JP2013058377A - Lithium ion battery and manufacturing method of the same - Google Patents

Lithium ion battery and manufacturing method of the same Download PDF

Info

Publication number
JP2013058377A
JP2013058377A JP2011195791A JP2011195791A JP2013058377A JP 2013058377 A JP2013058377 A JP 2013058377A JP 2011195791 A JP2011195791 A JP 2011195791A JP 2011195791 A JP2011195791 A JP 2011195791A JP 2013058377 A JP2013058377 A JP 2013058377A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
battery case
porous body
lithium ion
decompression
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011195791A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5824988B2 (en
Inventor
Toshiki Inoue
敏樹 井上
Keiichi Hayashi
圭一 林
Osamu Omori
修 大森
Takayuki Hirose
貴之 弘瀬
Kayo Mizuno
佳世 水野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2011195791A priority Critical patent/JP5824988B2/en
Publication of JP2013058377A publication Critical patent/JP2013058377A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5824988B2 publication Critical patent/JP5824988B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology which inhibits bumping when a gas in a battery case is vented.SOLUTION: A lithium ion battery is manufactured through a housing process, a decompression process, and a sealing process. In the housing process, a battery structure 4 including a positive electrode, a negative electrode, and a separator, a porous body 8 having open holes, and an electrolytic solution are housed in a battery case 2 so that the battery structure 4 and the porous body 8 are immersed in the electrolytic solution. In the decompression process, the battery case 2 is exposed to a decompression environment with an opening 10a of the battery case 2 after the housing process kept open. In the sealing process, the opening 10a is sealed while the battery case 2 remains exposed to the decompression environment.

Description

本発明は、リチウムイオン電池とその製造方法に関する。   The present invention relates to a lithium ion battery and a manufacturing method thereof.

リチウムイオン電池では、充放電を繰り返すことにより、電池ケース内の電解液が分解してガスが発生する。そのため、電池を使用するに従って、電池ケース内にガスが蓄積し、電池の内圧が高くなる。電池の内圧が所定値に達すると、電池ケースに設けられた安全弁が作動し、電池ケース内のガスが放出される。安全弁が作動することにより、電池は寿命を迎える。製造段階で電池ケース内に混入するガス量が多いと、電池の内圧が予定よりも早く所定値に達し、本来の寿命よりも早く安全弁が作動することがある。そのため、製造段階では、電池ケース内に混入するガス量をなるべく低減することが要求される。特許文献1の技術では、電池構造体と電解液を容器に収容した後に、電池ケース内のガス抜きを行っている。これにより、使用前に電池ケース内に存在するガス量を低減している。   In a lithium ion battery, by repeatedly charging and discharging, the electrolyte in the battery case is decomposed to generate gas. Therefore, as the battery is used, gas accumulates in the battery case and the internal pressure of the battery increases. When the internal pressure of the battery reaches a predetermined value, the safety valve provided in the battery case is activated, and the gas in the battery case is released. The battery reaches the end of its life as the safety valve is activated. If the amount of gas mixed in the battery case at the manufacturing stage is large, the internal pressure of the battery may reach a predetermined value earlier than planned, and the safety valve may operate earlier than the original life. Therefore, at the manufacturing stage, it is required to reduce the amount of gas mixed in the battery case as much as possible. In the technique of Patent Document 1, the battery structure and the electrolytic solution are housed in a container, and then the gas in the battery case is degassed. This reduces the amount of gas present in the battery case before use.

特開2009−224252号公報JP 2009-224252 A

特許文献1のように、電池ケース内のガス抜きを行えば、電池の内圧が予定よりも早く所定値に達することを抑制することができる。製造段階で電池ケース内に導入されるガスとして、電解液に溶け込んでいる溶存ガスが挙げられる。この溶存ガスは、典型的には、密封する前の電池ケースを減圧環境に曝して、電解液に溶け込んでいるガスを過飽和状態にすることで除去される。しかしながら、溶存ガスが過飽和状態になると、電池ケース内で突沸が発生することがある。その結果、電解液が、電池ケース外に飛び出すことがある。電解液が電池ケース外に飛び出すと、製造工程が煩雑になったり、電池ケース内の電解液量にばらつきが生じたりする。すなわち、リチウムイオン電池の製造工程における歩留まりが低下する。本明細書に開示する技術は、リチウムイオン電池において、電池ケース内のガス抜きを行うときの突沸を抑制する技術を提供することを目的とする。   As in Patent Document 1, if the gas is removed from the battery case, it is possible to suppress the internal pressure of the battery from reaching a predetermined value earlier than planned. Examples of the gas introduced into the battery case at the manufacturing stage include dissolved gas dissolved in the electrolytic solution. This dissolved gas is typically removed by exposing the battery case before sealing to a reduced pressure environment to bring the gas dissolved in the electrolyte into a supersaturated state. However, when the dissolved gas becomes supersaturated, bumping may occur in the battery case. As a result, the electrolytic solution may jump out of the battery case. When the electrolytic solution jumps out of the battery case, the manufacturing process becomes complicated, or the amount of the electrolytic solution in the battery case varies. That is, the yield in the manufacturing process of a lithium ion battery falls. An object of the technology disclosed in the present specification is to provide a technology for suppressing bumping when degassing a battery case in a lithium ion battery.

本明細書で開示するリチウムイオン電池の製造方法では、電池ケース内に多孔質体を収容した状態で電池ケース内のガス抜きを行うことを特徴とする。多孔質体は開放空孔を備えている。その多孔質体を使用して電池ケース内のガス抜きを行う(電池ケースを減圧環境に曝す)と、多孔質体から電解液に気泡が供給される。多孔質体から電解液に気泡を供給することにより、電解液が突沸することを抑制する。電池構造体,電解液等とともに電池ケース内に導入されたガス(主として溶存ガス)は、多孔質体から発生した気泡に取り込まれながら電池ケースの外部に排出される。すなわち、本明細書で開示する技術は、電池ケース内のガス量を少なくするためにガス抜きを行うにも係らず、多孔質体を用いて電池ケース内にガス(気泡)を供給するという、従来にない極めて斬新な技術である。以下の説明では、電池構造体,電解液等とともに電池ケース内に導入されたガスを導入ガスと称し、多孔質体から発生するガス(気泡)を単に「気泡」と称することがある。なお、本明細書でいう「開放空孔」とは、多孔質体に形成されている空孔が、多孔質体の外部に連通していることをいう。   The method for producing a lithium ion battery disclosed in the present specification is characterized in that gas is removed from the battery case while the porous body is accommodated in the battery case. The porous body has open pores. When the porous body is used to vent the battery case (exposing the battery case to a reduced pressure environment), bubbles are supplied from the porous body to the electrolyte. Supplying bubbles from the porous body to the electrolyte prevents the electrolyte from boiling. The gas (mainly dissolved gas) introduced into the battery case together with the battery structure, electrolyte, etc. is discharged outside the battery case while being taken into the bubbles generated from the porous body. That is, the technology disclosed in the present specification is to supply gas (bubbles) into the battery case using a porous body, despite performing gas venting in order to reduce the amount of gas in the battery case. This is an extremely novel technology that has never existed before. In the following description, the gas introduced into the battery case together with the battery structure, the electrolytic solution, and the like is sometimes referred to as introduced gas, and the gas (bubbles) generated from the porous body may be simply referred to as “bubbles”. As used herein, “open pores” means that pores formed in a porous body communicate with the outside of the porous body.

本明細書で開示するリチウムイオン電池の製造方法は、収容工程と、減圧工程と、封止工程を備える。収容工程では、正極と負極とセパレータを含む電池構造体と、開放空孔を有する多孔質体と、電解液とを、電池構造体及び多孔質体が電解液に浸された状態となるように電池ケースに収容する。減圧工程では、収容工程後の電池ケースの一部を開口した状態で、電池ケースを減圧環境に曝す。封止工程では、電池ケースを減圧環境に曝したままの状態で、電池ケースの開口を封止する。   The method for manufacturing a lithium ion battery disclosed in the present specification includes a housing process, a pressure reducing process, and a sealing process. In the housing step, the battery structure including the positive electrode, the negative electrode, and the separator, the porous body having open pores, and the electrolytic solution are placed in a state where the battery structure and the porous body are immersed in the electrolytic solution. Store in battery case. In the decompression step, the battery case is exposed to a decompression environment with a part of the battery case after the housing step being opened. In the sealing step, the opening of the battery case is sealed with the battery case exposed to a reduced pressure environment.

電池ケースを減圧環境に曝すことにより、多孔質体から気泡が発生し、電解液が突沸することを抑制する。このときに、多孔質体の空孔は減圧で真空になるので、ガスが残ることはない。上記の製造方法によると、電解液の突沸を抑制しながら、電池ケース内のガス抜きを行うことができる。なお、電池構造体を構成している部品(正極,負極及びセパレータ)も孔を有しており、広義の多孔質体と捉えることもできる。特に、セパレータには、リチウムイオンを通過させるための孔が形成されている。しかしながら、リチウムイオン電池のセパレータには、典型的に、0.02〜2μmの孔が形成されている。このようなサイズの孔から発生する気泡は、電解液の圧力によって潰されてしまい、突沸を抑制する効果がない。本明細書で開示する製造方法では、電池構造体とは別に、開放空孔を有する多孔質体を使用する。電解液の圧力で潰されないサイズの気泡を電解液中に供給することができるので、ガス抜きを行う際に、電解液中に確実に気泡を供給され、突沸を抑制することができる。   By exposing the battery case to a reduced pressure environment, bubbles are generated from the porous body and the electrolytic solution is prevented from bumping. At this time, since the pores of the porous body are evacuated under reduced pressure, no gas remains. According to said manufacturing method, degassing in a battery case can be performed, suppressing bumping of electrolyte solution. In addition, the parts (positive electrode, negative electrode, and separator) constituting the battery structure also have holes and can be regarded as a porous body in a broad sense. In particular, the separator has a hole for allowing lithium ions to pass therethrough. However, a separator of a lithium ion battery typically has 0.02 to 2 μm holes. Bubbles generated from holes of such a size are crushed by the pressure of the electrolyte, and have no effect of suppressing bumping. In the manufacturing method disclosed in the present specification, a porous body having open pores is used separately from the battery structure. Since bubbles of a size that is not crushed by the pressure of the electrolytic solution can be supplied into the electrolytic solution, when degassing, the bubbles are reliably supplied into the electrolytic solution, and bumping can be suppressed.

減圧工程は、典型的には、電池ケースを減圧容器内に配置し、その減圧容器内を減圧する。減圧工程では、電池ケースの開口が重力方向における上側に位置する状態で電池ケースを減圧容器内に配置し、その減圧容器内を減圧することが好ましい。多孔質体から発生した気泡は、電池ケースの重力方向における上側(重力とは反対側、すなわち、垂直方向)に向かって電解液中を移動する。そのため、電池ケースの開口を重力方向の上側にした状態で減圧工程を行えば、多孔質体から発生した気泡が、電解液から発生したガスを多く取り込みながら開口に至ることができる。なお、「収容工程」は、多孔質体の内部に気泡を残すために、減圧容器の外部で実施することが望ましい。   In the decompression step, typically, a battery case is placed in a decompression container, and the interior of the decompression container is decompressed. In the decompression step, it is preferable that the battery case is disposed in the decompression container in a state where the opening of the battery case is located on the upper side in the gravity direction, and the decompression container is decompressed. Bubbles generated from the porous body move in the electrolytic solution toward the upper side in the gravity direction of the battery case (the opposite side to the gravity, that is, the vertical direction). Therefore, if the decompression step is performed in a state where the opening of the battery case is on the upper side in the gravity direction, bubbles generated from the porous body can reach the opening while taking in a large amount of gas generated from the electrolytic solution. The “accommodating step” is preferably performed outside the decompression vessel in order to leave bubbles inside the porous body.

上記したように、小サイズの孔から発生した気泡は、電解液の圧力によって潰される。多孔質体の空孔サイズが5μm以上であれば、多孔質体から発生した気泡が、電解液の圧力によって潰されることはない。また、多孔質体の空孔サイズが大きすぎると、電池ケースを減圧環境に曝す前に、多孔質体の空孔が電解液で満たされる。しかしながら、多孔質体の空孔サイズが100μm以下であれば、減圧工程を実施する前に多孔質体の開放空孔が電解液で満たされることはない。そのため、多孔質体の開放空孔の孔径は5〜100μmであることが望ましい。   As described above, the bubbles generated from the small-sized holes are crushed by the pressure of the electrolytic solution. If the pore size of the porous body is 5 μm or more, bubbles generated from the porous body are not crushed by the pressure of the electrolytic solution. On the other hand, if the pore size of the porous body is too large, the pores of the porous body are filled with the electrolytic solution before the battery case is exposed to the reduced pressure environment. However, if the pore size of the porous body is 100 μm or less, the open pores of the porous body are not filled with the electrolyte before the decompression step is performed. Therefore, it is desirable that the pore diameter of the open pores of the porous body is 5 to 100 μm.

本明細書で開示するリチウムイオン電池は、正極と負極とセパレータを含む電池構造体と、開放空孔を有する多孔質体と、電池構造体及び多孔質体が浸される電解液と、電池ケースを備えている。このリチウムイオン電池では、多孔質体の開放空孔を電解液が満たした状態で、電池構造体と電解液と多孔質体が電池ケースに密閉されている。多孔質体の開放空孔の孔径は、5〜100μmであることが望ましい。   A lithium ion battery disclosed in the present specification includes a battery structure including a positive electrode, a negative electrode, and a separator, a porous body having open pores, an electrolytic solution in which the battery structure and the porous body are immersed, and a battery case It has. In this lithium ion battery, the battery structure, the electrolytic solution, and the porous body are sealed in the battery case in a state where the open pores of the porous body are filled with the electrolytic solution. The pore diameter of the open pores of the porous body is desirably 5 to 100 μm.

電池ケースは、封止部が設けられている第1端部と、第1端部の内面に対向する第2端部を備えていてもよい。この場合、多孔質体が、第1端部と第2端部との中心よりも第2端部側に配置されていることが好ましい。ここでいう「封止部」とは、ガス抜きを行うときの電池ケースの開口が、ガス抜き終了後に封止された部分のことをいう。すなわち、このリチウムイオン電池は、多孔質体がガス抜きのための開口から十分に離れた場所に配置されている形態である。   The battery case may include a first end provided with a sealing portion and a second end facing the inner surface of the first end. In this case, it is preferable that the porous body is disposed closer to the second end than the center between the first end and the second end. The “sealing portion” here refers to a portion where the opening of the battery case when degassing is sealed after degassing. That is, this lithium ion battery is a form in which the porous body is disposed at a location sufficiently away from the opening for venting.

電池ケースが、上記第1端部と上記第2端部を連結する側壁を備えていてもよい。この場合、多孔質体が、電池ケースの側壁と電池構造体との間に配置されていることが好ましい。多孔質体が電池ケースの側壁と電池構造体の間に配置されていれば、多孔質体から発生した気泡が電池構造体内に浸入することを抑制できる。その結果、多孔質体から発生した気泡が、電池構造体内に留まり、電池の内圧を高くする原因となることを抑制することができる。すなわち、多孔質体が電池ケースの側壁と電池構造体の間に配置されている形態は、電池の内圧を上昇させるガスが電池ケース内から確実に除去されている形態である。   The battery case may include a side wall connecting the first end and the second end. In this case, it is preferable that the porous body is disposed between the side wall of the battery case and the battery structure. If the porous body is disposed between the side wall of the battery case and the battery structure, bubbles generated from the porous body can be prevented from entering the battery structure. As a result, it is possible to suppress the bubbles generated from the porous body from staying in the battery structure and increasing the internal pressure of the battery. That is, the form in which the porous body is disposed between the side wall of the battery case and the battery structure is a form in which the gas that increases the internal pressure of the battery is reliably removed from the battery case.

本明細書で開示される技術によると、電池ケース内のガス抜きを行うときの突沸を抑制することができる。   According to the technique disclosed in this specification, bumping when degassing the battery case can be suppressed.

第1実施形態のリチウムイオン電池の断面図を示す。A sectional view of a lithium ion battery of a 1st embodiment is shown. 積層型の電池構造体の断面図を示す。Sectional drawing of a laminated battery structure is shown. 捲回型の電池構造体の外観図を示す。The external view of a wound battery structure is shown. 第1実施形態のリチウムイオン電池の製造方法を説明する図を示す(1)。The figure explaining the manufacturing method of the lithium ion battery of 1st Embodiment is shown (1). 第1実施形態のリチウムイオン電池の製造方法を説明する図を示す(2)。The figure explaining the manufacturing method of the lithium ion battery of 1st Embodiment is shown (2). 第2実施形態のリチウムイオン電池の断面図を示す。Sectional drawing of the lithium ion battery of 2nd Embodiment is shown. 第3実施形態のリチウムイオン電池の断面図を示す。Sectional drawing of the lithium ion battery of 3rd Embodiment is shown.

(第1実施形態)
図1に示すリチウムイオン電池100は、電池構造体4と、多孔質体8と、電解液と、電池ケース2を備えている。なお、図面では、電池構造体4に接続している配線等を省略している。電池構造体4と多孔質体8は、電池ケース2に収容されている。電解液は、電池ケース2内の空間6を満たしている。そのため、電池構造体4と多孔質体8は、電解液に浸されている。電解液はまた、電池構造体4が有する隙間、及び、多孔質体8が有する空孔も満たしている。電池ケース2の上側端部2uに、封止部10が設けられている。上側端部2uの内面に対向する位置の下側端部2bには、封止部が設けられていない。上側端部2uと下側端部2bは、側壁2sによって連結されている。封止部10については後述する。なお、本実施形態において、封止部10が設けられている上側端部2uは、請求項に記載の第1端部に相当する。また、下側端部2bは、請求項に記載の第2端部に相当する。電池ケース2の形状に制限はなく、例えば、円筒状、直方体状、あるいは、フィルムで形成されているシート状であってよい。以下に、リチウムイオン電池100について詳細に説明する。なお、「上側端部2u」及び「下側端部2b」という用語は電池ケース2の部分を示すための便宜的なものである。リチウムイオン電池100を使用する際に、「下側端部2b」を重力方向の下側(重力の向き)にして使用することを意味するものではない。
(First embodiment)
A lithium ion battery 100 shown in FIG. 1 includes a battery structure 4, a porous body 8, an electrolytic solution, and a battery case 2. In the drawing, wirings connected to the battery structure 4 are omitted. The battery structure 4 and the porous body 8 are accommodated in the battery case 2. The electrolytic solution fills the space 6 in the battery case 2. Therefore, the battery structure 4 and the porous body 8 are immersed in the electrolytic solution. The electrolyte also fills the gaps of the battery structure 4 and the pores of the porous body 8. A sealing portion 10 is provided on the upper end 2 u of the battery case 2. No sealing portion is provided at the lower end 2b at a position facing the inner surface of the upper end 2u. The upper end 2u and the lower end 2b are connected by a side wall 2s. The sealing unit 10 will be described later. In the present embodiment, the upper end 2u provided with the sealing portion 10 corresponds to the first end described in the claims. The lower end 2b corresponds to the second end described in the claims. The shape of the battery case 2 is not limited, and may be, for example, a cylindrical shape, a rectangular parallelepiped shape, or a sheet shape formed of a film. Hereinafter, the lithium ion battery 100 will be described in detail. Note that the terms “upper end 2 u” and “lower end 2 b” are for convenience to indicate the part of the battery case 2. When the lithium ion battery 100 is used, it does not mean that the “lower end 2b” is used with the lower side in the direction of gravity (the direction of gravity).

(多孔質体)
多孔質体8は、電池ケース2の下側端部2bの近傍に配置されている。すなわち、多孔質体8は、封止部10が設けられている上側端部2uと下側端部2bとの中心よりも下側端部2b側に配置されている。リチウムイオン電池100では、多孔質体8が、下側端部2bと電池構造体4の間に配置されている。換言すると、電池構造体4が、多孔質体8と封止部10の間に配置されている。
(Porous body)
The porous body 8 is disposed in the vicinity of the lower end 2b of the battery case 2. That is, the porous body 8 is disposed on the lower end 2b side from the center of the upper end 2u and the lower end 2b where the sealing portion 10 is provided. In the lithium ion battery 100, the porous body 8 is disposed between the lower end 2 b and the battery structure 4. In other words, the battery structure 4 is disposed between the porous body 8 and the sealing portion 10.

多孔質体8は、5〜100μmの開放空孔を有しており、開放空孔内は電解液で満たされている。多孔質体8として、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリオレフィン、ポリアミド等の樹脂、鉱物、発泡金属、ガラス、不織布、木材、セラミックス、ニッケル水素電池で使用されるセパレータ等を使用することができる。特に、ニッケル水素電池で使用されるセパレータは、空孔のサイズが適値に調整されており、多孔質体8として好適である。   The porous body 8 has open pores of 5 to 100 μm, and the open pores are filled with the electrolytic solution. As the porous body 8, it is used in polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polyolefin, polyamide, and other resins, minerals, foam metal, glass, nonwoven fabric, wood, ceramics, nickel metal hydride batteries. A separator or the like can be used. In particular, a separator used in a nickel metal hydride battery has a pore size adjusted to an appropriate value and is suitable as the porous body 8.

(電池構造体)
電池構造体4は、セパレータを介して対向する電極対(正極及び負極)が複数積層された積層型であってもよいし、セパレータを介して対向する電極対を有するシート状のセルが渦巻状に加工された捲回型でもよい。以下に、電池構造体4について詳細に説明する。
(Battery structure)
The battery structure 4 may be a stacked type in which a plurality of electrode pairs (positive electrode and negative electrode) opposed via a separator are laminated, or a sheet-like cell having an electrode pair opposed via a separator is spiral. It may be a wound type that has been processed. Below, the battery structure 4 is demonstrated in detail.

図2は、積層型の電池構造体4の断面を示す。電池構造体4は、セパレータ14を介して正極12と負極16が対向している電極対20を複数備えている。正極12と負極16が交互に積層されており、正極12と負極16の間にセパレータ14が介在している。リチウムイオン電池100では、電池構造体4の表面4sが、電池ケース2の側壁2sに対向している(図1も参照)。また、正極12,負極16の積層方向に直交する方向の一端4uが、電池ケース2の封止部10に対向している。正極12,負極16の積層方向に直交する方向の他端4bは、電池ケース2の下側端部2bに対向している。   FIG. 2 shows a cross section of the stacked battery structure 4. The battery structure 4 includes a plurality of electrode pairs 20 in which the positive electrode 12 and the negative electrode 16 face each other with the separator 14 interposed therebetween. The positive electrode 12 and the negative electrode 16 are alternately laminated, and a separator 14 is interposed between the positive electrode 12 and the negative electrode 16. In the lithium ion battery 100, the surface 4s of the battery structure 4 faces the side wall 2s of the battery case 2 (see also FIG. 1). In addition, one end 4 u in a direction orthogonal to the stacking direction of the positive electrode 12 and the negative electrode 16 faces the sealing portion 10 of the battery case 2. The other end 4 b in the direction orthogonal to the stacking direction of the positive electrode 12 and the negative electrode 16 faces the lower end 2 b of the battery case 2.

図3は、捲回型の電池構造体4aの外観を示す。電池構造体4aは、セパレータ14aを介して正極シート12aと負極シート16aが対向している電極対20aが渦巻状に加工されたものである。具体的には、電池構造体4aは、セパレータ14a,正極シート12a,セパレータ14a,負極シート16aの順に積層したシート状の電極対20aを、捲回機を用いて捲回したものである。リチウムイオン電池100では、電池構造体4aの捲回軸方向の一端4uが封止部10に対向している(図1も参照)。電池構造体4aでは、セパレータ14aが、電池構造体4aの表面4sに相当する。   FIG. 3 shows the appearance of the wound battery structure 4a. The battery structure 4a is obtained by processing a pair of electrodes 20a in which the positive electrode sheet 12a and the negative electrode sheet 16a face each other via a separator 14a in a spiral shape. Specifically, the battery structure 4a is obtained by winding a sheet-like electrode pair 20a in which a separator 14a, a positive electrode sheet 12a, a separator 14a, and a negative electrode sheet 16a are stacked in this order using a winding machine. In the lithium ion battery 100, one end 4u in the winding axis direction of the battery structure 4a faces the sealing portion 10 (see also FIG. 1). In the battery structure 4a, the separator 14a corresponds to the surface 4s of the battery structure 4a.

(正極)
正極12,正極シート12aは、正極集電体と正極活物質を有している。正極集電体として、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)等、又はそれらの複合材料等を使用することができる。正極活物質として、LiMnO,Li(NiCoMn)0.33,Li(NiMn)0.5等の4価のマンガン酸化物、LiMn,LiMnO等の3価のマンガン酸化物、LiNiO,LiCoO,LiNi0.8Co0.15Al0.05等を使用することができる。正極12,正極シート12aは、正極集電体に対して、必要に応じて導電材、結着剤等とともに正極活物質を付着させることにより形成される。
(Positive electrode)
The positive electrode 12 and the positive electrode sheet 12a have a positive electrode current collector and a positive electrode active material. As the positive electrode current collector, aluminum (Al), nickel (Ni), titanium (Ti), or a composite material thereof can be used. As the positive electrode active material, trivalent manganese oxides such as Li 2 MnO 3 , Li (NiCoMn) 0.33 O 2 and Li (NiMn) 0.5 O 2 , and trivalents such as LiMn 2 O 4 and LiMnO 2 are used. manganese oxide, can be used LiNiO 2, LiCoO 2, LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 and the like. The positive electrode 12 and the positive electrode sheet 12a are formed by attaching a positive electrode active material together with a conductive material, a binder, and the like to a positive electrode current collector as necessary.

(負極)
負極16,負極シート16aは、負極集電体と負極活物質を有している。負極集電体として、アルミニウム、ニッケル、銅(Cu)等、又はそれらの複合材料等を使用することができる。負極活物質として、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)等のアルカリ金属、アルカリ金属を含む遷移金属酸化物、天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、高配向性グラファイト、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素材料、シリコン単体又はシリコン含有合金又はシリコン含有酸化物を使用することができる。負極16,負極シート16aは、負極集電体に対して、必要に応じて導電材、結着剤等とともに負極活物質を付着させることにより形成される。
(Negative electrode)
The negative electrode 16 and the negative electrode sheet 16a have a negative electrode current collector and a negative electrode active material. As the negative electrode current collector, aluminum, nickel, copper (Cu), or a composite material thereof can be used. Carbon materials such as alkali metals such as lithium (Li) and sodium (Na), transition metal oxides containing alkali metals, natural graphite, mesocarbon microbeads, highly oriented graphite, hard carbon, and soft carbon as negative electrode active materials A silicon simple substance, a silicon-containing alloy, or a silicon-containing oxide can be used. The negative electrode 16 and the negative electrode sheet 16a are formed by attaching a negative electrode active material together with a conductive material, a binder and the like to a negative electrode current collector as necessary.

(セパレータ)
セパレータ14は、正極12と負極16の間に介在し、正極12と負極16を絶縁している。同様に、セパレータ14aは、正極シート12aと負極シート16aを絶縁している。セパレータ14,14aは多孔質であり、内部に電解液を含むことができる。セパレータ14,14aに形成されている孔は、0.02〜2μmであることが好ましい。セパレータとして、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、あるいは、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、メチルセルロース等からなる織布または不織布を使用することができる。
(Separator)
The separator 14 is interposed between the positive electrode 12 and the negative electrode 16 and insulates the positive electrode 12 and the negative electrode 16. Similarly, the separator 14a insulates the positive electrode sheet 12a and the negative electrode sheet 16a. The separators 14 and 14a are porous and can contain an electrolytic solution therein. The holes formed in the separators 14 and 14a are preferably 0.02 to 2 μm. As the separator, a porous film made of a polyolefin-based resin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), or a woven or non-woven fabric made of polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), methyl cellulose or the like can be used.

(電解液)
電解液は、非水系の溶媒に支持塩(電解質)を溶解させた非水電解液であることが好ましい。非水系の溶媒として、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等、又はこれらの混合液を使用することができる。また、支持塩(電解質)として、例えば、LiPF、LiBF、LiAsF等を使用することができる。
(Electrolyte)
The electrolytic solution is preferably a nonaqueous electrolytic solution in which a supporting salt (electrolyte) is dissolved in a nonaqueous solvent. As the non-aqueous solvent, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), or a mixture thereof can be used. Moreover, as a supporting salt (electrolyte), for example, can be used LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, and the like.

(製造方法)
図4及び図5を参照し、リチウムイオン電池100の製造方法を説明する。図4に示すように、電池構造体4と多孔質体8を電池ケース2内に収容した後、電池ケース2内に電解液を供給し、電池構造体4と多孔質体8を電解液で浸す。電池ケース2の開口部10aが重力方向の上側に位置する状態(すなわち、開口部10aを重力の反対側に向けた状態)で、電池ケース2を減圧容器30内に配置する。上記したように、多孔質体8は、5〜100μmの空孔を有する。そのため、この段階では、電解液が多孔質体8の空孔を満たすことはない。
(Production method)
With reference to FIG.4 and FIG.5, the manufacturing method of the lithium ion battery 100 is demonstrated. As shown in FIG. 4, after the battery structure 4 and the porous body 8 are accommodated in the battery case 2, an electrolytic solution is supplied into the battery case 2, and the battery structure 4 and the porous body 8 are made of the electrolytic solution. Immerse. With the opening 10a of the battery case 2 positioned on the upper side in the direction of gravity (that is, with the opening 10a facing the opposite side of gravity), the battery case 2 is disposed in the decompression vessel 30. As described above, the porous body 8 has pores of 5 to 100 μm. Therefore, at this stage, the electrolytic solution does not fill the pores of the porous body 8.

その後、減圧容器30の容器内32を減圧する。多孔質体8から気泡40が発生する。気泡40は、開口部10aに向けて電解液中を移動する。また、減圧容器30の容器内32を減圧すると、電解液に溶け込んでいた溶存ガスが飽和状態になり、電解液中にガスが生じる。気泡40は、溶存ガスを取り込みながら電解液中を移動する。そのため、容器内32を減圧しても、電池ケース2内の溶存ガスが過飽和状態になることによる電解液の突沸を防止することができる。   Thereafter, the inside 32 of the decompression container 30 is decompressed. Bubbles 40 are generated from the porous body 8. The bubble 40 moves in the electrolytic solution toward the opening 10a. Further, when the inside 32 of the decompression container 30 is decompressed, the dissolved gas dissolved in the electrolytic solution becomes saturated, and gas is generated in the electrolytic solution. The bubble 40 moves in the electrolytic solution while taking in dissolved gas. Therefore, even if the pressure in the container 32 is reduced, it is possible to prevent bumping of the electrolyte due to the supersaturated state of the dissolved gas in the battery case 2.

多孔質体8からの気泡40の発生が終了した後、図5に示すように、開口部10aを封止する。開口部10aの封止は、容器内32の圧力を減圧状態に維持したまま行う。減圧状態で封止部10を形成することにより、ガスが電池ケース2内に再び混入することを防止することができる。   After the generation of the bubbles 40 from the porous body 8 is completed, the opening 10a is sealed as shown in FIG. The opening 10a is sealed while maintaining the pressure in the container 32 in a reduced pressure state. By forming the sealing portion 10 in a reduced pressure state, it is possible to prevent the gas from being mixed into the battery case 2 again.

上記したように、多孔質体8を利用することで、電解液が突沸することを防止しながら、電池ケース2内のガスを除去することができる。上記の製造方法で作製されたリチウムイオン電池は、製造過程中に電解液が電池ケースの外部に噴き出すことがないので、電池ケース内の電解液が所望量に維持される。そのため、リチウムイオン電池の品質が安定する。   As described above, by using the porous body 8, the gas in the battery case 2 can be removed while preventing the electrolytic solution from bobbing. In the lithium ion battery manufactured by the above manufacturing method, the electrolyte does not spout outside the battery case during the manufacturing process, so that the electrolyte in the battery case is maintained at a desired amount. Therefore, the quality of the lithium ion battery is stabilized.

(第2実施形態)
図6に示すリチウムイオン電池200は、電池ケース2の下側端部2bに窪み22が形成されている。換言すると、窪み22が、電池ケース2の上側端部2uの内面に対向する位置に形成されている。多孔質体8は、窪み22内に配置されている。窪み22の幅22wは、電池構造体4の幅4wよりも小さい。リチウムイオン電池200では、多孔質体8が、電池構造体4と電池ケース2に挟まれるという不具合が生じることを防止することができる。電池構造体4によって、多孔質体8から生じた気泡の移動が制限されることを抑制することができる。
(Second Embodiment)
In the lithium ion battery 200 shown in FIG. 6, a recess 22 is formed in the lower end 2 b of the battery case 2. In other words, the recess 22 is formed at a position facing the inner surface of the upper end 2 u of the battery case 2. The porous body 8 is disposed in the recess 22. The width 22 w of the recess 22 is smaller than the width 4 w of the battery structure 4. In the lithium ion battery 200, it is possible to prevent a problem that the porous body 8 is sandwiched between the battery structure 4 and the battery case 2. The battery structure 4 can suppress the movement of bubbles generated from the porous body 8 from being restricted.

(第3実施形態)
図7に示すリチウムイオン電池300では、多孔質体8が、電池ケース2の側壁2sと電池構造体4の表面4sの間に配置されている。このような配置により、多孔質体8から発生した気泡が、電極間に進入することを抑制することができる。気泡が電池ケース2内に残存することを抑制することができる。
(Third embodiment)
In the lithium ion battery 300 shown in FIG. 7, the porous body 8 is disposed between the side wall 2 s of the battery case 2 and the surface 4 s of the battery structure 4. With such an arrangement, the bubbles generated from the porous body 8 can be prevented from entering between the electrodes. It is possible to suppress the bubbles from remaining in the battery case 2.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. In addition, the technical elements described in the present specification or drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in the present specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

2:電池ケース
4:電池構造体
8:多孔質体
12:正極
14:セパレータ
16:負極
100:リチウムイオン電池
2: Battery case 4: Battery structure 8: Porous body 12: Positive electrode 14: Separator 16: Negative electrode 100: Lithium ion battery

Claims (7)

正極と負極とセパレータを含む電池構造体と、開放空孔を有する多孔質体と、電解液とを、前記電池構造体及び前記多孔質体が前記電解液に浸された状態となるように電池ケース内に収容する収容工程と、
前記収容工程後の前記電池ケースの一部を開口した状態で、前記電池ケースを減圧環境に曝す減圧工程と、
前記電池ケースを前記減圧環境に曝したままの状態で、前記開口を封止する封止工程と、
を備えるリチウムイオン電池の製造方法。
A battery structure including a positive electrode, a negative electrode, and a separator, a porous body having open pores, and an electrolyte solution, such that the battery structure body and the porous body are immersed in the electrolyte solution A housing process for housing in the case;
A decompression step of exposing the battery case to a decompression environment in a state where a part of the battery case after the housing step is opened
A sealing step of sealing the opening in a state where the battery case is exposed to the reduced pressure environment;
A method of manufacturing a lithium ion battery comprising:
前記減圧工程では、前記電池ケースの前記開口が重力方向における上側に位置する状態で前記電池ケースを前記減圧容器内に配置し、前記減圧容器内を減圧することを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。   2. The decompression step, wherein the battery case is disposed in the decompression container in a state where the opening of the battery case is located on the upper side in the direction of gravity, and the interior of the decompression container is decompressed. Method for producing a lithium ion secondary battery. 前記開放空孔の孔径は5〜100μmであることを特徴とする請求項1または2に記載のリチウムイオン電池の製造方法。   3. The method of manufacturing a lithium ion battery according to claim 1, wherein a hole diameter of the open hole is 5 to 100 μm. 正極と負極とセパレータを含む電池構造体と、
開放空孔を有する多孔質体と、
電池構造体及び多孔質体が浸される電解液と、
電池ケースと、を備えており、
前記多孔質体の前記開放空孔を前記電解液が満たした状態で、前記電池構造体と前記電解液と前記多孔質体が、前記電池ケース内に密閉されているリチウムイオン電池。
A battery structure including a positive electrode, a negative electrode, and a separator;
A porous body having open pores;
An electrolyte in which the battery structure and the porous body are immersed;
Battery case, and
A lithium ion battery in which the battery structure, the electrolyte, and the porous body are sealed in the battery case in a state where the open pores of the porous body are filled with the electrolyte.
前記開放空孔の孔径は5〜100μmであることを特徴とする請求項4に記載のリチウムイオン電池。   The lithium ion battery according to claim 4, wherein a hole diameter of the open hole is 5 to 100 μm. 前記電池ケースは、封止部が設けられている第1端部と、前記第1端部の内面に対向する第2端部と、を備えており、
前記多孔質体が、前記第1端部と前記第2端部との中心よりも前記第2端部側に配置されていることを特徴とする請求項4または5に記載のリチウムイオン電池。
The battery case includes a first end provided with a sealing portion and a second end facing the inner surface of the first end,
6. The lithium ion battery according to claim 4, wherein the porous body is disposed closer to the second end than the center of the first end and the second end.
前記電池ケースが、前記第1端部と前記第2端部を連結する側壁を備えており、
前記多孔質体が、前記電池ケースの前記側壁と前記電池構造体との間に配置されていることを特徴とする請求項6に記載のリチウムイオン電池。
The battery case includes a side wall connecting the first end and the second end;
The lithium ion battery according to claim 6, wherein the porous body is disposed between the side wall of the battery case and the battery structure.
JP2011195791A 2011-09-08 2011-09-08 Method for manufacturing lithium ion battery Expired - Fee Related JP5824988B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011195791A JP5824988B2 (en) 2011-09-08 2011-09-08 Method for manufacturing lithium ion battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011195791A JP5824988B2 (en) 2011-09-08 2011-09-08 Method for manufacturing lithium ion battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013058377A true JP2013058377A (en) 2013-03-28
JP5824988B2 JP5824988B2 (en) 2015-12-02

Family

ID=48134079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011195791A Expired - Fee Related JP5824988B2 (en) 2011-09-08 2011-09-08 Method for manufacturing lithium ion battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5824988B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016052074A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 Necエナジーデバイス株式会社 Lithium ion secondary battery and method for manufacturing same
CN110137562A (en) * 2019-05-22 2019-08-16 辽宁星空钠电电池有限公司 Soft Roll sodium-ion battery accelerates the method and Soft Roll sodium-ion battery of electrolyte infiltration

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000285907A (en) * 1999-03-30 2000-10-13 Japan Storage Battery Co Ltd Battery and its manufacture
JP2009124073A (en) * 2007-11-19 2009-06-04 Mitsubishi Electric Corp Electric power storage device cell and electric power storage device module
JP2009301892A (en) * 2008-06-13 2009-12-24 Toyota Motor Corp Battery
JP2011170987A (en) * 2010-02-16 2011-09-01 Hitachi Ltd Lithium-ion battery and method of manufacturing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000285907A (en) * 1999-03-30 2000-10-13 Japan Storage Battery Co Ltd Battery and its manufacture
JP2009124073A (en) * 2007-11-19 2009-06-04 Mitsubishi Electric Corp Electric power storage device cell and electric power storage device module
JP2009301892A (en) * 2008-06-13 2009-12-24 Toyota Motor Corp Battery
JP2011170987A (en) * 2010-02-16 2011-09-01 Hitachi Ltd Lithium-ion battery and method of manufacturing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016052074A1 (en) * 2014-09-30 2016-04-07 Necエナジーデバイス株式会社 Lithium ion secondary battery and method for manufacturing same
JPWO2016052074A1 (en) * 2014-09-30 2017-07-20 Necエナジーデバイス株式会社 Lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof
US10193184B2 (en) 2014-09-30 2019-01-29 Nec Energy Devices, Ltd. Lithium ion secondary battery and method for manufacturing same
CN110137562A (en) * 2019-05-22 2019-08-16 辽宁星空钠电电池有限公司 Soft Roll sodium-ion battery accelerates the method and Soft Roll sodium-ion battery of electrolyte infiltration

Also Published As

Publication number Publication date
JP5824988B2 (en) 2015-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101321313B1 (en) Sealed battery and vehicle
WO2009150912A1 (en) Battery
JP2010287414A (en) Metal secondary battery
JP2013125650A (en) Sealed lithium secondary battery and manufacturing method of the same
EP3557662B1 (en) Negative electrode for lithium ion secondary batteries, lithium ion secondary battery, and method for producing negative electrode for lithium ion secondary batteries
JP2008218132A (en) Sealed battery
JP2008135374A (en) Sealed secondary battery
JP2011150961A (en) Battery
JP2002298806A (en) Battery tray, method for manufacturing battery and method for manufacturing secondary battery
JP2001313022A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2005038612A (en) Lithium ion secondary battery and manufacturing method of the same
KR102137706B1 (en) Pouch case and pouch type secondary natter using the same
JP2008251189A (en) Cylindrical battery manufacturing method
JP6287108B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery for X-ray analysis
JP6635196B2 (en) Battery and manufacturing method thereof
JP2006278184A (en) Square battery and its manufacturing method
JP5824988B2 (en) Method for manufacturing lithium ion battery
JP2010176989A (en) Method of manufacturing battery, and battery
JP2009032408A (en) Secondary battery separator
JP2015230761A (en) Method for manufacturing secondary battery
JP2008243704A (en) Cylindrical type nonaqueous electrolyte battery
JP2010277790A (en) Lithium ion secondary battery
WO2015005227A1 (en) Film-packaged cell and method for manufacturing same
JP2009231153A (en) Film coated electrochemical device
JP7442061B2 (en) secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140509

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20141030

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20141125

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150123

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150714

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150826

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150915

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150928

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5824988

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees