JP2005063848A - Manufacturing method and manufacturing device of battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、正極および負極と共に電解液,モノマーおよび重合開始剤を備えた組立体に対して熱および圧力を加える電池の製造方法およびそれに用いる電池の製造装置に関する。 The present invention relates to a battery manufacturing method for applying heat and pressure to an assembly including an electrolyte, a monomer, and a polymerization initiator together with a positive electrode and a negative electrode, and a battery manufacturing apparatus used therefor.
近年、携帯型電子機器が次々と開発されており、その電源として二次電池が重要な位置を占めるようになっている。また、二次電池は使い捨てではないことから、地球環境上も好ましく、一次電池よりも多く使用されるようになりつつある。最近、携帯型電子機器には小型かつ軽量であることが要求されているので、それに伴いこの二次電池に対しても、機器内の収納スペースに応じるために小型であり、また機器の重量を極力増やさないように軽量であることが求められている。 In recent years, portable electronic devices have been developed one after another, and secondary batteries have become an important position as the power source. Moreover, since the secondary battery is not disposable, it is preferable in terms of the global environment and is being used more than the primary battery. Recently, portable electronic devices are required to be small and light, and accordingly, this secondary battery is also small in order to accommodate the storage space in the device, and the weight of the device is reduced. It is required to be lightweight so as not to increase as much as possible.
このような要求に応える二次電池としては、鉛電池,ニッカド電池,ニッケル水素電池あるはリチウムイオン二次電池などがあるが、中でも、軽量でエネルギー密度および出力密度が大きなポリマーリチウムイオン二次電池が有用である。 Secondary batteries that meet these requirements include lead batteries, nickel-cadmium batteries, nickel metal hydride batteries, or lithium ion secondary batteries. Among these, polymer lithium ion secondary batteries that are lightweight and have high energy density and high output density Is useful.
ポリマーリチウムイオン二次電池の電解質には、電解液を高分子化合物でゲル化させた、固体電解質あるいは半固体電解質とも呼ばれるゲル電解質が用いられている。このゲル電解質を作製する方法としては、例えば、次の4種類がある。第1は、加熱して高分子化合物を電解液に溶解させてゾル状の高分子溶液を作製したのち、ゾル状の高分子溶液を冷却する方法であり、第2は、高分子化合物と電解液とを混合溶剤を用いて混合したゾル状の高分子溶液を作製したのち、混合溶剤を揮発させる方法であり、第3は、高分子化合物を希釈溶剤に溶解させたのち、希釈溶剤を揮発させてスポンジ構造を有する高分子マトリックスを作製し、その高分子マトリックスに電解液を含浸させる方法であり、第4は、電解液,モノマーおよび重合開始剤を含む電解質用組成物中のモノマーを加熱あるいは光により重合する方法である。 As an electrolyte of a polymer lithium ion secondary battery, a gel electrolyte, which is also called a solid electrolyte or a semisolid electrolyte, in which an electrolytic solution is gelled with a polymer compound is used. For example, there are the following four methods for producing the gel electrolyte. The first is a method of heating to dissolve the polymer compound in the electrolytic solution to prepare a sol-like polymer solution, and then cooling the sol-like polymer solution, and the second is a method of cooling the polymer compound and electrolysis. This is a method of volatilizing the mixed solvent after preparing a sol polymer solution mixed with the liquid using a mixed solvent. Third, after dissolving the polymer compound in the diluting solvent, the diluting solvent is volatilized. A polymer matrix having a sponge structure and impregnating the polymer matrix with an electrolytic solution. Fourth, heating the monomer in the electrolyte composition including the electrolytic solution, the monomer, and the polymerization initiator. Or it is the method of superposing | polymerizing with light.
中でも、第4の方法は、電解質用組成物を正極および負極に注げばよいので、既存の電解液を用いた電池の製造プロセスを応用できる利点がある。また、第1,第2あるいは第3の方法のように溶剤を揮発させたり、高分子化合物を溶解させる工程が不要なので、溶媒として揮発性しやすい物質を用いたり、高分子化合物と溶媒との相溶性を考慮する必要がないなどの点で自由度が高いという利点もある。特に、加熱により重合させれば、電池の構成材料が不透明であることを考慮するとより望ましい。 Among these, the fourth method has an advantage that a battery manufacturing process using an existing electrolytic solution can be applied because the electrolyte composition may be poured into the positive electrode and the negative electrode. In addition, since there is no need to volatilize the solvent or dissolve the polymer compound as in the first, second or third methods, a volatile substance can be used as the solvent, or the polymer compound and the solvent There is also an advantage that the degree of freedom is high in that it is not necessary to consider compatibility. In particular, it is more desirable to polymerize by heating, considering that the constituent material of the battery is opaque.
この第4の方法では、例えば、電池の薄型化あるいは軽量化を目的として外装部材にアルミラミネートフィルムなどを用いた場合、ゲル電解質が固化するまでに電池を整形する必要がある。電池の表面が平滑でないと、電池の厚みが局所的に厚くなり器具に収まらなくなってしまうからである。そこで、従来では、一般に、正極および負極と共に電解液,モノマーおよび重合開始剤を備えた組立体を一対の金属板で挟み、オーブン中においてモノマーを重合しつつ、電池の整形を行っている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来のように、組立体を一対の金属板で挟み、オーブン中において加熱すると、熱は金属板に伝わってから組立体に伝わるので、重合に必要な熱量が組立体に伝わるのに時間がかかり、それに伴い重合が完了するのにも長い時間がかかることから生産性が悪いという問題があった。またそれにより、電解質塩の分解などの電池性能を損なう化学反応が起こってしまうという問題もあった。 However, as in the past, when the assembly is sandwiched between a pair of metal plates and heated in an oven, the heat is transferred to the metal plate and then to the assembly, so that it takes time for the amount of heat necessary for polymerization to be transferred to the assembly. As a result, it takes a long time to complete the polymerization. In addition, there is a problem that a chemical reaction such as decomposition of the electrolyte salt that impairs battery performance occurs.
本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、電池特性および生産性を向上させることができる電池の製造方法および製造装置を提供することにある。 This invention is made | formed in view of this problem, The objective is to provide the manufacturing method and manufacturing apparatus of a battery which can improve a battery characteristic and productivity.
本発明による電池の製造方法は、正極および負極と共に電解液,モノマーおよび重合開始剤を備えた組立体を形成する工程と、組立体に対して、熱源を内蔵した加熱板により、熱および10MPa未満の圧力を加える工程とを含むものである。 The method for producing a battery according to the present invention includes a step of forming an assembly including an electrolyte, a monomer, and a polymerization initiator together with a positive electrode and a negative electrode, and a heating plate with a built-in heat source for the assembly. And a step of applying the pressure.
本発明による電池の製造装置は、正極および負極と共に電解液,モノマーおよび重合開始剤を備えた組立体を加熱および加圧するものであって、熱源を内蔵し、組立体に対して熱および10MPa未満の圧力を加える加熱板を備えたものである。 The battery manufacturing apparatus according to the present invention heats and pressurizes an assembly including an electrolyte, a monomer, and a polymerization initiator together with a positive electrode and a negative electrode, and has a built-in heat source. A heating plate for applying the pressure of
本発明の電池の製造方法では、正極および負極と共に電解液,モノマーおよび重合開始剤を備えた組立体が形成されたのち、この組立体に対して、熱源を内蔵した加熱板により、熱および10MPa未満の圧力が加えられ、モノマーが重合してゲル電解質が形成されると共に組立体が整形される。 In the battery manufacturing method of the present invention, after an assembly including an electrolyte, a monomer, and a polymerization initiator is formed together with a positive electrode and a negative electrode, heat and 10 MPa are applied to the assembly by a heating plate incorporating a heat source. Less than pressure is applied to polymerize the monomer to form a gel electrolyte and shape the assembly.
本発明の電池の製造装置では、加熱板が熱源を内蔵するようにしたので、組立体は、熱源により加熱された加熱板により、短時間で加熱されると共に圧力により整形され、寸法精度が向上する。 In the battery manufacturing apparatus of the present invention, since the heating plate incorporates a heat source, the assembly is heated in a short time and shaped by pressure by the heating plate heated by the heat source, thereby improving dimensional accuracy. To do.
