JP2020119875A - Secondary battery and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、二次電池及びその製造方法に関する。 The present disclosure relates to a secondary battery and a manufacturing method thereof.
リチウムイオン二次電池等の二次電池は、正極板及び負極板を含む電極体を電解質とともに電池ケース内に収容した構造を有している。電極体を構成する正極板及び負極板は、それぞれ金属製の芯体の表面に活物質層が形成されている。そして、正極板及び負極板のそれぞれに設けられた芯体露出部は、集電体を介して、電池ケースに取り付けられた端子と電気的に接続されている。 A secondary battery such as a lithium ion secondary battery has a structure in which an electrode body including a positive electrode plate and a negative electrode plate is housed together with an electrolyte in a battery case. Each of the positive electrode plate and the negative electrode plate forming the electrode body has an active material layer formed on the surface of a metal core body. The exposed core portions provided on each of the positive electrode plate and the negative electrode plate are electrically connected to a terminal attached to the battery case via a current collector.
芯体と集電体とを接合する方法として、超音波接合により接合する方法が知られている。超音波接合は、積層された芯体と集電体とをホーンとアンビルとで挟み込みながら、超音波による振動エネルギーを接合面に加えることによって行われる。なお、積層された芯体と集電体とを確実に挟み込むために、ホーン及びアンビルの表面には、それぞれ複数の突起部が設けられている。 As a method of joining the core body and the current collector, a method of joining by ultrasonic joining is known. The ultrasonic bonding is performed by applying vibration energy by ultrasonic waves to the bonding surface while sandwiching the laminated core body and current collector with a horn and an anvil. A plurality of protrusions are provided on the surfaces of the horn and the anvil in order to reliably sandwich the laminated core body and current collector.
例えば、特許文献1には、ホーンの表面に設けられた突起部の形状を円弧状にしたり、ホーンの周辺に、突起部が形成されていないマージン領域を設ける方法が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a method in which the shape of the protrusion provided on the surface of the horn is arcuate, or a margin region where the protrusion is not formed is provided around the horn.
本開示の一つの目的は、正極板と負極板の短絡が抑制された二次電池を提供することである。 One object of the present disclosure is to provide a secondary battery in which a short circuit between a positive electrode plate and a negative electrode plate is suppressed.
本開示の一形態の二次電池の製造方法は、
第1電極板と、
前記第1電極板と極性の異なる第2電極板と、
前記第1電極板と前記第2電極板を含む電極体と、
前記第1電極板に電気的に接続された銅又は銅合金製の第1電極集電体と、を備え、
前記第1電極板は、銅又は銅合金製の第1電極芯体と、前記第1電極芯体上に形成された第1電極活物質層を有し、
前記電極体は、前記第1電極芯体が積層された前記第1電極芯体積層部を有し、
前記第1電極芯体積層部が前記第1電極集電体に接合された二次電池の製造方法であって、
前記第1電極芯体積層部と前記第1電極集電体をホーンとアンビルで挟み込み、前記アンビルが前記第1電極集電体と接する状態で、前記第1電極芯体積層部と前記第1電極集電体を超音波接合して接合部を形成する接合工程と、
前記接合工程において前記第1電極集電体において前記アンビルと接していた部分に光硬化性樹脂を塗布する塗布工程と、
前記光硬化性樹脂に光を照射し光硬化性樹脂を硬化させる硬化工程、を有する。
A method of manufacturing a secondary battery according to an aspect of the present disclosure includes
A first electrode plate,
A second electrode plate having a polarity different from that of the first electrode plate;
An electrode body including the first electrode plate and the second electrode plate;
A first electrode current collector made of copper or a copper alloy electrically connected to the first electrode plate,
The first electrode plate has a first electrode core body made of copper or a copper alloy, and a first electrode active material layer formed on the first electrode core body,
The electrode body has the first electrode core body laminated portion in which the first electrode core body is laminated,
A method of manufacturing a secondary battery, wherein the first electrode core laminated portion is joined to the first electrode current collector,
The first electrode core laminated body and the first electrode current collector are sandwiched between a horn and an anvil, and the first electrode core laminated body and the first electrode core laminated body are in contact with the first electrode current collector. A bonding step of ultrasonically bonding the electrode current collector to form a bonding portion;
An applying step of applying a photo-curable resin to a portion of the first electrode current collector that was in contact with the anvil in the joining step;
A curing step of irradiating the photocurable resin with light to cure the photocurable resin.
