CN109643786A - 二次电池用电极以及其制造方法、和二次电池以及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供能高速且稳定地制造具有直线状的完美的切断部的二次电池用电极的二次电池用电极的制造方法。实施方式的一例的二次电池用电极(10)的制造方法包含在长条状芯体(21)的至少一个面形成活性物质层(22)的第1工序。进而，实施方式的一例的二次电池用电极(10)的制造方法包含使用连续振荡激光将形成了活性物质层(22)的长条状芯体(21)即电极前驱体(20)切断成给定的形状的第2工序。

Description

二次电池用电极以及其制造方法、和二次电池以及其制造 方法
技术领域
本公开涉及二次电池用电极以及其制造方法、和二次电池以及其制造方法。
背景技术
例如在长条状的芯体形成活性物质层后将该芯体切断成给定的形状，切断成各个电极尺寸，来制造二次电池中使用的电极。在专利文献1中公开了使用激光将长条状的电极前驱体切断成给定的形状的技术。在专利文献1的技术中使用脉冲方式的激光振荡器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2007-14993号公报
发明内容
发明要解决的课题
然后完美且高速地切断电极前驱体、使电极的生产率提升是重要的课题。特别由于伴随二次电池的高容量化，处于层叠型电极体的电极层叠数增加或者卷绕型电极体的电极卷绕数增加的倾向，因此对切断速度的高速化的要求提高。但在包括专利文献1的技术在内的现有的技术中，难以完美且高速地切断电极前驱体。
用于解决课题的手段
本公开所涉及的二次电池用电极具备：芯体；和形成在芯体的至少一个面的活性物质层，活性物质层的端面与芯体的表面所成的角度是55°～85°，在活性物质层的端面或其近旁存在突起痕迹。
本公开所涉及的二次电池用电极的制造方法包含：在长条状芯体的至少一个面形成活性物质层的第1工序；和使用连续振荡激光将形成了活性物质层的长条状芯体即电极前驱体切断成给定的形状的第2工序。
发明的效果
根据本公开所涉及的二次电池用电极的制造方法，能够更高速、稳定地制造具有直线状的完美的切断部的电极。
附图说明
图1是表示实施方式的一例的二次电池用电极的图。
图2是用于说明实施方式的一例的二次电池用电极的制造方法的图。
图3是用于说明实施方式的一例的二次电池用电极的制造方法的图。
图4是表征实施方式的一例的电极前驱体的切断部的电子显微镜照片的图。
图5是表示激光输出与切断速度的关系的图。
图6是实施方式的一例的二次电池的截面图。
具体实施方式
如上述那样，伴随二次电池的高容量化，完美且高速地切断电极前驱体从而提升电极的生产率的重要性正在提高，但在利用切割机等的现有的一般的切断法中，难以高速切断电极前驱体。另外，在利用上述专利文献1公开那样的脉冲激光的切断法中，电极前驱体的切断部成为波浪形状，难以完美地直线状切断。进而，在利用脉冲激光的情况下，还有被切断部除去活性物质层的芯体的表面易于露出的课题。
与此相对，根据本公开所涉及的二次电池用电极的制造方法，通过使用连续振荡激光(CW激光)切断电极前驱体，能高速形成直线状的完美的切断部，大幅提升了电极的生产率。在利用连续振荡激光的情况下，虽然在活性物质层的端面或其近旁易于形成会成为正负极间的短路的原因的突起，但通过激光照射条件的调整或通过活性物质层的压缩工序，能将突起除去或使其小到不影响电池性能的程度。
以下参考附图来详细说明本公开所涉及的二次电池用电极以及其制造方法的实施方式的一例。实施方式的说明中参考的附图是示意的记载，附图中所描绘的构成要素的尺寸等存在与实际物品不同的情况。具体的尺寸等应参考以下的说明来判断。本说明书中“大致～”这样的用语若以大致相同为例进行说明，完全相同自不必说，还意图包含被认为实质相同的情形。
以下例示适用于层叠型电极体的二次电池用电极10，但本公开所涉及的二次电池用电极也可以适用于卷绕型电极体，本公开所涉及的制造方法还能适用于卷绕型电极体用的电极的制造。
图1是表示实施方式的一例的二次电池用电极10的主视图，一并示出电极端部的截面图。如图1例示的那样，二次电池用电极10具备芯体11和形成于芯体11的两面的活性物质层12。活性物质层12可以仅形成于芯体11的一个面，但优选形成于芯体11的两面。二次电池用电极10可以是正极、负极的任一者。但在正极和负极中，如后述那样，构成芯体11的材料、活性物质层12中所含的活性物质等、电极尺寸等相互不同。
