JP2019075294A - 電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法 - Google Patents

電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、正極本体の位置ずれの少ない電気化学セルの提供を目的とする。【解決手段】本発明の電気化学セルは、並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う2つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する帯状の正極電極と、並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う2つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する帯状の負極電極と、前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを備え、前記正極本体と前記負極本体を前記セパレータを介し、互い違いに重ね合わせた重ね合わせユニットが構成され、この重ね合わせユニットが複数積層され、相互に並列接続されたことを特徴とする。【選択図】図1

Description

本発明は、電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法に関する。
従来、スマートフォン、ウエアラブル機器、補聴器などの小型機器の電源として、リチウムイオン二次電池、電気化学キャパシタ等の電気化学セルが広く活用されている。
このような電気化学セルにおいては、電池容量並びに充電電流及び放電電流を大きくする観点から、電気化学セル内で対向している電極どうしの面積を大きくすることが必要である。電気化学セルの構造としては、一対の帯状の電極を帯状のセパレータを介して対向させてケースに収め、電解液を電極及びセパレータに含浸させた構造が知られている。
例えば、帯状の電極及び帯状のセパレータを巻回し、筒状又はコイン状のケースに収容した構造、扁平状に変形させた後にラミネートフィルムに収容した構造が知られている。
近年、ウエアラブル機器の薄型化の要求に対応して、帯状の電極及び帯状のセパレータをつづら折り形状とした構成も検討されている。例えば、以下の特許文献1では、帯状の電極をセパレータ袋体に収容した構造が提案されている。
特開2005−243455号公報
しかしながら、帯状の電極をセパレータ袋体に収容する構成では、巻回、積層、つづら折り等を行う場合に電極の積層位置(対面位置)がずれる可能性がある。特に、つづら折り構造の電極を採用する場合、帯状の電極がセパレータ袋体に収容された状態で交互に折り曲げられるため、電極の対向面が位置ずれする可能性が高くなる。
例えば、積層数が少ない場合は対面位置ずれの寸法が小さいので構造的な誤差範囲として吸収できることもあるが、積層数が多い場合、位置ずれの寸法も大きくなるので、電極の位置ずれが無視できなくなるおそれがある。
特に電池の容量を大きくするために積層数を大きくした電気化学セルを構成する場合、積層した電極毎の対面位置ずれが無視できなくなるおそれがあった。
つづら折り状の電極を複数積層する場合、1つ下の電極を周回するように次の電極を折り込むので、周回する際の回り込み誤差、つづら折りする際の折り曲げ部分の誤差、積層位置決めの誤差などが累積され、電極毎の対面位置ずれの誤差が大きくなる。
したがって、従来の電気化学セルにおいては、電極の積層位置(対面位置)がずれることを抑制する上で改善の余地があった。
本発明は、以上説明のような従来の実情に鑑みなされたものであり、つづら折り構造の電極を用いて積層型の電気化学セルを構成する場合、積層した電極毎の対面位置ずれを抑制できる構造とした電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法の提供を目的とする。
(1)上記課題を解決するため、本発明の一形態に係る電気化学セルは、並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う2つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する帯状の正極電極と、並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う2つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する帯状の負極電極と、前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを備え、前記正極本体と前記負極本体を前記セパレータを介し、互い違いにつづら折り状に重ね合わせた重ね合わせユニットが構成され、この重ね合わせユニットが複数積層され、相互に並列接続されたことを特徴とする。
つづら折り状に複数重ね合わせた正極電極と負極電極からなる重ね合わせユニットを複数積層することで、1つの重ね合わせユニットに生じている正極本体の対面位置の位置ずれ量が他の重ね合わせユニットに生じている正極本体の対面位置の位置ずれ量に影響を及ぼさない構造を採用できる。個々の重ね合わせユニットにおける位置ずれ量を少なくしておけば、積層構造全体として正極本体の対面位置ずれ量を小さくできる。
この点、積層するべき全ての正極本体が繋がってつづら折り状に重ね合わされる構造であると、重ね合わせ構造の始端側から終端側まで位置ずれが順次累積されて大きくなる。このため、正極本体の対面位置の位置ずれ量が大きくなる問題がある。
つづら折り状に複数重ね合わせた正極本体と負極本体からなる重ね合わせユニットを複数積層し、重ね合わせユニット単位で生じる正極本体の位置ずれ量を少なくしておくことにより、積層構造全体とした場合の正極本体の対面位置ずれを抑制できる。正極本体の対面位置ずれを抑制することで、電気化学セルの容量低下を防止できる。また、複数の重ね合わせユニットを並列接続することで高容量の電気化学セルを提供できる。
(2)前記一形態の電気化学セルでは、前記1つの重ね合わせユニットにおいて重ね合わせ方向に沿って見た前記負極本体の外周輪郭の内側に前記正極本体の外周輪郭が配置されたことが好ましい。
電気化学セルの構造において、負極本体の外周輪郭の内側に正極本体の外周輪郭が配置されていることが望ましい。正極本体の外周輪郭のはみ出し量が大きい場合、電気化学セルに適用されるイオンを構成する金属の析出のおそれ、容量低下のおそれを生じる。
(3)前記一形態の電気化学セルにおいて、前記正極電極における前記複数の電極接続部の長さが同一とされ、前記負極電極における前記複数の電極接続部の長さが同一とされ、前記1つの重ね合わせユニットにおいて重ね合わせ方向に沿って見た前記正極本体の外周輪郭が重ね合わせ層ごとに位置ずれされ、該位置ずれ量が最大の層において前記正極本体の外周輪郭が前記負極本体の外周輪郭の内側に配置されたことが好ましい。