本願発明者等は、積層された複数の芯体と集電体とを超音波接合により接合した後に、接合部で発生した金属小片(発塵)を調べていたところ、芯体の膜みよりも大きい金属小片が含まれていることに気がついた。その後の詳細な分析から、このような大きさの金属小片は、芯体から剥がれてできたものではなく、集電体から削り取られてできたものであることが分かった。 The inventors of the present application, after joining a plurality of laminated cores and a current collector by ultrasonic bonding, investigated metal pieces (dust) generated at the joints. I also noticed that it contained a large piece of metal. Subsequent detailed analysis revealed that metal pieces of such a size were not scraped off from the core, but scraped off from the current collector.
集電体が銅又は銅合金製である場合、超音波接合の際に集電体から削り取られた金属小片は銅又は銅合金からなる金属小片(銅片、銅合金片)となる。そして、例えば電解液を電池ケース内に注入する際などに、この銅又は銅合金からなる金属小片が正極板上に移動することがある。正極板上に銅又は銅合金からなる金属小片が存在すると、二次電池の充放電により正極板上の銅又は銅合金からなる金属小片が電解液に溶解するとともに、負極板上でデンドライトに成長する虞がある。その結果、デンドライトがセパレータを突き破り、正極板と負極板との間で内部短絡が発生する虞がある。 When the current collector is made of copper or a copper alloy, the metal pieces scraped off from the current collector during ultrasonic bonding are metal pieces made of copper or a copper alloy (copper pieces, copper alloy pieces). Then, for example, when the electrolytic solution is injected into the battery case, the small metal piece made of copper or copper alloy may move onto the positive electrode plate. When a small piece of copper or copper alloy is present on the positive electrode plate, the small piece of copper or copper alloy on the positive electrode plate dissolves in the electrolyte due to charging/discharging of the secondary battery and grows into dendrites on the negative electrode plate. There is a risk of As a result, dendrites may break through the separator, causing an internal short circuit between the positive electrode plate and the negative electrode plate.
本開示の一形態の二次電池の製造方法では、接合工程において第1電極集電体においてアンビルと接していた部分に光硬化性樹脂を塗布し、この光硬化性樹脂に光を照射し光硬化性樹脂を硬化させる。したがって、接合工程において第1電極集電体においてアンビルと接していた部分が光硬化性樹脂で覆われた状態となる。これにより、銅又は銅合金からなる金属小片ないし銅又は銅合金からなる金属小片となりうるバリを光硬化性樹脂で覆うことができる。よって、銅又は銅合金からなる金属小片、あるいは第1電極集電体から脱離した銅又は銅合金からなるバリが、電極体内に移動することを効果的に抑制できる。したがって、負極板上に銅又は銅合金からなるデンドライトが生じることを抑制できる。よって、正極板と負極板の短絡が抑制された二次電池を提供することができる。なお、第1電極板は正極板であってもよいし、負極板であってもよい。 In the method for manufacturing a secondary battery according to an aspect of the present disclosure, a photocurable resin is applied to a portion of the first electrode current collector that is in contact with the anvil in the joining step, and the photocurable resin is irradiated with light to emit light. Cure the curable resin. Therefore, in the joining step, the portion of the first electrode current collector that was in contact with the anvil is covered with the photocurable resin. This makes it possible to cover the burrs, which may be metal pieces made of copper or copper alloy or metal pieces made of copper or copper alloy, with the photocurable resin. Therefore, it is possible to effectively prevent the small metal pieces made of copper or copper alloy or the burrs made of copper or copper alloy detached from the first electrode current collector from moving into the electrode body. Therefore, it is possible to suppress the generation of dendrites made of copper or a copper alloy on the negative electrode plate. Therefore, it is possible to provide a secondary battery in which a short circuit between the positive electrode plate and the negative electrode plate is suppressed. The first electrode plate may be a positive electrode plate or a negative electrode plate.
接合工程において第1電極集電体においてアンビルと接していた部分には、アンビルによる押圧痕である小さな凹凸が形成される。光硬化性樹脂を塗布することにより、光硬化性樹脂が凹凸の小さな隙間に入り込むようにすることができる。また、その状態で光硬化性樹脂を硬化させることにより、第1電極集電体から光硬化性樹脂が外れることが効果的に抑制される。 In the joining step, a small unevenness, which is a pressing mark due to the anvil, is formed in the portion of the first electrode current collector that was in contact with the anvil. By applying the photocurable resin, the photocurable resin can be made to enter the gaps having small irregularities. Further, by curing the photocurable resin in that state, it is possible to effectively prevent the photocurable resin from coming off the first electrode current collector.
