DE102023113913A1

DE102023113913A1 - Batterie

Info

Publication number: DE102023113913A1
Application number: DE102023113913.4A
Authority: DE
Inventors: Yuka Nagata
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-07-15
Filing date: 2023-05-26
Publication date: 2024-01-18
Also published as: US20240021963A1; CN117410544A; JP2024011686A

Abstract

Die vorliegende Offenbarung löst das Problem durch Bereitstellung einer Batterie, die aufweist: einen Elektrodenkörper; einen Stromsammelanschluss, der an einem seitlichen Oberflächenabschnitt des Elektrodenkörpers angeordnet ist; und einen Laminatfilm, der den Elektrodenkörper und den Stromsammelanschluss bedeckt, wobei der Elektrodenkörper einen Stromsammelstreifen aufweist; der Stromsammelstreifen und der Stromsammelanschluss elektrisch verbunden sind; der Laminatfilm eine Metallschicht und eine innere Harzschicht aufweist, die näher am Stromsammelanschluss liegt als die Metallschicht; der Stromsammelanschluss einen Basisabschnitt und einen porösen Abschnitt aufweist, der näher am Laminatfilm liegt als der Basisabschnitt; eine Harzschicht, die die innere Harzschicht aufweist, zwischen dem Basisabschnitt und der Metallschicht angeordnet ist; der poröse Abschnitt und die Harzschicht sich berühren; und mindestens ein Teil der Harzschicht den Innenbereich des porösen Abschnitts füllt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Batterie.
2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Im Allgemeinen weist eine Batterie, z. B. eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, einen Elektrodenkörper auf, der einen Positiv-Elektroden-Stromkollektor, eine Positiv-Elektroden-Aktivmaterialschicht, eine Elektrolytschicht, eine Negativ-Elektroden-Aktivmaterialschicht und einen Negativ-Elektroden-Stromkollektor aufweist. Der Elektrodenkörper ist beispielsweise in einem Innenraum versiegelt, der von einem Außenmaterial umgeben ist. Die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2019-194949 ( JP 2019-194949 A ) offenbart eine Laminatbatterie, die einen Elektrodenkörper, ein Laminataußenmaterial und einen Streifenfilm aufweist, und offenbart, dass der Streifenfilm zwischen einem Anschlussabschnitt des Elektrodenkörpers und einem Randabschnitt des Laminataußenmaterials angeordnet ist. Die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2020-140887 ( JP 2020-140887 A ) offenbart eine verschlossene Batterie, bei der eine raue Oberfläche (z.B. eine Alumitschicht), die eine Vielzahl von konkaven Abschnitten aufweist, auf einer inneren Anschlussfläche und/oder einer äußeren Anschlussfläche ausgebildet ist, die mit einer dazwischen liegenden plattierten Schicht überlappt sind, und bei der ein Teil der plattierten Schicht in den konkaven Abschnitt eindringt. Die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2014-154397 ( JP 2014-154397 A ) offenbart eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt, in der ein aus Harz hergestellter Anschlusshalter und ein Stromsammelanschluss durch thermisches Verstemmen befestigt sind, und offenbart, dass eine Alumit-Behandlung an einer Oberfläche des Stromsammelanschlusses auf der Seite des Anschlusshalters durchgeführt wird. Die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 2011-060456 ( JP 2011-060456 A ) offenbart eine bipolare Batterie, die Stromsammelplatten aufweist, die jeweils an beiden Enden eines Elektrizitätserzeugungselements entlang einer Stapelrichtung angeordnet sind, in der bipolare Elektroden gestapelt sind, und offenbart, dass eine Alumit-Behandlung an den Außenflächen der Stromsammelplatten durchgeführt wird.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Wie oben beschrieben, sieht JP 2019-194949 A vor, dass der Streifen zwischen dem Anschlussabschnitt (Stromsammelanschluss) des Elektrodenkörpers und dem Randabschnitt des Laminataußenmaterials (Laminatfilm) angeordnet ist. Durch die Anbringung des Streifens wird die Haftung zwischen dem Stromsammelanschluss und dem Laminatfilm erhöht. Allerdings dringt durch eine Harzschicht wie den Streifen Film leicht Feuchtigkeit in den durch den Laminatfilm versiegelten Innenbereich ein.
Die vorliegende Offenbarung wurde in Anbetracht des oben genannten Umstandes gemacht und hat das Hauptziel, eine Batterie bereitzustellen, die das Eindringen von Feuchtigkeit verhindern kann.
[1] Batterie, welche aufweist: einen Elektrodenkörper; einen Stromsammelanschluss, der an einem seitlichen Oberflächenabschnitt des Elektrodenkörpers angeordnet ist; und einen Laminatfilm, der den Elektrodenkörper und den Stromsammelanschluss bedeckt, in welchem: der Elektrodenkörper einen Stromsammelstreifen aufweist; der Stromsammelstreifen und der Stromsammelanschluss elektrisch verbunden sind; der Laminatfilm eine Metallschicht und eine innere Harzschicht aufweist, die sich näher am Stromsammelanschluss befindet als die Metallschicht; der Stromsammelanschluss einen Basisabschnitt und einen porösen Abschnitt aufweist, der sich näher am Laminatfilm befindet als der Basisabschnitt; eine Harzschicht einschließlich der inneren Harzschicht zwischen dem Basisabschnitt und der Metallschicht angeordnet ist; der poröse Abschnitt und die Harzschicht einander berühren; und mindestens ein Teil der Harzschicht den Innenbereich des porösen Abschnitts ausfüllt.