電気化学セルの構造において、負極本体の外周輪郭の内側に正極本体の外周輪郭が配置されていることが望ましい。正極本体のはみ出し量が大きい場合、電気化学セルに適用されるイオンを構成する金属の析出のおそれ、容量低下のおそれがある。個々の重ね合わせユニットにおいて位置ずれ量の最大の層であっても正極本体の外周輪郭が負極本体の外周輪郭の内側に配置されていることでこれらの問題を回避できる。
1つの重ね合わせユニットにおいて、正極本体と負極本体を交互に重ね合わせると、電極接続部と電極接続部の長さが同一の場合、重ね合わせの層数増加に応じ、重ね合わせ誤差等によって負極本体に対する正極本体の重ね合わせ位置が徐々にずれてくる。
電気化学セル全体として必要な正極本体の数を1つの重ね合わせユニットではなく、複数の重ね合わせユニットに分けて個々につづら折りとするので、1つの重ね合わせユニットに必要な折り畳み数を削減できる。その分、1つの重ね合わせユニットにおける正極本体の対面位置ずれ量を小さくできる。
(4)前記一態様の電気化学セルにおいて、前記帯状の正極電極と前記帯状の負極電極において重ね合わせの始端側より終端側において、前記正極本体と前記負極本体の重ね合わせ方向に沿って見た個々の外周輪郭の位置ずれ量が大きくされた構成を採用できる。
帯状の正極電極と帯状の負極電極をつづら折りしながら重ね合わせる構造とすると、電極接続部どうしの長さが同じ場合、重ね合わせの数が増える度に正極本体の位置ずれ量が累積されて大きくなる。この構造であっても、複数の重ね合わせユニット単位で正極本体の位置ずれ量を抑えておけば、正極本体の位置ずれ量の累積を小さくすることができ、正極本体の位置ずれ量を抑制した電気化学セルを提供できる。
(5)前記一形態の電気化学セルにおいて、前記積層された隣接する重ね合わせユニットにおいて、一方の重ね合わせユニットと他方の重ね合わせユニットの最近接正極電極どうしから正極側接続電極端子が導出され、これらの正極側接続電極端子どうしが接続され、一方の重ね合わせユニットと他方の重ね合わせユニットの最近接負極電極どうしから負極側接続電極端子が導出され、これらの負極側接続電極端子どうしが接続された構成を採用できる。
隣接する重ね合わせユニットどうしの最近接の正極側接続電極端子どうし、最近接の負極側接続電極端子どうしを接続するならば、他の位置から接続電極端子を導出する場合と比較し、積層体側面側への接続電極端子の回り込み量を少なくできる。このため、回り込み量の少ない状態で積層体の外方に接続電極端子を導出できる。
(6)前記一形態の電気化学セルにおいて、前記正極電極と負極電極の少なくとも一方において、重ね合わせの始端側の接続部の長さより重ね合わせの終端側の接続部の長さが長くされた構成を採用できる。
重ね合わせの始端側の接続部の長さより重ね合わせの終端側の接続部の長さを長くしておくと、重ね合わせにより電極全体の厚さが徐々に厚くなっても長い接続部を用いて正極本体または負極本体の対面位置のずれを解消するように積層できる。
(7)本発明の一態様に係る電気化学セルの製造方法は、並んで配置された複数の正極本体および隣り合う2つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する帯状の正極電極と、並んで配置された複数の負極本体および隣り合う2つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する帯状の負極電極とを、前記正極本体と前記負極本体の間にセパレータを介し、互い違いにつづら折り状に重ね合わせて重ね合わせユニットを構成し、この重ね合わせユニットを複数積層し、相互に並列接続することを特徴とする。
つづら折り状に複数重ね合わせた正極電極と負極電極からなる重ね合わせユニットを複数積層することで、1つの重ね合わせユニットに生じている正極本体または負極本体の位置ずれ量が他の重ね合わせユニットに生じている正極本体または負極本体の位置ずれ量に影響を及ぼさない構造の電気化学セルを製造できる。個々の重ね合わせユニットの位置ずれ量を少なくしておけば、積層構造全体としての正極本体の位置ずれ量を小さくできる。
この点、積層するべき全ての正極本体が繋がって重ね合わされる構造になると、重ね合わせ構造の始端側から終端側まで位置ずれが順次累積されて大きくなる。このため、正極本体の位置ずれ量が大きくなる問題がある。
つづら折り状に複数重ね合わせた正極本体と負極本体からなる重ね合わせユニットを複数積層する電気化学セルとすることで、重ね合わせユニット単位で生じる位置ずれ量を少なくしておくことで積層構造全体の位置ずれ量を抑制できる。
(8)前記一態様の電気化学セルの製造方法では、前記1つの重ね合わせユニットにおいて重ね合わせ方向に沿って見た前記負極本体の外周輪郭の内側に前記正極本体の外周輪郭が入るように重ね合わせることが好ましい。
電気化学セルの構造において、負極本体の外周輪郭の内側に正極本体の外周輪郭が配置されていることが望ましく、正極本体のはみ出し量が大きい場合、電気化学セルに適用されるイオンを構成する金属の析出のおそれ、容量低下のおそれがある。上述の製造方法では、負極本体の外周輪郭の内側に前記正極本体の外周輪郭が入るように重ね合わせることで電気化学セル用のイオンを構成する金属の析出のおそれのない、容量低下のおそれのない電気化学セルを提供できる。
(9)前記一態様の電気化学セルの製造方法において、前記複数の電極接続部の長さが同一の正極電極と、前記複数の電極接続部の長さが同一の負極電極を用い、前記1つの重ね合わせユニットにおいて重ね合わせ方向に沿って見た前記正極本体の外周輪郭が重ね合わせ層ごとに位置ずれするように、該位置ずれ量が最大の層において前記正極本体の外周輪郭が前記負極本体の外周輪郭の内側に入るように重ね合わせることが好ましい。
電気化学セルの構造において、負極本体の外周輪郭の内側に正極本体の外周輪郭が配置されていることが望ましく、正極本体のはみ出し量が大きい場合、電気化学セルに適用されるイオンを構成する金属の析出のおそれ、容量低下のおそれがある。各重ね合わせユニットにおいて位置ずれ量の最大の層であっても正極本体の外周輪郭が負極本体の外周輪郭の内側に配置されていることで電解質成分析出のおそれを解消でき、容量低下のおそれを生じない。
(10)前記一態様の電気化学セルの製造方法において、前記帯状の正極電極と前記帯状の負極電極において重ね合わせの始端側より終端側において、前記正極本体と前記負極本体の重ね合わせ方向に沿って見た個々の外周輪郭の位置ずれ量が大きくなるように重ね合わせた構造としても良い。
帯状の正極電極と帯状の負極電極をつづら折りしながら重ね合わせる構造とすると、電極接続部どうしの長さが同じであって、電極接続部どうしの長さが同じ場合、重ね合わせの数が増える度に正極本体の位置ずれ量が累積されて大きくなる。この構造であっても、複数の重ね合わせユニットを並列接続し、重ね合わせユニット単位で位置ずれ量を抑えておけば、正極本体の位置ずれ量の累積を小さくすることができ、結果的に位置ずれ量を抑制した電気化学セルを提供できる。