本開示の一形態の二次電池は、
第1電極板と、
前記第1電極板と極性の異なる第2電極板と、
前記第1電極板と前記第2電極板を含む電極体と、
前記第1電極板に電気的に接続された銅又は銅合金製の第1電極集電体と、を備え、
前記第1電極板は、銅又は銅合金製の第1電極芯体と、前記第1電極芯体上に形成された第1電極活物質層を有し、
前記電極体は、前記第1電極芯体が積層された前記第1電極芯体積層部を有し、
前記第1電極芯体積層部が前記第1電極集電体に接合された二次電池であって、
前記第1電極集電体において、前記第1電極芯体積層部が接合された面と反対側の面には凹凸形成部が形成され、
前記凹凸形成部の表面には、光硬化性樹脂からなる層が形成されている。
One form of the secondary battery of the present disclosure is
A first electrode plate,
A second electrode plate having a polarity different from that of the first electrode plate;
An electrode body including the first electrode plate and the second electrode plate;
A first electrode current collector made of copper or a copper alloy electrically connected to the first electrode plate,
The first electrode plate has a first electrode core body made of copper or a copper alloy, and a first electrode active material layer formed on the first electrode core body,
The electrode body has the first electrode core body laminated portion in which the first electrode core body is laminated,
A secondary battery in which the first electrode core laminated portion is joined to the first electrode current collector,
In the first electrode current collector, a concavo-convex forming portion is formed on a surface opposite to a surface on which the first electrode core laminated portion is joined,
A layer made of a photocurable resin is formed on the surface of the unevenness forming portion.
本開示の一形態の二次電池の構成であると、正極板と負極板の短絡が抑制された二次電池を提供することができる。 With the configuration of the secondary battery of one embodiment of the present disclosure, a secondary battery in which short circuit between the positive electrode plate and the negative electrode plate is suppressed can be provided.
本開示によれば、正極板と負極板の短絡が抑制された二次電池を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a secondary battery in which a short circuit between the positive electrode plate and the negative electrode plate is suppressed.
以下、本開示の実施形態に係る二次電池としての角形二次電池100について、図面を参照しながら説明する。なお、本開示の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
Hereinafter, a prismatic
まず、一実施形態に係る角形二次電池100の構成を説明する。図1及び図2に示すように、角形二次電池100は、上方に開口を有する角形外装体1と、当該開口を封口する封口板2を備える。角形外装体1及び封口板2により電池ケース200が構成される。角形外装体1及び封口板2はそれぞれ金属製であり、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。角形外装体1内には、帯状の正極板と帯状の負極板とが帯状のセパレータを挟んで巻回された偏平状の巻回型の電極体3が非水電解質(図示省略)と共に収容される。角形外装体1と電極体3の間には樹脂製の絶縁シート14が配置されている。封口板2には電池ケース200内の圧力が所定値以上となると破断し、電池ケース200内のガスを電池ケース200外に排出するガス排出弁15が設けられている。また、封口板2に設けられた電解質注液孔16が、封止部材17により封止されている。
First, the configuration of the prismatic
図3(a)に示すように、正極板4は、金属製の正極芯体4aと、正極芯体4aの両面に形成された正極活物質層4bを有する。正極板4は、幅方向の端部に、長手方向に沿っ
て、正極芯体4aの両面に正極活物質層4bが形成されていない正極芯体露出部を有する。正極芯体4aは、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。正極活物質層4bは、正極活物質を含む。正極活物質としては、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物等を用いることができる。また、正極活物質層4bは、バインダー及び導電材を含むことが好ましい。バインダーとしては樹脂製のバインダーが好ましく、例えばポリフッ化ビニリデン等を用いることができる。導電部材としてはカーボンブラック等の炭素材料が好ましい。
As shown in FIG. 3A, the
