CN113169290A - 电极板和使用了该电极板的二次电池 - Google Patents

电极板和使用了该电极板的二次电池 Download PDF

Info

Publication number
CN113169290A
CN113169290A CN201980076585.6A CN201980076585A CN113169290A CN 113169290 A CN113169290 A CN 113169290A CN 201980076585 A CN201980076585 A CN 201980076585A CN 113169290 A CN113169290 A CN 113169290A
Authority
CN
China
Prior art keywords
positive electrode
plate
negative electrode
core
current collector
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.)
Pending
Application number
CN201980076585.6A
Other languages
English (en)
Inventor
田村和明
曲佳文
赤穗笃俊
西田晶
塚本健太郎
山田智之
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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 Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Publication of CN113169290A publication Critical patent/CN113169290A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H01M4/662—Alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/102—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/528—Fixed electrical connections, i.e. not intended for disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/536—Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/028—Positive electrodes
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

本发明提供可靠性较高的电极板和使用了该电极板的二次电池。一种二次电池用的正极板(4)，其具有正极芯体(4a)和形成在正极芯体(4a)上的正极活性物质层(4b)，其中，正极芯体(4a)在端部具有厚壁部(4x)，该厚壁部(4x)具有比正极芯体(4a)的中央区域的厚度大的厚度，厚壁部(4x)包含从正极芯体(4a)的一个面沿正极芯体(4a)的厚度方向突出的第1突出部(4y)，正极芯体(4a)由含有0.5质量％～2.0质量％的Mn的铝合金形成。

Description

电极板和使用了该电极板的二次电池
技术领域
本发明涉及电极板和使用了该电极板的二次电池。
背景技术
在电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV、PHEV)等的驱动用电源中使用碱性二次电池、非水电解质二次电池等二次电池。
在这些二次电池中，由具有开口的有底筒状的外装体和将该开口封闭的封口板构成电池壳体。电解质和包含有正极板、负极板以及隔膜的电极体共同收纳于电池壳体内。在封口板安装有正极端子及负极端子。正极端子借助正极集电体与正极板电连接，负极端子借助负极集电体与负极板电连接。
作为这样的二次电池，提出了具有卷绕电极体的二次电池，该卷绕电极体呈扁平状，通过将具有多个正极极耳的带状的正极板和具有多个负极极耳的带状的负极板隔着带状的隔膜卷绕而形成(下述专利文献1)。
另外，提出如下一种技术：通过利用连续振荡型激光器来切断正极板或负极板，从而在构成正极板或负极板的芯体(集电箔)的切断端部形成厚度比芯体的厚度大的曲面部(下述专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016－115409号公报
