JP2016225237A - Secondary battery manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a secondary battery.
リチウムイオン電池を初めとする二次電池は、充放電を繰り返すうちに、電池電圧や電池容量などの電池特性が低下することが知られている。電池特性が低下するスピードが速いと、電池の寿命が短くなるため、電池特性が低下するスピードを抑制することが望まれている。 2. Description of the Related Art It is known that secondary battery such as a lithium ion battery deteriorates battery characteristics such as battery voltage and battery capacity while repeatedly charging and discharging. If the speed at which the battery characteristics are reduced is high, the battery life is shortened. Therefore, it is desired to suppress the speed at which the battery characteristics are reduced.
特許文献1には、電池特性が低下するスピードを抑制するために、添加剤を含有する電解液を用いて電極の表面に被膜を形成する二次電池の製造方法が開示されている。この製造方法は、添加剤を含有する電解液と、セパレータを介して正極および負極が積層された積層体とを外装体内に収容して封止する封止工程と、添加剤が分解する電圧以上まで二次電池を充電する第1充電工程とを含む。これにより、添加剤が分解して電極の表面に被膜が形成される。添加剤が分解する際にはガスが発生する。このガスが電極積層体内に存在していると、電極と電解液との間の作用を妨げるため、電池性能が低下する。このため、この製造方法は、第1充電工程後に外装体を開封してガスを除去するガス抜き工程と、外装体を再び封止する再封止工程と、二次電池を満充電まで充電する第2充電工程とをさらに含む。これにより、第1充電工程で発生したガスは、その後のガス抜き工程で除去されるため、電池性能の低下を抑制することができる。
しかしながら、第2充電工程でも添加剤が分解してガスが発生する場合がある。特許文献1に記載の方法では、第2充電工程でガスが発生すると、このガスは電極積層体の内部に残存して、電池性能の低下を引き起こす。
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、電池性能の低下をより確実に抑制することが可能な二次電池の製造方法を提供することを目的とする。
However, in the second charging step, the additive may be decomposed to generate gas. In the method described in
This invention is made | formed in view of said situation, and it aims at providing the manufacturing method of the secondary battery which can suppress the fall of battery performance more reliably.
本発明による二次電池の製造方法は、
正極と負極がセパレータを介して積層された電極積層体及び電解質を外装体の間に収容し、二次電池を構成する工程と、
前記二次電池を充電する第1充電工程と、
前記第1充電工程の後に、前記電極積層体内の気体を前記電極積層体外に移動させる第1の気体移動工程と、
前記第1の気体移動工程の後に、前記二次電池を充電する第2充電工程と、
前記第2充電工程の後に、前記電極積層体内の気体を前記電極積層体外に移動させる第2の気体移動工程と、を含む。
A method for manufacturing a secondary battery according to the present invention includes:
A step of accommodating a battery laminate and an electrolyte in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator, and constituting a secondary battery;
A first charging step of charging the secondary battery;
After the first charging step, a first gas moving step of moving the gas in the electrode stack outside the electrode stack;
A second charging step of charging the secondary battery after the first gas transfer step;
After the second charging step, a second gas moving step of moving the gas in the electrode stack to the outside of the electrode stack.
本発明によれば、電池性能の低下をより確実に抑制することが可能である。 According to the present invention, it is possible to more reliably suppress a decrease in battery performance.
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、同一の機能を有する構成要素については同じ符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, the description which overlaps may be abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol about the component which has the same function.
