CN113903923A - 电池及其制造方法 - Google Patents
电池及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113903923A CN113903923A CN202110757875.6A CN202110757875A CN113903923A CN 113903923 A CN113903923 A CN 113903923A CN 202110757875 A CN202110757875 A CN 202110757875A CN 113903923 A CN113903923 A CN 113903923A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- positive electrode
- layer
- honeycomb core
- negative electrode
- 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.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 52
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 68
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 51
- 239000002003 electrode paste Substances 0.000 claims description 23
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims description 14
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 7
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 5
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 81
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 22
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 22
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 19
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 18
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 16
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 14
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 12
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 11
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 11
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- -1 nickel metal hydride Chemical class 0.000 description 7
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 7
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- 239000003115 supporting electrolyte Substances 0.000 description 7
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 6
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 6
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 4
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 3
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 3
- 239000006183 anode active material Substances 0.000 description 3
- 238000010281 constant-current constant-voltage charging Methods 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 3
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QHTJSSMHBLGUHV-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutan-2-ylbenzene Chemical compound CCC(C)(C)C1=CC=CC=C1 QHTJSSMHBLGUHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 4-ethenyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound C=CC1COC(=O)O1 BJWMSGRKJIOCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 2
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- HHNHBFLGXIUXCM-GFCCVEGCSA-N cyclohexylbenzene Chemical compound [CH]1CCCC[C@@H]1C1=CC=CC=C1 HHNHBFLGXIUXCM-GFCCVEGCSA-N 0.000 description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- GLNWILHOFOBOFD-UHFFFAOYSA-N lithium sulfide Chemical compound [Li+].[Li+].[S-2] GLNWILHOFOBOFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000002203 sulfidic glass Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 1,3-Propane sultone Chemical compound O=S1(=O)CCCO1 FSSPGSAQUIYDCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni].[Li] Chemical compound [Co].[Ni].[Li] PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOJZLMMAVKKSFE-UHFFFAOYSA-N [P]=S.[Li] Chemical compound [P]=S.[Li] ZOJZLMMAVKKSFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000010981 drying operation Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021384 soft carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
- H01M4/75—Wires, rods or strips
-
- 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
- H01M4/72—Grids
-
- 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
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- 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
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- 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
-
- 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
- H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound 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
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
-
- 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
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/043—Processes of manufacture in general involving compressing or compaction
- H01M4/0433—Molding
-
- 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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- 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
- H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
-
- 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
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
-
- 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
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
-
- 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
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
-
- 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
- H01M2004/025—Electrodes composed of, or comprising, active material with shapes other than plane or cylindrical
-
- 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
- H01M2004/027—Negative electrodes
-
- 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
Abstract
本发明涉及电池及其制造方法。电池包括正极(10)、负极(20)和分隔件(30)。负极形成蜂窝芯。蜂窝芯包括第1面(21)、第2面(22)、隔壁(23)以及外周壁(24)。第2面与第1面相对。隔壁(23)形成在第1面(21)与第2面(22)之间。隔壁(23)通过呈格子状延伸而分隔出多个中空单元(25)。外周壁包围隔壁(23)的周围。分隔件(30)包括第1层(31)和第2层(32)。第1层(31)被覆隔壁(23)的至少一部分。第2层(32)被覆第1面(21)和第2面(22)的至少一部分。正极(10)包括第1区域(11)和第2区域(12)。第1区域填充于中空单元(25)。第2区域以比分隔件(30)的第2层(32)更向外侧突出的方式延伸。
Description
技术领域
本公开涉及电池及其制造方法。
背景技术
日本特开2001-126736号公报公开了在包括碳质蜂窝结构体的外表面的单元的隔壁表面包覆氮化钛膜而形成蜂窝结构集电体,在单元内填充有正极用或负极用活性物质的电极。
发明内容
图18是表示现有类型的电池元件的一例的概略剖视图。
现有类型的电池元件包括层叠体150。层叠体150具有二维结构。层叠体150由片状的电极形成。即,层叠体150通过层叠正极片110、分隔片130和负极片120而形成。在二维结构中,正极与负极在平面上相邻。
电极片包括电极合剂层。电极合剂层包括电极活性物质。通常,电极活性物质为粒子。粒子的集合体难以形成自立层。因此,作为电极合剂层的支承体,使用集电箔(集电体)。例如,通过在正极集电箔111的表面涂布正极糊,形成正极合剂层112。例如,通过在负极集电箔121的表面涂布负极糊,形成负极合剂层122。
正极集电箔111例如是铝(Al)箔等。负极集电箔121例如是铜(Cu)箔等。集电箔不直接有助于电池容量,因此如果集电箔被削减,则相应地提高电极活性物质的填充率。即,可以期待电池容量的增大。进而,当然也能够削减集电体的材料成本。
另外,有时电极活性物质含有贵金属等。例如,也可以设想贵金属等的再利用。在集电箔上支承有电极合剂层的情况下,在贵金属等再利用时,要费工夫将集电箔与电极活性物质分离。
然而,现状是没有发现具有与使用集电箔来作为支撑体的现有方法相匹敌的成本和量产性的正负极配置方法。
本公开的目的在于提供一种能够削减集电体的电池。
以下,对本公开的技术构成以及作用机理进行说明。但是,本公开的作用机理包括推定。作用机理的正确与否并不限定权利要求的范围。
〔1〕本公开的电池包括正极、负极和分隔件。
负极形成蜂窝芯。蜂窝芯包括第1面、第2面、隔壁以及外周壁。第2面与第1面相对。隔壁形成于第1面与第2面之间。在与第1面平行的截面中,隔壁通过呈格子状延伸而分隔出多个中空单元。在与第1面平行的截面中,外周壁包围隔壁的周围。多个中空单元分别在从第1面朝向第2面的方向上贯通蜂窝芯。
分隔件将正极和负极在空间上分离。分隔件包括第1层和第2层。第1层被覆隔壁的至少一部分。第2层被覆第1面和第2面的至少一部分。
正极包括第1区域和第2区域。第1区域填充于中空单元。第2区域在与第1面垂直的截面中,以比分隔件的第2层更向外侧突出的方式延伸。
电池元件包括正极、负极和分隔件。本公开的电池元件具有三维结构。在三维结构中,正极与负极立体地邻接。负极形成蜂窝芯。在蜂窝芯形成有多个中空单元(贯通孔)。在多个中空单元的每一个中,例如插入贯通有柱状的正极。
蜂窝芯在其结构上可以具有高强度。因此,可以认为负极(蜂窝芯)不需要作为支撑体的集电体。正极被蜂窝芯的隔壁包围。正极被隔壁支承。可以认为,正极也不需要作为支撑体的集电体。
在本公开的三维结构中,与以往的二维结构相比,正极与负极的对置(对向)面积可能变大。通过增大对置面积,可期待电池电阻的降低。因此,可以认为,即使集电体被削减,也能够实现所期望的电池容量。
本公开的三维结构可以是在正极与负极之间不介入集电体的结构。例如,能够在正极的第2区域(从分隔件突出的区域)进行集电。例如,能够在负极(蜂窝芯)的外周壁等进行集电。即,能够在电池元件的外部配置集电构件。可以认为,通过在正极与负极之间不介入集电体,能够提高电池元件中的电极活性物质的填充率。进而可以认为,集电构件容易取下,电极活性物质的回收会变得容易。即,本公开的电池也能够具有高的再循环性。
〔2〕蜂窝芯可以具有3mm以上的高度。蜂窝芯的高度表示第1面与第2面之间的距离。
通过蜂窝芯具有3mm以上的高度,能够显著提高蜂窝芯的强度。进而,通过提高电池元件中的电极活性物质的比率,可期待电池容量的增大。
〔3〕在与第1面平行的截面中,多个中空单元分别例如可以具有900μm2以上的截面积。
通过中空单元的截面积为900μm2以上,例如可期待电池容量的增大等。
〔4〕在与第1面平行的截面中,多个中空单元分别例如可以具有四边形或六边形的轮廓。
通过使中空单元的轮廓为四边形或六边形,例如能够提高蜂窝芯中的中空单元的集成率(集成度)。通过提高集成率,例如正极与负极的对置面积可能增大。其结果,例如可期待输出的提高等。
〔5〕隔壁例如可以具有20μm~350μm的厚度。
通过隔壁的厚度为20μm以上,例如可期待蜂窝芯的强度提高等。通过隔壁的厚度为350μm以下,例如可期待电池电阻的降低等。
〔6〕电池还可以包括正极集电构件和负极集电构件。正极集电构件可以与正极的第2区域连接。负极集电构件可以与外周壁连接。
例如,可以在正极的第2区域和蜂窝芯(负极)的外周壁进行集电。在上述[6]的集电结构中,例如正极的集电面积可能变大。由此,可期待来自正极的电阻成分降低。
〔7〕电池还可以包括正极集电构件和负极集电构件。在从第1面朝向第2面的方向上,正极集电构件可以夹持着蜂窝芯与负极集电构件相对。正极集电构件可以与正极的第2区域连接。负极集电构件可以与从第2层露出的第2面连接。
例如,可以在正极的第2区域和蜂窝芯(负极)的主面进行集电。在上述〔7〕的集电结构中,构件的配置可以简化。其结果,例如可期待再循环性的提高等。
〔8〕在分隔件中,第1层包括第1绝缘材料。第2层包括第2绝缘材料。第2绝缘材料可以与第1绝缘材料不同。
通过第2绝缘材料与第1绝缘材料不同,例如第2层以及第1层的形成方法的自由度能够提高。例如,可以通过与第1层的形成方法不同的方法形成第2层。
〔9〕在本公开的电池的制造方法中,制造包括形成蜂窝芯的负极的电池。
蜂窝芯包括第1面、第2面、隔壁以及外周壁。第2面与第1面相对。隔壁形成于第1面与第2面之间。在与第1面平行的截面中,隔壁通过呈格子状延伸而分隔出多个中空单元。在与第1面平行的截面中,外周壁包围隔壁的周围。多个中空单元分别在从第1面朝向第2面的方向上贯通蜂窝芯。
本公开的电池的制造方法包括下述(A)、(B)和(C)。
(A)将负极糊料成型为蜂窝芯。
(B)形成被覆蜂窝芯的表面的分隔件。
(C)在形成分隔件后,向蜂窝芯内的中空单元注入正极糊料,由此形成正极。
分隔件以将正极和负极在空间上分离的方式形成。分隔件以包括第1层和第2层的方式形成。第1层被覆隔壁的至少一部分。第2层被覆第1面和第2面的至少一部分。
正极以包括第1区域和第2区域的方式形成。第1区域填充于中空单元。第2区域在与第1面垂直的截面中,以比分隔件的第2层更向外侧突出的方式延伸。
根据本公开的电池的制造方法,可以制造出上述〔1〕所述的电池。
〔10〕在本公开的电池的制造方法中,例如可以通过挤出成型法,将负极糊料成型为蜂窝芯。
〔11〕在本公开的电池的制造方法中,例如,可以通过从第1面或第2面将分隔件糊料吸引到蜂窝芯内而形成第1层。分隔件糊料包含第1绝缘材料。
〔12〕在本公开的电池的制造方法中,例如可以通过电沉积法将第2绝缘材料堆积于第1面及第2面,由此形成第2层。
〔13〕在本公开的电池的制造方法中,例如,第2绝缘材料可以与第1绝缘材料不同。
〔14〕本公开的电池的制造方法还可以进一步包括下述(D)。
(D)将正极集电构件与正极连接。将负极集电构件与负极连接。
正极集电构件可以与正极的第2区域连接。负极集电构件可以与外周壁连接。
〔15〕本公开的电池的制造方法还可以进一步包含下述(D)。
(D)将正极集电构件与正极连接。将负极集电构件与负极连接。
在从第1面朝向第2面的方向上,正极集电构件可以配置为夹着蜂窝芯与负极集电构件相对。正极集电构件可以与正极的第2区域连接。负极集电构件可以与从第2层露出的第2面连接。
根据与附图相关联地理解的关于本公开的以下详细说明,本公开的上述以及其他目的、特征、局面以及优点会变得明确。
附图说明
图1是表示本实施方式中的电池的一例的概略图。
图2是表示本实施方式中的负极的一例的概略图。
图3是表示与图2的xy平面平行的截面的一例的概略剖视图。
图4是表示本实施方式中的隔壁的第1例的概略剖视图。
图5是表示本实施方式中的隔壁的第2例的概略剖视图。
图6是表示与图1的yz平面平行的截面的一例的概略剖视图。
图7是表示与图1的xy平面平行的截面的一例的概略剖视图。
图8是表示本实施方式中的第2层的结构的一例的概略剖视图。
图9是表示本实施方式中的正极的一例的概略图。
图10是表示本实施方式中的正极的一例的概略剖视图。
图11是表示集电结构的第1例的概略图。
图12是表示集电结构的第2例的概略图。
图13是表示本实施方式中的电池的制造方法的一例的概略流程图。
图14是表示本实施例中的供试电池的制造过程的第1说明图。
图15是表示本实施例中的供试电池的制造过程的第2说明图。
图16是表示本实施例中的供试电池的制造过程的第3说明图。
图17是表示本实施例中的供试电池的制造过程的第4说明图。
图18是表示现有型的电池元件的一例的概略剖视图。
具体实施方式
以下,对本公开的实施方式(以下也记为“本实施方式”)进行说明。但是,以下的说明并不限定权利要求的范围。
本实施方式中的几何学用语(例如“平行”、“垂直”、“正方形”等)实质上表示处于该状态即可。本实施方式中的几何学用语不应理解为严格意义。例如“平行”表示实质上平行的状态。即,“平行”也可以稍微偏离严格意义上的“平行”状态。“实质上平行的状态”当然可以包括例如设计上、制造上等的公差、误差等。
在本实施方式中,只要没有特别排除,例如“0.1质量份~10质量份”等的记载表示包含边界值的范围。例如,“0.1质量份~10质量份”表示“0.1质量份以上且10质量份以下”的范围。
在本实施方式中,“实质上由…构成”的记载表示在不阻碍本公开的目的的范围内,除了必须成分以外,还可以包括追加的成分。例如,当然可以包括该技术领域中通常设想的成分(例如不可避免的杂质等)。
在本实施方式中,例如在通过“Li2S”等化学计量组成式来表现化合物的情况下,该化学计量组成式只不过是代表例。例如,在将硫化锂表现为“Li2S”时,硫化锂并不限定于“Li:S=2:1”的组成比,可以以任意的组成比含有Li和S。
在本实施方式中,作为电池的一例,对“锂离子电池”进行说明。但是,电池可以是任意的电池系统。本实施方式的电池可以是例如“钠离子电池”、“镍氢电池”等。
本实施方式的电池可以适用于任意的用途。本实施方式的电池例如可以在移动终端、便携式设备、定置型电力储存装置、电动汽车、混合动力汽车等中使用。
<电池>
图1是表示本实施方式中的电池的一例的概略图。
电池100包括电池元件50。电池元件50具有三维结构。电池元件50包括正极10、负极20和分隔件30。即,电池100包括正极10、负极20和分隔件30。
电池100例如也可以包括电池壳体(未图示)。电池壳体可以收纳电池元件50。电池壳体可以被密封。电池壳体也可以是例如Al层压薄膜制的袋等。电池壳体也可以是例如金属制的容器等。电池壳体可以具有任意的外形。电池壳体的外形例如可以是方形、圆筒形、硬币形、扁平形、薄形(片形)等。
《负极》
图2是表示本实施方式中的负极的一例的概略图。
负极20是具有比正极10低的电位的电极。负极20包含负极活性物质。负极20例如可以实质上由负极活性物质构成。负极20形成蜂窝芯。蜂窝芯例如也可以称为“蜂窝结构体”、“蜂窝成型体”等。图2的蜂窝芯具有圆柱状的外形。但是,蜂窝芯可以具有任意的外形。蜂窝芯的外形例如也可以是圆板状、方板状、棱柱状等。
本实施方式的蜂窝芯例如可以是负极活性物质的成型体。蜂窝芯例如可以是负极合材的成型体。负极合材除了负极活性物质以外,还可以进一步包含例如导电材料、粘合剂等。
负极活性物质例如可以是粒子。负极活性物质例如可以具有1μm~30μm的中值粒径。“中值粒径”表示在体积基准的粒度分布中,从小粒径侧起的累积粒子体积成为全部粒子体积的50%的粒径。中值粒径能够通过激光衍射式粒度分布测定装置来测定。
负极活性物质可以含有任意的成分。负极活性物质例如可以包含选自石墨、硬碳、软碳、硅、氧化硅、锡、氧化锡以及钛酸锂中的至少1种。导电材料可以包含任意的成分。导电材料例如可以含有选自炭黑(例如乙炔黑等)、碳纤维、金属粒子和金属纤维中的至少1种。导电材料的配合量可以相对于100质量份的负极活性物质例如为0.1质量份~10质量份。粘合剂可以包含任意的成分。粘合剂例如可以含有选自羧甲基纤维素(CMC)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)和聚丙烯酸(PAA)中的至少1种。粘合剂的配合量可以相对于100质量份的负极活性物质例如为0.1质量份~10质量份。
负极20(蜂窝芯)包括第1面21、第2面22、隔壁23以及外周壁24。第2面22与第1面21相对。隔壁23以及外周壁24形成于第1面21与第2面22之间。隔壁23以及外周壁24将第1面21与第2面22连接。
第1面21以及第2面22分别例如可以是平面。第1面21以及第2面22分别例如也可以不是平面。第1面21以及第2面22分别例如也可以是曲面。第1面21可以与第2面22平行。第1面21也可以不与第2面22平行。
在本实施方式中,蜂窝芯的高度(h)表示第1面21与第2面22之间的距离。在第1面21与第2面22不平行的情况下,第1面21与第2面22之间的最短距离被视为高度(h)。蜂窝芯例如可以具有3mm以上的高度(h)。通过蜂窝芯具有3mm以上的高度(h),能够显著提高蜂窝芯的强度。进而,通过提高电池元件50中的电极活性物质的比率,可期待电池容量的增大。蜂窝芯的高度(h)可以具有任意的上限。蜂窝芯例如也可以具有1000mm以下的高度(h)。蜂窝芯例如也可以具有500mm以下的高度(h)。蜂窝芯例如也可以具有100mm以下的高度(h)。蜂窝芯例如也可以具有10mm以下的高度(h)。
在图2的xy平面中,蜂窝芯具有直径(d)。直径(d)表示xy平面中的蜂窝芯的最大直径。蜂窝芯可以具有任意的直径(d)。蜂窝芯例如可以具有1mm~1000mm的直径(d)。蜂窝芯例如也可以具有10mm~100mm的直径(d)。
在本实施方式中,蜂窝芯的长宽比(h/d)表示高度(h)相对于直径(d)的比。蜂窝芯例如可以具有0.1~10的长宽比(h/d)。蜂窝芯例如也可以具有0.1~2的长宽比(h/d)。蜂窝芯例如也可以具有0.1~1的长宽比(h/d)。蜂窝芯例如也可以具有0.1~0.5的长宽比(h/d)。蜂窝芯例如也可以具有0.15~0.5的长宽比(h/d)。