(11)前記一態様の電気化学セルの製造方法において、前記重ね合わせユニットを積層する際、一方の重ね合わせユニットと他方の重ね合わせユニットの最近接正極電極どうしから正極側接続電極端子を導出し、これらの正極側接続電極端子どうしを接続するとともに、一方の重ね合わせユニットと他方の重ね合わせユニットの最近接負極電極どうしから負極側接続電極端子を導出し、これらの負極側接続電極端子どうしを接続する構成を採用できる。
隣接する重ね合わせユニットどうしの最近接の正極側接続電極端子どうし、最近接の負極側接続電極端子どうしを接続するならば、他の位置から接続電極端子を導出する場合と比較し、電気化学セルの側面側への接続電極端子の回り込み量を少なくしつつ電気化学セルの外方に接続電極端子を導出できる構造の電気化学セルを製造できる。
本発明によりつづら折り状に複数重ね合わせた正極電極と負極電極からなる重ね合わせユニットを複数積層することで、1つの重ね合わせユニットに生じている正極本体の位置ずれ量が他の重ね合わせユニットに生じている正極本体の位置ずれ量に影響を及ぼさない構造の電気化学セルを提供できる。個々の重ね合わせユニットの位置ずれ量を少なくしておけば、電気化学セル全体として正極本体の負極本体に対する位置ずれ量を小さくできる。
第1実施形態に係る電池の平面図である。 図1のII−II線に沿う断面図である。 第1実施形態に係る電池に組み込まれている第1の重ね合わせユニットを示すもので、(A)は斜視図、(B)は平面図である。 第1実施形態に係る電池に組み込まれている正極構造体の一例を示す斜視図である。 第1実施形態に係る電池に組み込まれている第2の重ね合わせユニットを示すもので、(A)は斜視図、(B)は平面図である。 第1実施形態に係る電池に組み込まれている正極構造体の展開図である。 第1実施形態に係る電池に組み込まれている正極構造体を製造する工程の一例を示す工程図である。 同正極構造体を製造する工程において図6に続く工程図である。 第1実施形態に係る電池に組み込まれている重ね合わせユニットの展開図を示すもので、(A)は第1の重ね合わせユニットの展開図、(B)は第2の重ね合わせユニットの展開図である。 第1実施形態に係る電池に組み込まれている第1の重ね合わせユニットと第2の重ね合わせユニットを積層する状態を説明するための簡略平面図である。 同電池の内部構造において接続電極端子の配置例を示す略図である。 第1実施形態に係る電池を製造する方法の一例を示すフローチャートである。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、電気化学セルの一例として、コイン型のリチウムイオン二次電池(以下、単に「電池」という。)を挙げて説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
<第1実施形態>
[電池]
図1に示すように、本実施形態の電池1は、平面視円形をなしている。図2を併せて参照し、電池1は、第1の重ね合わせユニット2Aと第2の重ね合わせユニット2Bからなる積層体2と、積層体2に含浸される不図示の電解質溶液と、積層体2を収容する外装体10と、を備えている。
[積層体]
図3(A)に示すように、第1の重ね合わせユニット2Aは、つづら折り形状に折り畳まれた負極電極3と、負極電極3と互い違いに積層するように負極電極3と交差する方向につづら折り形状に折り畳まれた正極構造体4を備えている。正極構造体4のみの構成について図4に概要を示す。
また、第2の重ね合わせユニット2Bも、図5(A)に示すようにつづら折り形状に折り畳まれた負極電極3と、負極電極3と互い違いに積層するように負極電極3と交差する方向につづら折り形状に折り畳まれた正極構造体4を備えている。そして、第1の重ね合わせユニット2Aと第2の重ね合わせユニット2Bが積み重ねられ、並列接続されて図2に示す積層体2が構成されている。
図3(A)に示す第1の重ね合わせユニット2Aは図2に示す第1の重ね合わせユニット2Aに対し上下関係を逆にして描いている。また、図5(A)に示す第2の重ね合わせユニット2Bは図2に示す第2の重ね合わせユニット2Bと上下関係は同じ向きに描かれている。即ち、図5(A)に示す第2の重ね合わせユニット2Aに対し、図3(A)に示す第1の重ね合わせユニット2Aを上下逆転させ、後に説明する延出部(負極電極端子)21どうしと、延出部(正極電極端子)31どうしを個々に接続することにより、重ね合わせユニット2A、2Bが並列接続されている。これらの並列接続構造については後に図10を利用して再度説明する。
[負極電極]
負極電極3は、帯状をなしている。負極電極3は、後述する正極電極5と同様、複数の電極接続部3aと、複数の張出し部(負極本体)3bと、を備えている。
図2に示すように、負極電極3は、負極集電体20と、負極集電体20の両面に形成された負極活物質層22と、を備えている。なお、後に説明するように、負極集電体20は帯状をなしている。図3(A)に示すように、負極電極3の一端部には、負極集電体20の延出部(負極電極端子)21が形成されている。負極電極端子21は、負極集電体20のうち、負極電極3の長手方向において負極本体3bよりも外側に延在されている部分である。
例えば、負極集電体20は、銅、ニッケル及びステンレス等の金属材料で形成されている。負極活物質層22は、負極活物質、導電助剤、結着剤及び増粘剤等を含む。例えば、負極活物質層22は、黒鉛等の炭素材料で形成されている。例えば、導電助剤としては、カーボンブラック類、炭素材料及び金属微粉等が挙げられる。例えば、結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンブタジエンゴム(SBR)及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の樹脂材料が挙げられる。例えば、増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)等の樹脂材料が挙げられる。
[正極構造体]
図4に示すように、正極構造体4は、正極電極5と、正極電極5を覆うセパレータ6と、を備えている。正極構造体4は、正極電極5とセパレータ6とを一体化したものである。正極構造体4の外形は、負極電極3の外形と実質的に同じ大きさである。
[正極電極]
正極電極5は、帯状をなしている。具体的に、正極電極5は、複数の電極接続部5aと、複数の正極本体5bを備えている。以下、正極電極5の長手方向と直交する方向を「正極電極5の幅方向」という。電極接続部5aは、正極電極5の幅方向内側に窪んでいる。
図6に示すように正極電極5を展開した状態において、正極本体5bは、正極電極5の長手方向で電極接続部5aと隣り合う位置に配置されている。正極本体5bは、正極電極5の幅方向で電極接続部5aよりも外側に円弧状に張り出している。この実施形態で正極本体5bは、円板状をなし、電極接続部5aを介し6個直線状に接続されている。
