CN117673431A - 电池的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池的制造方法,提供能够以高生产率得到具备具有粘接层的卷绕电极体的电池的技术。在此公开的电池(100)的制造方法包括:在第一隔膜(71)的表面形成第一粘接层(81)的第一形成工序(S1);在正极片(22)的表面形成第二粘接层(82)的第二形成工序(S2);以及将第一隔膜(71)、正极片(22)、第二隔膜(72)及负极片(24)层叠的层叠工序(S3)。
Description
技术领域
本公开涉及电池的制造方法。
背景技术
在日本专利第5328034号公报中,公开了隔膜通过该隔膜所具备的粘接性树脂与正极片和负极片中的至少一方粘接而一体化的卷绕电极体组。记载了该卷绕电极体组可以通过具有如下工序的制造方法来制造:使用预先具备粘接性树脂的隔膜来形成卷绕电极体组的工序;以及对卷绕电极体组实施加热冲压,将正极片和负极片中的至少一方与隔膜一体化的工序。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5328034号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,需要进一步开发能够以高生产率得到具备具有粘接层的卷绕电极体的电池的技术。
用于解决课题的手段
在此公开的电池的制造方法是具备卷绕电极体的电池的制造方法,所述卷绕电极体是带状的第一隔膜、带状的正极片、带状的第二隔膜以及带状的负极片以卷绕轴为中心沿规定的卷绕方向卷绕而成的,所述正极片与所述第一隔膜通过第一粘接层粘接,所述正极片与所述第二隔膜通过第二粘接层粘接,其中,所述电池的制造方法包括以下工序:在所述第一隔膜的表面形成所述第一粘接层的第一形成工序;在所述正极片的表面形成所述第二粘接层的第二形成工序;以及将所述第一隔膜、所述正极片、所述第二隔膜及所述负极片层叠的层叠工序。根据该电池的制造方法,在第一形成工序以及第二形成工序中,能够在与卷绕电极体相应的所希望的位置形成第一粘接层以及第二粘接层。由此,能够以高生产率得到具备具有粘接层的卷绕电极体的电池。
附图说明
图1是表示一实施方式的电池的制造方法的流程图。
图2是表示一实施方式的电极体制造装置的结构的示意图。
图3A是用于对一实施方式的基于卷芯的部件卷绕方法进行说明的说明图。
图3B是用于对一实施方式的基于卷芯的部件卷绕方法进行说明的说明图。
图3C是用于对一实施方式的基于卷芯的部件卷绕方法进行说明的说明图。
图3D是用于对一实施方式的基于卷芯的部件卷绕方法进行说明的说明图。
图4A是用于对按压工序进行说明的说明图。
图4B是用于对按压工序进行说明的说明图。
图5是示意性地表示一实施方式的电池的立体图。
图6是沿着图5中的VI-VI线的示意性纵剖视图。
图7是沿着图5中的VII-VII线的示意性纵剖视图。
图8是沿着图5中的VIII-VIII线的示意性横剖视图。
图9是示意性地表示安装于封口板的电极体的立体图。
图10是示意性地表示安装有正极第二集电体和负极第二集电体的电极体的立体图。
图11是表示一实施方式的卷绕电极体的结构的示意图。
图12是表示将一实施方式的卷绕电极体展开的状态的示意图。
图13是图12的分解图。
图14是沿着图10的XIV-XIV线的示意性纵剖视图。
附图标记说明
10电池壳体
12外装体
14封口板
20卷绕电极体
20a卷绕体
22正极片
24负极片
30正极端子
40负极端子
50正极集电部
60负极集电部
71第一隔膜
72第二隔膜
81第一粘接层
82第二粘接层
100电池
200电极体制造装置
210卷芯
220辊
230涂敷装置
300冲压机
具体实施方式
以下,参照附图对在此公开的技术的几个实施方式进行说明。需要说明的是,在本说明书中特别提及的事项以外的、在此公开的技术的实施所需的事项(例如,不对本发明赋予特征的电池的一般的结构以及制造工艺)可作为基于该领域中的现有技术的本领域技术人员的设计事项来掌握。在此公开的技术能够基于本说明书所公开的内容和该领域中的技术常识来实施。另外,以下的说明并不意图将在此公开的技术限定于该说明。需要说明的是,在本说明书中表示范围的“A~B”的表述包含“A以上且B以下”的含义,并且包含“超过A”以及“小于B”的含义。
需要说明的是,在本说明书中,“电池”是指能够取出电能的所有蓄电设备的用语,是包含一次电池和二次电池的概念。另外,在本说明书中,“二次电池”是指通过电荷载体经由电解质在正极片与负极片之间移动而能够反复充放电的所有蓄电设备。电解质可以是液态电解质(电解液)、凝胶状电解质、固体电解质中的任一种。该二次电池除了锂离子二次电池、镍氢电池等所谓的蓄电池(化学电池)以外,还包括双电层电容器等电容器(物理电池)等。以下,对将锂离子二次电池作为对象的情况下的实施方式进行说明。另外,在以下的说明中,将形成于第一隔膜71的粘接层称为第一粘接层81,将形成于正极片22的粘接层称为第二粘接层82。
<电池的制造方法>
首先,对本实施方式的电池的制造方法进行说明。图1是表示本实施方式的电池的制造方法的流程图。如图1所示,本实施方式的电池的制造方法包括:在第一隔膜71的表面形成第一粘接层81的第一形成工序(步骤S1);在正极片22的表面形成第二粘接层82的第二形成工序(步骤S2);以及层叠第一隔膜71、正极片22、第二隔膜72及负极片24的层叠工序(步骤S3)。在此,“正极片的表面”可以是正极活性物质层22a的表面,也可以是正极集电体22c的表面。在正极片22的表面具备第一粘接层81以及/或者第二粘接层82的情况下,优选正极片22在正极集电体22c的两方的面具备正极活性物质层22a,在该正极活性物质层22a的表面具备第一粘接层81以及/或者第二粘接层82。需要说明的是,在此公开的电池的制造方法可以在任意的阶段进一步包括其他工序,只要该工序未作为必须的工序进行说明,则也可以适当删除。另外,只要能够发挥在此公开的技术的效果,也可以调换工序的顺序。以下,结合实现电池的制造方法的电极体制造装置200对本实施方式的电池的制造方法进行说明。
图2是表示本实施方式的电极体制造装置200的结构的示意图。电极体制造装置200是制造卷绕电极体20的装置,该卷绕电极体是带状的第一隔膜71、带状的正极片22、带状的第二隔膜72以及带状的负极片24卷绕而成的,正极片22与第一隔膜71通过第一粘接层81粘接,正极片22与第二隔膜72通过第二粘接层82粘接。如图2所示,电极体制造装置200具备卷芯210、多个辊220以及涂敷装置230。另外,电极体制造装置200具备未图示的切割刀、按压夹具以及控制装置。在此,切割刀是将第一隔膜71以及第二隔膜72切断的切割刀。另外,按压夹具是将第一隔膜71以及第二隔膜72按压于卷芯210的夹具。电极体制造装置200的各构成要素分别适当地具有所需的致动器。控制装置构成为对电极体制造装置200的各构成要素进行控制,以便按照预先设定的程序在规定的定时执行所需的动作。控制装置例如可以通过微控制器那样的计算机来实现。
正极片22、负极片24、第一隔膜71以及第二隔膜72分别以卷绕于卷轴(省略图示)等的状态准备。正极片22、负极片24、第一隔膜71以及第二隔膜72分别沿着预先确定的输送路径k1~k4被输送。输送路径k1是从未图示的卷轴朝向卷芯210送出正极片22的路径。输送路径k2是从未图示的卷轴朝向卷芯210送出负极片24的路径。输送路径k3是从未图示的卷轴朝向卷芯210送出第一隔膜71的路径。输送路径k4是从未图示的卷轴朝向卷芯210送出第二隔膜72的路径。在输送路径k1~k4上,可以分别适当地配置用于消除被送出的正极片22、负极片24、第一隔膜71以及第二隔膜72的松弛的松紧调节辊机构、用于调整张力的张力调节器等。
