JP2021525943A - リチウムイオン二次電池用電極アセンブリ及びその製造方法並びにリチウムイオン二次電池 - Google Patents

リチウムイオン二次電池用電極アセンブリ及びその製造方法並びにリチウムイオン二次電池 Download PDF

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Abstract

本発明は、リチウムイオン二次電池用電極アセンブリ及びその製造方法並びにリチウムイオン二次電池を開示し、該電極アセンブリは、電極板及び電極ポストを含み、前記電極板から電極タブが延出しており、前記電極タブと前記電極ポストとの間に、溶接によって形成された溶接接続部を有し、前記溶接接続部は、突出した溶接欠陥を有し、前記溶接接続部の表面はポリマー保護層に覆われ、前記ポリマー保護層の厚さは前記突出した溶接欠陥の厚さ以上であり、前記突出した溶接欠陥は前記ポリマー保護層内に埋め込まれる。

Description

（優先権情報）
本開示は、２０１８年５月３１日に中国国家知識産権局に提出された、出願の名称が「リチウムイオン二次電池用電極アセンブリ及びその製造方法並びにリチウムイオン二次電池」である中国特許出願第２０１８１０５５６１９８．Ｘ号の優先権を主張するものであり、その全ての内容は参照により本開示に組み込まれるものとする。
本開示は、リチウムイオン二次電池の分野に関し、リチウムイオン二次電池用電極アセンブリ及びその製造方法並びにリチウムイオン二次電池に関する。
リチウムイオン二次電池の製造過程において、電極集電箔は、電池を外部と接続するコネクタと溶接する必要があり、この過程は、動力電池において複雑であり、集電タブの事前溶接、集電タブと可撓性コネクタの溶接、可撓性コネクタと電池のカバープレートの溶接等の複数の溶接プロセスがある。現在、これらのプロセスでは、超音波溶接又はレーザー溶接等の方式が主に採用され、溶接過程において、溶接スラグ及びバリ等の、電池の安全性に対して隠れた危険をもたらす欠陥が発生する。現在、電池において、安全性を向上させるために、一般的には、除塵後にこれらのリスクの高い領域に絶縁テープ又は耐高温絶縁テープを貼る方式により、上記問題を解決する。
このタイプの製品には、以下の欠点がある。第一に、溶接継ぎ目があるため、金属表面が凸凹になって、テープを金属表面に緊密に密着させることができず、電解液がテープの内部に浸透しやすく、テープと金属表面の接着を損なって、テープの脱落を引き起こすため、テープは電解液の浸漬に対する耐性が低い。溶接されたコネクタのようなリスクの高い領域が露出すると、上記溶接スラグ及びバリ等の構造は、電池の安全性を危険にさらす。第二に、幾つかの大きな又は鋭い溶接スラグ又はバリ構造は、テープを突き破って、テープを貼るという保護手段が無効になる。
本開示は、溶接スラグ及びバリ等の欠陥が露出することを防止し、電池の安全性を保証できるリチウムイオン二次電池用電極アセンブリを提供することを目的とする。
上記目的を実現するために、本開示の第１の態様に係るリチウムイオン二次電池用電極アセンブリは、電極板及び電極ポストを含み、前記電極板から電極タブが延出しており、前記電極タブと前記電極ポストとの間に、溶接によって形成された溶接接続部を有し、前記溶接接続部は、突出した溶接欠陥を有し、前記溶接接続部の表面にポリマー保護層が覆われ、前記ポリマー保護層の厚さは前記突出した溶接欠陥の厚さ以上であり、前記突出した溶接欠陥は前記ポリマー保護層内に埋め込まれる。
幾つかの実施例では、前記突出した溶接欠陥は、前記ポリマー保護層と完全に接触する。
幾つかの実施例では、前記ポリマー保護層は、溶接接続部の表面に接着剤を調合するか又は塗布することによって形成されたポリマー保護層である。
幾つかの実施例では、前記溶接接続部は、前記電極ポストと前記電極タブを溶接することによって形成されるか又は前記電極ポストから延出するリード板と前記電極タブを溶接することによって形成される第１の溶接接続部を含み、前記第１の溶接接続部は、第１の溶接接続部の電極タブ側部を含み、前記ポリマー保護層は、前記第１の溶接接続部の電極タブ側部の表面を覆う。
幾つかの実施例では、該アセンブリは、コネクタをさらに含み、前記溶接接続部は、第２の溶接接続部及び第３の溶接接続部を含み、前記コネクタの一端は、前記電極タブに溶接されて前記第２の溶接接続部を形成し、前記コネクタの他端は、前記電極ポストに溶接されて前記第３の溶接接続部を形成するか、又は前記接続片の他方の端部は、前記電極ポストから延出するリード板に溶接されて第３の溶接接続部を形成し、前記第３の溶接接続部は、第３の溶接接続部のコネクタ側を含み、前記ポリマー保護層は、少なくとも、前記第２の溶接接続部の両側表面と前記第３の溶接接続部のコネクタ側の表面に覆われる。
幾つかの実施例では、前記突出した溶接欠陥の厚さと前記ポリマー保護層の厚さとの比は（０．１〜０．９）：１である。
幾つかの実施例では、前記溶接接続部は、溶接継ぎ目をさらに有し、前記ポリマー保護層は、前記溶接継ぎ目内に延びる充填突出部を有する。
幾つかの実施例では、該アセンブリは、前記ポリマー保護層を覆う絶縁層をさらに含む。
幾つかの実施例では、前記絶縁層は、ポリプロピレン絶縁層、ポリエチレン絶縁層、及びポリ塩化ビニル絶縁層のうちの少なくとも１つである。
幾つかの実施例では、前記ポリマー保護層におけるポリマーの成形収縮率は１〜４％である。
幾つかの実施例では、前記ポリマー保護層は、ホットメルト接着剤ポリマー保護層、光硬化性接着剤ポリマー保護層、及び感圧接着剤ポリマー保護層のうちの少なくとも１つである。
幾つかの実施例では、前記ホットメルト接着剤は、アタクチックポリプロピレンホットメルト接着剤、エチレン及び／又はプロピレンと酸素含有オレフィンの共重合体、ポリスチレン、スチレンとブタジエンの共重合体、イソプレンとブタジエンの共重合体、エポキシ変性スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体とダイマー酸型ポリアミドホットメルト接着剤から選択される少なくとも１つであり、前記光硬化性接着剤は、アクリレート系紫外線硬化性接着剤、脂環式エポキシ樹脂系紫外線硬化性接着剤、脂肪族エポキシ樹脂系紫外線硬化性接着剤、芳香族エポキシ樹脂系紫外線硬化性接着剤、ビスフェノールＡエポキシ変性アクリレート系紫外線硬化性接着剤、及びフェノールノボラック型エポキシ変性アクリレート系紫外線硬化性接着剤から選択される少なくとも１つである紫外線硬化性接着剤であり、前記感圧接着剤は、架橋型アクリレート系感圧接着剤、シリコーン系感圧接着剤、ポリウレタン系感圧接着剤、及びゴム系感圧接着剤から選択される少なくとも１つである。
本開示の第２の態様は、電極タブが延出されている電極板と、リード板が延出されている電極ポストとを含むリチウムイオン二次電池用電極アセンブリの製造方法を提供し、該方法は、前記電極タブを前記電極ポストに溶接して、突出した溶接欠陥を有する溶接接続部を形成するステップＳ１と、前記溶接接続部の表面にポリマーを塗布してポリマー保護層を形成し、かつ前記突出した溶接欠陥を前記ポリマー保護層内に埋め込ませるステップＳ２とを含み、前記ポリマーの塗布量は、前記ポリマー保護層の厚さが前記突出した溶接欠陥の厚さ以上となるようにする。
幾つかの実施例では、前記ポリマー保護層を形成する方法は、接着剤調合又は接着剤塗布である。
幾つかの実施例では、前記溶接接続部は、第１の溶接接続部を含み、前記第１の溶接接続部を形成する方法は、前記電極タブを前記電極ポストに溶接して前記第１の溶接接続部を形成するか、又は前記電極タブを、前記電極ポストから延出するリード板に溶接して前記第１の溶接接続部を形成するステップを含み、前記第１の溶接接続部は、第１の溶接接続部の電極タブ側部を含み、前記第１の溶接接続部の電極タブ側部の表面にポリマーを塗布して前記ポリマー保護層を形成する。
