CN111886739A - 叠层型电池和叠层型电池的制造方法 - Google Patents

叠层型电池和叠层型电池的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的叠层型电池具备：多个第1电极板；在叠层方向上与第1电极板交替叠层的多个第2电极板；与第1电极板连接的第1接线片；以及与第2电极板连接的第2接线片，第1电极板具有包含第1有效区域和第1连接区域的第1电极集电体，第1连接区域在第1接线片上重叠，在叠层方向上最远离所述第1接线片的第1电极集电体的长度至少长于另一第1电极集电体的长度，第1电极板进一步具有叠层在第1电极集电体上的绝缘带，最长的第1电极集电体与最短的第1电极集电体的长度之差，大于最长的第1电极集电体的第1有效区域和最短的第1电极集电体的第1有效区域沿所述叠层方向的分隔距离与所述绝缘带沿第1有效区域和第1连接区域的排列方向的宽度之和。

Description

叠层型电池和叠层型电池的制造方法
技术领域
本发明涉及叠层型电池和叠层型电池的制造方法。
背景技术
例如JP2013-182715A中提出的那样，使正极板和负极板交替叠层而成的叠层型电池得到了广泛普及。作为叠层型电池的一个实例，可举出锂离子二次电池。锂离子二次电池，相比于其他形式的叠层型电池，特征之一为大容量。具有这样的特征的锂离子二次电池，有望在车载用途、固定住宅用途等的各种用途中得到进一步普及。
图10为表示现有的叠层型电池1c的概要截面图。如图10表示的，叠层型电池1c中，除了包含交替叠层的正极板10X和负极板20Y、设置在正极板10X和负极板20Y之间的绝缘体30的叠层体5c之外，还具有容纳该叠层体5c的外装体3。通常，正极板10X和负极板20Y包含：涂布活性物质的有效区域即电极区域b1、b2、和与该电极区域b1、b2相邻的连接区域(端部区域)a1、a2。并且，正极板10X和负极板20Y各自的连接区域a1、a2在针对电极板10X、20Y单独设置的单个接线片4上重叠，和与正极板10X和负极板20Y对应的接线片4X、4Y实现电连接。
通常，多个正极板10X在叠层方向dL依次叠层，然后，使该多个正极板10X的各个连接区域a1在位于包含第1层的正极板10X的平面上的接线片4X上重叠(包叠)。由于各正极板10X的连接区域a1具有彼此相同的长度，因此在与叠层方向垂直并且沿电极区域b1和连接区域a1的排列方向的截面中，重叠在接线片4X上的各连接区域a1的端部位置随着叠层而在电极区域b1侧(图10中的左方)发生偏移。
通常，正极板10X的端部区域a1、a2通过超声波溶接而接合。该情况下，正极板10中，从叠层方向dL观察，仅全部的正极集电体11X的端部区域a1重叠的区域Z得到了焊接。该区域Z的尺寸取决于最后叠层的(图10中的最上层的)正极板10X的端部区域a1的端部位置。因此，正极板10X的叠层数越大，正极板10X的端部区域a1的焊接部的面积越少，存在电阻上升的风险。
为了避免以上的问题，可认为延长连接区域a1、a2的长度即可。然而，在该情况下，存在正极板10X和/或负极板20Y的连接区域a1、a2夹入叠层型电池1c的外装体3的密封部分E的风险。外装体3，通常而言，从阻隔性、强度的观点出发，具有使用金属例如铝合金而制造得到的主体部、和设置在主体部的内面侧的绝缘涂层。通过该绝缘涂层，可防止电极板和外装体的主体部的短路，但是绝缘涂层中可能发生针孔等的缺陷。该情况下，外装体和电极板发生短路，叠层型电池变得无法发挥预定功能。
发明内容
发明所解决的技术问题
本发明是鉴于以上方面而完成的。即，本发明的目的在于，提供电极板和接线片可靠地焊接在一起的叠层型电池。此外，本发明的目的在于，提供能够可靠地焊接电极板和接线片，并且能够可靠地防止外装体和电极板的短路的叠层型电池的制造方法。
本发明的叠层型电池具备：
多个第1电极板；
在叠层方向上与所述第1电极板交替叠层的多个第2电极板；
与所述第1电极板电连接的第1接线片；以及
与所述第2电极板电连接的第2接线片，
所述第1电极板具有：包含第1有效区域和与所述第1有效区域相邻的第1连接区域的第1电极集电体；叠层在所述第1电极板的至少一个面的所述第1有效区域上的第1电极活性物质层，
所述多个第1电极板的所述第1连接区域在所述第1接线片上重叠并彼此电连接，
在所述多个第1电极板之间，与所述叠层方向平行并且与所述第1有效区域和所述第1连接区域的排列方向垂直的截面上的所述第1电极集电体的长度不是固定的，
在所述叠层方向上最远离所述第1接线片的第1电极板的所述第1电极集电体的长度至少长于另一第1电极板的所述第1电极集电体的长度，
所述第1电极板进一步具有跨越所述第1电极集电体的所述第1连接区域和所述第1电极活性物质层而叠层的绝缘带，
所述多个第1电极板中包含的最长的第1电极集电体与最短的第1电极集电体的长度之差，大于最长的第1电极集电体的所述第1有效区域和最短的第1电极集电体的所述第1有效区域沿所述叠层方向的分隔距离与所述绝缘带沿所述第1有效区域和所述第1连接区域的排列方向的宽度之和。
所述第1电极集电体的所述长度，可以在所述叠层方向上最远离所述第1接线片的第1电极板处为最长，在所述叠层方向上最接近所述第1接线片的第1电极板处为最短。
任意选择的一个第1电极板的所述第1电极集电体的所述长度，可以为比该第1电极板在所述叠层方向上更接近所述第1接线片的其他第1电极板的所述第1电极集电体的长度以上。
所述多个第1电极板可以包含：所述第1电极集电体的所述第1连接区域在所述第1接线片的一个面上重叠并彼此电连接的第1组第1电极板；所述第1电极集电体的所述第1连接区域在所述第1接线片的另一个面上重叠并彼此电连接的第2组第1电极板，