図4に示すように、正極構造体4のつづら折り構造において、各正極本体5bは互いに実質的に平行に配置されている。電極接続部5aは、正極電極5の長手方向において各正極本体5bの端縁に連なっている。すなわち、電極接続部5aは、隣り合う2つの正極本体5bどうしを直列に接続している。
図3〜図5を併せて参照し、正極電極5の外形(積層方向に沿って平面視した場合の外周輪郭)は、負極電極3の外形(積層方向に沿って平面視した場合の外周輪郭)よりも若干小さい。すなわち、正極電極5における電極接続部5a及び正極本体5bの外形は、負極電極3における電極接続部3a及び負極本体3bの外形よりも若干小さい。
図2に示すように、正極電極5は、帯状の正極集電体30と、正極集電体30の両面に形成された正極活物質層32を備えている。図4または図6に示すように、正極電極5の一端部には、正極集電体30の延出部(正極電極端子)31が形成されている。正極電極端子31は、正極集電体30のうち、正極電極5の長手方向において正極本体5bよりも外側に延在されている部分である。
例えば、正極集電体30は、アルミニウム及びステンレス等の金属材料で形成されている。正極活物質層32は、正極活物質、導電助剤、結着剤及び増粘剤等を含む。例えば、正極活物質層32は、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム等の複合金属酸化物で形成されている。例えば、導電助剤としては、カーボンブラック類、炭素材料及び金属微粉等が挙げられる。例えば、結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンブタジエンゴム(SBR)及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の樹脂材料が挙げられる。例えば、増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)等の樹脂材料が挙げられる。
[セパレータ]
図4または図6に示すように、セパレータ6は、展開状態で帯状をなしている。セパレータ6は、上述した正極電極5と同様、複数の電極接続部6aと、6つの張出し部6bを備えている。セパレータ6における電極接続部6a及び張出し部6bの外形は、負極電極3における電極接続部3a及び負極本体3bと実質的に同じ大きさである。
セパレータ6は、リチウムイオン導電性を有する細孔構造の薄膜である。例えば、セパレータ6は、ポリプロピレン(PP)及びポリエチレン(PE)等のポリオレフィン並びにポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の樹脂材料で形成されている。セパレータ6は、図7に示す一対の第一セパレータ41及び第二セパレータ42どうしが熱融着により一体化されることで形成されている。なお、図4おいては、図7に示す一対の第一セパレータ41及び第二セパレータ42を切り出して負極電極3の外形と実質的に同じ大きさとされた状態の第一セパレータ41及び第二セパレータ42を示している。
[重ね合わせユニット]
本実施形態の重ね合わせユニット2Aは、図6に示す構成のセパレータ6を備えた正極構造体4と、セパレータ6の平面視外形と相似外形の負極電極3をそれぞれ交互に重なるようにつづら折りして積層することで構成されている。重ね合わせユニット2Aを図3(B)に示すように積層方向に沿って平面視した場合、セパレータ6の張出し部6bの円形状の外周輪郭の内側に正極本体5bの円形状の外周輪郭が配置されている。
本実施形態の重ね合わせユニット2Bは、負極電極3と正極構造体4をそれぞれ交互に重なるようにつづら折りすることで構成されている。重ね合わせユニット2Bを図5(B)に示すように積層方向に沿って平面視した場合、負極電極3の負極本体3bの円形状の外周輪郭の内側に正極電極5の正極本体5bの円形状の外周輪郭が配置されている。この配置関係は、重ね合わせユニット2Bの全ての正極本体5bにおいて同等である。
なお、図3(A)に示す重ね合わせユニット2Aと図5(A)に示す重ね合わせユニット2Bは、理想的につづら折りされた構造のモデルとして描いている。ところが、生産現場において実際につづら折り構造を製造する場合、電極接続部3a、5aの長さが均一であると、つづら折りする場合に1つ下の層に配置した正極本体5bと負極本体3bの厚さが加わり、積層した電極全体厚が徐々に大きくなる。このため、全ての正極電極5の正極本体5bの中心を全ての負極電極3の負極本体3bの中心に正確に位置合わせすることは容易ではない問題がある。
このため、図では略しているが、重ね合わせユニット2Aと重ね合わせユニット2Bにおいて、つづら折りして重ね合わせた層ごとに厳密には正極本体5bに位置ずれを生じている。
しかし、本実施形態の重ね合わせユニット2Aにおいては、重ね合わせ方向に沿って平面視した場合、全ての正極本体5bの円形状の外周輪郭が多少の位置ずれを有しているとしても、負極本体3bの円形状の外周輪郭の内側に配置されている。また、重ね合わせユニット2Bにおいては、重ね合わせ方向に沿って平面視した場合、全ての正極本体5bの円形状の外周輪郭が多少の位置ずれを有しているとしても、負極電極3の負極本体3bの円形状の外周輪郭の内側に配置されている。
このように重ね合わせユニット2A、2Bにおいて位置ずれを小さくできるのは、重ね合わせユニット2A、2Bの正極本体積層数が6つ程度であるためである。この理由については後に詳述する。
[外装体]
図1及び図2を併せて参照し、外装体10は、正極缶体11と、負極缶体12と、正極缶体11と負極缶体12との間を電気的に絶縁するガスケット13を備えている。
正極缶体11及び負極缶体12は、偏平型の有底円筒状をなしている。正極缶体11の内径は、負極缶体12の外径よりも若干大きい。負極缶体12の筒状部が正極缶体11に挿入された状態で、積層体2は、負極缶体12の底面と正極缶体11の底面との間に挟まれている。
ガスケット13は、負極缶体12の筒状部の外周面と正極缶体11の筒状部の内周面との間に配置されている。このガスケット13により、積層体2が外装体10に封止されている。図2、図3、図5を併せて参照し、正極缶体11は、重ね合わせユニット2Aの正極集電体30の延出部31と接続されており、正極として機能する。一方、負極缶体12は、重ね合わせユニット2Bの負極集電体20の延出部21と接続されており、負極端子として機能する。なお、図2においては、電極端子21、31の図示を省略している。
本実施形態の電池1にあっては、積層体2が第1の重ね合わせユニット2Aと第2の重ね合わせユニット2Bの並列接続構造からなる。積層体2を重ね合わせユニット2A、2Bから構成することで以下の特徴を有する。