专利文献2：日本特开2016－33912号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的一个目的在于提供可靠性较高的电极板和使用了该电极板的二次电池。
用于解决问题的方案
本发明的一技术方案提供一种电极板，其具有芯体和形成在所述芯体上的活性物质层，其中，所述芯体在所述芯体的端部具有厚壁部，该厚壁部具有比所述芯体的中央区域的厚度大的厚度，所述厚壁部包含从所述芯体的一个面沿所述芯体的厚度方向突出的突出部，所述芯体由含有0.5质量％～2.0质量％的Mn的铝合金形成。
在通过激光等能量射线的照射来切断电极原板的情况下，芯体因能量射线的照射而熔融、凝固。因此，熔融了的芯体会在表面张力的作用下以蜷曲的状态凝固，由此，在切断端部处的、芯体的端部形成厚度比芯体的中央部的厚度厚的厚壁部。这样的厚壁部可能从芯体脱离而导致正极板与负极板的短路。另外，在厚壁部较大的情况下，厚壁部可能引起隔膜损伤而导致正极板与负极板的短路。
根据本发明的一技术方案的电极板的结构，即使在通过激光等能量射线的照射来切断电极板原板的情况下，也能够使厚壁部的厚度比较小。因此，能够抑制如下情况：在芯体的端部形成的突出部从芯体脱落或在芯体的端部形成的突出部导致隔膜损伤。
优选的是，所述芯体由含有1.0质量％～1.5质量％的Mn的铝合金形成。
优选的是，所述芯体由含有0.05质量％～0.2质量％的Cu的铝合金形成。
优选的是，在所述铝合金中，Si的含有量为0.6质量％以下，Fe的含有量为0.7质量％以下，Zn的含有量为0.1质量％以下。
优选的是，所述厚壁部包含熔融凝固部，该熔融凝固部是通过所述芯体熔融并凝固而形成的。
优选的是，所述电极板具有形成有多个电极极耳的第1端边，所述端部是所述第1端边。
本发明的一技术方案提供一种二次电池，其中，该二次电池具备所述电极板和极性与所述电极板的极性不同的其他电极板。
发明的效果
根据本发明，能够提供可靠性较高的电极板和使用了该电极板的二次电池。
附图说明
图1是实施方式的二次电池的立体图。
图2是图1的沿着II－II线的剖视图。
图3的(a)是正极原板的俯视图。图3的(b)是形成极耳后的正极原板的俯视图。图3的(c)是最终正极原板的俯视图。图3的(d)是正极板的俯视图。
图4是图3的(d)的沿着IV－IV线的剖面的剖视图。
图5的(a)是负极原板的俯视图。图5的(b)是形成极耳后的负极原板的俯视图。图5的(c)是最终负极原板的俯视图。图5的(d)是负极板的俯视图。
图6是实施方式的卷绕电极体的俯视图。
图7是表示将正极极耳组连接于第2正极集电体，将负极极耳组连接于第2负极集电体的状态的图。
图8是表示安装第1正极集电体及第1负极集电体后的封口板的靠电极体侧的面的图。
图9是表示将第2正极集电体安装于第1正极集电体，将第2负极集电体安装于第1负极集电体后的封口板的靠电极体侧的面的图。
具体实施方式
在以下说明作为实施方式的二次电池的方形二次电池20的结构。此外，本发明不限定于以下的实施方式。
如图1及图2所示的那样，方形二次电池20具有电池壳体100，该电池壳体100包含具有开口的有底方筒状的方形外装体1和将方形外装体1的开口封闭的封口板2。方形外装体1及封口板2分别优选为金属制。在方形外装体1内，收纳有电解质及包含正极板和负极板的卷绕电极体3。
在卷绕电极体3的靠封口板2侧的端部设有包含多个正极极耳40的正极极耳组40A和包含多个负极极耳50的负极极耳组50A。正极极耳组40A借助第2正极集电体6b及第1正极集电体6a与正极端子7电连接。负极极耳组50A借助第2负极集电体8b及第1负极集电体8a与负极端子9电连接。第1正极集电体6a和第2正极集电体6b构成正极集电体6。此外，也可以使正极集电体6为一个部件。第1负极集电体8a和第2负极集电体8b构成负极集电体8。此外，也可以使负极集电体8为一个部件。
第1正极集电体6a、第2正极集电体6b和正极端子7优选为金属制，更优选为铝制或铝合金制。在正极端子7与封口板2之间配置有树脂制的外部侧绝缘构件10。在第1正极集电体6a及第2正极集电体6b与封口板2之间配置有树脂制的内部侧绝缘构件11。
第1负极集电体8a、第2负极集电体8b以及负极端子9优选为金属制，更优选为铜或铜合金制。另外，负极端子9优选为具有由铝或铝合金形成的部分和由铜或铜合金形成的部分。在这种情况下，优选为使由铜或铜合金形成的部分与第1负极集电体8a连接，使由铝或铝合金形成的部分较封口板2向外部侧突出。在负极端子9和封口板2之间配置有树脂制的外部侧绝缘构件12。在第1负极集电体8a及第2负极集电体8b与封口板2之间配置有树脂制的内部侧绝缘构件13。