二次电池用电极10具有基部13和从基部13的一端突出的引线部14。在二次电池用电极10中，基部13和引线部14一体成形。基部13是形成活性物质层12的部分，在芯体11的两面的全域形成活性物质层12。基部13具有横向长的主视矩形形状，但其形状并没有特别限定。引线部14在基部13的短边方向一端侧从长边方向一端突出，具有主视矩形形状。活性物质层12一般也形成在引线部14的根部，但在引线部14的大部分都不形成活性物质层12。
二次电池用电极10适用于层叠型电极体。层叠型电极体具有多个正极和多个负极，是正极和负极隔着隔板交替层叠而成的电极体。在二次电池用电极10是正极的情况下，将与隔板隔着负极层叠的多个正极的引线部14彼此通过焊接等接合。然后，该引线部14直接或经由金属制的集电构件与电池的正极端子连接。
适用二次电池用电极10的二次电池例如是锂离子电池等非水电解质二次电池，但并不限定于此。另外，作为二次电池，能例示具有方形的金属制壳体的方形电池、由金属层层压薄膜构成的具有外装体的层压电池等，但也可以是其他形态的电池。以下说明为二次电池用电极10适用于锂离子电池。
在二次电池用电极10是正极的情况下，在芯体11(正极集电体)中使用铝或铝合金等在正极的电位范围稳定的金属的箔、在表层配置该金属的薄膜等。正极集电体的厚度例如是5μm～30μm。在活性物质层12是正极复合层的情况下，在活性物质层12一般包含含锂过渡金属氧化物等正极活性物质、导电材料以及粘合材料。正极复合层的厚度例如优选在正极集电体的单侧20μm～200μm，更优选50μm～150μm。虽没有特别限定，但导电材料优选碳材料等，另外，粘合材料优选聚偏二氟乙烯等。
在二次电池用电极10是负极的情况下，在芯体11(负极集电体)中能使用铜或铜合金等在负极的电位范围稳定的金属的箔、在表层配置该金属的薄膜等。负极集电体的厚度例如是5μm～30μm。在活性物质层12是负极复合层的情况下，在活性物质层12中一般包含天然石墨、人造石墨等碳材料、Si、Sn等的与锂合金化的金属、合金、复合氧化物等负极活性物质、以及粘合材料。负极复合层的厚度例如优选在负极集电体的单侧20μm～200μm，更优选50μm～150μm。虽没有特别限定，但粘合材料优选苯乙烯丁二烯橡胶等橡胶系的粘合剂等。
二次电池用电极10具有直线状的完美的切断部。在二次电池用电极10中，例如优选一侧的活性物质层12的端面12e和芯体表面11s所成的角度θ1成为55°～85°。角度θ1例如与相反侧的活性物质层22的表面和端面22e所成的角度θ2大致相同。另外，有在端面12e或其近旁存在突起痕迹15的情况。突起痕迹15是后述的突起25的痕迹，例如用扫描型电子显微镜(SEM)观察为与其他部分对比度不同的块状部分(粒子状部分)。突起痕迹15埋在活性物质层12中，但也可以以对电池性能没有影响程度的高度在活性物质层12上隆起。另外，突出痕迹15的大小在与激光的扫描方向垂直的截面、例如图1所示的截面中优选设为30μm～300μm，更优选设为30μm～150μm。突起痕迹15例如在后述的活性物质层的压缩工序通过将突起25压缩而形成。
以下参考图2～图5来详细说明二次电池用电极10的制造方法的一例。图2表示激光系统30的整体结构。图2以及图3表示用从激光系统30输出的激光光束α切断电极前驱体20的样子。在此，通过电极前驱体20的切断来将成为二次电池用电极10的芯体11的构件设为长条状芯体21，将成为活性物质层12的层设为活性物质层22。
如图2以及图3例示的那样，二次电池用电极10将在长条状芯体21的两面形成活性物质层22的长条状的电极前驱体20切断成给定的形状来制造。二次电池用电极10的制造工序包含在长条状芯体21的至少一个面形成活性物质层22的第1工序和使用连续振荡激光(CW激光)来切断电极前驱体20的第2工序。在本实施方式中，在第1工序中在长条状芯体21的两面形成活性物质层22。在第1工序中，调制包含活性物质层22的构成材料的复合浆料，将该浆料涂布在长条状芯体21的两面，使涂膜干燥来形成活性物质层22。
在第1工序中，沿着电极前驱体20的纵长方向形成芯体表面21s露出的露出部23。露出部23优选从长条状芯体21的宽度方向一端以大致恒定的宽度形成。露出部23的宽度例如是长条状芯体21的宽度的1/5以下。露出部23可以在长条状芯体21的两面的全域形成活性物质层22后将活性物质层22的一部分剥离除去而形成，但优选通过不在长条状芯体21的一部分涂布复合浆料来形成。长条状芯体21例如具有能在宽度方向上形成2片二次电池用电极10的宽度。在该情况下，在电极前驱体20的宽度方向两端部形成露出部23。
