JP2019102140A - Manufacturing method for battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第1電極板及び第2電極板がセパレータを介して交互に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。 The present invention relates to a method of manufacturing a battery including a stacked electrode assembly in which a plurality of first electrode plates and second electrode plates are alternately stacked via a separator.
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。 As an electrode body of batteries, such as a lithium ion secondary battery, the laminated-type electrode body which laminated | stacked multiple positive electrode plates and negative electrode plates which make rectangular shape etc. alternately via the separator is known. Such a stacked electrode assembly is manufactured, for example, by the following method. That is, the first separator and the second separator are brought into close contact with both main surfaces of the negative electrode plate to form a composite of these. Thereafter, the composite and the positive electrode plate are brought into close contact with each other to form an integrated electrode laminate in which the first separator, the negative electrode plate, the second separator, and the positive electrode plate are laminated in this order.
その後、この電極積層体を複数積み重ねて電極体を形成する。その際、既に複数の電極積層体を積み重ねた電極積層体群において、電極積層体同士の間で位置ズレが生じるのを防止するべく、上方から電極積層体群の四隅近傍をそれぞれツメで押さえながら、次の新たな電極積層体を積み重ねる手法が知られている(特許文献1の図6,図9,図18〜図23等を参照)。 Thereafter, a plurality of the electrode stacks are stacked to form an electrode body. At that time, in the electrode stack group in which a plurality of electrode stacks are already stacked, in order to prevent positional deviation between the electrode stacks, pressing near the four corners of the electrode stack group from above with claws The method of stacking the following new electrode laminated body is known (refer FIG. 6, FIG. 9, FIG. 18-FIG. 23 grade | etc., Of patent document 1).
具体的には、電極積層体群をツメで押さえた状態で、その上から新たな電極積層体を積み重ねる。すると、ツメの上にも電極積層体が重なるので、ツメは電極積層体同士の間(電極積層体群と新たに積み重ねた電極積層体との間)に挟まれた状態となる(特許文献1の図19等を参照)。その後、ツメを電極積層体同士の間から抜いて、上方に移動させ、この新たに積み重ねた電極積層体を含む電極積層体群を上方から押さえる(特許文献1の図20〜図22等を参照)。これを繰り返して電極体を形成する。 Specifically, a new electrode stack is stacked on the electrode stack group while holding the electrode stack group with a claw. Then, since the electrode stacks also overlap on the claws, the claws are sandwiched between the electrode stacks (between the electrode stack group and the electrode stack newly stacked) (Patent Document 1). See Figure 19 of Thereafter, the claws are pulled out from between the electrode stacks, moved upward, and the electrode stack group including the newly stacked electrode stack is pressed from above (see, for example, FIGS. ). This is repeated to form an electrode body.
しかしながら、特許文献1の手法では、上述のように、新たな電極積層体を積み重ねた後、ツメを電極積層体同士の間から抜いて移動させるため、その際にツメにより上側或いは下側の電極積層体が傷付くおそれがある。
However, in the method of
この問題を解決する手法として、電極積層体群に新たな電極積層体を積み重ねた後、これを積層方向に全面プレスして、この新たな電極積層体を電極積層体群に密着させることにより、電極積層体群において電極積層体同士の間に位置ズレが生じるのを防止しつつ、電極積層体の積み重ねを繰り返すことが考えられる。しかし、この手法は、電極積層体群を十分な圧力で全面プレスするためには、大型なプレス装置が必要となる上、プレスの速度が遅くなりがちであり、電極体及び電池の製造コストが高くなる点で好ましくない。 As a method of solving this problem, after stacking a new electrode stack on an electrode stack group, the entire electrode stack is pressed in the stacking direction to bring the new electrode stack into close contact with the electrode stack group. It is conceivable to repeat stacking of electrode stacks while preventing occurrence of positional deviation between the electrode stacks in the electrode stack group. However, this method requires a large-sized pressing device to fully press the electrode stack group at a sufficient pressure, and the speed of pressing tends to be slow, and the production cost of the electrode body and battery It is not preferable because it becomes high.
そこで、本発明者は、新たな電極積層体を積み重ねた後、この新たな電極積層体の一部のみを積層方向に押圧することよって、この新たな電極積層体を電極積層体群に密着させることを検討した。しかしながら、この手法で製造すると、電極積層体群は、電極積層体の拡がり方向の同じ部位を繰り返し積層方向に押圧されるため、被押圧部とその周囲の部分との境界部分で、電極積層体をなす各電極板及びセパレータが大きく変形しがちである。その結果、この変形した部位で伝導イオンの透過性が変化するなどして、電池性能が低下するおそれがあった。 Therefore, after stacking a new electrode stack, the present inventor brings the new electrode stack into close contact with the electrode stack group by pressing only a part of the new electrode stack in the stacking direction. We considered that. However, when manufactured by this method, since the electrode laminate group is repeatedly pressed in the laminating direction at the same portion in the spreading direction of the electrode laminate, the electrode laminate is formed at the boundary between the pressed portion and the surrounding portion. The electrode plates and separators that make up the As a result, there is a possibility that the battery performance may be deteriorated due to the change of the permeability of the conductive ion at the deformed portion.