在卷绕电极体3和方形外装体1之间配置有由树脂制的树脂片形成的电极体保持件14。电极体保持件14优选为，通过将树脂制的绝缘片弯折成形为袋状或箱状而成。在封口板2设有电解液注液孔15，电解液注液孔15由密封构件16密封。在封口板2处设有在电池壳体100内的压力达到预定值以上时断裂从而将电池壳体100内的气体向电池壳体100外排出的气体排出阀17。
接下来详细说明方形二次电池20的制造方法及各结构。
[正极板]
首先说明正极板的制造方法。
[正极活性物质层浆料的制作]
将作为正极活性物质的锂镍钴锰复合氧化物、作为粘合材料的聚偏氟乙烯(PVdF)、作为导电材料的碳材料以及作为分散介质的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)以锂镍钴锰复合氧化物：PVdF：碳材料的质量比为97.5：1：1.5的比例混炼来制作正极活性物质层浆料。
[正极保护层浆料的制作]
将氧化铝粉末、作为导电材料的碳材料、作为粘合材料的聚偏氟乙烯(PVdF)以及作为分散介质的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)以氧化铝粉末：碳材料：PVdF的质量比为83：3：14的比例混炼来制作保护层浆料。
[正极活性物质层及正极保护层的形成]
利用模具型涂料机(Die coater)将以上述的方法制作的正极活性物质层浆料及正极保护层浆料涂敷于作为正极芯体的厚度15μm的铝合金箔的两面。此时，正极活性物质层浆料涂敷于正极芯体的宽度方向的中央。另外，在涂敷正极活性物质层浆料的区域的宽度方向的两端涂敷正极保护层浆料。
对涂敷了正极活性物质层浆料及正极保护层浆料的正极芯体进行干燥，去除在正极活性物质层浆料及正极保护层浆料中含有的NMP。由此形成正极活性物质层及保护层。在这之后，使之经过一对压辊之间，由此压缩正极活性物质层来形成正极原板400。
图3的(a)是以上述的方法制作的正极原板400的俯视图。在带状的正极芯体4a的两面沿着正极芯体4a的长边方向形成有正极活性物质层4b。在正极芯体4a，在形成有正极活性物质层4b的区域的宽度方向的两端部形成有正极保护层4c。而且，在正极原板400的宽度方向的两端部沿着正极原板400的长边方向形成有正极芯体暴露部4d。此外，正极活性物质层4b的厚度优选为较正极保护层4c的厚度大。
图3的(b)是形成极耳后的正极原板401的俯视图。通过将正极原板400的正极芯体暴露部4d切断成预定形状来制作形成极耳后的正极原板401。正极原板400的切断能够利用激光等能量射线的照射、模具或切割器(裁切刀)等来进行。在形成极耳后的正极原板401，在形成极耳后的正极原板401的宽度方向的两端沿着形成极耳后的正极原板401的长边方向形成有多个正极极耳40。此外，正极极耳40由正极芯体暴露部4d形成。如图3的(b)所示的那样，能够在正极极耳40的根部以及形成极耳后的正极原板401的端部的形成于相邻的正极极耳40彼此之间的部分保留正极保护层4c地切断正极原板400。此外，正极保护层4c不是必须的结构，也能够省略。另外，也可以切断形成有正极活性物质层4b的部分，在形成极耳后的正极原板401的端边的形成于相邻的正极极耳40彼此之间的部分不保留正极保护层4c。此外，优选为利用能量射线的照射来切断正极原板400，从而形成正极极耳40。
在使用激光来切断正极原板400的情况下，激光器的输出功率优选为100W～1500W，更优选为550W～1000W，进一步优选为600W～1000W。激光器的扫描速度优选为100mm/s～5000mm/s。但是，并不限定于此。也可以使用连续振荡(CW)激光器，还可以使用脉冲激光器。
图3的(c)是最终正极原板402的俯视图。沿着形成极耳后的正极原板401的长边方向将形成极耳后的正极原板401在宽度方向的中央部处切断。由此，形成宽度方向的大小为正极板4的大小的最终正极原板402。即，最终正极原板402是在长度方向上按正极板4的长度切断之前的状态。此外，在沿着形成极耳后的正极原板401的长边方向将形成极耳后的正极原板401在宽度方向的中央部处切断时，优选使用模具、切割器(裁切刀)等进行切断。
图3的(d)是正极板4的俯视图。通过将最终正极原板402切断为预定长度来形成正极板4。此外，为了进一步提升生产率，优选为在后述的卷绕电极体的制作工序中切断最终正极原板402。即，优选为一边将卷绕电极体卷绕，一边将成为卷绕结束端部的部分切断，或者在卷绕后，将成为卷绕结束端部的部分切断。此外，在将最终正极原板402切断为预定长度时，优选使用模具、切割器(裁切刀)等进行切断。