在第2工序中，将从激光系统30输出的激光光束α对电极前驱体20进行照射，来将电极前驱体20切断成给定的形状。在第2工序中，一边使电极前驱体20与激光系统30的加工头的相对位置变化一边对电极前驱体20照射激光光束α。虽然也能在将电极前驱体20固定的状态下扫描激光光束α，但在加工长条状的电极前驱体20的情况下，优选一边运送电极前驱体20一边进行切断处理。也可以一边运送电极前驱体20一边扫描激光光束α。
如图2例示的那样，激光系统30具备激光振荡器31和内置流电扫描仪33的加工头。能通过使用流电扫描仪(Galvanoscanner)33来以将加工头自身固定的状态扫描激光光束α。激光振荡器31是能连续振荡的振荡器。作为激光振荡器31的示例，能举出能以连续振荡模式输出激光光束α的YAG激光器、CO2激光器、Ar激光器、光纤激光器等。适合的一例是光纤激光器。振荡波长的适合的范围的一例是900nm～1200nm。在激光系统30中，在激光振荡器31与流电扫描仪33之间设置使从激光振荡器31输出的激光光束α成为平行的光束的准直器32。
流电扫描仪33从激光振荡器31侧其依次具有反射镜34、光学元件35、X轴镜36、Y轴镜37以及Fθ透镜38。在光学元件35中例如使用衍射光栅等。通过准直器32的连续波的激光光束α在反射镜34的光学元件35侧弯折，通过光学元件35，被引导到X轴镜36、Y轴镜37。通过使X轴镜36以及Y轴镜37动作来扫描激光光束α，能在二维平面内变更照射光斑P的位置。在X轴镜36以及Y轴镜37反射的激光光束α通过Fθ透镜38以及保护玻璃39照射到电极前驱体20。
如图3例示的那样，在第2工序中，使用连续振荡激光，沿着露出部23切断电极前驱体20的设有活性物质层22的部分，并以大致恒定周期改变切断方向来切断露出部23，由此形成成为引线部14的凸部24。激光光束α还能照射设有活性物质层22的部分与露出部23的边界位置，但在该情况下，会因照射光斑P的微小的偏离在引线部14以外的部分形成芯体表面11s的露出部。由于形成有引线部14以外的部分的露出部有可能招致正负极间的低电阻的短路，因此特别优选切断电极前驱体20，使得在正极不形成该露出部。由此，优选对露出部23的近旁的设有活性物质层22的部分照射激光光束α来切断电极前驱体20。
激光光束α沿着露出部23(电极前驱体20的纵长方向)扫描，在与凸部24对应的部分在露出部23侧(电极前驱体20的宽度方向)扫描。由于在设有活性物质层22的部分与露出部23的边界位置也连续照射激光光束α，因此设有活性物质层22的部分的切断部C22和露出部23的切断部C23形成为连续的1条线状。通过以大致恒定周期改变切断方向来切断露出部23，形成在电极前驱体20的纵长方向上以大致等间隔排列的多个凸部24。然后，得到具有整体形成活性物质层12的基部13和在根部形成活性物质层12的引线部14的二次电池用电极10。
在第2工序，也可以使用连续振荡激光将电极前驱体20切断成电极尺寸。如上述那样，在长条状芯体21在宽度方向上具有能形成2片二次电池用电极10的宽度的情况下，在形成凸部24的切断工序后，在电极前驱体20的宽度方向中央沿着纵长方向将电极前驱体20切断。若在宽度方向中央上将电极前驱体20切断，则得到切断成与1片二次电池用电极10对应的宽度的电极前驱体20，但在该切断工序中优选使用连续振荡激光。详细后述，但也可以将与尺寸调整成与1片二次电池用电极10对应的宽度的电极前驱体20提供到活性物质层22的压缩工序。
另外，也可以在将电极前驱体20在切断预定部X切断而做出各个电极尺寸后，将活性物质层压缩。将电极前驱体20在切断预定部X切断的工序可以使用连续振荡激光，也可以使用利用切割机等的现有的一般的切断法进行。
图4是拍摄电极前驱体20的切断部C22以及其近旁的截面的扫描型电子显微镜(SEM)照片。若如图3以及图4所示那样，将连续振荡的激光光束α照射到电极前驱体20的形成活性物质层22的部分，则在切断部C22，有在活性物质层22的端面22e或其近旁形成突起25的情况。该突起25是由于被照射激光而熔融的活性物质层22向两侧扩展、在相邻的活性物质层22上凝固的产物。另外，突起25的离活性物质层22的上表面的突出高度优选是10μm～100μm，更优选是10μm～80μm。在图3所示的示例中，在先入射激光光束α一侧的活性物质层22的表面形成突起25。这样的突起25由于有可能成为正负极间的短路的原因，因此优选进行除去。例如能通过将活性物质层22压缩来将突起25埋入活性物质层22，或使突起25从活性物质层22上脱落。另外，还能控制激光照射条件来抑制突起25的形成。
若将激光光束α照射到电极前驱体20的形成活性物质层22的部分，则先入射激光光束α一侧的活性物质层22的端面22e与芯体表面21s所成的角度θ1例如优选设为55°～85°。在切断部C22，芯体表面21s被活性物质层22覆盖而不露出，切断部C22、C23均成为直线状的完美的切断部。角度θ1例如优选与相反侧的活性物质层22的表面与端面22e所成的角度θ2大致相同。
激光照射条件优选基于长条状芯体21以及活性物质层22的材质、厚度、切断形状等而调整，但优选连续振荡激光(激光振荡器31)的输出大约为500W～5000W，激光光束α的光斑直径大约设为5μm～100μm。另外，连续振荡激光的电极前驱体20的切断速度例如优选设为500mm/s～8000mm/s。可以在电极前驱体20是正极的前驱体的情况下和在其是负极的前驱体的情况下变更照射条件。一般，正极前驱体更易于切断。
与激光输出、光斑直径以及切断速度相关的更适合的范围的一例如下述那样。
·激光输出优选是1000W～3000W。
·光斑直径优选是10μm～100μm，更优选是10μm～40μm。
·切断速度优选是1000mm/s～5000mm/s。
图5是表示激光输出与切断速度的关系的图。如上述那样，优选激光输出为1000W～3000W、切断速度为1000mm/s～5000mm/s，但激光输出和切断速度优选设为图5的三角形示出的关系。即，较为适当的是，调整激光输出和切断速度，使得进入以激光输出：1000W、切断速度：1000mm/s的第1点、激光输出：3000W、切断速度：1000mm/s的第2点和激光输出：3000W、切断速度：5000mm/s的第3点为顶点的三角形中。
通过将激光输出和切断速度调整成图5的三角形所示的范围，易于形成直线状的完美的切断部，进而还抑制了突起25的形成。另外，若设为1000mm/s以上的切断速度，则也能确保良好的生产率。另外，优选对应于长条状芯体21以及活性物质层22的材质、厚度、切断形状等进一步在该三角形的范围内适宜变更照射条件。例如在适用接近激光输出：3000W、切断速度：5000mm/s的第3点的条件的情况下，与适用接近其他2点的条件的情况比较，虽然能高速的切断，但能看到切断部变粗的倾向。由此，可以在切断形状单纯的情况下适用接近第3点的条件。
二次电池用电极10的制造工序优选进一步包含将由连续振荡激光切断的活性物质层进行压缩的工序。活性物质层的压缩例如使用从两侧夹着电极前驱体20的压延辊进行。活性物质层的压缩工序可以在电极前驱体20的切断工序即第2工序前实施，但优选在第2工序后实施。通过由连续振荡激光切断压缩前的电极前驱体20，能高速且更确实地制作具有直线状的完美的切断部的二次电池用电极。另外，若在第2工序后实施压缩工序，则即使以连续振荡激光的切断来形成突起25，也能将突起25压扁并埋入活性物质层，或使突起25从活性物质层上脱落。压缩工序虽然可以在将电极前驱体20切断成各个电极尺寸后实施，但若考虑生产率，则优选例如在尺寸调整成与1片二次电池用电极10对应的宽度的电极前驱体20的状态下进行。然后在压缩工序后将电极前驱体20切断成电极尺寸。
通过如以上那样使用连续振荡激光切断电极前驱体20，能高速形成直线状的完美的切断部C22、C23等，大幅提升二次电池用电极10的生产率。
以下说明利用了二次电池用电极10的二次电池100的结构。
如图6所示那样，二次电池100将多片正极和多片负极各种隔板交替层叠的电极体50和电解液(不图示)一起收容在电池壳体60内。在此，作为正极或负极而使用二次电池用电极10。电池壳体60的开口部被封口体61封口。正极端子62以及负极端子63分别隔着树脂构件64、65固定在封口体61。正极经由正极引线部51以及正极集电构件52与正极端子62电连接。负极经由负极引线部53以及负极集电构件54与负极端子63电连接。在封口体61设有注液电解液的注液孔，该注液孔在将电解液注液后被密封构件66密封。另外，在封口体61设有电池壳体60的内部压力上升时将压力释放的气体排出阀67。在电池壳体60为金属制的情况下，优选将电极体50以配置于箱状或袋状的绝缘薄片55的内部的状态配置在电池壳体60内。
另外，从各正极突出的正极引线部51优选设为弯曲的状态，在正极集电构件52连接在与封口体61大致平行配置的部分。另外，从各负极突出的负极引线部53优选设为弯曲的状态，在负极集电构件54连接在与封口体61大致平行配置的部分。由此成为体积能量密度更高的二次电池。
另外，具有由连续振荡激光切断的端面的用上述的方法制作的正极或负极优选粘结在配置于正极与负极之间的隔板。作为粘结的方法，优选在聚丙烯或聚乙烯等聚烯烃制等的隔板的表面、或电极的活性物质层表面设置粘结层，通过该粘结层将隔板和活性物质层粘结。作为粘结而优选压接或热熔敷等。粘结层并没有特别限定，优选是比隔板柔软的层。另外，作为粘结层而优选树脂制，例如能使用聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素、聚乙烯醇等。
在将活性物质层和隔板通过粘结层粘结的情况下，优选粘结层与突起痕迹15相接。由此能防止在使用二次电池时突起痕迹15从活性物质层滑落。
另外，若隔板和活性物质层粘结，则有电解液难以浸透到活性物质层内的可能性。但若如上述那样，使得活性物质层12的端面12e与芯体表面11s所成的角度θ1成为55°～85°，则由于活性物质层端面的面积变大，因此电解液易于向活性物质层内浸透。
<其他>
还能在引线部14中与活性物质层22相邻的部分设置由氧化铝、氧化锆、氧化钛等陶瓷粒子以及粘合剂构成的保护层。另外还能使保护层含有碳材料等导电材料。
作为将长条状的正极和长条状的负极隔着隔板卷绕的卷绕型电极体中所用的正极或负极的制造方法，能适用本公开所涉及的二次电池用电极的制造方法。在该情况下，优选在卷绕型电极体的卷绕轴延伸的方向上的一个端部侧分别配置设于正极的多个正极引线部和设于负极的多个负极引线部。由此，成为体积能量密度更高的二次电池。另外，设于长条状的正极的多个正极引线部优选不是等间隔，而是改变间隔形成，使得在卷绕型电极体中将多个正极引线部层叠。关于设于长条状的负极的多个负极引线部的形成位置也是同样的。
长条状的正极在芯体的两面形成活性物质层，在一个面侧的活性物质层(图1中上方的活性物质层)的活性物质层的量少于另一个面侧的活性物质层(图1中下方的活性物质层)的量的情况下，优选将活性物质层的量少的一个面侧的活性物质层配置在卷绕型电极体的卷绕中心侧。卷绕型电极体中相对于正极位于内侧的负极活性物质层的量通常小于位于外侧的负极活性物质层的量。因此，若是上述的结构，正极活性物质层与负极活性物质层的对置平衡成为更优选的状态。
附图标记的说明
10 二次电池用电极
11 芯体
11s 芯体表面
12 活性物质层
12e、22e 端面
13 基部
14 引线部
15 突起痕迹
20 电极前驱体
21长条状芯体
21s 芯体表面
22 活性物质层
22e 端面
23 露出部
24 凸部
25 突起
30 激光系统
31 激光振荡器
32 准直器
33 流电扫描仪
34 反射镜
35 光学元件
36 X轴镜
37 Y轴镜
38 Fθ透镜
39 保护玻璃
100 二次电池
C22、C23 切断部
α 激光光束
P 照射光斑
X 切断预定部。

Claims (9)

1.一种二次电池用电极的制造方法，包括：
第1工序，在长条状芯体的至少一个面形成活性物质层；和
第2工序，使用连续振荡激光将形成所述活性物质层的所述长条状芯体即电极前驱体切断成给定的形状。
2.根据权利要求1所述的二次电池用电极的制造方法，其中，
在所述第1工序中，沿着所述电极前驱体的纵长方向形成所述长条状芯体的表面露出的露出部，
在所述第2工序中，使用所述连续振荡激光，沿着所述露出部切断所述电极前驱体的设有所述活性物质层的部分，并通过在给定的定时改变切断方向切断所述露出部来形成成为电极引线的凸部。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池用电极的制造方法，其中，
在所述第2工序中，使用所述连续振荡激光来将所述电极前驱体切断成电极尺寸。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的二次电池用电极的制造方法，其中，
所述二次电池用电极的制造方法还包含：对由所述连续振荡激光切断的所述活性物质层进行压缩的工序。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的二次电池用电极的制造方法，其中，