[2] Die Batterie gemäß [1], in der: der Stromsammelanschluss Aluminium enthält; und der poröse Abschnitt ein Alumit-Abschnitt ist.
[3] Die Batterie nach [1] oder [2], bei der der Elektrodenkörper einen Festelektrolyten enthält.
[4] Die Batterie nach [3], bei der der Festelektrolyt ein Sulfid-Festelektrolyt ist.
Die Batterie in der vorliegenden Offenbarung hat die Wirkung, das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Bedeutung von Ausführungsbeispielen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Zeichen gleiche Elemente bezeichnen und in denen:

1 ist eine schematische Schnittdarstellung einer Batterie im Sinne der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A in 1;
3A ist ein erklärendes Diagramm zur Veranschaulichung eines Problems der vorliegenden Offenbarung;
3B ist ein erklärendes Diagramm zur Veranschaulichung eines Problems der vorliegenden Offenbarung;
4A ist eine schematische Draufsicht, die einen Elektrodenkörper der vorliegenden Offenbarung zeigt;
4B ist eine schematische Schnittdarstellung des Elektrodenkörpers in der vorliegenden Offenbarung;
5 ist eine schematische Schnittdarstellung, die einen Teil eines Stromsammelanschlusses der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
6 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die den Stromsammelanschluss in der vorliegenden Offenbarung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden unter Verwendung der Zeichnungen detailliert beschrieben. Die Figuren in den Zeichnungen sind schematisch dargestellt, und um das Verständnis zu erleichtern, die Größe und Form der einzelnen Teile sind übertrieben, wenn angemessen. Wenn in der vorliegenden Beschreibung „Oberseite“ oder „Unterseite“ lediglich als Ausdruck einer Art und Weise geschrieben wird, in der ein anderes Element relativ zu einem bestimmten Element angeordnet ist, weist der Ausdruck sowohl einen Fall auf, in dem das andere Element auf oder unter dem bestimmten Element angeordnet ist, so dass es das bestimmte Element berührt, als auch einen Fall, in dem das andere Element über oder unter dem bestimmten Element angeordnet ist, während ein anderes Element dazwischen liegt, sofern nicht anders angegeben.
1 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Batterie der vorliegenden Offenbarung zeigt. Eine in 1 dargestellte Batterie 100 weist einen Elektrodenkörper 10, Stromsammelanschlüsse 20, die an seitlichen Abschnitten des Elektrodenkörpers 10 angeordnet sind, und einen Laminatfilm 30 auf, der den Elektrodenkörper 10 und die Stromsammelanschlüsse 20 bedeckt. Der Elektrodenkörper 10 weist Stromsammelstreifen T auf, und die Stromsammelstreifen T und die Stromsammelanschlüsse 20 sind elektrisch verbunden.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A in 1. Wie in 2 dargestellt, weist ein Laminatfilm 30 eine Metallschicht 31 und eine innere Harzschicht 32 auf, die sich näher am Stromsammelanschluss 20 befindet als die Metallschicht 31. Der Stromsammelanschluss 20 weist einen Basisabschnitt 21 und einen porösen Abschnitt 22 auf, der näher an dem Laminatfilm 30 liegt als der Basisabschnitt 21. Eine Harzschicht X, die die innere Harzschicht 32 aufweist, ist zwischen dem Basisabschnitt 21 und der Metallschicht 31 angeordnet. Der poröse Abschnitt 22 und die Harzschicht X berühren einander, und mindestens ein Teil der Harzschicht X füllt den Innenbereich des porösen Abschnitts 22 aus.
Da zumindest ein Teil der Harzschicht den Innenbereich des porösen Abschnitts ausfüllt, bietet die vorliegende Offenbarung eine Batterie, die das Eindringen von Feuchtigkeit verhindern kann. Wie oben beschrieben, offenbart JP 2019-194949 A , dass der Streifen zwischen dem Anschlussabschnitt (dem Stromsammelanschluss) des Elektrodenkörpers und dem Randabschnitt des Laminataußenmaterials (dem Laminatfilm) angeordnet ist. Durch die Bereitstellung des Streifens wird die Haftung zwischen dem Stromsammelanschluss und dem Laminatfilm erhöht. Allerdings dringt durch eine Harzschicht wie den Streifen Film leicht Feuchtigkeit in den durch den Laminatfilm versiegelten Innenbereich ein.
Wenn zum Beispiel der Laminatfilm 30 und der Stromsammelanschluss 20 durch einen Streifen 40 verschweißt werden, wie in 3A gezeigt, erhöht sich die Haftung zwischen dem Laminatfilm 30 und dem Stromsammelanschluss 20. Außerdem ist die Metallschicht 31 des Laminatfilms 30 im Allgemeinen nicht feuchtigkeitsdurchlässig, so dass keine Feuchtigkeit von außen in den Innenbereich des Laminatfilms 30 eindringt, es sei denn, es entsteht eine Beschädigung, wie z. B. ein Riss in der Metallschicht 31.
Die innere Harzschicht 32 des Laminatfilms 30 und der Streifen 40 weisen dagegen höhere Durchlässigkeiten auf als die Metallschicht 31. Daher erfolgt der Feuchtigkeitseintritt in einer Richtung D_X orthogonal zu einer Dickenrichtung D_T. Der Feuchtigkeitseintritt in der Richtung D_X hängt von der Querschnittsfläche der Harzschicht (der inneren Harzschicht 32 und des Streifens 40) in der Richtung D_X ab. Je größer die Querschnittsfläche ist, desto leichter erfolgt der Feuchtigkeitseintritt. Als Reaktion darauf wird, wie in 2 gezeigt, der poröse Abschnitt 22 in dem Stromsammelanschluss 20 bereitgestellt, und der Innenbereich des porösen Abschnitts 22 wird mit der Harzschicht X gefüllt. Dadurch wird die Querschnittsfläche der Harzschicht X (der inneren Harzschicht 32) in der Richtung D_X klein. Daher kann die Batterie das Eindringen von Feuchtigkeit verhindern.
In dem Fall, in dem der Stromsammelanschluss 20 und die innere Harzschicht 32 einander berühren, wie in 3B gezeigt, ist die Querschnittsfläche der Harzschicht X (der inneren Harzschicht 32) in der Richtung D_X kleiner als im Fall der Verwendung des Streifens. Andererseits ist die Adhäsion zwischen dem Stromsammelanschluss und dem Laminatfilm geringer als bei der Verwendung des Streifen-Films. Als Reaktion darauf wird, wie in 2 gezeigt, der poröse Abschnitt 22 im Stromsammelanschluss 20 vorgesehen und der Innenbereich des porösen Abschnitts 22 mit der Harzschicht X gefüllt. Dadurch wird der Ankereffekt erzeugt und die Haftung zwischen dem Stromsammelanschluss 20 und dem Laminatfilm 30 wird hoch.
1. Konfiguration der Batterie
Die Batterie in der vorliegenden Offenbarung weist zumindest den Elektrodenkörper, den Stromsammelanschluss und den Laminatfilm auf.
(1) Elektrodenkörper
Der Elektrodenkörper in der vorliegenden Offenbarung fungiert als Element zur Stromerzeugung in der Batterie. Zum Beispiel, wie in 4A und 4B gezeigt, weist der Elektrodenkörper 10 eine aktive Positiv-Elektroden-Materialschicht 1, eine aktive Negativ-Elektroden-Materialschicht 2, eine Elektrolytschicht 3, die zwischen der aktiven Positiv-Elektroden-Materialschicht 1 und der aktiven Negativ-Elektroden-Materialschicht 2 angeordnet ist, einen Positiv-Elektroden-Stromkollektor 4, der eine Stromsammlung für die aktive Positiv-Elektroden-Materialschicht 1 durchführt, und einen Negativ-Elektroden-Stromkollektor 5, der eine Stromsammlung für die aktive Negativ-Elektroden-Materialschicht 2 durchführt, auf. Ferner weist der in 4A und 4B gezeigte Elektrodenkörper 10 den Positiv-Elektroden-Stromkollektor 4, die Positiv-Elektroden-Aktivmaterialschicht 1, die Elektrolytschicht 3, die Negativ-Elektroden-Aktivmaterialschicht 2 und den Negativ-Elektroden-Stromkollektor 5 auf, und zwar in dieser Reihenfolge in der Dickenrichtung D_T.
Wie in 4A und 4B gezeigt, kann der Elektrodenkörper 10 einen oberen Oberflächenabschnitt TS, einen unteren Oberflächenabschnitt BS, der dem oberen Oberflächenabschnitt TS gegenüberliegt, und vier seitliche Oberflächenabschnitte SS (ein erster seitlicher Oberflächenabschnitt SS₁ ein zweiter seitlicher Oberflächenabschnitt SS₂ ein dritter seitlicher Oberflächenabschnitt SS₃ und ein vierter seitlicher Oberflächenabschnitt SS₄) aufweisen, die den oberen Oberflächenabschnitt TS und den unteren Oberflächenabschnitt BS verbinden. Jeder der Abschnitte der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche entspricht einer primären Oberfläche des Elektrodenkörpers, und die Dickenrichtung kann als die normale Richtung der primären Richtung definiert werden.
Beispiele für die Form des oberen Abschnitts der Oberfläche weisen ein Viereck wie ein Quadrat, ein Rechteck, ein Rhomboid, ein Trapez und ein Parallelogramm auf, sind aber nicht darauf beschränkt. Ferner kann die Form des oberen Abschnitts ein anderes Polygon als ein Viereck oder eine Form mit einer Kurvenlinie sein, wie z. B. ein Kreis. Die Form des unteren Abschnitts ist die gleiche wie die Form des oberen Abschnitts. Beispiele für die Form des seitlichen Abschnitts weisen ein Viereck wie ein Quadrat, ein Rechteck, ein Rhomboid, ein Trapez und ein Parallelogramm auf, sind aber nicht darauf beschränkt.
Wie in 4A und 4B gezeigt, weist der Elektrodenkörper 10 einen Positiv-Elektroden-Stromsammelstreifen 4t für die Verbindung mit einem Positiv-Elektroden-Stromsammelanschluss (nicht dargestellt) und einen Negativ-Elektroden-Stromsammelstreifen 5t für die Verbindung mit einem Negativ-Elektroden-Stromsammelanschluss (nicht dargestellt) auf. Der Stromsammelstreifen 4t für die positive Elektrode erstreckt sich von dem ersten Seitenflächenabschnitt SS₁ der dem Stromsammelanschluss für die positive Elektrode (nicht dargestellt) zugewandt ist, in einer Richtung, die die Dickenrichtung D_T kreuzt. Der Stromsammelstreifen 5t für die negative Elektrode erstreckt sich von dem dritten Seitenflächenabschnitt SS₃ der dem Stromsammelanschluss für die negative Elektrode (nicht dargestellt) zugewandt ist, in einer Richtung, die die Dickenrichtung D_T kreuzt.
(2) Laminatfilm und Stromsammelanschluss
Der Laminatfilm in der vorliegenden Offenbarung ist ein Element, das den Elektrodenkörper und die Stromsammelanschlüsse bedeckt. Wie in 2 dargestellt, weist der Laminatfilm 30 die Metallschicht 31 und die innere Harzschicht 32 auf, die näher am Stromsammelanschluss 20 liegt als die Metallschicht 31. Obwohl nicht dargestellt, kann der Laminatfilm eine äußere Harzschicht auf der der inneren Harzschicht gegenüberliegenden Seite der Metallschicht aufweisen.
Der Stromsammelanschluss in der vorliegenden Offenbarung ist an dem seitlichen Oberflächenabschnitt des Elektrodenkörpers angeordnet. Es ist bevorzugt, dass die Batterie in der vorliegenden Offenbarung zwei Stromsammelanschlüsse für einen Elektrodenkörper aufweist. Beispielsweise kann, wie in 1 gezeigt, für den Elektrodenkörper 10 ein Paar von Stromsammelanschlüssen 20 (ein Stromsammelanschluss 20A für die positive Elektrode und ein Stromsammelanschluss 20B für die negative Elektrode) so angeordnet sein, dass sie einander gegenüberliegen. Ferner ist in 1 das Paar von Stromsammelanschlüssen 20 so angeordnet, dass die Stromsammelanschlüsse 20 in Längsrichtung des Elektrodenkörpers 10 einander gegenüberliegen.
Wie in 2 dargestellt, weist der Stromsammelanschluss 20 den Basisabschnitt 21 und den porösen Abschnitt 22 auf, der näher am Laminatfilm 30 liegt als der Basisabschnitt 21. Der poröse Abschnitt 22 ist eine Stelle, an der viele Lochabschnitte (Poren) vorhanden sind. Die vielen Abschnitte mit Löchern (Poren) können dreidimensional miteinander verbunden sein. Zum Beispiel beträgt der durchschnittliche Mikroporen-Durchmesser der Poren 1 nm oder mehr und 1000 nm oder weniger. Der durchschnittliche Mikroporen-Durchmesser der Poren kann 5 nm oder mehr und 500 nm oder weniger betragen. Der durchschnittliche Mikroporen-Durchmesser der Poren kann 10 nm oder mehr und 100 nm oder weniger betragen. Der durchschnittliche Mikroporen-Durchmesser der Poren wird zum Beispiel mit einem Quecksilber-Intrusionsporosimeter ermittelt. Vorzugsweise sind der Basisabschnitt 21 und der poröse Abschnitt 22 kontinuierlich ausgebildet.
Beispiele für das Verfahren zur Bildung des porösen Abschnitts weisen eine Anodisierungsbehandlung auf. Die Anodisierungsbehandlung ist eine Behandlung, bei der die elektrochemische Oxidation an der Anode genutzt wird. Beispiele für die Anodisierungsbehandlung weisen eine Alumit-Behandlung auf. Die Alumit-Behandlung ist ein Verfahren, bei dem durch elektrochemische Oxidation ein Oxidfilm (anodisierter Oxidfilm) auf einer Aluminiumoberfläche gebildet wird. Vorzugsweise enthält der Stromsammelanschluss in der vorliegenden Offenbarung Aluminium und der poröse Abschnitt ist ein Alumit-Abschnitt. Der Alumit-Abschnitt enthält Aluminiumoxid.
Wie in 5 dargestellt, ist die Harzschicht X, die die innere Harzschicht 32 aufweist, zwischen dem Basisabschnitt 21 des Stromsammelanschlusses 20 und der Metallschicht 31 des Laminatfilms 30 angeordnet. Wie in 5 dargestellt, kann die Harzschicht X nur aus der inneren Harzschicht 32 bestehen. Die innere Harzschicht 32 kann aus einer einzigen Schicht oder aus einer Vielzahl von Schichten bestehen. Darüber hinaus kann zwischen der inneren Harzschicht und dem Basisabschnitt 21 eine weitere Harzschicht Y angeordnet sein, die jedoch nicht dargestellt ist. Selbst wenn die Harzschicht Y angeordnet ist, ist es möglich, eine Batterie zu erhalten, die das Eindringen von Feuchtigkeit durch die Verwendung eines Stromsammelanschlusses, der die porösen Abschnitte aufweist, im Vergleich zu einem Fall der Verwendung eines Stromsammelanschlusses, der keine porösen Abschnitte aufweist, einschränken kann.
Wie in 5 gezeigt, berühren sich der poröse Abschnitt 22 und die Harzschicht X, und zumindest ein Teil der Harzschicht X füllt den Innenbereich des porösen Abschnitts 22 aus. Ein Teil der Harzschicht X kann den Innenbereich des porösen Abschnitts 22 ausfüllen, oder die gesamte Harzschicht X kann den Innenbereich des porösen Abschnitts 22 ausfüllen. Dabei ist T₁ definiert als die Dicke der Harzschicht X zwischen der Metallschicht 31 und dem Stromsammelanschluss 20, und T₂ ist definiert als die Dicke der Harzschicht X, die den porösen Abschnitt 22 ausfüllt. T₁ kann gleich Null oder größer als Null sein. In dem Fall, in dem T₁ größer als Null ist, kann T₁ zum Beispiel 10µ m oder mehr und 20µ m oder mehr betragen. Darüber hinaus ist T₁ beispielsweise 100µ m oder weniger, und T₁ kann 80µ m oder weniger und 60µ m oder weniger betragen. T₂ ist im Allgemeinen größer als Null, und T₂ kann 50 nm oder mehr und 100 nm oder mehr betragen. Außerdem beträgt T₂ beispielsweise 1µ m oder weniger und kann 300 nm oder weniger betragen. Ferner kann T₁ größer sein als T₂. Wie in 5 gezeigt, kann die Harzschicht X einen Teilbereich auf der Seite der Metallschicht 31 im porösen Abschnitt 22 ausfüllen. Obwohl nicht dargestellt, kann die Harzschicht X den gesamten porösen Abschnitt ausfüllen.
Wie in 6 gezeigt, kann der Stromsammelanschluss 20 eine erste Oberfläche S₁ aufweisen, die dem Elektrodenkörper zugewandt ist, und eine Vielzahl von Oberflächen (eine zweite Oberfläche S₂ bis eine fünfte Oberfläche S₅), die den äußeren Rand der ersten Oberfläche S₁ bilden. Ferner weist der in 6 gezeigte Stromsammelanschluss 20 eine sechste Oberfläche S₆ auf, die der ersten Oberfläche S₁ zugewandt ist. Der in 6 gezeigte Stromsammelanschluss 20 weist die zweite Oberfläche S₂ und die vierte Oberfläche S₄ als Hauptflächen auf.
In dem Fall, in dem der Stromsammelanschluss 20 die zweite Oberfläche S₂ bis zur fünften Oberfläche S₅ aufweist, wie in 6 dargestellt, ist es bevorzugt, dass der oben beschriebene poröse Abschnitt auf mindestens einer der zweiten Oberfläche S₂ bis zur fünften Oberfläche S₅ ausgebildet ist. Jede der zweiten Oberfläche S₂ und der vierten Oberfläche S₄ kann eine Oberfläche sein, die eine Normalenrichtung parallel zur Dickenrichtung D_T hat. „Parallel“ bedeutet eine Beziehung, bei der der Winkel (spitzer Winkel) zwischen den beiden Richtungen 10° oder weniger beträgt. Der poröse Abschnitt kann nur auf der zweiten Oberfläche S₂ und der vierten Oberfläche S₄ ausgebildet sein. Jede der dritten Oberfläche S₃ und der fünften Oberfläche S₅ kann eine Oberfläche sein, die eine Normalenrichtung orthogonal zur Dickenrichtung D_T hat. „Orthogonal“ bedeutet eine Beziehung, in der der Winkel (spitze Winkelseite) zwischen den beiden Richtungen 80° oder mehr und 90° oder weniger beträgt. Der poröse Abschnitt kann nur auf der dritten Oberfläche S₃ und der fünften Oberfläche S₅ ausgebildet sein. Wie bei der dritten Oberfläche S₃ und der fünften Oberfläche S₅ die in 6 dargestellt sind, ist die Länge in Dickenrichtung D_T kurz (die Dicke des Stromsammelanschlusses 20 ist klein), aber die Länge in Dickenrichtung D_T kann länger sein. Außerdem kann der poröse Abschnitt auf der gesamten Oberfläche des Stromsammelanschlusses 20 ausgebildet sein.
Der Stromsammelanschluss in der vorliegenden Offenbarung weist einen Verbindungsbereich zum Verbinden des Stromsammelanschlusses mit dem Stromsammelstreifen auf. Vorzugsweise ist der poröse Abschnitt nicht im Verbindungsbereich ausgebildet. Zum Beispiel ist es in dem Fall, in dem der poröse Abschnitt ein Metalloxid ist, vorteilhaft, dass der poröse Abschnitt nicht im Verbindungsbereich ausgebildet ist, um den Widerstand zu reduzieren. Zum Beispiel kann in dem Fall, in dem der Verbindungsbereich auf der in 6 gezeigten zweiten Oberfläche S₂ ausgebildet ist, kein poröser Abschnitt im Verbindungsbereich ausgebildet werden, und der poröse Abschnitt kann auf der Außenseite (der gegenüberliegenden Seite des Elektrodenkörpers) des Verbindungsbereichs ausgebildet werden. Auf diese Weise kann der poröse Abschnitt auf einer Oberfläche in einer Art Muster gebildet werden. Ferner kann beispielsweise in dem Fall, in dem der Verbindungsbereich auf der in 6 gezeigten ersten Oberfläche S₁ ausgebildet ist, kein poröser Abschnitt im Verbindungsbereich ausgebildet sein, und der poröse Abschnitt kann auf mindestens einer der Oberflächen (der zweiten Oberfläche S₂ bis zur fünften Oberfläche S₅) ausgebildet sein, die den äußeren Rand der ersten Oberfläche S₁ bilden. In diesem Fall ist es zulässig, eine Konfiguration anzunehmen, in der der poröse Abschnitt überhaupt nicht auf der ersten Oberfläche S₁ ausgebildet ist.
2. Elemente der Batterie
Die Batterie in der vorliegenden Offenbarung weist den Elektrodenkörper, den Stromsammelanschluss und den Laminatfilm auf.
(1) Elektrodenkörper
Wie zum Beispiel in 4A und 4B gezeigt, weist der Elektrodenkörper 10 in der vorliegenden Offenbarung die Schicht aus positivem elektrodenaktivem Material 1, die Schicht aus negativem elektrodenaktivem Material 2, die Elektrolytschicht 3, die zwischen der Schicht aus positivem elektrodenaktivem Material 1 und der Schicht aus negativem elektrodenaktivem Material 2 angeordnet ist, den Positiv-Elektroden-Stromkollektor 4, der die Stromsammlung für die Schicht aus positivem elektrodenaktivem Material 1 durchführt, und den Negativ-Elektroden-Stromkollektor 5 auf, der die Stromsammlung für die Schicht aus negativem elektrodenaktivem Material 2 durchführt. Der Elektrodenkörper 10 kann eine bipolare Elektrode aufweisen oder keine bipolare Elektrode enthalten.
Die aktive Positiv-Elektroden-Materialschicht enthält mindestens ein aktives Positiv-Elektroden-Material. Die aktive Positiv-Elektroden-Materialschicht kann ferner mindestens eines der folgenden Materialien enthalten: ein elektrisch leitendes Material, einen Elektrolyten und ein Bindemittel. Beispiele für das aktive Material der positiven Elektrode weisen ein aktives Oxidmaterial auf. Beispiele für das aktive Oxidmaterial weisen ein aktives Material vom Typ geschichtetes Steinsalz wie LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂, ein aktives Material vom Typ Spinell wie LiMn₂O₄ und ein aktives Material vom Typ Olivin wie LiFePO₄ auf. Außerdem kann Schwefel (S) als aktives Material für die positive Elektrode verwendet werden. Die Form des aktiven Materials der positiven Elektrode ist beispielsweise eine Partikelform.
Beispiele für das elektrisch leitende Material weisen ein Kohlenstoffmaterial auf. Der Elektrolyt kann ein Festelektrolyt oder ein flüssiger Elektrolyt sein. Der Festelektrolyt kann ein organischer Festelektrolyt wie ein Gelelektrolyt oder ein anorganischer Festelektrolyt wie ein Oxid-Festelektrolyt und ein Sulfid-Festelektrolyt sein. Insbesondere die Leistung des Festelektrolyten auf Sulfidbasis nimmt aufgrund von Feuchtigkeit erheblich ab, weshalb der Elektrodenkörper, der den Festelektrolyten auf Sulfidbasis enthält, vor dem Eindringen von Feuchtigkeit geschützt werden muss. Der flüssige Elektrolyt (Elektrolytlösung) enthält zum Beispiel ein Trägersalz wie LiPF₆ und ein Lösungsmittel wie ein Karbonatlösungsmittel. Das Bindemittel weist beispielsweise ein Gummibindemittel und ein Fluoridbindemittel auf.
Die Negativ-Elektroden-Aktivmaterialschicht enthält mindestens ein Negativ-Elektroden-Aktivmaterial. Die Schicht aus aktivem Material für die negative Elektrode kann außerdem mindestens eines der folgenden Materialien enthalten: ein elektrisch leitendes Material, einen Elektrolyten und ein Bindemittel. Beispiele für das aktive Material der negativen Elektrode weisen ein aktives Metallmaterial wie Li und Si, ein aktives Kohlenstoffmaterial wie Graphit und ein aktives Oxidmaterial wie Li₄Ti₅O₁₂ auf. Das aktive Material der negativen Elektrode hat beispielsweise die Form von Partikeln oder einer Folie. Das elektrisch leitende Material, der Elektrolyt und das Bindemittel sind die gleichen wie die oben beschriebenen Bestandteile.
Die Elektrolytschicht ist zwischen der Schicht aus aktivem Positiv-Elektroden-Material und der Schicht aus aktivem Negativ-Elektroden-Material angeordnet und enthält mindestens einen Elektrolyten. Bei dem Elektrolyten kann es sich um einen Festelektrolyten oder um einen flüssigen Elektrolyten handeln. Der Elektrolyt ist der gleiche wie der oben beschriebene Inhalt. Die Elektrolytschicht kann einen Separator aufweisen.
Der Positiv-Elektroden-Stromabnehmer übernimmt die Stromabnahme für die aktive Positiv-Elektroden-Materialschicht. Beispiele für das Material des Positiv-Elektroden-Stromabnehmers weisen ein Metall wie Aluminium, Aluminiumlegierungen, rostfreien Stahl und Nickel auf. Beispiele für die Form des Stromabnehmers der positiven Elektrode weisen die Form einer Folie oder eines Netzes auf. Der Stromsammler für die positive Elektrode weist den Stromsammelstreifen für die Verbindung mit dem Stromsammelanschluss für die positive Elektrode auf. Wie in 4A und 4B gezeigt, kann der Stromsammelstreifen 4t für die positive Elektrode so geformt sein, dass er durchgehend mit dem Stromkollektor 4 für die positive Elektrode verbunden ist. Der Positiv-Elektroden-Stromsammelstreifen 4t ist an einer solchen Position angeordnet, dass der Positiv-Elektroden-Stromsammelstreifen 4t nicht mit der Positiv-Elektroden-Aktivmaterialschicht 1 überlappt, wenn der Elektrodenkörper 10 in der Dickenrichtung D_T betrachtet wird.
Der Negativelektroden-Stromabnehmer übernimmt die Stromabnahme für die aktive Negativelektroden-Materialschicht. Beispiele für das Material des Negativelektroden-Stromabnehmers weisen ein Metall wie Kupfer, rostfreien Stahl und Nickel auf. Die Form des Stromabnehmers für die negative Elektrode weist beispielsweise die Form einer Folie oder eines Netzes auf. Der Stromsammler für die negative Elektrode weist den Stromsammelstreifen für die Verbindung mit dem Stromsammelanschluss für die negative Elektrode auf. Wie in 4A und 4B gezeigt, kann der Stromsammelstreifen 5t für die negative Elektrode so geformt sein, dass er mit dem Stromkollektor 5 für die negative Elektrode zusammenhängt. Der Stromsammelstreifen 5t der negativen Elektrode ist an einer solchen Position angeordnet, dass er sich nicht mit der aktiven Materialschicht 2 der negativen Elektrode überschneidet, wenn der Elektrodenkörper 10 in der Dickenrichtung D_T betrachtet wird.
(2) Stromsammelanschluss
Der Stromsammelanschluss in der vorliegenden Offenbarung ist an dem seitlichen Oberflächenabschnitt des Elektrodenkörpers angeordnet. Ferner kann der Stromsammelanschluss an einer solchen Position angeordnet sein, dass der Stromsammelanschluss nicht mit dem Elektrodenkörper (mit Ausnahme des Stromsammelstreifens) überlappt, wenn man ihn planar in der Dickenrichtung D_T des Elektrodenkörpers betrachtet. Die Batterie in der vorliegenden Offenbarung weist im Allgemeinen den Stromsammelanschluss der positiven Elektrode und den Stromsammelanschluss der negativen Elektrode als Stromsammelanschluss auf. Der Stromsammelanschluss weist zumindest zu einem Teil einen Stromsammelabschnitt auf. Der Stromsammelabschnitt und der Elektrodenkörper sind über den Stromsammelstreifen elektrisch miteinander verbunden. Der Stromsammelabschnitt kann der gesamte Stromsammelanschluss oder ein Teil des Stromsammelanschlusses sein. Beispiele für das Material des Stromsammelanschlusses weisen ein Metall wie Aluminium, Aluminiumlegierungen und rostfreien Stahl auf.
(3) Laminatfilm
Der Laminatfilm in der vorliegenden Offenbarung weist die Metallschicht und die innere Harzschicht auf einer Oberfläche der Metallschicht auf. Der Laminatfilm kann eine äußere Harzschicht auf der der inneren Harzschicht gegenüberliegenden Seite der Metallschicht aufweisen. Beispiele für das Material der Metallschicht weisen Aluminium, Aluminiumlegierungen und rostfreien Stahl auf. Die Dicke der Metallschicht beträgt zum Beispiel 30µ m oder mehr und 60µ m oder weniger. Beispiele für das Material der inneren Harzschicht weisen ein thermoplastisches Harz auf. Beispiele für das thermoplastische Harz weisen ein Olefinharz wie Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE) auf. Die Dicke der inneren Harzschicht beträgt zum Beispiel 40µ m oder mehr und 100µ m oder weniger. Beispiele für das Material der äußeren Harzschicht weisen ein Esterharz, wie Polyethylenterephthalat (PET), und ein Amidharz, wie Nylon, auf. Die Dicke der äußeren Harzschicht beträgt zum Beispiel 20µ m oder mehr und 60µ m oder weniger. Ferner beträgt die Dicke des Laminatfilms beispielsweise 80µ m oder mehr und 250µ m oder weniger.
(4) Batterie
Die Batterie in der vorliegenden Offenbarung ist typischerweise eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie. Ferner ist es bevorzugt, dass die Batterie in der vorliegenden Offenbarung eine Festkörperbatterie ist. Die Festkörperbatterie ist eine Batterie, in der ein Festelektrolyt (insbesondere ein anorganischer Festelektrolyt) anstelle einer elektrolytischen Lösung verwendet wird. Die Batterie wird beispielsweise als elektrische Energiequelle eines Fahrzeugs wie eines Hybrid-Elektrofahrzeugs (HEV), eines Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugs (PHEV), eines Batterie-Elektrofahrzeugs (BEV), eines Benzinfahrzeugs und eines Dieselfahrzeugs verwendet. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Batterie als elektrische Energiequelle für den Antrieb des Hybridelektrofahrzeugs (HEV), des Plug-in-Hybridelektrofahrzeugs (PHEV) und des Batterieelektrofahrzeugs (BEV) verwendet wird. Darüber hinaus kann die Batterie in der vorliegenden Offenbarung als elektrische Energiequelle eines beweglichen Körpers (z.B. eines Zuges, eines Schiffes oder eines Flugzeugs), der nicht das Fahrzeug ist, oder als elektrische Energiequelle eines elektrischen Produkts, wie z.B. einer informationsverarbeitenden Vorrichtung, verwendet werden.
Das Herstellungsverfahren für die Batterie in der vorliegenden Offenbarung ist nicht besonders begrenzt. Zum Beispiel werden der Elektrodenkörper und die Stromsammelanschlüsse durch die Stromsammelstreifen verbunden, das erhaltene Element wird mit dem Laminatfilm bedeckt, und der Laminatfilm wird unter einem reduzierten Druck thermisch versiegelt, so dass die Batterie erhalten wird. Die innere Harzschicht des Laminatfilms wird durch Erhitzen mit anderen Elementen, wie z. B. den Stromsammelanschlüssen, verschweißt. Ferner werden die inneren Harzschichten der Laminatfilme in Bereichen, in denen sie miteinander in Kontakt stehen, durch Erhitzen miteinander verschweißt.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt. Das obige Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel, und der technische Anwendungsbereich der vorliegenden Offenbarung weist alle Techniken auf, die Konfigurationen aufweisen, die im Wesentlichen mit der in den Ansprüchen der vorliegenden Offenbarung beschriebenen technischen Idee identisch sind und die die gleichen Funktionswirkungen ausüben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019194949 [0002]
JP 2019194949 A [0002, 0003, 0014]
JP 2020140887 [0002]
JP 2020140887 A [0002]
JP 2014154397 [0002]
JP 2014154397 A [0002]
JP 2011060456 [0002]
JP 2011060456 A [0002]

Claims

Batterie mit: einem Elektrodenkörper; einem Stromsammelanschluss, der an einem Seitenflächenabschnitt des Elektrodenkörpers angeordnet ist; und einem Laminatfilm, der den Elektrodenkörper und den Stromsammelanschluss bedeckt, wobei: der Elektrodenkörper einen Stromsammelstreifen aufweist; der Stromsammelstreifen und der Stromsammelanschluss elektrisch verbunden sind; der Laminatfilm eine Metallschicht und eine innere Harzschicht aufweist die näher an dem Stromsammelanschluss liegt als die Metallschicht; der Stromsammelanschluss einen Basisabschnitt und einen porösen Abschnitt aufweist, der näher an dem Laminatfilm liegt als der Basisabschnitt; eine die innere Harzschicht aufweisende Harzschicht zwischen dem Basisabschnitt und der Metallschicht angeordnet ist; der poröse Abschnitt und die Harzschicht einander berühren; und zumindest ein Teil der Harzschicht einen Innenbereich des porösen Abschnitts füllt.
Batterie nach Anspruch 1, wobei: der Stromsammelanschluss Aluminium enthält; und der poröse Abschnitt ein Alumidabschnitt ist.
Batterie nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Elektrodenkörper einen Festelektrolyten enthält.
Batterie nach Anspruch 3, wobei der Festelektrolyt ein Sulfid-Festelektrolyt ist.