正极板4的除形成有正极极耳40的第1端边4A以外的3个端边(是沿正极板4的长边方向延伸的端边中的与第1端边4A相反的那侧的端边和沿正极板4的短边方向延伸的两个端边)优选利用模具、切割器(裁切刀)等除能量射线的照射以外的方法进行切断。能够防止在正极板4的除形成有正极极耳40的第1端边4A以外的3个端边处的、正极芯体4a的端部形成厚壁部4x。
为了制成更高输出的二次电池，优选为在卷绕电极体3中，在正极板4的各层都设置正极极耳40。即，优选为正极板4的层叠数和正极极耳40的层叠数相同或大致相同。因而，如图3的(d)所示的那样，在正极板4中存在正极极耳40彼此间隔开较近的距离(D1)配置的部分和正极极耳40彼此间隔开较远的距离(D2)配置的部分。而且，在卷绕电极体3中，直径自卷绕中心朝向卷绕外侧(外周侧)变大。因此，在层叠了正极极耳40的情况下，为了使各正极极耳40的位置对齐，优选设定为距离D1及距离D2自正极板4的卷绕起始端部朝向卷绕结束端部分别逐渐变大。此外，对于后述的负极极耳50也相同。
图4是图3的(d)的沿着IV－IV线的剖视图，是正极板4的设有正极极耳40的第1端边4A附近的剖视图。如图4所示，正极板4的位于第1端边4A附近的部分具有在正极芯体4a未形成有正极活性物质层4b的活性物质层非形成区域4f。在活性物质层非形成区域4f的与正极活性物质层4b相邻的部分形成有正极保护层4c。在活性物质层非形成区域4f的端部形成有从正极芯体4a的一个面(图4中为上表面)沿正极芯体4a的厚度方向(图4中为上方)突出的第1突出部4y。另外，在活性物质层非形成区域4f的端部还形成有从正极芯体4a的另一个面(图4中为下表面)沿正极芯体4a的厚度方向(图4中为下方)突出的第2突出部4z。第1突出部4y和第2突出部4z是在激光切断之际正极芯体4a熔融并凝固而成的部分。
正极板4的第1端边4A处的、正极芯体4a的端部具有厚壁部4x。厚壁部4x的厚度T2大于正极芯体4a的中央部的厚度T1。此外，T2/T1优选为2.0以下，更优选为1.5以下。
此外，能够防止在正极板4的除形成有正极极耳40的第1端边4A以外的3个端边(是沿正极板4的长边方向延伸的端边中的与第1端边4A相反的那侧的端边和沿正极板4的短边方向延伸的两个端边)处的、正极芯体4a的端部形成厚壁部4x。
厚壁部4x包含第1突出部4y和第2突出部4z。此外，第2突出部4z不是必须的结构。也可以不形成第2突出部4z。另外，第1突出部4y的突出高度和第2突出部4z的突出高度可以不同。
[负极板]
接下来说明负极板的制造方法。
[负极活性物质层浆料的制作]
将作为负极活性物质的石墨、作为粘合材料的丁苯橡胶(SBR)及羧甲基纤维素(CMC)以及作为分散介质的水以石墨：SBR：CMC的质量比为98：1：1的比例混炼来制作负极活性物质层浆料。
[负极活性物质层的形成]
利用模具型涂料机将以上述的方法制作的负极活性物质层浆料涂敷于作为负极芯体的厚度8μm的铜箔的两面。
对涂敷了负极活性物质层浆料的负极芯体进行干燥，去除负极活性物质层浆料所包含的水。由此形成负极活性物质层。在这之后，使之经过一对压辊之间，由此压缩负极活性物质层来形成负极原板500。
图5的(a)是以上述的方法制作的负极原板500的俯视图。在带状的负极芯体5a的两面沿着负极芯体5a的长边方向形成有负极活性物质层5b。而且，在负极原板500的宽度方向的两端部沿着负极原板500的长边方向形成有负极芯体暴露部5c。
图5的(b)是形成极耳后的负极原板501的俯视图。通过将形成极耳后的负极原板501的负极芯体暴露部5c切断成预定形状来制作形成极耳后的负极原板501。负极原板500的切断能够利用激光等能量射线的照射、模具或切割器(裁切刀)等来进行。在形成极耳后的负极原板501中，在形成极耳后的负极原板501的宽度方向的两端沿着形成极耳后的负极原板501的长边方向形成有多个负极极耳50。此外，负极极耳50由负极芯体暴露部5c形成。此外，优选为利用能量射线的照射来切断负极原板500，从而形成负极极耳50。
图5的(c)是最终负极原板502的俯视图。沿着形成极耳后的负极原板501的长边方向将形成极耳后的负极原板501在宽度方向的中央部处切断。由此，形成宽度方向的大小为负极板5的大小的最终负极原板502。即，最终负极原板502是在长度方向上按负极板5的长度切断之前的状态。此外，在沿着形成极耳后的负极原板501的长边方向将形成极耳后的负极原板501在宽度方向的中央部处切断时，优选使用模具、切割器(裁切刀)等进行切断。