幾つかの実施例では、該アセンブリは、コネクタをさらに含み、前記溶接接続部は、第２の溶接接続部及び第３の溶接接続部を含み、前記第２の溶接接続部及び前記第３の溶接接続部を形成する方法は、前記コネクタの一端を前記電極タブに溶接して前記第２の溶接接続部を形成することと、前記コネクタの他端を前記電極ポストに溶接して、前記第３の溶接接続部を形成するか、又は前記コネクタの他端を、前記電極ポストから延出するリード板に溶接して、前記第３の溶接接続部を形成することと、前記第２の溶接接続部の両側表面と前記第３の溶接接続部のコネクタ側の表面にポリマーを塗布して、前記ポリマー保護層をそれぞれ形成することとを含み、前記第３の溶接接続部は、第３の溶接接続部のコネクタ側を含む。
幾つかの実施例では、ステップＳ２の操作は、未硬化のホットメルト接着剤を前記溶接接続部の表面に塗布し、かつ硬化させて前記ポリマー保護層を形成するステップａと、未硬化の光硬化性接着剤を前記溶接接続部の表面に塗布し、かつ光照射条件で硬化させて前記ポリマー保護層を形成するステップｂと、感圧接着剤を加圧状態で前記溶接接続部の表面に覆い、次に前記圧力を除去して前記ポリマー保護層を形成するステップｃとのうちの少なくとも１つを含む。
幾つかの実施例では、前記溶融状態のホットメルト接着剤は温度が１００〜１８０℃で、粘度が１０００〜１００００ＣＰで、前記硬化温度が２０〜２５℃で、硬化時間が０〜３０ｓであり、前記光硬化性接着剤は粘度が１０００〜５０００ＣＰで、前記光照射時間が５〜２０ｓであり、前記圧力が０．２〜０．８ＭＰａである。
幾つかの実施例では、該方法は、前記ポリマー保護層を絶縁材料で覆い、かつ絶縁層を形成するステップをさらに含む。
本開示の第３の態様に係るリチウムイオン二次電池は、カバープレートと、本開示の第１の態様に係るリチウムイオン二次電池用電極アセンブリ又は本開示の第２の態様に係る方法により製造されたリチウムイオン二次電池用電極アセンブリとを含む。
上記技術的解決手段によれば、本開示に係るリチウムイオン二次電池用電極アセンブリにおいて、電極タブとリード板との溶接接続部の表面にポリマー保護層を設置することにより、溶接接続部の突出した溶接欠陥を埋め、かつポリマー保護層内に埋め込むことができるため、上記溶接欠陥が固定され、溶接接続部の表面が平坦で突起がなく、溶接欠陥が突出してセパレーターを突き破って電池の安全性を低下させるという問題を効果的に解決するとともに、ポリマー保護層は、電解液の浸漬と電気化学的酸化還元に耐性があるという特性を有し、アセンブリと電池の耐久性及び安定性を向上させる。
本開示の付加的な態様及び利点は、一部が以下の説明において示され、一部が以下の説明において明らかになるか、又は、本開示の実践により把握される。
図面は、本開示のさらなる理解を提供し、かつ明細書の一部を構成するものであり、以下の具体的な実施形態とともに本開示を説明するものであるが、本開示を限定するものではない。図面において、
本開示に係るリチウムイオン二次電池の一具体的な実施形態の溶接接続部の概略断面図である。 本開示に係るリチウムイオン二次電池の一具体的な実施形態の概略構成図である。 本開示に係るリチウムイオン二次電池の一具体的な実施形態の側面図（即ち、図２の左側面図）である。 本開示に係るリチウムイオン二次電池の別の具体的な実施形態の概略構成図である。 本開示に係るリチウムイオン二次電池の別の具体的な実施形態の側面図（即ち、図４の左側面図）である。 本開示に係るリチウムイオン二次電池用電極アセンブリの一具体的な実施形態の電解液による浸漬前の断面写真である。 本開示に係るリチウムイオン二次電池用電極アセンブリの一具体的な実施形態の電解液による浸漬後の断面写真である。 本開示に係るリチウムイオン二次電池用電極アセンブリの別の具体的な実施形態の電解液による浸漬前の断面写真である。 本開示に係るリチウムイオン二次電池用電極アセンブリの別の具体的な実施形態の電解液による浸漬後の断面写真である。
以下、本開示の実施例を詳細に説明し、上記実施例の例は図面に示され、全体を通して同一又は類似する符号は、同一又は類似する部品、若しくは同一又は類似する機能を有する部品を示す。以下、図面を参照しながら説明される実施例は例示的なものに過ぎず、本開示を解釈するものであり、本開示を限定するものであると理解すべきではない。
本明細書に開示されている範囲の端点及び任意の値は、該正確な範囲又は値に限定されず、これらの範囲又は値は、これらの範囲又は値に近似する値を含むと理解すべきである。数値範囲に対して、各範囲の端点値同士、各範囲の端点値と単独の点値との間、及び単独の点値同士を互いに組み合わせて１つ以上の新たな数値範囲を得ることができ、これらの数値範囲は、本明細書において具体的に開示されているものと見なされるべきである。
本開示において、逆に説明しない場合、「上、下」等の方位詞は、一般的には、装置の通常使用状態での上と下を意味する。「内、外」は、装置自体の輪郭に関するものである。
図１〜図５に示すとおり、本開示の第１の態様に係るリチウムイオン二次電池用電極アセンブリは、電極板７及び電極ポスト３を含み、電極板７から電極タブ６が延出しており、電極タブ６と電極ポスト３との間に、溶接によって形成された溶接接続部１０を有し、溶接接続部１０は、突出した溶接欠陥２を有し、溶接接続部１０の表面にポリマー保護層１が覆われ、ポリマー保護層１の厚さは突出した溶接欠陥２の厚さ以上であり、突出した溶接欠陥２はポリマー保護層１内に埋め込まれる。
本開示に係るリチウムイオン二次電池用電極アセンブリにおいて、電極タブとリード板との溶接接続部の表面にポリマー保護層を設置することにより、溶接接続部の突出した溶接欠陥を埋め、かつポリマー保護層内に埋め込むことができるため、上記溶接欠陥が固定され、溶接接続部の表面が平坦で突起がなく、溶接欠陥が突出してセパレーターを突き破って電池の安全性を低下させるという問題を効果的に解決するとともに、ポリマー保護層は、電解液の浸漬と電気化学的酸化還元に耐性があるという特性を有し、アセンブリと電池の耐久性及び安定性を向上させる。
本開示によれば、ポリマー保護層は、溶接部の安定性を向上させるために、溶接接続部を部分的又は完全に覆ってよく、好ましくは、溶接接続部の表面全体を覆う。
図４〜図５に示すとおり、本開示の一具体的な実施形態では、溶接接続部は、第１の溶接接続部を含んでよく、第１の溶接接続部は、電極ポスト３と電極タブ６を溶接することによって形成される第１の溶接接続部であってもよく、電極ポストから延出するリード板４と電極タブ６を溶接することによって形成される第１の溶接接続部であってもよい。第１の溶接接続部は、第１の溶接接続部の電極タブ側部を含んでよく、ポリマー保護層１は、前記第１の溶接接続部の電極タブ側部の表面を覆っていてよい。第１の溶接接続部の電極タブ側部の表面とは、第１の溶接接続部の２つの主表面のうち、電極タブに比較的近い側の主表面を指す。
図２〜図３に示すとおり、本開示の別の具体的な実施形態では、該アセンブリは、コネクタ５をさらに含んでよく、溶接接続部は、第２の溶接接続部及び第３の溶接接続部を含んでよく、このような場合に、コネクタ５の一端は、電極タブ６に溶接されて第２の溶接接続部を形成してよく、コネクタ５の他端は、電極ポスト３に溶接されて第３の溶接接続部を形成するか、又はコネクタ５の他端は、電極ポストから延出するリード板４に溶接されて第３の溶接接続部を形成してよく、第３の溶接接続部は、第３の溶接接続部のコネクタ側を含んでよく、ポリマー保護層は、少なくとも、第２の溶接接続部の両側表面と第３の溶接接続部のコネクタ側の表面に覆われてよい。第３の溶接接続部のコネクタ側の表面とは、第３の溶接接続部の２つの主表面のうち、コネクタに比較的近い側の主表面を指す。
本開示によれば、突出した溶接欠陥を完全に埋めるために、突出した溶接欠陥の厚さとポリマー保護層の厚さとの比は（０．１〜０．９）：１であってよく、例えば、０．１：１、０．２：１、０．３：１、０．４：１、０．５：１、０．６：１、０．７：１、０．８：１、０．９：１であり、好ましくは、（０．３〜０．６）：１である。ポリマー保護層の厚さとは、ポリマー保護層の表面からポリマー保護層と溶接接続部との接触面までの最大の厚さを指し、突出した溶接欠陥の厚さとは、ポリマー保護層の厚さ方向における突出した溶接欠陥の最大の高さを指し、好ましい厚さの範囲では、アセンブリの使用過程において、溶接接続部の全ての突出した溶接欠陥が該ポリマー保護層を突き破らないことをさらに保証し、電極アセンブリに対して効果的な保護作用を果たし、溶接スラグ及びバリがセパレーターを突き破って電池の短絡を引き起こすリスクを低減し、電池の安全性を向上させることができ、保護層を迅速に成形し、保護層が厚すぎて電極板アセンブリの組み立て及び性能に影響を及ぼすことを回避することもできる。
本開示によれば、突出した溶接欠陥の意味は、当業者には周知であり、例えば、突出した溶接欠陥は、電極タブ及びリード板の溶接前の表面から突出したバリ及び／又は溶接スラグを含んでよい。好ましくは、バリ及び溶接スラグの最大の高さは、５０〜８００μｍであってよく、例えば、５０μｍ、７５μｍ、１００μｍ、１２５μｍ、１５０μｍ、１７５μｍ、２００μｍ、２２５μｍ、２５０μｍ、２７５μｍ、３００μｍ、３２５μｍ、３５０μｍ、３７５μｍ、４００μｍ、４２５μｍ、４５０μｍ、４７５μｍ、５００μｍ、５２５μｍ、５５０μｍ、５７５μｍ、６００μｍ、６２５μｍ、６５０μｍ、６７５μｍ、７００μｍ、７２５μｍ、７５０μｍ、７７５μｍ、８００μｍであり、さらに好ましくは、５０〜５００μｍである。
本開示によれば、溶接接続部は、溶接継ぎ目をさらに有してよく、ポリマー保護層は、ポリマー保護層が溶接接続部に十分に密着し、保護層と溶接接続部の表面との結合力をさらに向上させるように、溶接継ぎ目内に延びる充填突出部を有してよい。溶接継ぎ目の意味は、当業者には周知であり、即ち、溶接後に形成される、溶接接続部の元の表面より低い窪み、溝及びギャップのうちの少なくとも１つである。好ましくは、前記溶接継ぎ目の深さは、０〜５００μｍであってよく、例えば、０μｍ、３０μｍ、５０μｍ、７５μｍ、１００μｍ、１３０μｍ、１５０μｍ、１７５μｍ、２００μｍ、２３０μｍ、２５０μｍ、２７５μｍ、３００μｍ、３３０μｍ、３５０μｍ、３７５μｍ、４００μｍ、４３０μｍ、４５０μｍ、４７５μｍ、５００μｍ、より好ましくは、３０〜３００μｍであり、さらに好ましくは、３０〜１５０μｍである。
さらに、溶接接続部を十分に保護し、欠陥が露出することを防止するために、本開示の一具体的な実施形態では、ポリマー保護層は、少なくとも一部の電極タブと少なくとも一部のリード板とのうちの少なくとも１つをさらに覆ってよもく、ポリマー保護層は、少なくとも一部の電極タブと、少なくとも一部のリード板と少なくとも一部のコネクタとのうちの少なくとも１つをさらに覆ってもよい。
本開示によれば、ポリマー保護層が突出した溶接欠陥を十分に包み、かつそれに密着して、該突出した溶接欠陥がポリマー保護層内に完全に埋め込まれるようにするために、本開示の一具体的な実施形態では、ポリマー保護層は、溶接接続部の表面に接着剤を調合するか又は塗布することによって形成されたポリマー保護層であってよい。この実施形態では、接着剤調合法及び接着剤塗布法は、ポリマー材料が一定の流動性を有するとともに溶接接続部の表面及び突出した溶接欠陥の表面に十分に接触し密着し、かつ密着を保持する状態でポリマー保護層を形成することを保証できる。これによって得られたポリマー保護層は、溶接接続部の表面に十分に接触し、突出した溶接欠陥の表面との最大の接触及び密着を達成して、溶接接続部に対するポリマー保護層の保護効果を向上させることができる。
保護層と突出した溶接欠陥との接着力をさらに向上させ、突出した溶接欠陥が使用過程において変位することを防止し、アセンブリの耐久性を向上させるために、本開示の一具体的な実施形態では、突出した溶接欠陥は、ポリマー保護層と完全に接触してよく、完全な接触とは、溶接接続部の突出した溶接欠陥がポリマー保護層内に埋め込まれ、かつ金属顕微鏡で観察すると、誤差範囲内で、突出した溶接欠陥の全ての表面がポリマーに完全に密着し、溶接欠陥の表面とポリマーとの間にギャップがないことを指す。なお、幾つかの回避されないプロセス条件で制限される場合、突出した溶接欠陥の表面とポリマー保護層との間に、マイクロバブル等の一定のギャップを有する可能性もあり、このようなギャップの面積が突出した溶接欠陥の表面とポリマー保護層との接触面の面積の１０％未満を占める場合、依然として本願の保護範囲に属する。
本開示によれば、保護層と溶接接続部の表面との接着力をさらに向上させるために、好ましくは、ポリマー保護層のポリマーの成形収縮率は、１〜４％であってよく、例えば、１％、１．１％、１．２％、１．３％、１．４％、１．５％、１．６％、１．７％、１．８％、１．９％、２％、２．１％、２．２％、２．３％、２．４％、２．５％、２．６％、２．７％、２．８％、２．９％、３％、３．１％、３．２％、３．３％、３．４％、３．５％、３．６％、３．７％、３．８％、３．９％、４％であり、成形後のポリマーが過度に収縮して、ポリマー保護層と溶接接続部の表面との間に大きすぎるギャップが生じることを回避するように、より好ましくは、１〜３％である。成形収縮率の意味は、当業者には周知であり、即ち、材料の成形前（例えば、ホットメルト接着剤が加熱状態にあり、光硬化性接着剤が光照射されない場合）のサイズと成形後（例えば、ホットメルト接着剤が硬化温度で硬化した後、光硬化性接着剤が光照射されて硬化した後）に形成された部品のサイズとの差のパーセンテージである。成形収縮率の試験方法は、標準ＧＢ／Ｔ１５５８５−１９９５熱可塑性プラスチックの射出成形収縮率の測定を参照して行うことができる。
本開示によれば、ポリマー保護層のポリマーは、本分野での従来のものであってよく、好ましくは、電解液の浸漬と電気化学的酸化還元に耐性があるポリマー材料である。さらに、溶接接続部の表面へのポリマー保護層の接着力を向上させ、ポリマー保護層が溶接欠陥の間を十分に充填するか又は溶接欠陥を埋め込むことを容易にし、溶接接続部の表面に十分に接触して接着力を向上させるために、ポリマー保護層のポリマーは、好ましくは、一定の状態で流動性を有し、かつ条件が除去された後に硬化できるポリマー材料であってよく、例えば、本開示の好ましい実施形態では、ポリマー保護層は、ホットメルト接着剤ポリマー保護層、光硬化性接着剤ポリマー保護層、及び感圧接着剤ポリマー保護層のうちの少なくとも１つであってよく、好ましくは、塗布しやすい感圧接着剤ポリマー保護層である。本開示に係るアセンブリがコネクタをさらに含む実施形態では、コネクタの両端にそれぞれポリマー保護層が設置され、２つのポリマー保護層のポリマーは、同じであっても異なってもよく、好ましくは同じである。
本開示によれば、ホットメルト接着剤の意味は、当業者には周知であり、即ち、一定の温度範囲内に流動性等の物理的状態が温度に応じて変化及び変更する材料であり、ホットメルト接着剤の種類は、本分野での従来のものであってよく、好ましくは、アタクチックポリプロピレンホットメルト接着剤、エチレン及び／又はプロピレンと酸素含有オレフィンとの共重合体、ポリスチレン、スチレンとブタジエンとの共重合体、イソプレンとブタジエンとの共重合体、エポキシ変性スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、及びダイマー酸型ポリアミドホットメルト接着剤から選択される少なくとも１つである。上記好ましい種類のホットメルト接着剤は、溶融温度及び粘度が適切であり、溶融温度が電極板の性能に影響を及ぼさず、硬化性能が高く、かつ電解液の浸漬に耐性があり、適切な流動性条件で溶接接続部の表面に十分に接触し密着することができ、形成された保護層は、溶接接続部の表面への接着性が高く、かつコーティング操作が容易である。ホットメルト接着剤のコーティング方式は、接着剤調合又は接着剤塗布等の本分野での従来のものであってよい。
本開示によれば、光硬化性接着剤の意味は、当業者には周知であり、即ち、光照射条件で硬化できる材料であり、光硬化性接着剤は、紫外線硬化性接着剤及び／又は可視光硬化性接着剤等の本分野での従来のものを採用してよく、本開示の一具体的な実施形態では、光硬化性接着剤は、硬化速度を高めるために紫外線硬化性接着剤であることが好ましい。紫外線硬化性接着剤は、本分野での従来の種類のものであってよく、本開示に係る好ましい紫外線硬化性接着剤は、アクリレート系紫外線硬化性接着剤、脂環式エポキシ樹脂系紫外線硬化性接着剤、脂肪族エポキシ樹脂系紫外線硬化性接着剤、芳香族エポキシ樹脂系紫外線硬化性接着剤、ビスフェノールＡエポキシ変性アクリレート系紫外線硬化性接着剤、及びフェノールノボラック型エポキシ変性アクリレート系紫外線硬化性接着剤から選択される少なく１つであってよい。上記好ましい種類の紫外線硬化性接着剤は、硬化速度が速く、電解液に対する耐性が高く、かつ溶融状態で適切な粘度及び流動性を有し、溶接接続部の表面への密着と保護層の接着力の向上に有利である。
本開示によれば、感圧接着剤の意味及び種類は、当業者には周知であり、即ち、圧力に敏感な接着剤であり、一般的には、感圧接着剤は、加圧状態で一定の流動性を有し、例えば、ゴム系感圧接着剤と樹脂系感圧接着剤から選択でき、好ましくは、架橋型アクリレート系感圧接着剤、シリコーン系感圧接着剤、ポリウレタン系感圧接着剤、及びゴム系感圧接着剤から選択される少なくとも１つであってよい。上記好ましい種類の感圧接着剤は、接着力が強く、使用しやすく、かつ電解液に対する耐性及び電気化学的耐性が高く、また、感圧接着剤の使用過程において圧力が存在するため、大きい又は高い溶接スラグに対して一定の圧力を生成して、その高さを低減して、極端に大きな溶接スラグの出現を効果的に回避し、保護層の表面が平坦であることを保証することができるとともに、感圧接着剤を押し固めて圧力を除去すると、保護層がすぐに有効になり、プロセス過程において加熱装置又は光源を必要としないため、生産効率の向上に一層有利である。
アセンブリの安全性をさらに向上させるために、本開示の一具体的な実施形態では、該アセンブリは、ポリマー保護層を覆うことができる絶縁層をさらに含んでよく、かつ幾つかの実施例では、絶縁層は、電極タブ、リード板及びコネクタのうちの少なくとも１つをさらに覆う。絶縁層は、本分野での従来の絶縁材料を含有してよく、好ましくは、絶縁層は、ポリプロピレン絶縁層、ポリエチレン絶縁層、及びポリ塩化ビニル絶縁層のうちの少なくとも１つであってよく、絶縁層の厚さは、３０〜３００μｍであってよく、例えば、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍ、１１０μｍ、１２０μｍ、１３０μｍ、１４０μｍ、１５０μｍ、１６０μｍ、１７０μｍ、１８０μｍ、１９０μｍ、２００μｍ、２１０μｍ、２２０μｍ、２３０μｍ、２４０μｍ、２５０μｍ、２６０μｍ、２７０μｍ、２８０μｍ、２９０μｍ、３００μｍ、好ましくは、３０−１００μｍである。絶縁層をポリマー保護層に適用する方法も、接着又は外嵌等の本分野での従来のものであってよい。本開示に係るアセンブリがコネクタをさらに含む実施形態では、さらに、リスクの高い領域に対する保護を強化し、突出した溶接欠陥によって引き起こされる品質の低下問題をよりよく防止して、電池の安全性を向上させるために、コネクタの両端の２つの溶接接続部には、それぞれ絶縁層を設置することが好ましい。
本開示の第２の態様は、電極タブが延出されている電極板と、リード板が延出されている電極ポストとを含む上記リチウムイオン二次電池用電極アセンブリの製造方法を提供し、該方法は、電極タブを電極ポストに溶接して、突出した溶接欠陥を有する溶接接続部を形成するステップＳ１と、溶接接続部の表面にポリマーを塗布してポリマー保護層を形成し、かつ突出した溶接欠陥をポリマー保護層内に埋め込ませるステップＳ２とを含み、ポリマーの塗布量は、ポリマー保護層の厚さが突出した溶接欠陥の厚さ以上となるようにする。
本開示の方法において、電極タブとリード板との溶接接続部の表面にポリマー保護層を設置することにより、溶接接続部の突出した溶接欠陥を埋め、かつポリマー保護層内に埋め込むことができるため、上記溶接欠陥の位置が変位することなく固定され、かつ溶接接続部の表面が平坦で突起がなく、溶接欠陥が突出してセパレーターを突き破って電池の安全性を低下させるという問題を効果的に解決するとともに、ポリマー保護層は、電解液の浸漬と電気化学的酸化還元に耐性があるという特性を有し、アセンブリと電池の耐久性及び安定性を向上させる。
本開示によれば、該方法は、溶接部の安定性を向上させるために、ポリマー保護層に溶接接続部を部分的又は完全に覆わせ、好ましくは、溶接接続部の表面全体を覆わせることを含んでよい。
本開示によれば、ポリマー保護層が突出した溶接欠陥を十分に包み、かつそれに密着して、該突出した溶接欠陥がポリマー保護層内に完全に埋め込まれるようにするために、本開示の一具体的な実施形態では、ポリマー保護層を形成する方法は、溶接接続部の表面に接着剤を調合するか又は塗布することであってよい。この実施形態では、接着剤調合法及び接着剤塗布法は、ポリマー材料が一定の流動性を有するとともに溶接接続部の表面及び突出した溶接欠陥の表面に十分に接触し密着し、かつ密着を保持する状態でポリマー保護層を形成することを保証できる。これによって得られたポリマー保護層は、溶接接続部の表面に十分に接触し、突出した溶接欠陥の表面との最大の接触及び密着を達成して、溶接接続部に対するポリマー保護層の保護効果を向上させることができる。
本開示の一具体的な実施形態では、溶接接続部は、第１の溶接接続部を含んでよく、第１の溶接接続部を形成する方法は、電極タブを電極ポストに溶接して第１の溶接接続部を形成するか、又は電極タブを、電極ポストから延出するリード板に溶接して第１の溶接接続部を形成することを含んでよく、第１の溶接接続部は、第１の溶接接続部の電極タブ側部を含んでよく、第１の溶接接続部の電極タブ側部の表面にポリマーを塗布してポリマー保護層を形成する。
別の具体的な実施形態では、該アセンブリは、コネクタをさらに含んでよく、コネクタにより電極ポストを電極タブに溶接でき、溶接接続部は、第２の溶接接続部及び第３の溶接接続部を含んでよく、このような場合、第２の溶接接続部及び第３の溶接接続部を形成する方法は、コネクタの一端を電極タブに溶接して第２の溶接接続部を形成することと、コネクタの他端を電極ポストに溶接して、第３の溶接接続部を形成するか、又はコネクタの他端を、電極ポストから延出するリード板に溶接して、第３の溶接接続部を形成することと、第２の溶接接続部の両側表面と第３の溶接接続部のコネクタ側の表面にポリマーを塗布して、ポリマー保護層をそれぞれ形成することとを含んでよく、第３の溶接接続部は、第３の溶接接続部のコネクタ側を含む。
