CN108807854A - 电极层叠体以及电池的制造方法 - Google Patents

电极层叠体以及电池的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供电极层叠体以及电池的制造方法。所述电极层叠体是第1隔板、第1电极板、第2隔板和第2电极板一体化而成的,第1隔板具有第1隔板主体、和形成于该第1隔板主体主面的包含第1聚乙烯粒子的第1密合层,第2隔板具有第2隔板主体、和形成于该第2隔板主体主面的包含第2聚乙烯粒子的第2密合层,第1密合层的单位面积的第1聚乙烯粒子的粒子数,比第2密合层的单位面积的第2聚乙烯粒子的粒子数多。

Description

电极层叠体以及电池的制造方法
技术领域
本发明涉及将第1隔板、第1电极板、第2隔板和第2电极板以该顺序层叠而一体化的电极层叠体、以及具备由多个该电极层叠体层叠而成的层叠型电极体的电池的制造方法。
背景技术
作为锂离子二次电池等电池的电极体,已知将呈矩形等的正极板和负极板隔着隔板交替层叠多个而成的层叠型的电极体。这样的层叠型的电极体,例如采用以下方法制造。即,使第1隔板和第2隔板与负极板的两个主面密合,形成它们的复合体。然后,使该复合体与正极板密合,将第1隔板、负极板、第2隔板、正极板以该顺序层叠形成一体化的电极层叠体。接着,将电极层叠体彼此重叠、加压、使其密合,由此形成多个电极层叠体层叠而成的电极体。从而得到上述层叠型的电极体。再者,作为与此关联的相关技术,例如可举出日本特表2015-531989(参照日本特表2015-531989的权利要求1等)。
发明内容
但是,在将电极层叠体彼此重叠、加压、使其密合时,如果需要高的面压力,则需要大型的压制装置,或者不得不减慢生产速度,容易使电极体和电池的制造成本增高。因此,难以使电池的价格降低。
本发明提供一种能够降低电极体和电池的制造成本从而使电池价格降低的电极层叠体以及电池的制造方法。
本发明的一技术方案是将第1隔板、第1电极板、第2隔板和第2电极板以该顺序层叠而一体化的电极层叠体,所述第1隔板具有包含多孔质膜的第1隔板主体、和形成在所述第1隔板主体的与所述第1电极板侧相反侧的主面上的多孔质的第1密合层,所述第1密合层包含第1聚乙烯粒子、和将所述第1聚乙烯粒子彼此以及将所述第1聚乙烯粒子与所述第1隔板主体粘结的粘结剂,所述第2隔板具有包含多孔质膜的第2隔板主体、和形成在所述第2隔板主体的与所述第1电极板侧相反侧的主面上的多孔质的第2密合层,所述第2密合层与所述第2电极板密合,包含第2聚乙烯粒子、和将所述第2聚乙烯粒子彼此以及将所述第2聚乙烯粒子与所述第2隔板主体粘结的所述粘结剂,所述第1密合层的单位面积的所述第1聚乙烯粒子的粒子数,比所述第2密合层的单位面积的所述第2聚乙烯粒子的粒子数多。
所述电极层叠体中,使所述第1密合层的单位面积的第1聚乙烯粒子的粒子数比所述第2密合层的单位面积的第2聚乙烯粒子的粒子数多。根据本发明人进行的调查了解到,在将电极层叠体进行层叠而形成电极体时,将电极层叠体的第1隔板的第1密合层与另一电极层叠体的第2电极板重叠,并对其加压,通过第1密合层使电极层叠体彼此密合时,随着第1密合层的单位面积的第1聚乙烯粒子数越多,第1密合层的第1聚乙烯粒子与第2电极板的接触点越多,第1密合层与第2电极板的密合力越强。
另一方面也了解到,在第1密合层的单位面积的第1聚乙烯粒子数为相同粒子数的情况下,根据使电极层叠体彼此密合时的面压力,由第1密合层实现的密合力增强。即,如果增高所述面压力,则第1密合层的第1聚乙烯粒子发生较大变形,第1密合层与第2电极板的接触面积增大,第1密合层与第2电极板的密合力增强。相反地,如果降低所述面压力,则第1聚乙烯粒子的变形较小,第1密合层与第2电极板的接触面积减小,第1密合层与第2电极板的密合力减弱。
关于所述电极层叠体的第1密合层,由于第1密合层的单位面积的第1聚乙烯粒子的粒子数比第2密合层多,因此如上所述在通过第1密合层使电极层叠体彼此密合时,第1密合层的第1聚乙烯粒子与第2电极板的接触点增多,第1密合层的密合力变得比第2密合层的密合力更强。因此,即使降低进行加压而使电极层叠体彼此密合时的面压力,也能够使第1密合层与第2电极板很好地密合。因此,能够使用于进行加压而使电极层叠体彼此密合的压制装置小型化,或者提高生产速度,从而能够抑制电极体和电池的制造成本,能够使电池的价格降低。
再者,作为用于第1密合层和第2密合层的“粘结剂”,例如可举出丙烯酸系的粘结剂。
另外,作为所述电极层叠体,可以设为所述第1聚乙烯粒子的平均粒径小于所述第2聚乙烯粒子的平均粒径的电极层叠体。
所述电极层叠体中,使第1密合层的第1聚乙烯粒子的平均粒径小于第2密合层的第2聚乙烯粒子的平均粒径,因此容易在第1密合层的单位面积配置更多的第1聚乙烯粒子,容易设置单位面积的第1聚乙烯粒子的粒子数增多了的所述第1密合层。再者,聚乙烯粒子的“平均粒径”通过粒径分析(JISZ8825)来测定。
另外,作为所述电极层叠体,可以设为所述第1聚乙烯粒子的平均粒径为0.3~1.0μm,所述第2聚乙烯粒子的平均粒径为2.0~4.0μm的电极层叠体。
