CN111095659A - 二次电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种二次电池的制造方法，即使在二次电池具有缺口部的情况下，其也能够在整个二次电池中更充分地防止因为气泡引起的充电不均。本发明涉及一种二次电池的制造方法，其包含对二次电池前驱体50进行初始充电的工序，在所述二次电池前驱体中，电极组件1和电解质被收容在外包装体3中，所述电极组件包含正极、负极以及配置于该正极与该负极之间的隔膜，并在俯视观察下具有缺口部，在所述初始充电工序中，使所述二次电池前驱体50以在铅直方向最高位置处具有开口部6的方式竖立设置，并且，边从所述开口部6释放所述二次电池前驱体内产生的气体，边进行所述初始充电。

Description

二次电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及二次电池及其制造方法。
背景技术
目前，已使用二次电池作为各种电子设备的电源。二次电池具有将包含正极、负极以及配置于正极与负极之间的隔膜的电极组件和电解质封入外包装体中的结构。尤其是在锂离子二次电池中，锂离子经由电解质在正极与负极之间移动来进行电池的充放电。
在制造二次电池时，通常是在将电极组件收容至外包装体中，并将电解质注入外包装体，将外包装体的内部封闭，从而得到二次电池前驱体之后，进行初始充电。已知的是，通过初始充电，会在负极表面形成固体电解质界面(Solid Electrolyte Interface)覆膜(以下，称为“SEI覆膜”)，从而实现电池的长寿命化。
然而，在初始充电工序中，随着电解质成分的分解而产生气体，该气体以气泡的形式附着于负极表面。因此，气泡会导致充电不均，使SEI覆膜的形成局部受阻，从而使SEI覆膜产生厚度不均。若SEI覆膜产生厚度不均，则有可能因为作为二次电池使用时的充放电而在SEI覆膜薄的部分的周边析出锂，从而在安全性上产生问题。另外，锂的析出会导致反应面积缩小以及锂离子消耗，因而产生了电池容量降低这一问题。
另一方面，在专利文献1中，已知一种通过将二次电池的结构形成为特有的结构，从而抑制二次电池的使用时(即，反复充放电时)产生的气体的影响的技术。详细而言，专利文献1公开了一种二次电池510，其通过将由一个以上的正极和负极隔着隔膜卷绕或层叠而成的矩形状的电池要素收纳于由层压膜构成的外包装体中，并在注入非水电解质后通过热封进行密闭封闭而得到。更为详细而言，在专利文献1公开的二次电池510中，作为最终产品的二次电池的结构如图8所示，以与收纳电池要素的空间501相邻的形式设置有作为气囊502的空间。在二次电池510中，在两个空间之间的热封部位503的一部分上存在剥离强度低于周围的易剥离部位504。在这样的二次电池中，由于500次循环以上的充放电而产生的气体移动至气囊，因而长期循环稳定性提高。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：特开2016-9677号公报
专利文献2：特表2016-506606号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的发明人等尝试了如下技术：在二次电池的制造方法中，通过将二次电池前驱体的结构形成为特有的结构来捕集初始充电工序中产生的气体，从而防止由气泡引起的充电不均。首先，如图9A所示，将包含正极、负极以及配置于该正极与该负极之间的隔膜且俯视观察下具有矩形状的电极组件601收容至尺寸比上述矩形状大的外包装体603中，并向该外包装体注入电解质。接着，如图9B所示，进行将外包装体的开口部封闭形成密封部604而得到的二次电池前驱体610的初始充电。详细而言，二次电池前驱体610具有与电极组件601的矩形状的一边整体接触的气囊602。在初始充电工序中，如图9B所示，二次电池前驱体610被配置为在铅直方向上气囊602位于电极组件601的收容部的上方。由此，初始充电工序中产生的气体被气囊602捕集，防止因为气泡引起的充电不均。然后，如图9C所示，在将二次电池前驱体中的电极组件601的收容部与气囊602的边界封闭而形成密封部605之后，分离气囊602，从而能够得到二次电池前驱体600。
于是，本发明的发明人等发现，在使用与二次电池前驱体的结构相关的上述技术制造专利文献2所示那样的具有缺口部的二次电池的情况下，产生在局部上无法防止因为气泡引起的充电不均这一新问题。详细而言，首先，如图10A所示，将俯视观察下具有缺口部的电极组件701收容至尺寸比该电极组件大的矩形状的外包装体703中。电极组件701包含正极、负极以及配置于该正极与该负极之间的隔膜。
接着，如图10B所示，根据电极组件701的形状在外包装体703上形成密封部704a，并裁切与二次电池中的所述缺口部对应的部分。作为其它方法，也可以在预先裁切成与电极组件701的形状对应的外包装体上，如图10B所示，形成密封部704a。
然后，向外包装体注入电解质，如图10C所示，通过封闭外包装体的开口部而形成密封部704b，得到二次电池前驱体710，并进行该二次电池前驱体710的初始充电。详细而言，二次电池前驱体710通常在该二次电池前驱体710中的电极组件701的最大高度部701a的上端部具有气囊702。高度是指供于初始充电工序时的二次电池前驱体中的电极组件701的高度。电极组件701具有高度不同的两个以上的构成部分，以具有缺口部，即，包含最大高度部701a和非最大高度部701b。在初始充电工序中，如图10C所示，二次电池前驱体710被配置为气囊702位于电极组件701的最大高度部701a的上方。
在初始充电工序之后，如图10D所示，将二次电池前驱体中的电极组件701的收容部与气囊602的边界封闭而形成密封部705之后，分离气囊702，从而得到二次电池700。
在通过这样的技术制造具有缺口部的二次电池的情况下，在初始充电工序中，如图10C所示，电极组件701的最大高度部701a中产生的气体被气囊702捕集，防止因为气泡引起的充电不均。但是，如图10C所示，非最大高度部701b中产生的气体在非最大高度部701b的上方部720处产生气体积存，因而在非最大高度部701b中无法充分地防止因为气泡引起的充电不均。
本发明的目的在于提供二次电池的制造方法，通过该制造方法，即使在二次电池具有缺口部的情况下，也能够在整个二次电池中更加充分地防止因为气泡引起的充电不均。
用于解决技术问题的方案
本发明涉及一种二次电池的制造方法，其包含对二次电池前驱体进行初始充电的工序，在所述二次电池前驱体中，电极组件和电解质被收容在外包装体中，所述电极组件包含正极、负极以及配置于该正极与该负极之间的隔膜，并在俯视观察下具有缺口部，在所述初始充电工序中，使所述二次电池前驱体以在铅直方向最高位置处具有开口部的方式竖立设置，并且，边从所述开口部释放所述二次电池前驱体内产生的气体，边进行所述初始充电。
发明效果
根据本发明的二次电池的制造方法，即使在二次电池和该二次电池所包含的电极组件具有缺口部的情况下，也能够边在整个二次电池前驱体中更加充分地防止因为气泡引起的充电不均边进行初始充电。因此，在初始充电工序中，在整个负极表面更充分地防止因为气泡引起的充电不均，因而以更均匀的厚度形成SEI覆膜。其结果，实现由充放电带来的长寿命化，并且负极/电解液的界面电阻均匀，因而也能够防止由于不可逆的锂枝晶生成而引起的内部短路，实现安全性的提高。另外，由于不会生成不可逆的锂，因而参与充放电的锂不会减少，防止初始电池容量降低。