本実施形態の構造にあっては、一例として、重ね合わせユニット2Aが6つの正極本体5bと6つの負極本体3bの重ね合わせ構造となるので、セパレータ6を除くと正極本体と負極本体のみで合計12層構造とされている。重ね合わせユニット2Bにおいても同様の積層構造である。
このように積層数が多い構造の場合、仮に2つの重ね合わせユニットではなく、1つの重ね合わせユニットにすると、電極接続部3a、5aが同じ長さであると仮定すると、積層の度に正極本体5bの中心位置が負極本体3bの中心位置に対して少しずつ位置ずれを生じる。これは、つづら折りする場合に積層した負極本体3bと正極本体5bの積み重ねにより徐々に積層体が厚くなること、つづら折りする場合の折り曲げ精度の影響、正極本体5bなどの位置合わせのズレによる影響、などの複合的要因からなる。
また、電池1を構成する場合、容量を確保するために正極本体5bと負極本体3bの外形をできるだけ大きく形成し、電極接続部3a、5aの長さをできるだけ短く形成し、つづら折り状態において電極接続部3a、5aの外側への張出量をできるだけ小さくする設計がなされていることにも影響されて対面位置ずれが大きくなる。なお、図3〜図5では、電極接続部3a、5aの折り曲げ部分について、余裕を持たせた形状に描いたが、実際の構成では電極接続部3a、5aの折り曲げ部分はこれらの図より張出量の少ない、曲率半径の小さい折り曲げ部分とされる。
従って、正極本体5bや負極本体3bの積層数が6〜12層程度であって少ない積層数の場合は位置ずれ量が小さいが、これらより積層数が多い場合には位置ずれ量が無視できなくなり、積層数によっては正極本体5bの外周輪郭が負極本体3bの外周輪郭からはみ出すおそれがある。平面視した場合の負極本体3bの外周輪郭から正極本体5bの外周輪郭がはみ出す場合、はみ出し量が大きいとリチウムイオン電池においては、金属リチウム析出のおそれがある。
この点において上述のように2つの重ね合わせユニット2A、2Bから積層体2を構成していると、個々の重ね合わせユニットにおいては、正極本体5bの対面位置ずれ量の最大値を、1つの重ね合わせユニットで積層体全体を構成する場合より小さくすることが可能となる。従って、本実施形態の構造を採用することで、正極本体5bの対面位置ずれの少ない電池1を提供できる。
即ち、本実施形態の構造では、1つの重ね合わせユニット2Aに生じている正極本体5bの対面位置の位置ずれ量が他の重ね合わせユニット2Bに生じている正極本体5bの対面位置の位置ずれ量に影響を及ぼさない構造になっている。従って、個々の重ね合わせユニット2A、2Bの対面位置ずれ量を少なくしておけば、電池1の全体として正極本体5bの対面位置ずれ量を小さくできる。
また、積層体が1つの重ね合わせユニットから構成され、積層するべき全ての正極本体が繋がって重ね合わされる構造であると、重ね合わせ構造の始端側から終端側まで位置ずれが順次累積されて大きくなる。このため、正極本体の対面位置の位置ずれ量が大きくなる問題がある。本実施形態では、この問題を解消できる。
なお、本実施形態の電池1では、積層体2において重ね合わせユニット2A、2Bを並列接続しているので、重ね合わせユニットが1つの電池に対比し、容量を2倍にできる効果がある。
ところで、第1実施形態の構造においては、正極本体5bを6つ、負極本体3bを6つ設け、電極本体のみで12層構造の電気化学セルに本発明を適用したが、本発明を適用する電極本体の積層数は特に制限はなく、何層構造であっても適用可能である。
また、第1実施形態の構造においては、積層体2を2つの重ね合わせユニットに分割したが、分化数も任意で良い。例えば、3つまた4つ、あるいはそれ以上の数の重ね合わせユニットから積層体2を構成しても良い。
図11は、積層体2を2つの重ね合わせユニット2A、2Bで構成した場合、正極電極端子31と負極電極端子21を延長して配線した状態の一例を示す構成図である。
例えば、重ね合わせユニット2Aから引き出した正極電極端子31と重ね合わせユニット2Bから引き出した正極電極端子31を重ね合わせた上で、重ね合わせユニット2Aから引き出した正極電極端子31を延長して延長部31aを形成し、この延長部31aを積層体2の底面側に配置することができる。
また、重ね合わせユニット2Aから引き出した負極電極端子21と重ね合わせユニット2Bから引き出した負極電極端子21を重ね合わせた上で、重ね合わせユニット2Bから引き出した負極電極端子21を延長して延長部21aを形成し、この延長部31aを積層体2の上面側に配置することができる。
図11に示す配線構造を採用すると、積層体2の厚さ半分程度を回り込むことで正極電極端子31と負極電極端子21を正極缶体11または負極缶体12に接続できる。この配線構造であれば、積層体2の側面の全高さに渡るように電極端子を配置しない配線とすることができ、正極側と負極側で均等長さの配線ができる。
また、図11に示すように重ね合わせユニット2A、2Bから引き出した正極電極端子31と負極電極端子21の一方を短くして重ね合わせ部分を少なくしておくならば、積層体2の側面側外方に対する端子部分の張り出し量を少なくすることができる。
また、正極電極端子31と負極電極端子21の一方を短くすることにより、両方を長くした構造に比べ、端子2枚分の厚さを減らすことができる効果がある。このため、電池の構造を薄型化できる効果を有するか、厚さが同じ電池とするならば、電極の量を増やすことができる効果がある。
ところで、これまで説明した電池1の負極本体3b、正極本体5bについて、いずれも電極接続部3a、5aを介し直線状に配置した電極構造について説明した。しかし、負極電極3、正極電極5は、直線状である必要は無く、折れ曲がり形状、曲線状などの形状に接続された形状であっても、つづら折り状に折り畳み可能であれば正極電極または負極電極の形状は問わない。
また、これまで説明した実施形態では、電極接続部3a、5aの長さを全て同一とした構造について説明した。しかし、電極接続部3a、5aの長さが一定である必要は無く、異なっていても良い。例えば、つづら折り構造とする場合、折り返しの始端側より終端側において電極接続部3a、5aの長さが長くなる構成を採用しても良い。また、つづら折り構造とする場合、折り返しの始端側より終端側において電極接続部3a、5aの長さが徐々に長くなる構成を採用しても良い。
これらの構造を採用することにより、積層数に応じて積層体の厚さが増加しても、常に同じ位置に正極本体5bを配置することが可能となる。このため、大量生産時などにおいて大量の電池1を製造する場合であっても、電極接続部3a、5aの長さの管理が可能である場合は、上述の構造を採用しても良い。
更に、前記実施形態では、積層体2を外装体10に封入してコイン型とした例を挙げて説明したが、本発明はこの構造に限定されるものではなく、積層体2をラミネートフィルムからなるラミネートパックに封入し、積層体2と電気的に接続したリード線をラミネートパックから外部に突出させた構造を採用しても良い。
ラミネートフィルムからなるラミネートパックである場合、正極缶体11および負極缶体12とガスケット13からなる缶体構造よりも封止性に優れているので、電池としての長期信頼性に優れる特徴を有する。
