CN110800133B - 充电电池 - Google Patents

充电电池 Download PDF

Info

Publication number
CN110800133B
CN110800133B CN201880043044.9A CN201880043044A CN110800133B CN 110800133 B CN110800133 B CN 110800133B CN 201880043044 A CN201880043044 A CN 201880043044A CN 110800133 B CN110800133 B CN 110800133B
Authority
CN
China
Prior art keywords
negative electrode
mixture layer
metal foil
insulating layer
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880043044.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110800133A (zh
Inventor
木舩素成
堀之内徹也
上村一秀
辻出睦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vehicle Energy Japan Inc
Original Assignee
Vehicle Energy Japan Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vehicle Energy Japan Inc filed Critical Vehicle Energy Japan Inc
Publication of CN110800133A publication Critical patent/CN110800133A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110800133B publication Critical patent/CN110800133B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0587Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0459Cells or batteries with folded separator between plate-like electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/049Processes for forming or storing electrodes in the battery container
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0254Coating heads with slot-shaped outlet
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C9/00Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important
    • B05C9/06Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying two different liquids or other fluent materials, or the same liquid or other fluent material twice, to the same side of the work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C9/00Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important
    • B05C9/08Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying liquid or other fluent material and performing an auxiliary operation
    • B05C9/12Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying liquid or other fluent material and performing an auxiliary operation the auxiliary operation being performed after the application
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

本发明的课题在于得到一种能掌握电极上的合剂层的位置、且正极、负极的位置对齐较为容易的充电电池。本发明的充电电池(100)具有负极电极(32),该负极电极(32)中,在带状的铜箔(45)的两面设置有负极合剂层(32a),在铜箔(45)的宽度方向一侧的端部形成有使铜箔(45)露出的负极箔露出部(32b),在负极合剂层(32a)上和负极箔露出部(32b)上设置有绝缘层(31)。绝缘层(31)的特征在于,在与负极合剂层(32a)和负极箔露出部(32b)的边界部分对应的位置设置有用于对负极合剂层(32a)的端部进行视觉确认的窗部(31a)。

Description

充电电池
技术领域
本发明涉及例如用于车载用途等的充电电池。
背景技术
在用于车载用途等的充电电池中,有正极、负极以及使薄膜状的分隔件介于它们之间并层叠或卷绕而成的锂离子充电电池。正极和负极通过在金属箔的两面涂布合剂层,并进行干燥、冲压来制造。分隔件是多孔性薄膜,将片状的树脂拉伸来制造。正极和负极具有充电和放电的作用,分隔件具有将正极和负极电绝缘的作用。
如上所述,分隔件为树脂制的多孔性薄膜,因此,若因异物或来自外部的钉刺而导致发生内部短路、发热,则分隔件熔融,内部短路的部位的区域将扩大,由此进一步发热,有可能导致高温等现象。
因此,为了即使分隔件像上述那样熔融消失也能防止内部短路部位的区域扩大,提出了在正极或负极上形成由无机填料构成的绝缘层(专利文献1)。由于绝缘层由无机填料构成,因此不会因发热而熔融,即使分隔件因发热而熔融,也能够利用绝缘层来防止正、负极的内部短路部位的区域扩大。
另外,作为绝缘层的形成方法,公开了在集电体上同时涂布形成合剂层和绝缘层这两层后,同时除去它们中所包含的挥发成分这一合理的制造方法(专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:WO2006/093049
专利文献2:日本专利特开2006-48942号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
由于形成在电极上的绝缘层为白色系,因此在形成有绝缘层的电极中,无法确认合剂层的形成位置。其结果是,难以一边进行正极、负极的合剂层的位置对齐一边进行卷绕,存在正极、负极的合剂层的位置偏移而层叠的问题。另外,所公开的同时涂布合剂层和绝缘层这两层的方式中,由于合剂层被绝缘层覆盖而隐藏,因此无法检查成为下层的合剂层的宽度、位置,存在制造不成立的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于提供一种充电电池,能够掌握电极上的合剂层的位置,正极与负极的位置对齐较为容易。
解决技术问题所采用的技术方案
解决上述问题的本发明的充电电池具有电极,该电极中,在带状的金属箔的两面设置有合剂层,在该金属箔的宽度方向一侧的端部形成有使所述金属箔露出的金属箔露出部,在所述合剂层上和所述金属箔露出部上设置有绝缘层,所述充电电池的特征在于,所述绝缘层在与所述合剂层和所述金属箔露出部的边界部分对应的位置设置有用于对所述合剂层的端部进行视觉确认的窗部。
发明效果
根据本发明,即使在合剂层上形成有绝缘层,也能够对合剂层的形成位置进行视觉确认。因此,在卷绕时可以高精度地进行正极和负极的位置对齐。另外,能在集电体上涂布合剂层和绝缘层这两层、并同时进行干燥这一合理的制造方法得以成立。
与本发明相关的其它特征根据本说明书的描述和附图将变得更为明确。另外,上述以外的问题、结构及效果通过以下实施方式的说明将更为明确。
附图说明
图1是方形充电电池的外观立体图。
图2是方形充电电池的分解立体图。
图3是电极组的展开立体图。
图4是层叠有正极电极、分隔件和负极电极的短边宽度方向的剖视图。
图5是负极电极的制作流程。
图6是说明负极电极的涂布、干燥工序的图。
图7是示意性地表示涂布部的结构的剖视图。
图8是模头的分解立体图。
图9是利用模头涂布后得到的电极的俯视图。
图10A是表示模头的喷出口的图。
图10B是放大图10A的A部来表示的图。
图10C是与表示变形例的图10B对应的图。
图11A是是图9的B-B线剖视图。
图11B是是图9的B-B线剖视图。
图11C是是图9的B-B线剖视图。
图12是与表示变形例的图10B对应的图。
图13是与表示变形例的图11A对应的图。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是方形充电电池100的外观立体图,图2是表示方形充电电池100的结构的分解立体图。
如图1所示,方形充电电池100具备由电池罐1和电池盖6构成的电池容器。电池罐1和电池盖6的材料是铝或铝合金等。电池罐1通过实施深拉伸加工,形成为一端开口的扁平的矩形箱状。电池罐1具有矩形平板状的底面1d、分别设置于底面1d的一对长边部的一对宽幅侧面1b、以及分别设置于底面1d的一对短边部的一对窄幅侧面1c。
电池盖6为矩形平板状,以堵塞电池罐1的开口的方式进行激光焊接。即,电池盖6密封电池罐1的开口。在电池盖6上配置有与卷绕组3的正极电极34和负极电极32(参照图3)电连接的正极外部端子14和负极外部端子12。另外,在正极外部端子14与电池盖6之间、及负极外部端子12与电池盖6之间分别配置有用于防止短路的正极侧外部绝缘体24、负极侧外部绝缘体22。