本開示によれば、突出した溶接欠陥を完全に埋めるために、突出した溶接欠陥の厚さとポリマー保護層の厚さとの比は（０．１〜０．９）：１であってよく、例えば、０．１：１、０．２：１、０．３：１、０．４：１、０．５：１、０．６：１、０．７：１、０．８：１、０．９：１であり、好ましくは、（０．３〜０．６）：１である。ポリマー保護層の厚さとは、ポリマー保護層の表面からポリマー保護層と溶接接続部との接触面までの最大の厚さを指し、好ましい厚さの範囲では、アセンブリの使用過程において、溶接接続部の全ての突出した溶接欠陥が該ポリマー保護層を突き破らないことをさらに保証し、電極アセンブリに対して効果的な保護作用を果たし、溶接スラグ及びバリがセパレーターを突き破って電池の短絡を引き起こすリスクを低減し、電池の安全性を向上させることができ、保護層を迅速に成形し、保護層が厚すぎて電極板アセンブリの組み立て及び性能に影響を及ぼすことを回避することもできる。
本開示によれば、突出した溶接欠陥の意味は、当業者には周知であり、例えば、突出した溶接欠陥は、電極タブとリード板の元の表面から突出したバリ及び／又は溶接スラグを含んでよく、電極タブとリード板の元の表面とは、両者の溶接前の表面を指す。
本開示によれば、溶接接続部は、ポリマー保護層が溶接接続部に十分に密着し、保護層と溶接接続部の表面との結合力をさらに向上させるように、溶接継ぎ目をさらに有してよく、かつ、塗布されたポリマーが溶接継ぎ目内に入って充填突出部を形成してよい。溶接継ぎ目の意味は、当業者には周知であり、即ち、溶接後に形成される、溶接接続部の元の表面より低い窪み、溝及びギャップのうちの少なくとも１つである。
さらに、ポリマー保護層の結合力を向上させるために、溶接接続部の表面を処理した後にポリマーをさらに塗布することができ、表面処理方法は、本分野での従来のものを含んでよく、例えば、表面処理は、表面エッチング処理を含んでよい。表面エッチング処理は、金属と有機ポリマーとの結合力を向上させるために、好ましくは、電気化学的エッチング、酸塩基エッチング又は酸化剤エッチングのうちの１つ以上であってよい。本発明は、表面処理前に、溶接接続部の表面への前処理をさらに含んでよく、前処理は、当業者に周知の様々な処理であり、一般的には、表面への研磨及び洗浄等を含む。
本開示によれば、ポリマー保護層と溶接接続部の表面との接着力をさらに向上させるために、好ましくは、ポリマー保護層のポリマーの成形収縮率は、１〜４％であってよく、例えば、１％、１．１％、１．２％、１．３％、１．４％、１．５％、１．６％、１．７％、１．８％、１．９％、２％、２．１％、２．２％、２．３％、２．４％、２．５％、２．６％、２．７％、２．８％、２．９％、３％、３．１％、３．２％、３．３％、３．４％、３．５％、３．６％、３．７％、３．８％、３．９％、４％であり、成形後のポリマー材料が過度に収縮して、ポリマー保護層と溶接接続部の表面との間に大きすぎるギャップが生じることを回避するように、より好ましくは、１〜３％である。成形収縮率の意味及び測定方法は、上記のとおりである。
本開示によれば、ポリマー保護層のポリマーは、本分野での従来のものであってよく、好ましくは、電解液の浸漬と電気化学的酸化還元に耐性があるポリマー材料である。さらに、溶接接続部へのポリマー保護層の接着力を向上させ、保護層が溶接欠陥の間を十分に充填するか又は溶接欠陥を埋め込むことを容易にし、溶接接続部の表面に十分に接触して接着力を向上させるために、ポリマー保護層のポリマーは、好ましくは、一定の状態で流動性を有し、かつ条件が除去された後に硬化できるポリマー材料であってよく、例えば、本開示の好ましい実施形態では、ポリマー保護層は、ホットメルト接着剤ポリマー保護層、光硬化性接着剤ポリマー保護層、及び感圧接着剤ポリマー保護層のうちの少なくとも１つであってよく、さらに好ましくは、塗布しやすい感圧接着剤ポリマー保護層である。本開示に係るアセンブリがコネクタをさらに含む実施形態では、コネクタの両端にそれぞれポリマー保護層が設置され、２つのポリマー保護層のポリマーは、同じであっても異なってもよく、好ましくは同じである。
本開示によれば、ホットメルト接着剤の意味は、当業者には周知であり、即ち、一定の温度範囲内に流動性等の物理的状態が温度に応じて変化及び変更する材料であり、ホットメルト接着剤のコーティング方式は、射出成形、ホットプレス、スプレー又は塗布等の本分野での従来のものであってよい。光硬化性接着剤の意味は、当業者には周知であり、即ち、光照射条件で硬化できる材料であり、光硬化性接着剤のコーティング方式は、射出成形、ホットプレス、スプレー又は塗布等の本分野での従来のものであってよい。感圧接着剤の意味及び種類は、当業者には周知であり、即ち、圧力に敏感な接着剤であり、一般的には、感圧接着剤は、加圧状態で一定の流動性を有する。
接着効果を保証し、操作を容易にするために、ステップＳ２の操作は、未硬化のホットメルト接着剤を溶接接続部の表面に塗布し、かつ硬化させてポリマー保護層を形成するステップａと、未硬化の光硬化性接着剤を溶接接続部の表面に塗布し、かつ光照射条件で硬化させてポリマー保護層を形成するステップｂと、感圧接着剤を加圧状態で溶接接続部の表面に覆い、次に圧力を除去してポリマー保護層を形成するステップｃとのうちの少なくとも１つを含んでよい。
ステップａにおいて、溶融状態のホットメルト接着剤を塗布する条件は、広い範囲内で変化でき、好ましくは、溶融状態のホットメルト接着剤の温度は、１００〜１８０℃であってよく、例えば、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１７０℃、１８０℃であり、好ましくは、１１０〜１５０℃であり、粘度は、１０００〜１００００ＣＰであってよく、例えば、１０００ＣＰ、１５００ＣＰ、２０００ＣＰ、２５００ＣＰ、３０００ＣＰ、３５００ＣＰ、４０００ＣＰ、４５００ＣＰ、５０００ＣＰ、５５００ＣＰ、６０００ＣＰ、６５００ＣＰ、７０００ＣＰ、７５００ＣＰ、８０００ＣＰ、８５００ＣＰ、９０００ＣＰ、９５００ＣＰ、１００００ＣＰであり、好ましくは、１５００〜５０００ＣＰであり、硬化温度は、２０〜２５℃であってよく、例えば、２０℃、２１℃、２２℃、２３℃、２４℃、２５℃であり、硬化時間は０〜３０ｓであってよく、例えば、１ｓ、５ｓ、１０ｓ、１５ｓ、１７ｓ、２０ｓ、２２ｓ、２５ｓ、３０ｓであり、好ましくは、１５〜２５ｓである。
本開示によれば、ホットメルト接着剤の種類は、本分野の従来のものであってよい。さらに、上記溶融コーティングの条件を満たすために、ホットメルト接着剤は、好ましくは、アタクチックポリプロピレンホットメルト接着剤、エチレン及び／又はプロピレンと酸素含有オレフィンの共重合体、ポリスチレン、スチレンとブタジエンの共重合体、イソプレンとブタジエンの共重合体、エポキシ変性スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体とダイマー酸型ポリアミドホットメルト接着剤から選択される少なくとも１つであってよい。上記好ましい種類のホットメルト接着剤は、溶融温度及び粘度が適切であり、溶融温度が電極板の性能に影響を及ぼさず、硬化性能が高く、かつ電解液の浸漬に耐性があり、適切な流動性条件で溶接接続部の表面に十分に接触し密着することができ、形成された保護層は、溶接接続部の表面への接着性が高く、かつコーティング操作が容易である。
ステップｂにおいて、光の波長及び強度は、光硬化性接着剤の種類に応じて選択でき、当業者には周知であり、ここでは、詳しい説明を省略する。