所述电极层叠体中,将第1密合层的第1聚乙烯粒子的平均粒径设为0.3~1.0μm,因此容易处理第1聚乙烯粒子,容易使用该第1聚乙烯粒子设置第1密合层。另外,将第2密合层的第2聚乙烯粒子的平均粒径设为2.0~4.0μm,因此容易处理第2聚乙烯粒子,容易使用该第2聚乙烯粒子设置第2密合层。
另外,另一技术方案是一种电池的制造方法,所述电池具备将多个电极层叠体层叠而成的层叠型的电极体,所述电极层叠体是将第1隔板、第1电极板、第2隔板和第2电极板以该顺序层叠并一体化而成的,所述第1隔板具有包含多孔质膜的第1隔板主体、和形成在所述第1隔板主体的与所述第1电极板侧相反侧的主面上的多孔质的第1密合层,所述第1密合层包含第1聚乙烯粒子、和将所述第1聚乙烯粒子彼此以及将所述第1聚乙烯粒子与所述第1隔板主体粘结的粘结剂,所述第2隔板具有包含多孔质膜的第2隔板主体、和形成在所述第2隔板主体的与所述第1电极板侧相反侧的主面上的多孔质的第2密合层,所述第2密合层与所述第2电极板密合,包含第2聚乙烯粒子、和将所述第2聚乙烯粒子彼此以及将所述第2聚乙烯粒子与所述第2隔板主体粘结的所述粘结剂,所述第1密合层的单位面积的所述第1聚乙烯粒子的粒子数,比所述第2密合层的单位面积的所述第2聚乙烯粒子的粒子数多,所述电池的制造方法的特征在于,包括:将通过切断而分别成为所述第1隔板、所述第1电极板和所述第2隔板的带状第1隔板、带状第1电极板和带状第2隔板以该顺序层叠形成一体化的带状复合体;以所述带状第2隔板的所述第2密合层与所述第2电极板重叠的方式,将所述带状复合体与所述第2电极板重叠,通过辊压对所述带状复合体和所述第2电极板加压,使所述带状复合体与所述第2电极板密合,得到带状电极层叠体;将所述带状电极层叠体切断,形成预定形状的所述电极层叠体;反复以下步骤来形成所述电极体:以所述电极层叠体的所述第1隔板的所述第1密合层与另一所述电极层叠体的所述第2电极板重叠的方式,将该电极层叠体与该另一电极层叠体重叠,通过平面压制对该电极层叠体和该另一电极层叠体加压,使该电极层叠体与该另一电极层叠体密合。
所述电池的制造方法中,在通过辊压对所述带状复合体和所述第2电极板加压,使所述带状复合体与所述第2电极板密合,得到带状电极层叠体时,如上所述利用辊压进行加压,通过第2密合层使带状复合体与第2电极板密合。第2密合层中,第2密合层的单位面积的第2聚乙烯粒子的粒子数比第1密合层少,为了使带状复合体与第2电极板很好地密合而需要较高的压制压力。但辊压与平面压制相比,能够容易地向带状复合体和第2电极板施加较高的压力。因此,通过辊压能够使带状复合体与第2电极板很好地密合。
另一方面,在反复通过平面压制对电极层叠体加压,使该电极层叠体与该另一电极层叠体密合,从而形成所述电极体时,如上所述利用平面压制进行加压,通过第1密合层使电极层叠体彼此密合。第1密合层中,第1密合层的单位面积的第1聚乙烯粒子的粒子数比第2密合层多,相比于使带状复合体与第2电极板密合的情况,即使降低压制压力,也能够通过第1密合层得到良好的密合性,因此通过平面压制能够使电极层叠体彼此很好地密合。从而,能够使进行平面压制的压制装置小型化,或提高生产速度,能够抑制电极体和电池的制造成本,使电池的价格降低。
另外,作为所述电池的制造方法,可以设为所述第1聚乙烯粒子的平均粒径小于所述第2聚乙烯粒子的平均粒径的电池的制造方法。
所述电池的制造方法中,使第1密合层的第1聚乙烯粒子的平均粒径小于第2密合层的第2聚乙烯粒子的平均粒径,因此容易在第1密合层的单位面积配置更多的第1聚乙烯粒子,容易设置第1密合层的单位面积的第1聚乙烯粒子的粒子数增多了的所述第1密合层。
另外,作为所述电池的制造方法,可以设为所述第1聚乙烯粒子的平均粒径为0.3~1.0μm,所述第2聚乙烯粒子的平均粒径为2.0~4.0μm的电池的制造方法。
所述电池的制造方法中,将第1密合层的第1聚乙烯粒子的平均粒径设为0.3~1.0μm,因此容易处理第1聚乙烯粒子,容易使用该第1聚乙烯粒子设置第1密合层。另外,将第2密合层的第2聚乙烯粒子的平均粒径设为2.0~4.0μm,因此容易处理第2聚乙烯粒子,容易使用该第2聚乙烯粒子设置第2密合层。
附图说明
下面,参照附图对本发明的示例性实施例的特征、优点、技术和工业意义进行说明,其中相同的标记表示相同的元件。
图1是实施方式涉及的电极层叠体的剖视图。
图2是实施方式涉及的电极层叠体之中第1密合层附近的局部放大剖视图。
图3是实施方式涉及的电极层叠体之中第2密合层附近的局部放大剖视图。
图4是实施方式涉及的电极体的剖视图。
图5是实施方式涉及的电池的立体图。
图6是实施方式涉及的电池的剖视图。
图7是实施方式涉及的电池的制造方法的流程图。
图8是实施方式涉及的表示形成电极体的状态的说明图。
图9是对于实施例和比较例示出在将电极层叠体彼此层叠时产生的位置偏移量的图表。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1示出本实施方式涉及的电极层叠体100的剖视图。另外,图2示出电极层叠体100之中第1密合层133附近的局部放大剖视图,图3示出第2密合层143附近的局部放大剖视图。另外,图4示出将多个该电极层叠体100层叠而成的电极体20。另外,图5和图6示出具备该电极体20的电池1的立体图和剖视图。再者,以下将电极层叠体100的纵向EH、横向FH和厚度方向GH定为图1~图6所示的方向进行说明。另外,将电池1的电池纵向BH、电池横向CH和电池厚度方向DH定为图5和图6所示的方向进行说明。
