剂浆料。这样,在负极芯体50的一侧的面涂敷负极合剂浆料,使负极合剂浆料干燥。然后,将负极芯体50翻面,在负极芯体50的另一侧的面同样地涂敷负极合剂浆料。然后,使被涂敷的负极合剂浆料干燥。并且,通过进行压缩,来在负极芯体50上形成负极活性物质层。
由于4个喷嘴在喷出部的下侧在X方向被等间隔地设置,因此在相关的涂敷之后,在长条状的裁断前的负极芯体50上,在负极芯体50的宽度方向(X方向)上交替地配置成为合剂层形成区域的部分50a和成为负极芯体露出部50b的部分。此外,在上述涂敷之后,形成4列沿着负极芯体(裁断前的铜箔)50的长边方向(Y方向)延伸的成为合剂层形成区域的部分50a。然后,对负极芯体的两面进行干燥以及压延,在裁断前的负极芯体的两面交替设置4组合剂层形成区域和负极芯体露出部。然后,针对负极芯体,沿着其长边方向(卷绕方向)执行裁断,以使得负极芯体露出部位于宽度方向的一侧的状态下形成用于电池的4组负极芯体。在图5所示的例子中,执行裁断,使得沿着在长边方向(卷绕方向)延伸的直线a1~a5。然后,将裁断后的各负极芯体在负极芯体露出部位于宽度方向的相同侧的状态下在相同的朝向卷绕于传送盒。在图5所示的例子中,由于合剂层形成区域以及负极芯体露出部的组被周期性地等间隔地重复,因此将裁断后的各负极芯体直接仅仅在相同的方向卷绕于传送盒即可,4个裁断后的长条状的负极芯体的全部在平滑面为相同的一侧(外周侧或者内周侧)的状态下卷绕于传送盒。
然后,如图4所示,将正极板11以及负极板12相对于对置的电极的合剂层11a、12a在卷绕电极体14的宽度方向(正极板11以及负极板12的宽度方向)偏离配置,以使得正极芯体露出部15和负极芯体露出部16与分别对置的电极的合剂层11a、12a不重叠。并且,通过在夹着间隔件13而相互绝缘的状态下进行卷绕并成形为扁平状,从而制作扁平状的卷绕电极体14。卷绕电极体14在卷绕轴延伸的方向(与将带状的正极板11、带状的负极板12以及带状的间隔件13展开为矩形形状时的宽度方向一致)的一侧端部具备被层叠多片的正极芯体露出部15,在另一侧端部具备被层叠多片的负极芯体露出部16。
在卷绕电极体14的卷绕时,在负极板12,通过利用相同的方法将负极芯体从全部的传送盒送出,从而表面粗糙度Rz较小的平滑面在卷绕电极体14成为外周侧。如上述那样,在全部的传送盒中,由于平滑面侧在相同的侧(外周侧或者内周侧)被卷绕,因此在全部的传送盒中仅仅利用相同的方法来送出负极芯体,就能够在卷绕电极体14中容易地将平滑面侧配设于外周侧。
另外,作为间隔件13,优选地,能够使用聚烯烃制的微多孔性膜。优选间隔件13的宽度能够覆盖正极合剂层11a以及正极保护层11b并且比负极合剂层12a的宽度大。虽后面详细叙述,但层叠多片的正极芯体露出部15经由正极集电体17(参照图2A)而与正极端子18电连接。此外,层叠多片的负极芯体露出部16经由负极集电体19(参照图2A)而与负极端子20电连接。在本实施方式中,由于在卷绕电极体14的负极板12,平滑面被配设于外周侧,因此在电阻焊接时负极集电体19(参照图2A)与由平滑面构成的负极芯体露出部16电阻焊接。因此,虽然负极芯体的表面粗糙度Rz在背面表面不同,但是在全部的卷绕电极体14中,仅将焊接条件设定为与平滑面的焊接中适当的条件,就能够在全部的卷绕电极体14中适当地进行焊接,成品率变高。
进一步地,虽然负极芯体的表面粗糙度Rz在背面表面不同,但是能将表面粗糙度Rz小且与电阻焊接用电极的接触紧密的负极芯体的平滑面与负极集电体19焊接。因此,能够通过更小的能量来对电阻焊接进行焊接,并且,能够实现更紧密的状态下的接合,接合后的二次电池的质量也能够变高。其结果,不仅能够减少负极芯材的材料成本,而且能够制造高质量的二次电池。