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、電極体を形成する際に、積み重なった電極積層体群において電極積層体同士の間に位置ズレが生じるのを防止しながらも、電極積層体が傷付いたり、電極積層体(これをなす各電極板及びセパレータ)の一部が大きく変形するのを抑制し、低コストで電極体をひいては電池を製造できる電池の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the present situation, and in forming the electrode body, the electrodes are prevented from causing positional displacement between the electrode stacks in the stacked electrode stack group. Provided is a method of manufacturing a battery capable of manufacturing an electrode body at a low cost and, consequently, a battery by suppressing the damage of the laminate and a large deformation of a part of the electrode laminate (each electrode plate and the separators forming the electrode laminate). The purpose is
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を、複数積み重ねてなる積層型の電極体を備える電池の製造方法であって、新たな上記電極積層体の上記第1セパレータが、既に複数の上記電極積層体が積み重なった電極積層体群の最上層に位置する上記第2電極板に密着するように、上記新たな電極積層体を上記電極積層体群に積み重ねるのを繰り返して、上記電極体を形成する積み重ね工程を備え、上記積み重ね工程は、上記新たな電極積層体を上記電極積層体群に積み重ねた後、次の新たな上記電極積層体を積み重ねる前に、上記新たな電極積層体の一部である被押圧部を外部から積層方向に押圧して、上記新たな電極積層体を上記電極積層体群に密着させる密着工程を有し、上記密着工程は、上記電極積層体群をなす複数の上記電極積層体のうち、上記新たな電極積層体と接する先の電極積層体において、既に押圧された上記被押圧部とは、上記積層方向に少なくとも一部が重ならない部位を、上記新たな電極積層体の上記被押圧部として、上記新たな電極積層体を押圧する電池の製造方法である。 One aspect of the present invention for solving the above problems is that a plurality of electrode stacks in which a first separator, a first electrode plate, a second separator, and a second electrode plate are stacked and integrated in this order are stacked. The first separator of the new electrode stack is located in the uppermost layer of the electrode stack group in which a plurality of the electrode stacks are already stacked. The step of stacking the new electrode stack on the group of electrode stacks is repeated so as to be in close contact with the second electrode plate to form the electrode body, and the step of stacking includes the step of stacking the new electrode stack. After stacking the body on the group of electrode stacks, pressing the pressed portion which is a part of the new electrode stack from the outside in the stacking direction, before stacking the next new electrode stack, New electrode laminate The method further includes an adhesion step of closely adhering to the electrode stack group, wherein the adhesion step is performed in the electrode stack of the plurality of electrode stacks forming the electrode stack group in a portion in contact with the new electrode stack, The method for manufacturing a battery, in which a portion to which at least a portion does not overlap in the stacking direction is the portion to which at least a part does not overlap with the pressed portion as the pressed portion of the new electrode stack. It is.
上述の電池の製造方法では、複数の電極積層体を積み重ねて電極体を形成する積み重ね工程において、新たな電極積層体を電極積層体群に積み重ねた後、次の新たな電極積層体を積み重ねる前に、新たな電極積層体の一部(被押圧部)を押圧して、新たな電極積層体を電極積層体群に密着させる。このようにすることで、積み重ね済みの電極積層体群において電極積層体同士の間に位置ズレが生じるのを防止しながらも、特許文献1の手法のように、ツメで電極積層体が傷付くことを防止できる。また、新たな電極積層体を全面プレスするのではなく、新たな電極積層体の一部のみを押圧するため、押圧装置を小型化したり、生産速度を上げることができ、低コストで電極体をひいては電池を製造できる。
In the above-described battery manufacturing method, in the stacking step of stacking a plurality of electrode stacks to form an electrode body, a new electrode stack is stacked on an electrode stack group and then the next new electrode stack is not stacked. Then, a part of the new electrode stack (pressed portion) is pressed to bring the new electrode stack into close contact with the electrode stack group. By doing this, while preventing the occurrence of positional deviation between the electrode stacks in the stacked electrode stack group, the electrode stack is scratched with claws as in the method of
更に、上述の製造方法では、電極積層体群の先の電極積層体において既に押圧された被押圧部とは、積層方向に少なくとも一部が重ならない部位を、新たな電極積層体の被押圧部として、新たな電極積層体を押圧する。これにより、電極積層体群は、電極積層体の拡がり方向の同じ部位が繰り返し積層方向に押圧されるのを抑制でき、電極積層体(これをなす各電極板及びセパレータ)の一部が大きく変形するのを抑制できる。 Furthermore, in the above-described manufacturing method, a portion to which at least a portion does not overlap in the stacking direction is a portion to which the pressed portion already pressed in the previous electrode stack of the electrode stack group belongs. And press the new electrode stack. Thereby, in the electrode laminate group, the same portion in the spreading direction of the electrode laminate can be suppressed from being repeatedly pressed in the laminating direction, and a part of the electrode laminate (each electrode plate and separators forming the electrode laminate is largely deformed) You can suppress it.