电极层叠体100(参照图1)是第1隔板130、负极板(第1电极板)120、第2隔板140和正极板(第2电极板)110以该顺序层叠并一体化而成的。其中,正极板110是具有第1正极主面110a和第2正极主面110b的矩形板状,是将正极活性物质层113、113以矩形形状分别设置在矩形的铝箔即正极集电箔111的两个主面而形成的。这些正极活性物质层113、113包含正极活性物质、导电材料和粘结剂。正极板110之中,图1中的左侧的端部,形成为在厚度方向(图1中的上下方向)上不存在正极活性物质层113,从而正极集电箔111在厚度方向上露出的正极露出部110m。
负极板120是具有第1负极主面120a和第2负极主面120b的矩形板状,是将负极活性物质层123、123以矩形形状分别设置在矩形的铜箔即负极集电箔121的两个主面而形成的。这些负极活性物质层123、123包含负极活性物质、粘结剂和增粘剂。负极板120之中,图1中的右侧的端部,形成为在厚度方向(图1中的上下方向)上不存在负极活性物质层123,从而负极集电箔121在厚度方向上露出的负极露出部120m。
第1隔板130与负极板120的第1负极主面120a密合。该第1隔板130包含矩形板状的第1隔板主体131、遍及该第1隔板主体131之中图1中的下侧(负极板120的相反侧)的第1主面131a的整个面而形成的多孔质的第1密合层133、以及遍及第1隔板主体131之中图1中的上侧(负极板120侧)的第2主面131b的整个面而形成的多孔质的第3密合层137。
其中,第1隔板主体131是包含聚乙烯的厚度为10~30μm(本实施方式中为20μm)的多孔质膜。另外,第1密合层133(除了图1也可参照图2)是包含平均粒径为D1(本实施方式中D1=0.6μm)的第1聚乙烯粒子134、和将第1聚乙烯粒子134彼此以及将第1聚乙烯粒子134与第1隔板主体131粘结的粘结剂(本实施方式中为丙烯酸系粘结剂)135的厚度为5μm的多孔质层。再者,在图2中省略了粘结剂135的记载。另外,第1聚乙烯粒子134以及后述的第3聚乙烯粒子138、第2聚乙烯粒子144、第4聚乙烯粒子148的各平均粒径D1、D3、D2、D4,如上所述通过粒径分析(JISZ8825)而测定。
该第1密合层133中的第1聚乙烯粒子134的比例为95wt%,粘结剂135的比例为5wt%。另外,后述的第3密合层137、第2密合层143和第4密合层147的各密合层也同样,聚乙烯粒子(第3聚乙烯粒子138、第2聚乙烯粒子144和第4聚乙烯粒子148)的比例为95wt%,粘结剂135的比例为5wt%。另外,关于第1密合层133的单位面积的第1聚乙烯粒子134的粒子数N1,本实施方式中N1=2.7×108个/cm2,比后述的第2密合层143的单位面积的第2聚乙烯粒子144的粒子数N2(本实施方式中N2=1.1×107个/cm2)多(N1>N2)(参照图2和图3)。
另一方面,第3密合层137是包含平均粒径为D3(本实施方式中D3=3.0μm)的第3聚乙烯粒子138、和将第3聚乙烯粒子138彼此以及将第3聚乙烯粒子138与第1隔板主体131粘结的所述粘结剂135的厚度为5μm的多孔质层。该第3密合层137与负极板120的第1负极主面120a密合,通过该第3密合层137使第1隔板130与负极板120密合。再者,关于第3密合层137的单位面积的第3聚乙烯粒子138的粒子数N3,本实施方式中N3=1.1×107个/cm2
第2隔板140介于负极板120与正极板110之间,与负极板120的第2负极主面120b密合,并且与正极板110的第1正极主面110a密合。该第2隔板140包含矩形板状的第2隔板主体141、遍及该第2隔板主体141之中图1中的上侧(负极板120的相反侧)的第1主面141a的整个面而形成的多孔质的第2密合层143、以及遍及第2隔板主体141之中图1中的下侧(负极板120侧)的第2主面141b的整个面而形成的多孔质的第4密合层147。
其中,第2隔板主体141与第1隔板主体131同样地,是包含聚乙烯的厚度为10~30μm(本实施方式中为20μm)的多孔质膜。另外,第2密合层143(除了图1也可参照图3)是包含平均粒径为D2(本实施方式中D2=3.0μm)的第2聚乙烯粒子144、和将第2聚乙烯粒子144彼此以及将第2聚乙烯粒子144与第2隔板主体141粘结的所述粘结剂135的厚度为5μm的多孔质层。再者,在图3中省略粘结剂135的记载。该第2密合层143与正极板110的第1正极主面110a密合,通过该第2密合层143使第2隔板140与正极板110密合。关于该第2密合层143的单位面积的第2聚乙烯粒子144的粒子数N2,本实施方式中N2=1.1×107个/cm2
另外,第4密合层147是包含平均粒径为D4(本实施方式中D4=3.0μm)的第4聚乙烯粒子148、和将第4聚乙烯粒子148彼此以及将第4聚乙烯粒子148与第2隔板主体141粘结的所述粘结剂135的厚度为5μm的多孔质层。该第4密合层147与负极板120的第2负极主面120b密合,通过该第4密合层147使第2隔板140与负极板120密合。再者,关于第4密合层147的单位面积的第4聚乙烯粒子148的粒子数N4,本实施方式中N4=1.1×107个/cm2