另外,喷出部被配置为在裁断前的负极芯材的宽度方向延伸即可,在喷出部在宽度方向等间隔地设置多个喷嘴(2个以上的喷嘴)即可。此外,负极合剂浆料的涂敷也可以在粗糙面侧和平滑面侧同时执行。
接下来,使用图6来对本实施方式的制造方法的优越性进行说明。图6是参考例中的图5所对应的图。如图6所示,在参考例中,分别在裁断前的负极芯材的宽度方向的一侧以及另一侧,形成一对成为合剂层形成区域的部分70a和负极芯体露出部70b所构成的负极芯材,并且,一对负极芯材相对于包含长边方向的面被面对称地配置。因此,在参考例的情况下,在执行裁断以使得沿着在长边方向(卷绕方向)延伸的b1~b5之后,在裁断后的4个负极芯体中,在2个负极芯体中,负极芯体露出部70b位于宽度方向的一侧,在另外的2个负极芯体中,负极芯体露出部70b位于宽度方向的另一侧。因此,若将裁断后的负极芯体以负极芯体露出部70b位于宽度方向的相同侧的相同的姿势卷绕于传送盒,则需要在将一半的负极芯体翻面后卷绕于传送盒,由于该翻面,在制作出的一半的卷绕电极体中,负极板的粗糙面被配设于外周侧。因此,在将焊接条件设为适合于平滑面的条件的情况下,在粗糙面成为焊接面时,可能无法进行适当的焊接,成品率变低。此外,相反地,在将焊接条件设为适合于粗糙面的条件的情况下,在平滑面成为焊接面时,可能无法进行适当的焊接,成品率变低。
与此相对地,在本实施方式中,如图5所示,在长条状的铜箔或者铜合金箔所构成的负极芯体上,形成沿着负极芯体的长边方向延伸的多列的负极活性物质合剂层,以使得在负极芯体的宽度方向,成为合剂层形成区域的部分和成为负极芯体露出部的部分被交替地配置。因此,仅进行等间隔的裁断,裁断后的多个负极芯体就分别为作为负极芯体露出部的部分位于宽度方向的相同侧的端部的状态,通过将这样裁断后的负极芯体在相同的方向卷绕在传送盒,从而在制作出的全部的卷绕电极体的负极板,能够容易并且可靠地将平滑面配置于外周侧。因此,即使在使用了负极芯材的表面粗糙度Rz在背面表面不同的便宜的负极芯体的情况下,也能够提高成品率,并且能够制造高质量的电池。
再次参照图2A。优选在正极集电体17与正极端子18之间,设置在电池外壳45内的气体压力为规定值以上时进行工作的电流切断机构27。此外,如图1A、图1B以及图2A所示,正极端子18以及负极端子20分别隔着绝缘部件21、22而被固定于封口板23。封口板23具有电池外壳45内的气体压力比电流切断机构27的工作压力高时被开放的气体排出阀28。正极集电体17、正极端子18以及封口板23分别由铝或者铝合金形成,负极集电体19以及负极端子20分别由铜或者铜合金形成。如图2C所示,扁平状的卷绕电极体14被插入到在除了封口板23侧以外的周围存在绝缘性的绝缘片(树脂片)24的状态下一面开放的方形外装体25内。
如图2B以及图2C所示,在正极板11侧,被卷绕并层叠的多片正极芯体露出部15在厚度方向被2分割,在其之间配置正极用中间部件30。正极用中间部件30由树脂材料构成,在正极用中间部件30,导电性的正极用导电部件29被保持1个以上,例如被保持2个。正极用导电部件29例如使用圆柱状的部件,在与层叠的正极芯体露出部15对置的两端部形成作为突出部而发挥作用的圆锥台状的突起。
在负极板12侧,被卷绕并层叠的多片负极芯体露出部16也在厚度方向被2分割,在其之间配置负极用中间部件32。负极用中间部件32由树脂材料构成,在负极用中间部件32,负极用导电部件31被保持1个以上,例如被保持2个。负极用导电部件31例如使用圆柱状的部件,在与被层叠的负极芯体露出部16对置的两端部,形成作为突出部而发挥作用的圆锥台状的突起。另外,正极用中间部件30以及负极用中间部件32不是必须的结构,也能够省略。此外,正极用导电部件29以及负极用导电部件31不是必须的结构,也能够省略。
正极用导电部件29和被配置于其延伸方向的两侧的被收束的正极芯体露出部15被电阻焊接并电连接,被收束的正极芯体露出部15和被配置于该电池外壳45的进深方向外侧的正极集电体17也被电阻焊接并电连接。此外,同样地,负极用导电部件31和被配置于其两侧并收束的负极芯体露出部16被电阻焊接并电连接,被收束的负极芯体露出部16和被配置于其电池外壳45的进深方向外侧的负极集电体19也被电阻焊接并电连接。正极集电体17的与正极芯体露出部15侧相反的一侧的端部电连接于正极端子18,负极集电体19的与负极芯体露出部16侧相反的一侧的端部电连接于负极端子20。其结果,正极芯体露出部15与正极端子18电连接,负极芯体露出部16与负极端子20电连接。
卷绕电极体14、正极以及负极用中间部件30、32、正极以及负极用导电部件29、31通过电阻焊接而被接合并构成一体构造。正极用导电部件29优选是与正极芯体相同的材料即铝或者铝合金制,负极用导电部件31优选是与负极芯体相同的材料即铜或者铜合金制。
接下来,使用图7来对负极侧的电阻焊接更详细地进行说明。另外,针对与负极侧同样执行的正极侧的电阻焊接,省略说明。
如图7所示,首先,将被层叠的负极芯体露出部16在层叠方向上2分割,设为第1被层叠的负极芯材露出部51和第2被层叠的负极芯材露出部52。并且,在第1被层叠的负极芯材露出部51与第2被层叠的负极芯材露出部52之间,配置被保持于负极用中间部件32的负极用导电部件31。这里,形成于负极用导电部件31的两端的突起31a分别与第1被层叠的负极芯材露出部51和第2被层叠的负极芯材露出部52相接。此外,在第1被层叠的负极芯材露出部51的外表面侧和第2被层叠的负极芯材露出部52的外表面侧分别配置负极集电体19。接下来,将电阻焊接用电极60以及电阻焊接用电极61分别与负极集电体19抵接。由此,通过电阻焊接用电极60以及电阻焊接用电极61,设为负极集电体19-第1被层叠的负极芯材露出部51-负极用导电部件31-第2被层叠的负极芯材露出部52-负极集电体19被夹着的状态。在该状态下,向电阻焊接用电极60以及电阻焊接用电极61施加电压。由此,在电阻焊接用电极60与电阻焊接用电极61之间流过电阻焊接电流,负极集电体19与负极芯体露出部16、负极用导电部件31与负极芯体露出部16分别被焊接。另外,在使用2个负极用导电部件31的情况下,也可以使用2组电阻焊接用电极60以及电阻焊接用电极61,通过上述的方法来同时进行2个位置的焊接。此外,也可以分别进行2个位置的焊接。
若将正极芯体露出部15乃至负极芯体露出部16进行2分割,则为了形成在多个层叠的正极芯体露出部15乃至负极芯体露出部16的全部层叠部分贯通的焊接痕所需的焊接电流,与未进行2分割的情况下相比可以较小。因此,电阻焊接时的溅射的产生被抑制,溅射所导致的扁平状的卷绕电极体14的内部短路等的故障的产生被抑制。图2A中,表示通过电阻焊接而在正极集电体17形成的2个位置的焊接痕迹33,在负极集电体19也表示2个位置的焊接痕迹34。另外,在电阻焊接中,正极用导电部件29以及负极用导电部件31的形状可以相同也可以不同。此外,也可以不使用正极用中间部件30以及负极用中间部件32。
再次参照图1A。在封口板23设置电解液注液孔26。将安装有正极集电体17、负极集电体19以及封口板23等的卷绕电极体14配置于方形外装体25内。此时,优选在将卷绕电极体14配置于成形为箱状乃至袋状的绝缘片24内的状态下,将卷绕电极体14插入到方形外装体25内。然后,对封口板23与方形外装体25的嵌合部进行激光焊接,然后从电解液注液孔26注入非水电解液。然后,通过将电解液注液孔26密封来制作方形二次电池10。电解液注液孔26的密封例如通过盲铆钉、焊接等而被执行。
单个或者多个方形二次电池10被串联、并联乃至串并联连接而用于各种用途。在将多个方形二次电池10在车载用途等中串联乃至并联连接而使用时,另外设置正极外部端子以及负极外部端子并通过汇流条来将各个电池连接即可。
另外,对卷绕电极体14被配置为其卷绕轴与方形外装体25的底部40平行的朝向的情况进行了说明,也可以是卷绕电极体被配置为其卷绕轴与方形外装体25的底部40垂直的朝向的结构。此外,作为能够通过本公开的方法来制作的方形二次电池中可使用的正极活性物质,只要是能够可逆地吸收/释放锂离子的化合物就能够适当地选择使用。
作为这些正极活性物质,优选是锂过渡金属复合氧化物。例如,能够将能可逆地吸收/释放锂离子的LiMO2(其中,M是Co、Ni、Mn的至少1种)所表示的锂过渡金属复合氧化物、即LiCoO2、LiNiO2、LiNiyCo1-yO2(y=0.01~0.99)、LiMnO2、LiCoxMnyNizO2(x+y+z=1)、LiMn2O4或者LiFePO4等单独使用一种或将多种混合使用。进一步地,也能够使用向锂钴复合氧化物添加了锆、镁、铝、钨等不同种类的金属元素的物质。
作为非水电解质的溶剂,并不特别限定,非水电解质二次电池中能够使用从以往就被使用的溶剂。例如,能够使用:碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯(VC)等的环状碳酸酯;碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸二乙酯(DEC)等的链状碳酸酯;乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸甲酯、γ-丁内酯等的含酯的化合物;丙烷磺内酯等的包含磺基的化合物等。此外,能够将这些单独使用或者将多个组合使用,特别地,优选是将环状碳酸酯和链状碳酸酯组合而成的溶剂。
作为非水电解质中使用的溶质,能够使用从以往就被一般使用于非水电解质二次电池的公知的锂盐。具体而言,能够使用LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiC(C2F5SO2)3、LiAsF6、LiClO4、LiPF2O2等的锂盐以及这些的混合物。特别地,为了提高非水电解质二次电池中的高率充放电特性、耐久性,优选使用LiPF6
此外,上述溶质不仅可以单独使用,也可以将2种以上混合来使用。此外,溶质的浓度并不被特别限定,但最好为每1升非水电解液为0.8~1.7摩尔。
在本公开的一方面的非水电解质二次电池中,用于其负极的负极活性物质只要能够可逆地吸收/释放锂就不被特别限定,例如,能够使用碳材料、硅材料、锂金属、与锂进行合金化的金属或合金材料、金属氧化物等。另外,从材料成本的观点出发,优选在负极活性物质中使用碳材料,例如,能够使用:天然石墨、人造石墨、中间相沥青系碳纤维(MCF)、介孔碳微球(MCMB)、焦炭、硬质炭黑等。特别地,从提高高率充放电特性的观点出发,作为负极活性物质,优选使用石墨材料被低结晶性碳覆盖的碳材料。
作为间隔件,使用以往在非水电解质二次电池中被一般使用的公知的部件。例如,优选是由聚烯烃构成的间隔件。具体而言,不仅仅由聚乙烯构成的间隔件,也可以使用在聚乙烯的表面形成有由聚丙烯构成的层的部件。在正极与间隔件的界面乃至负极与间隔件的界面,能够形成包含从以往就被使用的无机物的填料的层。
以下,使用表1来对本公开所涉及的实施例详细进行说明。表1是表示改变焊接条件和负极芯体的材质来制作方形二次电池时的、合格和不合格相对于试验样本总数的数量、不良焊接的内容以及合格率的图。另外,本公开并不限定于实施例。
【表1】
<实施例、比较例的方形二次电池的制作>
(实施例的方形二次电池的制作)
如下执行卷绕电极体中的负极侧的电阻焊接。详细地,作为负极芯体,使用表面粗糙度在背面表面不同的铜箔,更纤细地,使用平滑面侧的表面粗糙度Rz为0.49μm、粗糙面侧的表面粗糙度Rz为1.37μm的铜箔。并且,在卷绕电极体中负极芯体的平滑面为外表面侧,通过上述的方法来在负极芯体的平滑面电阻焊接负极集电体。然后,使用连接有负极集电体的卷绕电极体,来制作方形二次电池。作为焊接条件,采用如下的条件。即,作为电阻焊接用电极,采用直径为3.5mm的部件,将焊接时电阻焊接用电极按压负极集电体的压力设为1100N。此外,将通电时流过电阻焊接用电极的电流设为26kA,将该通电时间(焊接时间)设为7ms。此外,在3ms内使电流上升到26kA(UP斜率3ms)。
(比较例1的方形二次电池的制作)
使用与实施例的负极芯体相同的铜箔,在与实施例相同的焊接条件下执行卷绕电极体中的负极侧的电阻焊接,制作方形二次电池。但是,在卷绕电极体中负极芯体的粗糙面为外表面侧,在负极芯体的粗糙面电阻焊接负极集电体。
(比较例2的方形二次电池的制作)
使用与实施例的负极芯体相同的铜箔,在卷绕电极体中负极芯体的粗糙面为外表面侧,在负极芯体的粗糙面电阻焊接了负极集电体。焊接条件与实施例相比,仅在将通电时流过电阻焊接用电极的电流设为28kA这方面不同,来进行了负极侧的电阻焊接。
(比较例3的方形二次电池的制作)
在卷绕电极体中使用了负极芯体的外表面侧(焊接面侧)的表面粗糙度Rz为0.49μm的样本和负极芯体的外表面侧(焊接面侧)的表面粗糙度Rz为1.37μm的样本按照1∶1混合而成的物质。此外,在与比较例2相同的焊接条件下执行焊接来制作方形二次电池。比较例3的1246个样本之中的623个在负极芯体中表面粗糙度Rz为0.49μm的面电阻焊接了负极集电体。此外,比较例3的1246个的样本之中的623个在负极芯体中表面粗糙度Rz为1.37μm的面电阻焊接了负极集电体。
<方形二次电池的评价>
[合格率的评价]
分别在各实施例以及比较例的制作中,调查进行了试验的次数之中能够制作良好的焊接部的次数。
[不良焊接的分析评价]
分别在各实施例以及比较例的制作中,分析产生焊接不良的情况下的不良内容。详细地,调查产生爆飞、即焊接时的能量过大导致焊接时熔融液飞散的现象的次数。此外,相反地,调查焊接时的能量过小导致产生不能接合的未接合的次数。
<方形二次电池的评价结果>
在比较例3的电池中,试验总数1246之中,能够进行良好的焊接的次数为1228,另一方面,产生焊接不良的次数为18,合格率为98.56%。此外,产生焊接不良的18次之中,爆飞为16次,未接合为2次。
此外,在比较例2的电池中,试验总数1372之中,能够进行良好的焊接的次数为1357,另一方面,产生焊接不良的次数为15,合格率为98.91%。此外,产生焊接不良的15次之中,爆飞为14次,未接合为1次。
此外,在比较例1的电池中,试验总数1119之中,能够进行良好的焊接的次数为1097,产生焊接不良的次数为22,合格率为98.03%。此外,产生焊接不良的22次之中,未接合为19次,爆飞为3次。
另一方面,在实施例的电池中,试验总数1221之中,能够进行良好的焊接的次数为1218,另一方面,产生焊接不良的次数停留在3,合格率为99.75%。此外,产生焊接不良的3次之中,未接合为2次,爆飞为1次。