所述连续振荡激光的输出是1000W～3000W，
从所述连续振荡激光输出的激光光束的光斑直径是10μm～100μm，
基于所述连续振荡激光的所述电极前驱体的切断速度是1000mm/s～5000mm/s。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的二次电池用电极的制造方法，其中，
在所述第2工序中，在使用连续振荡激光切断的部分，所述活性物质层的端面与所述长条状芯体的表面所成的角度是55°～85°，在所述活性物质层的端面或其近旁存在突起。
7.一种二次电池的制造方法，利用了以权利要求1～6中任一项所述的制造方法制作的二次电池用电极。
8.一种二次电池用电极，具备：
芯体；和
形成于所述芯体的至少一个面的活性物质层，
所述活性物质层的端面与所述芯体的表面所成的角度是55°～85°，
在所述活性物质层的端面或其近旁存在突起痕迹。
9.一种具备二次电池用电极的二次电池，所述二次电池用电极具备：
芯体；和
形成在所述芯体的至少一个面的活性物质层，
所述活性物质层的端面与所述芯体的表面所成的角度是55°～85°，
在所述活性物质层的端面或其近旁存在突起痕迹。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018221338A1 (de) * 2018-12-10 2020-06-10 Robert Bosch Gmbh Elektrodenstapel für eine galvanische Zelle
US20220021001A1 (en) * 2018-12-27 2022-01-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Electrode plate and secondary battery using same
WO2020137714A1 (ja) * 2018-12-27 2020-07-02 三洋電機株式会社 二次電池
EP4040524A1 (en) 2019-09-30 2022-08-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. Secondary battery
WO2021192668A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 三洋電機株式会社 二次電池用電極板及びその製造方法、並びに二次電池及びその製造方法
CN115555852B (zh) * 2021-06-30 2023-06-30 宁德时代新能源科技股份有限公司 极片成型方法及设备
CN115890095B (zh) * 2021-09-30 2023-11-28 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电池组件装配方法、夹具及焊接设备
JP2023096957A (ja) 2021-12-27 2023-07-07 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 電極板の製造方法、二次電池の製造方法、電極板および二次電池
US20230249291A1 (en) * 2022-02-09 2023-08-10 Ford Global Technologies, Llc Laser notching apparatus for cutting of electrode sheets

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1714971A (zh) * 2004-06-29 2006-01-04 Tdk株式会社 剪切装置和电极的制造方法
CN1927521A (zh) * 2005-09-08 2007-03-14 索尼株式会社 激光处理设备和激光处理方法以及碎片排出机构和碎片排出方法
US20080193726A1 (en) * 2007-02-13 2008-08-14 Fujitsu Limited Device manufacturing method, laser processing method, and laser processing apparatus