正极外部端子14设置有平板状的汇流条焊接部142,负极外部端子12设置有平板状的汇流条焊接部152。制作电池组时,通过使汇流条与汇流条焊接部142、152抵接并焊接,从而分别在汇流条与正极外部端子14之间、以及汇流条与负极外部端子12之间进行连接。
另外,在电池盖6上设置有排气阀10。排气阀10通过冲压加工使电池盖6局部薄壁化而形成。另外,也可以通过激光焊接等将薄膜构件安装于电池盖6的开口,将薄壁部分作为排气阀。排气阀10在方形充电电池100因过充电等异常而发热并产生气体、电池容器内的压力上升并达到规定压力时开裂,从内部排出气体,由此来降低电池容器内的压力。
如图2所示,在电池罐1中收纳有由盖组装体107所保持的卷绕组3(参照图3)。与卷绕组3的正极电极34(参照图3)接合的正极集电体180、与卷绕组3的负极电极32(参照图3)接合的负极集电体190、以及卷绕组3在被绝缘壳体108覆盖的状态下收纳于电池罐1。绝缘壳体108由聚丙烯等具有绝缘性的树脂材料构成,在电池罐1与卷绕组3之间进行电绝缘。另外,此处所说的盖组装体107是将卷绕组3、正极集电体180、正极外部端子14、负极集电体190、负极外部端子12及电池盖6一体组装而成的构件。
正极外部端子14经由正极集电体180与卷绕组3的正极电极34(参照图3)电连接,负极外部端子12经由负极集电体190与卷绕组3的负极电极32(参照图3)电连接。因此,经由正极外部端子14和负极外部端子12向外部设备供电,或者经由正极外部端子14和负极外部端子12向卷绕组3提供外部发电电力来进行充电。
正极集电体180具有与正极外部端子14连接的座面部181、与正极电极34连接的接合平面部183、设置在座面部181与接合平面部183之间的平面部182。
与正极集电体180同样地,负极集电体190也成为如下构造:具有与负极外部端子12连接的座面部191、与负极电极32连接的接合平面部193、设置在座面部191与接合平面部193之间的平面部192。
此外,如图2所示,穿过电池盖6设有注液孔9,该注液孔9用于将电解液注入到电池容器内。注液孔9在电解液注入后被注液栓11所密封。作为电解液,例如可以使用在碳酸亚乙酯等碳酸酯类的有机溶剂中溶解了六氟磷酸锂(LiPF6)等锂盐后得到的非水电解液。
参照图3,对卷绕组3进行说明。图3是示出卷绕组3的立体图,示出将卷绕组3的卷绕结束侧展开后的状态。作为发电要素的卷绕组3通过使分隔件33、35介于长条状的正极电极34和负极电极32之间,并将它们绕卷绕中心轴W卷绕成扁平形状,从而形成为层叠构造。
正极电极34具有在作为正极集电体的正极箔的两面涂布有正极活性物质合剂的正极合剂层34a,在正极箔的宽度方向一侧的端部设置有未涂布正极活性物质合剂的正极箔露出部34b。
负极电极32具有在作为负极集电体的负极箔的两面涂布有负极活性物质合剂的负极合剂层32a,在负极箔的宽度方向一侧的端部设置有未涂布负极活性物质合剂的负极箔露出部32b。并且,在负极合剂层32a上和负极箔露出部32b上的一部分设置有由无机填料构成的绝缘层31。绝缘层31与负极合剂层32a相比被更广泛地涂布在负极箔露出部32b一侧。绝缘层31以成为规定的标准厚度t1的方式涂布在负极合剂层32a上(参照图11A)。在绝缘层31以标准厚度t1进行涂布的情况下,使用具有无法对位于其下方的负极合剂层32a进行视觉确认的程度的透过性的白色系的材料来构成。
正极箔露出部34b和负极箔露出部32b为电极箔的金属面露出的区域,分开地配置在卷绕中心轴W方向(图3的宽度方向)的一侧和另一侧的位置。并且,在中间隔着分隔件33、35相互重叠的状态下进行卷绕,形成卷绕组3。
图4是层叠有正极电极34、分隔件33、负极电极32的短边宽度方向的剖视图。正极电极34在带状的正极箔34c的两面形成有正极合剂层34a,在宽度方向的一个端部具有正极箔露出部34b。并且,负极电极32在带状的正极箔32c的两面形成有负极合剂层32a,在一个端部具有负极箔露出部32b。负极电极32设置有绝缘层31。绝缘层31形成在负极合剂层32a上和负极箔露出部32b上的一部分。分隔件33介于正极电极34与负极电极32之间。
绝缘层31中,在与负极合剂层32a和负极箔露出部32b的边界部分对应的位置设置有用于对负极合剂层32a的端部进行视觉确认的窗部31a。窗部31a具有供负极合剂层32a的端部露出的开口部、或厚度比层叠于负极合剂层32a的部分要薄且透过时能够对负极合剂层32a的端部进行视觉确认的薄膜部。
接着,对具体的制造方法进行阐述。图5表示负极电极32的制作流程。在步骤S101中,作为负极活性物质,对非晶碳粉末100重量份添加10重量份的聚偏氟乙烯(以下称为PVDF。)来作为粘结剂,并在其中添加N-甲基吡咯烷酮(以下称为NMP。)来作为分散溶剂,从而制作进行混炼而后得到的负极合剂浆料。虽然示出了在负极活性物质中使用非晶碳的情况,但并不限于此,也可以是能够嵌入、脱离锂离子的天然石墨、人造的各种石墨材料、焦炭等碳材料、Si、Sn等化合物(例如SiO、TiSi2等)、或它们的复合材料,对于其粒子形状,可以是鳞片状、球状、纤维状、块状等,并没有特别限制。另外,在使用各种石墨作为负极活性物质的情况下,可以选择水作为分散溶剂,从而能够降低环境负荷。作为水系负极浆料,例如可举出对天然石墨粉末100重量份添加了1重量份的苯乙烯丁二烯橡胶(以下称为SBR)来作为粘结剂、并添加了1重量份的羧甲基纤维素钠(以下称为CMC)来作为增粘剂而得到的负极合剂浆料。