接着,对使用所述电极层叠体100制造的电极体20和电池1进行说明(参照图4~图6)。该电极体20为大致长方体状,是将多个所述电极层叠体100层叠并一体化而成的。具体而言,以电极层叠体100的第1隔板130的第1密合层133与另一电极层叠体100的正极板110密合的形态,将多个电极层叠体100在厚度方向GH上层叠。由此,构成矩形的正极板110和负极板120隔着隔板(第1隔板130或第2隔板140)交替层叠多个而成的层叠型的电极体。该电极体20被收纳在混合动力汽车、插电式混合动力汽车、电动汽车等车辆等所搭载的方型密闭型的锂离子二次电池(以下也简称为“电池”)1内。
电池1由电池壳体10、收纳在其内部的所述电极体20、以及被电池壳体10支持的正极端子构件50和负极端子构件60等构成。另外,在电池壳体10内收纳有电解液17,其一部分浸渗于电极体20内。其中,电池壳体10为长方体箱状且包含金属(本实施方式中为铝)。该电池壳体10由仅上侧开口的有底方筒状的壳体主体构件11、和以堵塞该壳体主体构件11的开口的形态而焊接的矩形板状的壳体盖构件13构成。
包含铝的正极端子构件50以与壳体盖构件13绝缘的状态固定设置在壳体盖构件13。该正极端子构件50在电池壳体10内与电极体20之中各正极板110的正极露出部110m连接导通,并且贯穿壳体盖构件13而延伸到电池外部。另外,包含铜的负极端子构件60以与壳体盖构件13绝缘的状态固定设置在壳体盖构件13。该负极端子构件60在电池壳体10内与电极体20之中各负极板120的负极露出部120m连接导通,并且贯穿壳体盖构件13而延伸到电池外部。另外,在电极体20与电池壳体10之间配置有作为绝缘薄膜的袋状的绝缘薄膜包围体19。
如上所述,本实施方式的电极层叠体100中,使第1密合层133的单位面积的第1聚乙烯粒子134的粒子数N1比第2密合层143的单位面积的第2聚乙烯粒子144的粒子数N2多(N1>N2)。如后所述,在将电极层叠体100层叠而形成电极体20时,将电极层叠体100的第1隔板130的第1密合层133与另一电极层叠体100的正极板110重叠,并对其加压,通过第1密合层133使电极层叠体100彼此密合时,随着第1密合层133的单位面积的粒子数N1越多,第1密合层133的第1聚乙烯粒子134与正极板110的接触点越多,第1密合层133与正极板110的密合力越强。
另一方面,如后所述,在第1密合层133的单位面积的粒子数N1为相同粒子数的情况下,根据使电极层叠体100彼此密合时的面压力,由第1密合层133实现的密合力增强。即,如果增高所述面压力,则第1密合层133的第1聚乙烯粒子134发生较大变形,第1密合层133与正极板110的接触面积增大,第1密合层133与正极板110的密合力增强。相反,如果降低所述面压力,则第1聚乙烯粒子134的变形较小,第1密合层133与正极板110的接触面积减小,第1密合层133与正极板110的密合力减弱。
本实施方式的电极层叠体100的第1密合层133中,单位面积的第1聚乙烯粒子134的粒子数N1比第2密合层143多,因此在通过第1密合层133使电极层叠体100彼此密合时,第1密合层133的第1聚乙烯粒子134与正极板110的接触点增多,第1密合层133的密合力变得比第2密合层143的密合力更强。因此,即使降低进行加压而使电极层叠体100彼此密合时的面压力,也能够使第1密合层133与正极板110很好地密合。所以,能够使进行加压而将电极层叠体100彼此密合的后述的平面压制部270(参照图8)小型化,或者提高生产速度,从而能够抑制电极体20和电池1的制造成本,能够使电池1的价格降低。
另外,本实施方式的电极层叠体100中,使第1密合层133的第1聚乙烯粒子134的平均粒径D1小于第2密合层143的第2聚乙烯粒子144的平均粒径D2(D1<D2),因此如后所述,容易在第1密合层133的单位面积配置更多的第1聚乙烯粒子134,容易设置单位面积的第1聚乙烯粒子134的粒子数N1增多了的第1密合层133。
另外,本实施方式的电极层叠体100中,将第1密合层133的第1聚乙烯粒子134的平均粒径D1设为0.3~1.0μm,因此如后所述,容易处理第1聚乙烯粒子134,容易使用该第1聚乙烯粒子134设置第1密合层133。另外,将第2密合层143的第2聚乙烯粒子144的平均粒径D2设为2.0~4.0μm,因此如后所述,容易处理第2聚乙烯粒子144,容易使用该第2聚乙烯粒子144设置第2密合层143。
接着,对所述电池1的制造方法进行说明(参照图7和图8)。首先,在“正极板形成工序S1”中,通过切断形成作为正极板110的带状正极板。即,准备带状的铝箔即正极集电箔111,在其一侧的主面上,涂布将正极活性物质、导电材料和粘结剂与分散介质一起混炼而成的正极糊,并进行加热干燥,形成正极活性物质层113。另外,在正极集电箔111的相反侧的主面也同样地涂布所述正极糊,进行加热干燥而形成正极活性物质层113。然后,利用辊压机对该正极板进行压制,提高正极活性物质层113、113的密度。由此形成带状正极板。