所述第1组第1电极板中的、在所述叠层方向上最远离所述第1接线片的所述一个面的第1电极板的所述第1电极集电体的长度，可至少长于所述第1组第1电极板中的、另一第1电极板的所述第1电极集电体的长度，
所述第2组第1电极板中的、在所述叠层方向上最远离所述第1接线片的所述另一个面的第1电极板的所述第1电极集电体的长度，可至少长于所述第2组第1电极板中的、至少另一第1电极板的所述第1电极集电体的长度。
所述第2电极板可以具有：包含第2有效区域和与所述第2有效区域相邻的第2连接区域的第2电极集电体；叠层在所述第2电极板的至少一个面的所述第2有效区域上的第2电极活性物质层，
所述多个第2电极板的所述第2连接区域在所述第2接线片上重叠并彼此电连接，
在所述叠层方向上最远离所述第2接线片的第2电极板的所述第2电极集电体的长度，至少长于另一第2电极板的所述第2电极集电体的长度。
在所述叠层方向上交替叠层的所述第1电极板和所述第2电极板的厚度可以为4mm以上。
此外，以上的叠层型电池可以包含10个以上的所述第1电极板和10个以上的所述第2电极板。
本发明的叠层型电池的制造方法具备：
将第1电极板与第2电极板进行交替叠层的工序，所述第1电极板具有：包含有效区域和与所述有效区域相邻的连接区域的第1电极集电体、和叠层在所述第1电极集电体的至少一个面的所述有效区域上的第1电极活性物质层；
将多个所述第1电极板的所述第1电极集电体的所述连接区域重叠，使其在接合部中彼此接合并实现电连接的工序；以及
将所述第1电极板的所述第1电极集电体在所述接合部的与所述有效区域侧相反侧的位置处切断，使所述第1电极板的所述第1电极集电体的端部位置对齐的工序。
以上的叠层型电池的制造方法可以进一步具备：
使多个所述第1电极板的所述第1电极集电体与第1接线片接合并实现电连接的工序，其在使所述第1电极集电体的端部位置对齐的工序之后实施。
在使所述第1电极集电体实现电连接的工序中，可以将多个所述第1电极板的所述第1电极集电体的所述连接区域在第1接线片上重叠，使其在接合部中也与所述第1接线片接合并实现电连接。
在使所述第1电极集电体实现电连接的工序中，可以通过超声波接合将多个所述第1电极板的所述第1电极集电体接合，同时实现电连接。
可以在使所述第1电极集电体实现电连接的工序中，将位于所述第1电极板和所述第2电极板的叠层方向上的一侧的第1组第1电极板的所述第1电极集电体的所述连接区域重叠，使其在接合部中彼此接合，同时实现电连接，将位于所述叠层方向上的另一侧的第2组第1电极板的所述第1电极集电体的所述连接区域重叠，使其在接合部中彼此接合，同时实现电连接，
在使所述第1电极集电体的端部位置对齐的工序中，将所述第1组第1电极板的所述第1电极集电体在所述接合部的与所述有效区域侧相反侧的位置处切断，使所述第1组第1电极板的所述第1电极集电体的端部位置对齐，将所述第2组第1电极板的所述第1电极集电体在所述接合部的与所述有效区域侧相反侧的位置处切断，使所述第2组第1电极板的所述第1电极集电体的端部位置对齐。
该情况下，可以使所述第1组第1电极板的所述第1电极集电体在第1接线片的一个面上接合并与所述第1接线片电连接，使所述第2组第1电极板的所述第1电极集电体在第1接线片的另一个面上接合并与所述第1接线片电连接。
所述第2电极板可以具有：包含有效区域和与所述有效区域相邻的连接区域的第2电极集电体；叠层在所述第2电极板的至少一个面的所述有效区域上的第2电极活性物质层，
所述制造方法进一步具备：
将多个所述第2电极板的所述第2电极集电体的所述连接区域重叠，使其在接合部中彼此接合，同时实现电连接的工序；和
将所述第2电极板的所述第2电极集电体在所述接合部的与所述有效区域侧相反侧的位置处切断，使所述第2电极板的所述第2电极集电体的端部位置对齐的工序。
在所述第1电极板和所述第2电极板的叠层方向上交替叠层的所述第1电极板和所述第2电极板的厚度可以为4mm以上。
所述叠层型电池可以包含10个以上的所述第1电极板和10个以上的所述第2电极板。
根据本发明，可提供电极板和接线片可靠地焊接在一起的叠层型电池。
此外，根据本发明，可提供能够可靠地焊接电极板和接线片，并且能够可靠地防止外装体和电极板的短路的叠层型电池的制造方法。
附图说明
图1为表示本发明的一实施方式的叠层型电池的概要立体图。
图2为表示图1的叠层型电池的概要俯视图。
图3为沿图2的III-III线的截面图。
图4A为用于说明叠层型电池的制造方法的一个实例的图。
图4B为用于说明叠层型电池的制造方法的一个实例的图。
图5为用于说明叠层型电池的制造方法的一个实例的图。
图6为用于说明叠层型电池的制造方法的一个实例的图。
图7为用于说明叠层型电池的制造方法的一个实例的图。
图8为用于说明叠层型电池的制造方法的一个实例的图。
图9为用于说明叠层型电池的变形例的图。
图10为表示现有的叠层型电池的概要截面图。
本发明的具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施方式进行说明。需要说明的是，本说明书的附图中，为了便于理解，将比例和横竖的尺寸比等从实物出发进行了适宜变更、夸张。
图1为表示本发明的一实施方式的叠层型电池1的概要立体图。此外，图2为图1的概要俯视图，图3为沿图2的III-III线的截面图。