附图说明
图1A是本发明的第一实施方式涉及的二次电池的制造方法中使用的二次电池前驱体的一例的俯视示意图，也对应于初始充电工序中的该二次电池前驱体的主视示意图。
图1B是使用图1A的二次电池前驱体得到的二次电池的俯视示意图，也对应于用于说明初始充电工序后的密封工序的、二次电池的俯视示意图。
图2A是本发明的第一实施方式涉及的二次电池的制造方法中使用的二次电池前驱体的一例的俯视示意图，也对应于初始充电工序中的该二次电池前驱体的主视示意图。
图2B是使用图2A的二次电池前驱体得到的二次电池的俯视示意图，也对应于用于说明初始充电工序后的密封工序的、二次电池的俯视示意图。
图3A是本发明的第一实施方式涉及的二次电池的制造方法中使用的二次电池前驱体的一例的俯视示意图，也对应于初始充电工序中的该二次电池前驱体的主视示意图。
图3B是使用图3A的二次电池前驱体得到的二次电池的俯视示意图，也对应于用于说明初始充电工序后的密封工序的、二次电池的俯视示意图。
图4A是本发明的第二实施方式涉及的二次电池的制造方法中使用的二次电池前驱体的一例的俯视示意图，也对应于初始充电工序中的该二次电池前驱体的主视示意图。
图4B是使用图4A的二次电池前驱体得到的二次电池的俯视示意图，也对应于用于说明初始充电工序后的密封工序的、二次电池的俯视示意图。
图5A是本发明的第二实施方式涉及的二次电池的制造方法中使用的二次电池前驱体的一例的俯视示意图，也对应于初始充电工序中的该二次电池前驱体的主视示意图。
图5B是使用图5A的二次电池前驱体得到的二次电池的俯视示意图，也对应于用于说明初始充电工序后的密封工序的、二次电池的俯视示意图。
图6A是本发明的第二实施方式涉及的二次电池的制造方法中使用的二次电池前驱体的一例的俯视示意图，也对应于初始充电工序中的该二次电池前驱体的主视示意图。
图6B是使用图6A的二次电池前驱体得到的二次电池的俯视示意图，也对应于用于说明初始充电工序后的密封工序的、二次电池的俯视示意图。
图7A表示用于说明优选实施方式涉及的初始充电工序的剖视示意图。
图7B表示用于说明二次电池前驱体的约束方法的一例的、约束夹具的立体示意图。
图8是用于说明现有技术中的二次电池的、二次电池的俯视示意图。
图9A是表示现有技术中将电极组件收容至外包装体中的收容工序的一例的、包含电极组件的外包装体的俯视示意图。
图9B是用于说明用到图9A的包含电极组件的外包装体的二次电池前驱体、用于得到该二次电池前驱体的注入工序以及用到该二次电池前驱体的初始充电工序的、二次电池前驱体的俯视示意图。
图9C是用于说明用到图9B的二次电池前驱体的二次电池和用于得到该二次电池的缺失工序的、二次电池和气囊的俯视示意图。
图10A是表示现有技术中将电极组件收容至外包装体中的收容工序的另一例的、包含电极组件的外包装体的俯视示意图。
图10B是表示使用图10A的包含电极组件的外包装体使外包装体与电极组件形状切合的切合工序的包含电极组件的外包装体的俯视示意图。
图10C是用于说明用到图10B的包含电极组件的外包装体的二次电池前驱体、用于得到该二次电池前驱体的注入工序以及用到该二次电池前驱体的初始充电工序的、二次电池前驱体的俯视示意图。
图10D是用于说明用到图10C的二次电池前驱体的二次电池和用于得到该二次电池的缺失工序的、二次电池和气囊的俯视示意图。
具体实施方式
[二次电池的制造方法]
本发明提供二次电池的制造方法。在本说明书中，“二次电池”这一术语是指能够反复进行充电和放电的电池。因此，“二次电池”并不过度拘泥于其名称，例如也可以包含“蓄电装置”等。后述的“二次电池前驱体”是指在初始充电工序前将电极组件和电解质收容在外包装体中得到的二次电池的中间体或中间结构物。“电极组件”是指包含正极、负极以及隔膜的电极结构物。
在本发明中，如后面所详细描述的，边从开口部释放二次电池前驱体内在电极组件中产生的气体，边进行初始充电。即，不是将二次电池前驱体内产生的气体暂时捕集到所谓的气囊中，而是边从开口部直接将其释放到周围气氛中，边进行初始充电工序。因此，本发明中产生的气体不怎么会受到流体损失，可容易且迅速地从二次电池前驱体排出。其结果，能够在整个二次电池前驱体中更充分地防止因为气泡引起的充电不均。
以下，使用表示几个实施方式的附图，对本发明的二次电池的制造方法中使用的二次电池前驱体及构成该方法的各工序进行详细说明。在本说明书中，附图中的各种要素只不过是为了理解本发明而示意性且示例性地示出的，外观和尺寸比等可能与实物不同。本说明书中直接或间接地使用的“上下方向”、“左右方向”以及“表背方向”只要无特别说明，则分别相当于与图中的上下方向、左右方向以及表背方向对应的方向。只要无特别说明，则相同的附图标记或符号除了形状不同以外，表示相同的部件或相同的含义内容。
(二次电池前驱体)
本发明中使用的二次电池前驱体中，电极组件1和电解质(未图示)被收容在外包装体3中。收容意指，电极组件及电解质在开放系统的气氛下插入到外包装体内，与被密封的封入不同。
电极组件1包含正极、负极以及隔膜，正极和负极隔着隔膜交替配置。电极组件1所具有的两个外部端子5通常经由集电引线与电极(正极或负极)连结，结果从外包装体导出至外部。电极组件1也可以具有将包含正极、负极以及配置于正极与负极之间的隔膜的多个电极单元(电极构成层)呈平面状层叠而成的平面层叠结构。电极组件的结构并不限定于平面层叠结构，例如也可以具有将包含正极、负极以及配置于正极与负极之间的隔膜的电极单元(电极构成层)卷绕成卷状而成的果冻卷型(也称为“卷绕结构”)。另外，例如电极组件还可以具有将正极、隔膜、负极层叠在长的膜上之后进行折叠而成的所谓堆叠-折叠型结构。从在初始充电工序中更充分地防止整个二次电池前驱体中因为气泡引起的充电不均这一角度出发，优选电极组件1具有平面层叠结构。
电极组件1在俯视观察下具有缺口部10。俯视观察是指载置对象物(例如电极组件、二次电池前驱体或者二次电池)并从其厚度(高度)方向的正上方观察时的状态，与俯视图同义。缺口部10是可从电极组件及二次电池识别的部分，且是从俯视观察下电极组件1的初始形状(以下，简称为“电极组件1的初始形状”)中使其一部分最终缺失而成的部分。缺口部10是从缺口部形成前的初始形状去掉电极组件的异形状而残留的部分。缺口部形成前的初始形状通常是包含电极组件所具有的异形状的最小的矩形状。矩形状通常包含长方形状和正方形状。缺口部的俯视形状在图1A至图6A中具有矩形状(特别是长方形状)，但并无特别限定，例如也可以是矩形状(正方形状)、三角形状、扇形形状、半圆形状、圆形状等。图1A至图6A是本发明的二次电池的制造方法中使用的二次电池前驱体50的一例的俯视示意图，也同时表示后述的初始充电工序中的该二次电池前驱体的主视示意图。图1A至图6A包含“图1A、图2A、图3A、……、以及图6A”。例如，“图1A至图3A”包含图1A、图2A以及图3A。