另外,进行“负极板形成工序S2”,通过切断形成作为负极板120的带状负极板(带状第1电极板)120x。即,准备带状的铜箔即负极集电箔121,在其一侧的主面上,涂布将负极活性物质、粘结剂和增粘剂与分散介质一起混炼而成的负极糊,并进行加热干燥,形成负极活性物质层123。另外,在负极集电箔121的相反侧的主面上也同样地涂布所述负极糊,进行加热干燥而形成负极活性物质层123。然后,利用辊压机对该负极板进行压制,提高负极活性物质层123、123的密度。由此形成带状负极板120x。
另外,进行“第1隔板形成工序S3”,通过切断形成作为第1隔板130的带状第1隔板130x。即,准备包含聚乙烯的多孔质膜的带状的第1隔板主体131,在该第1隔板主体131的第1主面131a形成第1密合层133。具体而言,使粘结剂(本实施方式中为丙烯酸系粘结剂)135和平均粒径为D1(本实施方式中D1=0.6μm)的第1聚乙烯粒子134,以第1聚乙烯粒子134的比例为95wt%、粘结剂135的比例为5wt%的方式,分散于分散介质(具体而言为水)。然后,将该分散液遍及第1隔板主体131的第1主面131a的整个面进行涂布,并加热干燥,在第1主面131a上形成厚度为5μm的第1密合层133。
这样形成的第1密合层133的单位面积的第1聚乙烯粒子134的粒子数N1为N1=2.7×108个/cm2,比后述的第2密合层143的单位面积的第2聚乙烯粒子144的粒子数N2(N2=1.1×107个/cm2)多(N1>N2)(参照图2和图3)。另外,使第1聚乙烯粒子134的平均粒径D1小于后述的第2密合层143的第2聚乙烯粒子144的平均粒径D2(D1<D2),因此容易在第1密合层133的单位面积配置更多的第1聚乙烯粒子134,容易设置单位面积的第1聚乙烯粒子134的粒子数N1增多了的第1密合层133。另外,将第1聚乙烯粒子134的平均粒径D1设为0.3~1.0μm,因此容易处理第1聚乙烯粒子134,容易使用该第1聚乙烯粒子134设置第1密合层133。
另外,在第1隔板主体131的第2主面131b形成第3密合层137。具体而言,使所述粘结剂135和平均粒径为D3(本实施方式中D3=3.0μm)的第3聚乙烯粒子138,以第3聚乙烯粒子138的比例为95wt%、粘结剂135的比例为5wt%的方式,分散于所述分散介质。然后,将该分散液遍及第1隔板主体131的第2主面131b的整个面进行涂布,并加热干燥,在第2主面131b上形成厚度为5μm的第3密合层137。这样形成的第3密合层137的单位面积的第3聚乙烯粒子138的粒子数N3为N3=1.1×107个/cm2。由此,在第1隔板主体131上形成具有第1密合层133和第3密合层137的带状第1隔板130x(参照图1等)。
另外,进行“第2隔板形成工序S4”,通过切断形成作为第2隔板140的带状第2隔板140x。即,准备包含聚乙烯的多孔质膜的带状的第2隔板主体141,在该第2隔板主体141的第1主面141a形成第2密合层143。具体而言,使所述粘结剂135和平均粒径为D2(本实施方式中D2=3.0μm)的第2聚乙烯粒子144,以第2聚乙烯粒子144的比例为95wt%、粘结剂135的比例为5wt%的方式,分散于所述分散介质。然后,将该分散液遍及第2隔板主体141的第1主面141a的整个面进行涂布,并加热干燥,在第1主面141a上形成厚度为5μm的第2密合层143。这样形成的第2密合层143的单位面积的第2聚乙烯粒子144的粒子数N2为N2=1.1×107个/cm2。另外,本实施方式中,将第2聚乙烯粒子144的平均粒径D2设为2.0~4.0μm,因此容易处理第2聚乙烯粒子144,容易使用该第2聚乙烯粒子144设置第2密合层143。
另外,在第2隔板主体141的第2主面141b形成第4密合层147。具体而言,将所述粘结剂135和平均粒径为D4(本实施方式中D4=3.0μm)的第4聚乙烯粒子148,以第4聚乙烯粒子148的比例为95wt%、粘结剂135的比例为5wt%的方式,分散于所述分散介质。然后,将该分散液遍及第2隔板主体141的第2主面141b的整个面进行涂布,并加热干燥,在第2主面141b上形成厚度为5μm的第4密合层147。关于这样形成的第4密合层147的单位面积的第4聚乙烯粒子148的粒子数N4,本实施方式中N4=1.1×107个/cm2。由此,在第2隔板主体141上形成具有第2密合层143和第4密合层147的带状第2隔板140x(参照图1等)。
接着,使用这些带状正极板、带状负极板120x、带状第1隔板130x和带状第2隔板140x,通过电极体制造装置200形成电极体20。首先,对电极体制造装置200进行说明(参照图8)。该电极体制造装置200具备负极板供给部210、第1隔板供给部220、第2隔板供给部230、第1辊压部240、第2辊压部250、切断部260和平面压制部270。
其中,在负极板供给部210安装有被卷绕在放卷辊211上的带状负极板120x,从该负极板供给部210将带状负极板120x沿其长度方向(图8中的左右方向)送出。在负极板供给部210的下方配置有第1隔板供给部220。在该第1隔板供给部220安装有被卷绕在放卷辊221上的带状第1隔板130x,从该第1隔板供给部220将带状第1隔板130x沿其长度方向送出。另外,在负极板供给部210的上方配置有第2隔板供给部230。在该第2隔板供给部230安装有被卷绕在放卷辊231上的带状第2隔板140x,从该第2隔板供给部230将带状第2隔板140x沿其长度方向送出。