以下说明的一实施方式中，叠层型电池1具有：外装体3、容纳在外装体3内的膜电极接合体5、与膜电极接合体5连接并且从外装体3的内部向外部伸出的接线片4。其中膜电极接合体5具有：交替叠层的第1电极板10和第2电极板20。这样的叠层型电池1，无法确保电极板10、20与接线片4的电连接时，无法发挥预定功能。本实施方式的叠层型电池1，如下所述，设计了用于使叠层型电池1中包含的多个电极板10、20与接线片4的接合稳定的机构，在性能和信赖性这两方面中优异。此外，本实施方式的叠层型电池的制造方法，如下所述，设计了用于在保持高成品率的同时在短时间内制造性能和信赖性优异的叠层型电池的方法，由此，提高叠层型电池1的生产性。
下文中，对于叠层型电池1构成锂离子二次电池的例子进行说明。该例中，第1电极板10构成正极板10X，第2电极板20构成负极板20Y。但是，根据以下说明的作用效果的记载也可理解，此处说明的一实施方式不限于锂离子二次电池，可广泛用于第1电极板10和第2电极板20交替叠层而成的叠层型电池1。
外装体3为用于密封膜电极接合体5的包装材料。外装体3中，作为一个实例，具有支撑基材、叠层在该支撑基材上的粘接层。支撑基材，优选具有高气体阻隔性和成形加工性。作为这样的支撑基材，可使用铝箔、不锈钢箔。另一方面，粘接层作为用于接合支撑基材的密封层而发挥功能。粘接层，除了粘接性之外，优选具有绝缘性、耐化学品性、热塑性等。作为这样的粘接层，可使用聚丙烯、改性聚丙烯、低密度聚丙烯、离聚物、乙烯·乙酸乙烯酯。
接线片4作为叠层型电池1中的端子发挥功能。第1接线片4X与膜电极接合体5的正极板10X(第1电极板10)电连接，另一第2接线片4Y与膜电极接合体5的负极板20Y(第2电极板20)电连接。接线片4可使用铝、镍、镍镀敷铜等而形成。一对接线片4从外装体3的内部向外装体3的外部伸出。需要说明的是，外装体3和接线片4之间，在接线片4伸出的区域中进行了密封。
接下来，对于膜电极接合体5，在主要参照图1～图3所示的具体例的同时进行说明。如图1～图3表示的，膜电极接合体5具有：多个正极板10X(第1电极板10)和负极板20Y(第2电极板20)。正极板10X和负极板20Y，沿叠层方向dL(参照图3)交替叠层。膜电极接合体5和叠层型电池1，整体性地具有平面形状，朝向叠层方向dL的厚度较薄，在与叠层方向dL垂直的方向d1、d2上扩展。
图示的非限定性的实例中，正极板10X和负极板20Y具有长方形形状的外轮郭。正极板10X和负极板20Y，在与叠层方向dL垂直的第1方向d1具有长度方向，在与叠层方向dL和第1方向d1这两者垂直的第2方向d2具有宽度方向。正极板10X和负极板20Y在第1方向d1交错配置。更具体而言，多个正极板10X靠近第1方向d1中的一侧(图2的右侧)而配置，多个负极板20Y靠近第1方向d1中的另一侧(图2的左侧)而配置。正极板10X和负极板20Y，在第1方向d1中的中央处，在叠层方向dL上重合。
正极板10X(第1电极板10)，如图表示的，具有片状的外形。正极板10X(第1电极板10)具有：正极集电体11X(第1电极集电体11)、设置在正极集电体11X上的正极活性物质层12X(第1电极活性物质层12)。锂离子二次电池中，正极板10X在放电时放出锂离子，在充电时吸入锂离子。
正极集电体11X具有彼此对向的第1面11a和第2面11b作为主面。正极活性物质层12X叠层在正极集电体11X的第1面11a和第2面11b的至少一个面上。具体而言，在正极集电体11X的第1面11a或第2面11b构成膜电极接合体5中的叠层方向dL上的最外面的情况下，正极集电体11X的该面上不设置正极活性物质层12X。除了与该正极集电体11X的配置相关的构成之外，叠层型电池1中包含的多个正极板10X可在正极集电体11X的两侧具有正极活性物质层12X并且以彼此相同的方式而构成。
正极集电体11X和正极活性物质层12X，可使用可适用于叠层型电池1(锂离子二次电池)的各种材料并通过各种制法制得。作为一个实例，正极集电体11X可由铝箔形成。正极活性物质层12X，例如包含正极活性物质、导电助剂、用作粘合剂的粘结剂。正极活性物质层12X可通过下述方式制得：将正极活性物质、导电助剂和粘结剂分散在溶剂而得的正极用浆料涂布在用作正极集电体11X的材料上并固化。作为正极活性物质，例如使用通式LiMxOy(其中，M为金属，x和y为金属M和氧O的组成比)表示的金属酸锂化合物。作为金属酸锂化合物的具体例，可举出钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂等。作为导电助剂，可使用乙炔黑等。作为粘结剂，可使用聚偏二氟乙烯等。
如图2表示的，正极集电体11X(第1电极集电体11)具有第1端部区域a1(连接区域)和第1电极区域b1(有效区域)。正极活性物质层12X(第1电极活性物质层12)仅配置在正极集电体11X的第1电极区域b1。第1端部区域a1和第1电极区域b1沿第1方向d1以彼此相邻的方式排列。第1端部区域a1位于第1电极区域b1在第1方向d1中的外侧(图2中的右侧)。多个正极集电体11X在第1端部区域a1中，通过超声波溶接而接合在一个接线片4处。图示的实例中，多个正极板10X的第1端部区域a1重叠在第1接线片4X的第1面4Xa上并且彼此电连接。另一方面，第1电极区域b1在与负极板20Y的后述负极活性物质层22Y相对的区域内扩展。通过这样的第1电极区域b1的配置，能够防止锂从正极活性物质层12X析出。
如图3表示的，正极板10X进一步具有：跨越正极集电体11X的第1端部区域a1和正极活性物质层12X而叠层的长度L的绝缘带6X。该绝缘带6X用于可靠地防止正极板10X与叠层方向dL中相邻的负极板20Y不期望地接触而发生短路。图3表示的实例中，绝缘带6X对于各正极集电体11X以相同的长度L进行设置。但是，其他实例中，只要能够充分发挥绝缘的功能，绝缘带6X就可以具有彼此不同的长度。此外，虽然未图示，但是在其他实例中，绝缘带6X可以仅设置在各正极集电体11X的第1面(上面)和第2面(下面)中任一面上。
如图3表示的，本实施方式的正极板10X中，在与叠层方向dL平行并且与第1电极区域b1和第1端部区域a1的排列方向垂直的截面(即图3表示的截面)中，多个正极板10X的正极集电体11X的端部位置在第1接线片4X上一致。换而言之，正极集电体11X的长度，在叠层方向dL中最远离第1接线片4X的正极板10X处最长，在叠层方向dL中最接近第1接线片4X的正极板10X处最短。更具体而言，任意选择的一个正极板10X的正极集电体11X的长度，为比该正极板10X在叠层方向dL中更接近第1接线片4X的(在图3中位于下方的)其他正极板10X的正极集电体11X的长度以上。
为了实现上述构成，就多个正极板10X中包含的最长的正极集电体11X和最短的正极集电体11X而言，它们的长度之差大于最长的正极集电体11X的第1电极区域b1和最短的正极集电体11X的第1电极区域b1沿叠层方向dL的分隔距离D与绝缘带6X沿第1电极区域b1和第1端部区域a1的排列方向(第1方向d1)的宽度L之和而构成。
接下来，对于负极板20Y(第2电极板20)进行说明。负极板20Y，与正极板10X同样，也具有片状的外形。负极板20Y(第2电极板20)具有：负极集电体21Y(第2电极集电体21)、设置在负极集电体21Y上的负极活性物质层22Y(第2电极活性物质层22)。锂离子二次电池中，负极板20Y在放电时吸入锂离子，在充电时放出锂离子。
负极集电体21Y的第2电极区域b2具有彼此对向的第1面21a和第2面21b作为主面。负极活性物质层22Y叠层在负极集电体21Y的第1面21a和第2面21b中的至少一个面上。就叠层型电池1中包含的多个负极板20Y而言，作为具有设置在负极集电体21Y的两侧的一对负极活性物质层22Y的负极板，可以彼此相同的方式构成。
负极集电体21Y和负极活性物质层22Y，可使用可适用于叠层型电池1(锂离子二次电池)的各种材料并通过各种制法而制得。作为一个实例，负极集电体21Y，例如由铜箔形成。负极活性物质层22Y，例如可包含：包含碳材料的负极活性物质、和作为粘合剂而发挥功能的粘结剂。负极活性物质层22Y，例如可通过将包含碳粉、石墨粉末等的负极活性物质与聚偏二氟乙烯这样的粘结剂分散在溶剂中而得到的负极用浆料涂布在成为负极集电体21Y的材料上并固化而制得。
如图2表示的，负极集电体21Y(第2电极集电体21)具有第2端部区域a2(连接区域)和第2电极区域b2(有效区域)。负极活性物质层22Y(第2电极活性物质层22)仅配置在负极集电体21Y的第2电极区域b2。第2端部区域a2和第2电极区域b2沿第1方向d1以彼此相邻的方式排列。第2端部区域a2位于第2电极区域b2在第1方向d1中的外侧(图2中的左侧)。多个负极集电体21Y，在第2端部区域a2中，通过超声波溶接而接合于一个接线片4。图示的实例中，多个负极板20Y的第2端部区域a2重叠在第2接线片4Y的第1面4Ya上，并彼此电连接。另一方面，第2电极区域b2在与正极板10X的正极活性物质层12X相对的区域中扩展。
如图3表示的，负极板20Y具有跨越负极集电体21Y的第2端部区域a2和负极活性物质层22Y而叠层的长度L的绝缘带6Y。该绝缘带6Y，用于可靠地防止负极板20Y在叠层方向dL中与相邻的正极板10X不期望地接触而发生短路。图3表示的实例中，绝缘带6Y，与设置于正极板10X的绝缘带6X同样，可以与各负极集电体21Y相同的长度L进行设置。但是，其他实例中，只要能够充分发挥绝缘的功能，绝缘带6Y就可以具有彼此不同的长度。此外，虽然未图示，但是在其他实例中，绝缘带6Y可以仅设置在各负极集电体21Y的第1面(上面)和2面(下面)中的任一面上。
如图3表示的，本实施方式的负极板20Y，在与叠层方向dL平行并且与第1电极区域b1和第1端部区域a1的排列方向(第1方向d1)垂直的截面(即图3表示的截面)中，多个负极板20Y的负极集电体21Y的端部位置在第2接线片4Y上一致。换而言之，负极集电体21Y的长度，在叠层方向dL中最远离第2接线片4Y的负极板20Y处最长，在叠层方向dL中最接近第2接线片4Y的负极板20Y处最短。更具体而言，任意选择的一个负极板20Y的负极集电体21Y的长度，为比该负极板20Y在叠层方向dL中更接近第2接线片4Y的(在图3中位于下方的)其他负极板20Y的负极集电体21Y的长度以上。
为了实现上述构成，就多个负极板20Y中包含的最长的负极集电体21Y和最短的负极集电体21Y而言，它们的长度之差大于最长的负极集电体21Y的第2有效区域和最短的负极集电体21Y的第2有效区域沿叠层方向的分隔距离D与绝缘带6Y沿第2电极区域b2和第2端部区域a2的排列方向(第1方向d1)的宽度L之和而构成。
此外，如图3表示的，正极板10X(第1电极板10)和负极板20Y(第2电极板20)的至少一者可具有绝缘体(绝缘层)30。绝缘体30具有防止正极板10X(第1电极板10)和负极板20Y(第2电极板20)的短路的功能。图示的实例中，负极板20Y具有绝缘体30。具体而言，绝缘体30覆盖各负极板20Y中包含的一对负极活性物质层22Y。并且，负极板20Y中，与正极板10X的正极活性物质层12X在叠层方向dL相对的面被绝缘体30覆盖。通过设置所述绝缘带6X、6Y和这些绝缘体30，而可靠地避免正极板10X和负极板20Y不期望地发生短路。需要说明的是，可代替图示的绝缘体30或者在其之外，设置覆盖各正极板10X中包含的一对正极活性物质层12X的绝缘体。
图示的实例中，绝缘体30也作为电解质层30A发挥功能。电解质层30A是涂布在活性物质层22Y、12X上的电解液在活性物质层22Y、12X上发生固化或凝胶化而成的层。作为电解液，例如可使用包含高分子基质和非水电解质溶液(即，非水溶剂和电解质盐)并且发生凝胶化而在表面产生粘合性的电解液、或者使用包含高分子基质和非水溶剂并且成为固体电解质的电解液。用于制备绝缘体30和电解质层30A的具体材料，没有特别限定，可使用用于构成这些的各种材料(例如，日本特开2012-190567号公报公开的材料)。
此外，所述膜电极接合体5可以包含10个以上的正极板10X和10个以上的负极板20Y。例如，膜电极接合体5可以包含10个以上70个以下的正极板10X和10个以上70个以下的负极板20Y。此外，该情况下，在叠层方向dL上交替叠层的正极板10X和负极板20Y的合计厚度可以为4mm以上。通过这样将正极板10X和负极板20Y的叠层数设为较多，可构成大容量型的叠层型电池。
接下来，参照图4A～图9，对于构成为锂离子二次电池的本实施方式的叠层型电池1的制造方法进行说明。各图为用于说明叠层型电池的制造方法的一个实例的图。
首先，分别制备正极板10X(第1电极板10)和负极板20Y(第2电极板20)。此时，正极板10X和负极板20Y可以通过不同的工序并在不同的时机制备。此外，正极板10X和负极板20Y可以同时进行制备，制备得到的正极板10X和负极板20Y依次供于使正极板10X和负极板20Y交替叠层的工序。
正极板10X，例如可以通过下述方式制备：在待构成正极集电体11X的长条铝箔上，涂布构成正极活性物质层12X的组合物(浆料)并固化，接下来，将其裁切为期望的尺寸。同样，负极板20Y，例如可通过下述方式制备：在待构成负极集电体21Y的长条铜箔上，涂布构成负极活性物质层22Y的组合物(浆料)并固化，接下来，将其裁切为期望的尺寸。需要说明的是，在对正极板10X和负极板20Y的至少一者赋予作为电解质层30A而发挥功能的绝缘体30的情况下，可以在成为电极板10X、20Y的裁切前的长条材料上或裁切后的单片材料上涂布电解液并使其固化或凝胶化而制备绝缘体30。
接着，将多个正极板10X(第1电极板10)的正极集电体11X(第1电极集电体11)的第1端部区域a1(连接区域)重叠配置在第1接线片4X上。此外，此时将多个负极板20Y(第2电极板20)的负极集电体21Y(第2电极集电体21)的第2端部区域a2(连接区域)重叠配置在第2接线片4Y上。该情况下，首先，如图4A表示的，准备最初的电极板。在图示的实例中，首先准备负极板20Y。
接下来，如图4B表示的，将正极板10X配置在负极板20Y上。此时，以使得正极板10X的正极活性物质层12X与负极板20Y的负极活性物质层22Y正对的方式将正极板10X配置在负极板20Y上。
接着，如图5表示的，使负极板20Y和正极板10X交替叠层。在这种情况下，以使得正极板10X的正极活性物质层12X与负极板20Y的负极活性物质层22Y正对的方式将正极板10X和负极板20Y进行叠层。由此，得到多个正极板10X和多个负极板20Y交替叠层的膜电极接合体5。
此外，各正极板10X的第1端部区域a1具有彼此相同的长度。因此，第n(n为2以上的自然数)叠层的正极板10X的第1端部区域a1的端部位置P(n)比第n-1叠层的正极板10X的第1端部区域a1的端部位置P(n-1)更偏向第1电极区域b1侧(图5中的左侧)。简而言之，如上所述，多个正极板10X的第1端部区域a1的端部从第1层的正极板10X起随着叠层顺序的上升而向第1电极区域b1侧偏移，因此以阶段状进行叠层。如图5表示的，这样的阶段状的叠层方式在负极板20Y的端部区域a2中也同样。
接下来，如图6表示的，将以阶段状叠层的正极板10X的第1端部区域a1彼此接合。该接合，例如通过超声波溶接机H进行。第1方向d1中，通过超声波接合而接合的第1端部区域a1的长度为全部第1端部区域a1在叠层方向dL中重叠的长度。因此，考虑到第1端部区域a1以阶段状叠层，该长度取决于最后叠层的(图6中的最上层的)正极板10X的第1端部区域a1的端部位置Px。比位置Px更位于与第1电极区域b1相反侧(图6中的右侧)的第1端部区域a1，未通过超声波溶接机而接合。
同样，如图6表示的，将以阶段状叠层的负极板20Y的第2端部区域a2彼此接合。该接合，也可通过超声波溶接机H进行。该情况，也与正极板10X的第1端部区域a1的接合同样，在第1方向d1中，通过超声波接合而接合的第2端部区域a2的长度为全部第2端部区域a2在叠层方向dL中重叠的长度。该长度取决于最后叠层的(图6中的最上层的)负极板20Y的第2端部区域a2的端部位置Py。比位置Py更位于与第2电极区域b2相反侧(图6中的左侧)的第2端部区域a2未被接合。
接下来，如图7表示的，将正极板10X的第1端部区域a1在位置Px处切断。由此，使得正极板10X的第1端部区域a1在所述位置Px处剪切对齐。如根据所述接合的工序而理解的那样，该剪切对齐的端部中，构成全部正极集电体11X接合的第1接合部C1。此外，将负极板20Y的第2端部区域a2在所述位置Py处切断。由此，使得负极板20Y的第2端部区域a2在位置Py处剪切对齐。该剪切对齐的端部中，构成全部负极集电体21Y接合的第2接合部C2。
并且，如图7表示的，将得到的膜电极接合体5载置在接线片4上。该状态下，再次朝向第1端部区域a1和第2端部区域a2由超声波溶接机H发射超声波，使其与各端部区域a1、a2的各接合部C1、C2对应的接线片4X、4Y分别接合。
由此，使正极板10X和负极板20Y交替叠层，将端部区域a1、a2剪切对齐后，使得多个正极板10X在正极集电体11X的第1端部区域a1中彼此接合并且导通。并且，使第1接线片4X与正极集电体11X的第1端部区域a1电连接。同样，使得多个负极板20Y在负极集电体21Y的第2端部区域a2中彼此接合并且导通。并且，使第2接线片4Y与负极集电体21Y的第2端部区域a2电连接。然后，使各接线片4X、4Y从外装体3中伸出，将膜电极接合体5密封在外装体3内，而得到叠层型电池1。
根据上述本实施方式，在与正极板10X的叠层方向平行并且与第1电极区域b1和第1端部区域a1的排列方向(第1方向d1)垂直的截面中，多个正极板10X的正极集电体11X的端部位置Px在第1接线片4X上一致。由此，在叠层型电池1中，能够可靠地接合正极板10X和第1接线片4X，并且能够可靠地防止外装体与正极板10X的短路。此外，负极板20Y中也采用同样的构成，因此能够可靠地接合负极板20Y和第2接线片4Y，并且也能够可靠地防止外装体和负极板20Y的短路。
此外，如上所述，正极板10X具有跨越正极集电体11X的第1端部区域a1和正极活性物质层12X而叠层的绝缘带6X。并且，多个正极板10X中包含的最长的(在图3中位于最上侧的)正极集电体11X和最短的(在图3中位于最下侧的)正极集电体11X的长度之差，大于最长的正极集电体11X的第1电极区域b1和最短的正极集电体11X的第1电极区域b1沿叠层方向dL的分隔距离D与绝缘带6X沿第11电极区域b1和第1端部区域a1的排列方向d1的宽度L之和。因此，在叠层型电池1中，能够使正极集电体11X的端部区域a1的端部位置对齐，同时可靠地接合正极板10X和第1接线片4X。同样，在负极板20Y中也采用同样的构成，因此能够使负极集电体21Y的端部区域a2的端部位置对齐，同时可靠地接合负极板20Y和第2接线片4Y。
此外，在制备以上的叠层型电池1时，具备：将正极板10X的正极集电体11X在接合部C1的与第1电极区域b1的侧相反侧的位置处切断，使正极板10X的正极集电体11X的端部位置对齐的工序。由此，能够可靠地使正极集电体11X的端部位置对齐，使正极板10X和第1接线片4X可靠地接合。同样，在使负极板20Y的负极集电体21Y的端部位置对齐时也采用以上的工序。因此，也可使负极集电体21Y的端部位置可靠地对齐，使负极板20Y和第2接线片4Y可靠地接合。
尤其，在制备基于本发明的叠层型电池1时，在使正极板10X的第1端部区域a1接合的工序之后，进行所述切断工序(将第1端部区域a1剪切对齐的工序)，然后使第1端部区域a1与第1接线片4X接合。通过本发明，以这样的顺序使接线片4X与正极板10X电连接，由此能够更可靠地提供各第1端部区域a1的接合、和正极板10X和接线片4X的接合。
接下来，对于基于本发明的叠层型电池1的变形例进行说明。
图9是表示基于本发明的变形例的叠层型电池1A的概要截面图。如图9表示的，叠层型电池1A中，作为多个正极板10X(第1电极板10)，使用了包含下述正极板的：正极集电体11X(第1电极集电体11)的第1端部区域a1(连接区域)在第1接线片4X的第1面4Xa上重叠并且彼此电连接的第1组正极板10Xa(第1电极板10a)、和正极集电体11X的第1端部区域a1在第1接线片4X的第2面4Xb上重叠并且彼此电连接的第2组正极板10Xb(第1电极板10b)。如图9表示的，第1组正极板10Xa的正极集电体11X中，在第1接线片4X的第1面4Xa上端部的位置得到了对齐，并且，第2组正极板10Xb的正极集电体11X中，在第1接线片4X的第2面4Xb上端部的位置得到了对齐。
此外，与正极板10X同样，作为负极板20Y(第2电极板20)，使用了包含下述负极板的：负极集电体21Y(第2电极集电体21)的第2端部区域a2(连接区域)在第2接线片4Y的第1面4Ya上重叠并且彼此电连接的第1组负极板20Ya(第2电极板20a)、和负极集电体21Y的第2端部区域a2在第2接线片4Y的第2面4Yb上重叠并且彼此电连接的第2组负极板20Yb(第2电极板20b)。如图9表示的，第1组负极板20Ya的负极集电体21Y中，在第2接线片4Y的第1面4Ya上端部的位置得到了对齐，并且，第2组负极板20Yb的负极集电体21Y中，在第2接线片4Y的第2面4Yb上端部的位置得到了对齐。
简而言之，基于本变形例的叠层型电池1A中，所述叠层型电池1的正极板10X和负极板20Y也设置在接线片4的另一面(图9中的下面)。尤其，图示的实例中，设置在接线片4的一个面(图9中的上面)的正极板10X和负极板20Y的构成、与设置在接线片4的另一面的正极板10X和负极板20Y的构成相对于接线片4是对称的。
在制造图9表示的叠层型电池1时，首先，如参照图4A和图4B所说明的那样，使正极板10X和负极板20Y交替叠层。并且，使正极板10X的正极集电体11X的第1端部区域a1彼此叠层(成束)，例如通过超声波溶接机H而接合。然后，将各第1端部区域a1以具有彼此相同的端部位置的方式进行剪切对齐。同样，使负极板20Y的负极集电体21Y的第2端部区域a2彼此叠层(成束)，例如通过超声波溶接机H而接合。然后，将各第2端部区域a2以具有彼此相同的端部位置的方式进行剪切对齐。通过这些工序，制备膜电极接合体5。
本变形例中，制备2组以上的膜电极接合体5。一个膜电极接合体5配置在接线片4的一个面，另一膜电极接合体5配置在接线片4的另一面。此处，为了便于说明，将一个膜电极接合体5的正极板10X和负极板20Y分别称为第1组正极板10Xa和第1组负极板20Ya，将另一膜电极接合体5的正极板10X和负极板20Y分别称为第2组正极板10Xb和第2组负极板20Yb。2组膜电极接合体5的制备方法，与所述叠层型电池1中的膜电极接合体5的制备方法相同，因此此处省略其详细说明(参照图5～图7)。
并且，第1组正极板10Xa的第1端部区域a1和第1组负极板20Ya的第2端部区域a2在接线片4的一侧相对于该接线片4而进行定位，各端部区域a1、a2与对应的接线片4a、4b通过超声波溶接机H而接合。该接合工序，与使用图8说明的接合工序相同。此外，本变形例中，第2组正极板10Xb的第1端部区域a1和第2组负极板20Yb的第2端部区域a2在接线片4的另一侧相对于该接线片4而进行定位，各端部区域a1、a2与对应的接线片4a、4b通过超声波溶接机H而接合。
由此，使得第1组正极板10Xa和第2组正极板10Xb在各正极集电体11X的第1端部区域a1中彼此接合并且导通。此外，使第1接线片4X与正极集电体11X的第1端部区域a2电连接。同样，使得第1组负极板20Ya和第2组负极板20Yb在各负极集电体21Y的第2端部区域a2中彼此接合并且导通。此外，使第2接线片4Y与负极集电体21Y的第2端部区域a2电连接。然后，使各接线片4X、4Y从外装体3中伸出，将膜电极接合体5密封在外装体3内，而得到图9表示的叠层型电池1A。
通过基于上述变形例的叠层型电池1A，也能够实现与所述叠层型电池1同样的作用效果。
以上的实施方式和变形例中，准备彼此具有相同的长度的多个正极板10X和负极板20Y，采用使这些多个正极板10X和负极板20Y交替叠层，将各端部区域a1、a2分别焊接后，将该端部区域a1、a2剪切对齐这样的工序。然而，使正极板10X和负极板20Y的各集电体11X、21Y的端部位置对齐的方法，其实例没有限定。例如，在其他实施方式中，通过使多个正极板10X和/或多个负极板20Y的长度不同，也能够制备正极集电体11X和/或负极集电体21Y的端部位置得到了对齐的叠层型电池。
即，多个正极板10X之间，与叠层方向dL平行并且与第1电极区域b1和第1端部区域a1的排列方向d1垂直的截面中正极集电体11X的长度不固定，在叠层方向dL中最远离第1接线片4X的正极板10X的正极集电体11X的长度，可以至少长于另一正极板10X的正极集电体11X的长度。具体而言，正极集电体11X的长度，可以在叠层方向dL中最远离第1接线片4X的正极板10X处最长，在叠层方向dL中最接近第1接线片4X的正极板10X处最短。更具体而言，任意选择的一个正极板10X的正极集电体11X的长度，可以为比该正极板10X在叠层方向dL中更接近第1接线片4X的其他正极板10X的正极集电体11X的长度以上。
该情况下，通过适当设定各正极板10X的正极集电体11X的长度，仅通过使多个正极板10X的正极集电体11X的端部区域a1在第1接线片4X上叠层，即没有将正极集电体11X的端部区域a1切断的工序，也能够使各正极集电体11X的端部位置对齐。当然，对于多个负极板20Y采用同样的手法时，没有将负极集电体21Y的端部区域b1切断的工序，也能够使各负极集电体21Y的端部位置对齐。
或者，在以上的实施方式和变形例中，正极集电体11X和负极集电体21Y的至少一个端部位置处可以存在一定程度的不均匀。具体而言，在与叠层方向dL平行并且与第1电极区域b1和第1端部区域a1的排列方向d1垂直的截面中，多个正极板10X的正极集电体11X的端部位置和/或多个负极板20Y的负极集电体21Y的端部位置，可以位于具有各个接合部C长度的例如30％以下长度的第1接线片4X和/或第2接线片4Y上的区域内。这样制成的叠层型电池，也能够发挥与所述实施方式的叠层型电池1同样的作用效果。
需要说明的是，虽然对于上文中所述实施方式的几种变形例进行了说明，但是当然也可以将多个变形例适宜地组合使用。

Claims (16)

1.一种叠层型电池，其具备：
多个第1电极板；
在叠层方向上与所述第1电极板交替叠层的多个第2电极板；
与所述第1电极板电连接的第1接线片；以及
与所述第2电极板电连接的第2接线片，
所述第1电极板具有：包含第1有效区域和与所述第1有效区域相邻的第1连接区域的第1电极集电体；叠层在所述第1电极板的至少一个面的所述第1有效区域上的第1电极活性物质层，
所述多个第1电极板的所述第1连接区域在所述第1接线片上重叠并彼此电连接，
在所述多个第1电极板之间，与所述叠层方向平行并且与所述第1有效区域和所述第1连接区域的排列方向垂直的截面上的所述第1电极集电体的长度不是固定的，
在所述叠层方向上最远离所述第1接线片的第1电极板的所述第1电极集电体的长度至少长于另一第1电极板的所述第1电极集电体的长度，
所述第1电极板进一步具有跨越所述第1电极集电体的所述第1连接区域和所述第1电极活性物质层而叠层的绝缘带，
所述多个第1电极板中包含的最长的第1电极集电体与最短的第1电极集电体的长度之差，大于最长的第1电极集电体的所述第1有效区域和最短的第1电极集电体的所述第1有效区域沿所述叠层方向的分隔距离与所述绝缘带沿所述第1有效区域和所述第1连接区域的排列方向的宽度之和。
2.根据权利要求1所述的叠层型电池，其中，
所述第1电极集电体的所述长度，在所述叠层方向上最远离所述第1接线片的第1电极板处为最长，在所述叠层方向上最接近所述第1接线片的第1电极板处为最短。
3.根据权利要求1或2所述的叠层型电池，其中，
任意选择的一个第1电极板的所述第1电极集电体的所述长度，为比该第1电极板在所述叠层方向上更接近所述第1接线片的其他第1电极板的所述第1电极集电体的长度以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的叠层型电池，其中，
所述多个第1电极板包含：所述第1电极集电体的所述第1连接区域在所述第1接线片的一个面上重叠并彼此电连接的第1组第1电极板；所述第1电极集电体的所述第1连接区域在所述第1接线片的另一个面上重叠并彼此电连接的第2组第1电极板，
所述第1组第1电极板中的、在所述叠层方向上最远离所述第1接线片的所述一个面的第1电极板的所述第1电极集电体的长度，至少长于所述第1组第1电极板中的、另一第1电极板的所述第1电极集电体的长度，
所述第2组第1电极板中的、在所述叠层方向上最远离所述第1接线片的所述另一个面的第1电极板的所述第1电极集电体的长度，至少长于所述第2组第1电极板中的、至少另一第1电极板的所述第1电极集电体的长度。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的叠层型电池，其中，
所述第2电极板具有：包含第2有效区域和与所述第2有效区域相邻的第2连接区域的第2电极集电体；叠层在所述第2电极板的至少一个面的所述第2有效区域上的第2电极活性物质层，
所述多个第2电极板的所述第2连接区域在所述第2接线片上重叠并彼此电连接，
在所述多个第2电极板之间，与所述叠层方向平行并且与所述第2有效区域和所述第2连接区域的排列方向垂直的截面上的所述第2电极集电体的长度不是固定的，
在所述叠层方向上最远离所述第2接线片的第2电极板的所述第2电极集电体的长度，至少长于另一第2电极板的所述第2电极集电体的长度。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的叠层型电池，其中，
在所述叠层方向上交替叠层的所述第1电极板和所述第2电极板的厚度为4mm以上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的叠层型电池，其包含10个以上的所述第1电极板和10个以上的所述第2电极板。
8.一种叠层型电池的制造方法，其具备：
将第1电极板与第2电极板进行交替叠层的工序，所述第1电极板具有：包含有效区域和与所述有效区域相邻的连接区域的第1电极集电体、和叠层在所述第1电极集电体的至少一个面的所述有效区域上的第1电极活性物质层；
将多个所述第1电极板的所述第1电极集电体的所述连接区域重叠，使其在接合部中彼此接合并实现电连接的工序；以及
将所述第1电极板的所述第1电极集电体在所述接合部的与所述有效区域侧相反侧的位置处切断，使所述第1电极板的所述第1电极集电体的端部位置对齐的工序。
9.根据权利要求8所述的叠层型电池的制造方法，其进一步具备：
使多个所述第1电极板的所述第1电极集电体与第1接线片接合并实现电连接的工序，其在使所述第1电极集电体的端部位置对齐的工序之后实施。
10.根据权利要求8所述的叠层型电池的制造方法，其中，
在使所述第1电极集电体实现电连接的工序中，将多个所述第1电极板的所述第1电极集电体的所述连接区域在第1接线片上重叠，使其在接合部中也与所述第1接线片接合并实现电连接。
11.根据权利要求8～10中任一项所述的叠层型电池的制造方法，其中，
在使所述第1电极集电体实现电连接的工序中，通过超声波接合将多个所述第1电极板的所述第1电极集电体接合，同时实现电连接。
12.根据权利要求8～11中任一项所述的叠层型电池的制造方法，其中，
在使所述第1电极集电体实现电连接的工序中，将位于所述第1电极板和所述第2电极板的叠层方向上的一侧的第1组第1电极板的所述第1电极集电体的所述连接区域重叠，使其在接合部中彼此接合，同时实现电连接，将位于所述叠层方向上的另一侧的第2组第1电极板的所述第1电极集电体的所述连接区域重叠，使其在接合部中彼此接合，同时实现电连接，
在使所述第1电极集电体的端部位置对齐的工序中，将所述第1组第1电极板的所述第1电极集电体在所述接合部的与所述有效区域侧相反侧的位置处切断，使所述第1组第1电极板的所述第1电极集电体的端部位置对齐，将所述第2组第1电极板的所述第1电极集电体在所述接合部的与所述有效区域侧相反侧的位置处切断，使所述第2组第1电极板的所述第1电极集电体的端部位置对齐。
13.根据权利要求12所述的叠层型电池的制造方法，其中，
使所述第1组第1电极板的所述第1电极集电体在第1接线片的一个面上接合并与所述第1接线片电连接，使所述第2组第1电极板的所述第1电极集电体在第1接线片的另一个面上接合并与所述第1接线片电连接。
14.根据权利要求12或13所述的叠层型电池的制造方法，其中，
所述第2电极板具有：包含有效区域和与所述有效区域相邻的连接区域的第2电极集电体；叠层在所述第2电极板的至少一个面的所述有效区域上的第2电极活性物质层，
所述制造方法进一步具备：
将多个所述第2电极板的所述第2电极集电体的所述连接区域重叠，使其在接合部中彼此接合，同时实现电连接的工序；和
将所述第2电极板的所述第2电极集电体在所述接合部的与所述有效区域侧相反侧的位置处切断，使所述第2电极板的所述第2电极集电体的端部位置对齐的工序。
15.根据权利要求8～14中任一项所述的叠层型电池的制造方法，其中，
在所述第1电极板和所述第2电极板的叠层方向上交替叠层的所述第1电极板和所述第2电极板的厚度为4mm以上。
16.根据权利要求8～15中任一项所述的叠层型电池的制造方法，其中，
所述叠层型电池包含10个以上的所述第1电极板和10个以上的所述第2电极板。
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