多个辊220分别配置于正极片22、负极片24、第一隔膜71以及第二隔膜72的输送路径k1~k4。多个辊220是输送装置的一例。多个辊220为了确定各输送路径k1~k4而配置在规定位置。正极片22、负极片24、第一隔膜71以及第二隔膜72分别由多个辊220输送。
卷芯210具有保持卷绕于侧周面的第一隔膜71以及第二隔膜72的功能。卷芯210在此为大致圆筒状的部件,但在卷绕成扁平形状的情况下,也可以使用扁平的卷芯。作为卷芯210,在此使用沿着径向被分割的卷芯,但也可以使用未被分割的卷芯,还可以使用直径可变的卷芯。卷芯210具有第一狭缝Sa以及第二狭缝Sb。第一狭缝Sa以及第二狭缝Sb在此配置在沿着卷芯210的旋转方向离开180°的位置。通过将第一隔膜71的前端夹入第一狭缝Sa,将第二隔膜72的前端夹入第二狭缝Sb,能够将各隔膜固定于卷芯210。
另外,卷芯210也可以还具有吸引孔、槽等。吸引孔是用于吸附卷绕于侧周面的第一隔膜71、第二隔膜72的孔。吸引孔的俯视时的形状可以是圆形,也可以是方形。或者,吸引孔也可以是狭缝状。吸引孔典型地具备形成在卷芯210的内部并与吸引孔连通的流路即吸引流路。吸引路径是用于在吸引孔形成负压的流路。吸引路径例如可以构成为与设置于外部的真空管线适当地连接而形成负压。而且,槽能够作为在第一隔膜71以及第二隔膜72被切断时供切割刀的刀刃下降的承接部发挥功能。由此,能够抑制因卷芯210与切割刀的刀刃接触而导致卷芯或切割刀损伤。
涂敷装置230是对第一隔膜71以及正极片22的表面沿着输送方向赋予粘合剂液(粘接剂)的装置。涂敷装置230构成为能够在第一隔膜71以及正极片22的所希望的区域涂敷所希望的量的粘合剂液。粘合剂液例如包含后述那样的粘接层粘合剂和溶剂。作为粘合剂液的溶剂,从减轻环境负荷的观点出发,优选使用所谓的水系溶剂。在该情况下,能够使用水或以水为主体的混合溶剂。作为构成该混合溶剂的水以外的溶剂成分,可以适当选择使用能够与水均匀混合的有机溶剂(低级醇、低级酮等)中的一种或两种以上。例如,优选使用水系溶剂的80质量%以上(更优选90质量%以上,进一步优选95质量%以上)为水的水系溶剂。作为特别优选的例子,可举出实质上由水构成的水系溶剂。另外,粘合剂液的溶剂并不限定于所谓的水系溶剂,也可以是所谓的有机溶剂系。作为有机溶剂系溶剂,例如可举出N-甲基吡咯烷酮等。例如作为粘合剂液的优选例,可以将水作为溶剂,混合作为粘合剂的丙烯酸树脂(例如,聚甲基丙烯酸酯树脂)。需要说明的是,只要不妨碍在此公开的技术的效果,出于改善针对正极片22、隔膜的润湿性的目的等,粘合剂液可以包含一种或两种以上公知的增粘剂、表面活性剂等添加剂。
作为涂敷装置230,例如可以使用喷墨印刷、凹版辊涂敷机、喷涂机等各种凹版印刷机、狭缝涂敷机、刮刀式涂敷机(Comma Coaters)、毛细管式涂敷机(Capillary Coater:CAP涂敷机)等模涂机、唇式涂敷机(Lip Coaters)、压延机等各种涂敷装置。
如图2所示,在本实施方式中,在相对于通过卷芯210的卷绕中心O并沿铅垂方向延伸的铅垂直线l1的一侧,设置有在第一隔膜71的与正极片22相向的相向面上形成第一粘接层81的形成区域和在正极片22的表面上形成第二粘接层82的形成区域(参照图2的区域1)。这样,通过分别设置粘接层形成区域,能够减小涂敷装置的空间,因此优选。另外,在区域1中,正极片22配置在第一隔膜71的上方,在区域2中,负极片24配置在第二隔膜72的下方。
虽然没有特别限定,但从改善第一隔膜71的宽度方向上的涂敷不均等、更均匀地形成粘接层的观点出发,第一隔膜71中的粘接层形成区域(换言之,输送路径k3)相对于通过卷芯210的卷绕中心O并沿水平方向延伸的直线l2所成的角度θk3优选为-30°~+30°,更优选为-15°~+15°。另外,从同样的观点出发,正极片22中的粘接层形成区域(换言之,输送路径k1)相对于在与直线l2平行的位置存在的直线l3所成的角度θk1优选为-30°~+30°,更优选为-15°~+15°。需要说明的是,例如在本实施方式中,将θk1以及θk3设为-30°左右。
图3A~图3D是用于对本实施方式的基于卷芯210的部件卷绕方法进行说明的说明图。在此,图3A~图3D中的箭头表示卷芯210的旋转方向,但并不意图将卷芯210的旋转方向限定于该方向。另外,图中的星号是为了容易理解卷芯210的旋转方式而赋予的。而且,在图中,为了容易观察而省略了正极极耳22t以及负极极耳24t的记载。
首先,如图3A所示,将第一隔膜71的前端(换言之,第一隔膜的卷绕开始端部71a)夹入第一狭缝Sa,将第二隔膜72的前端(换言之,第二隔膜的卷绕开始端部72a)夹入第二狭缝Sb。需要说明的是,在本实施方式中,第一狭缝Sa以及第二狭缝Sb具有作为静电吸盘的功能,由此将第一隔膜71的前端以及第二隔膜72的前端固定于卷芯210。根据该结构,能够防止在第一隔膜71的前端以及第二隔膜72的前端产生夹持痕迹等,因此优选。
接着,如图3B所示,通过使卷芯210沿箭头方向旋转大致半周,使第一隔膜71和第二隔膜72与卷芯210抵接,将第一隔膜71和第二隔膜72卷绕于卷芯210。如图3B所示,在本实施方式中,使第一隔膜71在第一狭缝Sa的侧壁以及卷芯210的大致半周的侧面与卷芯210抵接(参照图3B的第一抵接区域A1)。另外,使第二隔膜72在第二狭缝Sb的侧壁以及卷芯210的大致半周的侧面与卷芯210抵接(参照图3B的第二抵接区域A2)。
接着,如图3C所示,在卷绕于卷芯210的第一隔膜71与被供给的第二隔膜72之间夹入负极片24。接着,如图3D所示,在使卷芯210旋转大致半周之后,在卷绕于卷芯210的第二隔膜72与被供给的第一隔膜71之间夹入正极片22。然后,开始利用涂敷装置230在第一隔膜71的表面形成第一粘接层81和利用涂敷装置230在正极片22的表面形成第二粘接层82(第一形成工序、第二形成工序)。然后,通过使卷芯210沿箭头方向旋转,由此层叠第一隔膜71、正极片22、第二隔膜72以及负极片24(层叠工序)。该层叠工序优选为卷绕工序。然后,将各部件卷绕于卷芯210直至达到预先确定的卷绕数。如上所述,能够得到正极片22与第一隔膜71通过第一粘接层81粘接、正极片22与第二隔膜72通过第二粘接层82粘接的卷绕体20a。
如图3C所示,在本实施方式中,在将第一隔膜71在卷芯210上卷绕了大致半周的定时夹入负极片24,但并不限定于此。例如,在其他实施方式中,从容易将卷绕体20a从卷芯210拔出等观点出发,也可以在将第一隔膜71卷绕于第一狭缝Sa的侧壁以及卷芯210的大致1周部分的定时夹入负极片24。但是,这些只不过是一例,夹入负极片24的定时能够根据制造的卷绕电极体的种类等适当调整。
虽然没有特别限定,但在第一形成工序中,第一隔膜71上的第一粘接层81的形成开始位置可以是与夹入正极片22的位置相同的位置,也可以是比夹入正极片22的位置靠近第一隔膜的卷绕开始端部71a侧的位置(例如,在第一隔膜的卷绕开始端部71a侧为10mm的位置或20mm的位置)。根据该结构,能够在第一隔膜71中的与正极片22相向的区域更可靠地形成第一粘接层81,因此优选。需要说明的是,在本实施方式中,在第一形成工序中,将第一隔膜71上的第一粘接层81的形成开始位置设为比夹入正极片22的位置靠近第一隔膜的卷绕开始端部71a侧的位置(参照图13以及图14)。
虽然没有特别限定,但第一隔膜71上的第一粘接层81的形成结束位置可以是第一隔膜71上的与正极片的卷绕结束端部22T相向的位置,也可以是第一隔膜71上的比与正极片的卷绕结束端部22T相向的位置靠近第一隔膜的卷绕结束端部71b侧的位置(例如,在第一隔膜的卷绕结束端部71b侧为10mm的位置或20mm的位置)。根据该结构,能够在第一隔膜71中的与正极片22相向的区域更可靠地形成第一粘接层81,因此优选。需要说明的是,在本实施方式中,将第一隔膜71上的第一粘接层81(在此为第一粘接层81a)的形成结束位置设为比第一隔膜71上的与正极片的卷绕结束端部22T相向的位置靠近第一隔膜的卷绕结束端部71b侧的位置(参照图13以及图14)。另外,在本实施方式中,还在第一隔膜的卷绕结束端部71b附近形成有第一粘接层81b(参照图13以及图14)。
