JP2015210841A - 電極構造、電池、および電極の形成方法 - Google Patents
電極構造、電池、および電極の形成方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】セパレータ22および正極集電体24に挟まれた正極活物質層23を備える電池の正極において、セパレータ22から正極集電体24まで正極活物質層23を貫通する穴部21が形成される。穴部21の正極集電体24側の開口部の面積は、セパレータ22側の開口部の面積よりも大きい。負極においても同様の穴部が形成される。
【選択図】図2
Description
図2は、本発明の第1の実施形態の電極構造を説明するための図であって、リチウムイオン電池の電極部近傍の断面図である。なお、以下では当該図面を正極として説明するが、負極においても同様である。
ここで、図3から図5を参照して、第1の実施形態における穴部21の形状を模した円錐台穴モデル(図3)と、従来の穴部の形状である円柱型の基準穴モデル(図4)との、集電体付近の断面電流密度を比較した解析結果について説明する。
図6は、第2の実施形態における電極構造を説明するための図であって、穴部61の開口面の垂直方向の断面図である。本実施形態は、第1の実施形態と同様、セパレータ側の開口部の面積よりも集電体64側の開口部の面積が大きく、かつ集電体64側の穴部側面62が、穴部の開口面に対して略垂直に形成されていることを特徴とする。
次に、図7を参照して、上記穴部61の形成方法について説明する。穴部61は、まず、集電体73に形成された1層目の活物質層72に、例えばドリルやレーザーを用いた穴あけ加工により穴部71を形成した後、1層目の活物質層72の上面に第2層目の電極活物質74を塗布する。そして、上記第2層目の電極活物質74を上記1層目の活物質層72と略同等な高さとなるように加圧しつつ平らにする。図7では、ローラ76を用いて加圧する方法を示している。その際、第1層目の活物質層72に既に形成されている上記穴部71の開口部が第2層目の電極活物質74によって完全に塞がることがないようにする。その後、第2層目の電極活物質が乾燥すると、1層目に形成された穴部71と略同一な位置に、1層目に形成された穴部71よりも小さな大きさの穴部75を形成することが出来る。これにより、セパレータ側の開口部の面積よりも集電体側の開口部の面積が大きい上記特徴を備えた穴部61を形成することが出来る。
図8は、第3の実施形態における電極構造を説明するための図であって、穴部81の、活物質層厚さ方向における断面図である。
次に、第3の実施形態における穴部81の形成方法について、図9を参照して説明する。まず、集電体92の上に1層目の活物質層93を形成し、塑性加工(例えばプレス成型)によって集電体側の穴部を形成する(図9(a)参照)。次に、第1層目の活物質層93及び形成された集電体側の穴部91を覆うように、第2層目の活物質層94を形成する。そして、第2層目の活物質層94のうち、穴部91を覆う位置において、再度塑性加工によって、穴部91と貫通するように第2層目の穴部を形成する(図9(b)参照)。そのとき、第2層目の穴部の穴の径は、第1層目に形成された集電体側の穴部91の穴の径よりも小さくする。これにより、セパレータ側から集電体92側にかけて、穴径が段階的に大きくなる穴部95を形成することができる(図9(c)参照)。なお、3層以上の活物質層を形成し、一層毎により小さい径の穴部を形成していくことで、セパレータ側に向かうにつれて、より細かい段階で徐々に断面積が小さくなる穴部を形成することもできる。
図11は、第4の実施形態における電極構造を説明するための図であって、穴部111の、活物質層厚さ方向における断面図である。
4…負極活物質(電極)
3、22…セパレータ
21、61、81、95、111…穴部
23、63、…電極
24、64、73、83、92、112…集電体
62…穴部の集電体側の側面
71…第1の穴部
72、93…第1層目の活物質層(第1層目の電極層)
74…第2層目の電極活物質
75…第2の穴部
94…第2層目の活物質層(第2層目の電極層)
113…穴部のセパレータ側の外周を構成する電極のエッジ部
Claims (8)
- セパレータおよび集電体に挟まれた電極を備える電池の電極構造において、
セパレータから集電体まで電極を貫通する穴部が設けられ、
前記穴部の集電体側の開口部の面積が、セパレータ側の開口部の面積よりも大きい、
ことを特徴とする電極構造。 - 請求項1に記載の電極構造において、
前記穴部の集電体側の側面は、前記穴部の集電体側の開口面に対して略垂直に形成されている、
ことを特徴とする電極構造。 - 請求項1又は2に記載の電極構造において、
前記穴部の断面積は、セパレータ側から集電体側に向けて、段階的に大きくなる、
ことを特徴とする電極構造。 - 請求項1から3のいずれかに記載の電極構造において、
前記穴部の断面積が最も大きい部位の断面積は、前記電極を構成する電極活物質の二次粒子径の2倍以下である、
ことを特徴とする電極構造。 - 請求項1から4のいずれかに記載の電極構造において、
前記穴部のセパレータ側の外周を構成する電極のエッジ部の電極密度は、集電体側の電極の電極密度よりも高い、
ことを特徴とする電極構造。 - 請求項1から5のいずれかに記載の電極構造を有する電極の形成方法であって、
集電体に電極活物質を塗布し、第1層目の電極層を形成する工程と、
前記第1層目の電極層に第1の穴部を形成する工程と、
前記第1層目の電極層の上面に第2層目の電極活物質を塗布する工程と、
前記第2層目の電極活物質を加圧することによって、前記第2層目の電極活物質を前記第1の穴部に入り込ませ、前記第1の穴部のセパレータ側の開口部に、前記第1の穴部よりも小さな大きさの第2の穴部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする電極の形成方法。 - 請求項1から5のいずれかに記載の電極構造を有する電極の形成方法であって、
集電体に電極活物質を塗布し、第1層目の電極層を形成する工程と、
前記第1層目の電極層に、塑性加工により第1の穴部を形成する工程と、
前記第1の穴部が形成された後、前記第1層目の電極層および前記第1の穴部の上面を覆うように第2層目の電極層を形成する工程と、
前記第2層目の電極層に、前記第1の穴部と貫通する、前記第1の穴部よりも小さな径の第2の穴部を塑性加工により形成する工程と、
を含むことを特徴とする電極の形成方法。 - 請求項1から5のいずれかに記載の電極構造を備える電池。
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WO2021227728A1 (zh) * | 2020-05-09 | 2021-11-18 | 比亚迪股份有限公司 | 极片、卷绕式电池电芯和电池 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012114415A (ja) * | 2010-11-04 | 2012-06-14 | Mitsubishi Electric Corp | 電力貯蔵デバイスセル |
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