第1辊压部240是通过辊压对带状第1隔板130x、带状负极板120x和带状第2隔板140x加压而使其一体化的部位。具体而言,第1辊压部240具有辊表面241c为不锈钢的第1压辊241、和与其空出间隙并平行配置的辊表面243c为不锈钢的第2压辊243。在该第1压辊241与第2压辊243的间隙中,对带状第1隔板130x、带状负极板120x和带状第2隔板140x沿长度方向连续加压而使其一体化,形成带状复合体150。
第2辊压部250配置在第1辊压部240的下游。该第2辊压部250是对带状复合体150和切断成矩形的正极板110加压而使其一体化的部位。具体而言,第2辊压部250具有辊表面251c为不锈钢的第3压辊251、和与其空出间隙并平行配置的辊表面253c为不锈钢的第4压辊253。在该第3压辊251与第4压辊253的间隙中,对带状复合体150和矩形的正极板110连续加压而使其一体化,形成带状电极层叠体100x。
切断部260配置在第2辊压部250的下游。该切断部260是将带状电极层叠体100x在长度方向上每隔预定间隔进行切断,形成预定形状(本实施方式中为矩形)的电极层叠体100的部位。
平面压制部270是通过平面压制对多个电极层叠体100进行加压而使电极层叠体100彼此一体化的部位。具体而言,平面压制部270具有上模271和与下模273,该上模271具有平坦的压制面271n,该下模273具有与上型271的压制面271n相对的平坦的压制面273n。
在使用该电极体制造装置200形成电极体20时,首先在“第1辊压工序S5”中,形成将带状第1隔板130x、带状负极板120x和带状第2隔板140x以该顺序层叠而一体化的带状复合体150。具体而言,从负极板供给部210输送出的带状负极板120x、从第1隔板供给部220输送出的带状第1隔板130x、以及从第2隔板供给部230输送出的带状第2隔板140x,分别向第1辊压部240输送。
在第1辊压部240的第1压辊241与第2压辊243的间隙中,对于带状第1隔板130x的第3密合层137与带状负极板120x的第1负极主面120a重叠、并且带状第2隔板140x的第4密合层147与带状负极板120x的第2负极主面120b重叠的状态下的带状第1隔板130x、带状负极板120x和带状第2隔板140x,在长度方向上连续加压而使其一体化。由此,形成通过第3密合层137使带状第1隔板130x与带状负极板120x密合、并且通过第4密合层147使带状第2隔板140x与带状负极板120x密合的带状复合体150。
然后,在“第2辊压工序S6”中,得到带状复合体150与矩状的正极板110一体化的带状电极层叠体100x。具体而言,在带状复合体150的第2隔板140的第2密合层143上,将利用未图示的装置切断带状正极板而成为矩形的正极板110重叠。将该带状复合体150和正极板110在第2辊压部250的第3压辊251与第4压辊253的间隙中加压而使其一体化。由此,形成通过第2密合层143使带状复合体150与正极板110密合的带状电极层叠体100x。
然而,第2密合层143中,单位面积的第2聚乙烯粒子144的粒子数N2比第1密合层133少(本实施方式中N2=1.1×107个/cm2),为了使带状复合体150与正极板110很好地密合而需要高的压制压力。但辊压与平面压制相比,能够容易地向带状复合体150和正极板110施加高的压制压力。因此,在该第2辊压工序S6中,能够使带状复合体150与正极板110很好地密合。
然后,在“切断工序S7”中,通过切断部260将带状电极层叠体100x在长度方向上每隔预定间隔进行切断,得到矩形的电极层叠体100。
接着,在“层叠工序S8”中,反复通过平面压制使电极层叠体100彼此密合,形成电极体20。具体而言,在平面压制部270中,以电极层叠体100的第1隔板130的第1密合层133与之前层叠形成的另一电极层叠体100的正极板110重叠的方式,将该电极层叠体100与该另一电极层叠体100重叠。然后,使平面压制部270的上模271下降,在上模271与下模273之间,利用平面压制对多个电极层叠体100进行加压,通过第1密合层133使该电极层叠体100与该另一电极层叠体100密合。这样,反复进行预定次数的使新的电极层叠体100与之前层叠形成的另一电极层叠体100密合,形成多个电极层叠体100层叠而一体化了的电极体20。
然而,如上所述,第1密合层133的单位面积的第1聚乙烯粒子134的粒子数N1(本实施方式中N1=2.7×108个/cm2)比第2密合层143的单位面积的第2聚乙烯粒子144的粒子数N2(本实施方式中N2=1.1×107个/cm2)多(N1>N2)(参照图2和图3)。因此,在该层叠工序S8中通过第1密合层133使电极层叠体100彼此密合时,第1密合层133的第1聚乙烯粒子134与正极板110的接触点增多,第1密合层133与正极板110的密合力增强。
另一方面,第1密合层133的单位面积的粒子数N1为相同粒子数的情况下,根据使电极层叠体100彼此密合时的面压力,由第1密合层133实现的密合力增强。即,如果增高面压力,则第1密合层133的第1聚乙烯粒子134发生较大变形,第1密合层133与正极板110的接触面积增大,第1密合层133与正极板110的密合力增强。相反,如果降低面压力,则第1聚乙烯粒子134的变形较小,第1密合层133与正极板110的接触面积减小,第1密合层133与正极板110的密合力减弱。