本発明の電池の製造方法および製造装置によれば、組立体に対して、熱源を内蔵する加熱板により、熱および10MPa未満の圧力を加えるようにしたので、輻射熱あるいは空気の対流を介して加熱するのに比べて、短時間で十分な熱量を組立体に供給することができる。よって、電解質塩を劣化させることなく組立体を迅速に加熱し、電池の特性および生産性を著しく向上させることができる。また、組立体を破損することなく良好に整形することができると共に、正極と負極との間の電極間距離を短くし、外観上の寸法特性および電池容量を高めることができる。 According to the method and apparatus for manufacturing a battery of the present invention, heat and a pressure of less than 10 MPa are applied to the assembly by a heating plate having a built-in heat source, so that heating is performed through radiant heat or air convection. Compared to this, a sufficient amount of heat can be supplied to the assembly in a short time. Therefore, the assembly can be heated quickly without deteriorating the electrolyte salt, and the characteristics and productivity of the battery can be significantly improved. In addition, the assembly can be satisfactorily shaped without breakage, and the interelectrode distance between the positive electrode and the negative electrode can be shortened to improve the dimensional characteristics and battery capacity in appearance.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る電池の製造方法の流れを表すものであり、図2ないし図6はその工程を順に表すものである。まず、正極11および負極12と共に電解液,モノマーおよび重合開始剤を備えた組立体を形成する(ステップ110)。具体的には、まず、図2(A)に示したように、正極11を作製する(ステップS111)。例えば、粒子状の正極活物質を用いる場合には、正極活物質と必要に応じてカーボンブラックあるいはグラファイトなどの導電剤とポリフッ化ビニリデンあるいはテトラフルオロエチレンなどの結着剤とを混合して正極合剤を調製し、N−メチルピロリドンなどの分散媒に分散させて正極合剤塗液を作製する。正極活物質には、例えば、リチウムを挿入および放出することが可能な正極材料のいずれか1種または2種以上を用いる。リチウムを挿入および放出することが可能な正極材料としては、例えば、リチウムと遷移金属元素との複合酸化物が好ましい。複合酸化物は、高電圧および高エネルギー密度を得ることができるものがあるからである。複合酸化物としては、例えば、LiCoO2 、LiNiO2 あるいはLiMn2 O4 が挙げられる。また、これらの遷移金属元素の一部を他の元素で置換したLiNix Co1-x O2 (0<x<1)なども挙げられる。LiNix Co1-x O2 としては、具体的には、LiN0.5 Co0.5 O2 あるいはLiNi0.8 Co0.2 O2 などがある。
(First embodiment)
FIG. 1 shows the flow of the battery manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 6 show the steps in order. First, an assembly including an electrolytic solution, a monomer, and a polymerization initiator is formed together with the
そののち、対向する一対の面を有する正極集電体11Aを用意し、正極集電体11Aの両面あるいは片面に正極合剤塗液を塗布して乾燥させ、圧縮成型して正極活物質層11Bを形成する。正極集電体11Aには、例えば、アルミニウム(Al)箔などの金属箔を用いる。
After that, a positive
また、図2(B)に示したように、負極12を作製する(ステップS111)。例えば、粒子状の負極活物質を用いる場合には、負極活物質と必要に応じてカーボンブラックあるいはグラファイトなどの導電剤とポリフッ化ビニリデンあるいはスチレンブタジエンゴムなどの結着剤とを混合して負極合剤を調製し、N−メチルピロリドンなどの分散媒に分散させて負極合剤塗液を作製する。負極活物質には、例えば、リチウムを挿入および放出することが可能な負極材料,リチウム合金および金属リチウムのいずれか1種または2種以上を用いる。
Further, as shown in FIG. 2B, the
リチウムを挿入および放出することが可能な負極材料としては、例えば、炭素材料が挙げられる。炭素材料としては、黒鉛,難黒鉛化炭素あるいは易黒鉛化炭素が挙げられる。 Examples of the negative electrode material capable of inserting and releasing lithium include a carbon material. Examples of the carbon material include graphite, non-graphitizable carbon, and graphitizable carbon.
リチウムを挿入および放出することが可能な負極材料としては、また、リチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物も挙げられる。なお、合金には、2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とからなるものも含める。その組織には固溶体,共晶(共融混合物),金属間化合物あるいはそれらのうちの2種以上が共存するものがある。 Examples of the negative electrode material capable of inserting and releasing lithium also include simple elements, alloys or compounds of metal elements or metalloid elements capable of forming an alloy with lithium. In addition to the alloy composed of two or more metal elements, the alloy includes an alloy composed of one or more metal elements and one or more metalloid elements. There are structures in which a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of them coexist.
中でも、長周期型周期表における14族の金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物が好ましく、特に好ましいのはケイ素(Si)あるいはスズ(Sn)、またはこれらの合金あるいは化合物である。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
Among them, a simple substance, alloy or compound of a
そののち、対向する一対の面を有する負極集電体12Aを用意し、負極集電体12Aの両面あるいは片面に負極合剤塗液を塗布して乾燥させ、圧縮成型して負極活物質層12Bを形成する。負極集電体12Aには、例えば、銅(Cu)箔,ニッケル(Ni)箔あるいはステンレス箔などの金属箔を用いる。
After that, a negative electrode
次いで、図3に示したように、正極11に正極リード11Cを取り付けると共に、負極12に負極リード12Cを取り付けたのち、セパレータ13,正極11,セパレータ13および負極12を順次積層して巻回し、最外周部に保護テープ14を接着して巻回電極体10を形成する(ステップS112)。その際、正極リード11Cには例えばアルミニウムなどよりなる短冊状金属片を用い、負極リード12Cには例えばニッケルなどよりなる短冊状金属片を用いる。セパレータ13には、電気的に安定であると共に、正極活物質,負極活物質あるいは後述の溶媒に対して化学的に安定であり、かつ絶縁性を有していればどのようなものを用いてもよい。例えば、高分子の不織布,多孔質フィルム,ガラスやセラミックスの繊維を紙状にしたものを用いることができ、これらを複数積層して用いてもよい。特に、多孔質ポリオレフィンフィルムを用いることが好ましく、これをポリイミド,ガラスあるいはセラミックスの繊維などよりなる耐熱性の材料と複合させたものを用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 3, after attaching the
続いて、図4に示したように、巻回電極体10を外装部材20で挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、巻回電極体10を外装部材20の内部に収納する(ステップS113)。外装部材20には、例えば、絶縁層および金属層などが2層以上積層されて貼り合わされたラミネートフィルムを用い、絶縁層が内側となるように配置する。内側の絶縁層の構成材料としては、正極リード11Cおよび負極リード12Cに対して接着性を有する材料であれば特に限定されないが、ポリエチレン,ポリプロピレン,変性ポリエチレン,変性ポリプロピレンあるいはこれらの共重合体などのポリオレフィン樹脂が、透過性を低くでき、気密性にも優れているので好ましい。また、外側の絶縁層の構成材料としては、破れや突き刺し等に対する強度を高くすることができるという観点から、例えばナイロンが好ましい。金属層の構成材料としては、例えば、箔状,板状に成形されたアルミニウム、ステンレス、ニッケルあるいは鉄(Fe)などが挙げられる。
Subsequently, as shown in FIG. 4, the
なお、このとき、正極リード11Cおよび負極リード12Cと外装部材20との間で短絡することや、気密性が低下することなどを防止するために、正極リード11Cおよび負極リード12Cと外装部材20との間に例えば接着性を示すプロピレンなどの樹脂よりなる密着フィルム21を挿入するようにしてもよい。
At this time, in order to prevent a short circuit between the
そののち、電解液とモノマーと重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を用意する。電解液は、溶媒と、溶媒に溶解された電解質塩とを含むものである。溶媒としては、例えば、比較的誘電率および沸点が高い高誘電率溶媒のいずれか1種または2種以上と、比較的粘度が低い低粘度溶媒のいずれか1種または2種以上とを混合したものを用いることが望ましい。高誘電率溶媒は、電解質塩をよく溶解するため、溶媒中のイオン数を増加させることができるが、粘性が高いのでイオンの移動度は小さい。一方、低粘度溶媒は、粘度が低いためにイオンの移動度は大きいが、電解質塩を溶解しにくい。従って、高誘電率溶媒と低粘度溶媒とを混合して用いることにより、イオン伝導性を高めることができるからである。 After that, an electrolyte composition containing an electrolytic solution, a monomer, a polymerization initiator, and, if necessary, other materials such as a polymerization inhibitor is prepared. The electrolytic solution contains a solvent and an electrolyte salt dissolved in the solvent. As the solvent, for example, any one or more of a high dielectric constant solvent having a relatively high dielectric constant and boiling point and any one or more of a low viscosity solvent having a relatively low viscosity are mixed. It is desirable to use one. Since the high dielectric constant solvent dissolves the electrolyte salt well, the number of ions in the solvent can be increased. However, since the viscosity is high, the mobility of ions is small. On the other hand, a low-viscosity solvent has high ion mobility due to low viscosity, but it is difficult to dissolve the electrolyte salt. Therefore, the ion conductivity can be increased by using a mixture of a high dielectric constant solvent and a low viscosity solvent.
高誘電率溶媒としては、環状の炭酸エステルあるいは環状のラクトン類などがあり、具体的には、エチレンカーボネート,プロピレンカーボネート,γ−ブチロラクトン,γ−バレロラクトンあるいはこれらの水素をハロゲンに置換したものなどが挙げられる。低粘度溶媒としては、鎖状の炭酸エステルなどがあり、具体的には、ジメチルカーボネート,エチルメチルカーボネート,ジエチルカーボネート,ジプロピルカーボネート,エチルプロピルカーボネートあるいはこれらの水素をハロゲンに置換したものなどが挙げられる。 High dielectric constant solvents include cyclic carbonates or cyclic lactones, such as ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, or those obtained by substituting these hydrogens with halogens. Is mentioned. Examples of low-viscosity solvents include chain carbonic acid esters, and specific examples include dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, ethyl propyl carbonate, or those obtained by substituting these hydrogens with halogens. It is done.
電解質塩には、例えば1種または2種以上のリチウム塩を用いる。リチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 ),四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4 ),ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(LiN(CF3 SO2 )2 ),ビス(トリフルオロエタンスルホニル)イミドリチウム(LiN(C2 F5 SO2 )2 )あるいは過塩素酸リチウム(LiClO4 )が挙げられる。 As the electrolyte salt, for example, one or more lithium salts are used. Examples of the lithium salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide lithium (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ), bis ( Examples thereof include trifluoroethanesulfonyl) imidolithium (LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ) or lithium perchlorate (LiClO 4 ).
モノマーは、重合することにより電解液を保持し、ゲル電解質を形成するためのものである。モノマーとしては、例えば、エーテル基あるいはエステル基を有するものを用いることができる。中でも、末端にアクリレート基あるいはメタクリレート基を有するものが好ましい。具体的には、化1,化2,化3,化4,化5,化6あるいは化7で表される化合物が挙げられる。モノマーはいずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
The monomer is for holding the electrolytic solution by polymerization and forming a gel electrolyte. As the monomer, for example, one having an ether group or an ester group can be used. Especially, what has an acrylate group or a methacrylate group at the terminal is preferable. Specific examples include compounds represented by
重合開始剤としては、ジアシルパーオキサイド系,パーオキシカーボネート系,パーオキシエステル系,パーオキシケタール系,ジアルキルパーオキサイド系,ハイドロパーオキサイド系あるいはアゾ化合物系などいずれの熱重合開始剤を用いてもよい。具体的には、例えば、t−ブチルパーオキシネオデカノエイト、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエイト、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエイト、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ヘキシルパーオキシピバレート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエイト、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエイト、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエイト、t−ブチルパーオキシラウレート、あるいはt−ブチルパーオキシアセテート、2,2−アゾビス−イソブチロニトリルなどが挙げられる。重合開始剤は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 As the polymerization initiator, any thermal polymerization initiator such as diacyl peroxide, peroxy carbonate, peroxy ester, peroxy ketal, dialkyl peroxide, hydroperoxide or azo compound may be used. Good. Specifically, for example, t-butylperoxyneodecanoate, t-hexylperoxyneodecanoate, 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxyneodecanoate, t-butylperoxy Pivalate, t-hexylperoxypivalate, 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, t-butylperoxy Examples include isobutyrate, t-butylperoxy-3,5,5-trimethylhexanoate, t-butylperoxylaurate, t-butylperoxyacetate, 2,2-azobis-isobutyronitrile, and the like. It is done. Any one kind of polymerization initiators may be used alone, or two or more kinds thereof may be mixed and used.
なお、電解質用組成物におけるこれら電解液とモノマーと重合開始剤とは、重量比で、電解液に対しモノマーを4%〜6%程度、重合開始剤を500ppm〜1000ppm程度で用いることが好都合である場合が多いが、モノマーの物性および構造に応じて最適な組成を用いる必要がある。その理由は、第1に、モノマーが過小だと後続の工程で形成するゲル電解質の強度や保液性が低くなるからである。第2に、モノマーが過多だとゲル電解質のイオン伝導性が低下するほか、電解質用組成物の粘度が高くなり巻回電極体10に電解質用組成物を注いだり含浸するのに弊害が生じるからである。第3に、重合開始剤が過小だと重合性化合物の重合が時間内に十分完了しないおそれがあるからである。第4に、重合開始剤が過多だと未反応の重合開始剤の酸化作用による弊害が発生するおそれがあるからである。
The electrolyte solution, the monomer and the polymerization initiator in the electrolyte composition are conveniently used in a weight ratio of about 4% to 6% of the monomer and about 500 ppm to 1000 ppm of the polymerization initiator with respect to the electrolyte solution. In many cases, it is necessary to use an optimum composition depending on the physical properties and structure of the monomer. The first reason is that if the monomer is too small, the strength and liquid retention of the gel electrolyte formed in the subsequent process will be lowered. Second, if the amount of the monomer is excessive, the ionic conductivity of the gel electrolyte is lowered, and the viscosity of the electrolyte composition is increased, which causes a harmful effect on pouring or impregnating the
次いで、この電解質用組成物を外装部材20の開口部から、巻回電極体10、具体的には正極11,負極12およびセパレータ13に注ぐ(ステップS114)。続いて、図5に示したように、外装部材20の開口部を真空雰囲気下で熱融着し密閉する。(ステップS115)。これにより、組立体1が形成される。
Next, the electrolyte composition is poured from the opening of the
組立体1を形成したのち、図6に示した製造装置により、組立体1に対して熱および圧力を加える(ステップS120)。この製造装置40は、熱源42A,42Bを内蔵する一対の加熱板41A,41Bを備えている。また、製造装置40は、加熱板41Aを加熱板41Bへ向けて押圧する押圧部材43と、熱源42A,42Bの出力および押圧部材43の押圧力を制御する制御部44と、加熱板41A,41Bの平行度を制御する平行度制御部45と、押圧部材43からの押圧力を加熱板41Aに伝達する押圧力伝達部材46とを備えている。
After forming the
加熱板41A,41Bは、組立体1を加熱することによりモノマーを重合させると共に、組立体1を挟んで加圧し整形するためのものであり、例えば金属板により構成されている。加熱板41A,41Bにより組立体1に加えられる圧力は、10MPa未満であることが必要である。圧力が10MPa以上であると、組立体1の中身が潰れたり外装部材20が破損してしまうおそれがあるからである。加熱板41A,41B、特に押圧部材43側の加熱板41Aは、板としての強度を確保できる程度に十分な厚さを有することが好ましい。なお、加熱板41A,41Bの熱伝導性は、金属により構成されている限り問題なく、金属の種類は特に限定されない。また、加熱板41A,41Bの大きさは、組立体1の大きさよりも大きければ特に限定されない。
The heating plates 41A and 41B are for polymerizing the monomer by heating the
加熱板41A,41Bの熱容量は、組立体1の熱容量に対して十分に大きいことが必要であり、例えば組立体1の熱容量の40倍以上であることが好ましい。後述するように、本実施の形態では、加熱板41A,41Bの温度を、50℃以上110℃以下の範囲内とするので、組立体1の室温からの温度上昇は100℃を超えることはない。よって、加熱板41A,41Bの熱容量を組立体1の熱容量の40倍以上とすれば、組立体1の温度が100℃上昇したときの加熱板41A,41Bの温度低下を3℃以下に抑えることができるからである。
The heat capacity of the heating plates 41 </ b> A and 41 </ b> B needs to be sufficiently larger than the heat capacity of the
熱源42A,42Bは、例えば電熱線により構成されている。熱源42A,42Bは、加熱板41A,41Bがむらなく加熱されるように配設されていればよく、その形状および配置は特に限定されない。 The heat sources 42A and 42B are constituted by, for example, heating wires. The heat sources 42 </ b> A and 42 </ b> B may be arranged so that the heating plates 41 </ b> A and 41 </ b> B are uniformly heated, and the shape and arrangement thereof are not particularly limited.
熱源42A,42Bの出力Yは、組立体1の熱容量をXとすると、下記の数1で示した範囲内とされていることが好ましい。15秒以内に必要な熱量を組立体1に供給することができ、加熱時間を短縮して生産性を高めることができるからである。
It is preferable that the output Y of the heat sources 42A and 42B be within the range represented by the following
(数1)
Y(W)≧X(J/K)×100(K)÷15(秒)
(Equation 1)
Y (W) ≧ X (J / K) × 100 (K) ÷ 15 (seconds)
押圧部材43は、例えば、固定された加熱板41Bへ向けて加熱板41Aを下降させて押圧することにより、加熱板41A,41Bが組立体1を加圧することができるようにするものである。平行度制御部45としては、例えば特許文献2に記載された機構を用いることができる。圧力伝達部材46は、平行度制御部45と加熱板41Aとの間に配設された棒状の部材である。
The pressing member 43 allows the heating plates 41A and 41B to pressurize the
この製造装置40では、熱源42A,42Bにより加熱された加熱板41A,41Bの間に組立体1を挟み、熱および10MPa未満の圧力を加える。これにより、モノマーを重合させてゲル電解質を形成すると共に組立体1を整形する。ここで、加熱板41A,41Bは熱源42A,42Bを内蔵するので、輻射熱あるいは空気の対流を介して加熱されるのに比べてはるかに速く加熱される。また、組立体1は、熱源42A,42Bにより加熱された加熱板41A,41Bにより、短時間で十分な熱量が供給される。よって、組立体1は、電解質塩が劣化することなく、重合に適した温度まで迅速に加熱されてゲル電解質が形成される。また、組立体1は、中身が潰れたり外装部材20が破損することなく良好に整形されると共に、正極11と負極12との間の電極間距離が短くなり、外観上の寸法特性および電池容量が高まる。
In this
このとき、加熱板41A,41Bの温度を、(重合開始剤の10時間半減期温度−8℃)以上(重合開始剤の10時間半減期温度+50℃)または120℃のうち低い方の温度以下の範囲内、圧力を0.1MPa以上3MPa以下の範囲内、組立体1に対して熱および圧力を加える時間を1分以上10分以内とすることが好ましい。重合を十分に進行させることができると共に、電解質塩の劣化を防止することができるからである。また、ゲル電解質と正極11,負極12およびセパレータ13との密着性、正極11および負極12とセパレータ13との密着性、もしくはゲル電解質を介しての正極11および負極12とセパレータ13との密着性を向上させることができるからである。
At this time, the temperature of the heating plates 41A and 41B is not less than (the 10-hour half-life temperature of the polymerization initiator—8 ° C.) or more (the 10-hour half-life temperature of the polymerization initiator + 50 ° C.) or the lower temperature of 120 ° C. The pressure is preferably in the range of 0.1 MPa to 3 MPa, and the time for applying heat and pressure to the
以上により、本実施の形態に係る電池が完成する。 Thus, the battery according to the present embodiment is completed.
このように本実施の形態では、正極11および負極12と共に電解液,モノマーおよび重合開始剤を備えた組立体1を形成し、この組立体1に対して、熱源42A,42Bを内蔵する加熱板41A,41Bにより、熱および10MPa未満の圧力を加えるようにしたので、短時間で十分な熱量を組立体1に供給することができる。よって、電解質塩を劣化させることなく組立体1を重合に適する温度まで素早く加熱してゲル電解質の形成を迅速に完了し、電池の特性および生産性を著しく向上させることができる。また、組立体1を破損することなく良好に整形することができると共に、正極11と負極12との間の電極間距離を短くし、外観上の寸法特性および電池容量を高めることができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、加熱板41A,41Bの熱容量を、組立体1の熱容量の40倍以上とするようにすれば、加熱板41A,41Bの温度変動を防止し、組立体1に十分な熱量を供給することができる。
Further, if the heat capacity of the heating plates 41A and 41B is set to be 40 times or more that of the
更に、熱源42A,42Bの出力を、数1で示した範囲内とするようにすれば、15秒以内に必要な熱量を組立体1に供給することができ、加熱時間を短縮して生産性を高めることができる。
Furthermore, if the outputs of the heat sources 42A and 42B are set within the range shown in
更に、加熱板41A,41Bの温度を、(重合開始剤の10時間半減期温度−8℃)以上(重合開始剤の10時間半減期温度+50℃)または120℃のうちの低い方の温度以下の範囲内、圧力を0.1MPa以上3MPa以下の範囲内、組立体1に対して熱および圧力を加える時間を1分以上10分以内とするようにすれば、重合を十分に進行させることができると共に、電解質塩の劣化を防止することができる。また、ゲル電解質と正極11,負極12およびセパレータ13との密着性、正極11および負極12とセパレータ13との密着性、もしくはゲル電解質を介しての正極11および負極12とセパレータ13との密着性を向上させ、電池特性を向上させることができる。
Further, the temperature of the heating plates 41A and 41B is set to (the polymerization initiator 10-hour half-life temperature −8 ° C.) or more (the polymerization initiator 10-hour half-life temperature + 50 ° C.) or below the lower one of 120 ° C. If the pressure is within the range of 0.1 MPa or more and 3 MPa or less and the time for applying heat and pressure to the
(第2の実施の形態)
図7は、本発明の第2の実施の形態に係る電池の製造方法の流れを表すものである。この電池の製造方法は、組立体を形成する工程が異なることを除き、第1の実施の形態と同一の工程を有している。よって、ここでは、図1〜図6を参照し、同一の符号を用いて説明する。また、同一部分についての詳細な説明は適宜省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 7 shows a flow of a method for manufacturing a battery according to the second embodiment of the present invention. This battery manufacturing method has the same steps as those of the first embodiment except that the steps of forming the assembly are different. Therefore, here, it demonstrates using the same code | symbol with reference to FIGS. Detailed descriptions of the same parts are omitted as appropriate.
本実施の形態では、まず、第1の実施の形態と同様にして、正極11および負極12を作製する(ステップS111)。そののち、モノマーを希釈溶剤に溶解させたモノマー溶液を用意する。希釈溶剤としては、例えば、ジメチルカーボネートを用いることができる。次いで、このモノマー溶液を正極11および負極12に塗布して含浸させたのち(ステップS212)、乾燥する。続いて、モノマー溶液が含浸された正極11と負極12とをセパレータ13を介して巻回し巻回電極体としたのち(ステップS213)、外装部材20の内部に収納する(ステップS214)。
In the present embodiment, first, the
次いで、例えばモノマーを含まない以外は第1の実施の形態と同様の組成を有する電解質用組成物を用意し、この電解質用組成物を外装部材20の開口部から、巻回電極体に注ぐ(ステップS215)。そののち、図5に示したように、外装部材20の開口部を熱融着して密閉し(ステップS216)、組立体を形成する(ステップS210)。組立体を形成したのち、第1の実施の形態と同様の製造装置を用い、組立体に熱および圧力を加える(ステップS220)。これにより、モノマーを重合させ、ゲル電解質を形成する。以上により、本実施の形態に係る電池が完成する。
Next, for example, an electrolyte composition having the same composition as that of the first embodiment except that the monomer is not included is prepared, and the electrolyte composition is poured into the wound electrode body from the opening of the exterior member 20 ( Step S215). After that, as shown in FIG. 5, the opening of the
このように本実施の形態では、モノマー溶液が含浸された正極11と負極12とをセパレータ13を介して巻回し巻回電極体としたのち、モノマーを含まない電解質用組成物を巻回電極体に注ぎ、外装部材20を密閉して組立体を形成し、この組立体に対して、第1の実施の形態と同様に、熱源42A,42Bを内蔵する加熱板41A,41Bにより、熱および10MPa未満の圧力を加えるようにしたので、電解質塩を劣化させることなく組立体1を重合に適切な温度に迅速に加熱してゲル電解質を形成し、電池の特性および生産性を著しく向上させることができる。また、組立体1を良好に整形し、外観上の寸法特性および電池容量を高めることができる。
As described above, in this embodiment, the
更に、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。 Further, specific embodiments of the present invention will be described in detail.
(実施例1−1〜1−13)
第1の実施の形態において説明した電池の製造方法により二次電池を作製した。まず、正極活物質としてコバルト酸リチウム(LiCoO2 )を92重量%と、結着剤として粉末状ポリフッ化ビニリデンを3重量%と、導電剤として粉末状黒鉛を5重量%とを、溶剤であるN−メチルピロリドンを用いてプラネタリーミキサーによって混練し、正極合剤塗液を作製した。次いで、図2(A)に示したように、正極合剤塗液を塗工装置を用いてアルミニウム箔よりなる正極集電体11Aの両面に均一に塗布し、120℃で乾燥させたのち、再度、減圧状態において120℃で24時間乾燥させた。続いて、ロールプレス機で圧縮成型して正極活物質層11Bを形成したのち、幅48mm、長さ300mmに裁断して正極11を作製した(図1;ステップS111参照)。そののち、正極11の端部にアルミニウムリボンよりなる正極リード11Cを溶接した。
(Examples 1-1 to 1-13)
A secondary battery was manufactured by the battery manufacturing method described in the first embodiment. First, 92% by weight of lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, 3% by weight of powdered polyvinylidene fluoride as a binder, and 5% by weight of powdered graphite as a conductive agent are solvents. A positive electrode mixture coating solution was prepared by kneading with N-methylpyrrolidone using a planetary mixer. Next, as shown in FIG. 2 (A), the positive electrode mixture coating liquid was uniformly applied to both surfaces of the positive electrode
また、負極活物質としてメソフェーズ系球状黒鉛を90重量%と、結着剤として粉末状ポリフッ化ビニリデンを10重量%とを、溶剤であるN−メチルピロリドンを用いてプラネタリーミキサーによって混練し、負極合剤塗液を作製した。次いで、図2(B)に示したように、負極合剤塗液を塗工装置を用いて銅箔よりなる負極集電体12Aの両面に均一に塗布し、120℃で乾燥させたのち、再度、減圧状態において120℃で24時間乾燥させた。続いて、ロールプレス機で圧縮成型して負極活物質層12Bを形成したのち、幅50mm、長さ310mmに裁断して負極12を作製した(図1;ステップS111参照)。そののち、負極12の端部にニッケルリボンよりなる負極リード12Cを溶接した。
Further, 90% by weight of mesophase-based spherical graphite as a negative electrode active material and 10% by weight of powdered polyvinylidene fluoride as a binder were kneaded by a planetary mixer using N-methylpyrrolidone as a solvent. A mixture coating solution was prepared. Next, as shown in FIG. 2 (B), the negative electrode mixture coating solution was uniformly applied to both surfaces of the negative electrode
次いで、図3に示したように、作製した正極11および負極12を、厚み20μmの多孔質ポリエチレンフィルムよりなるセパレータ13を介して巻回して、最外周に保護テープ14を貼付することにより、巻回電極体10を作製した(図1;ステップS112参照)。そののち、図4に示したように、作製した巻回電極体10を外装部材20に挟み、3辺を熱融着した(図1;ステップS113参照)。その際、正極リード11Cおよび負極リード12Cと外装部材20との間にプロピレンよりなる密着フィルム21を挿入した。外装部材20には、アルミニウム箔が一対の樹脂フィルムで挟まれてなるアルミラミネートフィルムを用いた。
Next, as shown in FIG. 3, the produced
また、電解液とモノマーと重合開始剤とを電解液:モノマー:重合開始剤=95:5:0.5の重量比で混合し、電解質用組成物を作製した。電解液には、エチレンカーボネート(EC)20重量%と、エチルメチルカーボネート(EMC)60重量%と、ジメチルカーボネート(DMC)15重量%と、プロピレンカーボネート(PC)5重量%とを混合した溶媒に、六フッ化リン酸リチウムを1.2mol/kg、四フッ化ホウ酸リチウムを0.2mol/kgの濃度となるように溶解させたものを用いた。また、モノマーとしては、化1に示した化合物を用い、重合開始剤としては、表1に示したように、10時間半減期温度が55℃のt−ブチルパーオキシピバレート,10時間半減期温度が65℃の2,2−アゾビス−イソブチロニトリル、または、10時間半減期温度が44.5℃のt−ヘキシルパーオキシネオデカノエイトを用いた。
Moreover, the electrolyte solution, the monomer, and the polymerization initiator were mixed at a weight ratio of electrolyte solution: monomer: polymerization initiator = 95: 5: 0.5 to prepare an electrolyte composition. In the electrolyte solution, a solvent in which 20% by weight of ethylene carbonate (EC), 60% by weight of ethyl methyl carbonate (EMC), 15% by weight of dimethyl carbonate (DMC), and 5% by weight of propylene carbonate (PC) was mixed. A solution prepared by dissolving lithium hexafluorophosphate to a concentration of 1.2 mol / kg and lithium tetrafluoroborate to a concentration of 0.2 mol / kg was used. As the monomer, the compound shown in
次いで、この電解質用組成物を外装部材20の内部に注いだのち(図1;ステップS114参照)、図5に示したように、外装部材20の開口部を真空雰囲気下で熱融着して密封し(図1;ステップS115参照)、熱容量が10J/Kの組立体1を形成した(図1;ステップS110参照)。その際、外装部材20の内部の圧力を1/1000atm(約0.10Paまで減圧した。
Next, after pouring the electrolyte composition into the exterior member 20 (see FIG. 1; step S114), as shown in FIG. 5, the opening of the
そののち、図6に示した製造装置により、組立体1に対して熱および圧力を加えた(ステップS120)。加熱板41A,41Bには、10cm×5cm×2cmの銅板を用い、熱容量を2枚合わせて690J/Kとした。また、熱源42A,42Bの出力は、加熱板41A,41Bの2枚合わせて200Wとした。加熱板41A,41Bの温度は、実施例1−1〜1−13で表1に示したように変化させた。また、圧力は2MPaとし、加熱・加圧時間は5分とした。これにより、二次電池を得た。
After that, heat and pressure were applied to the
また、実施例1−1〜1−13に対す比較例1−1〜1−3として、組立体を一辺が150mmの正方形の面を有する厚み6mmのステンレスよりなる金属板により挟み、バネで2MPaの圧力を加え、70℃のオーブン中に表1に示した時間保存したことを除き、他は実施例1−1〜1−5と同様にして二次電池を作製した。 Moreover, as Comparative Examples 1-1 to 1-3 for Examples 1-1 to 1-13, the assembly is sandwiched between metal plates made of stainless steel with a thickness of 6 mm having a square surface with a side of 150 mm, and 2 MPa with a spring. A secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 1-1 to 1-5 except that the pressure was applied and stored in an oven at 70 ° C. for the time shown in Table 1.
作製した実施例1−1〜1−13および比較例1−1〜1−3の二次電池について、電池容量,負荷特性,低温特性,サイクル特性,漏液量,モノマー残存率およびゲル電解質中に含まれる六フッ化リン酸リチウムの分解により発生したフッ化水素(HF)量を調べた。その結果を表1に示す。また、実施例1−1〜1−13の加熱板41A,41Bの温度と電池容量および初回充放電効率との関係を図8に示し、加熱板41A,41Bの温度と負荷特性およびサイクル特性との関係を図9に示す。 Regarding the fabricated secondary batteries of Examples 1-1 to 1-13 and Comparative Examples 1-1 to 1-3, the battery capacity, load characteristics, low temperature characteristics, cycle characteristics, leakage, monomer residual ratio, and gel electrolyte The amount of hydrogen fluoride (HF) generated by the decomposition of lithium hexafluorophosphate contained in was investigated. The results are shown in Table 1. Moreover, the relationship between the temperature of the heating plates 41A and 41B of Examples 1-1 to 1-13, the battery capacity, and the initial charge / discharge efficiency is shown in FIG. 8, and the temperature, load characteristics, and cycle characteristics of the heating plates 41A and 41B The relationship is shown in FIG.
電池容量は、電流値0.5C、上限電圧4.2V、充電時間6時間の条件で定電流定電圧充電を行ったのちに、電流値0.2C、終止電圧3Vの条件で定電流放電を行ったときの放電容量とした。0.5Cとは電池の定格容量を2時間で放電させる電流値のことであり、0.2Cとは電池の定格容量を5時間で放電させる電流値である。なお、ゲル電解質の形成状態が悪いと正極活物質あるいは負極活物質が十分に反応しなかったり、負極上にリチウムが析出し、それが脱落するので、電池容量が低下する。この電池容量は、本実施例の設計仕様では950mAh以上であれば好ましい。 The battery capacity is a constant current and constant voltage charge under the conditions of a current value of 0.5 C, an upper limit voltage of 4.2 V, and a charging time of 6 hours, and then a constant current discharge is performed under the conditions of a current value of 0.2 C and a final voltage of 3 V. It was set as the discharge capacity when performed. 0.5 C is a current value that discharges the rated capacity of the battery in 2 hours, and 0.2 C is a current value that discharges the rated capacity of the battery in 5 hours. In addition, when the formation state of the gel electrolyte is poor, the positive electrode active material or the negative electrode active material does not sufficiently react, or lithium is deposited on the negative electrode and falls off, which decreases the battery capacity. This battery capacity is preferably 950 mAh or more in the design specification of this embodiment.
初回充放電効率は、上述した充放電条件の充放電により得られた初回充電容量および初回放電容量から、(初回放電容量)/(初回充電容量)×100(%)として算出した。なお、リチウムが析出したり、未反応モノマーが残存するとこの数値が低下し、電池容量低下にもつながる。この初回充放電効率は、本実施例の設計仕様では92%以上であれば好ましい。 The initial charge / discharge efficiency was calculated as (initial discharge capacity) / (initial charge capacity) × 100 (%) from the initial charge capacity and initial discharge capacity obtained by charge / discharge under the above-described charge / discharge conditions. In addition, when lithium precipitates or an unreacted monomer remains, this numerical value decreases, leading to a decrease in battery capacity. The initial charge / discharge efficiency is preferably 92% or more in the design specification of this embodiment.
負荷特性は、0.2Cで放電したときの放電容量に対する3Cで放電したときの放電容量の比率として算出した。0.2Cで放電したときの放電容量は、上述した条件で充放電を行ったときの放電容量である。一方、3Cで放電したときの放電容量は、上述した充電条件で充電を行った後に、電流値3C、終止電圧3Vの条件で定電流放電を行ったときの放電容量である。3Cとは電池の定格容量を20分間で放電させる電流値である。なお、ゲル電解質の形成状態が悪いとイオン伝導性が低くなり、負荷特性が低下する。この負荷特性は、本実施例の設計仕様では85%以上であれば好ましい。 The load characteristics were calculated as the ratio of the discharge capacity when discharged at 3C to the discharge capacity when discharged at 0.2C. The discharge capacity when discharged at 0.2 C is the discharge capacity when charging and discharging are performed under the above-described conditions. On the other hand, the discharge capacity when discharged at 3C is the discharge capacity when constant current discharge is performed under the conditions of current value 3C and end voltage 3V after charging under the above-described charging conditions. 3C is a current value for discharging the rated capacity of the battery in 20 minutes. In addition, when the formation state of a gel electrolyte is bad, ion conductivity will become low and load characteristics will fall. This load characteristic is preferably 85% or more in the design specification of this embodiment.
サイクル特性は、1サイクル目の放電容量に対する500サイクル目の放電容量の比率として算出した。1サイクル目および500サイクル目の放電容量は、それぞれ、電流値1.0C、上限電圧4.2V、充電時間3時間の条件で定電流定電圧充電を行ったのち、電流値1.0C、終止電圧3Vの条件で定電流放電を行ったときの1サイクル目および500目の各放電容量とした。なお、サイクル特性は繰り返し使用する二次電池の最も重要かつ基本的特性であり、ゲル電解質あるいは電池の出来不出来を端的に表す。このサイクル特性は、本実施例の設計仕様では70%以上であれば好ましい。 The cycle characteristics were calculated as the ratio of the discharge capacity at the 500th cycle to the discharge capacity at the first cycle. The discharge capacities at the first cycle and the 500th cycle were, respectively, after a constant current and constant voltage charge under conditions of a current value of 1.0 C, an upper limit voltage of 4.2 V, and a charging time of 3 hours, a current value of 1.0 C The discharge capacities of the first cycle and the 500th discharge when constant current discharge was performed under the condition of a voltage of 3V were used. Note that the cycle characteristics are the most important and basic characteristics of a rechargeable secondary battery, and simply indicate whether or not the gel electrolyte or battery is defective. This cycle characteristic is preferably 70% or more in the design specification of this embodiment.
漏液量はゲル化の程度を表す。この漏液量は、完成後の電池の外装部材20を切り開いて巻回電極体を取り出し、厚み3mmのペーパータオルで上下から挟み、プレス機で常温において60kgf/cm2 (約6MPa)の圧力を加え、加圧前と加圧後の電池素子の秤量値から求めた。その際、外装部材20から取り出した巻回電極体に付着物がある場合は、その付着物を必要に応じて取り除いた。この漏液量は、本実施例の設計仕様では電池の重量の0.1%以下であれば好ましい。
The amount of leakage represents the degree of gelation. The amount of liquid leakage is determined by cutting off the finished battery
モノマー残存率は、漏液量と同様にゲル化の程度を表す。このモノマー残存率は、GPC(Gel permeation chromatography ;ゲル浸透クロマトグラフ分析)法により、残存モノマーを定量することにより調べた。このモノマー残存率は、本実施例の設計仕様では0.1%以下であれば好ましい。 The monomer residual ratio represents the degree of gelation as well as the amount of leakage. This monomer residual rate was examined by quantifying the residual monomer by GPC (Gel permeation chromatography) method. This monomer residual ratio is preferably 0.1% or less in the design specifications of this example.
フッ化水素量は副反応の程度を表す。このフッ化水素量は、電池を分解してゲル電解質を採取し、アルカリを用いた氷温滴定にて求めることにより調べた。このフッ化水素量は、本実施例の設計仕様ではゲル電解質において20重量%以下であれば好ましい。 The amount of hydrogen fluoride represents the degree of side reaction. The amount of hydrogen fluoride was examined by disassembling the battery, collecting the gel electrolyte, and obtaining it by ice temperature titration using an alkali. The amount of hydrogen fluoride is preferably 20% by weight or less in the gel electrolyte according to the design specification of this example.
表1から明らかなように、実施例1−1〜1−13によれば、短時間の加熱でも、液漏れ,残存モノマーおよびフッ化水素の発生が少なく、各電池特性も良好であった。これに対して、比較例1−1では、液漏れ,残存モノマーおよびフッ化水素も比較的多く、電池容量,初回充放電効率およびサイクル特性が悪かった。これは、オーブンによる短時間の加熱では、重合が進みにくく、未反応のモノマーが副反応を起こしたり、あるいは、ゲル化が進行していないために電解液が流動するなどして、正極あるいは負極の界面にゲル電解質が存在しない状況が発生したためと考えられる。また、比較例1−2,1−3では、液漏れおよび残存モノマーは少なかったが、長時間の加熱によりフッ化水素が多く発生し、結果的に、初回充放電効率およびサイクル特性が悪かった。 As is apparent from Table 1, according to Examples 1-1 to 1-13, even when heating was performed for a short time, there was little occurrence of liquid leakage, residual monomer and hydrogen fluoride, and each battery characteristic was also good. On the other hand, in Comparative Example 1-1, there were a relatively large amount of liquid leakage, residual monomer and hydrogen fluoride, and the battery capacity, initial charge / discharge efficiency and cycle characteristics were poor. This is because the polymerization is difficult to proceed by heating in a short time in an oven, and the unreacted monomer causes a side reaction or the electrolyte solution flows because gelation has not progressed. This is thought to be due to the fact that no gel electrolyte was present at the interface. Further, in Comparative Examples 1-2 and 1-3, there were few liquid leaks and residual monomers, but a large amount of hydrogen fluoride was generated by heating for a long time, resulting in poor initial charge / discharge efficiency and cycle characteristics. .
すなわち、熱源42A,42Bを内蔵した加熱板41A,41Bにより、組立体1に熱および圧力を加えるようにすれば、電池特性を向上させることができることが分かった。
That is, it was found that the battery characteristics can be improved if heat and pressure are applied to the
また、表1,図8および図9から明らかなように、重合開始剤の種類によらず、電池容量,初回充放電効率,負荷特性およびサイクル特性はいずれも、加熱板41A,41Bの温度を高くすると増加し、極大値を示したのち小さくなる傾向が見られた。中でも、実施例1−2〜1−4,1−7,1−8,1−11,1−12によれば、電池容量を950mAh以上、初回充放電効率を92%以上、負荷特性を85%以上、サイクル特性を70%以上と、電池容量,初回充放電効率,負荷特性およびサイクル特性のいずれについても、より良好な値を得ることができた。これに対して、実施例1−1,1−5,1−6,1−9,1−10,1−13では、電池容量,初回充放電効率,負荷特性およびサイクル特性の少なくとも1つがやや低かった。これは、加熱板41A,41Bの温度が低すぎると、表1に示したように、未反応のモノマーが多く残存してしまい、高すぎると、六フッ化リン酸リチウムが多く分解してしまうことに起因すると考えられる。すなわち、加熱板41A,41Bの温度は、(重合開始剤の10時間半減期温度−8℃)以上(重合開始剤の10時間半減期温度+50℃)または120℃のうち低い方の温度以下の範囲内とすることが好ましいことが分かった。また、重合開始剤の種類によらず、熱源42A,42Bを内蔵した加熱板41A,41Bにより、組立体1に熱および圧力を加えるようにすれば、電池特性を向上させることができることが分かった。
Further, as is apparent from Table 1, FIG. 8 and FIG. 9, the battery capacity, initial charge / discharge efficiency, load characteristics and cycle characteristics are all determined by the temperature of the heating plates 41A and 41B, regardless of the type of polymerization initiator. There was a tendency to increase when the value was increased, and then to decrease after showing the maximum value. Among them, according to Examples 1-2 to 1-4, 1-7, 1-8, 1-11, and 1-12, the battery capacity is 950 mAh or more, the initial charge / discharge efficiency is 92% or more, and the load characteristic is 85. % Or more and cycle characteristics of 70% or more, and better values were obtained for all of battery capacity, initial charge / discharge efficiency, load characteristics and cycle characteristics. On the other hand, in Examples 1-1, 1-5, 1-6, 1-9, 1-10, 1-13, at least one of battery capacity, initial charge / discharge efficiency, load characteristics, and cycle characteristics is slightly higher. It was low. This is because if the temperature of the heating plates 41A and 41B is too low, a large amount of unreacted monomer remains as shown in Table 1, and if it is too high, a large amount of lithium hexafluorophosphate is decomposed. It is thought to be caused by this. That is, the temperature of the heating plates 41A, 41B is not less than (the 10-hour half-life temperature of the polymerization initiator−8 ° C.) or more (the 10-hour half-life temperature of the polymerization initiator + 50 ° C.) or the lower temperature of 120 ° C. It was found that it was preferable to be within the range. Further, it was found that the battery characteristics can be improved by applying heat and pressure to the
(実施例2−1〜2−4)
組立体1に加える圧力を表2に示したように変化させたことを除き、他は実施例1−3と同様にして二次電池を作製した。また、実施例2−1〜2−4に対する比較例2−1として、組立体1に加える圧力を10MPaとしたことを除き、他は実施例2−1〜2−4と同様にして二次電池を作製した。実施例2−1〜2−4および比較例2−1の二次電池についても、実施例1−3と同様にして、電池容量,負荷特性,低温特性,サイクル特性,漏液量,モノマー残存率およびフッ化水素量を調べた。その結果を実施例1−3の結果と共に表2に示す。また、実施例1−3,2−1〜2−4および比較例2−1の圧力と電池容量および初回充放電効率との関係を図10に示し、圧力と負荷特性およびサイクル特性との関係を図11に示す。
(Examples 2-1 to 2-4)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-3, except that the pressure applied to the
表2,図10および図11から明らかなように、電池容量,初回充放電効率,負荷特性およびサイクル特性はいずれも、組立体1に加える圧力を大きくすると増加し、極大値を示したのち小さくなる傾向が見られた。中でも、実施例1−3,2−2,2−3によれば、電池容量を950mAh以上、初回充放電効率を92%以上、負荷特性を85%以上、サイクル特性を70%以上と、電池容量,初回充放電効率,負荷特性およびサイクル特性のいずれについても、より良好な値を得ることができた。これに対して、実施例2−1,2−4では電池容量,初回充放電効率,負荷特性およびサイクル特性の少なくとも1つがやや低かった。また、比較例2−1では、電池容量,初回充放電効率および負荷特性は零であり、サイクル特性についても非常に悪かった。これは、圧力が小さすぎると、ゲル電解質と正極11,負極12およびセパレータ13との密着性、正極11および負極12とセパレータ13との密着性、もしくはゲル電解質を介しての正極11および負極12とセパレータ13との密着性が悪く、大きすぎると、微小な短絡が起こり、10MPa以上になると、組立体の中身が潰れてしまうためと考えられる。すなわち、組立体1に加える圧力は10MPa未満とする必要があり、0.1MPa以上3MPa以下の範囲内とすればより好ましいことが分かった。
As is clear from Table 2, FIG. 10 and FIG. 11, the battery capacity, the initial charge / discharge efficiency, the load characteristics and the cycle characteristics all increase when the pressure applied to the
(実施例3−1〜3−4)
加熱・加圧時間を表3に示したように変えたことを除き、他は実施例1−3と同様にして二次電池を作製した。実施例3−1〜3−4の二次電池についても、実施例1−3と同様にして、電池容量,負荷特性,低温特性,サイクル特性,漏液量,モノマー残存率およびフッ化水素量を調べた。その結果を実施例1−3の結果と共に表3に示す。また、実施例1−3,3−1〜3−4の加熱・加圧時間と電池容量および初回充放電効率との関係を図12に示し、加熱・加圧時間と負荷特性およびサイクル特性との関係を図13に示す。
(Examples 3-1 to 3-4)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-3, except that the heating / pressurizing time was changed as shown in Table 3. For the secondary batteries of Examples 3-1 to 3-4, as in Example 1-3, the battery capacity, load characteristics, low temperature characteristics, cycle characteristics, liquid leakage, monomer residual rate, and hydrogen fluoride content I investigated. The results are shown in Table 3 together with the results of Example 1-3. Moreover, the relationship between the heating / pressurizing time, battery capacity, and initial charge / discharge efficiency of Examples 1-3, 3-1 to 3-4 is shown in FIG. The relationship is shown in FIG.
表3,図12および図13から明らかなように、電池容量,初回充放電効率,負荷特性およびサイクル特性はいずれも、加熱・加圧時間を長くすると増加し、極大値を示したのち、小さくなる傾向が見られた。中でも、実施例1−3,3−2,3−3によれば、電池容量を950mAh以上、初回充放電効率を92%以上、負荷特性を85%以上、サイクル特性を70%以上と、電池容量,初回充放電効率,負荷特性およびサイクル特性のいずれについても、より良好な値を得ることができた。これに対して、実施例3−1,3−4では電池容量,初回充放電効率,負荷特性およびサイクル特性の少なくとも1つがやや低かった。これは、加熱・加圧時間が短すぎると、表3に示したように、未反応のモノマーが多く残存してしまい、長すぎると、六フッ化リン酸リチウムが多く分解してしまうことに起因すると考えられる。すなわち、加熱・加圧時間は1分以上10分以下の範囲内とすることが好ましいことが分かった。 As is apparent from Table 3, FIG. 12 and FIG. 13, the battery capacity, the initial charge / discharge efficiency, the load characteristics, and the cycle characteristics all increase when the heating / pressurization time is lengthened, and then show a maximum value and then decrease. The tendency to become was seen. Among them, according to Examples 1-3, 3-2, and 3-3, the battery capacity is 950 mAh or more, the initial charge / discharge efficiency is 92% or more, the load characteristic is 85% or more, and the cycle characteristic is 70% or more. Better values were obtained for all of capacity, initial charge / discharge efficiency, load characteristics, and cycle characteristics. On the other hand, in Examples 3-1 and 3-4, at least one of battery capacity, initial charge / discharge efficiency, load characteristics, and cycle characteristics was slightly low. This is because if the heating / pressurizing time is too short, a large amount of unreacted monomer remains as shown in Table 3, and if it is too long, a large amount of lithium hexafluorophosphate is decomposed. It is thought to be caused. That is, it was found that the heating / pressurizing time is preferably in the range of 1 minute to 10 minutes.
(実施例4−1〜4−3)
実施例4−1として、溶媒にジメチルカーボネートに代えて、ジエチルカーボネート(DEC)を用いたことを除き、他は実施例1−3と同様にして二次電池を作製した。また、実施例4−2として、溶媒に、エチレンカーボネート20重量%と、エチルメチルカーボネート60重量%と、ジメチルカーボネート15重量%と、γ−ブチロラクトン(GBL)2.5重量%と、γ−バレロラクトン(GVL)2.5重量%とを混合したものを用いたことを除き、他は実施例1−3と同様にして二次電池を作製した。更に、実施例4−3として、溶媒に、エチレンカーボネート20重量%と、エチルメチルカーボネート60重量%と、ジプロピルカーボネート(DPC)5重量%と、エチルプロピルカーボネート(EPC)10重量%と、プロピレンカーボネート5重量%とを混合したものを用いたことを除き、他は実施例1−3と同様にして二次電池を作製した。実施例4−1〜4−3の二次電池についても、実施例1−3と同様にして、電池容量,負荷特性,低温特性,サイクル特性,漏液量,モノマー残存率およびフッ化水素量を調べた。その結果を実施例1−3の結果と共に表4に示す。
(Examples 4-1 to 4-3)
As Example 4-1, a secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-3, except that diethyl carbonate (DEC) was used instead of dimethyl carbonate as the solvent. Further, as Example 4-2, the solvent used was 20% by weight of ethylene carbonate, 60% by weight of ethyl methyl carbonate, 15% by weight of dimethyl carbonate, 2.5% by weight of γ-butyrolactone (GBL), and γ-valero. A secondary battery was made in the same manner as Example 1-3, except that a mixture of 2.5% by weight of lactone (GVL) was used. Further, as Example 4-3, the solvent was
表4から明らかなように、実施例4−1〜4−3によれば、実施例1−3と同様に、電池容量,負荷特性,低温特性,サイクル特性,漏液量,モノマー残存率およびフッ化水素量について、良好な結果が得られた。すなわち、他の溶媒を用いても、熱源42A,42Bを内蔵した加熱板41A,41Bにより、組立体1に熱および圧力を加えるようにすれば、電池特性を向上させることができることが分かった。
As is apparent from Table 4, according to Examples 4-1 to 4-3, as in Example 1-3, the battery capacity, load characteristics, low temperature characteristics, cycle characteristics, liquid leakage, monomer residual ratio and Good results were obtained for the amount of hydrogen fluoride. That is, it has been found that even if other solvents are used, the battery characteristics can be improved by applying heat and pressure to the
(実施例5−1〜5−5)
電解液とモノマーと重合開始剤との重量比および加熱・加圧時間を表5に示したように変えたことを除き、他は実施例1−3と同様にして二次電池を作製した。実施例5−1〜5−5の二次電池についても、実施例1−3と同様にして、電池容量,負荷特性,低温特性,サイクル特性,漏液量,モノマー残存率およびフッ化水素量を調べた。その結果を実施例1−3の結果と共に表5に示す。
(Examples 5-1 to 5-5)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-3, except that the weight ratio of the electrolytic solution, the monomer, and the polymerization initiator and the heating / pressurizing time were changed as shown in Table 5. For the secondary batteries of Examples 5-1 to 5-5, as in Example 1-3, the battery capacity, load characteristics, low temperature characteristics, cycle characteristics, liquid leakage, monomer residual rate, and hydrogen fluoride content I investigated. The results are shown in Table 5 together with the results of Example 1-3.
表5から明らかなように、実施例5−1,5−2の両方とも、実施例1−3に比べて電池容量,初回充放電効率,負荷特性およびサイクル特性のいずれも低かった。これは、モノマーが少なすぎると、ゲル電解質の保液性が低下し、表5に示したように、液漏れが多くなってしまい、多すぎると、ゲル電解質のイオン伝導性が低下するためと考えられる。 As is clear from Table 5, both Examples 5-1 and 5-2 were low in battery capacity, initial charge / discharge efficiency, load characteristics, and cycle characteristics as compared with Example 1-3. This is because if the amount of the monomer is too small, the liquid retention property of the gel electrolyte is lowered, and as shown in Table 5, the liquid leakage is increased. If the amount is too large, the ion conductivity of the gel electrolyte is lowered. Conceivable.
また、表5から明らかなように、実施例5−3も、実施例1−3に比べて、電池容量,初回充放電効率,負荷特性およびサイクル特性のいずれも低かった。これは、重合開始剤が少なすぎて、表5に示したように漏液量および残存モノマーが多くなったためと考えられる。一方、実施例5−4も、実施例1−3に比べて、電池容量,初回充放電効率,負荷特性およびサイクル特性のいずれも低かった。これは、重合に時間がかかり、オーブンを用いて加熱した場合と同様に、電解質塩の熱分解によるフッ化水素の発生などの現象が起きたためと考えられる。更に、実施例5−5も、実施例1−3に比べて、電池容量,初回充放電効率,負荷特性およびサイクル特性のいずれも低かった。これは、重合開始剤が副反応を誘発したためと考えられる。 As is clear from Table 5, Example 5-3 also had lower battery capacity, initial charge / discharge efficiency, load characteristics, and cycle characteristics than Example 1-3. This is presumably because the amount of leakage and residual monomer increased as shown in Table 5 due to too little polymerization initiator. On the other hand, Example 5-4 also had lower battery capacity, initial charge / discharge efficiency, load characteristics, and cycle characteristics than Example 1-3. This is thought to be due to the fact that polymerization took time and that, as in the case of heating using an oven, phenomena such as the generation of hydrogen fluoride due to thermal decomposition of the electrolyte salt occurred. Further, in Example 5-5, all of the battery capacity, the initial charge / discharge efficiency, the load characteristics, and the cycle characteristics were lower than those in Example 1-3. This is presumably because the polymerization initiator induced a side reaction.
すなわち、電解液とモノマーと重合開始剤との割合は使用する材料に応じて最適にする必要があるが、本実施例では、電解液とモノマーとの合計に対して、モノマーを重量比で4%〜6%程度、重合開始剤を0.2%〜1%程度とすることが、電池特性を向上させる上で好ましいことが分かった。 That is, it is necessary to optimize the ratio of the electrolytic solution, the monomer, and the polymerization initiator depending on the material used. In this example, the weight ratio of the monomer to the total of the electrolytic solution and the monomer is 4%. It has been found that it is preferable to improve the battery characteristics by setting the polymerization initiator to about% to 6% and the polymerization initiator to about 0.2% to 1%.
(実施例6−1〜6−2)
実施例6−1として、加熱板41A,41Bの厚みを1cmとし、熱容量を加熱板41A,41Bの2枚合わせて345J/K、つまり、組立体の熱容量の34.5倍としたことを除き、他は実施例1−4と同様にして二次電池を作製した。また、実施例6−2として、熱源の出力を加熱板41A,41Bの2枚合わせて50Wとしたことを除き、他は実施例1−4と同様にして二次電池を作製した。実施例6−1,6−2の二次電池についても、実施例1−4と同様にして、電池容量,負荷特性,低温特性,サイクル特性,漏液量,モノマー残存率およびフッ化水素量を調べた。その結果を実施例1−4の結果と共に表6に示す。
(Examples 6-1 to 6-2)
As Example 6-1, except that the thickness of the heating plates 41A and 41B is 1 cm and the heat capacity of the two heating plates 41A and 41B is 345 J / K, that is, 34.5 times the heat capacity of the assembly. Other than that, a secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-4. Further, as Example 6-2, a secondary battery was fabricated in the same manner as Example 1-4, except that the output of the heat source was 50 W, which was the sum of the two heating plates 41A and 41B. For the secondary batteries of Examples 6-1 and 6-2, as in Example 1-4, the battery capacity, load characteristics, low temperature characteristics, cycle characteristics, liquid leakage, monomer residual rate, and hydrogen fluoride content I investigated. The results are shown in Table 6 together with the results of Example 1-4.
表6から明らかなように、実施例1−4によれば、実施例6−1,6−2に比べて電池容量,初回充放電効率,負荷特性およびサイクル特性のいずれも高かった。これは、表6に示したように、実施例1−4では、実施例6−1,6−2に比べて漏液量およびモノマー残存率が少ないことから分かるように、組立体1に対して十分に熱量を供給でき、同じ時間でも重合が実施例6−1,6−2に比べて進行しためと考えられる。すなわち、加熱板41A,41Bの熱容量を、電池の熱容量の40倍以上とするようにすれば、または、熱源42A,42Bの出力を数1で示した範囲内とするようにすれば、電池特性をより向上させることができることが分かった。
As is apparent from Table 6, according to Example 1-4, all of the battery capacity, initial charge / discharge efficiency, load characteristics, and cycle characteristics were higher than those of Examples 6-1 and 6-2. As shown in Table 6, in Example 1-4, as compared with Examples 6-1 and 6-2, the amount of leakage and the residual monomer ratio are smaller. It can be considered that a sufficient amount of heat can be supplied, and the polymerization proceeds in comparison with Examples 6-1 and 6-2 even at the same time. That is, if the heat capacity of the heating plates 41A and 41B is set to 40 times or more of the heat capacity of the battery, or the output of the heat sources 42A and 42B is set within the range shown by the
(実施例7−1〜7−13)
第2の実施の形態において説明した電池の製造方法により二次電池を作製した。まず、実施例1−1と同様にして正極11および負極12を作製した(図7;ステップS111参照)。そののち、実施例1−1と同一のモノマーを希釈溶剤であるジメチルカーボネートに3重量%の濃度で溶解させたモノマー溶液を用意し、このモノマー溶液を正極11および負極12に塗布して含浸させたのち(図7;ステップS212参照)、乾燥した。続いて、モノマー溶液が含浸された正極11と負極12とを、実施例1−1と同一のセパレータ13を介して巻回し、巻回電極体としたのち(図7;ステップS213参照)、外装部材20の内部に収納した(図7;ステップS214参照)。
(Examples 7-1 to 7-13)
A secondary battery was manufactured by the battery manufacturing method described in the second embodiment. First, the
次いで、モノマーを含まない以外は実施例1−1と同一の組成を有する電解質用組成物を用意し、この電解質用組成物を外装部材20の内部に注ぎ(図7;ステップS215参照)、外装部材20の開口部を熱融着して密閉し(図7;ステップS216参照)、熱容量が10J/Kの組立体を形成した(図7;ステップS210参照)。そののち、実施例1−1と同様に図6に示した製造装置を用い、組立体に対して熱および圧力を加えた(図7;ステップS220参照)。その際、加熱板41A,41Bの温度、組立体に加える圧力および加熱・加圧時間を実施例7−1〜7−13で表7に示したように変化させた。以上の工程により、実施例7−1〜7−13の二次電池を得た。
Next, an electrolyte composition having the same composition as that of Example 1-1 except that no monomer was contained was prepared, and this electrolyte composition was poured into the exterior member 20 (see FIG. 7; step S215), and the exterior The opening of the
また、実施例7−1〜7−13に対する比較例7−1〜7−3として、比較例1−2〜1−4と同様にして、組立体を一辺が150mmの正方形の面を有する厚み6mmのステンレスよりなる金属板により挟み、バネで2MPaの圧力を加え、70℃のオーブン中に表7に示した時間保存したことを除き、他は実施例7−1〜7−13と同様にして二次電池を作製した。更に、実施例7−1〜7−13に対する比較例7−4として、組立体に10MPaの圧力を加えたことを除き、他は実施例7−1〜7−13と同様にして二次電池を作製した。 Moreover, as Comparative Examples 7-1 to 7-3 with respect to Examples 7-1 to 7-13, the thickness of the assembly having a square surface with a side of 150 mm is the same as Comparative Examples 1-2 to 1-4. Except that it was sandwiched between 6 mm stainless steel plates, applied with a pressure of 2 MPa with a spring, and stored in a 70 ° C. oven for the time shown in Table 7, it was the same as in Examples 7-1 to 7-13. A secondary battery was manufactured. Further, as Comparative Example 7-4 with respect to Examples 7-1 to 7-13, the secondary battery was the same as Example 7-1 to 7-13 except that a pressure of 10 MPa was applied to the assembly. Was made.
実施例7−1〜7−13および比較例7−1〜7−4の二次電池についても、実施例1−1と同様にして、電池容量,負荷特性,低温特性,サイクル特性,漏液量,モノマー残存率およびフッ化水素量を調べた。その結果を表7に示す。 Regarding the secondary batteries of Examples 7-1 to 7-13 and Comparative Examples 7-1 to 7-4, the battery capacity, the load characteristics, the low temperature characteristics, the cycle characteristics, and the liquid leakage were the same as in Example 1-1. The amount, monomer residual rate and hydrogen fluoride amount were examined. The results are shown in Table 7.
表7から明らかなように、モノマーを含む電解質用組成物を用いた実施例と同様の傾向が見られた。すなわち、モノマーを正極11および負極12に塗布すると共に、電解質用組成物として、電解液と重合開始剤とを含み、モノマーを含まないものを用いるようにしても、熱源42A,42Bを内蔵した加熱板41A,41Bにより、組立体に熱および圧力を加えるようにすれば、電池特性を向上させることができることが分かった。
As is clear from Table 7, the same tendency as in Examples using the composition for electrolyte containing the monomer was observed. That is, while the monomer is applied to the
なお、上記実施例では、電解液、モノマーおよび重合開始剤について具体的に例を挙げて説明したが、他の材料を用いても、同様の結果を得ることができる。 In the above-described examples, the electrolyte solution, the monomer, and the polymerization initiator have been described with specific examples. However, similar results can be obtained using other materials.
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、熱源42A,42Bとして、電熱線を用いた場合について説明したが、熱源42A,42Bは電熱線に限られない。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiments and examples, the case where heating wires are used as the heat sources 42A and 42B has been described, but the heat sources 42A and 42B are not limited to heating wires.
また、上記実施の形態および実施例では、粒子状の正極活物質および粒子状の負極活物質を用いて正極活物質層11Bおよび負極活物質層12Bを形成する場合について説明したが、蒸着などにより正極活物質層11Bおよび負極活物質層12Bを形成するようにしてもよい。また、負極12については、板状あるいは箔状のリチウム金属を用いてもよい。
In the above embodiment and examples, the case where the positive electrode
更に、上記実施の形態および実施例では、巻回型の二次電池について説明したが、本発明は、単層型,積層型あるいはつづら折り型などの他の構造を有する電池についても同様に適用することができる。加えて、二次電池に限らず、一次電池についても適用することができる。 Further, in the above embodiments and examples, the wound type secondary battery has been described, but the present invention is similarly applied to a battery having another structure such as a single layer type, a stacked type, or a zigzag folded type. be able to. In addition, the present invention can be applied not only to secondary batteries but also to primary batteries.
更にまた、上記実施の形態および実施例では、リチウムを電極反応種として用いる二次電池について説明したが、本発明は、モノマーを重合させて形成したゲル電解質を用いる電池について広く適用することができる。 Furthermore, in the above embodiments and examples, a secondary battery using lithium as an electrode reactive species has been described, but the present invention can be widely applied to batteries using a gel electrolyte formed by polymerizing monomers. .
1…組立体、10…巻回電極体、11…正極、11A…正極集電体、11B…正極活物質層、11C…正極リード、12…負極、12A…負極集電体、12B…負極活物質層、12C…負極リード、13…セパレータ、14…保護テープ、20…外装部材、21…密着フィルム、40…製造装置、41A,41B…加熱板、42A,42B…熱源、43…押圧部材。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記組立体に対して、熱源を内蔵した加熱板により、熱および10MPa未満の圧力を加える工程と
を含むことを特徴とする電池の製造方法。 Forming an assembly comprising an electrolyte, a monomer, and a polymerization initiator together with a positive electrode and a negative electrode;
Applying a heat and a pressure of less than 10 MPa to the assembly by a heating plate incorporating a heat source.
ことを特徴とする請求項1記載の電池の製造方法。 The battery manufacturing method according to claim 1, wherein a heat capacity of the heating plate is 40 times or more a heat capacity of the assembly.
ことを特徴とする請求項1記載の電池の製造方法。
(数1)
Y(W)≧X(J/K)×100(K)÷15(秒)
(式中、Yは熱源の出力を表し、Xは組立体の熱容量を表す。) The method of manufacturing a battery according to claim 1, wherein the output of the heat source is within a range indicated by Formula 1.
(Equation 1)
Y (W) ≧ X (J / K) × 100 (K) ÷ 15 (seconds)
(In the formula, Y represents the output of the heat source, and X represents the heat capacity of the assembly.)
ことを特徴とする請求項1記載の電池の製造方法。 The temperature of the heating plate is (10-hour half-life temperature of the polymerization initiator—8 ° C.) or more (10-hour half-life temperature of the polymerization initiator + 50 ° C.) or within the range of the lower temperature of 120 ° C. The method for producing a battery according to claim 1, wherein the pressure is in the range of 0.1 MPa to 3 MPa, and the time for applying heat and pressure to the assembly is 1 minute or more and 10 minutes or less.
ことを特徴とする請求項1記載の電池の製造方法。 The battery manufacturing method according to claim 1, wherein the negative electrode includes at least one of a negative electrode material capable of inserting and releasing lithium, a lithium alloy, and metallic lithium.
熱源を内蔵し、前記組立体に対して熱および10MPa未満の圧力を加える加熱板を備えた
ことを特徴とする電池の製造装置。 A battery manufacturing apparatus for heating and pressurizing an assembly comprising an electrolyte, a monomer, and a polymerization initiator together with a positive electrode and a negative electrode,
An apparatus for manufacturing a battery, comprising a heating plate that incorporates a heat source and applies heat and a pressure of less than 10 MPa to the assembly.
ことを特徴とする請求項6記載の電池の製造装置。 The battery manufacturing apparatus according to claim 6, wherein a heat capacity of the heating plate is 40 times or more a heat capacity of the assembly.
ことを特徴とする請求項6記載の電池の製造装置。
(数2)
Y(W)≧X(J/K)×100(K)÷15(秒)
(式中、Yは熱源の出力を表し、Xは組立体の熱容量を表す。)
The battery manufacturing apparatus according to claim 6, wherein an output of the heat source is within a range represented by Formula 2.
(Equation 2)
Y (W) ≧ X (J / K) × 100 (K) ÷ 15 (seconds)
(In the formula, Y represents the output of the heat source, and X represents the heat capacity of the assembly.)
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