[電池の製造方法]
次に、上述した電池1の製造方法の一例について説明する。
図12に示すように、電池1の製造方法は、正極電極5を所定形状に加工する電極加工工程S1と、正極電極5をセパレータ6で覆う電極被覆工程S2と、被覆した正極電極5を別途所定形状に加工した負極電極3と組み合わせる電極組み合わせ工程S3と、正極構造体4と負極電極3とをセパレータ6を介した状態に交互に重ねてつづら折り形状に折り畳むつづら折り工程S4を含む。
本実施形態では、重ね合わせユニット2A、2Bを作成するので、S1〜S4工程と同等の工程であるS11工程(電極加工工程)、S12工程(電極被覆工程)、S13工程(電極組み合わせ工程)、S14工程(電極組み合わせ工程)を実施し、これらの工程により重ね合わせユニット2A、2Bを作成する。以下では工程S1〜S4を主体として説明する。
まず(すなわち、電極加工工程S1の前)、正極活物質層32及び負極活物質層22を形成するための構成材料を含む塗布液(スラリー)を調整する。以下、正極活物質層32を形成するための構成材料を含む塗布液を「正極用スラリー」、負極活物質層22を形成するための構成材料を含む塗布液を「負極用スラリー」という。正極用スラリーは、上述の正極活物質、導電助剤、結着剤及び増粘剤等を含む。負極用スラリーは、上述の負極活物質、導電助剤、結着剤及び増粘剤等を含む。なお、スラリーの溶媒としては、結着剤及び増粘剤を溶解し、かつ活物質及び導電助剤を分散するものであればよい。
次に、正極集電体30及び負極集電体20を用意する。
そして、正極集電体30の両面に正極用スラリーを塗布する。その後、正極用スラリーを乾燥させる。これにより、正極集電体30の両面に正極活物質層32を形成して正極用シートを得る。そして、正極用シートをスリッター等で上述した帯状に切り出して正極電極5を得る(電極加工工程S1、S11)。
一方、負極集電体20の両面に負極用スラリーを塗布する。その後、負極用スラリーを乾燥させる。これにより、負極集電体20の両面に負極活物質層22を形成して負極用シートを得る。そして、負極用シートをスリッター等で上述した帯状に切り出して負極電極3を得る。
なお、電極加工工程S1では(すなわち、電極被覆工程S2、S12の前)、正極電極5の外形を、負極電極3の外形よりも小さくする。
次に、図7に示すように、正極電極5を、セパレータ6を構成する第一セパレータ41と第二セパレータ42とで挟んで覆い、これらを熱溶着して一体化する(電極被覆工程S2、S12)。第一セパレータ41及び第二セパレータ42は、展開状態(図7の平面視)において、正極電極5の長手方向に延びる長方形状をなしている。なお、第一セパレータ41及び第二セパレータ42の外形は、正極電極5における電極接続部5a及び正極本体5bを覆い、かつ延出部31を露出させる程度の大きさであればよい。熱融着により正極電極5をセパレータ6と一体化した正極構造体4とする。
第一セパレータ41及び第二セパレータ42と正極電極5を熱融着させて図8に示す正極構造体シート4Aを得る。そして、正極構造体シート4Aをスリッター等で上述した帯状に切り出して図6に示す正極構造体4を得る。このとき、展開状態において、正極構造体4の外形を、負極電極3の外形と実質的に同じ大きさにする。
次に、正極構造体4と負極電極3とを互い違いに積層するように組み合わせ(電極組み合わせ工程:S3、S13)、次いで、互いに交差する方向につづら折り形状に折り畳む(つづら折り工程:S4、S14)。
正極構造体4と負極電極3を得たならば、これらをつづら折りして重ね合わせ、重ね合わせユニット2Aと重ね合わせユニット2Bを形成する。
重ね合わせユニット2Aは、例えば、図9(A)に示す重ね合わせからのつづら折り構造を採用し、重ね合わせユニット2Bは、例えば、図9(B)に示す重ね合わせからのつづら折り構造を採用する。
図9(A)、(B)において、正極構造体4の折り曲げ部を符号T1〜T5(鎖線)、負極電極3の折り曲げ部を符号U1〜U5(鎖線)で示す。
図9(A)に示すように、まず、正極構造体4の長手方向において延出部31を設けた張出し部(すなわち、セパレータ6の張出し部6b)と、負極電極3の長手方向において延出部21を設けた負極本体3bとを、正極構造体4と負極電極3とが直交するように平面視L字型に重ね合わせる。図9(A)では正極構造体4のセパレータ6の張出し部6bの上に負極電極3の負極本体3bを設置する(電極組み合わせ工程:S3)。
この状態から、正極構造体4の正極本体(すなわち、セパレータ6の張出し部6b)と負極電極3の負極本体3bとが順次交互に重なるようにつづら折りして重ね合わせユニット2Aを形成する。
図9(B)に示すように、まず、正極構造体4の長手方向において延出部31を設けた正極本体(すなわち、セパレータ6の張出し部6b)と、負極電極3の長手方向において延出部21を設けた負極本体3bとを、正極構造体4と負極電極3とが直交するように平面視L字型に重ね合わせる。図9(B)では負極電極3の負極本体3bの上に正極構造体4のセパレータ6の張出し部6bを設置する(電極組み合わせ工程:S13)。
この状態から、負極本体3bと正極本体(すなわち、セパレータ6の張出し部6b)とが順次交互に重なるようにつづら折りして重ね合わせユニット2Bを形成する。
図9(A)、(B)に示す状態からつづら折りされて得られる重ね合わせユニット2A、2Bを図2に示すように積層し(重ね合わせユニット積層工程:S5)、後述する電極端子の接続(電極端子接続工程:S6)を行うことで積層体2を構成できる。
重ね合わせユニット2A、2Bを積層する場合、重ね合わせユニット2Aの底部側に正極構造体4の正極電極端子31を配置し、重ね合わせユニット2Bの上部側に負極電極3の負極電極端子21を配置する。
即ち、重ね合わせユニット2Bは図5(A)に示す状態のまま外装体10の内部に配置され、重ね合わせユニット2Aは図3(A)に示す状態から上下裏返しにして重ね合わせユニット2Bの上に配置される。これにより、図10に示すように重ね合わせユニット2Aの正極電極端子31と重ね合わせユニット2Bの正極電極端子31が上下に対向配置され、重ね合わせユニット2Aの負極電極端子21と重ね合わせユニット2Bの負極電極端子21が上下に対向配置される。
上下に対向配置された正極電極端子31どうしおよび負極電極端子21どうしを接続することで重ね合わせユニット2Aと重ね合わせユニット2Bを接続できる(S6;電極端子接続工程)。
重ね合わせユニット2Aは最上面に負極電極3の負極本体3bが配置されているので、負極缶体12側に配置され、重ね合わせユニット2Bは最下面に正極構造体4のセパレータ6の張出し部6bが配置されているので、正極缶体11側に配置される。
そして、積層体2に不図示の電解質溶液を含浸させた後、電解質溶液を含浸した積層体2を外装体10内に封入することにより、本実施形態の電池1(図2参照)が完成する。