本实施方式的电极层叠体100的第1密合层133,单位面积的第1聚乙烯粒子134的粒子数N1比第2密合层143多,因此通过第1密合层133使电极层叠体100彼此密合时,第1密合层133的第1聚乙烯粒子134与正极板110的接触点增多,第1密合层133的密合力变得比第2密合层143的密合力强。因此,即使降低进行加压而使电极层叠体100彼此密合时的面压力,也能够使第1密合层133与正极板110很好地密合,因此在该层叠工序S8中,通过平面压制能够将电极层叠体100彼此很好地密合。
接着,在“组装工序S9”中,组装电池1。具体而言,准备壳体盖构件13,在该壳体盖构件13上固定设置正极端子构件50和负极端子构件60(参照图5和图6)。然后,将正极端子构件50和负极端子构件60分别与电极体20之中正极板110的正极露出部110m和负极板120的负极露出部120m焊接。接着,使绝缘薄膜包围体19包覆电极体20,将其插入壳体主体构件11内,并且用壳体盖构件13堵塞壳体主体构件11的开口。将壳体主体构件11与壳体盖构件13焊接,形成电池壳体10。然后,将电解液17从注液孔13h注入电池壳体10内,使其浸渗于电极体20内。然后,通过密封构件15将注液孔13h密封。然后,对该电池1进行各种检查。由此,完成电池1。
如上所述,电池1的制造方法中,在第2辊压工序S6,利用辊压进行加压,通过第2密合层143使带状复合体150与正极板110密合。第2密合层143中,单位面积的第2聚乙烯粒子144的粒子数N2比第1密合层133少,为了使带状复合体150与正极板110很好地密合而需要高的压制压力。但辊压与平面压制相比,能够容易地向带状复合体150和正极板110施加高的压制压力。因此,通过辊压能够使带状复合体150与正极板110很好地密合。
另一方面,在层叠工序S8中,利用平面压制进行加压,通过第1密合层133使电极层叠体100彼此密合。第1密合层133中,单位面积的第1聚乙烯粒子134的粒子数N1比第2密合层143多,相比于使带状复合体150与正极板110密合的情况,即使降低压制压力也能够通过第1密合层133得到良好的密合性,因此通过平面压制能够使电极层叠体100彼此很好地密合。所以,能够使进行平面压制的平面压制部270小型化,或者提高生产速度,能够抑制电极体20和电池1的制造成本,使电池1的价格降低。
另外,在本实施方式中,使第1密合层133的第1聚乙烯粒子134的平均粒径D1小于第2密合层143的第2聚乙烯粒子144的平均粒径D2(D1<D2),因此容易在第1密合层133的单位面积配置较多的第1聚乙烯粒子134,容易设置单位面积的第1聚乙烯粒子的粒子数N1增多了的第1密合层133。
另外,在本实施方式中,将第1密合层133的第1聚乙烯粒子134的平均粒径D1设为0.3~1.0μm,因此容易处理第1聚乙烯粒子134,容易使用该第1聚乙烯粒子134设置第1密合层133。另外,将第2密合层143的第2聚乙烯粒子144的平均粒径D2设为2.0~4.0μm,因此容易处理第2聚乙烯粒子144,容易使用该第2聚乙烯粒子144设置第2密合层143。
(试验结果)
接着,对为了验证本发明的效果而进行的试验的结果进行说明。作为实施例,与上述实施方式同样地进行正极板形成工序S1~切断工序S7,形成电极层叠体100,然后与实施方式的层叠工序S8同样地通过平面压制对电极层叠体100进行加压,使电极层叠体100彼此一体化。此时,对新层叠的电极层叠体100与之前层叠的另一电极层叠体100的位置偏移量、具体而言为电极层叠体100向平面压制部270输送方向(图8中的左右方向)上的位置偏移量(mm)进行计测。分别对34个电极层叠体100的层叠进行该位置偏移量的计测。将其结果示于图9的图表。
另一方面,作为比较例,与第2隔板形成工序4中的第2密合层143的形成同样地进行第1隔板形成工序S3中的第1密合层133的形成。即,在第1隔板形成工序S3中,使粘结剂135和平均粒径D2=3.0μm的第2聚乙烯粒子144,以第2聚乙烯粒子144的比例为95wt%、粘结剂135的比例为5wt%的方式,分散于分散介质(水)。将该分散液涂布于第1隔板主体131的第1主面131a,并进行加热干燥,形成厚度为5μm的第1密合层。
由此,实施例涉及的第1密合层133如图2所示,单位面积的第1聚乙烯粒子134的粒子数N1较多,与此相对,比较例涉及的第1密合层与图3所示的第2密合层143同样地,单位面积的聚乙烯粒子(第2聚乙烯粒子144)的粒子数减少。对于该比较例涉及的电极层叠体,与实施例同样地通过平面压制对电极层叠体100进行加压,使电极层叠体100彼此一体化,分别测定此时产生的位置偏移量(mm)。再者,平面压制的面压力的大小设为实施例相同的值。将位置偏移量的结果示于图9的图表。
由图9的图表可知,关于由▲标记表示的比较例的电极层叠体,在层叠工序S8中,会产生较大的电极层叠体彼此之间的位置偏移量(最大产生1.0mm左右的位置偏移)。与此相对,关于由■标记表示的实施例的电极层叠体100,电极层叠体100彼此的电极层叠体彼此之间的位置偏移量减小(最大只产生0.2mm左右的位置偏移)。认为造成这样的结果的理由如下所述。