さらに、光硬化性接着剤が上記溶接欠陥に十分に密着し、浸透するか又はそれを充填できるように硬化前に適切な流動性を有することを保証するために、好ましくは、光硬化性接着剤の粘度は、１０００〜５０００ＣＰであってよく、例えば、１０００ＣＰ、１５００ＣＰ、２０００ＣＰ、２５００ＣＰ、３０００ＣＰ、３５００ＣＰ、４０００ＣＰ、４５００ＣＰ、５０００ＣＰであり、好ましくは、１０００〜３０００ＣＰである。さらに、生産効率を保証するために、光照射時間は５〜２０ｓであってよく、例えば、５ｓ、１０ｓ、１１ｓ、１２ｓ、１３ｓ、１４ｓ、１５ｓ、１７ｓ、２０ｓであり、好ましくは、１０〜１５ｓである。
本開示によれば、光硬化性接着剤は、紫外線硬化性接着剤及び／又は可視光硬化性接着剤等の本分野での従来のものを採用してよく、本開示の一具体的な実施形態では、光硬化性接着剤は、硬化速度を高めるために紫外線硬化性接着剤であることが好ましい。紫外線硬化性接着剤は、本分野での従来の種類のものであってよく、本開示に係る好ましい紫外線硬化性接着剤は、アクリレート系紫外線硬化性接着剤、脂環式エポキシ樹脂系紫外線硬化性接着剤、脂肪族エポキシ樹脂系紫外線硬化性接着剤、芳香族エポキシ樹脂系紫外線硬化性接着剤、ビスフェノールＡエポキシ変性アクリレート系紫外線硬化性接着剤、及びフェノールノボラック型エポキシ変性アクリレート系紫外線硬化性接着剤から選択される少なく１つであってよい。上記好ましい種類の紫外線硬化性接着剤は、硬化速度が速く、電解液に対する耐性が高く、かつ溶融状態で適切な粘度及び流動性を有し、溶接接続部の表面への密着と保護層の接着力の向上に有利である。
ステップｃにおいて、接着効果を保証するために、加えられる圧力は、０．２〜０．８ＭＰａであってよく、例えば、０．２ＭＰａ、０．３ＭＰａ、０．４ＭＰａ、０．５ＭＰａ、０．６ＭＰａ、０．７ＭＰａ、０．８ＭＰａであり、好ましくは、０．４〜０．６ＭＰａである。該方法において、感圧接着剤の使用過程において圧力が存在するため、大きい又は高い溶接スラグに対して一定の圧力を生成して、その高さを低減して、極端に大きな溶接スラグの出現を効果的に回避することができるとともに、感圧接着剤を押し固めて圧力を除去すると、ポリマー保護層がすぐに有効になり、プロセス過程において加熱装置又は光源を必要としないため、生産効率の向上に一層有利である。
本開示によれば、感圧接着剤は、ゴム系感圧接着剤と樹脂系感圧接着剤から選択でき、好ましくは、架橋型アクリレート系感圧接着剤、シリコーン系感圧接着剤、ポリウレタン系感圧接着剤、及びゴム系感圧接着剤から選択される少なくとも１つであってよい。上記好ましい種類の感圧接着剤は、接着力が強く、使用しやすく、かつ電解液に対する耐性及び電気化学的耐性が高い。
さらに、感圧接着剤の粘度と接着対象材料に対する高い濡れ性を向上させて、保護層と溶接接続部の表面との接着力を向上させるために、本開示の一実施形態では、感圧接着剤は、好ましくは変性ニトリルゴムであるゴム系感圧接着剤であってよい。さらに、変性ニトリルゴムにおけるアクリロニトリル構造単位の重量含有量は、２５％〜５０％であってよく、例えば、２５％、２７％、３０％、３２％、３５％、３７％、４０％、４３％、４５％、４７％及び５０％であり、感圧接着剤の強度及び接着力を向上させるために、分子量は、１００，０００〜３００，０００（重量平均分子量）であってよく、例えば、１００，０００、１２０，０００、１４０，０００、１６０，０００、１８０，０００、２００，０００、２２０，０００、２４０，０００、２６０，０００、２８０，０００、３００，０００である。
電極アセンブリの安全性をさらに向上させるために、本開示の一具体的な実施形態では、該方法は、ポリマー保護層を絶縁材料で覆い、かつ絶縁層を形成することを含んでよい。絶縁材料は、本分野での従来のものであってよく、好ましくは、絶縁ポリプロピレン、ポリエチレン、及びポリ塩化ビニルのうちの少なくとも１つであり、絶縁層をポリマー保護層に適用する方法も、接着又は外嵌等の本分野での従来のものであってよい。本開示に係るアセンブリがコネクタをさらに含む実施形態では、該方法は、リスクの高い領域に対する保護を強化して、電池の安全性をさらに向上させるために、コネクタの両端の２つの溶接接続部にそれぞれ絶縁層を設置することが好ましいことを含んでよい。
本開示の第３の態様に係るリチウムイオン二次電池は、本開示の第１の態様に係るリチウムイオン二次電池用電極アセンブリ又は本開示の第２の態様に係る方法により製造されたリチウムイオン二次電池用電極アセンブリと、カバープレートとを含む。
本開示に係るリチウムイオン二次電池において、溶接接続部における、溶接スラグ及びバリ等の構造が存在するリスクの高い領域を効果的に保護することにより、溶接スラグ及びバリがセパレーターを突き破って電池の短絡を引き起こすリスクを低減でき、電池の安全性を向上させる。
本開示によれば、リチウムイオン二次電池用電極アセンブリにおける電極ポストは、外部回路と接続するためにカバープレートに設置されてよく、リード板は、電極タブ又は電極タブに接続されたコネクタに溶接されるように、電極ポストに接続され、かつカバープレートの内側まで延びてよい。
本開示によれば、リチウムイオン二次電池は、正極アセンブリ及び負極アセンブリを含んでよく、好ましくは、正極アセンブリと負極アセンブリは電池の安全性及び安定性をさらに向上させるために、それぞれ本開示に係るアセンブリである。
以下、実施例により本開示をさらに説明するが、本開示は、そのように限定されるものではない。本開示の以下の実施例及び比較例では、剪断強度を、ＧＢ／Ｔ７１２４−２００８接着剤−引っ張り剪断強度の測定方法によって測定し、ポリマー保護層の断面形態を金属顕微鏡で測定し、ポリマー保護層の厚さも金属顕微鏡で測定する。
以下、具体的な実施例を参照して本開示を説明するが、これらの実施例は単に説明的なものであり、いかなる方法でも本開示を限定するものではないことに留意されたい。
本実施例は、本開示に係るリチウムイオン二次電池用電極アセンブリ及びその製造方法を説明するためのものである。
図２及び図３に示すとおり、アセンブリは、電気的に接続された、電極板７、電極ポスト３及びコネクタ５を含み、電極板７から電極タブ６が延出しており、電極ポスト３からリード板４が延出しており、コネクタ５の両端がそれぞれ、電極タブ６とリード板４に溶接されて２つの溶接接続部を形成し、溶接接続部の表面を高分子量ブチルゴム感圧接着剤（ＩＴＷ社から購入、品番ｓｍ５１９０）で０．６ＭＰａの圧力で覆い、圧力を除去した後にポリマー保護層１を形成し、突出した溶接欠陥２の最大の高さとポリマー保護層１の厚さとの比は０．５：１である。
該アセンブリを電解液に密封して高温（８０℃）で１８０日間浸漬した後、浸漬前後の溶接接続部とポリマー保護層の断面形態を観察し、結果はそれぞれ、図６と図７に示すとおりであり、該ポリマー保護層の浸漬前後の剪断強度を測定し、結果を表１に示す。
本実施例は、本開示に係るリチウムイオン二次電池用電極アセンブリ及びその製造方法を説明するためのものである。
実施例１の方法を採用し、異なる点は、ポリマー保護層１に絶縁ポリプロピレンを接着して絶縁層９を形成することである。
該アセンブリを電解液に密封して高温（８０℃）で１８０日間浸漬した後、浸漬前後の溶接接続部とポリマー保護層の断面形態を観察し、結果はそれぞれ、図８と図９に示すとおりであり、該ポリマー保護層の浸漬前後の剪断強度を測定し、結果を表１に示す。
本実施例は、本開示に係るリチウムイオン二次電池用電極アセンブリ及びその製造方法を説明するためのものである。
アセンブリは、電気的に接続された、電極板、電極ポスト及びコネクタとを含み、電極板から電極タブが延出しており、電極ポストからリード板が延出しており、コネクタの両端がそれぞれ、電極タブとリード板に溶接されて２つの溶接接続部を形成し、ホットメルト接着剤（澳中公司から購入、品番Ｂ０３）を１６０℃で溶融（溶融粘度２５００ＣＰ）した後に溶接接続部の表面にコーティングし、常温で１５ｓ硬化させてポリマー保護層を形成し、厚さが３００μｍである。
