JP2018190495A - 電極積層体及び電池の製造方法 - Google Patents

電極積層体及び電池の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018190495A
JP2018190495A JP2017089367A JP2017089367A JP2018190495A JP 2018190495 A JP2018190495 A JP 2018190495A JP 2017089367 A JP2017089367 A JP 2017089367A JP 2017089367 A JP2017089367 A JP 2017089367A JP 2018190495 A JP2018190495 A JP 2018190495A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separator
polyethylene particles
electrode
adhesion layer
electrode plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017089367A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6787241B2 (ja
Inventor
孝博 工原
Takahiro Kohara
孝博 工原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2017089367A priority Critical patent/JP6787241B2/ja
Priority to CN201810365725.9A priority patent/CN108807854B/zh
Priority to US15/961,962 priority patent/US10665889B2/en
Publication of JP2018190495A publication Critical patent/JP2018190495A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6787241B2 publication Critical patent/JP6787241B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0468Compression means for stacks of electrodes and separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431Cells with wound or folded electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0585Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H01M50/461Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes with adhesive layers between electrodes and separators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00Electrical equipment
    • B32B2457/10Batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

【課題】電極体及び電池の製造コストを低くして電池を安価にできる電極積層体及び電池の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】第1セパレータ130、第1電極板120、第2セパレータ140及び第2電極板110が一体化された電極積層体100は、第1セパレータ130は、第1セパレータ本体131と、その主面131aに形成され第1ポリエチレン粒子134を含む第1密着層133とを有し、第2セパレータ140は、第2セパレータ本体141と、その主面141aに形成され第2ポリエチレン粒子144を含む第2密着層143とを有し、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が、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よりも多い。【選択図】図1

Description

本発明は、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、及び、この電極積層体が複数積層された積層型の電極体を備える電池の製造方法に関する。
リチウムイオン二次電池などの電池の電極体として、矩形状等をなす正極板及び負極板をセパレータを介して交互に複数積層した積層型の電極体が知られている。このような積層型の電極体は、例えば、以下の手法により製造する。即ち、負極板の両主面に第1セパレータ及び第2セパレータを密着させて、これらの複合体を形成する。その後、この複合体と正極板とを密着させて、第1セパレータ、負極板、第2セパレータ、正極板の順で積層されて一体化された電極積層体を形成する。その後、電極積層体同士を重ね、加圧して密着させることにより、複数の電極積層体が積層された電極体を形成する。これにより、上述の積層型の電極体が得られる。なお、これに関連する従来技術として、例えば特許文献1が挙げられる(特許文献1の請求項1等を参照)。
特表2015−531989号公報
しかしながら、電極積層体同士を重ねて加圧して密着させるにあたり、高い面圧が必要であると、大型なプレス装置が必要となったり、生産速度を遅くしなければならず、電極体及び電池の製造コストが高くなりがちである。このため、電池を安価にすることが難しかった。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、電極体及び電池の製造コストを低くして電池を安価にできる電極積層体及び電池の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための本発明の一態様は、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)電極積層体である。
上述の電極積層体では、上記第1密着層の単位面積当たりの第1ポリエチレン粒子の粒子数N1を、上記第2密着層の単位面積当たりの第2ポリエチレン粒子の粒子数N2よりも多くしている(N1>N2)。
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。
一方、第1密着層の単位面積当たりの粒子数N1が同じ粒子数である場合、電極積層体同士を密着させる際の面圧に応じて、第1密着層による密着力が強くなる。即ち、上記面圧を高くすると、第1密着層の第1ポリエチレン粒子が大きく変形して、第1密着層と第2電極板との接触面積が大きくなり、第1密着層と第2電極板との密着力が強くなる。逆に、上記面圧を低くすると、第1ポリエチレン粒子の変形が小さく、第1密着層と第2電極板との接触面積が小さくなり、第1密着層と第2電極板との密着力が弱くなることも判ってきた。
上述の電極積層体の第1密着層は、単位面積当たりの第1ポリエチレン粒子の粒子数N1が第2密着層よりも多いため、上述のように第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密着層の密着力が第2密着層の密着力よりも強くなる。従って、加圧して電極積層体同士を密着させる際の面圧を低くしても、第1密着層と第2電極板とを適切に密着させることができる。このため、加圧して電極積層体同士を密着させるためのプレス装置を小型化したり、生産速度を上げることができるので、電極体及び電池の製造コストを抑えることができ、電池を安価にできる。
なお、第1密着層及び第2密着層に用いる「結着剤」としては、例えば、アクリル系の結着剤が挙げられる。
更に、上記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)電極積層体とすると良い。
上述の電極積層体では、第1密着層の第1ポリエチレン粒子の平均粒径D1を、第2密着層の第2ポリエチレン粒子の平均粒径D2よりも小さくしているため(D1<D2)、第1密着層に単位面積当たり多くの第1ポリエチレン粒子を配置し易く、単位面積当たりの第1ポリエチレン粒子の粒子数N1を多くした前述の第1密着層を設けるのが容易である。
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。
更に、上記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は、0.3〜1.0μmであり、前記第2ポリエチレン粒子の平均粒径D2は、2.0〜4.0μmである電極積層体とするのが好ましい。
上述の電極積層体では、第1密着層の第1ポリエチレン粒子の平均粒径D1を0.3〜1.0μmとしているので、第1ポリエチレン粒子を扱い易く、この第1ポリエチレン粒子を用いて第1密着層を設けるのが容易である。また、第2密着層の第2ポリエチレン粒子の平均粒径D2を2.0〜4.0μmとしているので、第2ポリエチレン粒子を扱い易く、この第2ポリエチレン粒子を用いて第2密着層を設けるのが容易である。
また、他の態様は、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である。
上述の電池の製造方法では、ロールプレス工程において、上述のようにロールプレスで加圧して、第2密着層により帯状複合体と第2電極板とを密着させる。第2密着層は、単位面積当たりの第2ポリエチレン粒子の粒子数N2が第1密着層よりも少なく、帯状複合体と第2電極板とを適切に密着させるために高いプレス圧力が必要となる。しかし、ロールプレスは平面プレスよりも高いプレス圧力を帯状複合体及び第2電極板に容易に加えることができる。このため、ロールプレスにより帯状複合体と第2電極板とを適切に密着させることができる。
一方、積層工程では、上述のように平面プレスで加圧して、第1密着層により電極積層体同士を密着させる。第1密着層は、単位面積当たりの第1ポリエチレン粒子の粒子数N1が第2密着層よりも多く、帯状複合体と第2電極板とを密着させる場合に比してプレス圧力を下げても第1密着層による密着性を良好にできるので、平面プレスにより電極積層体同士を適切に密着させることができる。このため、平面プレスを行うプレス装置を小型化したり、生産速度を上げることができ、電極体及び電池の製造コストを抑えて、電池を安価にできる。
更に、上記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)電池の製造方法とするのが良い。
上述の電池の製造方法では、第1密着層の第1ポリエチレン粒子の平均粒径D1を、第2密着層の第2ポリエチレン粒子の平均粒径D2よりも小さくしているため(D1<D2)、第1密着層に単位面積当たり多くの第1ポリエチレン粒子を配置し易く、単位面積当たりの第1ポリエチレン粒子の粒子数N1を多くした前述の第1密着層を設けるのが容易である。
更に、上記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は、0.3〜1.0μmであり、前記第2ポリエチレン粒子の平均粒径D2は、2.0〜4.0μmである電池の製造方法とするのが好ましい。
上述の電池の製造方法では、第1密着層の第1ポリエチレン粒子の平均粒径D1を0.3〜1.0μmとしているので、第1ポリエチレン粒子を扱い易く、この第1ポリエチレン粒子を用いて第1密着層を設けるのが容易である。また、第2密着層の第2ポリエチレン粒子の平均粒径D2を2.0〜4.0μmとしているので、第2ポリエチレン粒子を扱い易く、この第2ポリエチレン粒子を用いて第2密着層を設けるのが容易である。
実施形態に係る電極積層体の断面図である。 実施形態に係る電極積層体のうち第1密着層近傍の部分拡大断面図である。 実施形態に係る電極積層体のうち第2密着層近傍の部分拡大断面図である。 実施形態に係る電極体の断面図である。 実施形態に係る電池の斜視図である。 実施形態に係る電池の断面図である。 実施形態に係る電池の製造方法のフローチャートである。 実施形態に係り、電極体を形成する様子を示す説明図である。 実施例及び比較例について、電極積層体同士を積層する際に生じた位置ズレ量を示すグラフである。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図1に、本実施形態に係る電極積層体100の断面図を示す。また、図2に、電極積層体100のうち、第1密着層133近傍の部分拡大断面図を、図3に第2密着層143近傍の部分拡大断面図を示す。更に、図4に、この電極積層体100を複数積層した電極体20を示す。また、図5及び図6に、この電極体20を備える電池1の斜視図及び断面図を示す。なお、以下では、電極積層体100の縦方向EH、横方向FH及び厚み方向GHを、図1〜図6に示す方向に定めて説明する。また、電池1の電池縦方向BH、電池横方向CH及び電池厚み方向DHを、図5及び図6に示す方向と定めて説明する。
電極積層体100(図1参照)は、第1セパレータ130、負極板(第1電極板)120、第2セパレータ140及び正極板(第2電極板)110が、この順に積層されて一体化されたものである。
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。
負極板120は、第1負極主面120a及び第2負極主面120bを有する矩形板状であり、矩形状の銅箔からなる負極集電箔121の両主面に、負極活物質層123,123を矩形状にそれぞれ設けてなる。これらの負極活物質層123,123には、負極活物質、結着剤及び増粘剤が含まれる。負極板120のうち、図1中、右側の端部は、厚み方向(図1中、上下方向)に負極活物質層123が存在せず、負極集電箔121が厚み方向に露出した負極露出部120mとなっている。
第1セパレータ130は、負極板120の第1負極主面120aに密着している。この第1セパレータ130は、矩形板状の第1セパレータ本体131と、この第1セパレータ本体131のうち、図1中、下側(負極板120とは反対側)の第1主面131aの全面にわたり形成された多孔質の第1密着層133と、第1セパレータ本体131のうち、図1中、上側(負極板120側)の第2主面131bの全面にわたり形成された多孔質の第3密着層137とからなる。
このうち第1セパレータ本体131は、ポリエチレンからなる厚み10〜30μm(本実施形態では20μm)の多孔質膜である。
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。
この第1密着層133における第1ポリエチレン粒子134の割合は95wt%、結着剤135の割合は5wt%である。また、後述する第3密着層137、第2密着層143及び第4密着層147の各密着層も同様に、ポリエチレン粒子(第3ポリエチレン粒子138、第2ポリエチレン粒子144及び第4ポリエチレン粒子148)の割合は95wt%、結着剤135の割合は5wt%である。
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)。
一方、第3密着層137は、平均粒径がD3(本実施形態では、D3=3.0μm)の第3ポリエチレン粒子138と、第3ポリエチレン粒子138同士及び第3ポリエチレン粒子138と第1セパレータ本体131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。この第3密着層137は、負極板120の第1負極主面120aに密着しており、この第3密着層137により第1セパレータ130と負極板120とが密着している。なお、第3密着層137の単位面積当たりの第3ポリエチレン粒子138の粒子数N3は、本実施形態では、N3=1.1×107 個/cm2 である。
第2セパレータ140は、負極板120と正極板110との間に介在し、負極板120の第2負極主面120bに密着すると共に、正極板110の第1正極主面110aに密着している。この第2セパレータ140は、矩形板状の第2セパレータ本体141と、この第2セパレータ本体141のうち、図1中、上側(負極板120とは反対側)の第1主面141aの全面にわたり形成された多孔質の第2密着層143と、第2セパレータ本体141のうち、図1中、下側(負極板120側)の第2主面141bの全面にわたり形成された多孔質の第4密着層147とからなる。
このうち第2セパレータ本体141は、第1セパレータ本体131と同様に、ポリエチレンからなる厚み10〜30μm(本実施形態では20μm)の多孔質膜である。
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。
また、第4密着層147は、平均粒径がD4(本実施形態では、D4=3.0μm)の第4ポリエチレン粒子148と、第4ポリエチレン粒子148同士及び第4ポリエチレン粒子148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。この第4密着層147は、負極板120の第2負極主面120bに密着しており、この第4密着層147により、第2セパレータ140と負極板120とが密着している。なお、第4密着層147の単位面積当たりの第4ポリエチレン粒子148の粒子数N4は、本実施形態では、N4=1.1×107 個/cm2 である。
次に、上記電極積層体100を用いて製造した電極体20及び電池1について説明する(図4〜図6参照)。この電極体20は、概略直方体状であり、前述の電極積層体100を複数積層して一体化したものである。具体的には、電極積層体100の第1セパレータ130の第1密着層133が、他の電極積層体100の正極板110に密着する形態で、複数の電極積層体100が厚み方向GHに積層されている。これにより、矩形状の正極板110及び負極板120がセパレータ(第1セパレータ130または第2セパレータ140)を介して交互に複数積層された積層型の電極体が構成されている。この電極体20は、ハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、電気自動車等の車両などに搭載される角型で密閉型のリチウムイオン二次電池(以下、単に「電池」ともいう)1内に収容される。
電池1は、電池ケース10と、この内部に収容された上述の電極体20と、電池ケース10に支持された正極端子部材50及び負極端子部材60等から構成される。また、電池ケース10内には、電解液17が収容されており、その一部は電極体20内に含浸されている。このうち電池ケース10は、直方体箱状で金属(本実施形態ではアルミニウム)からなる。この電池ケース10は、上側のみが開口した有底角筒状のケース本体部材11と、このケース本体部材11の開口を閉塞する形態で溶接された矩形板状のケース蓋部材13とから構成される。
ケース蓋部材13には、アルミニウムからなる正極端子部材50がケース蓋部材13と絶縁された状態で固設されている。この正極端子部材50は、電池ケース10内で電極体20のうち各正極板110の正極露出部110mに接続し導通する一方、ケース蓋部材13を貫通して電池外部まで延びている。また、ケース蓋部材13には、銅からなる負極端子部材60がケース蓋部材13と絶縁された状態で固設されている。この負極端子部材60は、電池ケース10内で電極体20のうち各負極板120の負極露出部120mに接続し導通する一方、ケース蓋部材13を貫通して電池外部まで延びている。また、電極体20と電池ケース10との間には、絶縁フィルムからなる袋状の絶縁フィルム包囲体19が配置されている。
以上で説明したように、本実施形態の電極積層体100では、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を、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よりも多く(N1>N2)している。
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。
一方、後述するように、第1密着層133の単位面積当たりの粒子数N1が同じ粒子数である場合、電極積層体100同士を密着させる際の面圧に応じて、第1密着層133による密着力が強くなる。即ち、上記面圧を高くすると、第1密着層133の第1ポリエチレン粒子134が大きく変形して、第1密着層133と正極板110との接触面積が大きくなり、第1密着層133と正極板110との密着力が強くなる。逆に、上記面圧を低くすると、第1ポリエチレン粒子134の変形が小さく、第1密着層133と正極板110との接触面積が小さくなり、第1密着層133と正極板110との密着力が弱くなる。
本実施形態の電極積層体100の第1密着層133は、単位面積当たりの第1ポリエチレン粒子134の粒子数N1が第2密着層143よりも多いため、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の密着力が第2密着層143の密着力よりも強くなる。従って、加圧して電極積層体100同士を密着させる際の面圧を低くしても、第1密着層133と正極板110とを適切に密着させることができる。このため、加圧して電極積層体100同士を密着させる後述する平面プレス部270(図8参照)を小型化したり、生産速度を上げることができるので、電極体20及び電池1の製造コストを抑えることができ、電池1を安価にできる。
更に、本実施形態の電極積層体100では、第1密着層133の第1ポリエチレン粒子134の平均粒径D1を、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)、後述するように、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。
また、本実施形態の電極積層体100では、第1密着層133の第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、後述するように、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。また、第2密着層143の第2ポリエチレン粒子144の平均粒径D2を2.0〜4.0μmとしているので、後述するように、第2ポリエチレン粒子144を扱い易く、この第2ポリエチレン粒子144を用いて第2密着層143を設けるのが容易である。
次いで、上記電池1の製造方法について説明する(図7及び図8参照)。まず、「正極板形成工程S1」において、切断により正極板110となる帯状正極板を形成する。即ち、帯状のアルミニウム箔からなる正極集電箔111を用意し、その一方の主面に、正極活物質、導電材及び結着剤を分散媒と共に混練した正極ペーストを塗布し、加熱乾燥させて正極活物質層113を形成する。また、正極集電箔111の反対側の主面にも同様に上記正極ペーストを塗布し、加熱乾燥させて正極活物質層113を形成する。その後、この正極板をロールプレス機でプレスして、正極活物質層113,113の密度を高める。これにより、帯状正極板が形成される。
また別途、「負極板形成工程S2」を行って、切断により負極板120となる帯状負極板(帯状第1電極板)120xを形成する。即ち、帯状の銅箔からなる負極集電箔121を用意し、その一方の主面に、正極活物質、結着剤及び増粘剤を分散媒と共に混練した負極ペーストを塗布し、加熱乾燥させて負極活物質層123を形成する。また、負極集電箔121の反対側の主面にも同様に上記負極ペーストを塗布し、加熱乾燥させて負極活物質層123を形成する。その後、この負極板をロールプレス機でプレスして、負極活物質層123,123の密度を高める。これにより、帯状負極板120xが形成される。
また別途、「第1セパレータ形成工程S3」を行って、切断により第1セパレータ130となる帯状第1セパレータ130xを形成する。即ち、ポリエチレンの多孔質膜からなる帯状の第1セパレータ本体131を用意し、この第1セパレータ本体131の第1主面131aに第1密着層133を形成する。具体的には、平均粒径D1(本実施形態では、D1=0.6μm)の第1ポリエチレン粒子134と結着剤(本実施形態では、アクリル系結着剤)135とを、第1ポリエチレン粒子134の割合を95wt%、結着剤135の割合を5wt%として、分散媒(具体的には、水)に分散させる。その後、この分散液を第1セパレータ本体131の第1主面131aに全面にわたり塗布し、加熱乾燥させて、第1主面131a上に厚み5μmの第1密着層133を形成する。
このようにして形成した第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、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(N2=1.1×107 個/cm2 )よりも多く(N1>N2)なる(図2及び図3参照)。
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。
また、第1セパレータ本体131の第2主面131bに第3密着層137を形成する。具体的には、平均粒径D3(本実施形態では、D3=3.0μm)の第3ポリエチレン粒子138と前述の結着剤135とを、第3ポリエチレン粒子138の割合を95wt%、結着剤135の割合を5wt%として、前述の分散媒に分散させる。その後、この分散液を第1セパレータ本体131の第2主面131bに全面にわたり塗布し、加熱乾燥させて、第2主面131b上に厚み5μmの第3密着層137を形成する。このようにして形成した第3密着層137の単位面積当たりの第3ポリエチレン粒子138の粒子数N3は、N3=1.1×107 個/cm2 である。かくして、第1セパレータ本体131上に第1密着層133及び第3密着層137を有する帯状第1セパレータ130xが形成される(図1等を参照)。
また別途、「第2セパレータ形成工程S4」を行って、切断により第2セパレータ140となる帯状第2セパレータ140xを形成する。即ち、ポリエチレンの多孔質膜からなる帯状の第2セパレータ本体141を用意し、この第2セパレータ本体141の第1主面141aに第2密着層143を形成する。具体的には、平均粒径D2(本実施形態では、D2=3.0μm)の第2ポリエチレン粒子144と前述の結着剤135とを、第2ポリエチレン粒子144の割合を95wt%、結着剤135の割合を5wt%として、前述の分散媒に分散させる。その後、この分散液を第2セパレータ本体141の第1主面141aに全面にわたり塗布し、加熱乾燥させて、第1主面141a上に厚み5μmの第2密着層143を形成する。このようにして形成した第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、N2=1.1×107 個/cm2 である。また、本実施形態では、第2ポリエチレン粒子144の平均粒径D2を2.0〜4.0μmとしているので、第2ポリエチレン粒子144を扱い易く、この第2ポリエチレン粒子144を用いて第2密着層143を設けるのが容易である。
また、第2セパレータ本体141の第2主面141bに第4密着層147を形成する。具体的には、平均粒径D4(本実施形態では、D4=3.0μm)の第4ポリエチレン粒子148と前述の結着剤135とを、第4ポリエチレン粒子148の割合を95wt%、結着剤135の割合を5wt%として、前述の分散媒に分散させる。その後、この分散液を第2セパレータ本体141の第2主面141bに全面にわたり塗布し、加熱乾燥させて、第2主面141b上に厚み5μmの第4密着層147を形成する。このようにして形成した第4密着層147の単位面積当たりの第4ポリエチレン粒子148の粒子数N4は、本実施形態では、N4=1.1×107 個/cm2 である。かくして、第2セパレータ本体141上に第2密着層143及び第4密着層147を有する帯状第2セパレータ140xが形成される(図1等を参照)。
次に、これら帯状正極板、帯状負極板120x、帯状第1セパレータ130x及び帯状第2セパレータ140xを用いて、電極体製造装置200により電極体20を形成する。まず、電極体製造装置200について説明する(図8参照)。この電極体製造装置200は、負極板供給部210と、第1セパレータ供給部220と、第2セパレータ供給部230と、第1ロールプレス部240と、第2ロールプレス部250と、切断部260と、平面プレス部270とを備える。
このうち負極板供給部210には、巻出ロール211に巻かれた帯状負極板120xが取り付けられており、この負極板供給部210から帯状負極板120xがその長手方向(図8中、左右方向)送り出されるようになっている。
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。
第1ロールプレス部240は、帯状第1セパレータ130x、帯状負極板120x及び帯状第2セパレータ140xをロールプレスにより加圧して一体化させる部位である。具体的には、第1ロールプレス部240は、ロール表面241cがステンレス鋼からなる第1プレスロール241と、これに間隙を介して平行に配置され、ロール表面243cがステンレス鋼からなる第2プレスロール243とを有する。これら第1プレスロール241と第2プレスロール243との間隙において、帯状第1セパレータ130x、帯状負極板120x及び帯状第2セパレータ140xを長手方向に連続的に加圧し一体化させて、帯状複合体150を形成する。
第2ロールプレス部250は、第1ロールプレス部240の下流に配置されている。この第2ロールプレス部250は、帯状複合体150及び矩形状に切断された正極板110を加圧して一体化させる部位である。具体的には、第2ロールプレス部250は、ロール表面251cがステンレス鋼からなる第3プレスロール251と、これに間隙を介して平行に配置され、ロール表面253cがステンレス鋼からなる第4プレスロール253とを有する。これら第3プレスロール251と第4プレスロール253との間隙において、帯状複合体150及び矩形状の正極板110を連続的に加圧し一体化させて、帯状電極積層体100xを形成する。
切断部260は、第2ロールプレス部250の下流に配置されている。この切断部260は、帯状電極積層体100xを長手方向に所定間隔毎に切断して、所定形状(本実施形態では矩形状)の電極積層体100を形成する部位である。
平面プレス部270は、複数の電極積層体100を平面プレスにより加圧して電極積層体100同士を一体化させる部位である。具体的には、平面プレス部270は、平坦なプレス面271nを有する上型271と、上型271のプレス面271nに対向する平坦なプレス面273nを有する下型273とを有する。
この電極体製造装置200を用いた電極体20の形成に当たっては、まず「第1ロールプレス工程S5」において、帯状第1セパレータ130x、帯状負極板120x及び帯状第2セパレータ140xがこの順に積層されて一体化された帯状複合体150を形成する。具体的には、負極板供給部210から搬送された帯状負極板120x、第1セパレータ供給部220から搬送され帯状第1セパレータ130x、及び、第2セパレータ供給部230から搬送された帯状第2セパレータ140xは、それぞれ第1ロールプレス部240に向かう。
そして、第1ロールプレス部240の第1プレスロール241と第2プレスロール243との間隙で、帯状負極板120xの第1負極主面120aに帯状第1セパレータ130xの第3密着層137が重なると共に、帯状負極板120xの第2負極主面120bに帯状第2セパレータ140xの第4密着層147が重なった状態の帯状第1セパレータ130x、帯状負極板120x及び帯状第2セパレータ140xを、長手方向に連続的に加圧して一体化させる。これにより、第3密着層137により帯状第1セパレータ130xと帯状負極板120xとが密着すると共に、第4密着層147により帯状第2セパレータ140xと帯状負極板120xとが密着した帯状複合体150が形成される。
その後、「第2ロールプレス工程S6」において、帯状複合体150と矩形状の正極板110とが一体化された帯状電極積層体100xを得る。具体的には、帯状複合体150の第2セパレータ140の第2密着層143上に、図示しない装置を用いて帯状正極板を切断した矩形状をなす正極板110を重ねる。そして、これら帯状複合体150及び正極板110を、第2ロールプレス部250の第3プレスロール251と第4プレスロール253との間隙で加圧して一体化させる。これにより、第2密着層143により帯状複合体150と正極板110とが密着した帯状電極積層体100xが形成される。
ところで、第2密着層143は、単位面積当たりの第2ポリエチレン粒子144の粒子数N2が第1密着層133よりも少なく(本実施形態では、N2=1.1×107 個/cm2 )、帯状複合体150と正極板110とを適切に密着させるために高いプレス圧力が必要となる。しかし、ロールプレスは平面プレスよりも高いプレス圧力を帯状複合体150及び正極板110に容易に加えることができる。このため、この第2ロールプレス工程S6で、帯状複合体150と正極板110とを適切に密着させることができる。
その後、「切断工程S7」において、切断部260により、帯状電極積層体100xを長手方向に所定間隔毎に切断して、矩形状の電極積層体100を得る。
次に、「積層工程S8」において、平面プレスにより電極積層体100同士を密着させるのを繰り返して、電極体20を形成する。具体的には、平面プレス部270において、電極積層体100の第1セパレータ130の第1密着層133が、先に積層された他の電極積層体100の正極板110に重なるように、当該電極積層体100を当該他の電極積層体100に重ねる。その後、平面プレス部270の上型271を下降させて、上型271と下型273との間で、複数の電極積層体100を平面プレスにより加圧し、第1密着層133により当該電極積層体100を当該他の電極積層体100に密着させる。このように、新たな電極積層体100を先に積層した他の電極積層体100に密着させるのを所定回数繰り返し行って、複数の電極積層体100が積層され一体化された電極体20を形成する。
ところで、前述のように、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(本実施形態では、N1=2.7×108 個/cm2 )は、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)。このため、この積層工程S8で第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。
一方、第1密着層133の単位面積当たりの粒子数N1が同じ粒子数である場合、電極積層体100同士を密着させる際の面圧に応じて、第1密着層133による密着力が強くなる。即ち、面圧を高くすると、第1密着層133の第1ポリエチレン粒子134が大きく変形して、第1密着層133と正極板110との接触面積が大きくなり、第1密着層133と正極板110との密着力が強くなる。逆に、面圧を低くすると、第1ポリエチレン粒子134の変形が小さく、第1密着層133と正極板110との接触面積が小さくなり、第1密着層133と正極板110との密着力が弱くなる。
本実施形態の電極積層体100の第1密着層133は、単位面積当たりの第1ポリエチレン粒子134の粒子数N1が第2密着層143よりも多いため、に第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の密着力が第2密着層143の密着力よりも強くなる。従って、加圧して電極積層体100同士を密着させる際の面圧を低くしても、第1密着層133と正極板110とを適切に密着させることができるので、この積層工程S8で、平面プレスにより電極積層体100同士を適切に密着させることができる。
次に、「組立工程S9」において、電池1を組み立てる。具体的には、ケース蓋部材13を用意し、これに正極端子部材50及び負極端子部材60を固設する(図5及び図6参照)。その後、正極端子部材50及び負極端子部材60を、電極体20のうち正極板110の正極露出部110m及び負極板120の負極露出部120mにそれぞれ溶接する。次に、電極体20に絶縁フィルム包囲体19を被せて、これらをケース本体部材11内に挿入すると共に、ケース本体部材11の開口をケース蓋部材13で塞ぐ。そして、ケース本体部材11とケース蓋部材13とを溶接して電池ケース10を形成する。その後、電解液17を、注液孔13hから電池ケース10内に注液して電極体20内に含浸させる。その後、封止部材15で注液孔13hを封止する。その後、この電池1について各種の検査を行う。かくして、電池1が完成する。
以上で説明したように、電池1の製造方法では、第2ロールプレス工程S6において、ロールプレスで加圧して、第2密着層143により帯状複合体150と正極板110とを密着させている。第2密着層143は、単位面積当たりの第2ポリエチレン粒子144の粒子数N2が第1密着層133よりも少なく、帯状複合体150と正極板110とを適切に密着させるために高いプレス圧力が必要となる。しかし、ロールプレスは平面プレスよりも高いプレス圧力を帯状複合体150及び正極板110に容易に加えることができる。このため、ロールプレスにより帯状複合体150と正極板110とを適切に密着させることができる。
一方、積層工程S8では、平面プレスで加圧して、第1密着層133により電極積層体100同士を密着させている。第1密着層133は、単位面積当たりの第1ポリエチレン粒子134の粒子数N1が第2密着層143よりも多く、帯状複合体150と正極板110とを密着させる場合に比してプレス圧力を下げても第1密着層133による密着性を良好にできるので、平面プレスにより電極積層体100同士を適切に密着させることができる。このため、平面プレスを行う平面プレス部270を小型化したり、生産速度を上げることができ、電極体20及び電池1の製造コストを抑えて、電池1を安価にできる。
更に、本実施形態では、第1密着層133の第1ポリエチレン粒子134の平均粒径D1を、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。
また、本実施形態では、第1密着層133の第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。また、第2密着層143の第2ポリエチレン粒子144の平均粒径D2を2.0〜4.0μmとしているので、第2ポリエチレン粒子144を扱い易く、この第2ポリエチレン粒子144を用いて第2密着層143を設けるのが容易である。
(試験結果)
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。
一方、比較例として、第1セパレータ形成工程S3における第1密着層133の形成を、第2セパレータ形成工程S4における第2密着層143の形成と同様に行った。即ち、第1セパレータ形成工程S3において、平均粒径D2=3.0μmの第2ポリエチレン粒子144と結着剤135とを、第2ポリエチレン粒子144の割合を95wt%、結着剤135の割合を5wt%として、分散媒(水)に分散させた。この分散液を第1セパレータ本体131の第1主面131aに塗布し、加熱乾燥させて、厚み5μmの第1密着層を形成した。
これにより、実施例に係る第1密着層133は、図2に示すように、単位面積当たりの第1ポリエチレン粒子134の粒子数N1が多かったのに対し、比較例に係る第1密着層は、図3に示した第2密着層143と同様に、単位面積当たりのポリエチレン粒子(第2ポリエチレン粒子144)の粒子数が少なくなった。この比較例に係る電極積層体についても実施例と同様にして、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、その際に生じた位置ズレ量(mm)をそれぞれ測定した。なお、平面プレスの面圧の大きさは、実施例と同じ値とした。位置ズレ量の結果を図9のグラフに示す。
図9のグラフから明らかなように、▲印で示す比較例の電極積層体では、積層工程S8において、電極積層体同士の間の位置ズレ量が大きく生じ得る(最大で1.0mm程度の位置ズレが生じた)。これに対し、■印で示す実施例の電極積層体100では、電極積層体100同士の電極積層体同士の間の位置ズレ量が小さくなった(最大で0.2mm程度の位置ズレしか生じなかった)。このような結果となった理由は、以下であると考えられる。
即ち、比較例の電極積層体の第1密着層は、前述のように、単位面積当たりのポリエチレン粒子(第2ポリエチレン粒子144)の粒子数(第2密着層143の粒子数N2と同様に、1.1×107 個/cm2 )が少ない(図3参照)。このため、積層工程S8で第1密着層により電極積層体同士を密着させる際、第1密着層のポリエチレン粒子(第2ポリエチレン粒子144)と正極板110との接触点が少なくなり、第1密着層と正極板110との密着力が弱くなる。このため、積層工程S8において、平面プレス部270の上型271と下型273との間で電極積層体を加圧して電極積層体同士を密着させる際に、電極積層体がズレ易く、位置ズレ量が大きく生じ得ると考えられる。この位置ズレ量を小さくするには、平面プレスの面圧を大きくすれば良いことが確認されている。しかし、平面プレスの面圧を大きくするには、平面プレス部270を大型化したり、積層工程S8の生産速度を遅くしなければならないため、電極体20及び電池1の製造コストが高くなり好ましくない。
一方、実施例の電極積層体100の第1密着層133は、前述のように、単位面積当たりの第1ポリエチレン粒子134の粒子数N1(2.7×108 個/cm2 )が、第2密着層143の粒子数N2(1.1×107 個/cm2 )よりも多い。このため、積層工程S8で第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。このため、積層工程S8におけるプレス圧力を、第2ロールプレス工程S6におけるプレス圧力より低くしても、積層工程S8で平面プレス部270の上型271と下型273との間で電極積層体100を加圧して電極積層体100同士を密着させる際に、電極積層体100がズレ難く、位置ズレが生じ難いと考えられる。
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
1 電池
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
JP2017089367A 2017-04-28 2017-04-28 電極積層体及び電池の製造方法 Active JP6787241B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017089367A JP6787241B2 (ja) 2017-04-28 2017-04-28 電極積層体及び電池の製造方法
CN201810365725.9A CN108807854B (zh) 2017-04-28 2018-04-23 电极层叠体以及电池的制造方法
US15/961,962 US10665889B2 (en) 2017-04-28 2018-04-25 Electrode stack and battery manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017089367A JP6787241B2 (ja) 2017-04-28 2017-04-28 電極積層体及び電池の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018190495A true JP2018190495A (ja) 2018-11-29
JP6787241B2 JP6787241B2 (ja) 2020-11-18

Family

ID=63916877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017089367A Active JP6787241B2 (ja) 2017-04-28 2017-04-28 電極積層体及び電池の製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10665889B2 (ja)
JP (1) JP6787241B2 (ja)
CN (1) CN108807854B (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020113452A (ja) * 2019-01-14 2020-07-27 トヨタ自動車株式会社 積層体プレス装置、プレス済み帯状積層体の製造方法、積層型電極体の製造方法、及び、電池の製造方法
JP2023508483A (ja) * 2019-12-27 2023-03-02 北京▲衛▼▲藍▼新能源科技有限公司 リチウム電池の製造プロセス及び装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102223722B1 (ko) * 2017-10-24 2021-03-05 주식회사 엘지화학 이차전지용 라미네이션 장치 및 방법
JP7037992B2 (ja) * 2018-04-09 2022-03-17 日産自動車株式会社 電池の製造方法
JPWO2020203115A1 (ja) * 2019-03-29 2020-10-08
KR20220067787A (ko) * 2020-11-18 2022-05-25 현대자동차주식회사 롤프레스 공정을 이용한 전고체 전지의 제조방법
CN112701253B (zh) * 2020-12-29 2022-05-17 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种预锂化复合负极片及其制备方法和应用

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000285955A (ja) * 1999-03-31 2000-10-13 Toshiba Corp 密閉型電池
JP2002025526A (ja) * 2000-07-07 2002-01-25 Sony Corp 非水電解液電池
JP2008041504A (ja) * 2006-08-08 2008-02-21 Sony Corp 非水電解質電池
JP2009114434A (ja) * 2007-10-15 2009-05-28 Toray Ind Inc 多孔性フィルム
JP2011146252A (ja) * 2010-01-14 2011-07-28 Hitachi Maxell Ltd 非水電解質電池及びその製造方法
JP2015527709A (ja) * 2013-02-15 2015-09-17 エルジー・ケム・リミテッド 電極組立体及びこれを含むポリマー二次電池セル
JP2015531989A (ja) * 2013-09-25 2015-11-05 エルジー・ケム・リミテッド 電極組立体の製造方法
US20150357671A1 (en) * 2013-10-31 2015-12-10 Lg Chem, Ltd. Stack-folding type electrode assembly
JP2016522553A (ja) * 2013-09-30 2016-07-28 エルジー・ケム・リミテッド リチウム二次電池用セパレーターの製造方法、その方法により製造されたセパレーター、及びこれを含むリチウム二次電池
JP2017073350A (ja) * 2015-10-09 2017-04-13 トヨタ自動車株式会社 電極体の製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1237650C (zh) * 1997-11-19 2006-01-18 三菱电机株式会社 锂离子二次电池和其制造方法
EP0982790A1 (en) * 1998-03-17 2000-03-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Lithium ion battery and method for forming the same
CN201540829U (zh) * 2009-11-18 2010-08-04 凯迈嘉华(洛阳)新能源有限公司 一种超级电容器的电极卷芯
WO2012128160A1 (ja) * 2011-03-23 2012-09-27 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池用正極極板及びその製造方法、並びに非水電解質二次電池及びその製造方法
JP2014086265A (ja) 2012-10-24 2014-05-12 Nissan Motor Co Ltd セパレータ接合方法およびセパレータ接合装置
CN104854752B (zh) 2013-02-15 2018-07-06 株式会社Lg 化学 具有改善的稳定性的电极组件及其制造方法
KR101815711B1 (ko) 2013-08-26 2018-01-05 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지
US9825271B2 (en) * 2013-11-05 2017-11-21 Lg Chem, Ltd. Separator for electrochemical device
US10505167B2 (en) * 2013-11-06 2019-12-10 Lg Chem, Ltd. Separator for electrochemical device

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000285955A (ja) * 1999-03-31 2000-10-13 Toshiba Corp 密閉型電池
JP2002025526A (ja) * 2000-07-07 2002-01-25 Sony Corp 非水電解液電池
JP2008041504A (ja) * 2006-08-08 2008-02-21 Sony Corp 非水電解質電池
JP2009114434A (ja) * 2007-10-15 2009-05-28 Toray Ind Inc 多孔性フィルム
JP2011146252A (ja) * 2010-01-14 2011-07-28 Hitachi Maxell Ltd 非水電解質電池及びその製造方法
JP2015527709A (ja) * 2013-02-15 2015-09-17 エルジー・ケム・リミテッド 電極組立体及びこれを含むポリマー二次電池セル
JP2015531989A (ja) * 2013-09-25 2015-11-05 エルジー・ケム・リミテッド 電極組立体の製造方法
JP2016522553A (ja) * 2013-09-30 2016-07-28 エルジー・ケム・リミテッド リチウム二次電池用セパレーターの製造方法、その方法により製造されたセパレーター、及びこれを含むリチウム二次電池
US20150357671A1 (en) * 2013-10-31 2015-12-10 Lg Chem, Ltd. Stack-folding type electrode assembly
JP2017073350A (ja) * 2015-10-09 2017-04-13 トヨタ自動車株式会社 電極体の製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020113452A (ja) * 2019-01-14 2020-07-27 トヨタ自動車株式会社 積層体プレス装置、プレス済み帯状積層体の製造方法、積層型電極体の製造方法、及び、電池の製造方法
JP7156046B2 (ja) 2019-01-14 2022-10-19 トヨタ自動車株式会社 積層体プレス装置、プレス済み帯状積層体の製造方法、積層型電極体の製造方法、及び、電池の製造方法
US11518156B2 (en) 2019-01-14 2022-12-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Laminated body pressing apparatus, pressed strip-shaped laminated body manufacturing method, laminated electrode body manufacturing method, and battery manufacturing method
JP2023508483A (ja) * 2019-12-27 2023-03-02 北京▲衛▼▲藍▼新能源科技有限公司 リチウム電池の製造プロセス及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10665889B2 (en) 2020-05-26
JP6787241B2 (ja) 2020-11-18
CN108807854A (zh) 2018-11-13
CN108807854B (zh) 2021-06-11
US20180316042A1 (en) 2018-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018190495A (ja) 電極積層体及び電池の製造方法
CN108475756B (zh) 电极体的制造方法以及非水电解质二次电池的制造方法
CN105364295B (zh) 超声焊接装置、制造可再充电电池的方法以及可再充电电池
JP5909022B2 (ja) フィルム外装電池の検査方法
JP2009289418A (ja) 積層型二次電池の製造方法
JP2014212012A (ja) 二次電池の製造方法および二次電池
JP5733252B2 (ja) 接続方法
JP6939587B2 (ja) 電極積層体の製造装置
JP2010016043A (ja) 蓄電デバイス
JP2014143230A (ja) 蓄電デバイス部品の製造方法、蓄電デバイスの製造方法、蓄電デバイス部品および蓄電デバイス。
JP2014167881A (ja) 電池及び電池の製造方法
JPWO2013031889A1 (ja) 電池用電極の製造方法
EP4005722A1 (en) Ultrasonic horn, secondary battery, and method for manufacturing secondary battery
JP2013222602A (ja) 積層型電池および積層電極体の製造方法
JP2018049801A (ja) 蓄電装置
JP2003297430A (ja) 二次電池の製造方法、二次電池電極の製造装置
KR101590991B1 (ko) 분리막들이 상호 접합된 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
JP4791979B2 (ja) 電気二重層キャパシタの製造方法
JP2018018666A (ja) 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法
JP6601161B2 (ja) 溶接構造体の製造方法
JP7205723B2 (ja) 超音波接合方法
JP6848833B2 (ja) 電池の製造方法
KR101452230B1 (ko) 버스 바의 용접성을 향상시키기 위한 용접장치
JP2020173923A (ja) 二次電池及び二次電池の製造方法
JP2000353643A (ja) 電気二重層コンデンサ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191115

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200820

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200929

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201012

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6787241

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151