図3(b)に示すように、負極板5は、金属製の負極芯体5aと、負極芯体5aの両面に形成された負極活物質層5bを有する。負極板5は、幅方向の端部に、長手方向に沿って、負極芯体5aの両面に負極活物質層5bが形成されていない負極芯体露出部が形成されている。負極芯体5aは、銅又は銅合金製であることが好ましい。負極活物質層5bは、負極活物質を含む。負極活物質としては、例えば、黒鉛や非晶質炭素等の炭素材料、シリコンや酸化シリコン等のシリコン材料等を用いることができる。負極活物質層5bは、バインダーを含むことが好ましい。バインダーとしては樹脂製のバインダーが好ましく、例えばスチレンブタジエンゴム(SBR)及びカルボキシメシルセルロース(CMC)を含むことが好ましい。負極活物質層5bは必要に応じて導電材を含んでもよい。
As shown in FIG. 3B, the
巻回型の電極体3は、一方の端部に巻回された正極芯体露出部を有し、他方の端部に巻回された負極芯体露出部を有する。巻回された正極芯体露出部は、正極芯体4aが積層された正極芯体積層部40を構成する。巻回された負極芯体露出部は、負極芯体5aが積層された負極芯体積層部50を構成する。
The spirally
正極芯体積層部40には正極集電体6が接続されている。正極集電体6は封口板2に取り付けられた正極端子7と接続されている。封口板2と正極集電体6の間には樹脂製の内部側絶縁部材10が配置されている。封口板2と正極端子7の間には樹脂製の外部側絶縁部材11が配置されている。内部側絶縁部材10及び外部側絶縁部材11により、正極集電体6及び正極端子7は封口板2と電気的に絶縁されている。正極集電体6及び正極端子7は、金属製であり、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。
The positive electrode current collector 6 is connected to the positive electrode core laminated
負極芯体積層部50には負極集電体8が接続されている。負極集電体8は封口板2に取り付けられた負極端子9と接続されている。封口板2と負極集電体8の間には樹脂製の内部側絶縁部材12が配置されている。封口板2と負極端子9の間には樹脂製の外部側絶縁部材13が配置されている。内部側絶縁部材12及び外部側絶縁部材13により、負極集電体8及び負極端子9は封口板2と電気的に絶縁されている。負極集電体8及び負極端子9は、金属製であり、例えば、銅又は銅合金製であることが好ましい。また、負極端子9は、銅又は銅合金からなる部分と、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分を有することが好ましい。そして、銅又は銅合金からなる部分を銅又は銅合金からなる負極集電体8と接続し、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分が封口板2よりも外部側に露出するようにすることが好ましい。
The negative electrode
正極端子7は、封口板2よりも電池外部側に配置される鍔部7aと、鍔部7aの一方の面に形成された挿入部(図示省略)を有する。挿入部が封口板2に設けられた正極端子取り付け孔(図示省略)を貫通し、正極集電体6に接続される。
負極端子9は、封口板2よりも電池外部側に配置される鍔部9aと、鍔部9aの一方の面に形成された挿入部(図示省略)を有する。挿入部が封口板2に設けられた負極端子取り付け孔(図示省略)を貫通し、負極集電体8に接続される。
The
The
なお、正極集電体6と正極端子7を、他の導電部材を介して電気的に接続してもよい。
また、負極集電体8と負極端子9を、他の導電部材を介して電気的に接続してもよい。
The positive electrode current collector 6 and the
In addition, the negative electrode
正極集電体6は、封口板2と電極体3の間に配置されるベース部6aと、ベース部6aの端部から電極体3側に延びるリード部6bを有する。ベース部6aに正極端子7が接続されている。リード部6bが正極芯体積層部40に接合されている。リード部6bの幅方向の端部にはリブ6cが設けられる。なお、リブ6cを省略することもできる。
負極集電体8は、封口板2と電極体3の間に配置されるベース部8aと、ベース部8aの端部から電極体3側に延びるリード部8bを有する。ベース部8aに負極端子9が接続されている。リード部8bが負極芯体積層部50に接合されている。リード部8bの幅方向の端部にはリブ8cが設けられている。なお、リブ8cを省略することもできる。
The positive electrode current collector 6 has a
The negative electrode
正極集電体6のリード部6bにおいて、正極芯体積層部40と接合された部分の正極芯体積層部40と接合された面とは反対側の面には、凹凸形成部6xが形成されている。この凹凸形成部6xは、正極集電体6と正極芯体積層部40を超音波接合する際に、正極集電体6にアンビルに設けられたアンビル突起が食い込むことにより形成される。即ち、凹凸形成部6xは、アンビルによる押圧痕である。
In the
負極集電体8のリード部8bにおいて、負極芯体積層部50と接合された部分の負極芯体積層部50と接合された面とは反対側の面には、凹凸形成部8xが形成されている。この凹凸形成部8xは、負極集電体8と負極芯体積層部50を超音波接合する際に、負極集電体8にアンビルに設けられたアンビル突起が食い込むことにより形成される。即ち、凹凸形成部8xは、アンビルによる押圧痕である。
In the
[封口板への各部品取り付け]
以下に、正極集電体6、正極端子7、負極集電体8及び負極端子9の封口板2への取り付け方法を説明する。
まず、封口板2に設けられた正極端子取り付け孔(図示省略)の周囲において、封口板2の電池外部側に外部側絶縁部材11を配置し、封口板2の内面側に内部側絶縁部材10及び正極集電体6のベース部6aを配置する。次に、正極端子7の挿入部を電池外部側から、外部側絶縁部材11の貫通孔、封口板2の正極端子取り付け孔、内部側絶縁部材10の貫通孔及びベース部6aの貫通孔に挿入し、正極端子7の挿入部の先端側をベース部6a上にカシメる。これにより、正極端子7、外部側絶縁部材11、封口板2、内部側絶縁部材10及び正極集電体6が一体的に固定される。なお、正極端子7の挿入部の先端のカシメられた部分をベース部6aに溶接してもよい。
[Installing each part on the sealing plate]
The method of attaching the positive electrode current collector 6, the