CN101640280A (zh) * 2008-07-31 2010-02-03 Nec东金株式会社 层叠型二次电池及其制造方法
CN101678504A (zh) * 2007-11-05 2010-03-24 松下电器产业株式会社 辊加工方法以及辊加工装置
CN101796698A (zh) * 2007-09-06 2010-08-04 浜松光子学株式会社 半导体激光元件的制造方法
US20110187025A1 (en) * 2010-02-04 2011-08-04 Costin Sr Darryl J Laser etching system and method
JP2012221912A (ja) * 2011-04-14 2012-11-12 Nissan Motor Co Ltd 電極製造方法および電極製造装置
WO2014135288A1 (de) * 2013-03-06 2014-09-12 Thyssenkrupp System Engineering Gmbh Verfahren und vorrichtung zum schneiden eines elektrodenbands
CN104051705A (zh) * 2014-07-07 2014-09-17 合肥国轩高科动力能源股份公司 一种高效多极耳卷绕式电池制片设备
US20140265814A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Federal-Mogul Ignition Company Spark plug with laser keyhole weld attaching ground electrode to shell
CN104174995A (zh) * 2013-05-24 2014-12-03 松下电器产业株式会社 激光切割装置及激光切割方法
JP2015084279A (ja) * 2013-10-25 2015-04-30 トヨタ自動車株式会社 二次電池
CN104755219A (zh) * 2013-11-01 2015-07-01 Lg化学株式会社 利用激光的正极切割装置
WO2015129320A1 (ja) * 2014-02-28 2015-09-03 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 二次電池用電極および二次電池とそれらの製造方法
CN105322213A (zh) * 2014-07-30 2016-02-10 三星Sdi株式会社 可再充电电池及其制造方法
CN105322057A (zh) * 2014-07-25 2016-02-10 晶元光电股份有限公司 发光元件及其制造方法
JP2016100281A (ja) * 2014-11-25 2016-05-30 株式会社豊田自動織機 電極の製造方法および電極の製造装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02170351A (ja) * 1988-12-22 1990-07-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 円筒形電池とその製造法
JP2001176501A (ja) 1999-12-16 2001-06-29 Sony Corp 非水電解質電池の製造方法
JP4603857B2 (ja) 2004-11-10 2010-12-22 日本特殊陶業株式会社 リチウムイオン二次電池およびその製造方法
JP2007014993A (ja) 2005-07-08 2007-01-25 Toyota Motor Corp レーザを用いたワーク切断方法とレーザ加工装置
KR20080058772A (ko) * 2006-12-22 2008-06-26 에스케이에너지 주식회사 전지용 전극의 제조 방법
EP2939755A4 (en) * 2012-12-27 2016-09-28 Murata Machinery Ltd BURNING TOOL FOR LASER BEAM MACHINE AND ITS BURNING METHOD
JP6464687B2 (ja) * 2014-11-13 2019-02-06 株式会社豊田自動織機 電極の製造方法及び電極のクリーニング装置
