JP2018006206A - リチウムイオン二次電池及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】集電体11の一方の表面に活物質層塗工部分と活物質層未塗工部分11Aとを有する電極活物質層12が形成された正極又は負極からなる電極と、活物質層未塗工部分11Aに溶着され、集電体11から突出させて設けられた端子用タブ14と、を備えた電極積層体がセパレータを介して積層され、活物質層未塗工部分11Aは、集電体11の長尺方向X1の一端側に設けられ、活物質層未塗工部分11Aには、端子用タブ14が溶着されるタブ溶着部11aと電極活物質層12との間に、幅方向X2に沿って延びる凸条部13が形成された構成のリチウムイオン二次電池を提供する。
【選択図】図3
Description
これにより、端子用タブの溶着力の低下を抑えることができ、外部からの振動や衝撃によって端子用タブの溶着部がずれたり、外れたりすることを抑制することができ、断線等を防止でき、二次電池としての導通の信頼性の低下を抑えることができる。
正極2および負極3は、それぞれの端部から端子用タブ14を突出させた構成となっている。
ここで、平面視で長尺方向X1に直交する方向を幅方向X2(第2方向)という。
負極3の集電体11(負極集電体)としては、導電性金属箔が用いられ、例えば銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタンまたはこれらの合金が作用される。
正極活物質としては、特に制限されず、例えば、一般式LiMxOy(ただし、Mは金属であり、x及びyは金属Mと酸素Oの組成比である)で表される金属酸リチウム化合物を用いることができる。具体的には、金属酸リチウム化合物としては、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムや、これらの三元系(ニッケル・マンガン・コバルト系)の他、リン酸鉄リチウム等が用いられる。
正極活物質層における導電助剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンナノファイバー等が用いられ、結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン等が用いられる。
負極活物質としては、特に制限されず、例えば、炭素粉末や黒鉛粉末等からなる炭素材料やチタン酸リチウム等の金属酸化物を用いることができるが、より高容量のリチウムイオン二次電池1が実現できる観点から、シリコン系活物質を用いることが好ましい。
結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン等を用いることができ、導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ等を用いることができる。
また、電解質層は、本実施の形態のようにセパレータ機能を有し、例えば、絶縁性多孔質体の空隙に電解質4Aが含浸されている構成とすることができる。なお、電解質4Aは、電解質層以外に、正極2および負極3の電極活物質層12の空隙にも存在することが好ましい。
なお、本実施の形態においては、半固定又は固定の何れの電解質4Aを用いてもよいが、半固定のゲル状電解質を用いる場合には、正極2又は負極3に塗工された際に粘着性を有するものが用いられ、また、正極2又は負極3の板面から分離しない自立膜を形成するものを用いることが好ましい。
電解質塩としては、特に限定されないが、六フッ化リン酸リチウム、過塩素酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム等のリチウム塩等を使用することができる。
なお、本実施の形態では、凸条部13が1条(山が1つ)としているが、凸条部13が複数条で設ける構成であってもよい。
その後、端子用タブ14が溶着されるタブ溶着部11aと電極活物質層12との間の活物質層未塗工部分11Aにおいて幅方向X2に沿って延びる凸条部13を形成する。このときの凸条部13は、適宜な加工を採用することができるが、例えばプレスにより折り曲げることにより加工される。
このとき、セパレータ4の電解質層を積層させる際には、電解質4Aが集電体11の面方向に広がるが、積層前に活物質層未塗工部分11Aに凸条部13が形成されているので、その凸条部13が堰の機能を有するため、電解質4Aが凸条部13を超えてタブ溶着部11aが濡らされることが防止される。
図2及び図3に示すように、本実施の形態では、集電体11の活物質層未塗工部分11Aにおけるタブ溶着部11aと電極活物質層12との間に、幅方向X2に沿って延びる凸条部13が形成されているので、電極の積層時に塗工部からはみ出された電解質4Aの移動が凸条部13によって規制される。つまり、本実施の形態のように凸条部13の場合には、凸条部13が堰となって電解質4Aが凸条部13を超えてタブ溶着部11a側に漏出することを防止できる。そのため、積層後のタブ溶着部11aが塗工部からはみ出した電解質4Aが付着した状態になることを防止でき、端子用タブ14の溶着を所定の溶着条件に基づいて確実に行うことができる。
これにより、端子用タブ14の溶着力の低下を抑えることができ、外部からの振動や衝撃によって端子用タブ14の溶着部がずれたり、外れたりすることを抑制することができ、断線等を防止でき、二次電池としての導通の信頼性の低下を抑えることができる。
例えば、本実施の形態では、集電体11における電極活物質層12が塗工される側の表面から突出し、山折りに折り曲げられた形状の凸条部13を形成したものとしているが、このような構成に限定されることはない。
例えば、図4に示す変形例のように凹凸条部が集電体11における電極活物質層12が塗工される側の表面に対して、谷折りに折り曲げられた形状の凹条15であってもよい。この場合には、セパレータ4(電解質層)とタブ溶着部11aとの間に溝状部分が形成され、この凹部内に塗工部からはみ出した電解質4Aが流入するため、タブ溶着部11a側に漏出することを防ぐことができる。
さらに、凸条と凹状の両方を有する凹凸条部であっても勿論かまわない。
例えば、本実施の形態では、集電体11の一方の表面に活物質層未塗工部分11Aを残して活物質が塗工された形態としているが、集電体11の少なくとも一方の表面に活物質が塗工されていればよく、集電体11の両面、あるいは他方の表面(一方の表面の反対側の面)のみに活物質が塗工された形態であってもよい。
2 正極
3 負極
4 セパレータ(電解質層)
4A 電解質
10 電極板
11 集電体
11A 活物質層未塗工部分
11a タブ溶着部
12 電極活物質層
13、16、17 凸条部(凹凸条部)
15 凹条部(凹凸条部)
14 端子用タブ
X1 長尺方向(第1方向)
X2 幅方向(第2方向)
Claims (5)
- 集電体の少なくとも一方の表面に活物質層塗工部分と活物質層未塗工部分とを有する電極活物質層が形成された正極又は負極からなる電極と、
前記活物質層未塗工部分に溶着され、前記集電体から突出させて設けられた端子用タブと、
を備え、前記電極が電解質層を介して積層されたリチウムイオン二次電池であって、
前記活物質層未塗工部分は、前記集電体の一方向に延びる第1方向の一端側に設けられ、
前記活物質層未塗工部分には、前記端子用タブが溶着されるタブ溶着部と前記電極活物質層との間に、平面視で前記第1方向に直交する第2方向に沿って延びる凸条および凹条のうち少なくとも1つからなる凹凸条部が形成されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。 - 前記凹凸条部は、前記活物質層未塗工部分の前記第2方向の全体にわたって設けられてい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。
- 前記凹凸条部は、前記集電体における前記電極活物質層が塗工される側の表面から突出して形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池。
- 集電体の少なくとも一方の表面に活物質層塗工部分と活物質層未塗工部分とを有する電極活物質層が形成された正極又は負極からなる電極と、
前記活物質層未塗工部分に溶着され、前記集電体から突出させて設けられた端子用タブと、
を備え、前記電極が電解質層を介して積層されたリチウムイオン二次電池の製造方法であって、
前記集電体の一方向に延びる第1方向の一端側の表面に、活物質層未塗工部分を残した状態で活物質を塗工する工程と、
前記端子用タブが溶着されるタブ溶着部と前記電極活物質層との間の前記活物質層未塗工部分に、平面視で前記第1方向に直交する第2方向に沿って延びる凸条および凹条のうち少なくとも1つからなる凹凸条部を形成する工程と、
前記凹凸条部が形成された複数の前記電極を前記電解質層を介して積層する工程と、
前記活物質層未塗工部分における前記タブ溶着部に前記端子用タブを前記集電体から突出させた状態で溶着する工程と、
を有することを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。 - 前記凹凸条部は、プレス加工により折り曲げられることを特徴とする請求項4に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。
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