若对比较例1和比较例2进行比较,则在表面粗糙度Rz都大为1.37μm的情况下,通过将通电电流从26kA合理化为28kA,能够将合格率从98.03%改善为98.91%。然而,更优选在表面粗糙度Rz平滑为0.49μm的面焊接集电体。
如对比较例2和比较例3进行比较,则相对于比较例2的合格率为98.91%,比较例3的合格率降低为98.56%。由于通电电流28kA是对于表面粗糙度Rz为1.37μm的粗糙面合理化了的焊接条件,因此在焊接面的表面粗糙度Rz为0.49μm的部件和焊接面的表面粗糙度Rz为1.37μm的部件混合存在的比较例3中,不是适当的条件。
进一步地,在向电阻焊接用电极的通电电流为较小的26kA的电流值的比较例1与实施例的对比中,在负极芯材的焊接面的表面粗糙度Rz为1.37μm的比较例1中,未接合的数量大为19,与此相对地,在负极芯材的焊接面的表面粗糙度Rz为0.49μm的实施例中,爆飞以及未接合的数量都较小,合格率也为99.75%,几乎不产生不良的焊接。因此,制作表面粗糙度Rz为0.5μm以下的平滑面,对该平滑面进行电阻焊接,则能够以较小的焊接电流稳定地执行焊接,焊接后的电池的质量也能够较高。推定这是由于以下理由。即,在表面粗糙度Rz为0.5μm以下的平滑面,由于电阻焊接用电极与负极芯材的接触面积变大,因此即使抑制焊接电流,大致防止爆飞的产生,产生未接合的可能性也较小。因此,认为能够以较小的焊接电流稳定地执行焊接,焊接后的电池的质量也能够较高。
以上,根据本公开的二次电池,制作卷绕电极体14,以使得形成在卷轴方向的一个端部卷绕的负极芯体露出部16,在该卷绕的负极芯体露出部16,负极芯体露出部16的外表面侧的表面粗糙度比内表面侧的表面粗糙度小。并且,在卷绕的负极芯体露出部的外表面配置负极集电体19,对卷绕的负极芯体露出部16与负极集电体19进行电阻焊接。因此,即使使用便宜的负极芯材,表面粗糙度较小的面也能够被选择性地进行电阻焊接,因此能够以较小的能量形成更好的焊接部。因此,能够减少制造成本,并且能够制造高质量的二次电池。
此外,也可以将负极芯体露出部16的焊接侧面的10点平均粗糙度Rz设为0.5μm以下,在该情况下,能够以更小的焊接电流稳定地进行焊接,合格率也能够实现99.5%以上这一非常高的水准。
此外,也可以将负极芯体的粗糙面的10点平均粗糙度Rz减去焊接侧面即平滑面的10点平均粗糙度Rz后得到的值设为0.8μm以上,在该情况下,能够较大抑制负极芯材的材料成本,不仅质量较高,而且能够大大减少制造成本。
进一步地,如图5所示,优选在长条状的铜箔或者铜合金箔所构成的负极芯体上,形成沿着负极芯体的长边方向延伸的多列负极活性物质合剂层,以使得在负极芯体的宽度方向上,成为合剂层形成区域的部分和成为负极芯体露出部的部分被交替配置。在该情况下,仅进行等间隔的裁断,裁断后的多个负极芯体就分别为成为负极芯体露出部的部分位于宽度方向的相同侧的端部的状态,直接在相同的方向卷绕于传送盒,从而在制作出的全部卷绕电极体14的负极板12,能够简单并且可靠地将平滑面配置于外周侧。因此,即使在使用了负极芯材的Rz在背面表面不同的便宜的负极芯体的情况下,也能够容易并且可靠地选择性地在平滑面进行电阻焊接,因此能够提高成品率,并且能够制造高质量的电池。
另外,本公开并不限定于上述实施方式以及其变形例,在本申请的权利要求书中所述的事项以及其等同的范围内能够进行各种改进或变更。
例如,在上述实施方式以及实施例中,说明了在卷绕电极体14的负极板12平滑面被配置于外周侧、将负极集电体19电阻焊接于负极板12的平滑面的情况。但是,在使用表面粗糙度在表面背面不同的负极芯体来制作卷绕电极体14的情况下,也可以在卷绕电极体内的负极板的外周侧配置粗糙面,将负极集电体电阻焊接于负极板的粗糙面。即使焊接面的表面粗糙度较大,若采用适当的条件,也能够适当地进行焊接。因此,在多个电池的制造中,也可以在全部的电池中,将焊接面统一为表面粗糙度较大的面并且采用适当的条件,在该情况下,在多个电池的大多数中能够可靠地执行焊接,能够提高合格率。