根据在此公开的电池的制造方法,在第一形成工序以及第二形成工序中,分别在第一隔膜71的单面形成第一粘接层81,在正极片22的单面形成第二粘接层82。根据该结构的电池的制造方法,例如能够适当地抑制粘接层附着于辊220。由此,不会因附着于辊220的粘接层而阻碍第一隔膜71、正极片22的输送。因此,不会阻碍卷绕电极体20的连续生产,能够适当地抑制卷绕电极体20的成品率降低。由此,能够以高生产率得到具备卷绕电极体20的电池100,所述卷绕电极体20包括具备粘接层的隔膜。另外,所形成的粘接层不易被辊220损伤,因此优选。需要说明的是,在本实施方式中,同时实施第一形成工序以及第二形成工序,但并不限定于此,也可以先实施任一方的工序,后实施另一方的工序。
在此处公开的电池的制造方法中,在层叠工序中,可以输送第一隔膜71、正极片22、第二隔膜72以及负极片24,以规定的顺序重叠并卷绕。另外,在第一形成工序中,也可以在通过层叠工序输送的第一隔膜71的与正极片22重叠的一侧的表面形成第一粘接层81。而且,在第二形成工序中,也可以在通过层叠工序输送的正极片22的与第二隔膜72重叠的一侧的表面形成第二粘接层82。根据该结构的电池的制造方法,在形成粘接层之后,也可以不将第一隔膜71以及正极片22卷绕于卷轴,因此,能够适当地抑制所形成的粘接层的意外的粘接等,因此优选。
在优选的一个方式中,在即将进行层叠工序之前实施粘接层形成工序(在此为第一形成工序以及第二形成工序)。换言之,优选在隔膜被展开的状态下连续实施粘接层形成工序和层叠工序。根据该结构的电池的制造方法,能够更适当地控制粘接层的形成位置,因此,能够在卷绕电极体20中在更适当的位置配置粘接层。在此,形成粘接层的位置(在此为存在涂敷装置230的位置)与卷芯210的位置之间的距离例如小于50m,可以小于10m,也可以小于3m。另外,从粘接层形成工序结束到层叠工序开始为止的时间例如小于60分钟,可以小于20分钟,也可以小于5分钟。需要说明的是,上述距离、时间能够与实际的实施方式相应地适当变更。
在此处公开的电池的制造方法中,在第一形成工序中,也可以在第一隔膜的卷绕开始端部71a附近的预先确定的第一区域中,形成未形成第一粘接层81的区域、以及/或者形成有单位面积重量比在第一隔膜71中在与正极片22相向的区域形成的第一粘接层81的单位面积重量小的第一粘接层81的区域。即,在此处公开的电池的制造方法中,可以不在第一区域整体形成第一粘接层81,也可以在第一区域整体形成第一粘接层81。或者,也可以在第一区域中形成未形成第一粘接层81的区域和第一粘接层81。需要说明的是,“第一隔膜的卷绕开始端部附近的第一区域”是指,在将卷芯210的最内周的长度设为100%时,从第一隔膜的卷绕开始端部71a到例如50%为止的区域,也可以是到100%为止的区域、到120%为止的区域、到150%为止的区域、到200%为止的区域。或者,在将卷绕电极体20的最内周的长度设为100%时,是从第一隔膜的卷绕开始端部71a到例如50%为止的区域,也可以是到100%为止的区域、到120%为止的区域、到150%为止的区域、到200%为止的区域。例如,在本实施方式中,第一隔膜的卷绕开始端部71a附近为与第一隔膜的卷绕开始端部71a相距2cm以内的区域。但是,并不限于此。另外,“单位面积重量”(单位面积质量)是指粘接层的质量除以形成区域的面积而得到的值(粘接层的质量/形成区域的面积)。
根据该结构的电池的制造方法,在第一隔膜的卷绕开始端部71a附近,未形成第一粘接层81,或者所形成的第一粘接层81的单位面积重量小。因此,能够适当地抑制附着于卷芯210的第一粘接层81的量。由此,即使第一粘接层81附着于卷芯210,其量也少。而且,不会因附着于卷芯210的第一粘接层81而阻碍卷绕电极体20的连续生产,能够适当地抑制卷绕电极体20的成品率降低。由此,能够以更高的生产率得到具备卷绕电极体20的电池100,所述卷绕电极体20包括具备粘接层的隔膜。
虽然没有特别限定,但在第一形成工序中在第一区域形成第一粘接层81的情况下,第一区域中的第一粘接层81的单位面积重量B相对于与正极片22相向的区域中的第一粘接层81的单位面积重量A之比(B/A)例如为0.9以下,从适当地控制可能附着于卷芯的第一粘接层81的量的观点出发,优选为0.8以下,更优选为0.5以下,特别优选为0.3以下,例如可以为0.1以下。
需要说明的是,在本实施方式中,在第一形成工序中,在第一隔膜的卷绕开始端部71a附近的预先确定的第一区域(在此为第一抵接区域A1以及后述的区域A3)中,形成有未形成第一粘接层81的区域。
另外,如图3D所示,在本实施方式中,形成有在第一隔膜71与卷芯210之间配置有第二隔膜72的区域。换言之,在本实施方式中,在第一隔膜71中,延伸至第一抵接区域A1以外的区域,形成有未形成第一粘接层81的区域(参照图3D的区域A3)。
即,在此处公开的电池的制造方法中,也可以在第一隔膜71中,延伸至第一抵接区域(在此为第一抵接区域A1)以外的区域而形成第一区域。根据该结构的电池的制造方法,除了提高具备具有粘接层的卷绕电极体20的电池100的生产率以外,还能够抑制第一粘接层81向第一隔膜71的过度形成,由此,能够实现抑制电池100的电阻增大、抑制卷绕电极体20的浸渗性降低,因此优选。
在此处公开的电池的制造方法中,也可以在第一隔膜71和第二隔膜72中的成为卷绕电极体20的最外表面的区域,形成未形成对应的粘接层(即,第一粘接层81以及/或者第二粘接层82)的区域、以及/或者形成有单位面积重量比在对应的隔膜中在与正极片22相向的区域形成的对应的粘接层的单位面积重量小的对应的粘接层的区域。即,在此处公开的卷绕电极体20中,可以不在成为卷绕电极体20的最外表面的区域整体形成对应的粘接层,也可以在成为卷绕电极体20的最外表面的区域整体形成对应的粘接层。或者,也可以形成形成有对应的粘接层的区域和未形成对应的粘接层的区域。根据该结构的电池的制造方法,能够适当地防止粘接层向电极体制造装置200的附着,因此,能够更适当地提高具备具有粘接层的卷绕电极体20的电池100的生产率。
虽然没有特别限定,但在将对应的粘接层形成于成为卷绕电极体20的最外表面的区域的情况下,成为卷绕电极体20的最外表面的区域中的对应的粘接层的单位面积重量D相对于与正极片22相向的区域中的对应的粘接层的单位面积重量C之比(D/C)例如为0.9以下,也可以为0.8以下、0.5以下、0.3以下、0.1以下。
需要说明的是,在本实施方式中,在第一隔膜71中的成为卷绕电极体20的最外表面的区域形成有未形成第一粘接层81的区域(参照图14的P)。
另外,在此处公开的电池的制造方法中,也可以在第一隔膜71中在形成有第一粘接层81的一侧的面上的第一隔膜的卷绕结束端部71b附近,形成未形成第一粘接层81的区域、以及/或者形成有单位面积重量比在第一隔膜71中在与正极片22相向的区域形成的第一粘接层81的单位面积重量小的第一粘接层81的区域。即,在此处公开的卷绕电极体20中,可以不在第一隔膜71中在形成有第一粘接层81的一侧的面上的第一隔膜的卷绕结束端部71b附近整体形成未形成第一粘接层81的区域,也可以在第一隔膜71中在形成有第一粘接层81的一侧的面上的第一隔膜的卷绕结束端部71b附近整体形成未形成第一粘接层81的区域。或者,也可以形成形成有第一粘接层81的区域和未形成第一粘接层81的区域。根据该结构的电池的制造方法,能够适当地抑制第一粘接层向切断隔膜的切割刀的附着,因此,能够适当地提高具备具有粘接层的卷绕电极体20的电池100的生产率。