以上説明の如く構成された電池1においては、上下に対向配置された重ね合わせユニット2Aと重ね合わせユニット2Bの近接した位置から導出させた正極電極端子31どうしを接続して正極缶体11に接続できる。
また、上下に対向配置された重ね合わせユニット2Aと重ね合わせユニット2Bの近接した位置から導出させた負極電極端子21どうしを接続して負極缶体12に接続できる。
これらの接続構造において、重ね合わせユニット2A、2Bの重ね合わせ部分に近い位置から導出させた正極電極端子31、31と負極電極端子21、21であるならば、正極缶体11に正極電極端子31を接続するにしても、負極缶体12に負極電極端子21を接続するにしても同等距離で接続ができる。例えば、図11の接続構造であれば、正極側と負極側において同等距離で端子接続ができる。
電極端子21、31を重ね合わせユニット2A、2Bの境界部ではなく正極缶体11側あるいは負極缶体12側にも配置できるが、この配置とした場合、積層体2の側面高さに相当する引き回し配線が必要となる。積層体2の側面高さ全長に渡る電極端子の引き回しは望ましくないので、図11に示す接続構造など、先に説明した構造を採用することが望ましい。
1…電池、2…積層体、2A、2B…重ね合わせユニット、3…負極電極、3a…電極接続部、3b…負極本体(張出し部)、4…正極構造体、5…正極電極、5a…電極接続部、5b…正極本体(張出し部)、6…セパレータ、6a…電極接続部、6b…張出し部、10…外装体、11…正極缶体、12…負極缶体、13…ガスケット、20…負極集電体、21…負極電極端子(延出部)、22…負極活物質層、30…正極集電体、31…正極電極端子(延出部)、32…正極活物質層、41…第一セパレータ、42…第二セパレータ、S1、S11…電極加工工程、S2、S12…電極被覆工程、S3、S13…電極組み合わせ工程、S4、S14…つづら折り工程、S5…重ね合わせユニット積層工程、S6…電極端子接続工程。
(1)上記課題を解決するため、本発明の一形態に係る電気化学セルは、並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う2つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する帯状の正極電極と、並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う2つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する帯状の負極電極と、前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを備え、前記正極本体と前記負極本体を前記セパレータを介し、互い違いにつづら折り状に重ね合わせ、前記正極本体の外側と前記負極本体の外側に個々に前記電極接続部を折り返して、前記正極電極と前記負極電極の交互積層型重ね合わせユニットが構成され、この重ね合わせユニットが複数積層され、相互に並列接続される一方、前記セパレータは、並んで配置された複数の張出し部および隣り合う2つの前記張出し部を接続する接続部を備えた帯状であり、前記正極電極の複数の正極本体の表裏面が前記セパレータの張出し部により覆われ、前記正極電極の電極接続部の表裏面が前記セパレータの接続部により覆われて正極構造体が構成されるとともに、前記正極構造体と前記負極電極とが交互に積層されて前記重ね合わせユニットが構成されたことを特徴とする。
(7)本発明の一態様に係る電気化学セルの製造方法は、並んで配置された複数の正極本体および隣り合う2つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する帯状の正極電極と、並んで配置された複数の負極本体および隣り合う2つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する帯状の負極電極とを、前記正極本体と前記負極本体の間にセパレータを介し、前記正極本体の外側と前記負極本体の外側に個々に前記電極接続部を折り返し、互い違いにつづら折り状に重ね合わせて前記正極電極と前記負極電極の交互積層型重ね合わせユニットを構成し、この重ね合わせユニットを複数積層し、相互に並列接続するに際し、前記セパレータは、並んで配置された複数の張出し部および隣り合う2つの前記張出し部を接続する接続部を備えた帯状であり、前記正極電極の複数の正極本体の表裏面を前記セパレータの張出し部で覆い、前記正極電極の電極接続部の表裏面を前記セパレータの接続部で覆って正極構造体を構成するとともに、前記正極構造体と前記負極電極とを交互に積層して前記重ね合わせユニットを構成することを特徴とする。
図3(A)に示す第1の重ね合わせユニット2Aは図2に示す第1の重ね合わせユニット2Aに対し上下関係を逆にして描いている。また、図5(A)に示す第2の重ね合わせユニット2Bは図2に示す第2の重ね合わせユニット2Bと上下関係は同じ向きに描かれている。即ち、図5(A)に示す第2の重ね合わせユニット2に対し、図3(A)に示す第1の重ね合わせユニット2Aを上下逆転させ、後に説明する延出部(負極電極端子)21どうしと、延出部(正極電極端子)31どうしを個々に接続することにより、重ね合わせユニット2A、2Bが並列接続されている。これらの並列接続構造については後に図10を利用して再度説明する。


Claims (11)

  1. 並んで配置された複数の正極本体と、隣り合う2つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する帯状の正極電極と、
    並んで配置された複数の負極本体と、隣り合う2つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する帯状の負極電極と、
    前記正極電極と前記負極電極との間に配置されるセパレータを備え、
    前記正極本体と前記負極本体を前記セパレータを介し、互い違いにつづら折り状に重ね合わせた重ね合わせユニットが構成され、この重ね合わせユニットが複数積層され、相互に並列接続されたことを特徴とする電気化学セル。
  2. 前記1つの重ね合わせユニットにおいて重ね合わせ方向に沿って見た前記負極本体の外周輪郭の内側に前記正極本体の外周輪郭が配置されたことを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。
  3. 前記正極電極における前記複数の電極接続部の長さが同一とされ、前記負極電極における前記複数の電極接続部の長さが同一とされるとともに、
    前記1つの重ね合わせユニットにおいて重ね合わせ方向に沿って見た前記正極本体の外周輪郭が重ね合わせ層ごとに位置ずれされ、該位置ずれ量が最大の層において前記正極本体の外周輪郭が前記負極本体の外周輪郭の内側に配置されたことを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。