另外,正极集电体与正极芯体露出部的连接方法并不被特别限定。作为连接方法,能够使用电阻焊接、超声波焊接、基于激光等能量线的照射的焊接等。

Claims (6)

1.一种二次电池的制造方法,所述二次电池具备将长条状的正极板和长条状的负极板隔着长条状的间隔件卷绕而成的扁平状的卷绕电极体,
所述负极板包含由铜箔或者铜合金箔构成的负极芯体和形成于所述负极芯体的两面的负极活性物质合剂层,
所述负极芯体的表面粗糙度在表面背面不同,
所述负极芯体具有在两面形成有所述负极活性物质合剂层的合剂层形成区域、和在两面未形成所述负极活性物质合剂层的负极芯体露出部,
在所述卷绕电极体的卷轴方向的一个端部,所述负极芯体露出部被卷绕,
在被卷绕的所述负极芯体露出部的外表面焊接连接有集电体,
所述二次电池的制造方法具有如下工序:
制作所述卷绕电极体,以使得形成在所述卷轴方向的一个端部被卷绕的负极芯体露出部,在该被卷绕的负极芯体露出部,所述负极芯体露出部的外表面侧的表面粗糙度比内表面侧的表面粗糙度小;和
在被卷绕的所述负极芯体露出部的所述外表面配置所述集电体,对被卷绕的所述负极芯体露出部和所述集电体进行电阻焊接。
2.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法,其中,
所述负极芯体露出部的所述外表面的10点平均粗糙度Rz为0.5μm以下。
3.根据权利要求1或者2所述的二次电池的制造方法,其中,
从被卷绕的所述负极芯体露出部的内表面的10点平均粗糙度Rz减去所述外表面的10点平均粗糙度Rz而得到的值为0.8μm以上。
4.一种二次电池的制造方法,所述二次电池具备将长条状的正极板和长条状的负极板隔着长条状的间隔件卷绕而成的扁平状的卷绕电极体,
所述负极板包含由铜箔或者铜合金箔构成的负极芯体和形成于所述负极芯体的两面的负极活性物质合剂层,
所述负极芯体的表面粗糙度在表面背面不同,
所述负极芯体具有在两面形成有所述负极活性物质合剂层的合剂层形成区域、和在两面未形成所述负极活性物质合剂层的负极芯体露出部,
在所述卷绕电极体的卷轴方向的一个端部,所述负极芯体露出部被卷绕,
在被卷绕的所述负极芯体露出部的外表面电阻焊接有集电体,
所述二次电池的制造方法具有:
合剂层形成工序,形成沿着所述负极芯体的长边方向延伸的多列负极活性物质合剂层,以使得在由长条状的铜箔或者铜合金箔构成的负极芯体上,在所述负极芯体的宽度方向,成为所述合剂层形成区域的部分与成为所述负极芯体露出部的部分被交替配置;
裁断工序,通过沿着所述负极芯体的长边方向将形成有所述负极活性物质合剂层的所述负极芯体裁断,从而制作形成有所述负极活性物质合剂层的多个负极芯体,以使得裁断后成为所述负极芯体露出部的部分位于所述宽度方向的相同侧的端部;和
卷绕工序,将所述多个负极芯体分别在成为所述负极芯体露出部的部分位于所述宽度方向的相同侧的端部的状态下在相同方向进行卷绕。
5.根据权利要求4所述的二次电池的制造方法,其中,
所述负极芯体露出部的所述外表面的10点平均粗糙度Rz为0.5μm以下。
6.根据权利要求4或者5所述的二次电池的制造方法,其中,
从被卷绕的所述负极芯体露出部的内表面的10点平均粗糙度Rz减去所述外表面的10点平均粗糙度Rz而得到的值为0.8μm以上。
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