(第1の実施形態)
〔二次電池の基本構造〕
図1および図2は、本発明の第1の実施形態に係る二次電池の製造方法で製造される二次電池100の基本構造を説明するための図である。図1は、二次電池100の平面構成を模式的に示している。また図2は、図1の二次電池100のA−A断面構成を模式的に示している。
(First embodiment)
[Basic structure of secondary battery]
1 and 2 are diagrams for explaining a basic structure of a
二次電池100は、充電および放電を繰り返すことが可能であり、例えば、リチウムイオン二次電池である。図1および2を参照すると、二次電池100は、複数の正極2および負極3が、セパレータ4を介して交互に積層された電極積層体5を有している。この電極積層体5は、電解液6と共に、外装体7の内部に収容されている。
The
電極積層体5の正極2には、正極端子8の一端が接続されており、負極3には負極端子9の一端が接続されている。また正極端子8の他端側および負極端子9の他端側は、それぞれ外装体7の外部に引き出されて露出している。なお、図2では、電極積層体5を構成する各層の一部(厚さ方向の中間部に位置する層)が図示省略されている。また図1では、同じ一方の端縁に一対の端子(正極端子8および負極端子9)が並んで配置されているが、一方の端縁に正極端子8が配置され、他方の端縁に負極端子9が配置されてもよい。
One end of a
正極2は、正極集電体10とその正極集電体10の表面および裏面の一部に形成された正極活物質層11とを含む。同様に、負極3は、負極集電体12の表面および裏面の一部に形成された負極活物質層13を含む。セパレータ4は、正極活物質層11および負極活物質層13よりも大きく、正極2と負極3との間を電気的に絶縁している。
The
正極集電体10上に正極活物質層11が設けられていない部分および負極集電体12上に負極活物質層13が設けられていない部分は、電極端子(正極端子8又は負極端子9)と接続するためのタブとして用いられる。正極タブ同士は、正極端子8上にまとめられ、正極端子8と共に超音波溶接などの方法で互いに接続される。同様に、負極タブ同士は、負極端子9上にまとめられ、負極端子9と共に超音波溶接などの方法で互いに接続される。
The portion where the positive electrode
この二次電池100において、外装体7は、例えば可撓性を有するラミネートフィルムからなる。外装体7は、一枚のラミネートフィルムを折り曲げて周囲三辺を熱封止してもよいし、2枚のラミネートフィルムを重ね合わせて周囲4辺を熱封止してもよい。図示しないが、外装体6を形成するラミネートフィルムは、熱融着層(内層)、金属層、および保護層(外層)が順に積層されている。
In the
また、正極活物質層11は、正極活物質と、結着剤と、有機溶剤とを混錬してなる正極スラリを、正極集電体10の表面に塗布して乾燥することにより形成される。正極活物質としては、例えば、マンガン酸リチウム(LiMnO2)、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、リン酸鉄リチウム(LiFePO4)などのリチウム金属酸化物を用いることができる。結着剤としては、例えばポリフッ化ブニリデン(PVDF)、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミドイミドなどを用いることができる。有機溶剤としては、例えばN−メチル−2−ピロリドンなどを用いることができる。また正極集電体10は、例えばアルミニウム箔やアルミニウム合金箔などの電気化学的に安定した金属箔から構成されている。
The positive electrode
負極活物質層13は、負極活物質と、結着剤と、有機溶媒と共に混合してなる負極スラリを、負極集電体12の表面に塗布して乾燥および圧延することにより形成される。負極活物質としては、正極活物質のリチウムイオンを吸蔵および放出する性質を有する材料を用いることができ、例えば黒鉛、非結晶炭素などの炭素材料や、リチウム金属材料、ケイ素やスズなどの合金系材料、Nb2O5やTiO2などの酸化物系材料、あるいはこれらの複合物などを用いることができる。また負極集電体12は、例えば銅箔、ニッケル箔、ステンレス箔、または鉄箔などの電気化学的に安定した金属箔から構成されている。
The negative electrode
セパレータ4は、正極2および負極3の間の電気的短絡を防止すると共に、電解液を保持する役割を有する。セパレータ4は、主に樹脂製の多孔膜、織布、不織布などからなる。樹脂成分としては、例えばポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、またはナイロン樹脂などを用いることができる。また、セパレータ4は、単層膜に限らず、複数層重ね合わされた層構造のものであってもよい。層構造のセパレータ4は、例えば、ポリプロピレン膜をポリエチレン膜でサンドイッチした三層構造のものや、ポリオレフィン微多孔性膜と有機不織布を積層したものであってよい。
The
電解液6は、二次電池100で用いられる電解質の一例であり、有機溶媒にリチウム塩を溶解させた非水電解液であってよい。またこの電解液6は、負極3に被膜を形成するための添加剤を含む。添加剤は、有機溶媒よりも低電圧で分解され、負極に被膜を形成する有機化合物であってよい。電解液6の有機溶媒としては、例えば非プロトン性有機溶媒を用いることができる。非プロトン性有機溶媒は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジエチルエーテルなどである。また非プロトン性有機溶媒は、上記に挙げた中から1種または2種以上を選択して用いることができる。電解液6のリチウム塩としては、例えば、過塩素酸リチウム(LiClO4)、テトラフルオロホウ酸リチウム(LiBF4)、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)、リチウムヘキサフルオロアルセナート(LiAsF6)などのうち、1種または2種以上を選択して用いることができる。
The
〔二次電池の製造方法〕
図3は、本発明の第1の実施形態に係る二次電池100を製造する方法を説明するためのフローチャートである。
[Method for producing secondary battery]
FIG. 3 is a flowchart for explaining a method of manufacturing the
この製造方法において、まず、電極積層体5を外装体7に収容して三辺を封止する第1封止工程が行われる(ステップS100)。図4は、熱融着について説明するための図であり、図5は、二次電池100の封止部分を示す図である。図4に示したように、第1封止工程では、電極積層体5を収容した状態の外装体7の封止部分を、2つのヒータH1およびH2で上下から挟み込み、熱を加える。これにより、外装体7の周縁部で熱封止される。具体的には、外装体7の周縁部において、外装体7同士、または外装体7の間に正極端子8または負極端子9が挟まれている部分では、正極端子8または負極端子9と外装体7とが熱接着性樹脂を介して熱融着される。またステップS100の第1封止工程では、図5においてヒータH1−1,H1−2,H1−3として示した位置にヒータH1を順次移動させ、このH1の位置と対応する位置にH2を移動させながら、熱融着を行い、外装体7の周縁部のうち3辺を封止する。なお、本実施形態では、外装体7は、2枚のラミネートフィルムから構成されるため、封止部分は3辺となるが、1枚のラミネートフィルムを折り曲げて使用する場合、封止部分はヒータH1−1およびH1−3で示した2辺の部分となる。
In this manufacturing method, first, a first sealing step is performed in which the
図3の説明に戻る。ステップS100の第1封止工程により、外装体7の周縁部のうち一部が封止され、外装体7の一辺は、未封止部分として開口した状態となる。この未封止の一辺から電解液6が注入される(ステップS101)。
Returning to the description of FIG. Part of the peripheral edge portion of the
電解液6が注入された後、外装体7の未封止の一辺を封止する第2封止工程が行われる(ステップS102)。第2封止工程では、図5に示すヒータH1−4の位置にヒータH1およびH2が外装体7を挟んで配置され、外装体7に熱が加えられる。なお、このとき、外装体7内には電解液6が収容されているため、二次電池100は、未封止部分を上にして立てた状態で第2封止工程は行われる。以上説明した第1封止工程(ステップS100)、電解液を注入する工程(ステップS101)、および第2封止工程(ステップS102)により、二次電池100が構成される。以下、第1封止工程、電解液を注入する工程、および第2封止工程を纏めて二次電池を構成する工程と称する。
After the
二次電池100が構成されると、正極端子8および負極端子9を介して、構成された二次電池100の充電が行われる。この充電は、第1充電とも呼ばれ、電解液6に含有される添加剤が分解する電圧以上の第1電圧まで行われる。第1充電において、添加剤が分解されると、負極3の表面に被膜が形成され、それと同時にガスが発生する(ステップS103)。
When the
充電工程で発生するガスが電極積層体10内に残存していると、電極と電解液6との間の反応を阻害することがあり、この場合電池性能が低下する。このため、第1充電の後に、電極積層体5内の気体を電極積層体5外に移動させる気体移動工程が行われる。第1充電工程の後に行われる気体移動工程は、以下、第1の気体移動工程と称する。第1充電工程で発生するガスの量が多く外装体7の内部に残しておくことが適当でない場合、第1の気体移動工程は、外装体7の外部まで気体を移動させるガス抜き工程とする。
If the gas generated in the charging process remains in the
図6は、ガス抜き工程を説明するための図である。ガス抜き工程では、具体的には、外装体7の一部を開封して、二次電池100を減圧下に置く。例えば図6に示すように、台50と支え51とにより二次電池100を立てた状態とする。そして、外装体7を開封する開封手段、例えば針などで、電極積層体5と干渉しない位置に孔19を開けて外装体7の一部を開封する。その後、この二次電池100を真空チャンバ52内に入れて減圧し、外装体7内の気体を外装体7の外部に排出する。これにより、電極積層体5内に存在していた気体は、外装体7の外部まで移動することになる。
FIG. 6 is a diagram for explaining the degassing step. Specifically, in the degassing step, a part of the
図3の説明に戻る。ガス抜き工程において開封された外装体7は、その後再封止される(ステップS105)。この再封止工程は、以下、第3封止工程と称する。図7は、第3封止工程における封止位置の一例を示す図である。第2封止工程において外装体7を封止する位置を仮封止ラインL1とすると、ステップS104のガス抜き工程では、この仮封止ラインL1よりも内側に孔19が開けられる。この場合、ガス抜き工程後の再封止工程では、この孔19よりも内側の封止ラインL2で外装体7が封止される。このように、外装体7を開封して気体を外装体7の外に排出するガス抜き工程を含む場合、最終的な封止ラインL2よりも大きい外装体7を準備する必要がある。このため、外装体7の封止と開封を繰り返す回数が多いほど、製造工程中で必要であるが最終的な製品には含まれない余分な外装体7の面積は大きくなる。
図8は、再封止工程についての説明図である。台50および支え51によって、二次電池100が立った状態にして、封止部分をヒータH1およびH2で挟んで外装体7を再封止する。このときヒータH1およびH2を孔19よりも内側に配置することで、孔19よりも内側で外装体7を再封止することができる。
Returning to the description of FIG. The
FIG. 8 is an explanatory diagram of the reseal step. With the
図3の説明に戻る。ステップS105の再封止工程の後に、二次電池100の充電が行われる。この充電は、第2充電とも呼ばれ、第1電圧よりも高い第2電圧まで行われる。第2電圧は、例えば満充電状態に対応する電圧であってよい(ステップS106)。
Returning to the description of FIG. The
第2充電工程の後、電極積層体5内の気体を電極積層体5外に移動させる気体移動工程が行われる。第2充電工程の後に行われる気体移動工程は、第2の気体移動工程とも呼ばれ、本実施形態では、第2の気体移動工程は、外装体7の上から電極積層体5をプレスして電極積層体5内の気体を電極積層体5外であって外装体7の内部に移動させる工程である(ステップS107)。図9および図10は、電極積層体5をプレスする工程の説明図である。この工程では、図9に示すように、電極積層体5を挟むように、ローラR1およびR2を回転させながら二次電池100に押圧し、二次電池100を移動させることで、電極積層体5をプレスする。このとき、ローラR1およびR2は、二次電池100の正極端子8および負極端子9が設けられた側からプレスを開始し、図10の矢印方向に二次電池100を動かして、二次電池100の長手方向において端から端まで電極積層体5をプレスする。
After the second charging step, a gas moving step for moving the gas in the
以上説明したように、本発明の第1の実施形態によれば、第2充電工程の後に、電極積層体5内の気体が電極積層体5の外に移動されるため、第2充電工程で発生したガスを電極積層体5の外に移動させることができる。したがって、電池性能の低下をより抑制することができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the gas in the
なお、本実施形態では、二次電池100は、正極端子8および負極端子9が同じ側に配置されているが、本発明はかかる例に限定されない。正極端子8および負極端子9が互いに逆向きに配置される二次電池に対しても、同様に本実施形態の製造方法を用いることができる。また、本実施形態では、第1の気体移動工程はガス抜き工程としたが、本発明はかかる例に限定されない。第1の気体移動工程は、第2の気体移動工程と同様にプレス工程であってもよい。
In the present embodiment, the
(第2の実施形態)
〔二次電池の基本構造〕
図11および図12は、本発明の第2の実施形態に係る二次電池の製造方法で製造される二次電池200の基本構造を説明するための図である。図11は、二次電池200の平面構成を模式的に示している。また図12は、図11の二次電池200のB−B断面構成を模式的に示している。
(Second Embodiment)
[Basic structure of secondary battery]
FIG. 11 and FIG. 12 are diagrams for explaining a basic structure of a
二次電池200を構成する各構成要素は、第1の実施形態により説明された二次電池100と同様であるため、ここでは説明を省略する。二次電池200は、二次電池100と比較して、セパレータ4の構成が異なるため、ここでは二次電池100との差異について主に説明する。
Since each component constituting the
二次電池200は、同じ向きに配置された正極端子8および負極端子9を有する。正極端子8および負極端子9は、それぞれ2枚の外装体7に挟まれて各外装体7と接着されている。正極端子8は正極2と接続されており、負極端子9は負極3と接続されているため、正極端子8および負極端子9が配置された辺において、電極積層体5は、外装体7に固定された状態となる。しかしながら、二次電池100の正極端子8および負極端子9が配置された辺以外では、電極積層体5は外装体7に固定されていないため、外装体7内部の空間で電極積層体5が動いてしまう。そこで、二次電池200では、正極端子8および負極端子9が配置されていない辺において、セパレータ4が、第1の実施形態のセパレータ4よりもさらに正極活物質層11および負極活物質層13に対して突出しており、セパレータ4の突出した部分は、外装体7の間に挟まれて接合されている。
セパレータ4は、例えば超音波溶接などの方法で外装体7と接合される。二次電池200は、矩形の外装体7の4つの辺のうち、正極端子8および負極端子9が配置された辺と逆側の辺に沿って、セパレータ4と外装体7との接合部分21を3つ有している。接合部分21は、外装体7が融着された封止部分とは異なる領域であり、接合部分21と封止部分との間には、封止も接合もされていない領域が存在する。この接合部分21は、外装体7の周縁部で熱封止された部分よりも接合強度が低い。
The
The
また二次電池200に注入される電解液6の体積は、電極積層体5内の空孔容積の合計よりも大きい。電極積層体5内の空孔容積を全て電解液6で満たした場合に値が1.0となる液量係数で表すと、二次電池200の液量係数は1.0超であり、例えば1.1〜1.6程度が好ましい。液量係数が大きいほど、二次電池200の液枯れを抑制することができるため、二次電池200の寿命を延ばすことができる。
Further, the volume of the
〔二次電池の製造方法〕
図13は、本発明の第2の実施形態に係る二次電池200を製造する方法を説明するためのフローチャートである。図13および以下の説明中において、図3の各ステップと同様の処理については、同じ符号を付することで詳細な説明を省略する。なお図3の説明中、二次電池100は二次電池200と読み替えるものとする。
[Method for producing secondary battery]
FIG. 13 is a flowchart for explaining a method of manufacturing the
この製造方法において、まず、電極積層体5を外装体7に収容して三辺を封止する第1封止工程が行われる。このとき、図4および図5を用いて説明したように、外装体7の三辺が正極端子8および負極端子9と共に封止される。また、第1封止工程は、正極端子8および負極端子9が配置された一辺の逆側の辺に沿ってセパレータ4を外装体7に接合する接合工程を含む。このとき外装体7の一辺は未封止であり開口された状態となる。(ステップS200)。
In this manufacturing method, first, a first sealing step is performed in which the
そして、この未封止部分から電解液6が注入される(ステップS101)。電解液6が注入された後、外装体7の未封止部分を封止する第2封止工程がおこなわれる(ステップS102)。以上説明した第1封止工程(ステップS200)、電解液を注入する工程(ステップS101)、および第2封止工程(ステップS102)により、二次電池200が構成される。
And the
二次電池200が構成されると、二次電池200を充電する前に外装体7をプレスして電極積層体5内の気体を電極積層体5外に移動させる気体移動工程が行われる。二次電池200の充電前に行われる気体移動工程は、以下、充電前の気体移動工程と称する。充電前の気体移動工程では、電極積層体5内の気体、例えば空気などが電極積層体5の外であって、外装体7の内部に移動される(ステップS203)。なお、充電前の気体移動工程で電極積層体5をプレスする具体的な方法は、図3のステップS107と同様である。
When the
外装体7がプレスされた後、正極端子8および負極端子9を介して、二次電池200の充電が行われる(ステップS103)。
After the
第1充電工程の後、電極積層体5内の気体を電極積層体5の外に移動させる第1の気体移動工程が行われる。この第1気体移動工程は、外装体7の上から電極積層体5をプレスする工程であり、気体は、電極積層体5の外であって外装体7の内部に移動される(ステップS202)。
After the first charging step, a first gas moving step is performed in which the gas in the
第1の気体移動工程の後、第2充電工程が行われる(ステップS106)。 A 2nd charge process is performed after a 1st gas movement process (step S106).
また、第2充電工程の後、電極積層体5内の気体を電極積層体5外に移動させる気体移動工程が行われる。第2充電工程の後に行われる気体移動工程は、第2の気体移動工程とも呼ばれ、本実施形態では、第2の気体移動工程は、外装体7の上から電極積層体5をプレスして電極積層体5内の気体を電極積層体5外であって外装体7の内部に移動させる工程である(ステップS203)。電極積層体5をプレスする具体的な方法は、図3のステップS107と同様であるが、ここでは、電極積層体5をプレスする圧力が図3の場合と異なる。
In addition, after the second charging step, a gas moving step is performed in which the gas in the
上述の通り、二次電池200は、セパレータが外装体7と接合された接合部分21を有しており、この接合部分21は、外装体7の周縁部で熱封止された部分よりも接合強度が弱い。このため、電極積層体5をプレスする工程は、この接合部分21がはがれない程度の圧力で行う必要がある。また、第1充電および第2充電において添加物が分解される際にガスが発生しているため、充電前の気体移動工程の間よりも、第2の気体移動工程の間の方が、二次電池200の外装体7内部の空スペースは小さくなっている。このため、第2の気体移動工程において電極積層体5にかける圧力は、充電前の気体移動工程において電極積層体5にかける圧力よりも小さくすることが好ましい。なお、第1の気体移動工程において電極積層体5にかける圧力は、充電前の気体移動工程において電極積層体5にかける圧力よりも小さい。また第1の気体移動工程において電極積層体5にかける圧力は、第2の気体移動工程において電極積層体5にかける圧力よりも大きくすることができる。
As described above, the
(第2の実施形態の変形例)
図14は、二次電池200の製造方法の変形例を説明するためのフローチャートである。図14および以下の説明中において、図3または図13の各ステップと同様の処理については、同じ符号を付することで詳細な説明を省略する。なお図3の説明中、二次電池100は二次電池200と読み替えるものとする。
(Modification of the second embodiment)
FIG. 14 is a flowchart for explaining a modification of the method for manufacturing
まず、電極積層体5を外装体7に収容して三辺が封止され、セパレータ4が外装体7に接合される、第1封止工程が行われる(ステップS200)。その後未封止の一辺から外装体7内に電解液6が注入される(ステップS101)。そして、未封止の一辺が封止される第2封止工程が行われる(ステップS102)。
First, the 1st sealing process in which the electrode laminated
続いて、外装体7の上から電極積層体5をプレスする充電前の気体移動工程が行われる(ステップS201)。その後、第1充電により二次電池200が充電される(ステップS103)。
Then, the gas movement process before the charge which presses the electrode laminated
第1充電の後、第1の気体移動工程としてガス抜き工程が行われる(ステップS104)。そしてガス抜き工程の後、第3封止工程である再封止が行われる(ステップS105)。そして、再封止後に、二次電池200を充電する第2充電が行われる(ステップS106)。第2充電後、外装体7の上から電極積層体5をプレスする第2の気体移動工程が行われる(ステップS203)。
After the first charging, a degassing process is performed as the first gas movement process (step S104). Then, after the degassing step, re-sealing as the third sealing step is performed (step S105). Then, after the re-sealing, the second charging for charging the
以上説明したように、本発明の第2の実施形態の変形例による二次電池200の製造方法では、第1充電の後に、ガス抜き工程が行われるため、ガス体積の増加による空スペースの減少は小さくなる。しかしながら、ガス抜き工程を行う場合、図7で示したように、仮封止ラインL1よりも電極積層体5に近い封止ラインL2で外装体7が封止される。このため、外装体7内の余剰容積がガス抜き工程の前と再封止工程の後で変化する。余剰容積とは、ここでは、外装体7内部の容積から電極積層体5の体積を引いたものである。余剰容積は、ガス抜き工程の前よりも再封止工程の後の方が小さくなる。このため、ガス抜き工程の前よりも再封止工程の後の方が、外装体7をプレスした場合に、セパレータ4と外装体7との接合部分21にはがれる方向に力がかかりやすくなる。したがって、本変形例においても、接合部分21の剥がれを抑制するために、第2の気体移動工程において電極積層体5にかける圧力は、充電前の気体移動工程において電極積層体5にかける圧力よりも小さくすることが好ましい。
As described above, in the method for manufacturing the
(実施例)
図7に示す本発明の第2の実施形態に係る二次電池200の製造方法に従って二次電池200を作製した。このとき、セパレータ4および外装体7の接合部21は、超音波溶接によって形成され、外装体7の周縁部で熱封止された部分の強度に対して、接合部21の強度は20〜40%程度である。また、充電前の気体移動工程における二次電池200の余剰容積から、第2の気体移動工程における二次電池200の余剰容積を引いた値を35000mm3とし、液量係数を1.3とした。また、以下の表1に示す圧力で、充電前の気体移動工程および第2の気体移動工程において外装体7をプレスして二次電池200を製造した。
(Example)
A
上記の条件で二次電池200を製造した結果、実施例1では、32個の二次電池200を製造したうち、接合部21の剥がれは発生しなかった。実施例2においても、32個の二次電池200を製造したうち、接合部21の剥がれは発生しなかった。実施例3においては、32個の二次電池200を製造したうち、3個の二次電池200に接合部21の剥がれは生じた。したがって、第2の気体移動工程において外装体7にかける圧力は、充電前の気体移動工程において外装体7にかける圧力の半分程度が好ましい。また、外装体7にかける圧力は、半分程度に限らず、より小さくすることもできるが、外装体7にかける圧力が低すぎると、電極積層体5中の気体の移動が不十分となって電池性能の低下をもたらす恐れがあるため、4分の1程度までがより好ましい。
As a result of manufacturing the
以上説明したように、本発明の第2の実施形態に係る二次電池200の製造方法においても、第1の実施形態と同様に、第2充電工程の後に電極積層体5内の気体が電極積層体5の外に移動されるため、第2充電工程で発生したガスも電極積層体5の外に移動させることができる。したがって、電池性能の低下をより確実に抑制することができる。
As described above, also in the method for manufacturing the
また、本実施形態に係る二次電池の製造方法は、封止工程の後であって第1充電工程の前に、電極積層体5内の気体を電極積層体5外に移動させる充電前の気体移動工程をさらに含む。これにより、第1充電工程の前に、電極積層体5内の気体、例えば空気などが電極積層体5の外に移動され、電極積層体5内の気体が少ない状態で第1充電工程が行われる。したがって、第1充電工程において発生したガスが第1の気体移動工程でより確実に電極積層体5外に移動されることになり、電池性能の低下をより確実に抑制することができる。
Moreover, the manufacturing method of the secondary battery which concerns on this embodiment is after the sealing process, and before the 1st charge process, before the charge which moves the gas in the electrode laminated
また、本実施形態に係る二次電池200は、セパレータ4が正極2および負極3よりも一方向に突出している。そしてこの二次電池200の製造方法において、二次電池を構成する工程は、セパレータ4の突出した部分を外装体7に接合する工程を含む。またこの二次電池200の製造方法において、第2の気体移動工程および充電前の気体移動工程は、外装体7の上から電極積層体5を押圧して電極積層体5内の気体を電極積層体5外であって外装体7内の空間に移動させる工程である。そして、第2の気体移動工程において外装体7にかける圧力は、充電前の気体移動工程において外装体7にかける圧力よりも小さい。このため、第2の気体移動工程において、セパレータが外装体7に接合した部分が剥がれることを抑制しつつ、電池性能の低下を抑制することができる。
In the
また、本実施形態に係る変形例では、第1の気体移動工程は、外装体7を開封して電極積層体5内の気体を外装体7の外に移動させる工程である。またこの変形例では、二次電池200の製造方法は、第1の気体移動工程の後であって第2充電工程の前に、外装体7を再び封止する第3封止工程をさらに含む。これにより、第2の気体移動工程における余剰容積は、充電前の気体移動工程における余剰容積よりも小さくなる。したがって、セパレータ4の接合部分21が剥がれやすい状態となっており、第2の気体移動工程において外装体7にかける圧力を、充電前の気体移動工程において外装体7にかける圧力よりも小さくすることで、接合部分21の剥がれを抑制することがより効果的である。
Moreover, in the modification which concerns on this embodiment, a 1st gas movement process is a process of opening the
また、本実施形態において、外装体7の内部に収容された電解液6の体積は、電極積層体5内の空孔容積の合計よりも大きい。この場合、電極積層体5の外であって外装体7の内部に電解液6が存在するため、空スペースが小さくなる。したがって、セパレータ4の接合部分21が剥がれやすい状態となっており、第2の気体移動工程において外装体7にかける圧力を、充電前の気体移動工程において外装体7にかける圧力よりも小さくすることで、接合部分21の剥がれを抑制することがより効果的である。
In the present embodiment, the volume of the
また、本実施形態において、第2の気体移動工程において電極積層体5にかける圧力は、充電前の気体移動工程において電極積層体5にかける圧力の半分以下である。これにより、接合部分21の剥がれをより確実に抑制することができる。
Moreover, in this embodiment, the pressure applied to the electrode laminated
また、第2の気体移動工程において電極積層体5にかける圧力は、充電前の気体移動工程において電極積層体5にかける圧力の4分の1以上である。これにより、電池性能の低下を抑制しつつ、接合部分21の剥がれを抑制することが可能になる。
Moreover, the pressure applied to the electrode laminated
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
例えば、上記実施形態では、電解質は液体であることとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、ゲル状や固体状の電解質を用いた二次電池に本発明の技術を適用することもできる。
While the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention without departing from the technical idea of the present invention.
For example, in the above embodiment, the electrolyte is a liquid, but the present invention is not limited to such an example. For example, the technique of the present invention can be applied to a secondary battery using a gel-like or solid electrolyte.
100,200 二次電池
2 正極
3 負極
4 セパレータ
5 電極積層体
6 電解液
7 外装体
8 正極端子
9 負極端子
21 接合部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,200
Claims (9)
前記二次電池を充電する第1充電工程と、
前記第1充電工程の後に、前記電極積層体内の気体を前記電極積層体外に移動させる第1の気体移動工程と、
前記第1の気体移動工程の後に、前記二次電池を充電する第2充電工程と、
前記第2充電工程の後に、前記電極積層体内の気体を前記電極積層体外に移動させる第2の気体移動工程と、
を含む、二次電池の製造方法。 A step of constructing a secondary battery by housing an electrode laminate and an electrolyte in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator, and sealing a peripheral portion of the exterior body;
A first charging step of charging the secondary battery;
After the first charging step, a first gas moving step of moving the gas in the electrode stack outside the electrode stack;
A second charging step of charging the secondary battery after the first gas transfer step;
After the second charging step, a second gas moving step of moving the gas in the electrode stack outside the electrode stack;
A method for manufacturing a secondary battery, comprising:
前記二次電池を構成する工程は、外装体の周縁部の封止以外に、前記セパレータの突出した部分を前記外装体に接合する工程を含み、
前記第2の気体移動工程および前記充電前の気体移動工程は、前記外装体の上から前記電極積層体を押圧して前記電極積層体内の気体を前記電極積層体外であって前記外装体内の空間に移動させる工程であり、
前記第2の気体移動工程において前記電極積層体にかける圧力は、前記充電前の気体移動工程において前記電極積層体にかける圧力よりも小さい、請求項2に記載の二次電池の製造方法。 The separator protrudes in one direction from the positive electrode and the negative electrode,
The step of forming the secondary battery includes a step of joining the protruding portion of the separator to the outer package in addition to sealing the peripheral edge of the outer package.
In the second gas moving step and the gas moving step before charging, the electrode stack is pressed from above the outer package so that the gas in the electrode stack is out of the electrode stack and the space in the outer package. It is a process to move to
The method for manufacturing a secondary battery according to claim 2, wherein a pressure applied to the electrode stack in the second gas transfer step is smaller than a pressure applied to the electrode stack in the gas transfer step before the charging.
前記第1の気体移動工程の後であって前記第2充電工程の前に、前記外装体を再び封止する封止工程をさらに含む、請求項3に記載の二次電池の製造方法。 The first gas moving step is a step of unsealing the outer body and moving the gas in the electrode stack to the outside of the outer body,
The method for manufacturing a secondary battery according to claim 3, further comprising a sealing step of sealing the exterior body again after the first gas movement step and before the second charging step.
前記外装体の内部に収容された前記電解液の体積は、前記電極積層体内の空孔容積の合計よりも大きい、請求項3または4に記載の二次電池の製造方法。 The electrolyte is an electrolytic solution containing an electrolyte,
5. The method of manufacturing a secondary battery according to claim 3, wherein a volume of the electrolytic solution accommodated in the exterior body is larger than a total volume of pores in the electrode stack.
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