需要说明的是,“第一隔膜的卷绕结束端部附近”是指,在将卷绕体20a的最外周的长度设为100%时,从第一隔膜的卷绕结束端部71b到例如5%为止的区域,也可以是10%以内的区域、20%以内的区域。或者,在将卷绕电极体20的最外周的长度设为100%时,是从第一隔膜的卷绕结束端部71b到例如5%为止的区域,也可以是10%以内的区域、20%以内的区域。例如,在本实施方式中,第一隔膜的卷绕结束端部71b附近为与第一隔膜的卷绕结束端部71b相距2cm以内的区域。但是,并不限于此。
虽然没有特别限定,但在第一隔膜71中,在形成有第一粘接层81的一侧的面上的第一隔膜的卷绕结束端部71b附近形成第一粘接层81的情况下,第一隔膜的卷绕结束端部71b附近的第一粘接层81的单位面积重量F相对于与正极片22相向的区域中的对应的粘接层的单位面积重量E之比(F/E)例如为0.9以下,也可以为0.8以下、0.5以下、0.3以下、0.1以下。
需要说明的是,在本实施方式中,在第一隔膜71中,在形成有第一粘接层81的一侧的面上的第一隔膜的卷绕结束端部71b附近,形成有单位面积重量比与正极片22相向的区域中的第一粘接层81a的单位面积重量小的第一粘接层81b(参照图14)。根据该结构的电池的制造方法,可以适当地抑制第一粘接层81向切断隔膜的切割刀的附着,并且可以不在第一隔膜的卷绕结束端部71b的周围赋予止卷带,因此,从简化电池的制造的观点出发是优选的。
另外,如图13所示,在本实施方式中,形成于第一隔膜71的第一粘接层(在此为第一粘接层81a以及81b)的形成面积比形成于正极片22的第二粘接层82的形成面积大。即,在此处公开的电池的制造方法中,第一粘接层81和第二粘接层82可以形成为使得在将卷绕电极体20展开的状态下,形成于第一隔膜71的第一粘接层81的形成面积比形成于正极片22的上述第二粘接层82的形成面积大。根据该结构的电池的制造方法,能够抑制粘接层向第一隔膜71、正极片22的过度形成,由此,能够实现抑制电池100的电阻增大、抑制卷绕电极体20的浸渗性降低,因此优选。
虽然没有特别限定,但形成于第一隔膜71的第一粘接层81的形成面积H相对于形成于正极片22的第二粘接层82的形成面积G之比(H/G)例如为1.1以上,也可以为1.2以上、1.5以上。另外,上述比(H/G)的上限例如为3以下,也可以为2.5以下、2以下。
如图2所示,在本实施方式中,将第一隔膜71以及正极片22相对于铅垂直线l1从一侧向卷芯210供给。如本实施方式那样,优选在第一隔膜71的上表面以及正极片22的上表面分别形成第一粘接层81、第二粘接层82。另外,将第一隔膜71相对于铅垂直线l1从一侧向卷芯210供给,将第二隔膜72从另一侧向卷芯210供给。根据该结构,能够以更高的自由度设定第一隔膜的卷绕结束端部71a的位置、第二隔膜的卷绕结束端部72a的位置、各隔膜的长度、切断位置等,并且通过形成于该隔膜的粘接层容易消除止卷带,因此优选。而且,将正极片22相对于铅垂直线l1从与第一隔膜71相同的一侧向卷芯210供给,将负极片24相对于铅垂直线l1从与第二隔膜相同的另一侧向卷芯210供给。并且,从正极片22的上方供给第一隔膜71,从负极片24的下方供给第二隔膜72。
在此处公开的电池的制造方法中,优选在通过输送路径k3相对于通过卷芯210的卷绕中心O并沿水平方向延伸的直线l2所成的角度θk3例如为-30°~+30°(优选为-15°~+15°)的区域时,在第一隔膜71上形成第一粘接层81。另外,优选在通过输送路径k1相对于存在于与直线l2平行的位置的直线l3所成的角度θk4例如为-30°~+30°(优选为-15°~+15°)的区域时,在正极片22上形成第二粘接层82。由此,能够改善隔膜的宽度方向上的涂敷不均等,更均匀地形成粘接层。
另外,在本实施方式中,进而在层叠工序之后,对被层叠(被卷绕)的第一隔膜71、正极片22、第二隔膜72以及负极片24进行按压(按压工序)。在此,图4A以及图4B是用于对按压工序进行说明的说明图。在按压工序中,将如上所述制造的卷绕体20a从卷芯210拔出,通过冲压机300进行冲压。由此,能够得到扁平形状的卷绕电极体20。另外,优选以按压工序后的正极片22与第一隔膜71的粘接强度比按压工序前的正极片22与第一隔膜71的粘接强度大的方式进行按压。此外,优选以按压工序后的正极片22与第二隔膜72的粘接强度也比按压工序前的正极片22与第二隔膜72的粘接强度大的方式进行按压。根据该结构的电池的制造方法,为了抑制压曲,能够提供在卷绕后进行卷绕体20a的松弛的机会,因此优选。
虽然没有特别限定,但按压工序前的正极片22与第一隔膜71的粘接强度M相对于按压工序后的正极片22与第一隔膜71的粘接强度N之比(N/M)例如为1.2以上,也可以为1.5以上、2以上。需要说明的是,该粘接强度可以是指例如使用规定面积(例:5cm×5cm的样品)的正极片-隔膜的层叠体,通过以往公知的测定方法测定的粘接强度。需要说明的是,关于按压工序前的正极片22与第二隔膜72的粘接强度相对于按压工序后的正极片22与第二隔膜72的粘接强度之比,也可以参照上述记载。
准备三个上述卷绕电极体20,插入电池壳体10并封口,由此能够制作电池100。具体而言,如图6所示,在卷绕电极体20的正极极耳组25接合正极第二集电部件52,在负极极耳组27接合负极第二集电部件62。然后,如图9所示,将多个(在此为三个)卷绕电极体20以平坦部彼此相向的方式排列。在多个卷绕电极体20的上方配置封口板14,以正极第二集电部件52与卷绕电极体20的一个侧面20e相向的方式将各个卷绕电极体20的正极极耳组25弯折。由此,正极第一集电部件51与正极第二集电部件52连接。同样地,以负极第二集电部件62与卷绕电极体20的另一个侧面20h相向的方式将各个卷绕电极体20的负极极耳组27弯折。由此,负极第一集电部件61与负极第二集电部件62连接。其结果是,卷绕电极体20经由正极集电部50和负极集电部60安装于封口板14。接着,将安装于封口板14的卷绕电极体20用电极体保持件29(参照图7)覆盖后收容在外装体12的内部。其结果是,卷绕电极体20的平坦部与外装体12的长侧壁12b(即,电池壳体10的扁平面)相向。另外,上侧的弯曲部20r与封口板14相向,下侧的弯曲部20r与外装体12的底壁12a相向。然后,用封口板14堵塞外装体12的上表面的开口12h后,将外装体12与封口板14接合(焊接),由此构建电池壳体10。之后,从封口板14的注入孔15向电池壳体10的内部注入电解质,用密封部件16堵塞注入孔15。通过以上处理,能够制造电池100。
<电池的结构>
接着,参照图5~图11对通过在此公开的电池的制造方法制造的电池100进行说明。图5是电池100的立体图。图6是沿着图5的VI-VI线的示意性纵剖视图。图7是沿着图5的VII-VII线的示意性纵剖视图。
图8是沿着图5的VIII-VIII线的示意性横剖视图。图9是示意性地表示安装于封口板的电极体的立体图。图10是表示安装有正极第二集电部和负极第二集电部的电极体的立体图。图11是表示卷绕电极体的结构的图。需要说明的是,在图11中,为了便于观察,省略了第一粘接层81以及第二粘接层82的记载。
如图5以及图6所示,电池100具备卷绕电极体20和收容该卷绕电极体20的电池壳体。虽然省略图示,但电池100在此还具备电解质。电池100优选为例如锂离子二次电池等非水电解质二次电池。
电池壳体10是收容卷绕电极体20的框体。在此,如图5所示,电池壳体10具有有底的长方体形状(方形)的外形。电池壳体10的材质可以与以往使用的材质相同,没有特别限定。电池壳体10优选为金属制。作为电池壳体10的材质的一例,可举出铝、铝合金、铁、铁合金等。