即,比较例的电极层叠体的第1密合层,如上所述,单位面积的聚乙烯粒子(第2聚乙烯粒子144)的粒子数(与第2密合层143的粒子数N2同样为1.1×107个/cm2)少(参照图3)。因此,在层叠工序S8中通过第1密合层使电极层叠体彼此密合时,第1密合层的聚乙烯粒子(第2聚乙烯粒子144)与正极板110的接触点减少,第1密合层与正极板110的密合力减弱。所以,层叠工序S8中,在平面压制部270的上模271与下模273之间对电极层叠体进行加压而使电极层叠体彼此密合时,电极层叠体容易偏移,会产生较大的位置偏移量。确认为了减小该位置偏移量,增大平面压制的面压力即可。但是,为了增大平面压制的面压力,必须使平面压制部270大型化,或者减缓层叠工序S8的生产速度,因此会使电极体20和电池1的制造成本增高,并不优选。
另一方面,实施例的电极层叠体100的第1密合层133,如上所述,单位面积的第1聚乙烯粒子134的粒子数N1(2.7×108个/cm2)比第2密合层143的粒子数N2(1.1×107个/cm2)多。因此,在层叠工序S8中通过第1密合层133使电极层叠体100彼此密合时,第1密合层133的第1聚乙烯粒子134与正极板110的接触点增多,第1密合层133与正极板110的密合力增强。因此,即使使层叠工序S8中的压制压力比第2辊压工序S6中的压制压力低,在层叠工序S8中平面压制部270的上模271与下模273之间对电极层叠体100进行加压而使电极层叠体100彼此密合时,电极层叠体100也难以偏移,难以产生位置偏移。
以上,通过实施方式对本发明进行了说明,但本发明并不限定于上述实施方式,可以在不脱离其主旨的范围内适当变更而进行应用。

Claims (6)

1.一种电极层叠体,其特征在于,具备第1隔板、第1电极板、第2隔板、第2电极板,
所述电极层叠体是将第1隔板、第1电极板、第2隔板、第2电极板以该顺序层叠并一体化而成的,
所述第1隔板具有包含多孔质膜的第1隔板主体、和形成在所述第1隔板主体的与所述第1电极板侧相反侧的主面上的多孔质的第1密合层,所述第1密合层包含第1聚乙烯粒子、和将所述第1聚乙烯粒子彼此以及将所述第1聚乙烯粒子与所述第1隔板主体粘结的粘结剂,
所述第2隔板具有包含多孔质膜的第2隔板主体、和形成在所述第2隔板主体的与所述第1电极板侧相反侧的主面上的多孔质的第2密合层,所述第2密合层与所述第2电极板密合,包含第2聚乙烯粒子、和将所述第2聚乙烯粒子彼此以及将所述第2聚乙烯粒子与所述第2隔板主体粘结的所述粘结剂,
所述第1密合层的单位面积的所述第1聚乙烯粒子的粒子数,比所述第2密合层的单位面积的所述第2聚乙烯粒子的粒子数多。
2.根据权利要求1所述的电极层叠体,其特征在于,
所述第1聚乙烯粒子的平均粒径小于所述第2聚乙烯粒子的平均粒径。
3.根据权利要求2所述的电极层叠体,其特征在于,
所述第1聚乙烯粒子的平均粒径为0.3~1.0μm,
所述第2聚乙烯粒子的平均粒径为2.0~4.0μm。
4.一种电池的制造方法,
所述电池具备将多个电极层叠体层叠而成的层叠型的电极体,所述电极层叠体是将第1隔板、第1电极板、第2隔板和第2电极板以该顺序层叠并一体化而成的,
所述第1隔板具有包含多孔质膜的第1隔板主体、和形成在所述第1隔板主体的与所述第1电极板侧相反侧的主面上的多孔质的第1密合层,所述第1密合层包含第1聚乙烯粒子、和将所述第1聚乙烯粒子彼此以及将所述第1聚乙烯粒子与所述第1隔板主体粘结的粘结剂,
所述第2隔板具有包含多孔质膜的第2隔板主体、和形成在所述第2隔板主体的与所述第1电极板侧相反侧的主面上的多孔质的第2密合层,所述第2密合层与所述第2电极板密合,包含第2聚乙烯粒子、和将所述第2聚乙烯粒子彼此以及将所述第2聚乙烯粒子与所述第2隔板主体粘结的所述粘结剂,
所述第1密合层的单位面积的所述第1聚乙烯粒子的粒子数,比所述第2密合层的单位面积的所述第2聚乙烯粒子的粒子数多,
所述电池的制造方法的特征在于,包括:
将通过切断而分别成为所述第1隔板、所述第1电极板和所述第2隔板的带状第1隔板、带状第1电极板和带状第2隔板以该顺序层叠形成一体化的带状复合体;
以所述带状第2隔板的所述第2密合层与所述第2电极板重叠的方式,将所述带状复合体与所述第2电极板重叠,通过辊压对所述带状复合体和所述第2电极板加压,使所述带状复合体与所述第2电极板密合,得到带状电极层叠体;
将所述带状电极层叠体切断,形成预定形状的所述电极层叠体;
反复以下步骤来形成所述电极体:以所述电极层叠体的所述第1隔板的所述第1密合层与另一所述电极层叠体的所述第2电极板重叠的方式,将该电极层叠体与该另一电极层叠体重叠,通过平面压制对该电极层叠体和该另一电极层叠体加压,使该电极层叠体与该另一电极层叠体密合。
5.根据权利要求4所述的电池的制造方法,其特征在于,
所述第1聚乙烯粒子的平均粒径小于所述第2聚乙烯粒子的平均粒径。
6.根据权利要求5所述的电池的制造方法,其特征在于,
所述第1聚乙烯粒子的平均粒径为0.3~1.0μm,
所述第2聚乙烯粒子的平均粒径为2.0~4.0μm。
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