图5的(d)是负极板5的俯视图。通过将最终负极原板502切断为预定长度来形成负极板5。此外，为了进一步提升生产率，优选为在后述的卷绕电极体的制作工序中切断最终负极原板502。即，优选为一边将卷绕电极体卷绕，一边将成为卷绕结束端部的部分切断，或者在卷绕后，将成为卷绕结束端部的部分切断。此外，在将最终负极原板502切断为预定长度时，优选使用模具、切割器(裁切刀)等进行切断。
[卷绕电极体的制作]
将以上述的方法制作的正极板4以及负极板5隔着聚烯烃制的带状的隔膜70卷绕来制造扁平状的卷绕电极体3。此外，优选为如上述，将最终正极原板402的一端和最终负极原板502的一端向卷绕机供给，在卷绕中或卷绕后，在预定位置处切断最终正极原板402和最终负极原板502。
图6是卷绕电极体3的俯视图。在卷绕电极体3中，在卷绕轴线的延伸方向的一个端部设有包含多个正极极耳40的正极极耳组40A和包含多个负极极耳50的负极极耳组50A。
在卷绕电极体3中，正极板4的层叠数为N1(层)时，层叠的正极极耳40的个数优选为0.8×N1以上，更优选为0.9×N1以上。
在卷绕电极体3中，负极板5的层叠数为N2(层)时，层叠的负极极耳50的个数优选为0.8×N2以上，更优选为0.9×N2以上。
[集电体和极耳的连接]
如图7所示的那样，将两个卷绕电极体3的正极极耳组40A与第2正极集电体6b连接，并且将两个卷绕电极体3的负极极耳组50A与第2负极集电体8b连接。正极极耳组40A与第2正极集电体6b接合从而形成接合部60。负极极耳组50A与第2负极集电体8b接合从而形成接合部61。作为接合方法，能够使用超声波焊接(超声波接合)、电阻焊接、激光焊接等。
在第2正极集电体6b形成有薄壁部6c，薄壁部6c内形成有集电体开口6d。在该薄壁部6c，第2正极集电体6b与第1正极集电体6a接合。第2正极集电体6b在与封口板2的电解液注液孔15相对的位置形成有集电体通孔6e。在第2负极集电体8b形成有薄壁部8c，薄壁部8c内形成有集电体开口8d。在该薄壁部8c，第2负极集电体8b与第1负极集电体8a接合。
[向封口板安装各部件]
图8是表示安装了各部件的封口板2的电池内部侧的面的图。向封口板2安装各部件通过如下那样进行。
在封口板2的正极端子插入孔2a的周围的电池外面侧配置外部侧绝缘构件10。在封口板2的正极端子插入孔2a的周围的电池内面侧配置内部侧绝缘构件11及第1正极集电体6a。之后，将正极端子7自电池外部侧向外部侧绝缘构件10的通孔、封口板2的正极端子插入孔2a、内部侧绝缘构件11的通孔以及第1正极集电体6a的通孔插入，并将正极端子7的顶端铆接于第1正极集电体6a上。由此，正极端子7及第1正极集电体6a固定于封口板2。此外，优选为对正极端子7的铆接的部分与第1正极集电体6a进行焊接。
在封口板2的负极端子插入孔2b的周围的电池外面侧配置外部侧绝缘构件12。在封口板2的负极端子插入孔2b的周围的电池内面侧配置内部侧绝缘构件13及第1负极集电体8a。之后，将负极端子9自电池外部侧向外部侧绝缘构件12的通孔、封口板2的负极端子插入孔2b、内部侧绝缘构件13的通孔以及第1负极集电体8a的通孔插入，并将负极端子9的顶端铆接于第1负极集电体8a上。由此，将负极端子9及第1负极集电体8a固定于封口板2。此外，优选为对负极端子9的铆接的部分与第1负极集电体8a进行焊接。
在内部侧绝缘构件11的与设于封口板2的电解液注液孔15相对的部分设有注液开口11a。另外，在注液开口11a的边缘部设有筒状部11b。
[第1集电体和第2集电体的连接]
图9是表示将第2正极集电体6b安装于第1正极集电体6a，将第2负极集电体8b安装于第1负极集电体8a后的封口板2的电池内部侧的面的图。
将连接有正极极耳组40A的第2正极集电体6b以其一部分与第1正极集电体6a重叠的方式配置于内部侧绝缘构件11上。之后，对薄壁部6c进行激光照射，使第2正极集电体6b与第1正极集电体6a接合。由此形成接合部62。另外，将连接有负极极耳组50A的第2负极集电体8b以其一部分与第1负极集电体8a重叠的方式配置于内部侧绝缘构件13上。之后，对薄壁部8c进行激光照射，使第2负极集电体8b与第1负极集电体8a接合。由此形成接合部63。
[二次电池的制作]
以使图11中的一个卷绕电极体3的上表面与另一个卷绕电极体3的上表面直接或隔着其他的构件相接触的方式使两个正极极耳组40A及两个负极极耳组50A弯曲。由此，将两个卷绕电极体3集成为一个。然后，将两个卷绕电极体3配置于成形为箱状或袋状的由绝缘片形成的电极体保持件14内。
一个正极极耳组40A和另一个正极极耳组40A成为分别向不同的方向弯曲的状态。另外，一个负极极耳组50A和另一个负极极耳组50A成为分别向不同的方向弯曲的状态。