通过使电极组件1在俯视观察下具有缺口部10，从而反映该电极组件1的整体形状(异形状)，作为最终产品的二次电池100也如图1B至图6B所示，在俯视观察下具有缺口部10。例如，无论在电极组件1及二次电池100哪一个中，缺口部10均如字面所示是被切除而什么都不存在的部分。图1B至图6B包含“图1B、图2B、图3B、……、以及图6B”。图1B至图6B分别是使用图1A至图6A的二次电池前驱体而得到的二次电池100的俯视示意图，也对应于用于说明后述的初始充电工序后的密封工序的二次电池的俯视示意图。
在本发明中，二次电池前驱体50基于构成该二次电池前驱体的外包装体3的形状而包含第一实施方式和第二实施方式。从进一步防止初始充电工序中的充电不均的角度出发，优选第一实施方式涉及的二次电池前驱体。在第一实施方式中，电极组件1中产生的气体到达开口部6为止的排出距离与第二实施方式中的该距离相比相对较短。因此，第一实施方式中将该气体排出至周围气氛时所受到的流体损失与第二实施方式中的流体损失相比更进一步减少。进而，第一实施方式中初始充电工序中的外包装体3内的电极组件1的稳定性比第二实施方式中的稳定性高。其结果，在第一实施方式中，气体容易更进一步地被排出，实现充电不均的进一步防止。
在本发明中，从防止混入异物的角度出发，也优选第一实施方式的二次电池前驱体50。异物混入二次电池是起火等异常发热市场事故的原因，因而二次电池在干净且干燥的室内的极其清洁的环境下进行制造。但是，在现实中，即使能够使干净且干燥的室内的异物数接近于0，也无法使其完全消失。如后所述，关于第一实施方式的二次电池前驱体50，在俯视(初始充电工序中的主视观察)观察下构成二次电池前驱体的外缘的边中的与后述初始充电工序的铅直方向垂直的边(所有的边)的全长上提供有多个开口部。另一方面，关于第二实施方式的二次电池前驱体，在俯视观察下构成二次电池前驱体的外缘的边中的与后述初始充电工序的铅直方向垂直的边(所有的边)的全长上提供有一个开口部。因此，在该全长相等的情况下，具有直径相对小的多个开口部的第一实施方式的二次电池前驱体中的开口面积(合计)小于仅具有直径相对大的一个开口部的第二实施方式的二次电池前驱体中的开口面积。因此，第一实施方式的二次电池前驱体与第二实施方式的二次电池前驱体相比，混入异物的可能性低，因而优选。初始充电工序中的主视观察是指在初始充电工序中竖立设置二次电池前驱体并从正面观察二次电池前驱体时的状态，且是指主视图(尤其是从二次电池前驱体的厚度方向观察时的主视图)。在本说明书中，初始充电工序中的主视观察常与载置对象物并从其厚度(高度)方向的正上方观察时的俯视观察对应。
(1)第一实施方式
例如如图1A至图3A所示，第一实施方式涉及的二次电池前驱体50的外包装体3在俯视观察下具有与电极组件1所具有的俯视形状对应的形状。即，例如如图1A至图3A所示，第一实施方式涉及的二次电池前驱体的外包装体3除了在其外缘具有密封部以外，具有与电极组件1所具有的俯视形状大致相同的俯视形状。另外，第一实施方式涉及的二次电池前驱体的外包装体3在俯视观察下除了在其外缘具有密封部以外，还具有与电极组件1所具有的尺寸大致相同的尺寸。在本实施方式涉及的二次电池前驱体中，由于外包装体3具有与电极组件1所具有的俯视形状对应的形状，因而缺口部10是什么都不存在的部分。
本实施方式涉及的二次电池前驱体50由于具有与电极组件1所具有的俯视形状对应的形状，因而在俯视观察(初始充电工序中的主视观察)下，包含高度不同的两个以上的构成部分。例如，如图1A至图3A所示，该二次电池前驱体50包含提供最大高度的至少一个高度最大部50a和高度比该高度最大部50a低的至少一个非高度最大部(50b、50b’)。高度不同意指，在相邻的构成部分间高度不同。二次电池前驱体在俯视观察下包含高度不同的两个以上的构成部分的详细含义如下：在将俯视观察下构成该二次电池前驱体的外缘的边中的共同构成(限定)所有构成部分的一条边的具有一条直线形状的边作为底边而竖立设置该二次电池前驱体时，存在高度不同的两个以上的构成部分。
本实施方式涉及的二次电池前驱体50在各构成部分中各具有一个开口部6，详细而言，在各构成部分中的上述高度方向上的最高位置处各具有一个开口部。因此，该二次电池前驱体在俯视观察下构成二次电池前驱体的外缘的边中的与后述初始充电工序的铅直方向垂直的边(所有的边)的全长上提供有多个开口部。其结果，本实施方式的二次电池前驱体在后述的初始充电工序中可以按在铅直方向的最高位置处具有开口部的方式竖立设置。
(2)第二实施方式
例如，如图4A至图6A所示，第二实施方式涉及的二次电池前驱体的外包装体3在俯视观察下具有矩形状，且具有与作为缺口部形成前的电极组件1的初始形状的矩形状的尺寸大致相同的尺寸。即，第二实施方式涉及的二次电池前驱体的外包装体3在俯视观察下，如图4A至图6A所示，在未考虑形成于其外缘的密封部的宽度的情况下，宽度方向和纵向两个方向的尺寸与电极组件1的初始形状大致相同。在本实施方式涉及的二次电池前驱体中，尽管电极组件1具有异形状，但由于外包装体3具有矩形状，因而二次电池前驱体50中与电极组件1的缺口部10对应的部分10a也可以由构成该外包装体3的两片膜形成。在本实施方式的二次电池前驱体50中，构成与电极组件1的缺口部10对应的部分10a的两片膜也可以处于能够隔着电解质或者不隔着电解质而相互分离或接触的状态。能够相互分离或接触的状态是指该两片膜具有既可以相互接触、或者也可以相互分离的程度的柔软性的状态。
本实施方式涉及的二次电池前驱体由于具有矩形状，因而在俯视观察下不具有高度不同的两个以上的构成部分。即，如图4A至图6A所示，该二次电池前驱体的高度大致均匀。
本实施方式涉及的二次电池前驱体具有一个开口部，详细而言，在俯视观察下的该二次电池前驱体的矩形状的一条边的全长上具有一个开口部。因此，该二次电池前驱体在俯视观察下构成二次电池前驱体的外缘的边中的与后述初始充电工序的铅直方向垂直的边(所有的边)的全长上提供有一个开口部。其结果，本实施方式的二次电池前驱体在后述的初始充电工序中可以按在铅直方向的最高位置处具有开口部的方式竖立设置。
(3)第一实施方式和第二实施方式的共同点
第一实施方式和第二实施方式涉及的二次电池前驱体能够通过收容工序和注入工序来进行制造，在收容工序中，将电极组件收容至外包装体中，并留出开口部而将该外包装体的外缘区域密封，在注入工序中，从开口部向收容有电极组件的外包装体注入电解质。
■将电极组件收容至外包装体的收容工序
在收容工序中，例如如图1A至图6A所示，将电极组件1收容至外包装体3中，并留出开口部6而将外包装体3的外缘区域密封。本工序中通过密封形成的密封部不含有电解质成分，将像这样地不含有电解质成分的密封部称为“第一密封部”，图中用附图标记“1a”表示。第一密封部1a与含有电解质成分的后述的“第二密封部1b”及“第三密封部1c”不同。需要指出，如上所述，图1A至图6A是本发明的二次电池的制造方法中使用的二次电池前驱体的一例的俯视示意图，在假设不包含电解质时，也对应于收容工序中得到的结构体(包含电极组件的外包装体)40的俯视示意图。
在图1A至图6A中，外包装体3由分离的两片膜形成，但该两片膜也可以是连续的。在构成外包装体3的两片膜连续，并将该膜回折而构成外包装体的情况下，也可以省略外包装体中该膜回折一侧的外周区域中的第一密封部1a的形成。外部端子5无论从哪个第一密封部1a导出都可以。