在步骤S102中,作为无机填料,对氧化铝100重量份添加3重量份的SBR来作为粘结剂,对其使用离子交换水来作为分散溶剂,从而制作进行混炼后而得到的绝缘层浆料。虽然示出了使用氧化铝作为绝缘性无机粒子的情况,但并不限于此,也可以是二氧化硅、氧化锆、碳酸锂、勃姆石等氧化物微粒子,对于其粒子形状,可以是鳞片状、球状、纤维状、块状等,并没有特别限制。虽然作为粘结剂的SBR示出为3重量份,但粘结剂会妨碍正极、负极反应时发生的离子迁移,因此,关于添加量,优选更少的量,这也没有特别限制。
按照图5所示的制作流程,在作为负极箔的铜箔上形成这些负极合剂浆料和绝缘层浆料,以制作负极电极。在步骤S103中,进行负极合剂浆料和绝缘层浆料的涂布、干燥。然后,在步骤S104中,进行对负极电极进行辊压的冲压加工,在步骤S105中,进行切断为规定宽度的切割加工。
图6是表示负极合剂浆料及绝缘层浆料的涂布、干燥工序的图。图6所示的涂布干燥机38同时具备具有涂布的作用的模头40、以及具有使所涂布的溶剂成分挥发干燥的作用的干燥炉41。另外,为了将作为基材的铜箔45依次输送到涂布部分以及干燥部分而配置有输送辊43,为了进行铜箔45的卷出以及卷取而分别配置有卷出辊42、卷取辊44。构成负极箔32c的铜箔45从卷出辊42沿着输送辊43输送。
模头40使负极合剂浆料和绝缘层浆料在相互层叠的状态下朝向反向辊46喷出,并涂布在卷绕于反向辊46的铜箔45的表面。
利用模头40,在铜箔45上涂布厚度50μm~200μm的负极合剂浆料,在其上方涂布厚度5μm~20μm的绝缘层浆料。然后,将其输送至干燥炉41,通过60~100℃的循环热风使负极合剂浆料中和绝缘层浆料中的溶剂成分挥发干燥,从而形成负极合剂层32a和绝缘层31。干燥后的膜厚分别减少到约一半左右。干燥后,与铜箔45一起通过卷取辊44卷取成辊状。再次从卷出辊42输送卷取后的卷筒,对于背面也同样地形成并制作负极电极32。
图7是示意性地示出涂布部的结构的图,是将图6所示的模头40和反向辊46的部分提取出来详细地进行表示的图。
模头40具备出侧块47、垫片48、入侧块49。并且,在模头40的内部设置有绝缘层浆料用歧管471和负极合剂浆料用歧管491。然后,通过从各个歧管同时向铜箔45垂直地喷出2种浆料,进行2层同时涂布。
图8是模头40的分解立体图。在出侧块47与入侧块49之间夹有1片垫片48。垫片48在其两面具有形成有成为浆料的流路的凹槽481、484的三维形状。
模头40具有平坦的前端面,在该平坦的前端面分别开口有两种浆料的喷出口。负极合剂浆料和绝缘层浆料从两个喷出口喷出,并且相互平行地重叠。模头40具有下述结构,即:将1片垫片48夹在其间并从垫片48的一面侧和另一面侧分别喷出负极合剂浆料和绝缘层浆料。因此,在负极合剂浆料与绝缘层浆料之间不会在宽度方向上产生相对位置偏移,在模头40中,不需要调整相对位置的校准调整操作。
在将垫片48夹在入侧块49与出侧块47之间进行组装时,通过将入侧块49的前端面492、出侧块47的前端面472、以及垫片48的前端面485对齐成一个面,来形成模头40的前端面。
模头40配置成平坦的前端面在与反向辊46之间具有规定的间隙且相对、并且呈与反向辊46的径向正交的姿态状态。即,模头40配置成平坦的前端面与反向辊46的切线平行。
然后,负极合剂浆料和绝缘层浆料分别从负极合剂浆料用歧管491和绝缘层浆料用歧管471通过凹槽484、481,并如图7所示那样,从模头40的喷出口沿垂直于平坦的前端面的方向喷出。负极合剂浆料和绝缘层浆料在相互平行地重叠的状态下从模头40的喷出口朝反向辊46喷出,被反向辊46弯折成大致直角,并涂布在铜箔45的表面。
如上所述,模头40配置成平坦的前端面与反向辊46的切线平行,负极合剂浆料和绝缘层浆料从模头40的喷出口朝与平坦的前端面垂直的方向喷出。因此,能够防止出侧块47的前端与两层浆料膜接触而形成条纹状的伤痕。
图9是利用上述模头40涂布得到的电极的俯视图。本实施方式中,在铜箔45上以条状形成3列负极合剂层32a及绝缘层31,通过之后的裁断,能够进行获得3片负极电极的多倒角。负极电极32中,在负极合剂层32a上形成有绝缘层31。绝缘层31中,在负极合剂层32a的端部上设置有窗部31a。即,绝缘层31中,在与负极合剂层32a和金属箔露出部的边界部分对应的位置设置有用于对负极合剂层32a的端部进行视觉确认的窗部31a。窗部31a具有供负极合剂层32a的端部露出的开口部、或能够对负极合剂层32a的端部进行视觉确认的薄膜部。因此,通过窗部31a,能够确认负极合剂层32a的端部的位置。
在本实施方式中,窗部31a沿着负极合剂层32a与金属箔露出部的边界部分连续地设置,但并不限于此,只要能够对负极合剂层32a的端部的位置进行视觉确认即可。例如,可以沿着负极合剂层32a与金属箔露出部的边界部分隔开规定间隔来设置,例如可以不连续地设置为折叠线形状。
以下,对具有这样的窗部31a的负极电极32的制作方法的一个示例进行说明。
图10A是表示模头的喷出口的图,图10B是放大图10A的A部来表示的图,图10C是与表示变形例的图10B对应的图。图10A中,示出了在出侧块47与入侧块49之间夹入垫片48来组装的状态。图10A中,示出了从喷出浆料的喷出口侧观察模头40而得到的图。
喷出绝缘层浆料的凹槽481和喷出负极合剂浆料的凹槽484被分开在垫片48的一个面和另一个面,并配置在相互对应的位置。凹槽481的宽度比凹槽484的宽度要宽,凹槽481的两端部配置在比凹槽484的两端部更向侧方突出的位置。
凹槽481中设有用于在绝缘层31形成窗部31a的凸部482。凸部482配置在与凹槽484的宽度方向两侧的端部对应的位置。对于在凹槽481中流动的绝缘层浆料,利用凸部482阻断浆料的流动,来限制从形成有凸部482的位置的部分喷出的浆料的量。其结果是,在与该位置对应的部分形成窗部31a。
例如,如图10B或图10C所示,凸部482可以采用截面形状为三角形或矩形的凸部。关于窗部31a,根据凸部482的大小、截面形状来决定其形状、大小。例如,通过增大凸部482的大小来增加浆料的限制量,从而能够在绝缘层31形成供负极合剂层32a的端部露出的开口部。此外,减小凸部482的大小来减少浆料的限制量,由此来将该部分的绝缘层31的膜厚精加工得较薄。因此,能够形成厚度比层叠于负极合剂层32a的部分要薄、透过时能够对负极合剂层32a的端部进行视觉确认的薄膜部。
图11A~图11C是图9的B-B部的剖视图。在铜箔45上形成负极合剂层32a,并在该负极合剂层32a上形成绝缘层31。于是,在负极合剂层32a的端部的上方存在窗部31a。窗部31a的形成方法可以通过上述的浆料喷出口的形状来实现。
图11A和图11B示出了窗部31a具有开口部的结构。窗部31a从负极合剂层32a设置到负极箔露出部。负极合剂层32a的端部从窗部31a的开口部露出。绝缘层31具有涂布在负极合剂层32a上的第1涂布部31c和涂布在铜箔45上的第2涂布部31b。第2涂布部31b的端部可以如图11A所示那样与负极合剂层32a的端部重叠,另外,也可以如图11B所示那样与负极合剂层32a的端部分离而具有间隙δ1。
在图11A所示的结构的情况下,第2涂布部31b中与负极合剂层32a重叠的部分的厚度比标准厚度t1要薄。因此,能够透过并观察到负极合剂层32a与铜箔45的边界部分。因此,能够对负极合剂层32a的端部位置进行视觉确认。在图11B所示的结构的情况下,第2涂布部31b的端部与负极合剂层32a隔开间隙δ1,负极合剂层32a与铜箔45的边界部分露出。因此,能够直接对负极合剂层32a的端部位置进行视觉确认。在图11C所示的结构的情况下,窗部31a的薄膜部的厚度t2比标准厚度t1要薄,能够透过并观察到负极合剂层32a与铜箔45的边界部分。因此,能够透过薄膜部对负极合剂层32a的端部位置进行视觉确认。
图12是与表示变形例的图10B对应的图,图13是与表示变形例的图11A对应的图。
如图12所示,也可以采用如下结构:在垫片48的凹槽481的端部设置槽深比凹槽481的槽深要深的深槽483。通过采用这种结构,如图13所示,能够使第2涂布部31b的厚度比第1涂布部31c的标准厚度t1要厚。通过增厚第2涂布部31b,可以减小窗部31a的开口部的露出面积,防止负极合剂层32a经由窗部31a的开口部与导电性的异物接触而短路。第2涂布部31b的厚度只要比第1涂布部31c的标准厚度t1厚即可,优选为在窗部31a的开口部的最大高度h以上。
在涂布负极合剂浆料和绝缘层浆料后,如图5所示,在干燥后,经过冲压加工工序S104、切割加工工序S105,成为上述图3、图4所示的负极电极32的形状。
关于正极电极34,作为正极活性物质,对锰酸锂(化学式LiMn2O4)100重量份添加10重量份的鳞片状石墨来作为导电材料、并添加10重量份的PVDF来作为粘结剂,并且向其中添加NMP来作为分散溶剂,从而制作进行混炼后而得到的正极合剂浆料。在铝箔(正极箔)的两面残留焊接部(正极箔露出部34b)地涂布、干燥该正极合剂浆料。然后,与上述负极电极同样地经过冲压、切割工序,得到不含铝箔的正极活性物质涂布部厚度100~200μm的正极电极34。
另外,本实施方式中,例示出在正极活性物质中使用锰酸锂的情况,但也可以使用具有尖晶石晶体结构的其它锰酸锂、用金属元素置换或掺杂一部分的锂锰复合氧化物、具有层状晶体结构的钴酸锂、钛酸锂、用金属元素置换或掺杂它们的一部分的锂-金属复合氧化物。
另外,本实施方式中,例示出使用PVDF作为正极电极34、负极电极32中的合剂层涂布部的粘结剂的情况,但也可以使用聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、丁基橡胶、丁腈橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、多硫化橡胶、硝基纤维素、氰乙基纤维素、各种胶乳、丙烯腈、氟乙烯、偏氟乙烯、氟丙烯、氟化氯丁二烯、丙烯酸系树脂等聚合物及它们的混合体等。
关于卷绕组3的宽度方向、即与卷绕方向正交的卷绕中心轴W的方向的两端部,一个设为正极电极34的层叠部,另一个设为负极电极32的层叠部。设置于一端的正极电极34的层叠部是层叠有未形成正极合剂层34a的正极箔露出部34b的层叠部。设置于另一端的负极电极32的层叠部是层叠有未形成负极合剂层32a的负极箔露出部32b的层叠部。正极箔露出部34b的层叠部以及负极箔露出部32b的层叠部分别被预先压扁,通过超声波接合分别与盖组装体107的正极集电体180以及负极集电体190连接,形成电极组组装体。
通过使用本实施方式,能够对负极合剂层32a的位置进行视觉确认,因此在卷绕时,能够一边高精度地对正极合剂层34a和负极合剂层32a进行位置对齐,一边分别对它们进行层叠。另外,在涂布工序中,即使在单面涂布后对另一面进行涂布时,也能够使正反面合剂层的宽度和位置高精度地对齐,能够提供可靠性较高的锂离子充电电池。
以上,对本发明的实施方式进行了详细说明,但本发明并不限于上述实施方式,在不脱离权利要求书所记载的本发明的精神的范围内,能够进行各种设计变更。例如,所述实施方式是为了便于理解本发明而进行的详细说明,并不限于要具备所说明的所有结构。此外,可以将某实施方式的结构的一部分置换成其它实施方式的结构,并且也可以将其它实施方式的结构与某实施方式的结构相组合。并且,对于各实施方式的结构的一部分,能够进行其它结构的增加、删除、置换。
标号说明
1 电池罐
3 卷绕组
6 电池盖
31 绝缘层
31a 窗部
32 负极电极
32a 负极合剂层
32b 负极箔露出部
33 分隔件
34 正极电极
34a 正极合剂层
34b 正极箔露出部
35 分隔件
38 涂布干燥机
40 模头
41 干燥炉
42 卷出辊
43 输送辊
44 卷取辊
45 铜箔
46 反向辊
47 出侧块
471 绝缘层浆料用歧管
472 前端面
48 垫片
481 凹槽
484 凹槽
485 前端面
49 入侧块
491 负极合剂浆料用歧管
52 槽
100 方形充电电池

Claims (5)

1.一种充电电池,该充电电池具有电极,该电极中,在带状的金属箔的两面设置有合剂层,在该金属箔的宽度方向一侧的端部形成有使所述金属箔露出的金属箔露出部,在所述合剂层上和所述金属箔露出部上设置有绝缘层,所述充电电池的特征在于,
所述绝缘层在与所述合剂层和所述金属箔露出部的边界部分对应的位置设置有用于对所述合剂层的端部进行视觉确认的窗部,
所述绝缘层具有:涂布在所述合剂层上的第1涂布部;以及在与该第1涂布部之间经由所述窗部涂布在所述金属箔上的第2涂布部,所述第2涂布部的厚度比所述第1涂布部的厚度要厚。
2.如权利要求1所述的充电电池,其特征在于,
所述窗部具有供所述合剂层的端部露出的开口部,或具有厚度比层叠于所述合剂层的部分要薄、且能够透过来对所述合剂
层的端部进行视觉确认的薄膜部。
3.如权利要求2所述的充电电池,其特征在于,
所述窗部沿着所述合剂层的端部连续地设置。
4.如权利要求2所述的充电电池,其特征在于,
所述窗部沿着所述合剂层的端部不连续地设置。
5.一种充电电池的制造方法,该充电电池具有电极,所述电极涂布有合剂层以使得在金属箔上的一端侧具有金属箔露出部,绝缘层涂布在所述电极的所述合剂层上,
所述绝缘层在与所述合剂层和所述金属箔露出部的边界部分对应的位置设置有用于对所述合剂层的端部进行视觉确认的窗部,
所述绝缘层具有:涂布在所述合剂层上的第1涂布部;以及在与该第1涂布部之间经由所述窗部涂布在所述金属箔上的第2涂布部,所述第2涂布部的厚度比所述第1涂布部的厚度要厚,所述充电电池的制造方法的特征在于,包括如下工序:
准备模头的工序,该模头通过将在一个面和另一个面上分别具有凹槽、且在所述一个面的凹槽上与所述另一个面的凹槽的端部对应的位置设置有凸部的垫片夹入入侧块与出侧块之间进行组装而得到;以及
使绝缘层浆料和合剂层浆料在相互平行重叠的状态下从所述垫片的一个面的凹槽和所述垫片的另一个面的凹槽喷出并涂布在金属箔上的工序。
CN201880043044.9A 2017-08-24 2018-03-16 充电电池 Active CN110800133B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-161305 2017-08-24
JP2017161305 2017-08-24
PCT/JP2018/010512 WO2019038970A1 (ja) 2017-08-24 2018-03-16 二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110800133A CN110800133A (zh) 2020-02-14
CN110800133B true CN110800133B (zh) 2023-11-10

Family

ID=64373036

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201820354301.8U Active CN208173722U (zh) 2017-08-24 2018-03-15 二次电池
CN201880043044.9A Active CN110800133B (zh) 2017-08-24 2018-03-16 充电电池

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201820354301.8U Active CN208173722U (zh) 2017-08-24 2018-03-15 二次电池

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11296352B2 (zh)
EP (1) EP3675241A4 (zh)
JP (1) JP6914338B2 (zh)
KR (1) KR102337577B1 (zh)
CN (2) CN208173722U (zh)
WO (1) WO2019038970A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210045625A (ko) 2019-10-17 2021-04-27 주식회사 엘지화학 활물질 이중층을 형성하는 전극 슬러리 코팅 장치 및 방법
JP6879283B2 (ja) * 2018-11-13 2021-06-02 トヨタ自動車株式会社 シート状電極の積層体製造装置
JP7160436B2 (ja) * 2019-02-21 2022-10-25 三洋電機株式会社 電極、非水電解質二次電池
WO2022119246A1 (ko) * 2020-12-03 2022-06-09 주식회사 엘지에너지솔루션 절연코팅 오버레이 제어시스템 및 절연코팅 오버레이 제어방법
JP2022141255A (ja) * 2021-03-15 2022-09-29 株式会社東芝 塗工ヘッド
KR20230008975A (ko) * 2021-07-08 2023-01-17 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 및 이의 제조 방법

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1444304A (zh) * 2002-03-08 2003-09-24 居永明 可反复充放电的锂离子动力电池及其制造方法
CN1525591A (zh) * 2003-02-26 2004-09-01 三洋电机株式会社 非水电解质二次电池及其所使用的电极的制造方法
CN1905247A (zh) * 2005-07-29 2007-01-31 三洋电机株式会社 电极的制造方法、制造装置、以及电池
CN103339766A (zh) * 2011-01-28 2013-10-02 丰田自动车株式会社 二次电池和电极片的切断装置
JP2015088247A (ja) * 2013-10-28 2015-05-07 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池
CN105283999A (zh) * 2013-06-21 2016-01-27 Nec能源元器件株式会社 二次电池和电极制造方法
JP2016110707A (ja) * 2014-12-02 2016-06-20 トヨタ自動車株式会社 塗工装置
KR101641095B1 (ko) * 2016-02-22 2016-07-20 씨아이에스(주) 이차전지용 활물질 코팅장치
CN106169618A (zh) * 2016-09-29 2016-11-30 东莞市振华新能源科技有限公司 一种提升动力电池安全性的正负极片及其卷绕包覆结构
WO2017130821A1 (ja) * 2016-01-27 2017-08-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池及びその製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4754790B2 (ja) 2004-07-30 2011-08-24 パナソニック株式会社 電池用電極の製造方法
WO2006093049A1 (ja) 2005-03-02 2006-09-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. リチウムイオン二次電池およびその製造法
JP2015060698A (ja) * 2013-09-18 2015-03-30 株式会社豊田自動織機 電極の製造方法、及び電極製造装置
JP6322947B2 (ja) * 2013-10-07 2018-05-16 株式会社Gsユアサ 蓄電素子および極板
KR101768195B1 (ko) * 2015-01-26 2017-08-16 주식회사 엘지화학 절연 코팅부를 포함하는 양극의 제조 방법 및 이를 사용하여 제조되는 양극
JP6705126B2 (ja) * 2015-06-04 2020-06-03 株式会社Gsユアサ 電極板の製造方法
CN108604664B (zh) * 2016-02-10 2021-11-12 株式会社杰士汤浅国际 蓄电元件以及蓄电元件的制造方法
JP6794473B2 (ja) * 2017-02-03 2020-12-02 ビークルエナジージャパン株式会社 塗工ダイ、塗工装置、塗工方法及び二次電池の製造方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1444304A (zh) * 2002-03-08 2003-09-24 居永明 可反复充放电的锂离子动力电池及其制造方法
CN1525591A (zh) * 2003-02-26 2004-09-01 三洋电机株式会社 非水电解质二次电池及其所使用的电极的制造方法
CN1905247A (zh) * 2005-07-29 2007-01-31 三洋电机株式会社 电极的制造方法、制造装置、以及电池
CN103339766A (zh) * 2011-01-28 2013-10-02 丰田自动车株式会社 二次电池和电极片的切断装置
CN105283999A (zh) * 2013-06-21 2016-01-27 Nec能源元器件株式会社 二次电池和电极制造方法
JP2015088247A (ja) * 2013-10-28 2015-05-07 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池
JP2016110707A (ja) * 2014-12-02 2016-06-20 トヨタ自動車株式会社 塗工装置
WO2017130821A1 (ja) * 2016-01-27 2017-08-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池及びその製造方法
KR101641095B1 (ko) * 2016-02-22 2016-07-20 씨아이에스(주) 이차전지용 활물질 코팅장치
CN106169618A (zh) * 2016-09-29 2016-11-30 东莞市振华新能源科技有限公司 一种提升动力电池安全性的正负极片及其卷绕包覆结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN208173722U (zh) 2018-11-30
KR20200016285A (ko) 2020-02-14
JPWO2019038970A1 (ja) 2020-04-23
KR102337577B1 (ko) 2021-12-10
WO2019038970A1 (ja) 2019-02-28
EP3675241A4 (en) 2021-05-05
US11296352B2 (en) 2022-04-05
EP3675241A1 (en) 2020-07-01
CN110800133A (zh) 2020-02-14
US20200144657A1 (en) 2020-05-07
JP6914338B2 (ja) 2021-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110800133B (zh) 充电电池
JP6517917B2 (ja) 2つ以上のケース部材を含む角型電池セル
CN106575721B (zh) 方形二次电池
WO2013084290A1 (ja) 組電池
WO2012042612A1 (ja) 二次電池およびその製造方法
CN106165152A (zh) 方形二次电池
JP5651614B2 (ja) 角形二次電池及びモジュール
JP5818078B2 (ja) 非水電解質二次電池の製造方法
JPWO2019008827A1 (ja) 二次電池の製造方法
US9269988B2 (en) Method for manufacturing secondary battery
JP5999433B2 (ja) 非水電解液二次電池及びその製造方法
JP5690920B2 (ja) 二次電池およびその製造方法
JP6959718B2 (ja) 二次電池
JP7027540B2 (ja) リチウムイオン二次電池及びその製造方法
WO2014024316A1 (ja) 二次電池およびその製造方法
CN113196518B (zh) 锂离子二次电池及其制造方法
JP7129466B2 (ja) 密閉型電池
JP2018056085A (ja) 二次電池
US20150340690A1 (en) Energy storage device
JP2016100170A (ja) 非水電解液二次電池
JPWO2019003770A1 (ja) 二次電池およびその製造方法
JP6216203B2 (ja) 捲回式二次電池
KR102246030B1 (ko) 서로 다른 크기의 단위셀들을 포함하는 파우치형 전지셀
JP2016051544A (ja) 扁平捲回式二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant