JP2018190495A - 電極積層体及び電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明者が行った調査によれば、電極積層体を積層して電極体を形成するにあたり、電極積層体の第1セパレータの第1密着層を、他の電極積層体の第2電極板に重ね、これらを加圧して、第1密着層により電極積層体同士を密着させる際、第1密着層の単位面積当たりの粒子数N1を多くするほど、第1密着層の第1ポリエチレン粒子と第2電極板との接触点が多くなり、第1密着層と第2電極板との密着力が強くなることが判ってきた。
なお、ポリエチレン粒子の「平均粒径」は、粒子径解析(JIS Z8825)により測定する。
このうち正極板110は、第1正極主面110a及び第2正極主面110bを有する矩形板状であり、矩形状のアルミニウム箔からなる正極集電箔111の両主面に、正極活物質層113,113を矩形状にそれぞれ設けてなる。これらの正極活物質層113,113には、正極活物質、導電材及び結着剤が含まれる。正極板110のうち、図1中、左側の端部は、厚み方向(図1中、上下方向)に正極活物質層113が存在せず、正極集電箔111が厚み方向に露出した正極露出部110mとなっている。
また、第1密着層133(図1のほか、図2も参照)は、平均粒径がD1(本実施形態では、D1=0.6μm)の第1ポリエチレン粒子134と、第1ポリエチレン粒子134同士及び第1ポリエチレン粒子134と第1セパレータ本体131とを結着する結着剤(本実施形態では、アクリル系結着剤)135とからなる厚み5μmの多孔質層である。なお、図2において、結着剤135の記載は省略してある。また、第1ポリエチレン粒子134、及び、後述する第3ポリエチレン粒子138、第2ポリエチレン粒子144、第4ポリエチレン粒子148の各平均粒径D1,D3,D2,D4は、前述のように、粒子径解析(JIS Z8825)により測定した。
また、第1密着層133の単位面積当たりの第1ポリエチレン粒子134の粒子数N1は、本実施形態では、N1=2.7×108 個/cm2 であり、後述する第2密着層143の単位面積当たりの第2ポリエチレン粒子144の粒子数N2(本実施形態では、N2=1.1×107 個/cm2 )よりも多く(N1>N2)なっている(図2及び図3参照)。
また、第2密着層143(図1のほか、図3も参照)は、平均粒径がD2(本実施形態では、D2=3.0μm)の第2ポリエチレン粒子144と、第2ポリエチレン粒子144同士及び第2ポリエチレン粒子144と第2セパレータ本体141とを結着する上記結着剤135とからなる厚み5μmの多孔質層である。なお、図3において、結着剤135の記載は省略してある。この第2密着層143は、正極板110の第1正極主面110aに密着しており、この第2密着層143により、第2セパレータ140と正極板110とが密着している。この第2密着層143の単位面積当たりの第2ポリエチレン粒子144の粒子数N2は、本実施形態では、N2=1.1×107 個/cm2 である。
後述するように、電極積層体100を積層して電極体20を形成するにあたり、電極積層体100の第1セパレータ130の第1密着層133を、他の電極積層体100の正極板110に重ね、これらを加圧して、第1密着層133により電極積層体100同士を密着させる際、第1密着層133の単位面積当たりの粒子数N1を多くするほど、第1密着層133の第1ポリエチレン粒子134と正極板110との接触点が多くなり、第1密着層133と正極板110との密着力が強くなる。
また、第1ポリエチレン粒子134の平均粒径D1を、後述する第2密着層143の第2ポリエチレン粒子144の平均粒径D2よりも小さくしているため(D1<D2)、第1密着層133に単位面積当たり多くの第1ポリエチレン粒子134を配置し易く、単位面積当たりの第1ポリエチレン粒子134の粒子数N1を多くした第1密着層133を設けるのが容易である。更に、第1ポリエチレン粒子134の平均粒径D1を0.3〜1.0μmとしているので、第1ポリエチレン粒子134を扱い易く、この第1ポリエチレン粒子134を用いて第1密着層133を設けるのが容易である。
負極板供給部210の下方には、第1セパレータ供給部220が配置されている。この第1セパレータ供給部220には、巻出ロール221に巻かれた帯状第1セパレータ130xが取り付けられており、この第1セパレータ供給部220から帯状第1セパレータ130xがその長手方向に送り出されるようになっている。
また、負極板供給部210の上方には、第2セパレータ供給部230が配置されている。この第2セパレータ供給部230には、巻出ロール231に巻かれた帯状第2セパレータ140xが取り付けられており、この第2セパレータ供給部230から帯状第2セパレータ140xがその長手方向に送り出されるようになっている。
次いで、本発明の効果を検証するために行った試験の結果について説明する。実施例として、上述の実施形態と同様に正極板形成工程S1から切断工程S7までを行って電極積層体100を形成し、その後、実施形態の積層工程S8と同様に、平面プレスにより電極積層体100を加圧して電極積層体100同士を一体化させた。その際、新たに積層した電極積層体100と先に積層された他の電極積層体100との位置ズレ量、具体的には、電極積層体100の平面プレス部270への搬送方向(図8中、左右方向)についての位置ズレ量(mm)を計測した。この位置ズレ量の計測を34個の電極積層体100の積層についてそれぞれ行った。その結果を図9のグラフに示す。
20 電極体
100 電極積層体
100x 帯状電極積層体
110 正極板(第2電極板)
120 負極板(第1電極板)
120x 帯状負極版(帯状第1電極板)
130 第1セパレータ
130x 帯状第1セパレータ
131 第1セパレータ本体
131a 第1主面
131b 第2主面
133 第1密着層
134 第1ポリエチレン粒子
135 結着剤
140 第2セパレータ
140x 帯状第2セパレータ
141 第2セパレータ本体
141a 第1主面
141b 第2主面
143 第2密着層
144 第2ポリエチレン粒子
150 帯状複合体
200 電極体製造装置
240 第1ロールプレス部
241 第1プレスロール
243 第2プレスロール
250 第2ロールプレス部
251 第3プレスロール
253 第4プレスロール
260 切断部
270 平面プレス部
271 上型
273 下型
S3 第1セパレータ形成工程
S4 第2セパレータ形成工程
S5 第1ロールプレス工程
S6 第2ロールプレス工程
S7 切断工程
S8 積層工程
Claims (4)
- 第1セパレータ、第1電極板、第2セパレータ及び第2電極板が、この順に積層されて一体化された電極積層体であって、
上記第1セパレータは、
多孔質膜からなる第1セパレータ本体と、
上記第1セパレータ本体のうち上記第1電極板側とは反対側の主面に形成され、第1ポリエチレン粒子、並びに、上記第1ポリエチレン粒子同士及び上記第1ポリエチレン粒子と上記第1セパレータ本体とを結着する結着剤を含む多孔質の第1密着層と、を有し、
上記第2セパレータは、
多孔質膜からなる第2セパレータ本体と、
上記第2セパレータ本体のうち上記第1電極板側とは反対側の主面に形成され、上記第2電極板に密着してなり、第2ポリエチレン粒子、並びに、上記第2ポリエチレン粒子同士及び上記第2ポリエチレン粒子と上記第2セパレータ本体とを結着する上記結着剤を含む多孔質の第2密着層と、を有し、
上記第1密着層の単位面積当たりの上記第1ポリエチレン粒子の粒子数N1が、上記第2密着層の単位面積当たりの上記第2ポリエチレン粒子の粒子数N2よりも多い(N1>N2)
電極積層体。 - 請求項1に記載の電極積層体であって、
前記第1ポリエチレン粒子の平均粒径D1が、前記第2ポリエチレン粒子の平均粒径D2よりも小さい(D1<D2)
電極積層体。 - 第1セパレータ、第1電極板、第2セパレータ及び第2電極板が、この順に積層されて一体化された電極積層体を、複数積層してなる積層型の電極体を備え、
上記第1セパレータは、
多孔質膜からなる第1セパレータ本体と、
上記第1セパレータ本体のうち上記第1電極板側とは反対側の主面に形成され、第1ポリエチレン粒子、並びに、上記第1ポリエチレン粒子同士及び上記第1ポリエチレン粒子と上記第1セパレータ本体とを結着する結着剤を含む多孔質の第1密着層と、を有し、
上記第2セパレータは、
多孔質膜からなる第2セパレータ本体と、
上記第2セパレータ本体のうち上記第1電極板側とは反対側の主面に形成され、上記第2電極板に密着してなり、第2ポリエチレン粒子、並びに、上記第2ポリエチレン粒子同士及び上記第2ポリエチレン粒子と上記第2セパレータ本体とを結着する上記結着剤を含む多孔質の第2密着層と、を有し、
上記第1密着層の単位面積当たりの上記第1ポリエチレン粒子の粒子数N1が、上記第2密着層の単位面積当たりの上記第2ポリエチレン粒子の粒子数N2よりも多い(N1>N2)
電池の製造方法であって、
切断により上記第1セパレータ、上記第1電極板及び第2セパレータとなる、それぞれ帯状の帯状第1セパレータ、帯状第1電極板及び帯状第2セパレータがこの順に積層されて一体化された帯状複合体のうち、上記帯状第2セパレータの上記第2密着層と、上記第2電極板とが重なるように、上記帯状複合体と上記第2電極板とを重ね、これらをロールプレスにより加圧して、上記帯状複合体と上記第2電極板とを密着させて、帯状電極積層体を得るロールプレス工程と、
上記帯状電極積層体を切断して、所定形状の上記電極積層体を形成する切断工程と、
上記電極積層体の上記第1セパレータの上記第1密着層が他の上記電極積層体の上記第2電極板に重なるように、当該電極積層体を当該他の電極積層体に重ね、これらを平面プレスにより加圧して、当該電極積層体を当該他の電極積層体に密着させるのを繰り返して、上記電極体を形成する積層工程と、を備える
電池の製造方法。 - 請求項3に記載の電池の製造方法であって、
前記第1ポリエチレン粒子の平均粒径D1が、前記第2ポリエチレン粒子の平均粒径D2よりも小さい(D1<D2)
電池の製造方法。
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