收容工序中的密封方法只要电解质不会从所形成的密封部漏出，便无特别限定。例如，在外包装体为后述的柔性袋的情况下，可以通过热封法实现密封。另外，例如在外包装体为后述的硬壳的情况下，可以通过激光焊接法实现密封。
■向外包装体注入电解质的注入工序
在注入工序中，例如如图1A至图6A所示，能够从开口部6向收容有电极组件1的外包装体3注入电解质，从而得到二次电池前驱体。
注入方法只要实现向外包装体注入电解质以及使电解质浸透电极组件，便无特别限定。例如，可举出使用一根以上的喷嘴等将电解质导入外包装体内的方法等。
使电解质浸透电极组件也可以通过在减压后恢复为常压而实现。
减压时的气压通常设定在“大气压-90kPa”以上且“大气压-1kPa”以下的范围，且设定在电解液的蒸汽压曲线以下的气压范围，以防电解液沸腾。
二次电池前驱体50也可以在侧视观察时具有台阶部。台阶部是指由侧视观察时高度相互不同的两个上表面构成且在该两个上表面之间它们的高度局部变化的、上表面的不连续部分。只要无特别说明，侧视观察则是指载置对象物(例如二次电池前驱体)并从其厚度(高度)方向的正侧面观察时的状态，与侧视图同义。
(初始充电工序)
在本发明的二次电池的制造方法中，首先，使用上述的二次电池前驱体进行初始充电工序。
初始充电工序是以在负极表面形成SEI覆膜为一个目的而进行的二次电池前驱体的最开始的充电工序，也被称为初始充电工序、调节工序或化成工序。SEI覆膜是通过在本工序中使电解质的一部分、电解质中包含的添加剂在负极表面还原分解而形成的，防止在作为二次电池使用时该添加剂在负极表面进一步分解。SEI覆膜通常包含选自由LiF、Li2CO3、LiOH以及LiOCOOR(R表示一价有机基、例如烷基)所组成的组中的一种以上的物质。通过在负极表面更均匀地形成这样的SEI覆膜，从而防止二次电池中电解质成分分解，能够实现二次电池的容量稳定化和长寿命化。
在本发明中，边从开口部释放二次电池前驱体内在电极组件中产生的气体，边进行初始充电。即，不是将二次电池前驱体内产生的气体暂时捕集到所谓的气囊中，而是边从开口部直接将其释放到周围气氛中，边进行初始充电工序。因此，本发明中的初始充电工序也可以称为排气初始充电工序。在本发明中，产生的气体不怎么会受到流体损失，可容易且迅速地从二次电池前驱体排出。在本说明书中，流体损失意指在排出所产生的气体时受到的阻力。在本发明中，认为气体通过开口部排出为止所受到的流体损失比气体被捕集到气囊中为止所受到的流体损失小。例如，在本发明中，二次电池前驱体具有向周围气氛开口的开口部，因而其内部成为容易引起物质移动的开放系统。另一方面，具有气囊的二次电池前驱体通常是所有外缘部被密封的真空密闭系统，且是不会引起或难以引起物质移动的封闭系统。伴随于此，其内部受到大气压约束。基于这样的系统种类的差异以及伴随该差异的约束力的差异，气体受到的流体损失的大小也不同，在本发明中，与被捕集到气囊中的气体相比，气体容易迅速地移动，易于积极地向外部排出。其结果，即使在二次电池和该二次电池所包含的电极组件具有缺口部的情况下，也难以产生气体积存，能够边在整个二次电池前驱体中更充分地防止因为气泡引起的充电不均边进行初始充电。
在本工序中，如图1A至图6A所示，二次电池前驱体50以在铅直方向最高位置处具有开口部6的方式竖立设置来进行初始充电。尤其是在使用第一实施方式的二次电池前驱体的情况下，二次电池前驱体50在铅直方向最高位置处具有开口部6意指，该二次电池前驱体在各构成部分中在铅直方向最高位置处具有开口部6。竖立设置是指，呈竖立的状态进行设置。二次电池前驱体并非必须呈沿铅直方向竖立的状态进行设置，也可以呈相对于水平面倾斜的状态进行设置。从进一步防止初始充电工序中的充电不均的角度出发，二次电池前驱体优选呈沿铅直方向竖立的状态进行设置。在二次电池前驱体在最高位置处不具有开口部的情况下，例如在铅直方向中间位置处具有开口部的情况下，电解质会从该开口部漏出。
在本工序中，二次电池前驱体50通常以电极组件1的缺口部位于比电极组件1的其它部分相对更高的位置的方式竖立设置。即，在本工序中，二次电池前驱体50以电极组件1的缺口部在竖立设置时不构成底边(底部)的方式竖立设置。
边从该开口部释放二次电池前驱体内在电极组件中产生的气体，边进行初始充电。在第一实施方式的二次电池前驱体中，边从多个开口部释放气体，边进行初始充电。在第二实施方式的二次电池前驱体中，边从一个开口部释放气体，边进行初始充电。因此，如上所述，本发明中产生的气体不怎么会受到流体损失，可容易且迅速地从二次电池前驱体排出。
在本发明中，如图7A所示，优选将二次电池前驱体50配置在密闭盒60中进行初始充电。这是因为，即便本工序中产生的气体为有毒气体，也能够边将该有毒气体捕集到密闭盒内，边安全地进行初始充电工序。作为有毒气体，可举出磺胺类(-S)化合物气体和氰类(-CN)化合物气体。作为可产生这样的有毒气体的二次电池材料，例如可举出构成液体状、凝胶状或固体状的电解质的溶剂和溶质中的含硫原子化合物、含氮原子化合物、含氰基化合物。可举出构成后述的液体状、固体状或凝胶状的电解质的溶剂和溶质中的含硫原子化合物、含氮原子化合物、含氰基化合物等。需要指出，本发明在电解质为固体状的情况下也是有效的。这是因为，即使是固体，在初始充电时也多少含有水，会产生包含水的分解物(氢)和水解产物的气体分解物。
如图7A所示，密闭盒60具备电流端子61，通过在其内部与二次电池前驱体50的外部端子电连接，从而能够从密闭盒60的外部提供充电设备。
一个密闭盒60中既可以配置一个二次电池前驱体50，或者也可以配置两个以上的二次电池前驱体50。通过在一个密闭盒60中配置两个以上的二次电池前驱体50并进行初始充电，从而提高二次电池的制造效率。
通过使用密闭盒60，能够简便地将二次电池前驱体50的周围气氛减压。即，仅通过将密闭盒60的内部减压，就能够将二次电池前驱体50的周围气氛减压。通过将二次电池前驱体50的周围气氛减压，从而内部产生的气体易于更进一步积极地向外部排出。其结果，能够边在整个二次电池前驱体中更进一步充分地防止因为气泡引起的充电不均，边进行初始充电。
在本发明中，通常优选边约束二次电池前驱体边进行初始充电。对于二次电池前驱体而言，约束是利用压力从外界进行紧固，换言之，是对二次电池前驱体表面加压，因而广义上也可以说成“紧固”或“加压”。
通过二次电池前驱体的约束方法，通常实现二次电池前驱体内的电极组件在层叠方向(厚度方向)上的加压。例如，如图7B所示，使用约束夹具。详细而言，如图7B所示，一边通过约束夹具200沿二次电池前驱体50中的电极的厚度方向Z施加约束力而对二次电池前驱体50进行约束，一边来进行初始充电。根据这样的方法，更进一步在二次电池前驱体50的电极表面防止气泡附着，并促进形成厚度均匀的SEI覆膜。约束夹具200通过螺栓201的旋转，在可动板202与固定板203之间隔着约束板205对一个以上的二次电池前驱体50施加Z方向的约束力。
约束力(即，对二次电池前驱体表面的压力)只要防止本工序中产生的气体附着于负极表面，便无特别限定，通常为比大气压高的压力。详细而言，从进一步防止气体附着于负极表面的角度出发，约束力通常在0.1MPa以上且2MPa以下的范围内。
在本工序中，从进一步防止气体附着于负极表面的角度出发，二次电池前驱体优选维持为25℃以上且100℃以下的范围内的温度，更优选维持为35℃以上且90℃以下的范围内的温度，进一步优选维持为40℃以上且85℃以下的温度。详细而言，只要将本工序中配置二次电池前驱体的周围(气氛)的温度维持在上述范围内即可。
本发明中，在初始充电工序中，只要进行至少一次充电即可。通常进行一次以上的充放电。一次充放电包含一次充电及其之后的一次放电。在进行两次以上的充放电的情况下，反复进行该次数的充电-放电。边释放产生气体边进行的初始充电只要在至少第一次充电的期间中进行即可，优选在全部的充放电期间中进行。
充电方法可以是恒流充电方法或者恒压充电方法，或者也可以是它们的组合。例如，也可以在一次充电期间反复进行恒流电压和恒压充电。充电条件只要形成SEI覆膜便无特别限定。从进一步提高SEI覆膜的厚度均匀性的角度出发，优选在进行恒流充电之后进行恒压充电。在进行恒流充电之后进行恒压充电的情况下，从进一步提高SEI覆膜的厚度均匀性的角度出发，优选采用以下的充电条件。需要指出，充电时的温度只要在与上述二次电池前驱体的温度同样的范围内即可。
恒流充电方法：
以0.01CA以上且3CA以下、尤其是0.05CA以上且2CA以下的一定的电流值进行恒流充电，直到成为1V以上且6V以下、尤其是3V以上且5V以下的电压值为止。在此，1CA是指以1小时将该二次电池的额定容量放电时的电流值。
恒压充电方法：
以通过恒流充电达到的电压值进行恒压充电，直到成为比恒流充电时的一定的电流值小的规定值为止、或者经过一定时间为止。
放电方法通常可以是恒流放电方法或恒压放电方法，或者也可以是它们的组合。放电条件只要形成SEI覆膜便无特别限定。从进一步提高SEI覆膜的厚度均匀性的角度出发，优选进行恒流放电。在进行恒流放电的情况下，从进一步提高SEI覆膜的厚度均匀性的角度出发，优选采用以下的放电条件。需要指出，放电时的温度既可以在与上述二次电池前驱体的温度同样的范围内，也可以是比充电时低的温度。
恒流放电方法：
以0.1CA以上且3CA以下、尤其是0.2CA以上且2CA以下的一定的电流值进行恒流放电，直到成为1V以上且4V以下、尤其是2V以上且3.5V以下的电压值为止。
这些充放电只要使用两个外部端子5进行即可。
(密封工序)
在初始充电工序之后，进行密封工序。在第一实施方式的二次电池前驱体与第二实施方式的二次电池前驱体之间，密封工序不同。
(1)第一实施方式
在将第一实施方式涉及的二次电池前驱体50供于初始充电工序之后，如图1B至图3B所示，进行密封开口部6的密封工序。本实施方式的密封工序中的密封方法也可以与收容工序中的密封方法是同样的。由于开口部6经过了初始充电工序，在该开口部6处电解质附着于构成外包装体3的两张片材的内侧表面，因而通过开口部6的密封形成的密封部包含电解质成分。将像这样地在开口部6形成的含有电解质成分的密封部称为“第二密封部”，图中用附图标记“1b”表示。
在本实施方式中，优选边将外包装体内部维持为减压状态，边进行开口部6的密封，来形成密封部1b。这是为了促进从外包装体内部除去空气。密封时的外包装体内部的气压通常设定在“大气压-90kPa”以上且“大气压-1kPa”以下的范围，且设定在电解液的蒸汽压曲线以下的气压范围，以防电解液沸腾。
(2)第二实施方式
在将第二实施方式涉及的二次电池前驱体50供于初始充电工序之后，如图4B至图6B所示，进行如下的密封工序，即：将开口部6密封，并且，将俯视观察下二次电池前驱体50中的缺口部对应部分10a与电极组件1的边界密封，并使二次电池前驱体中的缺口部对应部分10a缺失。在本实施方式的密封工序中，密封方法也可以与收容工序中的密封方法是同样的。
在本实施方式中，也是由于开口部6经过了初始充电工序，在该开口部6处电解质附着于构成外包装体3的两张片材的内侧表面，因而通过开口部6的密封形成的密封部为包含电解质成分的第二密封部1b。
在本实施方式中，也优选通过与使用第一实施方式的二次电池前驱体时同样的方法，边将外包装体内部维持为减压状态，边进行开口部6的密封，来形成密封部1b。
在本实施方式中，与开口部6独立地进行密封的缺口部对应部分10a与电极组件1的边界及其附近通常包含位于构成外包装体3的两张片材以及该两张片材之间的电解质。因此，通过该边界的密封而形成的密封部包含电解质成分。将像这样地在缺口部对应部分10a与电极组件1的边界形成的含有电解质成分的密封部称为“第三密封部”，在图中用附图标记“1c”表示。
本实施方式的密封工序中的密封方法也可以与收容工序中的密封方法是同样的。在本实施方式中，本工序优选在将缺口部对应部分10a与电极组件1的边界密封之后，进行开口部6的密封，最后使缺口部对应部分10a缺失。
在本实施方式的本工序中进行密封之后，通常使二次电池前驱体50中的缺口部对应部分10a缺失而得到二次电池100。缺失方法只要不会导致电解质从得到的二次电池100中漏出，便无特别限定，例如可举出利用切割机等进行切割的方法。
在本实施方式中，本工序优选在将缺口部对应部分10a与电极组件1的边界密封之后，进行开口部6的密封，最后使缺口部对应部分10a缺失。
(陈化工序)
也可以进行陈化工序。陈化工序的实施时期也可以在密封工序之后。优选在进行初始充电工序之后，依次进行密封工序和陈化工序。陈化工序是通过将初始充电工序后的二次电池在开路状态下搁置而使SEI覆膜稳定化的工序。陈化工序也称为熟化工序。
在陈化工序中，二次电池的温度无特别限定，例如也可以维持在15℃以上且80℃以下的范围内。从SEI覆膜的进一步稳定化的角度出发，二次电池优选维持为20℃以上且70℃以下的范围内的温度，更优选维持为25℃以上且60℃以下的温度。详细而言，通过将二次电池搁置在被设定为一定温度的空间中，从而能够将温度维持在上述范围内。
在陈化工序中，搁置时间只要促进SEI覆膜的稳定化便无特别限定，通常为0.5小时以上且30天以下，从上述SEI覆膜的进一步稳定化的角度出发，优选为1小时以上且14天以下的范围内，更优选为2小时以上且7天以下的范围内。进而，陈化工序也可以分为两次以上来实施而不仅仅实施一次。
在二次电池100中，如上所述，第二密封部1b及第三密封部1c含有电解质成分，第一密封部1a不含有电解质成分。第二密封部1b及第三密封部1c含有电解质成分意指，在构成第二密封部1b及第三密封部1c的两张外包装体片材之间含有及夹持有电解质成分。在第二密封部1b及第三密封部1c中，例如，位于两张外包装体片材之间的封闭(粘接)用的熔融成分(粘接成分)(柔性袋的情况下)或者熔融(金属)成分(硬壳的情况下)中含有电解质成分。第一密封部1a不含有电解质成分意指，在构成第一密封部1a的两张外包装体片材之间不含有电解质成分，但并不是严格地不含有，而是意指，与第二密封部1b及第三密封部1c相比，相对而言地几乎不含有电解质成分。
电解质成分的含有状态通过将密封部的熔融成分供于元素分析而能确认。例如，求出源自电解质成分的原子(例如Li原子、F原子、P原子以及B原子)的合计量(合计数)相对于熔接成分(粘接成分)中的全部原子的量(原子数)的比例R。例如，第一密封部1a中的该比例R通常为第二密封部1b及第三密封部1c中的该比例R的五分之一以下，尤其是十分之一以下。
[二次电池的构成部件及构成材料]
正极至少由正极材料层及正极集电体(箔)构成，只要在正极集电体的至少单面设置有正极材料层即可。例如，正极既可以在正极集电体的两面设有正极材料层，或者也可以在正极集电体的单面设有正极材料层。从二次电池的进一步高容量化的角度出发，优选的正极在正极集电体的两面设置有正极材料层。正极材料层中包含正极活性物质。
负极至少由负极材料层和负极集电体(箔)构成，只要在负极集电体的至少单面设置有负极材料层即可。例如，负极既可以在负极集电体的两面设有负极材料层，或者也可以在负极集电体的单面设有负极材料层。从二次电池的进一步高容量化的角度出发，优选的负极在负极集电体的两面设置有负极材料层。负极材料层中包含负极活性物质。
正极材料层中包含的正极活性物质和负极材料层中包含的负极活性物质是在二次电池中直接参与电子授受的物质，是担负充放电、即电池反应的正负极的主要物质。更具体地，由于“正极材料层中包含的正极活性物质”以及“负极材料层中包含的负极活性物质”而在电解质中产生离子，该离子在正极和负极之间移动，进行电子的授受，从而进行充放电。在后述中也会提及，优选正极材料层以及负极材料层特别是能够嵌入和脱嵌锂离子的层。也就是说，优选锂离子经由电解质而在正极和负极之间移动来进行电池的充放电的二次电池。在锂离子参与充放电的情况下，本发明涉及的二次电池相当于所谓的“锂离子电池”。
正极材料层的正极活性物质例如由粒状体构成，为了粒子彼此的充分的接触和形状保持，优选在正极材料层中包含粘合剂。进一步而言，为了使推进电池反应的电子的传递顺畅进行，也优选在正极材料层中包含导电助剂。同样地，负极材料层的负极活性物质例如由粒状体构成，为了粒子彼此的充分的接触和形状保持，优选包含粘合剂，为了使推进电池反应的电子的传递顺畅进行，也可以在负极材料层中包含导电助剂。这样，由于是含有多个成分而成的方式，因而正极材料层及负极材料层分别也能够称为“正极复合材料层”及“负极复合材料层”等。
优选正极活性物质是有助于锂离子的嵌入和脱嵌的物质。从这种角度考虑，优选正极活性物质例如是含锂复合氧化物。更具体地，优选正极活性物质是包含锂、和选自由钴、镍、锰以及铁组成的组中的至少一种过渡金属的锂过渡金属复合氧化物。也就是说，在本发明涉及的二次电池的正极材料层中，优选包含这样的锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质。例如，正极活性物质可以是钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、或者以其它金属置换这些过渡金属的一部分而得的物质。这样的正极活性物质虽然可以包含单独一种，但也可以组合包含两种以上。在更优选的方式中，正极材料层中包含的正极活性物质为钴酸锂。
作为正极材料层中可以包含的粘合剂，没有特别限制，可以举出选自由聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物以及聚四氟乙烯等组成的组中的至少一种。作为正极材料层中可以包含的导电助剂，没有特别限制，可以举出选自热裂法炭黑、炉黑、槽法炭黑、科琴黑和乙炔黑等炭黑、石墨、碳纳米管和气相生长碳纤维等碳纤维、铜、镍、铝和银等金属粉末、以及聚亚苯基衍生物等中的至少一种。在更优选的方式中，正极材料层的粘合剂为聚偏二氟乙烯，另外，在另一更优选的方式中，正极材料层的导电辅助剂为炭黑。在进一步优选的方式中，正极材料层的粘合剂和导电辅助剂为聚偏二氟乙烯与炭黑的组合。
优选负极活性物质是有助于锂离子的嵌入和脱嵌的物质。从这种角度考虑，优选负极活性物质例如是各种的碳材料、氧化物、或者锂合金等。
作为负极活性物质的各种碳材料，能够举出石墨(天然石墨、人造石墨)、硬碳、软碳、金刚石状碳等。特别是，以电子传导性高、与负极集电体的粘接性优异的方面等优选石墨。作为负极活性物质的氧化物，能够举出选自由氧化硅、氧化锡、氧化铟、氧化锌及氧化锂等组成的组中的至少一种。负极活性物质的锂合金只要是能够与锂形成合金的金属即可，例如可以是Al、Si、Pb、Sn、In、Bi、Ag、Ba、Ca、Hg、Pd、Pt、Te、Zn、La等金属和锂的二元、三元或者更多元的合金。对于这样的氧化物，作为其结构形态优选为非晶。这是因为不容易产生晶界或者缺陷这样的不均匀性所引起的劣化。在更优选的方式中，负极材料层的负极活性物质为人造石墨。
作为负极材料层中可以包含的粘合剂，没有特别限制，能够举出选自由丁苯橡胶、聚丙烯酸、聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺类树脂及聚酰胺酰亚胺类树脂组成的组中的至少一种。在更优选的实施方式中，负极材料层中包含的粘合剂为丁苯橡胶。作为负极材料层中可以包含的导电助剂，没有特别限制，能够举出从热裂法炭黑、炉黑、槽法炭黑、科琴黑和乙炔黑等炭黑、石墨、碳纳米管和气相生长碳纤维等碳纤维、铜、镍、铝和银等金属粉末、以及聚亚苯基衍生物等中选择的至少一种。需要指出，在负极材料层中还可以包含来源于在制造电池时使用的增粘剂成分(例如羧甲基纤维素)的成分。
在进一步优选的方式中，负极材料层中的负极活性物质和粘合剂为人造石墨与丁苯橡胶的组合。
在正极和/或负极包含较多水分等挥发成分的情况下，本发明是有效的。这是因为：在本发明中，如上所述，能够容易且迅速地排出初始充电工序中在二次电池前驱体内产生的气体(挥发份)。作为这样的情况，有用到水系粘合剂的电极的情况。进而，在用到活性物质的一次粒径为100nm以下这样的纳米材料的情况下，粒子的表面积增大，水分吸附量增多。作为具体的活性物质，正极材料的话，可以举出橄榄石型结构的LiMPO4(M＝Fe、Mn、Co等)、负极材料的话，可以举出作为非晶碳的硬碳、软碳、尖晶石型的锂钛氧化物(Li4Ti5O12)。
正极及负极所使用的正极集电体及负极集电体是有助于对因电池反应而在活性物质中产生的电子进行收集或供给的部件。这样的集电体可以是片状的金属部件，可以具有多孔或者穿孔的形态。例如，集电体可以是金属箔、冲压金属、网或者多孔金属等。正极所使用的正极集电体优选是由金属箔构成的集电体，例如可以是铝箔，该金属箔包含选自由铝、不锈钢及镍等组成的组中的至少一种。另一方面，负极所使用的负极集电体优选是由金属箔构成的集电体，例如可以是铜箔，该金属箔包含选自由铜、不锈钢及镍等组成的组中的至少一种。
隔膜是从防止由正负极的接触而引起的短路以及保持电解质等角度而设置的部件。换言之，隔膜可以说是一面防止正极和负极之间的电子接触，一面使离子通过的部件。优选隔膜是多孔性或者微多孔性的绝缘性部件，因其厚度小而具有膜形态。虽然仅是示例，但可以使用聚烯烃制的微多孔膜作为隔膜。在这一方面，用作隔膜的微多孔膜例如可以仅包含聚乙烯(PE)或者仅包含聚丙烯(PP)作为聚烯烃。进一步而言，隔膜也可以是由“PE制的微多孔膜”和“PP制的微多孔膜”构成的层叠体。隔膜的表面也可以被无机粒子涂层和/或粘接层等覆盖。隔膜的表面还可以具有粘接性。
电解质协助从电极(正极、负极)脱嵌的金属离子移动。电解质既可以是有机电解质和有机溶剂等“非水系”的电解质，或者也可以是包含水的“水系”的电解质。本发明的二次电池优选作为电解质而使用包含“非水系”的溶剂和溶质的电解质的非水电解质二次电池。电解质可以具有液体状、固体状或凝胶状等形态(需要指出，在本说明书中，“液体状”的非水电解质也被称为“非水电解质溶液”)。
作为具体的非水电解质的溶剂，优选至少包含碳酸酯而成的溶剂。该碳酸酯也可以是环状碳酸酯类和/或链状碳酸酯类。虽然并非特别限制，但作为环状碳酸酯类，能够举出选自由碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丁烯酯(BC)以及碳酸亚乙烯酯(VC)组成的组中的至少一种。作为链状碳酸酯类，能够举出选自由碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)以及碳酸二丙酯(DPC)组成的组中的至少一种。在本发明的一个优选的实施方式中，作为非水电解质可以使用环状碳酸酯类和链状碳酸酯类的组合，例如使用碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯的混合物。另外，非水电解质的溶剂也可以包含MP(丙酸甲酯)、EP(丙酸乙酯)、PP(丙酸丙酯)等羧酸酯。
作为具体的非水电解质的溶质，优选使用例如LiPF6和LiBF4等Li盐。
电解质(尤其是非水电解质)中含有碳酸亚乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、氟化碳酸乙烯酯等添加剂。通过使电解质(尤其是非水电解质)中含有这些添加剂，在初始充电时形成SEI覆膜。
在电解质的溶剂容易挥发的情况下，本发明是有效的。这是因为：在本发明中，如上所述，能够容易且迅速地排出初始充电工序中在二次电池前驱体内产生的气体(挥发份)。作为这样的情况，存在使用在常温25℃附近蒸汽压为1mmHg以上的低沸点溶剂的情况。具体而言，可举出链状碳酸酯的DMC(碳酸二甲酯)、DEC(碳酸二乙酯)、EMC(碳酸甲乙酯)；羧酸酯的MP(丙酸甲酯)、EP(丙酸乙酯)、PP(丙酸丙酯)。
作为集电引线，可以使用在二次电池的领域中使用的所有集电引线。这样的集电引线只要由能够实现电子的移动的材料构成即可，通常由铝、镍、铁、铜、不锈钢等导电性材料构成。集电引线的形态并无特别限定，例如既可以是线状，或者也可以是板状。
作为外部端子5，可以使用在二次电池的领域中使用的所有外部端子。这样的外部端子只要由能够实现电子的移动的材料构成即可，通常由铝、镍、铁、铜、不锈钢等导电性材料构成。外部端子5的形态并无特别限定，通常为板状。外部端子5既可以与基板直接电连接，或者也可以经由其它器件而与基板间接电连接。另外，也可以将上述集电引线用作外部端子。
外包装体优选为柔性袋(软质袋体)，但也可以是硬壳(硬质壳体)。在外包装体为柔性袋的情况下，柔性袋通常由层压膜形成，通过对周缘部进行热封，从而实现封闭。作为层压膜，典型的有将金属箔和聚合物膜层叠而成的膜，具体而言，可例示出由外层聚合物膜/金属箔/内层聚合物膜构成的三层结构的层压膜。外层聚合物膜用于防止因为水分等的透过和接触等而导致损伤金属箔，可以适当地使用聚酰胺和聚酯等聚合物。金属箔用于防止水分和气体的透过，可以适当地使用铜、铝、不锈钢等的箔。内层聚合物膜用于保护金属箔免受收纳于内部的电解质的影响，并且用于在热封时进行熔融封口，可以适当地使用聚烯烃或酸改性聚烯烃。层压膜的厚度并无特别限定，例如优选1μm以上且1mm以下。
在外包装体为硬壳的情况下，硬壳通常由金属板形成，通过对周缘部进行激光照射来实现封闭。作为金属板，通常为由铝、镍、铁、铜、不锈钢等构成的金属材料。金属板的厚度并无特别限定，例如优选1μm以上且1mm以下。
工业实用性
通过本发明的方法制造的二次电池能够用于设想为蓄电的各个领域。虽然仅是示例，但通过本发明的方法制造的二次电池、尤其是非水电解质二次电池能够应用于如下用途：使用移动设备等的电气/信息/通信领域(例如移动电话、智能手机、笔记本电脑、数码照相机、活动量计、臂式计算机及电子纸等移动设备领域)、家庭/小型工业用途(例如电动工具、高尔夫车、家庭用/护理用/工业用机器人领域)、大型工业用途(例如叉车、电梯、港口起重机领域)、交通系统领域(例如混合动力车、电动汽车、公交车、电车、电动助力自行车、电动两轮车等领域)、电力系统用途(例如各种发电、负荷调节器、智能电网、普通家庭设置型蓄电系统等领域)、IoT领域、以及太空/深海用途(例如空间探测器、潜水考察船等领域)等。
附图标记说明
1：电极组件
1a：不含有电解质成分的第一密封部
1b：含有电解质成分的第二密封部
1c：含有电解质成分的第三密封部
3：外包装体
5：外部端子
10：电极组件或二次电池中的缺口部
10a：外包装体或二次电池前驱体中与电极组件的缺口部对应的部分(缺口部对应部分)
40：收容工序中得到的结构体(包含电极组件的外包装体)
50：二次电池前驱体
100：二次电池

Claims (18)

1.一种二次电池的制造方法，包含对二次电池前驱体进行初始充电的工序，在所述二次电池前驱体中，电极组件和电解质被收容在外包装体中，所述电极组件包含正极、负极以及配置于该正极与该负极之间的隔膜，并在俯视观察下具有缺口部，
在所述初始充电工序中，使所述二次电池前驱体以在铅直方向最高位置处具有开口部的方式竖立设置，并且，边从所述开口部释放所述二次电池前驱体内产生的气体，边进行所述初始充电。
2.根据权利要求1所述的二次电池的制造方法，其中，
在所述初始充电工序中，将所述二次电池前驱体配置成使得所述电极组件的所述缺口部位于比所述电极组件的其它部分相对更高的位置。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池的制造方法，其中，
在所述初始充电工序中的主视观察下，在构成所述二次电池前驱体的外缘的边中的与所述铅直方向垂直的边的全长上提供有所述开口部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的二次电池的制造方法，其中，
所述外包装体在俯视观察下具有与所述电极组件的俯视形状对应的形状，
所述二次电池前驱体具有多个开口部，
在所述二次电池的制造方法中，边从所述多个开口部释放所述气体，边进行所述初始充电。
5.根据权利要求4所述的二次电池的制造方法，其中，
所述二次电池前驱体在所述初始充电工序中的主视观察下包含高度不同的两个以上的构成部分，
所述二次电池前驱体在各构成部分中各具有一个所述开口部。
6.根据权利要求4或5所述的二次电池的制造方法，其中，
在所述初始充电工序之后，所述二次电池的制造方法还包含密封所述开口部的密封工序。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的二次电池的制造方法，其中，
俯视观察所述电极组件下的所述缺口部是使所述电极组件的初始形状中的一部分最终缺失而成的部分，
形成所述缺口部之前的电极组件的所述初始形状为矩形状。
8.根据权利要求7所述的二次电池的制造方法，其中，
所述外包装体在俯视观察下具有矩形状，且具有与作为形成所述缺口部之前的所述电极组件的所述初始形状的矩形状的尺寸相同的尺寸，
所述二次电池前驱体具有一个开口部，
在所述二次电池的制造方法中，边从所述一个开口部释放所述气体，边进行所述初始充电。
9.根据权利要求8所述的二次电池的制造方法，其中，