First, around the positive electrode terminal mounting hole (not shown) provided in the sealing
同様に、封口板2に設けられた負極端子取り付け孔(図示省略)の周囲において、封口板2の電池外部側に外部側絶縁部材13を配置し、封口板2の電池内部側に内部側絶縁部材12及び負極集電体8のベース部8aを配置する。次に、負極端子9の挿入部を電池外部側から、外部側絶縁部材13の貫通孔、封口板2の負極端子取り付け孔、内部側絶縁部材12の貫通孔及びベース部8aの貫通孔に挿入し、負極端子9の挿入部の先端側をベース部8a上にカシメる。これにより、負極端子9、外部側絶縁部材13、封口板2、内部側絶縁部材12及び負極集電体8が一体的に固定される。なお、負極端子9の挿入部の先端のカシメられた部分をベース部8aに溶接してもよい。
Similarly, around the negative electrode terminal mounting hole (not shown) provided in the sealing
[角形二次電池100の組立て]
封口板2に取り付けられた正極集電体6と正極芯体積層部40を接合し、封口板2に取り付けられた負極集電体8と負極芯体積層部50を接合する。そして、電極体3を絶縁シート14で覆い、絶縁シート14で覆われた電極体3を角形外装体1に挿入する。そして、封口板2を角形外装体1にレーザー溶接により溶接し、角形外装体1の開口を封口板2で封口する。封口板2の電解質注液孔16から非水電解質を電池ケース200内に注入し
た後、電解質注液孔16を封止部材17で封止する。これにより角形二次電池100となる。
[Assembling the prismatic secondary battery 100]
The positive electrode collector 6 attached to the sealing
以下、負極集電体8と負極芯体積層部50の接合方法を例に、集電体と芯体積層部の接合方法を説明する。なお、正極集電体6と正極芯体積層部40の接合も同様の方法で行うことができる。
Hereinafter, the joining method of the current collector and the core body laminated portion will be described by taking the joining method of the negative electrode
[集電体と芯体積層部の接合]
図4に示すように、負極集電体8のリード部8bの一方の面側に負極芯体積層部50を配置する。そして、ホーン90とアンビル91で、負極芯体積層部50とリード部8bを挟み込む。ホーン90は先端に複数のホーン突起90aを有する。そして、ホーン突起90aが負極芯体積層部50と接するようにする。アンビル91は先端に複数のアンビル突起91aを有する。そして、アンビル突起91aがリード部8bと接するようにする。
[Joining the current collector and core laminated part]
As shown in FIG. 4, the negative electrode core laminated
図5に示すように、ホーン90とアンビル91で、負極芯体積層部50とリード部8bを挟み込むことにより、ホーン突起90aが負極芯体積層部50に食い込み、アンビル突起91aがリード部8bに食い込んだ状態とする。そして、ホーン90に超音波振動を与えることにより、図6に示すように負極芯体積層部50における負極芯体5a同士、及び負極芯体積層部50とリード部8bが接合される。これにより、負極芯体積層部50に接合部51が形成される。
As shown in FIG. 5, by sandwiching the negative electrode core laminated
接合部51の表面には、芯体側凹凸形成部51xが形成される。また、リード部8bには、アンビル91による押圧痕である凹凸形成部8xが形成される。
On the surface of the
図7は、負極芯体積層部50とリード部8bが超音波接合された後の、リード部8bにおいて負極芯体積層部50が接合される面とは反対側の面の平面図である。リード部8bにおいて接合部51が形成された部分の反対側にはアンビル91による押圧痕である凹凸形成部8xが形成される。
FIG. 7 is a plan view of the surface of the
図8(a)は、図7におけるVIIIa−VIIIaの断面図である。図8(a)に示すように、負極集電体8のリード部8bにおいて凹凸形成部8xが形成された領域に光硬化性樹脂8yを塗布する。そして、図8(b)に示すように、光硬化性樹脂8yに光Lを照射することにより光硬化性樹脂を硬化させる。
FIG. 8A is a sectional view of VIIIa-VIIIa in FIG. 7. As shown in FIG. 8A, the
超音波接合の際にリード部8bにおいてアンビル91に押圧された凹凸形成部8xの表面には銅又は銅合金からなるバリが生じるおそれがある。凹凸形成部8xの表面を光硬化性樹脂を塗布し、光硬化性樹脂を硬化させることにより、バリが凹凸形成部8xから脱離し、電極体3内に侵入し正極板4上に移動することを効果的に抑制できる。したがって、負極板上に銅又は銅合金からなるデンドライトが生じることを抑制できる。よって、正極板と負極板の短絡が抑制された二次電池を提供することができる。なお、光硬化性樹脂を用いることにより、熱硬化性樹脂のように硬化させる際に加熱が不要であるため、電極体を構成するセパレータに熱的ダメージを与え難い。
At the time of ultrasonic bonding, burrs made of copper or copper alloy may be generated on the surface of the
なお、図9に示すように、リード部8bにおいて凹凸形成部8x及びその周辺が光硬化性樹脂8yに覆われるようにすることが好ましい。図8(b)は、図9におけるVIIIb−VIIIbの断面図である。
As shown in FIG. 9, it is preferable that the concave-convex forming
光硬化性樹脂としては、光エネルギーの作用により硬化するものを用いることができる。なお、光硬化性樹脂は、光の照射により硬化する前は液状又はゲル状であることが好ましい。光硬化性樹脂としては、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、
脂環式エポキシ樹脂、およびポリエステルビニルエーテル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。なお、光硬化性樹脂を硬化させるために光硬化性樹脂に照射する光は、光硬化性樹脂を硬化できるものであれば特に限定されない。光としては、例えば紫外線等が考えられる。
As the photocurable resin, one that is cured by the action of light energy can be used. The photocurable resin is preferably liquid or gel before being cured by irradiation with light. As the photocurable resin, epoxy acrylate resin, urethane acrylate resin,
It is preferably at least one selected from the group consisting of an alicyclic epoxy resin and a polyester vinyl ether resin. The light with which the photocurable resin is irradiated to cure the photocurable resin is not particularly limited as long as it can cure the photocurable resin. The light may be ultraviolet light, for example.
[変形例1]
図10〜15に、変形例1に係る負極集電体と負極芯体積層部の接合形態を示す。変形例1では、上述の実施形態とは負極集電体のリード部の形状が異なる。変形例1に係る負極集電体108では、リード部108bにおいて負極芯体積層部50と対向する面とは反対側の面に凹部108dが設けられている。これにより、リード部108bに薄肉部108eが形成されている。負極集電体108は、リード部108bの幅方向の端部にリブ108cを有する。
[Modification 1]
10 to 15 show a bonding form of the negative electrode current collector and the negative electrode core body laminated portion according to the first modification. In Modification 1, the shape of the lead portion of the negative electrode current collector is different from that of the above-described embodiment. In the negative electrode
図10に示すように、リード部108bにおいて凹部108dが形成された面とは反対側の面に負極芯体積層部50を配置する。そして、ホーン90及びアンビル91で、負極芯体積層部50とリード部108bを挟み込む。
As shown in FIG. 10, the negative
図11に示すように、アンビル91がリード部108bに形成された凹部108dの底面に接するようにする。なお、アンビル91のアンビル突起91aが凹部108dの底面に食い込むようにする。
As shown in FIG. 11, the
図12に示すように、リード部108bの薄肉部108eにおいて、リード部108bと負極芯体積層部50が接合されている。負極芯体積層部50における負極芯体5a同士、及び負極芯体5aとリード部108bの薄肉部108eが接合されて、接合部51が形成される。リード部108bに形成されるアンビル91の押圧痕である凹凸形成部108xは、凹部108dの底面に形成される。
As shown in FIG. 12, in the
図13は、負極芯体積層部50とリード部108bが超音波接合された後の、リード部108bにおいて負極芯体積層部50が接合される面とは反対側の面の平面図である。リード部108bにおいて接合部51が形成された部分の反対側にはアンビル91による押圧痕である凹凸形成部108xが形成される。なお、図12は、図13におけるXII−XIIの断面図である。
FIG. 13 is a plan view of the surface of the
次に、図14及び図15に示すように、リード部108bの凹凸形成部8xの表面に光硬化性樹脂108yを塗布し、光硬化性樹脂108yに光を照射し光硬化性樹脂108yを硬化させる。なお、図15は、図14におけるXV−XVの断面図である。
Next, as shown in FIGS. 14 and 15, the photo-
このような構成であると、凹凸形成部108xの表面を光硬化性樹脂108yを塗布し、光硬化性樹脂108yを硬化させることにより、バリが凹凸形成部108xから脱離し、電極体3内に侵入し正極板4上に移動することを効果的に抑制できる。したがって、負極板上に銅又は銅合金からなるデンドライトが生じることを抑制できる。よって、正極板と負極板の短絡が抑制された二次電池を提供することができる。
With such a configuration, by applying the
なお、変形例1のように、負極集電体108のリード部108bに凹部108dを設け、凹部108dの底面に凹凸形成部108xを形成することが好ましい。そして、凹凸形成部108xを覆う光硬化性樹脂108yが凹部108d内に配置されることが好ましい。これにより、製造工程等において光硬化性樹脂108yに何らかの部材が接触し、光硬化性樹脂108yが凹凸形成部108xから剥がれることを抑制できる。また、凹凸形成部108xの表面に光硬化性樹脂108yを塗布する際に、光硬化性樹脂108yを所定の範囲内に留めることができる。
It is preferable that the
[超音波接合]
集電体と芯体積層部を超音波接合する際の条件は、特に限定されないが、例えば、ホーン荷重を1000N〜2500N(100kgf〜250kgf)、周波数を19kHz〜30kHz、接合時間を200ms〜500msに設定して超音波接合を行ってもよい。また、周波数が20kHzの場合、ホーン振幅を最大振幅(例えば50μm)の50%〜90%としてもよい。芯体積層部に超音波振動が加えられることにより、芯体積層部を構成する芯体の各表面、集電体の表面の酸化膜が摩擦によって取り除かれ、芯体同士が固相接合されると共に、芯体と集電体が固相接合される。
[Ultrasonic bonding]
The conditions for ultrasonically bonding the current collector and the core laminated portion are not particularly limited, but for example, the horn load is 1000 N to 2500 N (100 kgf to 250 kgf), the frequency is 19 kHz to 30 kHz, and the bonding time is 200 ms to 500 ms. It may be set and ultrasonic bonding may be performed. Further, when the frequency is 20 kHz, the horn amplitude may be 50% to 90% of the maximum amplitude (for example, 50 μm). By applying ultrasonic vibration to the core laminated portion, the oxide film on each surface of the core constituting the core laminated portion and the surface of the current collector is removed by friction, and the cores are solid-phase bonded to each other. At the same time, the core and the current collector are solid-phase bonded.
[ブローないし吸引]
芯体積層部と集電体を超音波接合した後、酸化処理を行う前に、凹凸形成部をブローないし吸引することにより、凹凸形成部に付着した金属小片を可能な限り除去することが好ましい。
[Blow or suction]
After ultrasonically bonding the core laminated portion and the current collector, and before performing the oxidation treatment, it is preferable to blow or suck the unevenness forming portion to remove the metal pieces attached to the unevenness forming portion as much as possible. ..
<その他>
上述の実施形態では、二次電池として、偏平状の巻回電極体を有する角形二次電池を例示したが、セパレータを挟んで正極板と負極板とが交互に複数枚積層された積層型の電極体であってもよい。また、電極体における封口板側の端部に正極芯体積層部と負極芯体積層部が配置される構成であってもよい。
<Other>
In the above-described embodiment, as the secondary battery, a rectangular secondary battery having a flat spirally wound electrode body is exemplified, but a positive electrode plate and a negative electrode plate sandwiching a separator are laminated in a plurality of laminated types. It may be an electrode body. Further, the positive electrode core laminated portion and the negative electrode core laminated portion may be arranged at the end of the electrode body on the side of the sealing plate.
正極芯体がアルミニウム又はアルミニウム合金製である場合、正極芯体の厚みは5〜30μmであることが好ましく、10〜20μmであることがより好ましい。また、正極芯体積層部における正極芯体の積層数は10〜100層であることが好ましく、30〜100層がより好ましい。 When the positive electrode core is made of aluminum or an aluminum alloy, the thickness of the positive electrode core is preferably 5 to 30 μm, more preferably 10 to 20 μm. Further, the number of laminated positive electrode cores in the positive electrode core laminated portion is preferably 10 to 100 layers, and more preferably 30 to 100 layers.
負極芯体が銅又は銅合金製である場合、負極芯体の厚みは5〜30μmであることが好ましく、6〜15μmであることがより好ましい。また、負極芯体積層部における負極芯体の積層数は10〜100層であることが好ましく、30〜100層がより好ましい。 When the negative electrode core is made of copper or a copper alloy, the thickness of the negative electrode core is preferably 5 to 30 μm, more preferably 6 to 15 μm. Further, the number of laminated negative electrode cores in the negative electrode core laminated portion is preferably 10 to 100 layers, and more preferably 30 to 100 layers.
正極板、負極板、セパレータ、電解質に関しては、公知の材料を用いることができる。 Known materials can be used for the positive electrode plate, the negative electrode plate, the separator, and the electrolyte.
100・・・角形二次電池
200・・・電池ケース
1・・・角形外装体
2・・・封口板
3・・・電極体
4・・・正極板
4a・・・正極芯体
4b・・・正極活物質層
5・・・負極板
5a・・・負極芯体
5b・・・負極活物質層
6・・・正極集電体
6a・・・ベース部
6b・・・リード部
6c・・・リブ
6x・・・凹凸形成部
7・・・正極端子
7a・・・鍔部
8・・・負極集電体
8a・・・ベース部
8b・・・リード部
8c・・・リブ
8x・・・凹凸形成部
8y・・・光硬化性樹脂
9・・・負極端子
9a・・・鍔部
10・・・内部側絶縁部材
11・・・外部側絶縁部材
12・・・内部側絶縁部材
13・・・外部側絶縁部材
14・・・絶縁シート
15・・・ガス排出弁
16・・・電解質注液孔
17・・・封止部材
50・・・負極芯体積層部
51・・・接合部
51x・・・芯体側凹凸形成部
90・・・ホーン
90a・・・ホーン突起
91・・・アンビル
91a・・・アンビル突起
108・・・負極集電体
108b・・・リード部
108c・・・リブ
108d・・・凹部
108e・・・薄肉部
108x・・・凹凸形成部
108y・・・光硬化性樹脂
100... Square
50... Negative electrode core laminated
90...
108... Negative electrode
Claims (4)
前記第1電極板と極性の異なる第2電極板と、
前記第1電極板と前記第2電極板を含む電極体と、
前記第1電極板に電気的に接続された銅又は銅合金製の第1電極集電体と、を備え、
前記第1電極板は、銅又は銅合金製の第1電極芯体と、前記第1電極芯体上に形成された第1電極活物質層を有し、
前記電極体は、前記第1電極芯体が積層された前記第1電極芯体積層部を有し、
前記第1電極芯体積層部が前記第1電極集電体に接合された二次電池の製造方法であって、
前記第1電極芯体積層部と前記第1電極集電体をホーンとアンビルで挟み込み、前記アンビルが前記第1電極集電体と接する状態で、前記第1電極芯体積層部と前記第1電極集電体を超音波接合して接合部を形成する接合工程と、
前記接合工程において前記第1電極集電体において前記アンビルと接していた部分に光硬化性樹脂を塗布する塗布工程と、
前記光硬化性樹脂に光を照射し光硬化性樹脂を硬化させる硬化工程、
を有する二次電池の製造方法。 A first electrode plate,
A second electrode plate having a polarity different from that of the first electrode plate;
An electrode body including the first electrode plate and the second electrode plate;
A first electrode current collector made of copper or a copper alloy electrically connected to the first electrode plate,
The first electrode plate has a first electrode core body made of copper or a copper alloy, and a first electrode active material layer formed on the first electrode core body,
The electrode body has the first electrode core body laminated portion in which the first electrode core body is laminated,
A method of manufacturing a secondary battery, wherein the first electrode core laminated portion is joined to the first electrode current collector,
The first electrode core laminated body and the first electrode current collector are sandwiched between a horn and an anvil, and the first electrode core laminated body and the first electrode core laminated body are in contact with the first electrode current collector. A bonding step of ultrasonically bonding the electrode current collector to form a bonding portion;
A coating step of coating a photocurable resin on a portion of the first electrode current collector that was in contact with the anvil in the bonding step;
A curing step of irradiating the photocurable resin with light to cure the photocurable resin,
And a method for manufacturing a secondary battery having.
前記第1電極板と極性の異なる第2電極板と、
前記第1電極板と前記第2電極板を含む電極体と、
前記第1電極板に電気的に接続された銅又は銅合金製の第1電極集電体と、を備え、
前記第1電極板は、銅又は銅合金製の第1電極芯体と、前記第1電極芯体上に形成された第1電極活物質層を有し、
前記電極体は、前記第1電極芯体が積層された前記第1電極芯体積層部を有し、
前記第1電極芯体積層部が前記第1電極集電体に接合された二次電池であって、
前記第1電極集電体において、前記第1電極芯体積層部が接合された面と反対側の面には凹凸形成部が形成され、
前記凹凸形成部の表面には、光硬化性樹脂からなる層が形成された二次電池。
A first electrode plate,
A second electrode plate having a polarity different from that of the first electrode plate;
An electrode body including the first electrode plate and the second electrode plate;
A first electrode current collector made of copper or a copper alloy electrically connected to the first electrode plate,
The first electrode plate has a first electrode core body made of copper or a copper alloy, and a first electrode active material layer formed on the first electrode core body,
The electrode body has the first electrode core body laminated portion in which the first electrode core body is laminated,
A secondary battery in which the first electrode core laminated portion is joined to the first electrode current collector,
In the first electrode current collector, a concavo-convex forming portion is formed on a surface opposite to a surface on which the first electrode core laminated portion is joined,
A secondary battery in which a layer made of a photocurable resin is formed on the surface of the unevenness forming portion.
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