該アセンブリを電解液に密封して高温（８０℃）で１８０日間浸漬し、該ポリマー保護層の浸漬前後の剪断強度を測定し、結果を表１に示す。
本実施例は、本開示に係るリチウムイオン二次電池用電極アセンブリ及びその製造方法を説明するためのものである。
アセンブリは、電気的に接続された、電極板、電極ポスト及びコネクタを含み、電極板から電極タブが延出しており、電極ポストからリード板が延出しており、コネクタの両端がそれぞれ、電極タブとリード板に溶接されて２つの溶接接続部を形成し、紫外線硬化性接着剤（徳邦公司から購入、品番７０３、粘度２０００ＣＰ）を溶接接続部の表面にコーティングし、紫外光照射下で１０ｓ硬化させてポリマー保護層を形成し、厚さが２５０μｍである。
該アセンブリを電解液に密封して高温（８０℃）で１８０日間浸漬し、該ポリマー保護層の浸漬前後の剪断強度を測定し、結果を表１に示す。
本実施例は、本開示に係るリチウムイオン二次電池の電極板アセンブリ及びその製造方法を説明するためのものである。
実施例４の方法を採用し、異なる点は、ポリマー保護層に絶縁ポリプロピレンを接着して絶縁層を形成することである。
該電極板アセンブリを電解液に密封して高温（８０℃）で１８０日間浸漬した後、該ポリマー保護層の浸漬前後の剪断強度を測定し、結果を表１に示す。
実施例１の方法及び材料を採用し、異なる点は、溶接欠陥の最大の高さと感圧接着剤層の厚さとの比が０．３：１であることである。
該電極板アセンブリを電解液に密封して高温（８０℃）で１８０日間浸漬し、該ポリマー保護層の浸漬前後の剪断強度を測定し、結果を表１に示す。
図４及び図５に示すとおり、実施例１の方法及び材料を採用し、異なる点は、アセンブリがコネクタを含まず、電極板７から電極タブ６が延出しており、電極ポスト３からリード板４が延出しており、電極タブ６がリード板４に溶接されて溶接接続部を形成することである。
該アセンブリを電解液に密封して高温（８０℃）で１８０日間浸漬し、該ポリマー保護層の浸漬前後の剪断強度を測定し、結果を表１に示す。
実施例３の方法及び材料を採用し、異なる点は、電極板アセンブリがコネクタを含まず、電極板から電極タブが延出しており、電極ポストからリード板が延出しており、電極タブがリード板に溶接されて溶接接続部を形成することである。
該電極板アセンブリを電解液に密封して高温（８０℃）で１８０日間浸漬し、該ポリマー保護層の浸漬前後の剪断強度を測定し、結果を表１に示す。
実施例８の方法を採用し、異なる点は、ポリマー保護層に絶縁ポリプロピレンを接着して絶縁層を形成することである。
該電極板アセンブリを電解液に密封して高温（８０℃）で１８０日間浸漬した後、該ポリマー保護層の浸漬前後の剪断強度を測定し、結果を表１に示す。
実施例４の方法及び材料を採用し、異なる点は、電極板アセンブリがコネクタを含まず、電極板から電極タブが延出しており、電極ポストからリード板が延出しており、電極タブがリード板に溶接されて溶接接続部を形成することである。
該電極板アセンブリを電解液に密封して高温（８０℃）で１８０日間浸漬し、該ポリマー保護層の浸漬前後の剪断強度を測定し、結果を表１に示す。
実施例８の方法及び材料を採用し、異なる点は、溶接欠陥の最大の高さとホットメルト接着剤層の厚さとの比が０．３：１であることである。
該電極板アセンブリを電解液に密封して高温（８０℃）で１８０日間浸漬し、該ポリマー保護層の浸漬前後の剪断強度を測定し、結果を表１に示す。
比較例１
実施例１の方法及び材料を採用し、異なる点は、溶接接続部の表面に一般的な絶縁テープ（３Ｍ社から購入、品番４７１）を貼ることである。
該アセンブリを電解液に密封して高温（８０℃）で１８０日間浸漬し、該ポリマー保護層の浸漬前後の剪断強度を測定し、結果を表１に示す。
Figure 2021525943
表１のデータから分かるように、一般的な絶縁テープが貼られたアセンブリ（比較例１）と比較して、本願に係るリチウムイオン二次電池用電極アセンブリのポリマー保護層は、浸漬の前後にいずれもより高い剪断強度を有し、特に電解液による高温浸漬後、本願に係るポリマー保護層は、剪断強度が著しく低下せず、依然として溶接接続部に対する効果的な保護を保持でき、電池の使用安全性を向上させる。
以上、本開示の好ましい実施形態を詳細に説明したが、本開示は、上記実施形態の具体的な内容に限定されるものではなく、本開示の技術的構想範囲内に、本開示の技術手段に対して複数の簡単な変更を行うことができ、これらの簡単な変更がいずれも本開示の保護範囲に属する。
なお、上記具体的な実施形態に説明された各具体的な技術的特徴は、矛盾しない場合に、いずれの適当な方式によって組み合わせることができ、不要な重複を回避するために、本開示は、可能なあらゆる組み合わせ方式を別途に説明しない。
また、本開示の様々な実施形態は、任意に組み合わせることができ、本開示の思想から逸脱しない限り、同様に本開示に開示されている内容と見なすべきである。
本明細書の説明において、用語の「１つの実施例」、「幾つかの実施例」、「例」、「具体的な例」又は「幾つかの例」等の説明は、該実施例又は例と結合して説明された具体的な特徴、構成、材料又は特性が本開示の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語の例示的な表現は、必ずしも同一実施例又は例を言及していない。さらに、説明された具体的な特徴、構造、材料又は特徴は、任意の１つ又は複数の実施例又は例において適切な形態で結合することができる。また、互いに矛盾しない場合、当業者であれば、本明細書で説明された異なる実施例又は例、及び異なる実施例又は例の特徴を結合し、かつ組み合わせることができる。
以上、本開示の実施例を示し、説明したが、上記実施例は、例示的なものであり、本開示を限定するものと理解すべきではなく、当業者であれば、本開示の範囲で上記実施例に対して変更、修正、交換及び変形を行うことができる。
１ ポリマー保護層
２ 突出した溶接欠陥
３ 電極ポスト
４ リード板
５ コネクタ
６ 電極タブ
７ 電極板
８ 電池カバープレート
９ 絶縁層
１０ 溶接接続部

Claims (20)

  1. 電極板及び電極ポストを含み、前記電極板から電極タブが延出しており、前記電極タブと前記電極ポストとの間に、溶接によって形成された溶接接続部を有し、前記溶接接続部は、突出した溶接欠陥を有し、前記溶接接続部は、表面をポリマー保護層で覆われ、前記ポリマー保護層の厚さは前記突出した溶接欠陥の厚さ以上であり、前記突出した溶接欠陥は、前記ポリマー保護層内に埋め込まれている、リチウムイオン二次電池用電極アセンブリ。
  2. 前記突出した溶接欠陥は、前記ポリマー保護層と完全に接触する、請求項１に記載の電極アセンブリ。
  3. 前記ポリマー保護層は、前記溶接接続部の表面に接着剤を調合するか又は塗布することによって形成されたポリマー保護層である、請求項１又は２に記載の電極アセンブリ。
  4. 前記溶接接続部は、第１の溶接接続部を含み、
    前記第１の溶接接続部は、前記電極ポストと前記電極タブを溶接することによって形成されるか、又は、前記第１の溶接接続部は、前記電極ポストから延出するリード板と前記電極タブを溶接することによって形成され、
    前記第１の溶接接続部は、第１の溶接接続部の電極タブ側部を含み、前記ポリマー保護層は、前記第１の溶接接続部の電極タブ側部の表面を覆う、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極アセンブリ。