图3是表示与图2的xy平面平行的截面的一例的概略剖视图。在本实施方式中,“与xy平面平行的截面”表示“与第1面21(或第2面22)平行的截面”。
在图3中,隔壁23呈格子状延伸。隔壁23分隔出多个中空单元25。隔壁23也可以被称为例如“肋”等。外周壁24包围隔壁23的周围。
中空单元25是所谓的“贯通孔”。多个中空单元25分别在从第1面21朝向第2面22的方向(图1至图3的z轴方向)上贯通蜂窝芯(负极20)。在与xy平面平行的截面中,集成有多个中空单元25。多个中空单元25可以大致等间隔地配置。中空单元25彼此的间隔也可以是随机的。
例如,在与xy平面平行的截面中,可以形成有4个至10000个中空单元25。例如,在与xy平面平行的截面中,也可以形成有10个至5000个中空单元25。例如,在与xy平面平行的截面中,也可以形成有100个至5000个中空单元25。例如,在与xy平面平行的截面中,也可以形成有500个至5000个中空单元25。例如,在与xy平面平行的截面中,也可以形成有1000个至3000个中空单元25。
在与xy平面平行的截面中,多个中空单元25例如可以具有1个/mm2至10个/mm2的数密度。多个中空单元25例如也可以具有2个/mm2至6个/mm2的数密度。
多个中空单元25的合计截面积可以相对于蜂窝芯的截面积例如具有50%~99%的面积分率。多个中空单元25的合计截面积也可以相对于蜂窝芯的截面积例如具有70%~90%的面积分率。另外,在本实施方式中,蜂窝芯的截面积与第1面21或第2面22的面积实质上为相同值。
在与xy平面平行的截面中,多个中空单元25各自能够具有任意的轮廓。多个中空单元25各自也可以具有例如圆形、多边形(三角形、八边形等)等轮廓。
图4是表示本实施方式中的隔壁的第1例的概略剖视图。图5是表示本实施方式中的隔壁的第2例的概略剖视图。
多个中空单元25各自也可以具有例如四边形或六边形的轮廓。通过中空单元25的轮廓为四边形或六边形,例如能够提高蜂窝芯中的中空单元25的集成率。通过提高集成率,例如正极10与负极20的对置面积可能增大。其结果,例如可期待输出的提高等。四边形例如包括正方形、平行四边形、菱形、梯形等。
此外,多个中空单元25的轮廓可以全部相同。多个中空单元25的轮廓也可以彼此不同。
隔壁23可以具有任意的厚度(t)。隔壁23的厚度(t)表示在与xy平面平行的截面中相邻的中空单元25彼此之间的最短距离。隔壁23例如可以具有20μm~350μm的厚度(t)。通过隔壁23的厚度(t)为20μm以上,例如可期待蜂窝芯的强度提高等。通过隔壁23的厚度(t)为350μm以下,例如可期待电池电阻的降低等。隔壁23例如也可以具有140μm以上的厚度(t)。
在与xy平面平行的截面中,多个中空单元25各自例如可以具有900μm2以上的截面积。通过中空单元25的截面积为900μm2以上,例如可期待电池容量的增大等。多个中空单元25各自例如也可以具有67600μm2以上的截面积。截面积的上限是任意的。多个中空单元25各自例如也可以具有900μm2至490000μm2的截面积。多个中空单元25各自例如也可以具有900μm2至250000μm2的截面积。通过确定截面积的上限,例如可期待电池电阻的降低等。
《分隔件》
图6是表示与图1的yz平面平行的截面的一例的概略剖视图。在本实施方式中,“与yz平面平行的截面”表示“与第1面21(或第2面22)垂直的截面”。
分隔件30将正极10与负极20在空间上分离。“空间分离的状态”表示正极10与负极20不直接接触的状态。分隔件30例如包含绝缘材料。分隔件30实质上切断正极10与负极20之间的电子传导。
分隔件30例如可以形成载体离子的传导路径。例如,锂离子电池中的载体离子为锂离子。分隔件30例如可以包含固体电解质。在分隔件30包含固体电解质的情况下,正极10和负极20也可以含有固体电解质。固体电解质例如可以包含氧化物固体电解质。固体电解质例如也可以包含硫化物固体电解质。硫化物固体电解质例如可以包含硫化磷锂(L i2S-P2S5)等。
分隔件30例如可以包含凝胶聚合物电解质。凝胶聚合物电解质例如可以包含主体聚合物和电解液(后述)。主体聚合物例如可以含有选自聚偏氟乙烯(PVDF)、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)、聚丙烯腈(PAN)和聚环氧乙烷(PEO)中的至少1种。
分隔件30包括第1层31和第2层32。第1层31被覆隔壁23的至少一部分。第1层31实质上可以被覆隔壁23的整个面。但是,只要正极10与负极20在空间上分离,第1层31也可以被覆隔壁23的一部分。
第2层32可以与第1层31连接。第2层32及第1层31可以连续。第2层32也可以不与第1层31连接。第2层32也可以与第1层31不连续。例如,也可以在第2层32与第1层31之间存在间隙。
第2层32被覆第1面21以及第2面22的至少一部分。第2层32例如也可以被覆第1面21和第2面22这两者。第2层32例如也可以仅被覆第1面21。第2层32例如也可以实质上被覆第1面21的整个面。第2层32例如也可以被覆第1面21的一部分。第2层32例如也可以仅被覆第2面22。第2层32例如也可以实质上被覆第2面22的整个面。第2层32例如也可以被覆第2面22的一部分。
(第1层)
第1层31在中空单元25的内部将正极10与负极20分离。第1层31包含第1绝缘材料。第1层31可以实质上由第1绝缘材料构成。第1层31除了第1绝缘材料之外,例如还可以包含粘合剂等。第1绝缘材料例如可以是粒子等。第1绝缘材料例如可以具有10nm~1μm的中值粒径。第1绝缘材料可以包含任意的成分。第1绝缘材料例如可以包含选自氧化铝、勃姆石、二氧化钛、氧化镁和氧化锆中的至少1种。粘合剂可以包含任意的成分。粘合剂例如可以含有选自PVDF、PVDF-HFP和聚四氟乙烯(PTFE)中的至少1种。粘合剂的配合量可以相对于100质量份的第1绝缘材料例如为1质量份~10质量份。
第1层31可以具有任意的厚度。第1层31的厚度表示图6的y轴方向的尺寸。第1层31例如可以具有1μm~100μm的厚度。第1层31例如也可以具有10μm~30μm的厚度。
图7是表示与图1的xy平面平行的截面的一例的概略剖视图。
在与xy平面平行的截面中,第1层31的面积分率相对于中空单元25的截面积例如可以为1%~50%。第1层31的面积分率例如也可以为1%~20%。第1层31的面积分率例如也可以为1%~10%。
例如,一部分的中空单元25可以仅填充有第1绝缘材料。例如,如图7所示,与外周壁24相邻的中空单元25可以仅由第1绝缘材料充满。由此,例如可期待电池元件50的强度提高等。
(第2层)
第2层32在中空单元25的外部将正极10与负极20分离。第2层32包含第2绝缘材料。第2绝缘材料例如可以与第1绝缘材料相同。第2绝缘材料例如也可以与第1绝缘材料不同。通过第2绝缘材料与第1绝缘材料不同,例如能够提高第2层32以及第1层31的形成方法的自由度。例如,可以通过与第1层31的形成方法不同的方法形成第2层32。
第2层32可以实质上由第2绝缘材料构成。第2层32除了第2绝缘材料以外,还可以进一步含有其他成分。第2绝缘材料例如可以是粒子等。第2绝缘材料例如可以具有10nm~1μm的中值粒径。第2绝缘材料可以包含任意的成分。第2绝缘材料例如可以含有选自聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、PTFE、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和PAA中的至少1种。
第2层32可以具有任意的厚度。第2层32的厚度表示图6的z轴方向的尺寸。第2层32的厚度例如可以与第1层31的厚度实质上相同。第2层32的厚度例如也可以与第1层31的厚度不同。例如,第2层32的厚度可以大于第1层31的厚度。第2层32例如可以具有1μm~100μm的厚度。第2层32例如也可以具有10μm~30μm的厚度。
第2层32中的载体离子的透过性可以与第1层31中的载体离子的透过性实质上相同。第2层32中的载体离子的透过性也可以与第1层31中的载体离子的透过性不同。例如,第2层32中的载体离子的透过性可以低于第1层31中的载体离子的透过性。由此,例如可期待伴随充放电(膨胀收缩),结构变化被缓和。载体离子的透过性可以通过例如各层的空隙率、各层的厚度、各层的构成材料(材质、粒径等)等进行调整。
图8是表示本实施方式中的第2层的结构的一例的概略剖视图。
在图8中,与图6同样地,示出了与yz平面平行的截面。在图8中,第2层32与第1层31的边界附近被放大示出。
第2层32的厚度例如可以在整体上大致均匀。第2层32的厚度例如也可以局部地变化。例如,如图8所示,第2层32可以在z轴方向上向外侧突出。第2层32例如也可以具有带圆角的形状。通过第2层32具有带圆角的形状,例如可期待缓和伴随充放电(膨胀收缩)的应力。“带有圆角的形状”表示在与yz平面平行的截面中具有曲线形状且不具有成为顶点的角的形状。带圆角的形状例如可以包括圆弧、椭圆弧、双曲线等。
《正极》
正极10是具有比负极20高的电位的电极。如图6所示,正极10包括第1区域11和第2区域12。第1区域11填充于中空单元25。第1区域11实质上也可以充满中空单元25。第1区域11可以是多孔质。例如,可以在第1区域11内形成贯通孔等。
图9是表示本实施方式中的正极的一例的概略图。
图9示出了与xy平面平行的截面。例如,第1区域11可以具有与中空单元25的轮廓相似的形状。例如,在图9的例子中,中空单元25的轮廓为四边形(正方形),第1区域11也为四边形(正方形)。第1区域11也可以具有与中空单元25的轮廓不相似的形状。例如,也可以是中空单元25为多边形,第1区域11为圆形等。
在与xy平面平行的截面中,第1区域11的面积分率(面积分数)相对于中空单元25的截面积例如可以为50%~99%。第1区域11的面积分率例如也可以为80%~99%。第1区域11的面积分率例如也可以为90%~99%。
如图6所示,第2区域12在与yz平面平行的截面中,以比分隔件30的第2层32更向外侧突出的方式延伸。即,第2区域12包括比第2层32更向z轴方向突出的部分。第2区域12也可以被覆第2层32的表面。例如,可以在第2区域12连接正极集电构件41。第2区域12也可以是多孔质。
图10是表示本实施方式中的正极的一例的概略剖视图。
只要第2区域12包括比第2层32更向z轴方向突出的部分,第2区域12就可以也包括不比第2层32更向z轴方向突出的部分。例如,可以在第1面21侧形成第2区域12,在第2面22侧不形成第2区域12。在图10的结构中,例如,可以在第1面21侧的第2区域12连接正极集电构件41,在第2面22侧的第2面22连接负极集电构件42。
第1区域11可以具有与第2区域12相同的组成。第1区域11也可以具有与第2区域12不同的组成。第1区域11和第2区域12分别包含正极活性物质。第1区域11以及第2区域12分别例如也可以实质上由正极活性物质构成。第1区域11以及第2区域12分别例如也可以包含正极合剂。正极合剂除了正极活性物质以外,还可以进一步包含例如导电材料和粘合剂等。
正极活性物质例如可以是粒子。正极活性物质例如可以具有1μm~30μm的中值粒径。正极活性物质可以包含任意的成分。正极活性物质例如可以包含选自钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂和磷酸铁锂中的至少1种。导电材料可以包含任意的成分。导电材料例如可以包含选自炭黑、碳纤维、金属粒子和金属纤维中的至少1种。导电材料的配合量可以相对于100质量份的正极活性物质例如为0.1质量份~10质量份。粘合剂可以包含任意的成分。粘合剂例如可以包含选自PVDF、PVDF-HFP、PTFE、CMC和PAA中的至少1种。粘合剂的配合量可以相对于100质量份的正极活性物质例如为0.1质量份~10质量份。
《电解液》
电池100可以进一步包含电解液。电解液包含支持电解质和溶剂。支持电解质溶解于溶剂中。支持电解质可以包含任意的成分。支持电解质例如可以包含选自LiPF6、LiBF4和Li(FSO2)2N中的至少1种。支持电解质的浓度例如可以为0.5mol/kg~2mol/kg。
溶剂为非质子性。溶剂可以包含任意的成分。溶剂例如可以包含选自碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)中的至少1种。
电解液除了支持电解质和溶剂以外,还可以进一步包含各种添加剂。添加剂例如可以包含选自碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)、1,3-丙磺酸内酯(PS)、环己基苯(CHB)、叔戊基苯(TAB)和双草酸硼酸锂(Li BOB)中的至少1种。
《集电结构》
例如,如图6等所示,电池100可以进一步包括正极集电构件41和负极集电构件42。正极集电构件41将正极10与外部端子(未图示)电连接。正极集电构件41本身也可以兼作外部端子。正极集电构件41例如可以包含金属网、金属箔、金属线等。正极集电构件41例如也可以包含Al、镍(Ni)、不锈钢(SUS)等。
负极集电构件42将负极20与外部端子电连接。负极集电构件42自身也可以兼作外部端子。负极集电构件42例如可以包含金属网、金属箔、金属线等。负极集电构件42例如也可以包含Ni、Cu等。
图11是表示集电结构的第1例的概略图。
正极集电构件41可以在蜂窝芯的高度方向(z轴方向)上配置于蜂窝芯的两侧。如图6所示,正极集电构件41与正极10的第2区域12连接。例如,正极集电构件41可以粘接于第2区域12。例如,正极集电构件41也可以压接于第2区域12。例如,正极集电构件41也可以熔接于第2区域12。
负极集电构件42可以与蜂窝芯(负极20)的外周壁24连接。负极集电构件42可以遍及外周壁24的整周地延伸。例如,负极集电构件42可以粘接于蜂窝芯。例如,负极集电构件42也可以压接于蜂窝芯。例如,负极集电构件42也可以熔接于蜂窝芯。例如,负极集电构件42也可以焊接于蜂窝芯。
在图6和图11的集电结构中,正极10的集电面积可能变大。由此,可期待来自正极的电阻成分降低。
图12是表示集电结构的第2例的概略图。
在从第1面21朝向第2面22的方向(z轴方向)上,正极集电构件41可以夹着蜂窝芯与负极集电构件42相对。如图10所示,在第1面21侧,正极集电构件41可以与正极10的第2区域12连接。负极集电构件42可以与从分隔件30的第2层32露出的第2面22连接。
在图10和图12的集电结构中,构件的配置可以简化。其结果,例如可期待再循环性的提高等。
<电池的制造方法>
图13是表示本实施方式中的电池的制造方法的一例的概略流程图。电池的制造方法包括“(A)蜂窝芯的成型”、“(B)分隔件的形成”,和“(C)正极的形成”。电池的制造方法还可以进一步包括“(D)集电构件的连接”和“(E)电解液的浸渍”。
《(A)蜂窝芯的成型》
电池的制造方法包括将负极糊料成型为蜂窝芯。“糊料”表示固体颗粒分散在液体分散介质中的分散体系。糊料例如也可以称为“浆料”、“悬浊液”等。
负极糊料例如可以通过将负极活性物质、粘合剂和分散介质混合来制备。本实施方式的混合操作可以使用任意的混合机、搅拌机、分散机等。例如,可以使用行星式混合器、超声波流量计等。负极活性物质和粘合剂的详细情况如上所述。分散介质例如可根据粘合剂等的种类而选择适当的材料。分散介质例如可以是水等。负极糊料的固体成分率例如可以为50%~70%。“固体成分率”表示分散介质以外的成分的合计质量分率。
蜂窝芯(负极20)的详细情况如上所述。通过任意的方法,可以将负极糊料成型为蜂窝芯。例如,可以通过挤出成型法等将负极糊料成型为蜂窝芯。例如,准备蜂窝芯成型用的模具(压模)。负极糊料被压缩,从模具挤出,由此形成湿润成型体。通过干燥湿润成型体,可以形成蜂窝芯。本实施方式的干燥操作可以使用任意的干燥机。例如,可以使用热风干燥机、红外线干燥机等。
《(B)分隔件的形成》
电池的制造方法包括形成被覆蜂窝芯的表面的分隔件30。分隔件30以包括第1层31和第2层32的方式形成。第1层31和第2层32可以实质上同时形成。第1层31和第2层32也可以依次形成。
各层通过任意的方法形成。第1层31的形成方法可以与第2层32的形成方法相同。第1层31的形成方法也可以与第2层32的形成方法不同。
例如,可以制备分隔件糊料。分隔件糊料例如可以通过将第1绝缘材料、粘合剂和分散介质混合来制备。第1绝缘材料和粘合剂的详细情况如上所述。分散介质可以根据例如粘合剂的种类等选择适当的材料。分散介质例如可以是N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等。分隔件糊料的固体成分率例如可以为40%~70%。
例如,可以将分隔件糊料注入到蜂窝芯内。例如,可以使用注射器等。注射器包括筒和柱塞。例如,将蜂窝芯固定在筒内。在筒内,在蜂窝芯与柱塞之间配置分隔件糊料。通过柱塞将分隔件糊料压入蜂窝芯(中空单元25)内。注入后,将分隔件糊料干燥。由此,能够形成第1层31。第1层31以被覆隔壁23的至少一部分的方式形成。例如,可以通过反复进行注入操作来调整第1层31的厚度。
例如,也可以将分隔件糊料吸引到蜂窝芯内。例如,通过真空泵从蜂窝芯的第1面21或第2面22吸引分隔件糊料。吸引后,对分隔件糊料进行干燥。由此,能够形成被覆隔壁23的第1层31。例如,可以通过反复进行吸引操作来调整第1层31的厚度。
例如,可以准备包含第2绝缘材料的电沉积涂料。例如,蜂窝芯的第1面21和第2面22中的至少一方浸渍于电沉积涂料。在蜂窝芯与对电极之间施加规定的电压,由此在蜂窝芯堆积第2绝缘材料。电沉积后,对电沉积涂料进行干燥。由此,形成第2层32。第2层32以被覆第1面21和第2面22中的至少一方的方式形成。例如,可以通过电沉积时间等来调整第2层32的厚度。
《(C)正极的形成》
电池的制造方法包括:在形成分隔件30后,向蜂窝芯内的中空单元25注入正极糊料,由此形成正极10。正极10以包括第1区域11和第2区域12的方式形成。第1区域11和第2区域12可以实质上同时形成。第1区域11和第2区域12也可以依次形成。
正极糊料例如可以通过将正极活性物质、导电材料、粘合剂和分散介质混合来制备。正极活性物质、导电材料和粘合剂的详细情况如上所述。分散介质例如可根据粘合剂的种类等选择适当的材料。分散介质例如可以是NMP等。正极糊料的固体成分率例如可以为50%~80%。
例如,可以将正极糊料注入到蜂窝芯内。例如,可以与分隔件30的形成方法同样地使用注射器等。例如,也可以将正极糊料吸引到蜂窝芯内。例如,可以与分隔件30的形成方法同样地使用真空泵等。在注入或吸引后,对正极糊料进行干燥。
正极糊料的一部分被填充到中空单元25中。由此形成第1区域11。例如,从中空单元25吐出的正极糊料可以形成第2区域12。例如,也可以通过另外涂布正极糊料来形成第2区域12。第2区域12在与第1面21垂直的截面(例如图6)中形成为比分隔件30的第2层32更向外侧突出。此时,第2层32(分隔件30)能够阻碍第2区域12(正极10)与第1面21等(负极20)的短路。第2区域12(正极10)也可以以被覆第2层32(分隔件30)的方式形成。通过以上方法,形成电池元件50。
《(D)集电构件的连接》
电池的制造方法还可以进一步包括将正极集电构件41与正极10连接、以及将负极集电构件42与负极20连接。
正极集电构件41和负极集电构件42的详细情况如上所述。例如,作为正极集电构件41,可以准备Al箔、Al网等。例如,可以将正极集电构件41粘接于第2区域12。为了将正极集电构件41与第2区域12粘接,例如可以使用正极糊料等。
例如,作为负极集电构件42,可以准备Ni扁线(Ni平线)等。例如,可以将Ni扁线卷绕于外周壁24。例如,也可以通过电阻焊接将负极集电构件42焊接于外周壁24。
《(E)电解液的浸渍》
电池的制造方法可以包括使电解液含浸于电池元件50。例如,准备电池壳体。电池壳体的详细情况如上所述。电池元件50被收纳于电池壳体。
准备电解液。电解液的详细情况如上所述。将规定量的电解液注入电池壳体内。由此,能够使电解液含浸于电池元件50。在注入电解液后,电池壳体被密封。通过以上方法,制造电池100。
[实施例]
以下,对本公开的实施例(以下也记为“本实施例”)进行说明。但是,以下的说明并不限定权利要求的范围。
<供试电池的制造>
根据下述步骤,制造No.1~No.8的供试电池。
《(A)蜂窝芯的成型》
准备下述材料。
负极活性物质:石墨(中值粒径15μm)
粘合剂:CMC
分散介质:离子交换水
通过将100质量份的负极活性物质、10质量份的粘合剂、以及60质量份的分散介质混合,制备负极糊料。
准备蜂窝芯成型用的模具。压缩负极糊料,从模具挤出,由此形成湿润成型体。通过干燥湿润成型体,形成蜂窝芯(负极20)。干燥温度为120℃。干燥时间为3小时。
图14是表示本实施例中的供试电池的制造过程的第1说明图。
图14的上段是照片图像。图14的中段是与第1面21平行的截面的光学显微镜图像。图14的下段是概略图。
如图14的照片图像所示,本实施例中的蜂窝芯为圆柱状。蜂窝芯的直径(d)为20mm。No.1中的蜂窝芯的高度(h)为10mm。
中空单元25的截面形状为正方形。正方形的一边的长度为260μm。隔壁23的厚度(t)为140μm。蜂窝芯的密度根据材料的质量和尺寸估算为1.24g/cm3。
《(B)分隔件的形成》
准备下述材料。
第1绝缘材料:勃姆石(中值粒径100nm)
粘合剂:PVDF(制品名“KF聚合物”、等级“#8500”、クレハ社制造)
分散介质:NMP
通过将45质量份的第1绝缘材料、4质量份的粘合剂、以及40质量份的分散介质混合,制备分隔件糊。4g到5g左右的分隔件糊料载置于蜂窝芯的第1面21。通过真空泵,从第2面22侧将分隔件糊剂吸引到蜂窝芯内。由此,在隔壁23上涂布分隔件糊料。吸引后,对分隔件糊料进行干燥。由此,形成第1层31。干燥温度为120℃。干燥时间为15分钟。在分隔件糊料干燥后,一部分的中空单元25由第1绝缘材料堵塞。因此,通过对第1面21以及第2面22进行研磨,从而使中空单元25开口。
图15是表示本实施例中的供试电池的制造过程的第2说明图。
图15的上段是照片图像。图15的中段是与第1面21平行的截面的光学显微镜图像。图15的下段是概略图。
如图15的光学显微镜图像所示,第1层31被覆隔壁23。在本实施例中,第1层31的厚度约为20μm。
准备电沉积涂料(制品名“ELECOATPI”、シミズ社制造)。电沉积涂料包含分散质和分散介质。分散质包含树脂粒子(聚酰亚胺)。分散介质包含水。树脂粒子相当于第2绝缘材料。作为负极集电构件42,准备了Ni扁线(厚度50μm、宽度3mm)。负极集电构件42遍及一周地卷绕于蜂窝芯的外周壁24。通过电阻焊接,负极集电构件42焊接于外周壁24。负极集电构件42与电源连接。蜂窝芯浸渍在电沉积涂料中。以蜂窝芯成为阴极的方式施加30V的电压。进行两分钟电沉积。由此,通过在第1面21和第2面22堆积第2绝缘材料,从而形成了第2层32。电沉积后,用水轻轻地清洗蜂窝芯,由此实质上除去了多余的电沉积涂料。清洗后,对蜂窝芯实施热处理。热处理温度为180℃。热处理时间为1小时。
图16是表示本实施例中的供试电池的制造过程的第3说明图。
图16的上段是照片图像。图16的中段是蜂窝芯的上表面的光学显微镜图像。图16的下段是概略图。
如图16的光学显微镜图像所示,第2层32被覆第1面21和第2面22。第2层32与第1层31连接。
《(C)正极的形成》
准备下述材料。
正极活性物质:钴酸锂(中值粒径10μm)
导电材料:乙炔黑
粘合剂:PVDF(制品名“KF聚合物”、等级“#1300”、クレハ社制造)
分散介质:NMP
通过将64质量份的正极活性物质、4质量份的导电材料、2质量份的粘合剂、以及30质量份的分散介质混合,制备正极糊料。准备塑料制的注射器。在注射器的筒内固定有蜂窝芯。在筒内,在蜂窝芯与柱塞之间配置有约3.5g的正极糊料。通过柱塞将正极糊料压入蜂窝芯内。即,将正极糊料填充到中空单元25中。在正极糊料从与压入侧相反一侧的开口部吐出的时刻,柱塞的压入停止。填充正极糊料之后,从筒内取出蜂窝芯。对蜂窝芯进行干燥。干燥温度为120℃。干燥时间为30分钟。通过以上方法,形成正极10。正极10的密度根据材料的质量和尺寸等估算为1.95g/cm3。通过以上方法,形成电池元件50。
图17是表示本实施例中的供试电池的制造过程的第4说明图。
图17的上段是照片图像。图17的中段是与第1面21平行的截面的光学显微镜图像。图17的下段是概略图。
正极10包括第1区域11和第2区域12。如图17的光学显微镜图像所示,第1区域11填充于中空单元25。第2区域12以从分隔件30的第2层32向外侧突出的方式延伸。第2区域12被覆第2层32。
《(D)集电构件的连接》
作为正极集电构件41,准备了Al箔(厚度15μm)。通过冲裁加工,将正极集电构件41加工成圆形(直径25mm)。在蜂窝芯的高度方向上,在蜂窝芯的两侧分别配置有正极集电构件41。通过约0.5g的正极糊料,正极集电构件41粘接于第2区域12(正极10)。
如上所述,在本实施例中,在形成第2层32时(电沉积时),负极集电构件42与外周壁24(负极20)连接。
作为外部端子,准备了SUS片。在正极集电构件41和负极集电构件42分别焊接有SUS片。
《(E)电解液的浸渍》
准备包含下述成分的电解液。
支持电解质:LiPF6(浓度1mоl/kg)
溶剂:EC/EMC/DMC=1/1/1(体积比)
作为电池壳体,准备了Al层压膜制的袋。电池元件50被收纳于电池壳体。将5g电解液注入电池壳体中。注入电解液后,利用真空密封剂密封电池壳体。根据以上方法,制造出No.1的供试电池。
如下述表1所示,除了变更蜂窝芯的高度(h)、隔壁23的厚度(t)、中空单元25的截面积以外,与No.1同样地制造出No.2~No.9的供试电池。
<充放电试验>
根据下述条件,测定各供试电池的放电容量。结果如下述表1所示。
充电:CCCV方式、CC电流200mA、CV电压4.2V、终止电流10mA
放电:CCCV方式、CC电流200mA、CV电压3V、终止电流10mA
“CCCV方式”表示恒流恒压方式。“CC电流”表示恒流充电时的电流。“CV电压”表示恒压充电时的电压。在恒压充电或恒压放电中,电流衰减。在电流衰减到“终止电流”的时刻,停止充电或放电。
[表1]
<结果>
如上述表1所示,本实施例中的供试电池能够充放电。在本实施例中,在电池元件50的外部配置有集电构件(集电体)。因此,可以认为集电构件的拆卸容易,再循环性优异。进而,由于正极10与负极20立体地邻接,因此正极10与负极20的对置面积较大。因此,可以认为即使集电体被削减,也能够实现所期望的电池电阻。由上可以认为,本实施例中的供试电池具有能够削减集电体的结构。
No.6的隔壁23的厚度(t)小于20μm。在No.6中,由于在充放电时发生了短路,因此无法测定放电容量。在充放电试验后,将供试电池解体,确认电池要素50。其结果,确认了隔壁23的一部分破损。可以认为,在充电时,负极活性物质膨胀,由此对隔壁23施加应力。例如,可考虑根据充电时的压力来设定隔壁23的厚度(t)。
No.7的隔壁23的厚度(t)超过350μm。No.7中,充电容量和放电容量少。No.7中,容量减少的原因不明。虽然终归只是推定,但例如可考虑如下。即,可以认为,隔壁23的厚度(t)和中空单元25的截面积变大,由此离子传导电阻增大,充放电反应变得不活跃。例如,可考虑调整隔壁23的厚度(t)及中空单元25的截面积以成为所期望的离子传导电阻。
在No.8和No.9中,蜂窝芯的高度(h)小于3mm。在No.8中,由于在充放电时发生了短路,因此无法测定放电容量。在No.9中,在向蜂窝芯注入正极糊料时,蜂窝芯破损,因此无法测定放电容量。
根据以上结果,例如可以认为,通过调整蜂窝芯的高度(h)、隔壁23的厚度(t)以及中空单元25的截面积,能够提供具有所期望的性能的电池。
本实施方式和本实施例在所有方面都是例示。本实施方式和本实施例并不是限制性的。例如,从本实施方式和本实施例提取任意的结构,将它们任意地组合,也最初设定的。
基于权利要求书的记载而确定的技术范围包含与权利要求书的记载等同的意义上的全部变更。而且,基于权利要求书的记载而确定的技术范围也包含与权利要求书的记载等同的范围内的全部变更。
Claims (15)
1.一种电池,
包括正极、负极,和分隔件,
所述负极形成蜂窝芯,
所述蜂窝芯包括第1面、第2面、隔壁以及外周壁,
所述第2面与所述第1面相对,
所述隔壁形成在所述第1面与所述第2面之间,
在与所述第1面平行的截面中,所述隔壁通过呈格子状延伸而分隔出多个中空单元,
在与所述第1面平行的所述截面中,所述外周壁包围所述隔壁的周围,
多个所述中空单元各自在从所述第1面朝向所述第2面的方向上贯通所述蜂窝芯,
所述分隔件在空间上分离所述正极和所述负极,
所述分隔件包括第1层和第2层,
所述第1层被覆所述隔壁的至少一部分,
所述第2层被覆所述第1面和所述第2面的至少一部分,
所述正极包括第1区域和第2区域,
所述第1区域填充于所述中空单元,
所述第2区域在与所述第1面垂直的截面中,以比所述分隔件的所述第2层更向外侧突出的方式延伸。
2.根据权利要求1所述的电池,
所述蜂窝芯具有3mm以上的高度,
所述高度表示所述第1面与所述第2面之间的距离。
3.根据权利要求1或2所述的电池,
在与所述第1面平行的所述截面中,多个所述中空单元各自具有900μm2以上的截面积。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的电池,
在与所述第1面平行的所述截面中,多个所述中空单元各自具有四边形状或六边形状的轮廓。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的电池,
所述隔壁具有20μm~350μm的厚度。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的电池,
进一步包括正极集电构件和负极集电构件,
所述正极集电构件与所述正极的所述第2区域连接,
所述负极集电构件与所述外周壁连接。
7.根据权利要求1~5中任一项所述的电池,
进一步包括正极集电构件和负极集电构件,
在从所述第1面朝向所述第2面的所述方向上,所述正极集电构件夹着所述蜂窝芯与所述负极集电构件相对,
所述正极集电构件与所述正极的所述第2区域连接,
所述负极集电构件与从所述第2层露出的所述第2面连接。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的电池,
在所述分隔件中,
所述第1层包含第1绝缘材料,
所述第2层包含第2绝缘材料,
所述第2绝缘材料与所述第1绝缘材料不同。
9.一种电池的制造方法,所述电池包括形成蜂窝芯的负极,
所述蜂窝芯包括第1面、第2面、隔壁以及外周壁,
所述第2面与所述第1面相对,
所述隔壁形成在所述第1面与所述第2面之间,
在与所述第1面平行的截面中,所述隔壁通过呈格子状延伸而分隔出多个中空单元,
在与所述第1面平行的所述截面中,所述外周壁包围所述隔壁的周围,
多个所述中空单元各自在从所述第1面朝向所述第2面的方向上贯通所述蜂窝芯,
所述电池的制造方法包括:
(A)将负极糊料成型为所述蜂窝芯;
(B)形成被覆所述蜂窝芯的表面的分隔件;以及
(C)在形成所述分隔件后,向所述蜂窝芯内的所述中空单元注入正极糊料,由此形成正极,
所述分隔件以将所述正极和所述负极在空间上分离的方式形成,
所述分隔件以包括第1层和第2层的方式形成,
所述第1层被覆所述隔壁的至少一部分,
所述第2层被覆所述第1面和所述第2面的至少一部分,
所述正极以包括第1区域和第2区域的方式形成,
所述第1区域填充于所述中空单元,
所述第2区域在与所述第1面垂直的截面中,以比所述分隔件的所述第2层更向外侧突出的方式延伸。
10.根据权利要求9所述的电池的制造方法,
所述负极糊料通过挤出成型法成型为所述蜂窝芯。
11.根据权利要求9或10所述的电池的制造方法,
通过从所述第1面或所述第2面,将分隔件糊料吸引到所述蜂窝芯内,形成所述第1层,
所述分隔件糊料包含第1绝缘材料。
12.根据权利要求9~11中任一项所述的电池的制造方法,
第2绝缘材料通过电沉积法堆积于所述第1面和所述第2面,由此形成所述第2层。
13.根据权利要求12所述的电池的制造方法,
所述第2绝缘材料与所述第1绝缘材料不同。
14.根据权利要求9~13中任一项所述的电池的制造方法,
进一步包括:
(D)将正极集电构件与所述正极连接;以及
(E)将负极集电构件与所述负极连接,
所述正极集电构件与所述正极的所述第2区域连接,
所述负极集电构件与所述外周壁连接。
15.根据权利要求9~13中任一项所述的电池的制造方法,
进一步包括:
(D)将正极集电构件与所述正极连接;以及
(E)将负极集电构件与所述负极连接,
在从所述第1面朝向所述第2面的所述方向上,所述正极集电构件配置为夹着所述蜂窝芯而与所述负极集电构件相对,
所述正极集电构件与所述正极的所述第2区域连接,
所述负极集电构件与从所述第2层露出的所述第2面连接。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020-116213 | 2020-07-06 | ||
JP2020116213A JP7327302B2 (ja) | 2020-07-06 | 2020-07-06 | 電池およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113903923A true CN113903923A (zh) | 2022-01-07 |
CN113903923B CN113903923B (zh) | 2023-12-29 |
Family
ID=79020276
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110757875.6A Active CN113903923B (zh) | 2020-07-06 | 2021-07-05 | 电池及其制造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220006095A1 (zh) |
JP (1) | JP7327302B2 (zh) |
KR (1) | KR20220005399A (zh) |
CN (1) | CN113903923B (zh) |
DE (1) | DE102021117245A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116759652B (zh) * | 2023-08-16 | 2023-10-27 | 江苏天合储能有限公司 | 裸电芯、锂电池、裸电芯制造工艺及锂电池制造工艺 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001126736A (ja) * | 1999-10-27 | 2001-05-11 | Inoac Corp | リチウムイオン二次電池の電極用ハニカム構造集電体、リチウムイオン二次電池の電極及びリチウムイオン二次電池の電極用ハニカム構造集電体の製造方法 |
CN106797008A (zh) * | 2014-10-17 | 2017-05-31 | 丰田自动车株式会社 | 非水电解质二次电池及其制造方法 |
JP2019075198A (ja) * | 2017-10-12 | 2019-05-16 | 株式会社豊田中央研究所 | 二次電池及びその製造方法 |
CN109817885A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-05-28 | 湖北锂诺新能源科技有限公司 | 一种高性能蜂窝状锂离子纽扣电池 |
CN109980291A (zh) * | 2019-04-01 | 2019-07-05 | 浙江工业大学 | 一种圆柱型锂硫电池的电芯及其制备方法和应用 |
CN110085905A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-02 | 湖北锂诺新能源科技有限公司 | 一种蜂窝结构锂离子电池及其制备方法 |
US20190312256A1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-10-10 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Secondary battery and method for manufacturing same |
US20200161663A1 (en) * | 2019-01-30 | 2020-05-21 | Danilo Patricio Cabrera | Honeycomb Electrode Secondary Battery |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8216712B1 (en) * | 2008-01-11 | 2012-07-10 | Enovix Corporation | Anodized metallic battery separator having through-pores |
CN102208580A (zh) | 2011-04-26 | 2011-10-05 | 广州市云通磁电有限公司 | 一种蜂窝结构动力电池组合装置及制造方法 |
JP2015515723A (ja) | 2012-04-02 | 2015-05-28 | セラマテック・インク | 非極性アルカリ金属イオン伝導ハニカム構造セパレーターを有する電池 |
JP7036652B2 (ja) | 2018-04-06 | 2022-03-15 | トヨタ自動車株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
JP7258335B2 (ja) | 2019-01-25 | 2023-04-17 | 株式会社サンセイアールアンドディ | 遊技機 |
JP7211119B2 (ja) * | 2019-01-30 | 2023-01-24 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池及び二次電池の製造方法 |
-
2020
- 2020-07-06 JP JP2020116213A patent/JP7327302B2/ja active Active
-
2021
- 2021-07-01 US US17/365,635 patent/US20220006095A1/en active Pending
- 2021-07-01 KR KR1020210086588A patent/KR20220005399A/ko not_active Application Discontinuation
- 2021-07-05 CN CN202110757875.6A patent/CN113903923B/zh active Active
- 2021-07-05 DE DE102021117245.4A patent/DE102021117245A1/de active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001126736A (ja) * | 1999-10-27 | 2001-05-11 | Inoac Corp | リチウムイオン二次電池の電極用ハニカム構造集電体、リチウムイオン二次電池の電極及びリチウムイオン二次電池の電極用ハニカム構造集電体の製造方法 |
CN106797008A (zh) * | 2014-10-17 | 2017-05-31 | 丰田自动车株式会社 | 非水电解质二次电池及其制造方法 |
JP2019075198A (ja) * | 2017-10-12 | 2019-05-16 | 株式会社豊田中央研究所 | 二次電池及びその製造方法 |
US20190312256A1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-10-10 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Secondary battery and method for manufacturing same |
US20200161663A1 (en) * | 2019-01-30 | 2020-05-21 | Danilo Patricio Cabrera | Honeycomb Electrode Secondary Battery |
CN109817885A (zh) * | 2019-03-15 | 2019-05-28 | 湖北锂诺新能源科技有限公司 | 一种高性能蜂窝状锂离子纽扣电池 |
CN109980291A (zh) * | 2019-04-01 | 2019-07-05 | 浙江工业大学 | 一种圆柱型锂硫电池的电芯及其制备方法和应用 |
CN110085905A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-02 | 湖北锂诺新能源科技有限公司 | 一种蜂窝结构锂离子电池及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7327302B2 (ja) | 2023-08-16 |
DE102021117245A1 (de) | 2022-01-13 |
JP2022014066A (ja) | 2022-01-19 |
US20220006095A1 (en) | 2022-01-06 |
CN113903923B (zh) | 2023-12-29 |
KR20220005399A (ko) | 2022-01-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100399603C (zh) | 一种非水溶液电化学器件极片及其制造方法 | |
US20110250485A1 (en) | Secondary battery | |
JP6628289B2 (ja) | メッシュ形態の集電体を含む負極、これを含むリチウム二次電池及びこの製造方法 | |
US10211440B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP5818078B2 (ja) | 非水電解質二次電池の製造方法 | |
CN112864546B (zh) | 非水电解质二次电池 | |
KR101846767B1 (ko) | 비수 전해질 2차 전지 | |
KR102243458B1 (ko) | 비수 전해질 이차전지, 및, 비수 전해질 이차전지의 제조 방법 | |
JP5025936B2 (ja) | 電子部品用電極−多孔質シート複合体の製造方法 | |
JP5999433B2 (ja) | 非水電解液二次電池及びその製造方法 | |
JP2000268813A (ja) | 電池及びキャパシタの電極構造、並びに電極の製造方法 | |
CN113903923B (zh) | 电池及其制造方法 | |
JP2017220380A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
CN105051949B (zh) | 非水电解质二次电池用负极及非水电解质二次电池 | |
JP2016134296A (ja) | セパレータ一体型電極、及びその製造方法、並びにこれを有するリチウムイオン二次電池 | |
JP6894947B2 (ja) | 蓄電デバイスの電極の製造方法および蓄電デバイスの電極 | |
JP6135981B2 (ja) | 蓄電素子及び車載用蓄電池システム | |
CN109844999B (zh) | 蓄电元件和蓄电元件的制造方法 | |
JP7318599B2 (ja) | 電池 | |
KR101749898B1 (ko) | 전기 화학 응용 제품용 3차원형 전극 기체를 이용하는 전극의 제조 방법 | |
JP2022022761A (ja) | 電池 | |
JP6585842B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP2022014065A (ja) | 電池 | |
KR20220147026A (ko) | 비수전해질 이차 전지 | |
CN116598414A (zh) | 电池及其制造方法 |
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 |