DE112011105553T5 - Elektrische Speichervorrichtung und Herstellungsverfahren einer elektrischen Speichervorrichtung - Google Patents

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Abstract

[Problem] Eine Abweichung in einer Kapazität unter einer Vielzahl von elektrischen Speichervorrichtungen soll unterdrückt werden und eine Verringerung in der Kapazität einer elektrischen Speichervorrichtung soll unterdrückt werden.
[Mittel zur Lösung] Eine elektrische Speichervorrichtung hat eine positive Elektrodenplatte, eine negative Elektrodenplatte und einen Separator. Jede von der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte hat eine Kollektorplatte und eine Aktivmaterialschicht, die eine elektrolytische Lösung enthält, und die Aktivmaterialschicht ist in einer vorbestimmten Breite auf einem Teilbereich der Kollektorplatte ausgebildet. Der Separator ist zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte platziert und enthält eine elektrolytische Lösung. Bei wenigstens einer von der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte hat ein Rand der Aktivmaterialschicht in einer Breitenrichtung eine Wellenform. Ein eingestellter Wert Wn der Breite der Aktivmaterialschicht und eine Abweichung ΔW der Breite der Aktivmaterialschicht erfüllt eine Bedingung von 0,03 ≤ ΔW/Wn ≤ 0,056.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Speichervorrichtung mit Elektroden, die jeweils eine Aktivmaterialschicht aufweisen, die auf einer Fläche einer Kollektorplatte ausgebildet ist, und auf ein Herstellungsverfahren der elektrischen Speichervorrichtung.
  • STAND DER TECHNIK
  • Eine Sekundärbatterie bzw. Akkumulatorbatterie hat eine positive Elektrodenplatte, eine negative Elektrodenplatte und einen Separator, der zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte platziert ist. Die positive Elektrodenplatte hat eine Kollektorplatte und eine Positivelektrodenaktivmaterialschicht, die auf einer Fläche der Kollektorplatte ausgebildet ist. Die negative Elektrodenplatte hat eine Kollektorplatte und eine Negativelektrodenaktivmaterialschicht, die auf einer Fläche der Kollektorplatte ausgebildet ist.
  • Beim Ausbilden der positiven Elektrodenplatte oder negativen Elektrodenplatte ist die Kollektorplatte als eine Langbahn ausgebildet und das Bestandteil- bzw. Komponentenmaterial der Aktivmaterialschicht ist auf die Kollektorplatte entlang ihrer Längsrichtung aufgebracht. Die Breite der Aktivmaterialschicht ist kleiner als die Breite der Kollektorplatte und ein Teilbereich der Kollektorplatte ist nicht mit der Aktivmaterialschicht abgedeckt. Die Kollektorplatte mit der Aktivmaterialschicht, die darauf ausgebildet ist, kann in vorbestimmte Längen geschnitten werden, um positive Elektrodenplatten oder negative Elektrodenplatten vorzusehen.
  • DOKUMENT DES STANDS DER TECHNIK
  • PATENTDOKUMENT
    • Patentdokument 1: japanische Patentschrift Nr. 11 1999-162516
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
  • In der Anwendung des Komponentenmaterials der Aktivmaterialschicht auf die Kollektorplatte kann die Breite der Aktivmaterialschicht variieren. Die Variationen bzw. Abweichungen in der Breite der Aktivmaterialschicht können Variationen bzw. Abweichungen in den Kapazitäten der hergestellten Sekundärbatterien bzw. Akkumulatorbatterien verursachen oder können die Kapazitäten der Sekundärbatterien beeinflussen.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
  • Eine elektrische Speichervorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine positive Elektrodenplatte, eine negative Elektrodenplatte und einen Separator bzw. eine Trenneinrichtung. Jede von der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte hat eine Kollektorplatte und eine Aktivmaterialschicht, die eine elektrolytische Lösung enthält bzw. einbindet, und die Aktivmaterialschicht ist in einer vorbestimmten Breite auf einem Teilbereich einer Kollektorplatte ausgebildet. Der Separator bzw. die Trenneinrichtung ist zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte platziert und enthält eine elektrolytische Lösung. Bei wenigstens einer von der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte hat ein Rand der Aktivmaterialschicht in einer Breitenrichtung eine Wellenform. Ein eingestellter Wert Wn der Breite der Aktivmaterialschicht und eine Abweichung bzw. Variation ΔW der Breite der Aktivmaterialschicht erfüllt eine Bedingung des folgenden Ausdrucks (I): 0,03 ≤ ΔW/Wn ≤ 0,056 (I)
  • Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Verhältnis (ΔW/Wn) eingestellt, um gleich wie oder niedriger als 0,056 in dem Zustand zu sein, in dem die Wellenform an dem Rand der Aktivmaterialschicht erzeugt ist, wodurch eine Unterdrückung einer Verringerung in der Kapazität der elektrischen Speichervorrichtung ermöglicht wird. Zusätzlich kann das Verhältnis (ΔW/Wn) eingestellt sein, um gleich wie oder höher als 0,03 zu ein, um eine Abweichung der Kapazität der elektrischen Speichervorrichtung von den Kapazitäten der anderen elektrischen Speichervorrichtungen zu unterdrücken.
  • Die Breite der Aktivmaterialschicht der negativen Elektrodenplatte kann größer sein als die Breite der Aktivmaterialschicht der positiven Elektrodenplatte. In diesem Fall kann die Aktivmaterialschicht der negativen Elektrodenplatte eingestellt sein, um die Bedingung des Ausdrucks (I) zu erfüllen. Der Bereich der Aktivmaterialschicht der negativen Elektrodenplatte, der der Aktivmaterialschicht der positiven Elektrodenplatte gegenüberliegt, entspricht dem Bereich, in dem eine chemische Reaktion beim Laden und Entladen der elektrischen Speichervorrichtung durchgeführt wird. Daher ist der Bereich, in dem die chemische Reaktion durchgeführt wird, ausgebildet, um nicht neben dem Rand der Aktivmaterialschicht zu sein, was den Rand der Aktivmaterialschicht daran hindert, beim Laden und Entladen der elektrischen Speichervorrichtung negativ beeinflusst zu werden.
  • Der Rand bzw. der Randbereich kann an einer Position in der Kollektorplatte ausgebildet sein, der neben dem Bereich ist, in dem die Aktivmaterialschicht nicht ausgebildet ist. In diesem Rand kann die Wellenform, die den Ausdruck (I) erfüllt, leicht ausgebildet werden.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Speichervorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die drei Schritte. Bei einem ersten Schritt wird eine Aktivmaterialschicht in einer vorbestimmten Breite auf einem Teilbereich einer Kollektorplatte ausgebildet, um eine positive Elektrodenplatte und eine negative Elektrodenplatte herzustellen. Bei einem zweiten Schritt wird ein Separator bzw. eine Trenneinrichtung zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte platziert. Bei einem dritten Schritt werden die Aktivmaterialschichten in jeder von der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte und dem Separator mit einer Elektrolytlösung imprägniert.
  • Bei dem ersten Schritt wird beim Herstellen wenigstens einer von der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte eine Wellenform an einem Rand der Aktivmaterialschicht in einer Breitenrichtung ausgebildet. Ein voreingestellter Wert Wn der Breite der Aktivmaterialschicht und eine Abweichung ΔW der Breite der Aktivmaterialschicht werden eingestellt, um eine Bedingung des folgenden Ausdrucks (II) zu erfüllen: 0,03 ≤ ΔW/Wn ≤ 0,056 (II)
  • Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Verhältnis (ΔW/Wn) eingestellt, um gleich wie oder niedriger als 0,056 in dem Zustand zu sein, in dem die Wellenform an dem Rand der Aktivmaterialschicht erzeugt ist, wodurch eine Unterdrückung einer Verringerung in der Kapazität der elektrischen Speichervorrichtung ermöglicht wird. Zusätzlich kann das Verhältnis (ΔW/Wn) eingestellt werden, um gleich wie oder höher als 0,03 zu sein, um Abweichungen bzw. Veränderungen in einer Kapazität unter einer Vielzahl von elektrischen Speichervorrichtungen zu unterdrücken.
  • Ein Komponentenmaterial bzw. Bestandteilsmaterial der Aktivmaterialschicht kann auf eine Fläche der Kollektorplatte durch eine Düsenbeschichtungseinrichtung (die coater) aufgebracht werden. Die Beschichtungsmaschine bzw. der Düsenbeschichter gibt das Komponentenmaterial der Aktivmaterialschicht an die Kollektorplatte ab. Die Abweichung ΔW kann eingestellt werden durch ein Ändern der Distanz zwischen der Beschichtungsmaschine und der Kollektorplatte. Daher kann das Verhältnis (ΔW/Wn) leicht eingestellt werden, um die Bedingung des Ausdrucks (II) zu erfüllen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • [1] Ein schematisches Diagramm, das den inneren Aufbau einer Zelle zeigt.
  • [2] Eine Abwicklung eines Stromerzeugungselements.
  • [3] Eine Schnittansicht einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode und eines Separators.
  • [4] Eine vergrößerte Ansicht, die einen Randbereich einer Negativelektrodenaktivmaterialschicht zeigt.
  • [5] Ein Graph, der die Beziehung zwischen einer Abweichung der Breite der Negativelektrodenaktivmaterialschicht, einer Abweichung einer Kapazität in Zellen und einer Kapazität in Zellen zeigt.
  • ART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hiernach beschrieben werden.
  • Ausführungsform 1
  • Eine Zelle (die einer elektrischen Speichervorrichtung entspricht), die eine Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ist, wird mit Bezug auf 1 beschrieben. 1 ist ein schematisches Diagramm, das den inneren Aufbau der Zelle zeigt. Eine Sekundärbatterie bzw. Akkumulatorbatterie, wie z. B. eine Nickel-Metallhydridbatterie und eine Lithiumionenbatterie, kann als die Zelle 1 verwendet werden. Anstelle der Sekundärbatterie kann ein elektrischer Doppelschichtkondensator verwendet werden. Die Zelle 1 kann z. B. an einem Fahrzeug montiert sein. Insbesondere kann eine Vielzahl von Zellen 11 verwendet werden, um eine zusammengebaute bzw. zusammengesetzte Batterie zu bilden, die an einem Fahrzeug montiert werden kann. Die Vielzahl von Zellen 1 kann elektrisch in Reihe verbunden werden oder elektrisch parallel verbunden werden.
  • Die zusammengesetzte bzw. zusammengebaute Batterie kann als eine Kraftquelle zum Fahren des Fahrzeugs verwendet werden. Wenn eine elektrische Energieausgabe von der zusammengebauten bzw. zusammengesetzten Batterie durch einen Motorgenerator in eine kinetische Energie umgewandelt wird, kann die kinetische Energie verwendet werden, um das Fahrzeug anzutreiben. Zum Verzögern oder Stoppen des Fahrzeugs kann der Motorgenerator eine kinetische Energie, die bei einem Bremsen des Fahrzeugs erzeugt wird, in eine elektrische Energie umwandeln. Die elektrische Energie, die durch den Motorgenerator erzeugt ist, kann als eine regenerative Leistung in der zusammengesetzten Batterie gespeichert werden.
  • Die Zelle 1 hat ein Zellengehäuse 10 und ein Leistungserzeugungselement bzw. Stromerzeugungselement 30, das in dem Zellengehäuse 10 beherbergt ist. Das Zellengehäuse 10 kann z. B. aus Metall hergestellt sein und hat einen Gehäusekörper 11 und einen Deckel 12. Der Gehäusekörper 11 hat einen Öffnungsabschnitt zum Einsetzen des Leistungserzeugungselements 30 und der Deckel 12 schließt den Öffnungsabschnitt des Gehäusekörpers 11. Der Deckel 12 ist an dem Gehäusekörper 11 befestigt, um das Zellengehäuse 10 hermetisch abzudichten. Der Gehäusekörper 11 und der Deckel 12 können aneinander befestigt werden, z. B. durch Schweißen.
  • Ein positiver Elektrodenanschluss 21 und ein negativer Elektrodenanschluss 22 sind an dem Deckel 12 befestigt und ragen zu der Außenseite des Zellengehäuses 10 vor. Ein positiver Elektrodenflachstecker 23 ist mit dem positiven Elektrodenanschluss 21 und dem Leistungserzeugungselement 30 verbunden, um den positiven Elektrodenanschluss 21 elektrisch mit dem Leistungserzeugungselement 30 zu verbinden. Der positive Elektrodenflachstecker 23 kann als eine Komponente separat von dem positiven Elektrodenanschluss 21 vorgesehen sein oder einstückig mit dem positiven Elektrodenanschluss 21 vorgesehen sein. Ein negativer Elektrodenflachstecker 24 ist mit dem negativen Elektrodenanschluss 22 und dem Leistungserzeugungselement 30 verbunden, um den negativen Elektrodenanschluss 22 elektrisch mit dem Leistungserzeugungselement 30 zu verbinden. Der negative Elektrodenflachstecker 24 kann als eine Komponente separat von dem negativen Elektrodenanschluss 22 vorgesehen sein oder einstückig mit dem negativen Elektrodenanschluss 22 vorgesehen sein.
  • 2 ist eine Abwicklung des Leistungserzeugungselements 30. 2 zeigt einen Teil des Leistungserzeugungselements 30.
  • Das Leistungserzeugungselement 30 ist ein Element zum Durchführen eines Ladens und Entladens und hat eine positive Elektrodenplatte 31, eine negative Elektrodenplatte 32 und einen Separator bzw. eine Trennvorrichtung 33. Die positive Elektrodenplatte 31 hat eine Kollektorplatte 31a und eine Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b, die auf einer Fläche der Kollektorplatte ausgebildet ist. Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b enthält ein Positivelektrodenaktivmaterial, ein leitendes Material, einen Binder und dergleichen. Wenn die Lithiumionensekundärbatterie als die Zelle 1 verwendet wird, können Beispiele des Positivelektrodenaktivmaterials LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiFePO4, Li2FePO4F, LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2 und Li(LiaNixMnyCOz)O2 aufweisen. Beispiele des Materials der Kollektorplatte 31a können Aluminium aufweisen.
  • Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b deckt einen Teilbereich der Kollektorplatte 31a ab. Mit anderen Worten ist ein Endabschnitt der Kollektorplatte 31a nicht mit der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b abgedeckt und ist zur Außenseite hin freiliegend. Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b kann auf der Fläche der Kollektorplatte 31a unter Verwendung einer Applikationsvorrichtung, wie z. B. einem Düsenbeschichter oder einem Gravurbeschichter, ausgebildet werden.
  • Die negative Elektrodenplatte 32 hat eine Kollektorplatte 32a und eine Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b, die auf einer Fläche der Kollektorplatte 32a ausgebildet ist. Die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b enthält ein Negativelektrodenaktivmaterial, ein leitendes Material, einen Binder und dergleichen. Wenn die Lithiumionensekundärbatterie als die Zelle 1 verwendet wird, können Beispiele des Negativelektrodenaktivmaterials amorphe Graphite aufweisen. Beispiele des Materials der Kollektorplatte 32a können Kupfer aufweisen.
  • Die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b deckt einen Teilbereich der Kollektorplatte 32a ab. Mit anderen Worten ist ein Endabschnitt der Kollektorplatte 32a nicht mit der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b abgedeckt und ist zur Außenseite hin freiliegend. Die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b kann auf der Fläche der Kollektorplatte 32a unter Verwendung einer Applikationsvorrichtung, wie z. B. einem Düsenbeschichter oder einem Gravurbeschichter ausgebildet sein. Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b, die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b und die Trenneinrichtung bzw. der Separator 33 sind mit einer elektrolytischen Lösung imprägniert. Wenn die Lithiumionensekundärbatterie als die Zelle 1 verwendet wird, können Beispiele der elektrolytischen Lösung eine Mischung von LiPF6 und ein Lösungsmittel, das gemischtes EC (Ethylencarbonat), DMC (Dimethylcarbonat) und EMC (Ethylmethylcarbonat) enthält, aufweisen.
  • Die positive Elektrodenplatte 31, die negative Elektrodenplatte 32 und der Separator 33 sind in der in 2 gezeigten Reihenfolge geschichtet und der Stapel ist gewunden, um das Leistungserzeugungselement 30 vorzusehen. Der Bereich der Kollektorplatte 31a, der nicht mit der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b abgedeckt ist, ist mit dem positiven Elektrodenflachstecker 23 verbunden (siehe 1). Dies verbindet elektrisch die positive Elektrodenplatte 31 des Leistungserzeugungselements 30 mit dem positiven Elektrodenanschluss 21. Der Bereich der Kollektorplatte 32a, der nicht mit der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b abgedeckt ist, ist mit dem negativen Elektrodenflachstecker 24 verbunden (siehe 1). Dies verbindet elektrisch die negative Elektrodenplatte 32 des Leistungserzeugungselements 30 mit dem negativen Elektrodenanschluss 22.
  • Die Zelle 1 der vorliegenden Ausführungsform ist eine sogenannte Quadrat- bzw. Würfelart, in der das Leistungserzeugungselement 30 in dem Zellengehäuse 10 beherbergt ist, das ausgebildet ist, um einem Rechteck zu entsprechen. Zusätzlich zu der Zelle der Rechteckart kann eine sogenannte Zylinderart einer Zelle als die Zelle 1 verwendet werden. In der zylindrischen Zelle ist das Leistungserzeugungselement in einem Zellengehäuse mit einer zylindrischen Form beherbergt. Die Konfiguration des Leistungserzeugungselements in der zylinderartigen Zelle ist die gleiche wie diejenige, die in 2 gezeigt ist.
  • 3 ist eine Schnittansicht der positiven Elektrodenplatte 31, der negativen Elektrodenplatte 32 und der Trenneinrichtung 33. Insbesondere ist 3 ein Diagramm, wenn die positive Elektrodenplatte 31, die negative Elektrodenplatte 32 und der Separator bzw. die Trenneinrichtung 33 in einer Ebene orthogonal zu der Längsrichtung (Links-Rechts-Richtung von 2) der positiven Elektrodenplatte 31, der negativen Elektrodenplatte 32 und der Trenneinrichtung 33 geschnitten sind.
  • Wie in 3 gezeigt ist, ist die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b an jeder der Flächen der Kollektorplatte 31a ausgebildet und die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b ist an jeder der Flächen der Kollektorplatte 32a ausgebildet. Der Separator bzw. die Trenneinrichtung 33 ist zwischen der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b und der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b platziert und ist in Kontakt mit der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b und der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b.
  • Während in der vorliegenden Ausführungsform die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b an jeder der Flächen der Kollektorplatte 31a ausgebildet ist und die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b an jeder der Flächen der Kollektorplatte 32a ausgebildet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Insbesondere ist es möglich, eine Elektrode (sogenannte Bipolarelektrode) zu verwenden, in der die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b an einer Fläche der Kollektorplatte ausgebildet ist und die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b an der anderen Fläche der Kollektorplatte ausgebildet ist.
  • Das Leistungserzeugungselement 30 kann durch ein Stapeln einer Vielzahl von Bipolarelektroden vorgesehen sein. Der Separator 33 ist zwischen zwei Bipolarelektroden platziert, die in der Stapelrichtung nebeneinander liegen. Der Positivelektrodenflachstecker und der Negativelektrodenflachstecker sind in der Stapelrichtung an beiden Enden des Leistungserzeugungselements 30 platziert. Ein Teil des Positivelektrodenflachsteckers und ein Teil des Negativelektrodenflachsteckers ragen zu der Außenseite des Zellengehäuses vor. Ein laminierter Film kann z. B. als das Zellengehäuse verwendet werden.
  • Der Bereich, in dem die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b mit dem zwischen diesen liegenden Separator 33 gegenüberliegt, entspricht dem Bereich, in dem eine chemische Reaktion durchgeführt wird während eines Ladens und Entladens der Zelle 1 (hiernach bezeichnet als ein Reaktionsbereich R). Wenn die Lithiumionensekundärbatterie als die Zelle 1 verwendet wird, bewegen sich Lithiumionen in dem Reaktionsbereich R basierend auf einem Laden oder Entladen.
  • Da eine Breite W2 der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b größer ist als eine Breite W1 der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b in der vorliegenden Ausführungsform, ist eine Breite WR des Reaktionsbereichs R gleich der Breite W1 der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b. Alternativ kann die Breite W1 der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b größer sein als die Breite W2 der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b. In diesem Fall ist die Breite WR des Reaktionsbereichs R gleich der Breite W2 der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b.
  • 4 ist eine Frontansicht eines Teils der negativen Elektrodenplatte 32 und ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A, der in 3 gezeigt ist.
  • Die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b ist durch ein Aufbringen des Komponentenmaterials (einschließlich des Negativelektrodenaktivmaterials) der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b auf die Flächen der Kollektorplatte 32a ausgebildet. Das Komponentenmaterial bzw. Bestandteilsmaterial der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b ist auf die Kollektorplatte 32a entlang einer Richtung aufgebracht, die durch einen Pfeil D in 4 dargestellt ist. Die Kollektorplatte 32a erstreckt sich in die Richtung, die durch den Pfeil D dargestellt ist, und 4 zeigt einen Teil der negativen Elektrodenplatte 32 (Kollektorplatte 32a). Wenn das Komponentenmaterial der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b auf die Kollektorplatte 32a aufgebracht wird, kann eine Wellenform an einem Rand E der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b erzeugt werden. Die Wellenform an dem Rand E resultiert aus Abweichungen in der Breite des aufgebrachten Komponentenmaterials der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b. Der Rand E ist ein Ende der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b in der Breitenrichtung und befindet sich neben dem Bereich der Kollektorplatte 32a, der mit dem Negativelektrodenflachstecker 24 zu verbinden ist.
  • Wmax, das in 4 gezeigt ist, zeigt die Position des Rands E, an der die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b die größte Breite in dem Bereich einer Länge L aufweist. Wmin zeigt die Position des Rands E, bei der die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b die kleinste Breite in dem Bereich der Länge L aufweist.
  • Eine Differenz ΔW zwischen der größten Breite Wmax und der kleinsten Breite Wmin entspricht einer (maximalen) Abweichung der Breite W2 der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b. Die Breiten Wmax und Wmin und die Abweichung ΔW sind in dem Bereich der Länge L der negativen Elektrodenplatte 32 bestimmt. Die Länge L kann wie angemessen eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Länge L eingestellt werden, um größer als die Breite W2 der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b zu sein. Falls die Abweichung ΔW in dem Bereich der Länge L vorliegend ist, ist die Wellenform an dem Rand E der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b erzeugt. Wenn die Länge L extrem klein ist, ist es schwierig, zu bestimmen, ob die Wellenform an dem Rand E erzeugt ist oder nicht.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Abweichung ΔW wie später beschrieben in dem Zustand eingestellt, in dem die Wellenform an dem Rand E der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b erzeugt ist, wodurch eine Unterdrückung einer Abweichung in einer Kapazität unter einer Vielzahl von Zellen 1 oder eine Unterdrückung einer Verringerung in der Kapazität der Zelle 1 ermöglicht wird. Die Länge L erfordert es lediglich, auf eine Länge eingestellt zu werden, in der die Präsenz der Wellenform an dem Rand E identifiziert werden kann.
  • Wie in 4 gezeigt ist, befindet sich ein Rand F des Reaktionsbereichs R auf einer inneren Seite bzgl. des Rands E der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b. Der Rand F entspricht einem Ende des Reaktionsbereichs R in der Breitenrichtung der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b.
  • In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 3 und 4 gezeigt ist, ist die Wellenform lediglich an dem Rand E erzeugt, der sich an dem einen Ende in der Breitenrichtung der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b befindet. Der Rand, der sich an dem anderen Ende in der Breitenrichtung der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b befindet, ist entlang dem Rand (in einer geraden Linie) der Kollektorplatte 32a ausgebildet. Alternativ kann die Wellenform an den Rändern erzeugt werden, die sich an beiden Enden in der Breitenrichtung der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b befinden.
  • 5 zeigt experimentelle Ergebnisse, wenn die Abweichung ΔW der Breite W2 geändert wird. Die vertikale Achse in 5 repräsentiert eine Abweichung einer Kapazität und einer Durchschnittskapazität. Die Abweichung einer Kapazität bezieht sich auf eine (maximale) Abweichung einer Kapazität unter der Vielzahl von Zellen 1. Die Abweichung der Kapazität kann mit einer nachfolgend beschriebenen Methode gemessen werden.
  • Zuerst wird die Vielzahl von Zellen 1 mit der Abweichung ΔW bei einem spezifischen Wert hergestellt und die Kapazitäten dieser Zellen 1 werden gemessen. Jede der Zellen 1 ist vollständig geladen und wird dann bei einer vorbestimmten Rate entladen, so dass die Kapazitäten der Zellen 1 gemessen werden können. Als Nächstes werden die Zelle 1 mit der größten Kapazität und die Zelle 1 mit der kleinsten Kapazität bestimmt und die Differenz zwischen der (maximalen) Kapazität und der (minimalen) Kapazität wird berechnet, um die Abweichung der Kapazität zu erlangen. Wenn der Wert der Abweichung ΔW geändert wird, kann die Abweichung der Kapazität in Verbindung mit jedem Wert der Abweichung ΔW erlangt werden.
  • Die Durchschnittskapazität bezieht sich auf einen Durchschnittswert der Kapazitäten der Vielzahl von Zellen 1. Die Durchschnittskapazität kann mit einer nachfolgend beschriebenen Methode gemessen werden.
  • Zuerst werden die Vielzahl von Zellen 1 mit der Abweichung ΔW bei einem spezifizierten Wert hergestellt und die Kapazitäten jener Zellen 1 werden gemessen. Die Messung der Kapazitäten der Zellen 1 wird in der gleichen Art und Weise durchgeführt, wie jene, die vorangehend beschrieben ist. Nach der Messung der Kapazität von jeder der Zellen 1 wird der Durchschnittswert der Kapazitäten der Vielzahl von Zellen 1 berechnet, um die Durchschnittskapazität zu erlangen. Wenn der Wert der Abweichung ΔW geändert wird, kann die Durchschnittskapazität in Verbindung mit jedem Wert der Abweichung ΔW erlangt werden.
  • Die horizontale Achse in 5 repräsentiert ein Verhältnis (ΔW/Wn) zwischen der Abweichung ΔW und der Breite Wn der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b. Die Abweichung ΔW ist definiert als die Abweichung der Breite W2 der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b in dem Bereich der Länge L von 30 cm. Während die Länge L auf 30 cm in den experimentellen Ergebnissen, die in 5 gezeigt sind, eingestellt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Länge L kann größer als 30 cm sein oder kann kleiner als 30 cm sein. Die Länge L ist vorzugsweise gleich wie oder größer als 10 cm.
  • Die Breite Wn bezieht sich auf eine Breite (eingestellter Wert), in dem das Komponentenmaterial der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b aufgebracht ist. In dem Experiment, das in 5 gezeigt ist, ist das Komponentenmaterial der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b auf die Kollektorplatte 32a unter Verwendung des Düsenbeschichters aufgebracht.
  • In dem Düsenbeschichter wird das Komponentenmaterial der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b von einem Ausstoßanschluss einer Düse bzw. Spritzvorrichtung zu der Kollektorplatte 32a hin abgegeben. Wenn ein Abstand bzw. eine Distanz (bezeichnet als ein Düsenspalt bzw. Düsenabstand) zwischen dem Ausstoßanschluss der Düse und der Kollektorplatte 32a geändert wird, kann die Breite Wn der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b geändert werden. Wenn der Düsenspalt geweitet wird, kann die Breite Wn der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b erhöht werden. Wenn der Düsenspalt verengt wird, kann die Breite Wn der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b verringert werden.
  • Andererseits, wenn der Düsenspalt in dem Bereich geweitet wird, in dem die Breite Wn erlangt wird, ist die Abweichung ΔW leicht bzw. einfach vergrößert. Wenn der Düsenspalt in dem Bereich verengt wird, in dem die Breite Wn erlangt wird, wird die Abweichung ΔW einfach bzw. leicht verringert. In dem Experiment, das in 5 gezeigt ist, ist der Düsenspalt geändert, um die Abweichung ΔW zu ändern und um das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) zu ändern.
  • Wie in 5 gezeigt ist, wenn das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) niedriger als 0,03 ist, ist die Abweichung der Kapazität erhöht. Wenn das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) gleich wie oder höher als 0,03 ist, tendiert die Abweichung der Kapazität nicht dazu, sich zu erhöhen. Wenn das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) niedriger ist, ist der Rand E der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b näher an einer geraden Linie.
  • Der Rand E der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b ist eher in der Wellenform als eine gerade Linie ausgebildet, um der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b zu ermöglichen, einfach mit der elektrolytischen Lösung imprägniert zu werden. Wenn die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b einfach bzw. leicht mit der elektrolytischen Lösung imprägniert wird, kann eine Abweichung in einer Kapazität unter der Vielzahl von Zellen 1 unterdrückt werden.
  • Zum Herstellen der Zelle 1 werden die positive Elektrodenplatte 31, die negative Elektrodenplatte 32 und der Separator 33 gestapelt und dann wird der Stapel mit der elektrolytischen Lösung imprägniert. Die einfache Imprägnierung der Negativelektrodenaktivmaterialsschicht 32b mit der elektrolytischen Lösung kann eine Abweichung in dem Betrag der Imprägnierung der elektrolytischen Lösung in die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b unterdrücken. Da der Betrag bzw. die Menge der elektrolytischen Lösung, die in die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b imprägniert ist, die Kapazität der Zelle 1 beeinflusst, kann die Unterdrückung einer Abweichung in der Menge der Imprägnierung der elektrolytischen Lösung eine Abweichung in einer Kapazität und der Vielzahl von Zellen 1 vermeiden.
  • Wie vorangehend beschrieben ist, kann die Zelle 1 der vorliegenden Ausführungsform als die zusammengesetzte Batterie verwendet werden, die an dem Fahrzeug montiert ist. In der zusammengesetzten Batterie mit der Vielzahl von Zellen 1 kann eine Abweichung in einer Kapazität unter der Vielzahl von Zellen 1 eine Lade -und Entladesteuerung der zusammengesetzten Batterie negativ beeinflussen. Zum Beispiel kann das Laden und Entladen der zusammengesetzten Batterie durch ein Einstellen der Zelle 1 mit der kleinsten Kapazität als die Referenz gesteuert werden. In diesem Fall hat jede der Zellen 1 mit Kapazitäten größer als jene der Referenzzelle 1 einen Abschnitt, der nicht zu dem Laden und Entladen der zusammengesetzten Batterie beiträgt, so dass alle von den Zellen 1 nicht effizient geladen oder entladen werden können. Wenn Abweichungen in einer Kapazität unter der Vielzahl von Zellen 1 wie in der vorliegenden Ausführungsform unterdrückt werden, können alle von den Zellen 1, die die zusammengesetzte Batterie bilden, effizient geladen und entladen werden.
  • Andererseits, wie in 5 gezeigt ist, wenn das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) höher als 0,056 ist, ist die Durchschnittskapazität verringert. Wenn das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) gleich wie oder niedriger als 0,056 ist, tendiert die Durchschnittskapazität nicht dazu, sich zu verringern, und die Durchschnittskapazität kann bei einem vorbestimmten Wert oder höher beibehalten werden.
  • Wenn das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) höher als 0,056 ist, hat der Rand E der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b größere Vorsprünge und Vertiefungen. Wenn der Rand E die größeren Vorsprünge und Vertiefungen hat und sich Lithiumionen zu dem Bereich entlang dem Rand E der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b bewegen, insbesondere zu dem Bereich der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b mit einer größeren Breite, dann kehren die Lithiumionen nicht leicht zu dem Reaktionsbereich R zurück. In der Zelle 1 wird ein Laden oder Entladen durch die Lithiumionen durchgeführt, die sich in dem Reaktionsbereich R bewegen.
  • Wenn sich die Lithiumionen zu dem Bereich außerhalb des Reaktionsbereichs R bewegen, können die Lithiumionen nicht zu dem Laden und Entladen beitragen und die Kapazität der Zelle 1 ist verringert. Insbesondere wenn die Vorsprünge und Vertiefungen des Rands E extrem groß sind, haben es die Lithiumionen, die zu dem Bereich entlang des Rands E bewegt sind, schwer, zu dem Reaktionsbereich R zurückzukehren. Daher ist das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) eingestellt, um 0,056 oder niedriger zu sein, um es selbst den Lithiumionen, die sich zu dem Bereich entlang des Rands E bewegen, zu ermöglichen, leicht zu dem Reaktionsbereich R zurückzukehren. Dies kann die Verringerung in der Kapazität der Zelle 1 unterdrücken.
  • Wie vorangehend beschrieben ist, ist das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) vorzugsweise zwischen 0,03 und 0,056 eingestellt. Noch vorteilhafter kann das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) zwischen 0,03 und 0,04 eingestellt werden. Dies kann die Abweichungen in einer Kapazität unter der Vielzahl von Zellen 1 unterdrücken oder die Verringerung in der Kapazität der Zelle 1 unterdrücken.
  • Wenn das Komponentenmaterial der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b auf die Kollektorplatte 32a unter Verwendung des Düsenbeschichters aufgebracht wird, ist der Düsenspalt zuerst auf einen vorbestimmten Wert eingestellt. Das Einstellen des Düsenspalts auf den vorbestimmten Wert kann die Breite Wn der Negativelektrodenaktivmaterialsschicht 32b einstellen. Nachdem das Komponentenmaterial der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b auf die Kollektorplatte 32a aufgebracht ist, wird die Abweichung ΔW in dem Bereich der Länge L gemessen. Das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) wird aus der Breite Wn als dem eingestellten Wert (fester Wert bzw. fixer Wert) und der Abweichung ΔW berechnet, und es wird bestimmt, ob das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) die Bedingung des folgenden Ausdrucks 1 erfüllt. 0,03 ≤ ΔW/Wn ≤ 0,056 (1)
  • Wenn das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) nicht die Bedingung des Ausdrucks (1) erfüllt, wird der Düsenspalt eingestellt. Da ein Weiten des Düsenspalts das Abweichungsverhältnis einfach erhöht, kann der Düsenspalt verbreitet werden, wenn das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) niedriger als 0,03 ist. Andererseits, wenn das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) größer als 0,056 ist, kann der Düsenspalt verengt werden.
  • Auf diese Art kann die Abweichung ΔW in dem Prozess eines Herstellens der negativen Elektrodenplatte 32 eingestellt werden, so dass das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) die Bedingung des Ausdrucks (1) erfüllt.
  • Während der Düsen- bzw. Sprühbeschichter in dem Experiment verwendet ist, das in 5 gezeigt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt und eine beliebige Vorrichtung kann verwendet werden, solange die Abweichung ΔW eingestellt werden kann. Zum Beispiel kann der Gravurbeschichter anstelle des Düsenbeschichters verwendet werden. In dem Gravurbeschichter ist das Komponentenmaterial der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b in einer (eingravierten) Nut gehalten, die in einer Oberfläche einer Gravurwalze ausgebildet ist. Dann wird die Kollektorplatte 32a in Kontakt mit der Oberfläche der Gravurwalze gebracht, so dass das Komponentenmaterial der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b auf die Fläche der Kollektorplatte 32a aufgebracht werden kann.
  • Wenn der Gravurbeschichter verwendet wird, kann ein Experiment bzw. ein Versuch vorausgehend durchgeführt werden, um das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) zu veranlassen, die Bedingung des vorangehenden Ausdrucks (1) zu erfüllen. Zum Beispiel ist es möglich, die Drehzahl der Gravurwalze oder die Form der Nut, die in der Oberfläche der Gravurwalze ausgebildet ist, so weit erforderlich einzustellen, so dass das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) die Bedingung des vorangehenden Ausdrucks (1) erfüllt.
  • Während in der vorliegenden Ausführungsform die Aufmerksamkeit auf das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) der negativen Elektrodenplatte 32 gerichtet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Insbesondere kann ein Abweichungsverhältnis in der positiven Elektrodenplatte 31 wie in der vorliegenden Ausführungsform (Ausdruck 1) eingestellt werden. Da die positive Elektrodenplatte 31 durch ein Aufbringen des Komponentenmaterials der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b auf die Kollektorplatte 31a ausgebildet ist, kann die Abweichung in der Breite der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b mit dem gleichen Verfahren wie in der vorliegenden Ausführungsform eingestellt werden. Mit anderen Worten ist es lediglich erforderlich, dass das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) die Bedingung des Ausdrucks (1) in wenigstens einer von der positiven Elektrodenplatte 31 und der negativen Elektrodenplatte 32 erfüllen sollte.
  • Von dem Separator 33, der Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b und der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b wird der Separator 33 am einfachsten mit der elektrolytischen Lösung imprägniert. Die Positivelektrodenaktivmaterialschicht 31b wird als nächstes einfach mit der elektrolytischen Lösung imprägniert. Die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b wird am wenigstens einfach mit der elektrolytischen Lösung imprägniert. Daher, wenn das Abweichungsverhältnis (ΔW/Wn) der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b eingestellt ist, die Bedingung des Ausdrucks (1) zu erfüllen, kann die Imprägnierung der elektrolytischen Lösung in die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b effizient erreicht werden.
  • Es ist beabsichtigt, dass die Zeit für die Imprägnierung der elektrolytischen Lösung ausgedehnt wird, um die Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b mit der elektrolytischen Lösung zu imprägnieren. Jedoch, da die Zeit für die Imprägnierung der elektrolytischen Lösung länger wird, kann die Kollektorplatte 32a der negativen Elektrodenplatte 32 aufgelöst werden. Daher kann die Zeit für die Imprägnierung der elektrolytischen Lösung. verkürzt werden durch ein einfaches Imprägnieren der Negativelektrodenaktivmaterialschicht 32b mit der elektrolytischen Lösung in der Art und Weise, die in der vorliegenden Ausführungsform geschrieben ist.

Claims (9)

  1. Elektrische Speichervorrichtung, die folgendes aufweist: eine positive Elektrodenplatte und eine negative Elektrodenplatte, die jeweils eine Aktivmaterialschicht aufweisen, wobei die Aktivmaterialschicht eine elektrolytische Lösung enthält und in einer vorbestimmten Breite auf einen Teilbereich einer Kollektorplatte ausgebildet ist; und einen Separator, der zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte platziert ist und eine elektrolytische Lösung enthält, wobei bei wenigstens einer von der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte ein Rand der Aktivmaterialschicht in einer Breitenrichtung eine Wellenform aufweist, und ein eingestellter Wert Wn der Breite der Aktivmaterialschicht und eine Abweichung ΔW der Breite der Aktivmaterialschicht eine Bedingung des folgenden Ausdrucks (I) erfüllt: 0,03 ≤ ΔW/Wn ≤ 0,056 (I).
  2. Elektrische Speichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Breite der Aktivmaterialschicht der negativen Elektrodenplatte größer ist als die Breite der Aktivmaterialschicht der positiven Elektrodenplatte, und die Aktivmaterialschicht der negativen Elektrodenplatte die Bedingung des Ausdrucks (I) erfüllt.
  3. Elektrische Speichervorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Bereich der Aktivmaterialschicht der negativen Elektrodenplatte, die der Aktivmaterialschicht der positiven Elektrodenplatte gegenüberliegt, nicht neben dem Rand liegt.
  4. Elektrische Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich der Rand an einer Position in der Kollektorplatte befindet, die benachbart zu einem Bereich ist, in dem die Aktivmaterialschicht nicht ausgebildet ist.
  5. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Speichervorrichtung mit den folgenden Schritten: Ausbilden einer Aktivmaterialschicht in einer vorbestimmten Breite auf einem Teilbereich einer Kollektorplatte, um eine positive Elektrodenplatte und eine negative Elektrodenplatte herzustellen; Platzieren eines Separators zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte; und Imprägnieren der Aktivmaterialschicht in jeder von der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte und dem Separator mit einer elektrolytischen Lösung, wobei beim Herstellen wenigstens einer der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte eine Wellenform an einem Rand der Aktivmaterialschicht in einer Breitenrichtung ausgebildet wird, und ein eingestellter Wert Wn der Breite der Aktivmaterialschicht und eine Abweichung ΔW der Breite der Aktivmaterialschicht eingestellt werden, um eine Bedingung des folgenden Ausdrucks (II) zu erfüllen, 0,03 ≤ ΔW/Wn ≤ 0,056 (II).
  6. Verfahren zur Herstellung der elektrischen Speichervorrichtung nach Anspruch 5, wobei ein Komponentenmaterial der Aktivmaterialschicht auf eine Fläche der Kollektorplatte unter Verwendung eines Düsenbeschichters aufgebracht wird.
  7. Verfahren zur Herstellung der elektrischen Speichervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Breite der Aktivmaterialschicht der negativen Elektrodenplatte größer ist als die Breite der Aktivmaterialschicht der positiven Elektrodenplatte, und die Aktivmaterialschicht der negativen Elektrodenplatte die Bedingung des Ausdrucks (II) erfüllt.
  8. Verfahren zur Herstellung der elektrischen Speichervorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Rand an einer Position in der Aktivmaterialschicht der negativen Elektrodenplatte ausgebildet ist, der nicht benachbart zu einem Bereich ist, der der Aktivmaterialschicht der positiven Elektrodenplatte gegenüberliegt.
  9. Verfahren zur Herstellung der elektrischen Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der Rand an einer Position in der Kollektorplatte ausgebildet ist, die benachbart zu einem Bereich ist, in dem die Aktivmaterialschicht nicht ausgebildet ist.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018063881A (ja) * 2016-10-13 2018-04-19 株式会社東芝 二次電池、二次電池の製造方法、電極

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3332781B2 (ja) * 1997-02-25 2002-10-07 三洋電機株式会社 リチウムイオン電池
JPH11162516A (ja) 1997-11-25 1999-06-18 Fuji Photo Film Co Ltd リチウムイオン電池およびその製造方法
JP3755591B2 (ja) * 2001-12-13 2006-03-15 日産自動車株式会社 電池およびそれを用いた組電池
JP4451654B2 (ja) * 2003-12-26 2010-04-14 パナソニック株式会社 リチウム二次電池
JP2006079942A (ja) * 2004-09-09 2006-03-23 Sanyo Electric Co Ltd 電池
JP4779352B2 (ja) * 2004-12-14 2011-09-28 大日本印刷株式会社 電池の製造方法
JP2007329077A (ja) 2006-06-09 2007-12-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池およびその製造方法
US8865345B1 (en) * 2007-01-12 2014-10-21 Enovix Corporation Electrodes for three-dimensional lithium batteries and methods of manufacturing thereof
JP2010080118A (ja) * 2008-09-24 2010-04-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 非水電解質電池

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