JP6819586B2 (ja) * 2015-06-24 2021-01-27 株式会社豊田自動織機 電極の製造方法、及び、電極
JP6897571B2 (ja) * 2015-12-25 2021-06-30 株式会社豊田自動織機 蓄電装置、及び電極ユニットの製造方法
KR102105288B1 (ko) 2016-01-06 2020-04-28 오.엠.씨. 가부시키가이샤 원반의 분할 방법과 그 분할 기구 및 분할 장치

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1714971A (zh) * 2004-06-29 2006-01-04 Tdk株式会社 剪切装置和电极的制造方法
CN1927521A (zh) * 2005-09-08 2007-03-14 索尼株式会社 激光处理设备和激光处理方法以及碎片排出机构和碎片排出方法
US20080193726A1 (en) * 2007-02-13 2008-08-14 Fujitsu Limited Device manufacturing method, laser processing method, and laser processing apparatus
CN101796698A (zh) * 2007-09-06 2010-08-04 浜松光子学株式会社 半导体激光元件的制造方法
CN101678504A (zh) * 2007-11-05 2010-03-24 松下电器产业株式会社 辊加工方法以及辊加工装置
CN101640280A (zh) * 2008-07-31 2010-02-03 Nec东金株式会社 层叠型二次电池及其制造方法
US20110187025A1 (en) * 2010-02-04 2011-08-04 Costin Sr Darryl J Laser etching system and method
JP2012221912A (ja) * 2011-04-14 2012-11-12 Nissan Motor Co Ltd 電極製造方法および電極製造装置
WO2014135288A1 (de) * 2013-03-06 2014-09-12 Thyssenkrupp System Engineering Gmbh Verfahren und vorrichtung zum schneiden eines elektrodenbands
US20140265814A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Federal-Mogul Ignition Company Spark plug with laser keyhole weld attaching ground electrode to shell
CN104174995A (zh) * 2013-05-24 2014-12-03 松下电器产业株式会社 激光切割装置及激光切割方法
JP2015084279A (ja) * 2013-10-25 2015-04-30 トヨタ自動車株式会社 二次電池
CN104755219A (zh) * 2013-11-01 2015-07-01 Lg化学株式会社 利用激光的正极切割装置
WO2015129320A1 (ja) * 2014-02-28 2015-09-03 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 二次電池用電極および二次電池とそれらの製造方法
CN104051705A (zh) * 2014-07-07 2014-09-17 合肥国轩高科动力能源股份公司 一种高效多极耳卷绕式电池制片设备
CN105322057A (zh) * 2014-07-25 2016-02-10 晶元光电股份有限公司 发光元件及其制造方法
CN105322213A (zh) * 2014-07-30 2016-02-10 三星Sdi株式会社 可再充电电池及其制造方法
JP2016100281A (ja) * 2014-11-25 2016-05-30 株式会社豊田自動織機 電極の製造方法および電極の製造装置

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