将由电极体保持件14包围的两个卷绕电极体3插入方形外装体1。之后，将封口板2与方形外装体1焊接，利用封口板2将方形外装体1的开口封闭。之后，经由设于封口板2的电解液注液孔15向方形外装体1内注入电解液。在这之后，利用抽芯铆钉等密封构件16来密封电解液注液孔15。由此完成方形二次电池20。
利用以下的方法制作了样品1～样品4的正极板。
[样品1]
将由日本工业标准JIS1085铝材(A1085)形成的厚度15μm的铝合金箔用作正极芯体4a并利用上述方法来制作了正极原板400。
然后，使用连续振荡型激光器将样品1的正极原板400切断，从而制作了形成极耳后的正极原板401。此外，激光器的条件设为：输出功率600W、扫描速度4000mm/s。
之后，使用切割器将形成极耳后的正极原板401切断为预定尺寸而形成样品1的正极板。
[样品2]
将由日本工业标准JIS3003铝材(A3003)形成的厚度15μm的铝合金箔用作正极芯体4a并利用上述方法来制作了正极原板400。
然后，使用连续振荡型激光器将样品1的正极原板400切断，从而制作了形成极耳后的正极原板401。此外，激光器的条件设为：输出功率600W、扫描速度4000mm/s。
之后，使用切割器将形成极耳后的正极原板401切断为预定尺寸而形成样品2的正极板。
[样品3]
将由日本工业标准JIS1085铝材(A1085)形成的厚度15μm的铝合金箔用作正极芯体4a并利用上述方法来制作了正极原板400。
然后，使用连续振荡型激光器将样品1的正极原板400切断，从而制作了形成极耳后的正极原板401。此外，激光器的条件设为：输出功率900W、扫描速度4000mm/s。
之后，使用切割器将形成极耳后的正极原板401切断为预定尺寸而形成样品3的正极板。
[样品4]
将由日本工业标准JIS3003铝材(A3003)形成的厚度15μm的铝合金箔用作正极芯体4a并利用上述方法来制作了正极原板400。
然后，使用连续振荡型激光器将样品1的正极原板400切断，从而制作了形成极耳后的正极原板401。此外，激光器的条件设为：输出功率900W、扫描速度4000mm/s。
之后，使用切割器将形成极耳后的正极原板401切断为预定尺寸而形成样品4的正极板。
对于样品1～样品4的正极板4，观察第1端边4A的未形成有正极极耳40的部分的截面，测量了厚壁部4x的厚度T2(μm)。将正极芯体4a的中央部(正极芯体4a的在两面形成有正极活性物质层4b的部分)的厚度设为T1(μm)时的T2/T1表示在表1中。
[表1]
Figure BDA0003075360270000131
如表1所示，可知，通过将含有0.5质量％～2.0质量％的Mn的铝合金箔用作正极芯体4a，能够使在正极芯体4a的端部形成的厚壁部4x的厚度较小。认为其原因在于，通过将含有0.5质量％～2.0质量％的Mn的铝合金箔用作正极芯体4a，从而在激光切断之际正极芯体4a不易熔融，并且熔融了的正极芯体4a不易蜷曲，因此，能够抑制厚壁部4x变大。
此外，作为芯体使用的铝合金更优选含有0.05质量％～0.2质量％的Cu。另外，更优选的是，在作为芯体使用的铝合金中，Si的含有量为0.6质量％以下，Fe的含有量为0.7质量％以下，Zn的含有量为0.1质量％以下。
《其他》
在上述实施方式中，示出了将铝合金用作正极芯体的例子，但也可以使负极芯体由铝合金制成。
在上述实施方式中，示出了在正极板设置正极保护层的例子，但正极保护层不是必须的结构。也可以不设置正极保护层。此外，能够使正极保护层为树脂层。或者，也能够使正极保护层为包含陶瓷颗粒和粘结剂的层。另外，正极保护层也可以含有碳材料。正极保护层优选是导电性比正极活性物质层的导电性低的层。
在上述实施方式中，示出了在电池壳体内配置两个卷绕电极体的例子，但是卷绕电极体亦可以是一个，亦可以是三个以上。另外，电极体也可以是包含多个正极板和多个负极板的层叠型的电极体。
在上述的实施方式中，示出了正极集电体及负极集电体分别由两个部件构成的例子，但是也可以是，正极集电体及负极集电体分别由一个部件构成。在正极集电体和负极集电体分别为一个部件的情况下，优选为，分别在正极集电体和负极集电体连接正极极耳组和负极极耳组后，分别将正极集电体和负极集电体与安装于封口板的正极端子和负极端子连接。
关于正极板、负极板、隔膜以及电解质等，能够使用公知的材料。
附图标记说明
