JP2015165517A - リチウムポリマー電池用薄膜電気化学セル及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
・中心の集電体部材12の厚さは、12μmから50μmの範囲でありえる。
・1つの陽極材料層14の厚さは、15μmから100μmの範囲でありえる。
・高分子電解質包装体16の一側の厚さは、15μmから50μmの範囲でありえる。
・陰極18の厚さは、20μmから80μmの範囲でありえる。
12、250 集電体部材
14、252 電極材料層
16、258、259、260 高分子電解質
18 陰極
20 電気化学セル
22 プレアセンブリ
24 高分子電解質
30 デュアル押出ダイス
31 短軸/二軸押出機
32A、32B、48、55、74、84、114、116、122 円筒状ローラー
34 円筒状ローラー
35、37 放出ノズル
44 分流器
41、43、125、127 内部流路
50、60、70、80、90、100、110、120 押出ダイス
52、62、72、82、92、102 高分子電解質層
200 ローラー
201、203 ロール
202 プラスチック支持膜
204A、204B 保護プラスチック膜
205、207、221、223 回収ロール
212 積層板
215 加熱領域
217、219 冷却ローラー
220 剥離部
222、224 剥離点
226 乾燥部
230 保護膜
Claims (33)
- (a)一対の対向表面と一対の対向端部とを有する集電体シートを提供する段階であって、前記それぞれの表面がそれぞれの電極材料で被覆されるところの段階と、
(b)前記集電体シート上に高分子電解質層を押し出す段階であって、前記高分子電解質層が、前記両方の電極材料層と前記集電体シートの一対の端部の一方とを包み、それによって前記集電体シートの他端を露出させながら前記集電体シートの前記一端を封入するところの段階と、
を含む、リチウムポリマー電池用電気化学セルサブアセンブリの製造方法。 - 前記集電体シートの両方の表面上に同時に高分子電解質を押し出す段階を含む、請求項1に記載の製造方法。
- 前記集電体シート上に高分子電解質層を押し出す段階は、2つの異なる放出ノズルと該2つの異なる放出ノズルの間に通常配置された通路とを有する押出ダイスを用いて達成され、前記高分子電解質膜は、前記集電体シートが前記通路を移動しながら、前記集電体シートのそれぞれの表面にそれぞれの放出ノズルを用いて放出される、請求項2に記載の製造方法。
- 前記集電体シート上に高分子電解質層を押し出す段階は、一対の押出ダイスを用いて達成され、前記それぞれの押出ダイスは、前記集電体シートが前記押出ダイスを移動する際に前記集電体シートのそれぞれの表面に高分子電解質膜を放出するための放出ノズルを有する、請求項2に記載の製造方法。
- (i)前記電極材料層の間に露出された前記集電体シートの少なくとも1つのバンドを露出させながら、前記高分子電解質層が前記集電体シートの両端部と全ての前記電極材料層とを包むように前記集電体シート上に前記高分子電解質層を押し出す段階と、
(ii)露出された前記集電体シートの少なくとも1つのバンドの位置で前記集電体シートにスリットを入れ、それによって請求項1に記載の少なくとも2つの電気化学セルサブアセンブリを形成する段階と、
を含む、前記集電体シートのそれぞれの表面が少なくとも2つの隔てられた電極材料層で被覆され、前記集電体シートのそれぞれの表面上の前記電極材料層の間に露出された集電体シートの少なくとも1つのバンドを残す、請求項1に記載の製造方法。 - 前記段階(b)で前記高分子電解質層を押し出す前に前記段階(a)で提供された前記集電体シートにスリットを入れる段階をさらに含み、それによって一対の前記集電体シートのそれぞれが前記段階(a)で提供された前記集電体シートに形成されたスリットによって画定される対向端部の1つを有する一対の前記集電体シートを形成する、請求項1に記載の製造方法。
- 前記段階(a)で提供された前記集電体シートに形成された前記スリットによって画定される前記対向端部は、前記電極材料層の端部と水平である、請求項6に記載の製造方法。
- 一対の対向表面と一対の対向端部とを有する集電体シート、及び、前記集電体シートのそれぞれの表面に配置された陽極材料層、を含む陽極と、
両方の前記陽極材料層と前記集電体シートの一対の端部の一方とを封入し、それによって露出された前記集電体シートの他の端部を残す高分子電解質セパレータと、
前記高分子電解質セパレータ上に配置された少なくとも1つの陰極と、
を含む電気化学セル。 - 前記少なくとも1つの陰極は、前記集電体シートの封入された前記端部から外側に延長し、前記陰極は、前記集電体シートの露出された前記端部から離隔されている、請求項8に記載の電気化学セル。
- 一対の陰極を含む電気化学セルであって、それぞれの陰極は、前記集電体シートのそれぞれの表面に近接して前記高分子セパレータ上に配置され、それによって前記両面電気化学セルを形成する、請求項8に記載の電気化学セル。
- 前記それぞれの陰極は、前記集電体シートの封入された前記端部から外側に延長し、前記それぞれの陰極は、前記集電体シートの露出された前記端部から離隔されている、請求項10に記載の電気化学セル。
- 一対の対向表面と一対の対向端部とを有する集電体シートであって、前記それぞれの表面がそれぞれの電極材料で被覆されるところの集電体シートと、
前記両方の電極材料層と前記集電体シートの一対の対向端部の一方とを包む高分子電解質層であって、前記集電体シートの他端を露出させながら前記集電体シートの前記一端を封入する高分子電解質層と、
を含む、電気化学セルサブアセンブリ。 - 一対の対向表面と一対の対向端部とを有し、それぞれの表面がそれぞれの電極材料層で被覆された集電体シートを運ぶ搬送機構と、
一対の離隔した放出ノズルと、前記離隔した放出ノズルの間に通常配置される通路と、を有する押出ダイスであって、前記通路は、前記搬送機構から前記集電体シートを受け取る働きをし、それぞれの放出ノズルは、前記集電体シートが前記通路に移動した際に前記集電体シートのそれぞれの表面に高分子電解質膜を放出する働きをし、それによって前記集電体シートの他端を露出させながら両方の前記電極材料層と前記集電体シートの一対の端部の一方とを封入するところの押出ダイスと、
を有する、リチウムポリマー電池用電気化学セルサブアセンブリの製造システム。 - 前記押出ダイスは、前記高分子電解質用の一対の離隔した流路をさらに含み、前記一対の流路のそれぞれは、前記一対の放出ノズルのそれぞれに通じている、請求項13に記載の製造システム。
- 前記押出ダイスは、前記高分子電解質を一対の離隔した前記流路に案内するために適した分流器をさらに含む、請求項14に記載の製造システム。
- 前記放出ノズルのそれぞれによって放出される前記高分子電解質膜は、前記集電体シートの表面を被覆する前記電極材料層より幅が広い、請求項13に記載の製造システム。
- 前記放出ノズルが前記集電体シートのそれぞれの表面に前記高分子電解質膜を付ける際に、前記高分子電解質膜は、前記集電体シートの前記一端上に延長し、前記集電体シートの前記一端を封入するために結合する、請求項13に記載の製造システム。
- 前記放出ノズルは、前記集電体シートのそれぞれの表面に同時に前記高分子電解質膜を付ける、請求項13に記載の製造システム。
- 前記放出ノズルは、互いにオフセットされる、請求項13に記載の製造システム。
- 一対の対向表面と一対の対向端部とを有し、それぞれの表面がそれぞれの電極材料層で被覆された集電体シートを運ぶ搬送機構と、
放出ノズルをそれぞれ有する一対の押出ダイスであって、前記一対の押出ダイスが、前記搬送機構から前記集電体シートを受け取るために前記一対の押出ダイスの間に通常通路を画定し、それぞれの放出ノズルが、前記集電体シートが前記通路に移動した際に前記集電体シートのそれぞれの表面に高分子電解質膜を放出する働きをし、それによって前記集電体シートの他端を露出させながら両方の前記電極材料層と前記集電体シートの一対の端部の一方とを封入するところの押出ダイスと、
を有する、リチウムポリマー電池用電気化学セルサブアセンブリの製造システム。 - 前記押出ダイスは、互いにオフセットされる、請求項20に記載の製造システム。
- (a)一対の対向表面と一対の対向端部とを有する集電体シートを提供する段階であって、前記それぞれの表面がそれぞれの電極材料で被覆されるところの段階と、
(b)前記集電体シートのそれぞれの表面上に高分子電解質層を積層する段階であって、前記高分子電解質層が、前記両方の電極材料層と前記集電体シートの一対の端部の一方とを包み、それによって前記集電体シートの他端を露出させながら前記集電体シートの前記一端を封入するところの段階と、
を含む、リチウムポリマー電池用電気化学セルサブアセンブリの製造方法。 - (a)前記集電体シートのそれぞれの表面上に前記高分子電解質層を被せる段階と、
(b)前記高分子電解質層を加熱する段階と、
(c)前記集電体シートのそれぞれの表面上に被せられた加熱された前記高分子電解質層を加圧する段階と、
を含む、請求項22に記載の製造方法。 - (a)前記集電体シートのそれぞれの表面上に前記高分子電解質層を被せる段階と、
(b)前記集電体シートのそれぞれの表面上の前記高分子電解質層を一対のローラーで加圧する段階であって、それぞれの前記高分子電解質層の表面全体に圧力を与えるために、少なくとも一対の前記ローラーが、それぞれの前記高分子電解質層のプロファイルに適合することができるフレキシブル材料層で被覆されているところの段階と、
を含む、請求項22に記載の製造方法。 - (i)前記集電体シートのそれぞれの表面上の前記電極材料層の間に露出された前記集電体シートの少なくとも1つのバンドを露出させながら、前記高分子電解質層が前記集電体シートの両端部と全ての前記電極材料層とを包むように前記集電体シート上に前記高分子電解質層を積層する段階と、
(ii)露出された前記集電体シートの少なくとも1つのバンドの位置で前記集電体シートにスリットを入れ、それによって請求項22に記載の少なくとも2つの電気化学セルサブアセンブリを形成する段階と、
を含む、前記集電体シートのそれぞれの表面が少なくとも2つの隔てられた電極材料層で被覆され、前記集電体シートのそれぞれの表面上の前記電極材料層の間に露出された集電体シートの少なくとも1つのバンドを残す、請求項22に記載の製造方法。 - 前記段階(b)で前記高分子電解質層を積層する前に前記段階(a)で提供された前記集電体シートにスリットを入れる段階をさらに含み、それによって一対の前記集電体シートのそれぞれが前記段階(a)で提供された前記集電体シートに形成されたスリットによって画定される対向端部の1つを有する一対の前記集電体シートを形成する、請求項22に記載の製造方法。
- 前記段階(a)で提供された前記集電体シートに形成された前記スリットによって画定される前記対向端部は、前記電極材料層の端部と水平である、請求項26に記載の製造方法。
- 一対の対向表面と一対の対向端部とを有し、それぞれの表面がそれぞれの電極材料層で被覆された集電体シートを運ぶ搬送機構と、
一対の加圧ローラーを有する積層装置であって、前記加圧ローラーが、前記搬送機構から前記集電体シートを受け取るために前記加圧ローラーの間に通常通路を画定し、それぞれの加圧ローラーが、前記集電体シートが前記通路に移動した際に前記集電体シートのそれぞれの表面に高分子電解質膜を積層する働きをし、それによって前記集電体シートの他端を露出させながら両方の前記電極材料層と前記集電体シートの一対の端部の一方とを封入するところの積層装置と、
を有する、リチウムポリマー電池用電気化学セルサブアセンブリの製造システム。 - 少なくとも前記加圧ローラーの一方は、前記集電体シートのそれぞれの表面への前記高分子電解質の積層中に前記高分子電解質層の表面全体に圧力を与えるために、それぞれの前記高分子電解質層のプロファイルに適合することができるフレキシブル材料層で被覆される、請求項28に記載の製造システム。
- 前記積層装置は、前記集電体シートに対する前記高分子電解質膜の付着を促進する機能をする加熱部を含む、請求項28に記載の製造システム。
- 前記積層装置は、少なくとも1つの冷却ローラーを含む、請求項28に記載の製造システム。
- 前記積層装置は、積層体から支持膜を除去するために適した剥離部を含み、前記剥離部は、溶剤放出システムを含む、請求項28に記載の製造システム。
- 前記剥離部は、前記積層体から前記支持膜を90°未満の角度で分離し、それによって前記溶剤の小さなプールを形成する、請求項32に記載の製造システム。
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