  4. 前記帯状の正極電極と前記帯状の負極電極において重ね合わせの始端側より終端側において、前記正極本体と前記負極本体の重ね合わせ方向に沿って見た個々の外周輪郭の位置ずれ量が大きくされたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の電気化学セル。
  5. 前記積層された隣接する重ね合わせユニットにおいて、一方の重ね合わせユニットと他方の重ね合わせユニットの最近接正極電極どうしから正極側接続電極端子が導出され、これらの正極側接続電極端子どうしが接続され、一方の重ね合わせユニットと他方の重ね合わせユニットの最近接負極電極どうしから負極側接続電極端子が導出され、これらの負極側接続電極端子どうしが接続されたことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の電気化学セル。
  6. 前記正極電極と負極電極の少なくとも一方において、重ね合わせの始端側の接続部の長さより重ね合わせの終端側の接続部の長さが長くされたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電気化学セル。
  7. 並んで配置された複数の正極本体および隣り合う2つの前記正極本体を接続する電極接続部を有する帯状の正極電極と、
    並んで配置された複数の負極本体および隣り合う2つの前記負極本体を接続する電極接続部を有する帯状の負極電極とを、
    前記正極本体と前記負極本体の間にセパレータを介し、互い違いにつづら折り状に重ね合わせて重ね合わせユニットを構成し、この重ね合わせユニットを複数積層し、相互に並列接続することを特徴とする電気化学セルの製造方法。
  8. 前記1つの重ね合わせユニットにおいて重ね合わせ方向に沿って見た前記負極本体の外周輪郭の内側に前記正極本体の外周輪郭が入るように重ね合わせることを特徴とする請求項7に記載の電気化学セルの製造方法。
  9. 前記複数の電極接続部の長さが同一の正極電極と、前記複数の電極接続部の長さが同一の負極電極を用い、
    前記1つの重ね合わせユニットにおいて重ね合わせ方向に沿って見た前記正極本体の外周輪郭が重ね合わせ層ごとに位置ずれするように、該位置ずれ量が最大の層において前記正極本体の外周輪郭が前記負極本体の外周輪郭の内側に入るように重ね合わせることを特徴とする請求項7に記載の電気化学セルの製造方法。
  10. 前記帯状の正極電極と前記帯状の負極電極において重ね合わせの始端側より終端側において、前記正極本体と前記負極本体の重ね合わせ方向に沿って見た個々の外周輪郭の位置ずれ量が大きくなるように重ね合わせることを特徴とする請求項7〜請求項9のいずれか一項に記載の電気化学セルの製造方法。
  11. 前記重ね合わせユニットを積層する際、一方の重ね合わせユニットと他方の重ね合わせユニットの最近接正極電極どうしから正極側接続電極端子を導出し、これらの正極側接続電極端子どうしを接続するとともに、一方の重ね合わせユニットと他方の重ね合わせユニットの最近接負極電極どうしから負極側接続電極端子を導出し、これらの負極側接続電極端子どうしを接続することを特徴とする請求項7〜請求項10のいずれか一項に記載の電気化学セルの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020202120A (ja) * 2019-06-12 2020-12-17 セイコーインスツル株式会社 電極の製造方法および電極と電極積層構造体および電気化学セル
WO2021006161A1 (ja) * 2019-07-11 2021-01-14 株式会社村田製作所 二次電池

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4320754B1 (en) * 1963-07-17 1968-09-05 Accumulateurs Fixes Improvements in or relating to the production of electrical cells
JP2001357892A (ja) * 2000-05-11 2001-12-26 Wilson Greatbatch Ltd スカラップ電極構造を有する電気化学的リチウムイオン二次電池
JP2007324118A (ja) * 2006-06-05 2007-12-13 Lg Chem Ltd 二つ以上のユニットセルを備えた高容量電池セル
JP2009199825A (ja) * 2008-02-20 2009-09-03 Sumitomo Chemical Co Ltd 電極群を有するデバイス
WO2011093164A1 (ja) * 2010-01-29 2011-08-04 Jsr株式会社 電気化学デバイス
JP2015133292A (ja) * 2014-01-15 2015-07-23 シチズンホールディングス株式会社 扁平型二次電池

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4320754B1 (en) * 1963-07-17 1968-09-05 Accumulateurs Fixes Improvements in or relating to the production of electrical cells
JP2001357892A (ja) * 2000-05-11 2001-12-26 Wilson Greatbatch Ltd スカラップ電極構造を有する電気化学的リチウムイオン二次電池
JP2007324118A (ja) * 2006-06-05 2007-12-13 Lg Chem Ltd 二つ以上のユニットセルを備えた高容量電池セル
JP2009199825A (ja) * 2008-02-20 2009-09-03 Sumitomo Chemical Co Ltd 電極群を有するデバイス
WO2011093164A1 (ja) * 2010-01-29 2011-08-04 Jsr株式会社 電気化学デバイス
JP2015133292A (ja) * 2014-01-15 2015-07-23 シチズンホールディングス株式会社 扁平型二次電池

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020202120A (ja) * 2019-06-12 2020-12-17 セイコーインスツル株式会社 電極の製造方法および電極と電極積層構造体および電気化学セル
JP7288811B2 (ja) 2019-06-12 2023-06-08 セイコーインスツル株式会社 電極の製造方法および電極と電極積層構造体および電気化学セル
WO2021006161A1 (ja) * 2019-07-11 2021-01-14 株式会社村田製作所 二次電池

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