20、方形二次电池；1、方形外装体；2、封口板；2a、正极端子插入孔；2b、负极端子插入孔；100、电池壳体；3、卷绕电极体；4、正极板；4A、第1端边；4a、正极芯体；4b、正极活性物质层；4c、正极保护层；4d、正极芯体暴露部；4f、活性物质层非形成区域；4x、厚壁部；4y、第1突出部；4z、第2突出部；40、正极极耳；40A、正极极耳组；400、正极原板；401、形成极耳后的正极原板；402、最终正极原板；5、负极板；5a、负极芯体；5b、负极活性物质层；5c、负极芯体暴露部；50、负极极耳；50A、负极极耳组；500、负极原板；501、形成极耳后的负极原板；502、最终负极原板；6、正极集电体；6a、第1正极集电体；6b、第2正极集电体；6c、薄壁部；6d、集电体开口；6e、集电体通孔；7、正极端子；8、负极集电体；8a、第1负极集电体；8b、第2负极集电体；8c、薄壁部；8d、集电体开口；9、负极端子；10、外部侧绝缘构件；11、内部侧绝缘构件；11a、注液开口；11b、筒状部；12、外部侧绝缘构件；13、内部侧绝缘构件；14、电极体保持件；15、电解液注液孔；16、密封构件；17、气体排出阀；60、61、62、63、接合部。

Claims (6)

1.一种电极板，其具有芯体和形成在所述芯体上的活性物质层，其中，
所述芯体在所述芯体的端部具有厚壁部，该厚壁部具有比所述芯体的中央区域的厚度大的厚度，
所述厚壁部包含从所述芯体的一个面沿所述芯体的厚度方向突出的突出部，
所述芯体由含有0.5质量％～2.0质量％的Mn的铝合金形成。
2.根据权利要求1所述的电极板，其中，
所述芯体由含有0.05质量％～0.2质量％的Cu的铝合金形成。
3.根据权利要求2所述的电极板，其中，
在所述铝合金中，Si的含有量为0.6质量％以下，Fe的含有量为0.7质量％以下，Zn的含有量为0.1质量％以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电极板，其中，
所述厚壁部包含熔融凝固部，该熔融凝固部是通过所述芯体熔融并凝固而形成的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电极板，其中，
所述电极板具有形成有多个电极极耳的第1端边，所述端部是所述第1端边。
6.一种二次电池，其中，
该二次电池具备权利要求1至5中任一项所述的所述电极板和极性与所述电极板的极性不同的其他电极板。
CN201980076585.6A 2018-12-27 2019-12-17 电极板和使用了该电极板的二次电池 Pending CN113169290A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018244061 2018-12-27
JP2018-244061 2018-12-27
PCT/JP2019/049494 WO2020137715A1 (ja) 2018-12-27 2019-12-17 電極板及びそれを用いた二次電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113169290A true CN113169290A (zh) 2021-07-23

Family

ID=71127700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980076585.6A Pending CN113169290A (zh) 2018-12-27 2019-12-17 电极板和使用了该电极板的二次电池

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220021001A1 (zh)
EP (1) EP3905384A4 (zh)
JP (1) JPWO2020137715A1 (zh)
CN (1) CN113169290A (zh)
WO (1) WO2020137715A1 (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11219709A (ja) * 1998-02-02 1999-08-10 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 非水電解質電池用正極板
JP2009064560A (ja) * 2006-08-29 2009-03-26 Toyo Aluminium Kk 集電体用アルミニウム合金箔
JP2013087304A (ja) * 2011-10-14 2013-05-13 Kobe Steel Ltd 電池ケース用アルミニウム合金板及び電池ケース