  5. コネクタをさらに含み、前記溶接接続部は、第２の溶接接続部と第３の溶接接続部を含み、前記コネクタの一端は、前記電極タブに溶接されて前記第２の溶接接続部を形成し、
    前記コネクタの他端は、前記電極ポストに溶接されて前記第３の溶接接続部を形成するか、又は、前記コネクタの他端は、前記電極ポストから延出するリード板に溶接されて前記第３の溶接接続部を形成し、
    前記第３の溶接接続部は、第３の溶接接続部のコネクタ側を含み、
    前記ポリマー保護層は、少なくとも、前記第２の溶接接続部の両側表面と前記第３の溶接接続部のコネクタ側の表面に覆う、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電極アセンブリ。
  6. 前記突出した溶接欠陥の厚さと前記ポリマー保護層の厚さとの比は（０．１〜０．９）：１である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電極アセンブリ。
  7. 前記溶接接続部は、溶接継ぎ目をさらに有し、前記ポリマー保護層は、前記溶接継ぎ目内に延びる充填突出部を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電極アセンブリ。
  8. 前記ポリマー保護層を覆う絶縁層をさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電極アセンブリ。
  9. 前記絶縁層は、ポリプロピレン絶縁層、ポリエチレン絶縁層、及びポリ塩化ビニル絶縁層のうちの少なくとも１つである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電極アセンブリ。
  10. 前記ポリマー保護層におけるポリマーの成形収縮率は１〜４％である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電極アセンブリ。
  11. 前記ポリマー保護層は、ホットメルト接着剤ポリマー保護層、光硬化性接着剤ポリマー保護層、及び感圧接着剤ポリマー保護層のうちの少なくとも１つである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電極アセンブリ。
  12. 前記ホットメルト接着剤は、アタクチックポリプロピレンホットメルト接着剤、エチレン及び／又はプロピレンと酸素含有オレフィンとの共重合体、ポリスチレン、スチレンとブタジエンとの共重合体、イソプレンとブタジエンとの共重合体、エポキシ変性スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、及びダイマー酸型ポリアミドホットメルト接着剤から選択される少なくとも１つであり、
    前記光硬化性接着剤は、アクリレート系紫外線硬化性接着剤、脂環式エポキシ樹脂系紫外線硬化性接着剤、脂肪族エポキシ樹脂系紫外線硬化性接着剤、芳香族エポキシ樹脂系紫外線硬化性接着剤、ビスフェノールＡエポキシ変性アクリレート系紫外線硬化性接着剤、及びフェノールノボラック型エポキシ変性アクリレート系紫外線硬化性接着剤から選択される少なくとも１つである紫外線硬化性接着剤であり、
    前記感圧接着剤は、架橋型アクリレート系感圧接着剤、シリコーン系感圧接着剤、ポリウレタン系感圧接着剤、及びゴム系感圧接着剤から選択される少なくとも１つである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電極アセンブリ。
  13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用電極アセンブリの製造方法であって、前記電極アセンブリは、電極タブが延出されている電極板と、電極ポストとを含み、
    前記電極タブを前記電極ポストに溶接して、突出した溶接欠陥を有する溶接接続部を形成するステップＳ１と、
    前記溶接接続部の表面にポリマーを塗布してポリマー保護層を形成し、かつ前記突出した溶接欠陥を前記ポリマー保護層内に埋め込ませるステップＳ２とを含み、前記ポリマーの塗布量は、前記ポリマー保護層の厚さが前記突出した溶接欠陥の厚さ以上となるようにする、製造方法。
  14. 前記ポリマー保護層を形成する方法は、接着剤調合又は接着剤塗布である、請求項１３に記載の製造方法。
  15. 前記溶接接続部は、第１の溶接接続部を含み、前記第１の溶接接続部を形成する方法は、
    前記電極タブを前記電極ポストに溶接して前記第１の溶接接続部を形成するか、又は前記電極タブを、前記電極ポストから延出するリード板に溶接して前記第１の溶接接続部を形成することを含み、
    前記第１の溶接接続部は、第１の溶接接続部の電極タブ側部を含み、前記第１の溶接接続部の電極タブ側部の表面にポリマーを塗布して前記ポリマー保護層を形成する、請求項１３又は１４に記載の製造方法。
  16. 前記アセンブリは、コネクタをさらに含み、前記溶接接続部は、第２の溶接接続部及び第３の溶接接続部を含み、前記第２の溶接接続部及び前記第３の溶接接続部を形成する方法は、
    前記コネクタの一端を前記電極タブに溶接して前記第２の溶接接続部を形成するステップと、
    前記コネクタの他端を前記電極ポストに溶接して、前記第３の溶接接続部を形成するか、又は前記コネクタの他端を、前記電極ポストから延出するリード板に溶接して、前記第３の溶接接続部を形成するステップと、
    前記第２の溶接接続部の両側表面と前記第３の溶接接続部のコネクタ側の表面にポリマーを塗布して、前記ポリマー保護層をそれぞれ形成するステップとを含む、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の製造方法。
  17. ステップＳ２の操作は、
    未硬化のホットメルト接着剤を前記溶接接続部の表面に塗布し、かつ硬化させて前記ポリマー保護層を形成するステップａと、
    未硬化の光硬化性接着剤を前記溶接接続部の表面に塗布し、かつ光照射条件で硬化させて前記ポリマー保護層を形成するステップｂと、
    感圧接着剤を加圧状態で前記溶接接続部の表面に覆い、次に前記圧力を除去して前記ポリマー保護層を形成するステップｃとのうちの少なくとも１つを含む、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の製造方法。
  18. 前記溶融状態のホットメルト接着剤は温度が１００〜１８０℃で、粘度が１０００〜１００００ＣＰで、前記硬化温度が２０〜２５℃で、硬化時間が０〜３０ｓであり、
    前記光硬化性接着剤は粘度が１０００〜５０００ＣＰで、前記光照射時間が５〜２０ｓであり、
    前記圧力が０．２〜０．８ＭＰａである、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の製造方法。
  19. 前記ポリマー保護層を絶縁材料で覆い、かつ絶縁層を形成するステップを含む、請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の製造方法。
  20. カバープレートと、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池用電極アセンブリ又は請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の方法により製造されたリチウムイオン二次電池用電極アセンブリとを含む、リチウムイオン二次電池。
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