「電極積層体群の先の電極積層体において既に押圧された被押圧部とは積層方向に少なくとも一部が重ならない部位を、新たな電極積層体の被押圧部として、新たな電極積層体を押圧する」具体的な手法としては、例えば、直前に積層された先の電極積層体の被押圧部と新たな電極積層体の被押圧部とが積層方向に全く重ならないように、新たな電極積層体の被押圧部を変えていく手法が挙げられる。この場合、電極体が形成されるまでのすべての電極積層体の被押圧部が積層方向に全く重ならないように各被押圧部の位置を変えてもよいし、一部で積層方向に重なる(例えば、2ヶ目の電極積層体の被押圧部と4ヶ目の電極積層体の被押圧部とが一部または全部で積層方向に重なる)ようにしてもよい。
或いは、直前に積層された先の電極積層体の被押圧部と新たな電極積層体の被押圧部とが一部で積層方向に重ならないように、新たな電極積層体の被押圧部を変えていく手法も挙げられる。この場合、新たな電極積層体の被押圧部を直前に積層された先の電極積層体の被押圧部から少しずつズラしていく手法が挙げられる。
なお、「被押圧部」は、単数でも複数でもよい。即ち、電極積層体のうち一箇所の部位のみを被押圧部としてもよいし、電極積層体のうち複数の部位を被押圧部としてもよい。
"A new electrode laminate is used as a portion to be pressed of a new electrode laminate, in a portion where at least a portion does not overlap with the pressed portion in the previous electrode laminate of the electrode laminate group in the stacking direction. As a specific method of “pressing”, for example, a new electrode such that the pressed portion of the previous electrode stack laminated immediately before and the pressed portion of the new electrode stack do not overlap at all in the stacking direction. The method of changing the to-be-pressed part of a laminated body is mentioned. In this case, the positions of the pressed portions may be changed so that the pressed portions of all the electrode stacks until the electrode body is not overlapped at all in the stacking direction, or partially overlap in the stacking direction ( For example, the pressed portion of the second electrode stack and the pressed portion of the fourth electrode stack may partially or entirely overlap in the stacking direction.
Alternatively, the pressed portion of the new electrode stack is changed so that the pressed portion of the previous electrode stack stacked immediately before and the pressed portion of the new electrode stack do not partially overlap in the stacking direction. There is also a way to In this case, there is a method of shifting the pressed portion of the new electrode stack little by little from the pressed portion of the previous electrode stack stacked immediately before.
In addition, "a pressed portion" may be singular or plural. That is, only one part of the electrode laminate may be used as the pressed part, or a plurality of parts of the electrode laminate may be used as the pressed part.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。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及び図2に、本実施形態に係る電池1の斜視図及び断面図を示す。また、図3に電池1に収容される電極体20の断面図を、図4に電極体20を構成する電極積層体30の断面図を示す。なお、以下では、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1及び図2に示す方向と定めて説明する。また、電極体20の縦方向EH、横方向FH及び積層方向GHを、図3及び図2に示す方向と定めて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show a perspective view and a cross-sectional view of a
電池1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である。この電池1は、直方体箱状で金属からなる電池ケース10と、この内部に収容された電極体20と、電池ケース10に支持された正極端子部材70及び負極端子部材80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。
The
正極端子部材70は、電池ケース10内で電極体20のうち各正極板(第2電極板)31の正極露出部31mに接続し導通する一方、電池ケース10のケース蓋部材13を貫通して電池外部まで延びている。また、負極端子部材80は、電池ケース10内で電極体20のうち各負極板(第1電極板)41の負極露出部41m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。
The positive
電極体20(図3参照)は、概略直方体状であり、矩形状の正極板31及び矩形状の負極板41が矩形状のセパレータ(第1セパレータ51及び第2セパレータ61)を介して交互に複数積層された積層型の電極体である。この電極体20は、後述するように、第1セパレータ51、負極板41、第2セパレータ61及び正極板31がこの順に積層された電極積層体30(図4参照)を、複数積層して一体化したものである。
The electrode body 20 (see FIG. 3) has a substantially rectangular parallelepiped shape, and the rectangular
このうち正極板31は、矩形状のアルミニウム箔からなる正極集電箔32の両主面に、正極活物質を含む正極活物質層33,33を矩形状にそれぞれ設けてなる。正極板31のうち、図3及び図4中、左側の端部は、厚み方向(図3及び図4中、上下方向)に正極活物質層33が存在せず、正極集電箔32が厚み方向に露出した正極露出部31mとなっている。
負極板41は、矩形状の銅箔からなる負極集電箔42の両主面に、負極活物質を含む負極活物質層43,43を矩形状にそれぞれ設けてなる。負極板41のうち、図3及び図4中、右側の端部は、厚み方向(図3及び図4中、上下方向)に負極活物質層43が存在せず、負極集電箔42が厚み方向に露出した負極露出部41mとなっている。
Among them, the
The
第1セパレータ51は、正極板31とその上に配置された負極板41にそれぞれ密着した状態で、これらの正極板31と負極板41との間に介在している。この第1セパレータ51は、矩形板状でポリエチレンの多孔質膜からなるセパレータ本体52と、このセパレータ本体52の両主面に全面にわたりそれぞれ形成された多孔質の密着層53,53とからなる。この密着層53は、ポリエチレン粒子と、このポリエチレン粒子同士及びポリエチレン粒子とセパレータ本体52とを結着する結着剤とからなる。
The
第2セパレータ61は、負極板41とその上に配置された正極板31にそれぞれ密着した状態で、これらの負極板41と正極板31との間に介在している。この第2セパレータ61も、矩形板状でポリエチレンの多孔質膜からなるセパレータ本体62と、このセパレータ本体62の両主面に全面にわたりそれぞれ形成された多孔質の密着層63,63とからなる。この密着層63も、ポリエチレン粒子と結着剤とからなる。
The
次いで、上記電池1の製造方法について説明する(図5〜図8参照)。まず、「帯状正極板形成工程S1」において、切断により矩形状の正極板31となる帯状正極板31x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32を用意し、その一方の主面に、正極活物質を含む正極ペーストを塗布し、加熱乾燥させて正極活物質層33を形成する。また、正極集電箔32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33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33,33の密度を高める。これにより、帯状正極板31xが形成される。
Then, the manufacturing method of the said
また別途、「帯状負極板形成工程S2」を行って、切断により矩形状の負極板41となる帯状負極板41xを形成する。即ち、帯状の銅箔からなる負極集電箔42を用意し、その一方の主面に、負極活物質を含む負極ペーストを塗布し、加熱乾燥させて負極活物質層43を形成する。また、負極集電箔42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43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43,43の密度を高める。これにより、帯状負極板41xが形成される。
In addition, separately, “strip-shaped negative electrode plate forming step S2” is performed to form a strip-shaped
また別途、「帯状第1セパレータ形成工程S3」を行って、切断により矩形状の第1セパレータ51となる帯状第1セパレータ51x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セパレータ本体52を用意し、このセパレータ本体52の一方の主面に、ポリエチレン粒子及び結着剤を分散媒にさせた分散液を塗布し、加熱乾燥させて、密着層53を形成する。また、セパレータ本体52の反対側の主面にも同様に上記分散液を塗布し、加熱乾燥させて密着層53を形成する。これにより、帯状第1セパレータ51xが形成される。
In addition, separately, “strip-shaped first separator forming step S3” is performed to form a strip-shaped
また別途、「帯状第2セパレータ形成工程S4」を行って、切断により矩形状の第2セパレータ61となる帯状第2セパレータ61xを形成する。即ち、帯状第1セパレータ形成工程S3と同様に、セパレータ本体62の一方の主面に、前述のポリエチレン粒子等を含む分散液を塗布し、加熱乾燥させて、密着層63を形成する。また、セパレータ本体52の反対側の主面にも同様に上記分散液を塗布し、加熱乾燥させて密着層63を形成する。これにより、帯状第2セパレータ61xが形成される。
Further, separately, the “strip second separator forming step S4” is performed to form a
次に、これら帯状正極板31x、帯状負極板41x、帯状第1セパレータ51x及び帯状第2セパレータ61xを用いて、電極体製造装置100により電極体20を形成する。
まず、電極体製造装置100について説明する(図6参照)。この電極体製造装置100は、負極板供給部110と、第1セパレータ供給部120と、第2セパレータ供給部130と、正極板供給部140と、正極板切断部150と、第1ロールプレス部160と、第2ロールプレス部170と、積層体切断部180と、積層部190とを備える。
Next, an
First, the electrode
このうち負極板供給部110には、巻出ロール111に巻かれた帯状負極板41xが取り付けられており、この負極板供給部110から帯状負極板41xが長手方向EX(図6中、左右方向)に送り出されるようになっている。
負極板供給部110の下方には、第1セパレータ供給部120が配置されている。この第1セパレータ供給部120には、巻出ロール121に巻かれた帯状第1セパレータ51xが取り付けられており、この第1セパレータ供給部120から帯状第1セパレータ51xが長手方向EXに送り出されるようになっている。
また、負極板供給部110の上方には、第2セパレータ供給部130が配置されている。この第2セパレータ供給部130には、巻出ロール131に巻かれた帯状第2セパレータ61xが取り付けられており、この第2セパレータ供給部130から帯状第2セパレータ61xが長手方向EXに送り出されるようになっている。
Among them, a strip-like
Below the negative electrode
Further, the second
正極板供給部140には、巻出ロール141に巻かれた帯状正極板31xが取り付けられており、この正極板供給部140から帯状正極板31xが長手方向EXに送り出されるようになっている。
正極板供給部140の下流には、正極板切断部150が配置されている。この正極板切断部150は、帯状正極板31xを長手方向EXに所定間隔毎に切断して、矩形状の正極板31を形成する部位である。
A strip-like
The positive electrode
第1ロールプレス部160は、帯状第1セパレータ51x、帯状負極板41x及び帯状第2セパレータ61x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160は、第1プレスロール161と、これに間隙を介して平行に配置された第2プレスロール163とを有する。これら第1プレスロール161と第2プレスロール163との間隙において、帯状第1セパレータ51x、帯状負極板41x及び帯状第2セパレータ61xを長手方向EXに連続的に加圧し一体化させて、帯状複合体25xを形成する。
The first
第2ロールプレス部170は、第1ロールプレス部160の下流に配置されている。この第2ロールプレス部170は、帯状複合体25x及び矩形状に切断された正極板31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170は、第3プレスロール171と、これに間隙を介して平行に配置された第4プレスロール173とを有する。これら第3プレスロール171と第4プレスロール173との間隙において、帯状複合体25x及び正極板31を連続的に加圧し一体化させて、帯状電極積層体30xを形成する。
The second
積層体切断部180は、第2ロールプレス部170の下流に配置されている。この積層体切断部180は、帯状電極積層体30xを長手方向EXに所定間隔毎に切断して、矩形状の電極積層体30を形成する部位である。
The
積層部190は、複数の電極積層体30を積み重ねて電極体20を形成する部位であり、電極積層体30を載置する平坦な載置台191を有する。また、積層部190は、積み重ねた電極積層体30の一部である被押圧部30pを上方から積層方向GHに押圧する押圧装置200を備える(図6〜図8参照)。この押圧装置200は、2つの円柱状の加圧部210と、これらの加圧部210を支持する支持部220と、支持部220の中心に固定された中心軸230と、中心軸230を回動可能でかつ中心軸230を上下に移動可能な移動機構240とを有する。
The stacked
このうち、2つの加圧部210は、それぞれ、先端部210sが半球状とされた円柱状をなし、加圧部210が積層方向GHと平行となるように、かつ、加圧部210同士が所定間隔を空けた状態で支持部220に取り付けられている。
移動機構240は、中心軸230を回動可能に、かつ中心軸230を上下に(積層方向GHに)移動可能に構成されている。移動機構240により中心軸230が回動すると、中心軸230に固定された支持部220及び支持部220に固定された各加圧部210が、電極積層体30の拡がり方向IH(縦方向EH及び横方向FH)に回動する。これにより、加圧部210によって電極積層体30を押圧する部位(被押圧部30p)を拡がり方向IHに変更できる。また、移動機構240により中心軸230が上下に(積層方向GHに)移動すると、支持部220及び各加圧部210も上下に(積層方向GHに)移動する。これにより、加圧部210の先端部210sで、積み重ねた電極積層体30の一部(被押圧部30p)を上方から積層方向GHに押圧できる。
Among these, each of the two
The moving
この電極体製造装置100を用いた電極体20の形成に当たっては、まず「帯状複合体形成工程S5」(図5参照)において、帯状第1セパレータ51x、帯状負極板41x及び帯状第2セパレータ61xがこの順に積層されて一体化された帯状複合体25xを形成する。具体的には、負極板供給部110から搬送された帯状負極板41x、第1セパレータ供給部120から搬送され帯状第1セパレータ51x、及び、第2セパレータ供給部130から搬送された帯状第2セパレータ61xは、それぞれ第1ロールプレス部160に向かう。
In forming the
そして、第1ロールプレス部160の第1プレスロール161と第2プレスロール163との間隙KG1で、帯状第1セパレータ51xと帯状第2セパレータ61xとの間に帯状負極板41xが重なった状態で、これらを長手方向EXに連続的に加圧して一体化させる。これにより、帯状第1セパレータ51x、帯状負極板41x及び帯状第2セパレータ61xが互いに密着した帯状複合体25xが形成される。
Then, in a state in which the strip-shaped
またこれと並行して、「帯状正極板切断工程S6」を行う。即ち、正極板切断部150により、帯状正極板31xを長手方向EXに所定間隔W1毎に切断して、矩形状の正極板31を得る。
At the same time, the "strip-like positive electrode plate cutting step S6" is performed. That is, the strip-like
次に、「帯状電極積層体形成工程S7」において、帯状複合体25xと矩形状の正極板31とが一体化された帯状電極積層体30xを得る。具体的には、帯状複合体25xの帯状第2セパレータ61xの上に、矩形状に切断された正極板31を重ねる。そして、これら帯状複合体25x及び正極板31を、第2ロールプレス部170の第3プレスロール171と第4プレスロール173との間隙KG2で加圧して一体化させる。これにより、帯状複合体25xと正極板31とが密着した帯状電極積層体30xが形成される。
Next, in the “strip electrode stack forming step S7”, a
その後、「帯状電極積層体切断工程S8」において、積層体切断部180により、帯状電極積層体30xを長手方向EXに所定間隔W2(W2>W1)毎に切断して、矩形状の電極積層体30を得る。この電極積層体30は、図4に示したように、第1セパレータ51、負極板41、第2セパレータ61及び正極板31が、この順に積層されて一体化されている。
Thereafter, in the “strip electrode stack cutting step S8”, the
次に、「積み重ね工程S9」において、新たな電極積層体30(n+1)の第1セパレータ51が、既に複数(nヶ)の電極積層体30(1〜n)が積み重なった電極積層体群30zの最上層に位置する正極板31に密着するように、新たな電極積層体30(n+1)を電極積層体群30zに積み重ねるのを繰り返して、電極体20を形成する(図7及び図8参照)。
具体的には、まず、nヶの電極積層体30(1〜n)からなる電極積層体群30zの上に、即ち、電極積層体群30zのうち、直前に積み重ねたnヶ目の電極積層体30(n)の上に、新たな(n+1)ヶ目の電極積層体30(n+1)を位置合わせして載せる(載置工程S10)。
Next, in “stacking step S9”, an electrode stack in which the
Specifically, first, on the
その後、新たな(n+1)ヶ目の電極積層体30(n+1)の一部である被押圧部30p(n+1)を積層方向GHに押圧して、新たな(n+1)ヶ目の電極積層体30(n+1)を、電極積層体群30zの最上部のnヶ目の電極積層体30(n)に密着させる(密着工程S11)。具体的には、押圧装置200の移動機構240で中心軸230を下降させることにより、中心軸230に固定された支持部220及び各加圧部210を下降させて、各加圧部210の半球状の先端部210sで電極積層体30(n+1)の一部である2つの被押圧部30p(n+1)を積層方向GHにそれぞれ押圧する。そして、新たな(n+1)ヶ目の電極積層体30(n+1)を電極積層体群30zのnヶ目の電極積層体30(n)に密着させる。
Thereafter, the pressed
その際、電極積層体群30zのうち、最上層のnヶ目の電極積層体30(n)において、既に押圧された被押圧部30p(n)とは、積層方向GHに一部が重ならない部位を、新たな(n+1)ヶ目の電極積層体30(n+1)の被押圧部30p(n+1)とする。なお、図7及び図8においては、新たな(n+1)ヶ目の電極積層体30(n+1)において、加圧部210により被押圧部30p(n+1)を押圧する様子を実線で示してある。
At this time, in the n-th electrode stack 30 (n) of the uppermost layer in the electrode stack 30f, a portion does not partially overlap with the pressed
具体的には、押圧装置200の移動機構240で中心軸230を図7中、時計回りに回動させることにより、中心軸230に固定された支持部220及び各加圧部210を、電極積層体30の拡がり方向IHに、図7中、時計回りに回動させる。これにより、各加圧部210の拡がり方向IHの位置が変更される。その後、前述のように、各加圧部210をそれぞれ下降させて、(n+1)ヶ目の電極積層体30(n+1)の一部である被押圧部30p(n+1)を積層方向GHに押圧する。これにより、(n+1)ヶ目の電極積層体30(n+1)の被押圧部30p(n+1)を、nヶ目の電極積層体30(n)の被押圧部30p(n)から少しずらして、(n+1)ヶ目の電極積層体30(n+1)を押圧できる。
Specifically, by rotating the
その後は、上述の載置工程S10及び密着工程S11を繰り返し行って、電極体20を形成する。その後、この電極体20を平面プレスして、電極積層体30同士が全面にわたり互いに密着した電極体20を形成する。
Thereafter, the mounting step S10 and the adhesion step S11 described above are repeated to form the
次に、「組立工程S12」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70及び負極端子部材80を固設する(図1及び図2参照)。その後、電極体20のうち複数の正極板31の正極露出部31m同士を互いに重ねて、これに正極端子部材70を溶接すると共に、電極体20のうち複数の負極板41の負極露出部41m同士を互いに重ねて、これに負極端子部材80を溶接する。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。
Next, the
以上で説明したように、電池1の製造方法では、複数の電極積層体30を積み重ねて電極体20を形成する積み重ね工程S9において、新たな電極積層体30(n+1)を電極積層体群30zに積み重ねた後、次の新たな電極積層体30(n+2)を重ねる前に、新たな電極積層体30(n+1)の一部である被押圧部30p(n+1)を押圧して、新たな電極積層体30(n+1)を電極積層体群30zに密着させる。このようにすることで、積み重ね済みの電極積層体群30zにおいて電極積層体30(1〜n)同士の間に位置ズレが生じるのを防止しながらも、電極積層体30が傷付くことを防止できる。また、新たな電極積層体30(n+1)を全面プレスするのではなく、新たな電極積層体30(n+1)の一部(被押圧部30p(n+1))のみを押圧するため、押圧装置200を小型化したり、生産速度を上げることができ、低コストで電極体20をひいては電池1を製造できる。
As described above, in the method of manufacturing the
ここで、図9及び図10に比較形態として、積み重ね工程S9において、電極積層体30の拡がり方向IH(縦方向EH及び横方向FH)の同じ部位(被押圧部30p)が繰り返し積層方向GHに押圧される場合を示す。この比較形態では、拡がり方向IHの位置が固定された4つ加圧部210により、電極積層体30の四隅近傍の所定位置(4つの被押圧部30p)を積層方向GHにそれぞれ上述の実施形態と同じ押圧力で押圧する。このように電極積層体30の被押圧部30pが積層方向GHに重なると、被押圧部30pとその周囲の部分との境界部分30rで、電極積層体30をなす正極板31、第2セパレータ61、負極板41及び第1セパレータ51が大きく変形する。すると、このようにして形成した電極体20を用いた電池1において、この変形した部位(境界部分30r)でリチウムイオンの透過性が変化するなどして、電池性能が低下することがある。
Here, as a comparative embodiment in FIGS. 9 and 10, in the stacking step S9, the same portion (pressed
これに対し、本実施形態の電池1の製造方法では、電極積層体群30zの最上部の先の電極積層体30(n)において既に押圧された被押圧部30p(n)とは積層方向GHに一部が重ならない部位を、新たな電極積層体30(n+1)の被押圧部30p(n+1)として、新たな電極積層体30を押圧する(図7及び図8参照)。これにより、電極積層体群30zは、電極積層体30の拡がり方向IH(縦方向EH及び横方向FH)の同じ部位が繰り返し積層方向GHに押圧されるのを抑制でき、電極積層体30(これをなす正極板31、第2セパレータ61、負極板41及び第1セパレータ51)の一部が大きく変形するのを抑制できる。
On the other hand, in the method of manufacturing the
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。
例えば、実施形態では、本発明における第1電極板を負極板41とし、第2電極板を正極板31として説明したが、これに限られない。例えば、第1電極板を正極板31とし、第2電極板を負極板41とすることもできる。
Although the present invention has been described above with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the scope of the invention.
For example, in the embodiment, the first electrode plate in the present invention is described as the
また、実施形態では、直前に積層された先の電極積層体30(n)の被押圧部30p(n)と新たな電極積層体30(n+1)の被押圧部30p(n+1)とが一部で積層方向GHに重ならないように、新たな電極積層体30(n+1)の被押圧部30p(n+1)を少しずつズラしていく手法を例示したが、これに限られない。例えば、直前に積層された先の電極積層体30(n)の被押圧部30p(n)と新たな電極積層体30(n+1)の被押圧部30p(n+1)とが積層方向GHに全く重ならないように、新たな電極積層体30(n+1)の被押圧部30p(n+1)を変更してもよい。この場合、電極体20が形成されるまでのすべての電極積層体30の被押圧部30pが積層方向GHに全く重ならないように各被押圧部30pの位置を変えてもよいし、一部で積層方向GHに重なるようにしてもよい。
In the embodiment, the pressed
また、実施形態では、2つの加圧部210を用いて電極積層体30の一部(被押圧部30p)を押圧する場合(被押圧部30pが2つの部位からなる場合)を例示したが、これに限られない。例えば、1つの加圧部210を用いて電極積層体30の一部(被押圧部30p)を押圧してもよいし(この場合、被押圧部30pは1つの部位のみからなる)、3つ以上の加圧部210を用いて電極積層体30の一部(被押圧部30p)を押圧してもよい(この場合、被押圧部30pは3つ以上の部位からなる)。
Further, in the embodiment, the case where the part (the pressed
例えば、1つの加圧部210で電極積層体30を押圧する場合でも、実施形態のように、先の電極積層体30(n)の被押圧部30p(n)と新たな電極積層体30(n+1)の被押圧部30p(n+1)とが一部で積層方向GHに重ならないように、新たな電極積層体30(n+1)の被押圧部30p(n+1)を少しずつズラしていく手法を採用できる。また、先の電極積層体30(n)の被押圧部30p(n)と新たな電極積層体30(n+1)の被押圧部30p(n+1)とが積層方向GHに全く重ならないように、新たな電極積層体30(n+1)の被押圧部30p(n+1)を変更する手法を採用してもよい。
For example, even when pressing the
また、実施形態では、先端部210sが半球状である形態の加圧部210を用いて、電極積層体30の一部(被押圧部30p)を押圧したが、加圧部の形態はこれに限られない。例えば、かまぼこ状(長手方向に直交する断面が半円状)をなす加圧部を用いて、電極積層体30の一部(被押圧部30p)を押圧してもよい。
Further, in the embodiment, a part (the
また、実施形態では、第1セパレータ51及び第2セパレータ61として、セパレータ本体52,62の両主面に、ポリエチレン粒子及び結着剤からなる密着層53,63をそれぞれ設けたセパレータを例示したが、密着層53,63はポリエチレン粒子及び結着剤からなるものに限られない。例えば、密着層53,63を結着剤のみから形成することもできる。この場合、電極体20を構成した状態において(図3参照)、負極板41と第1セパレータ51とは密着層53により接着すると共に、負極板41と第2セパレータ61とは密着層63により接着する。また、正極板31と第1セパレータ51とは密着層53により接着すると共に、正極板31と第2セパレータ61とは密着層63により接着する。
Further, in the embodiment, as the
1 電池
20 電極体
30,30(n) 電極積層体
30p,30p(n) 被押圧部
30z 電極積層体群
31 正極板(第2電極板)
41 負極板(第1電極板)
51 第1セパレータ
61 第2セパレータ
100 電極体製造装置
190 積層部
200 押圧装置
210 加圧部
EH 縦方向
FH 横方向
GH 積層方向
IH 拡がり方向
KG1,KG2 間隙
W1,W2 所定間隔
S1 帯状正極板形成工程
S2 帯状負極板形成工程
S3 帯状第1セパレータ形成工程
S4 帯状第2セパレータ形成工程
S5 帯状複合体形成工程
S6 帯状正極板切断工程
S7 帯状電極積層体形成工程
S8 帯状電極積層体切断工程
S9 積み重ね工程
S10 載置工程
S11 密着工程
S12 組立工程
DESCRIPTION OF
41 Negative plate (first electrode plate)
51
Claims (1)
新たな上記電極積層体の上記第1セパレータが、既に複数の上記電極積層体が積み重なった電極積層体群の最上層に位置する上記第2電極板に密着するように、上記新たな電極積層体を上記電極積層体群に積み重ねるのを繰り返して、上記電極体を形成する積み重ね工程を備え、
上記積み重ね工程は、
上記新たな電極積層体を上記電極積層体群に積み重ねた後、次の新たな上記電極積層体を積み重ねる前に、上記新たな電極積層体の一部である被押圧部を外部から積層方向に押圧して、上記新たな電極積層体を上記電極積層体群に密着させる密着工程を有し、
上記密着工程は、
上記電極積層体群をなす複数の上記電極積層体のうち、上記新たな電極積層体と接する先の電極積層体において、既に押圧された上記被押圧部とは、上記積層方向に少なくとも一部が重ならない部位を、上記新たな電極積層体の上記被押圧部として、上記新たな電極積層体を押圧する
電池の製造方法。 A manufacturing method of a battery including a laminated electrode body in which a plurality of electrode laminates in which a first separator, a first electrode plate, a second separator, and a second electrode plate are laminated and integrated in this order are stacked. ,
The new electrode laminate such that the first separator of the new electrode laminate is in close contact with the second electrode plate positioned in the uppermost layer of the electrode laminate group in which a plurality of the electrode laminates are already stacked. Repeatedly stacking the electrode stacks on the electrode stack group to form the electrode body,
The above stacking process is
After stacking the new electrode stack on the electrode stack group and before stacking the next new electrode stack, the pressed portion which is a part of the new electrode stack is externally applied in the stacking direction A pressing step of pressing the new electrode laminate into contact with the electrode laminate group by pressing;
The above adhesion process is
Among the plurality of electrode laminates forming the electrode laminate group, in the electrode laminate at a point in contact with the new electrode laminate, at least a portion of the pressed portion already pressed in the lamination direction is The manufacturing method of the battery which presses the said new electrode laminated body as a to-be-pressed part of the said new electrode laminated body the site | part which does not overlap.
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