JP2018037308A (ja) * 2016-08-31 2018-03-08 三洋電機株式会社 二次電池用電極及びその製造方法、並びに二次電池及びその製造方法
JP2018147752A (ja) * 2017-03-06 2018-09-20 リチウム エナジー アンド パワー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフッング ウント コンパニー コマンディトゲゼルシャフトＬｉｔｈｉｕｍ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ 蓄電素子及びその製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102177506B1 (ko) 2014-07-30 2020-11-11 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 그 제조 방법
JP6520097B2 (ja) 2014-12-11 2019-05-29 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
WO2017179681A1 (ja) * 2016-04-15 2017-10-19 国立大学法人東京大学 リチウムイオン二次電池
US20220109147A1 (en) * 2019-02-20 2022-04-07 Sanyo Electric Co., Ltd. Electrode plate and method for manufacturing same, and secondary battery and method for manufacturing same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11219709A (ja) * 1998-02-02 1999-08-10 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 非水電解質電池用正極板
JP2009064560A (ja) * 2006-08-29 2009-03-26 Toyo Aluminium Kk 集電体用アルミニウム合金箔
JP2013087304A (ja) * 2011-10-14 2013-05-13 Kobe Steel Ltd 電池ケース用アルミニウム合金板及び電池ケース
JP2018037308A (ja) * 2016-08-31 2018-03-08 三洋電機株式会社 二次電池用電極及びその製造方法、並びに二次電池及びその製造方法
JP2018147752A (ja) * 2017-03-06 2018-09-20 リチウム エナジー アンド パワー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフッング ウント コンパニー コマンディトゲゼルシャフトＬｉｔｈｉｕｍ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ 蓄電素子及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020137715A1 (ja) 2020-07-02
EP3905384A1 (en) 2021-11-03
JPWO2020137715A1 (ja) 2021-11-11
US20220021001A1 (en) 2022-01-20
EP3905384A4 (en) 2022-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7330211B2 (ja) 角形二次電池
CN113439350B (zh) 电极板及其制造方法、二次电池及其制造方法
CN113039662B (zh) 二次电池用的电极板和使用了该电极板的二次电池
JP7329538B2 (ja) 二次電池及びその製造方法
CN112970144B (zh) 二次电池用的电极板和使用了该电极板的二次电池
CN113169428B (zh) 二次电池
CN113169290A (zh) 电极板和使用了该电极板的二次电池
WO2020130001A1 (ja) 二次電池用の電極板及びそれを用いた二次電池
JP7398392B2 (ja) 二次電池用の電極板及びそれを用いた二次電池

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