所述二次电池前驱体中与所述电极组件的所述缺口部对应的部分具有构成所述外包装体的两片膜，所述两片膜能够隔着所述电解质或者不隔着所述电解质而相互分离或接触。
10.根据权利要求9所述的二次电池的制造方法，其中，
在所述初始充电工序之后，所述二次电池的制造方法还包含密封工序，在所述密封工序中，将所述开口部密封，并且，将俯视观察下所述二次电池前驱体中的所述缺口部对应部分与所述电极组件的边界密封，并使所述二次电池前驱体中的所述缺口部对应部分缺失。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的二次电池的制造方法，其中，
将一个以上的所述二次电池前驱体配置在密闭盒中进行所述初始充电。
12.根据权利要求11所述的二次电池的制造方法，其中，
将所述密闭盒的内部减压。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的二次电池的制造方法，其中，
通过收容工序和注入工序来制造所述二次电池前驱体，
在所述收容工序中，将所述电极组件收容至外包装体中，并留出所述开口部而将该外包装体的外缘区域密封，
在所述注入工序中，从所述开口部向收容有所述电极组件的外包装体注入电解质。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的二次电池的制造方法，其中，
所述电解质为液体。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的二次电池的制造方法，其中，
所述外包装体为柔性袋。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的二次电池的制造方法，其中，
所述电极组件具有将包含所述正极、所述负极以及所述隔膜的多个的电极单元呈平面状层叠而成的平面层叠结构。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的二次电池的制造方法，其中，
所述正极和所述负极具有能够嵌入和脱嵌锂离子的层。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的二次电池的制造方法，其中，
所述二次电池是移动设备用二次电池。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210068168A (ko) * 2019-11-29 2021-06-09 현대자동차주식회사 리튬이온 이차전지 제조 시스템 및 그 방법
JP7325470B2 (ja) 2021-03-30 2023-08-14 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 非水電解液二次電池および非水電解液二次電池の製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1285087A (zh) * 1998-12-28 2001-02-21 三菱电机株式会社 薄型电池的制备方法及薄型电池
JP2014026833A (ja) * 2012-07-26 2014-02-06 Nissan Motor Co Ltd 二次電池、二次電池のガス排出装置及びガス排出方法
CN104518242A (zh) * 2013-10-01 2015-04-15 汽车能源供应公司 非水电解质二次电池的制造方法
CN104885255A (zh) * 2013-03-04 2015-09-02 株式会社Lg化学 设有切口部分的电池单体和包括该电池单体的电池组
JP2017084508A (ja) * 2015-10-23 2017-05-18 日産自動車株式会社 二次電池の製造方法とその製造装置
KR101748362B1 (ko) * 2016-02-02 2017-06-19 (주)엔에스 파우치형 이차 전지 제조 방법

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001273884A (ja) * 2000-03-28 2001-10-05 Yuasa Corp 密閉形電池およびその製造方法
US20070270849A1 (en) 2006-04-21 2007-11-22 Orbay Jorge L Fixation Plate With Multifunctional Holes
JP4928824B2 (ja) * 2006-05-02 2012-05-09 Ｆｄｋ株式会社 リチウムイオン蓄電素子の製造方法
US20120251858A1 (en) * 2011-04-04 2012-10-04 Rohm Co., Ltd. Laminated type energy device, chip type energy device, energy device electrode structure and fabrication method of the laminated type energy device
JP2013140825A (ja) * 2011-12-28 2013-07-18 Asahi Kasei Corp ラミネート型蓄電素子
KR20140123007A (ko) 2013-04-11 2014-10-21 주식회사 엘지화학 라운드 코너를 포함하는 전지셀
JP2015164176A (ja) * 2014-01-28 2015-09-10 株式会社ジェイテクト 蓄電デバイスの製造装置、製造方法及び蓄電デバイス
JP2016009677A (ja) 2014-06-26 2016-01-18 株式会社カネカ リチウムイオン二次電池及びその製造方法
CN107403945B (zh) * 2016-05-18 2019-06-28 万向一二三股份公司 一种软包装锂离子动力电池化成碾压方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1285087A (zh) * 1998-12-28 2001-02-21 三菱电机株式会社 薄型电池的制备方法及薄型电池
JP2014026833A (ja) * 2012-07-26 2014-02-06 Nissan Motor Co Ltd 二次電池、二次電池のガス排出装置及びガス排出方法
CN104885255A (zh) * 2013-03-04 2015-09-02 株式会社Lg化学 设有切口部分的电池单体和包括该电池单体的电池组
CN104518242A (zh) * 2013-10-01 2015-04-15 汽车能源供应公司 非水电解质二次电池的制造方法
JP2017084508A (ja) * 2015-10-23 2017-05-18 日産自動車株式会社 二次電池の製造方法とその製造装置
KR101748362B1 (ko) * 2016-02-02 2017-06-19 (주)엔에스 파우치형 이차 전지 제조 방법

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