如图5以及图6所示,电池壳体10具备外装体12和封口板14。外装体12是在上表面具有开口12h的扁平的有底方型的容器。外装体12具备:在俯视时呈大致矩形的底壁12a;从底壁12a延伸并彼此相向的一对长侧壁12b;以及从底壁12a延伸并彼此相向的一对短侧壁12c。短侧壁12c的面积比长侧壁12b的面积小。另外,封口板14是将外装体12的开口12h堵塞的部件,是在俯视时呈大致矩形的板状部件。电池壳体10通过在外装体12的开口12h的周缘接合(例如焊接接合)封口板14而一体化。电池壳体10被气密地密封(密闭)。
如图6所示,在封口板14设置有注入孔15、气体排出阀17以及两个端子引出孔18、19。注入孔15是用于在将封口板14组装于外装体12之后向电池壳体10的内部注入电解液的贯通孔。注入孔15在注入电解液之后被密封部件16密封。气体排出阀17是构成为在电池壳体10内的压力成为规定值以上时断裂而将电池壳体10内的气体向外部排出的薄壁部。
如上所述,电解质可以与卷绕电极体20一起收容于电池壳体10。作为电解质,可以没有特别限制地使用以往公知的电池中使用的电解质。作为一例,可以使用在非水系溶剂中溶解有支持电解质的非水电解液。作为非水系溶剂的一例,可举出碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯等碳酸酯系溶剂。作为支持电解质的一例,可举出LiPF6等含氟锂盐。非水电解液也可以根据需要含有各种添加剂。需要说明的是,电解质也可以是固体状(固体电解质),与电极体一体化。
在封口板14的长边方向Y的一方(图5、图6的左侧)的端部安装有正极端子30。在封口板14的长边方向Y的另一方(图5、图6的右侧)的端部安装有负极端子40。正极端子30以及负极端子40插通于端子引出孔18、19,在封口板14的外侧的表面露出。正极端子30在电池壳体10的外侧与板状的正极外部导电部件32电连接。负极端子40在电池壳体10的外侧与板状的负极外部导电部件42电连接。正极外部导电部件32以及负极外部导电部件42经由汇流条等外部连接部件与其他的二次电池、外部设备连接。正极外部导电部件32以及负极外部导电部件42优选由导电性优异的金属构成,例如由铝、铝合金、铜、铜合金等构成。但是,正极外部导电部件32以及负极外部导电部件42并不是必须的,也可以在其他实施方式中省略。
如图7~图9所示,电池100在此在电池壳体10内收容有多个(三个)卷绕电极体20。关于卷绕电极体20的详细结构在后面叙述,在各个卷绕电极体20设置有正极极耳组25和负极极耳组27(参照图8)。如图8所示,这些电极极耳组(正极极耳组25和负极极耳组27)在接合了电极集电部(正极集电部50以及负极集电部60)的状态下被弯折。
多个卷绕电极体20各自的正极极耳组25经由正极集电部50与正极端子30连接。正极集电部50被收容在电池壳体10的内部。如图6以及图9所示,正极集电部50具备正极第一集电部件51和正极第二集电部件52。正极第一集电部件51是沿着封口板14的内侧面在长边方向Y上延伸的板状的导电部件。正极第二集电部件52是沿着电池100的上下方向Z延伸的板状的导电部件。而且,正极端子30的下端部30c通过封口板14的端子引出孔18被插入到电池壳体10的内部,与正极第一集电部件51连接(参照图6)。另外,如图8~图10所示,在此,电池100具备与多个卷绕电极体20的个数对应的数量的正极第二集电部件52。各个正极第二集电部件52与卷绕电极体20的正极极耳组25连接。而且,如图8所示,卷绕电极体20的正极极耳组25以正极第二集电部件52与卷绕电极体20的一个侧面20e相向的方式被弯折。由此,正极第二集电部件52的上端部与正极第一集电部件51电连接。需要说明的是,正极端子30以及正极集电部50优选由导电性优异的金属构成。正极端子30以及正极集电部50例如可以为铝或铝合金制。
另一方面,多个卷绕电极体20各自的负极极耳组27经由负极集电部60与负极端子40连接。该负极侧的连接结构与上述正极侧的连接结构大致相同。具体而言,如图6以及图9所示,负极集电部60具备负极第一集电部件61和负极第二集电部件62。负极第一集电部件61是沿着封口板14的内侧面在长边方向Y上延伸的板状的导电部件。负极第二集电部件62是沿着电池100的上下方向Z延伸的板状的导电部件。而且,负极端子40的下端部40c通过端子引出孔19被插入到电池壳体10的内部,与负极第一集电部件61连接(参照图6)。另外,如图8~图10所示,在此,电池100具备与多个卷绕电极体20的个数对应的数量的负极第二集电部件62。各个负极第二集电部件62与卷绕电极体20的负极极耳组27连接。而且,如图8以及图9所示,卷绕电极体20的负极极耳组27以负极第二集电部件62与卷绕电极体20的另一个侧面20h相向的方式被弯折。由此,负极第二集电部件62的上端部与负极第一集电部件61电连接。需要说明的是,负极端子40以及负极集电部60优选由导电性优异的金属构成。负极端子40以及负极集电部60例如可以为铜或铜合金制。
在电池100中,为了防止卷绕电极体20与电池壳体10的导通,安装有各种绝缘部件。例如,如图5以及图6所示,正极外部导电部件32以及负极外部导电部件42通过外部绝缘部件92与封口板14绝缘。另外,如图6所示,在封口板14的端子引出孔18、19分别安装有垫圈90。由此,能够防止插通于端子引出孔18、19的正极端子30(或负极端子40)与封口板14导通。另外,在正极集电部50以及负极集电部60与封口板14的内表面侧之间配置有内部绝缘部件94。由此,能够抑制正极集电部50以及负极集电部60与封口板14导通。内部绝缘部件94也可以具备朝向卷绕电极体20突出的突出部。并且,多个卷绕电极体20以被由绝缘性的树脂片构成的电极体保持件29(参照图7)覆盖的状态配置在外装体12的内部。由此,能够防止卷绕电极体20与外装体12直接接触。需要说明的是,上述各个绝缘部件的材质只要具有规定的绝缘性即可,没有特别限定。作为这样的材质的一例,可举出聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等聚烯烃系树脂、全氟烷氧基烷烃、聚四氟乙烯(PTFE)等氟系树脂等合成树脂材料。
在此,在外装体12中收容有三个卷绕电极体20。但是,配置在一个外装体12的内部的卷绕电极体的数量没有特别限定,可以是四个以上,也可以是一个。卷绕电极体20优选为扁平状。如图3所示,卷绕电极体20例如为扁平状,具有与外装体12的底壁12a以及封口板14相向的一对弯曲部20r和将一对弯曲部20r连结并与外装体12的长侧壁12b相向的平坦部20f。需要说明的是,在本说明书中,扁平状的卷绕电极体是指在剖视下为大致长圆形且具有所谓的跑道形状的卷绕电极体(参照图3)。
如图11所示,卷绕电极体20通过将带状的正极片22和带状的负极片24以隔着带状的第一隔膜71以及第二隔膜72绝缘的状态层叠,并以卷绕轴WL为中心沿长度方向卷绕而构成。在此,卷绕电极体20以卷绕轴WL(参照图11)与外装体12的长边方向Y平行的朝向配置在外装体12的内部。换言之,卷绕电极体20以卷绕轴WL与底壁12a平行且与短侧壁12c正交的朝向配置在外装体12的内部。卷绕电极体20的端面(换言之,正极片22和负极片24层叠而成的层叠面)与短侧壁12c相向。
如图11所示,正极片22是带状的部件。正极片22具有带状的正极集电体22c以及固定在正极集电体22c的至少一方的表面上的正极活性物质层22a和正极保护层22p。但是,正极保护层22p并不是必须的,也可以在其他实施方式中省略。构成正极片22的各部件可以没有特别限制地使用一般的电池(例如,锂离子二次电池)中能够使用的以往公知的材料。例如,正极集电体22c优选由例如铝、铝合金、镍、不锈钢等导电性金属构成。正极集电体22c在此为金属箔,具体而言为铝箔。
如图11所示,在正极片22中,在卷绕电极体20的长边方向Y的一方的端部(图11的左端部)设置有多个正极极耳22t。多个正极极耳22t沿着长度方向隔开规定的间隔(间断地)设置。正极极耳22t与正极片22连接。正极极耳22t在此为正极集电体22c的一部分,由金属箔(具体而言为铝箔)构成。正极极耳22t是未形成正极活性物质层22a而正极集电体22c露出的区域。但是,正极极耳22t可以在一部分设置有正极活性物质层22a以及/或者正极保护层22p,也可以是与正极集电体22c不同的部件。多个正极极耳22t在此分别为梯形。但是,正极极耳22t的形状并不限定于此。另外,多个正极极耳22t的尺寸也没有特别限定。正极极耳22t的形状、尺寸例如可以考虑与正极集电部50连接的状态,根据其形成位置等适当调整。如图8所示,多个正极极耳22t在正极片22的长边方向Y的一方的端部(图8的左端部)层叠,构成正极极耳组25。
如图11所示,正极活性物质层22a沿着带状的正极集电体22c的长度方向设置成带状。正极活性物质层22a包含能够可逆地吸留和放出电荷载体的正极活性物质(例如,锂镍钴锰复合氧化物等锂过渡金属复合氧化物)。正极活性物质层22a优选包含锂过渡金属复合氧化物作为正极活性物质,包含在该锂过渡金属复合氧化物中镍(Ni)的含量高的正极活性物质。例如,在锂过渡金属复合氧化物中,在将锂以外的金属元素的合计设为100摩尔%时,镍的含量优选为55摩尔%以上,更优选为70摩尔%以上,进一步优选为75摩尔%以上。由此,能够使非水电解质二次电池进一步高容量化。
在将正极活性物质层22a的固体成分整体设为100质量%时,正极活性物质可以占大致80质量%以上,典型的是90质量%以上,例如95质量%以上。正极活性物质层22a也可以包含正极活性物质以外的任意成分,例如导电材料、粘合剂、各种添加成分等。作为导电材料的一例,可举出乙炔黑(AB)等碳材料。作为粘合剂的一例,可举出聚偏氟乙烯(PVdF)等氟系树脂。
虽然没有特别限定,但在将正极活性物质层22a的每单位面积的重量设为a(g)、将正极活性物质层22a从150℃加热至300℃时产生的水分量设为b(g)时,优选水分量b相对于重量a之比(b/a)小于0.2%。
正极保护层22p是构成为导电性比正极活性物质层22a低的层。如图11所示,正极保护层22p在长边方向Y上设置在正极集电体22c与正极活性物质层22a的边界部分。在此,正极保护层22p设置于正极集电体22c的长边方向Y的一方的端部(图11的左端部)。但是,正极保护层22p也可以设置在长边方向Y的两端部。通过具备正极保护层22p,能够防止在第一隔膜71以及第二隔膜72破损时正极集电体22c与负极活性物质层24a直接接触而导致电池100内部短路。
正极保护层22p包含绝缘性的无机填料、例如氧化铝等陶瓷粒子。在将正极保护层22p的固体成分整体设为100质量%时,无机填料可以占大致50质量%以上,典型的是70质量%以上,例如80质量%以上。正极保护层22p也可以包含无机填料以外的任意成分,例如导电材料、粘合剂、各种添加成分等。导电材料以及粘合剂也可以与作为能够包含于正极活性物质层22a而例示的材料相同。
如图11所示,负极片24是带状的部件。负极片24具有带状的负极集电体24c和固定在负极集电体24c的至少一方的表面上的负极活性物质层24a。构成负极片24的各部件可以没有特别限制地使用一般的电池(例如,锂离子二次电池)中能够使用的以往公知的材料。例如,负极集电体24c优选由铜、铜合金、镍、不锈钢等导电性金属构成。负极集电体24c在此为金属箔,具体而言为铜箔。
如图11所示,在负极片24中,在卷绕电极体20的长边方向Y的一方的端部(图11的右端部)设置有多个负极极耳24t。多个负极极耳24t沿着长度方向隔开规定的间隔(间断地)设置。负极极耳24t与负极片24连接。负极极耳24t在此为负极集电体24c的一部分,由金属箔(具体而言为铜箔)构成。在此,负极极耳24t是未形成负极活性物质层24a而负极集电体24c露出的区域。但是,负极极耳24t可以在一部分形成有负极活性物质层24a,也可以是与负极集电体24c不同的部件。多个负极极耳24t在此分别为梯形。但是,多个负极极耳24t的形状、尺寸能够与正极极耳22t同样地适当调整。如图8所示,多个负极极耳24t在负极片24的长边方向Y的一方的端部(图8的右端部)层叠,构成负极极耳组27。
如图11所示,负极活性物质层24a沿着带状的负极集电体24c的长度方向设置成带状。负极活性物质层24a包含能够可逆地吸留和放出电荷载体的负极活性物质(例如,石墨等碳材料)。负极活性物质层24a的宽度(长边方向Y的长度。以下相同)优选大于正极活性物质层22a的宽度。在将负极活性物质层24a的固体成分整体设为100质量%时,负极活性物质可以占大致80质量%以上,典型的是90质量%以上,例如95质量%以上。负极活性物质层24a也可以包含负极活性物质以外的任意成分,例如导电材料、粘合剂、分散剂、各种添加成分等。作为粘合剂的一例,可举出苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)等橡胶类。作为分散剂的一例,可举出羟甲基纤维素(CMC)等纤维素类。
第一隔膜71以及第二隔膜72是带状的部件。第一隔膜71以及第二隔膜72是形成有多个能够供电荷载体通过的微细的贯通孔的绝缘片。第一隔膜71以及第二隔膜72的宽度比负极活性物质层24a的宽度大。通过使第一隔膜71以及第二隔膜72介于正极片22与负极片24之间,能够防止正极片22与负极片24的接触,并且能够使电荷载体(例如锂离子)在正极片22与负极片24之间移动。
作为基材层85,可以没有特别限制地使用以往公知的电池的隔膜所使用的微多孔膜。基材层85例如优选为多孔的片状部件。基材层85可以为单层结构,也可以为2层以上的结构、例如3层结构。基材层85优选由聚烯烃树脂构成。由此,能够充分确保隔膜的柔软性,容易地实施卷绕电极体20的制作(卷绕以及冲压成形)。作为聚烯烃树脂,优选聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或它们的混合物,进一步优选由PE构成。另外,虽然没有特别限定,但基材层85的厚度优选为3μm以上且25μm以下,更优选为3μm以上且18μm以下,进一步优选为5μm以上且14μm以下。
耐热层87在此设置在基材层85上。耐热层87可以直接设置在基材层85的表面,也可以隔着其他层设置在基材层85上。但是,耐热层87并不是必须的,也可以在其他实施方式中省略。在此,耐热层87的单位面积重量在隔膜的长度方向以及宽度方向上是均匀的。虽然没有特别限定,但耐热层87的厚度优选为0.3μm以上且6μm以下,更优选为0.5μm以上且6μm以下,进一步优选为1μm以上且4μm以下。
耐热层87优选包含无机填料和耐热层粘合剂。作为无机填料,可以没有特别限制地使用以往公知在这种用途中使用的无机填料。无机填料优选包含绝缘性的陶瓷粒子。其中,若考虑耐热性、获得容易性等,则优选氧化铝、氧化锆、二氧化硅、二氧化钛等无机氧化物、氢氧化铝等金属氢氧化物、勃姆石等粘土矿物,更优选氧化铝、勃姆石。另外,从抑制隔膜的热收缩的观点出发,特别优选包含铝的化合物。无机填料相对于耐热层87的总质量的比例优选为80质量%以上,更优选为90质量%以上,进一步优选为95质量%以上。
作为耐热层粘合剂,可以没有特别限制地使用以往公知在这种用途中使用的耐热层粘合剂。作为具体例,可举出丙烯酸系树脂、氟系树脂、环氧系树脂、聚氨酯树脂、乙烯乙酸乙烯酯树脂等。其中,优选丙烯酸系树脂。
图14是沿着图10的XIV-XIV线的示意性横剖视图。需要说明的是,在图14中,为了便于说明,省略了卷绕电极体20中的中间部分的部件的记载。另外,图中的D1表示卷绕方向,但并不意图将卷绕方向限定于该方向。如图14所示,在卷绕电极体20中,正极片22与第一隔膜71通过粘接层81粘接,正极片22与第二隔膜72通过第二粘接层82粘接。另外,第一隔膜71在第一隔膜的卷绕开始端部71a的附近具有第一区域(参照图14的A-B之间)。在该第一区域中,在此未形成第一粘接层81。
另外,在其他实施方式中,也可以在第一区域存在未形成第一粘接层81的区域、以及/或者形成有单位面积重量比在第一隔膜71中在与正极片22相向的区域形成的第一粘接层81的单位面积重量小的第一粘接层81的区域。即,可以在第一区域整体形成第一粘接层81,也可以在第一区域存在形成有第一粘接层81的区域和未形成第一粘接层81的区域。需要说明的是,关于第一区域中的第一粘接层81的单位面积重量B相对于与正极片22相向的区域中的第一粘接层81的单位面积重量A之比(B/A),请参照<电池的制造方法>中的记载。在该结构的卷绕电极体20中,由于适当地抑制了粘接层的过度形成,因此,能够适当地抑制电池100的电阻增加、卷绕电极体20的浸渗性降低。
图12是表示将本实施方式的卷绕电极体20展开的状态的示意图,图13是图12的分解图。需要说明的是,在图11中,为了便于观察,以在宽度方向上错开的状态记载各部件。在此,图中的ra(ra1、ra2、ran-1、ran)表示与卷绕电极体20的一方的R部的顶点对应。另外,图中的rb(rb1、rb2、rb3、rbn)表示与卷绕电极体20的另一方的R部的顶点对应。
在本实施方式中,在构成卷绕电极体20的最外表面的第一隔膜71上未形成第一粘接层81(参照图14的P)。在该结构的卷绕电极体20中,由于适当地抑制了粘接层的过度形成,因此,能够适当地抑制电池100的电阻增加、卷绕电极体20的浸渗性降低。
另外,在其他实施方式中,也可以在第一隔膜71中的成为卷绕电极体20的最外表面的区域,存在未形成第一粘接层81的区域、以及/或者形成有单位面积重量比在第一隔膜71中在与正极片22相向的区域形成的第一粘接层81的单位面积重量小的第一粘接层81的区域。即,可以在第一隔膜71中的成为卷绕电极体20的最外表面的区域整体形成第一粘接层81,也可以在第一隔膜71中的成为卷绕电极体20的最外表面的区域存在形成有第一粘接层81的区域和未形成第一粘接层81的区域。需要说明的是,关于成为卷绕电极体20的最外表面的区域中的第一粘接层81的单位面积重量D相对于与正极片22相向的区域中的第一粘接层81的单位面积重量C之比(D/C),请参照<电池的制造方法>中的记载。另外,对于构成卷绕电极体的最外表面的隔膜为第二隔膜、第一隔膜以及第二隔膜的情况,也可以参照上述比。
在本实施方式中,在形成有第一粘接层81的一侧的面上的第一隔膜71的卷绕结束端部71b附近,形成有单位面积重量比与正极片22相向的区域中的第一粘接层81a的单位面积重量小的第一粘接层81b。需要说明的是,图中的72b表示第二隔膜的卷绕结束端部。在此,例如在形成有第一粘接层81的一侧的面上的第一隔膜71的卷绕结束端部71b附近未形成第一粘接层81的情况下,可以赋予止卷带。作为该止卷带,能够使用这种以往公知的止卷带。但是,在本实施方式中,也可以进一步在第一隔膜71的卷绕结束端部71b附近赋予止卷带。
另外,在其他实施方式中,也可以在第一隔膜71中,在形成有第一粘接层81的一侧的面上的第一隔膜的卷绕结束端部71b附近,存在未形成第一粘接层81的区域、以及/或者形成有单位面积重量比在第一隔膜71中在与正极片22相向的区域形成的第一粘接层81的单位面积重量小的第一粘接层81的区域。即,在第一隔膜71中,可以不在形成有第一粘接层81的一侧的面上的第一隔膜的卷绕结束端部71b附近整体形成第一粘接层81,也可以存在形成有第一粘接层81的区域和未形成第一粘接层81的区域。需要说明的是,关于第一隔膜的卷绕结束端部71b附近的第一粘接层81的单位面积重量F相对于与正极片22相向的区域中的对应的粘接层的单位面积重量E之比(F/E),请参照<电池的制造方法>中的记载。
另外,如图13所示,在本实施方式中,形成于第一隔膜71的第一粘接层(在此为第一粘接层81a以及81b)的形成面积比形成于正极片22的第二粘接层82的形成面积大。需要说明的是,关于形成于第一隔膜71的第一粘接层81的形成面积H相对于形成于正极片22的第二粘接层82的形成面积G之比(H/G),请参照<电池的制造方法>中的记载。
第一粘接层81以及第二粘接层82例如通过加热或按压(典型的是冲压成形)等与电极(正极片22以及/或者负极片24)粘接。第一粘接层81和第二粘接层82可以是同样的结构,也可以是不同的结构。
第一粘接层81以及第二粘接层82包含粘接层粘合剂。作为粘接层粘合剂,可以没有特别限制地使用相对于电极具有一定的粘性的以往公知的树脂材料。作为具体例,可举出丙烯酸系树脂、氟系树脂、环氧系树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、聚环氧乙烷系树脂、乙烯乙酸乙烯酯树脂、聚酰胺酸树脂等。其中,从具有高柔软性、能够更适当地发挥相对于电极的粘接性方面出发,优选氟系树脂、丙烯酸系树脂。作为氟系树脂,可举出聚偏氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)等。作为丙烯酸系树脂,可举出聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯等。粘接层粘合剂的种类可以与耐热层粘合剂相同,也可以不同。粘接层粘合剂相对于粘接层的总质量的比例优选为25质量%以上,可以为50质量%以上,更优选为80质量%以上。由此,能够相对于电极可靠地发挥规定的粘接性。
第一粘接层81以及第二粘接层82除了粘接层粘合剂以外,还可以包含其他材料(例如,作为耐热层73的成分而举出的无机填料等)。在粘接层包含无机填料的情况下,无机填料相对于粘接层的总质量的比例优选为75质量%以下,更优选为50质量%以下,进一步优选为20质量%以下。第一粘接层81以及第二粘接层82的厚度优选大致为0.3μm以上且6μm以下,更优选为0.5μm以上且6μm以下,进一步优选为1μm以上且4μm以下。
虽然没有特别限定,但第一粘接层81以及第二粘接层82的单位面积重量优选为0.005~1.0g/m2,更优选为0.02~0.06g/m2。
粘接层可以整面形成,或者也可以具有规定的图案。例如,粘接层在俯视时可以具有点状、条纹状、波状、带状(线条状)、虚线状或它们的组合等图案。
电池100能够用于各种用途,例如,能够适当用作搭载于乘用车、卡车等车辆的电机用的动力源(驱动用电源)。车辆的种类没有特别限定,例如可举出插电式混合动力汽车(PHEV;Plug-in Hybrid Electric Vehicle)、混合动力汽车(HEV;Hybrid ElectricVehicle)、电动汽车(BEV;Battery Electric Vehicle)等。
以上,对本公开的几个实施方式进行了说明,但上述实施方式仅仅是一例。本公开能够以其他各种方式实施。本公开能够基于本说明书所公开的内容和该领域中的技术常识来实施。在权利要求书所记载的技术中,包括对上述例示的实施方式进行各种变形、变更而得到的技术。例如,也可以将上述实施方式的一部分替换为其他的变形方式,也可以在上述实施方式中追加其他的变形方式。另外,如果该技术特征没有作为必须的技术特征进行说明,则也可以适当删除。
例如,在上述电池的制造方法中,第一抵接区域A1包含第一隔膜71中的与第一狭缝Sa的侧壁以及卷芯210的侧面抵接的区域,但并不限定于此。例如在使用不具有狭缝的卷芯的情况下,第一抵接区域可以设为与卷芯的侧面抵接的区域。另外,例如,在上述电池的制造方法中,第二抵接区域A2包含第二隔膜72中的与第二狭缝Sb的侧壁以及卷芯210的侧面抵接的区域,但并不限定于此。例如在使用不具有狭缝的卷芯的情况下,第二抵接区域可以设为与卷芯的侧面抵接的区域。
例如,上述电池的制造方法包括按压工序,但并不限定于此。在此公开的电池的制造方法例如在卷绕电极体为圆筒状的情况下也可以不包括按压工序。另外,在此处公开的电池的制造方法中,也可以在利用涂敷装置在隔膜上形成粘接层之后,具有干燥工序。而且,在卷绕电极体20中,粘接层(第一粘接层81、第二粘接层82)中含有的有机溶剂以及/或者水的含有比例优选为粘接剂中的有机溶剂以及/或者水的1%以下,更优选为0.1%以下,特别优选为0.01%以下。
例如,在上述电池的制造方法中,在第一隔膜71的与正极片22相向的区域形成第一粘接层81,在正极片22上形成第二粘接层82,但并不限定于此。在此处公开的电池的制造方法中,可以在第一隔膜71中的与正极片22相向的区域以外的区域也形成第一粘接层81,也可以在正极片22以外的区域也形成第二粘接层82。在此处公开的电池的制造方法中,例如,可以在第一隔膜71的与负极片24相向的区域形成第一粘接层81,也可以在第二隔膜72的与负极片24相向的区域形成第三粘接层。在该情况下,优选第一粘接层81的单位面积重量比第一隔膜71的与正极片22相向的区域中的第一粘接层81的单位面积重量小,优选第三粘接层的单位面积重量比第二隔膜72的与正极片22相向的区域中的第二粘接层82的单位面积重量小。
例如,在上述电池中,构成为正极极耳22t从卷绕电极体20的卷绕轴方向上的一方的端部突出,负极极耳24t从另一方的端部突出,但并不限定于此。通过在此公开的电池的制造方法制造的卷绕电极体可以是正极极耳以及负极极耳从该卷绕电极体的卷绕轴方向上的一方的端部突出的结构,也可以构成为不具有电极极耳。
例如,在上述电池中,卷绕电极体20的最外表面由第一隔膜71构成,但并不限定于此。通过在此公开的电池的制造方法制造的卷绕电极体的最外表面可以由第二隔膜构成,也可以由第一隔膜以及第二隔膜构成。
如上所述,作为在此公开的技术的具体方式,可举出以下的各项(item)所记载的方式。
项1:一种电池的制造方法,所述电池具备卷绕电极体,所述卷绕电极体是带状的第一隔膜、带状的正极片、带状的第二隔膜以及带状的负极片以卷绕轴为中心沿规定的卷绕方向卷绕而成的,所述正极片与所述第一隔膜通过第一粘接层粘接,所述正极片与所述第二隔膜通过第二粘接层粘接,其中,所述电池的制造方法包括以下工序:在所述第一隔膜的表面形成所述第一粘接层的第一形成工序;在所述正极片的表面形成所述第二粘接层的第二形成工序;以及将所述第一隔膜、所述正极片、所述第二隔膜及所述负极片层叠的层叠工序。
项2:根据项1所述的电池的制造方法,在所述层叠工序中,输送所述第一隔膜、所述正极片、所述第二隔膜以及所述负极片,并且以规定的顺序重叠并卷绕,在所述第一形成工序中,在通过所述层叠工序输送的所述第一隔膜的与所述正极片重叠的一侧的表面形成所述第一粘接层,在所述第二形成工序中,在通过所述层叠工序输送的所述正极片的与所述第二隔膜重叠的一侧的表面形成所述第二粘接层。
项3:根据项1或2所述的电池的制造方法,所述第一隔膜在所述第一隔膜的卷绕开始端部附近具有第一区域,在所述第一区域中,存在未形成所述第一粘接层的区域、以及/或者形成有单位面积重量比在所述第一隔膜中在与所述正极片相向的区域形成的所述第一粘接层的单位面积重量小的所述第一粘接层的区域。
项4:根据项3所述的电池的制造方法,在所述第一隔膜中,延伸至不与卷芯抵接的区域而形成有所述第一区域。
项5:根据项1~项4中的任一项所述的电池的制造方法,相对于通过卷芯的卷绕中心并沿铅垂方向延伸的铅垂直线,所述第一隔膜以及所述正极片从一侧向所述卷芯供给。
项6:根据项1~项5中的任一项所述的电池的制造方法,相对于通过卷芯的卷绕中心并沿铅垂方向延伸的铅垂直线,所述第一隔膜从一侧向所述卷芯供给,所述第二隔膜从另一侧向所述卷芯供给。
项7:根据项1~项6中的任一项所述的电池的制造方法,在所述第一隔膜和所述第二隔膜中的成为所述卷绕电极体的最外表面的区域中,存在未形成对应的粘接层的区域、以及/或者形成有单位面积重量比在对应的隔膜中在与所述正极片相向的区域形成的对应的粘接层的单位面积重量小的所述对应的粘接层的区域。
项8:根据项1~项7中的任一项所述的电池的制造方法,在将所述卷绕电极体展开的状态下,形成于所述第一隔膜的所述第一粘接层的形成面积比形成于所述正极片的所述第二粘接层的形成面积大。
项9:根据项1~项8中的任一项所述的电池的制造方法,在所述第一隔膜中,在形成有所述第一粘接层的一侧的面上的所述第一隔膜的卷绕结束端部附近,存在未形成所述第一粘接层的区域、以及/或者形成有单位面积重量比在所述第一隔膜中在与所述正极片相向的区域形成的所述第一粘接层的单位面积重量小的所述第一粘接层的区域。
Claims (9)
1.一种电池的制造方法,所述电池具备卷绕电极体,所述卷绕电极体是带状的第一隔膜、带状的正极片、带状的第二隔膜以及带状的负极片以卷绕轴为中心沿规定的卷绕方向卷绕而成的,所述正极片与所述第一隔膜通过第一粘接层粘接,所述正极片与所述第二隔膜通过第二粘接层粘接,其中,所述电池的制造方法包括以下工序:
在所述第一隔膜的表面形成所述第一粘接层的第一形成工序;
在所述正极片的表面形成所述第二粘接层的第二形成工序;以及
将所述第一隔膜、所述正极片、所述第二隔膜及所述负极片层叠的层叠工序。
2.如权利要求1所述的电池的制造方法,其中,
在所述层叠工序中,输送所述第一隔膜、所述正极片、所述第二隔膜以及所述负极片,并且以规定的顺序重叠并卷绕,
在所述第一形成工序中,在通过所述层叠工序输送的所述第一隔膜的与所述正极片重叠的一侧的表面形成所述第一粘接层,
在所述第二形成工序中,在通过所述层叠工序输送的所述正极片的与所述第二隔膜重叠的一侧的表面形成所述第二粘接层。
3.如权利要求1或2所述的电池的制造方法,其中,
所述第一隔膜在所述第一隔膜的卷绕开始端部附近具有第一区域,
在所述第一区域中,存在未形成所述第一粘接层的区域、以及/或者形成有单位面积重量比在所述第一隔膜中在与所述正极片相向的区域形成的所述第一粘接层的单位面积重量小的所述第一粘接层的区域。
4.如权利要求3所述的电池的制造方法,其中,
在所述第一隔膜中,延伸至不与卷芯抵接的区域而形成有所述第一区域。
5.如权利要求1或2所述的电池的制造方法,其中,
相对于通过卷芯的卷绕中心并沿铅垂方向延伸的铅垂直线,所述第一隔膜以及所述正极片从一侧向所述卷芯供给。
6.如权利要求1或2所述的电池的制造方法,其中,
相对于通过卷芯的卷绕中心并沿铅垂方向延伸的铅垂直线,所述第一隔膜从一侧向所述卷芯供给,所述第二隔膜从另一侧向所述卷芯供给。
7.如权利要求1或2所述的电池的制造方法,其中,
在所述第一隔膜和所述第二隔膜中的成为所述卷绕电极体的最外表面的区域中,存在未形成对应的粘接层的区域、以及/或者形成有单位面积重量比在对应的隔膜中在与所述正极片相向的区域形成的对应的粘接层的单位面积重量小的所述对应的粘接层的区域。
8.如权利要求1或2所述的电池的制造方法,其中,
在将所述卷绕电极体展开的状态下,形成于所述第一隔膜的所述第一粘接层的形成面积比形成于所述正极片的所述第二粘接层的形成面积大。
9.如权利要求1或2所述的电池的制造方法,其中,
在所述第一隔膜中,在形成有所述第一粘接层的一侧的面上的所述第一隔膜的卷绕结束端部附近,存在未形成所述第一粘接层的区域、以及/或者形成有单位面积重量比在所述第一隔膜中在与所述正极片相向的区域形成的所述第一粘接层的单位面积重量小的所述第一粘接层的区域。
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