JP2022127065A - Non-aqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非水電解質二次電池及び非水電解質二次電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery and a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery.
扁平円筒型の金属製容器に発電要素たる電極構造体が収容されてなる、いわゆるコイン型(ボタン型)の電池において、電極構造体として、平板状の正極、負極がセパレータを介して対向し、巻回、積層等により形成された電極群を用いる構成が知られている。(例えば、特許文献1参照。)このような電池は重負荷特性に優れており、大電流の供給が求められる小型電子機器のメイン電源として用いることができる。
このような電池の電極群を構成する正極及び負極としては、集電体としてアルミニウムや銅等の金属薄板を用いて、集電体上に活物質等が形成されたものが用いられる。そして、集電体の未塗工部と金属製の容器とを溶接により電気的に接続することで、コイン型(ボタン型)容器を外部端子として利用することができる。
In a so-called coin-shaped (button-shaped) battery in which an electrode structure serving as a power generation element is housed in a flat cylindrical metal container, the electrode structure has a flat positive electrode and a negative electrode facing each other with a separator interposed therebetween. A configuration using an electrode group formed by winding, stacking, or the like is known. (For example, see
As the positive electrode and the negative electrode that constitute the electrode group of such a battery, a thin plate of metal such as aluminum or copper is used as a current collector, and an active material or the like is formed on the current collector. By electrically connecting the uncoated portion of the current collector and the metal container by welding, the coin-shaped (button-shaped) container can be used as an external terminal.
特許文献1には、集電体の露出面と金属ケース内底面との接続として、溶接に代えて導電性接着剤による導電接続を行うことが示されている。この場合、導電性接着剤の塗布面積全体が有効な導電接続をなしうることで、充放電による電極群の膨脹収縮があった場合でも重負荷放電時の導電接続を良好に保つことができる。 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200000 discloses that the exposed surface of the current collector and the inner bottom surface of the metal case are connected by conductive connection using a conductive adhesive instead of welding. In this case, since the entire application area of the conductive adhesive can form an effective conductive connection, good conductive connection can be maintained during heavy load discharge even when the electrode group expands and contracts due to charging and discharging.
しかしながら、導電性接着剤を用いた導電接続では、接着後に導電性接着剤を乾燥及び固化させるプロセスを必要とする。そして、乾燥及び固化するまでの間、接続は弱いままであり、接続が外れないようにするための接続体の取り扱いが難しい。
本発明は上記の問題点に鑑み、負荷特性に優れ、かつ、安定した導電接続を備えた非水電解質二次電池を提供すること、及び、このような非水電解質二次電池を作業性良く作製することを課題とする。
However, the conductive connection using a conductive adhesive requires a process of drying and solidifying the conductive adhesive after bonding. And until it dries and hardens, the connection remains weak, making it difficult to handle the connection to prevent disconnection.
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent load characteristics and stable conductive connection, and also provides such a non-aqueous electrolyte secondary battery with good workability. The task is to make it.
本発明における非水電解質二次電池は、第一の容器と第二の容器とが絶縁封止されてなる外装体と、前記外装体に収容され前記第一の容器及び前記第二の容器にそれぞれ電気的に接続する第一の電極及び第二の電極を含む電極構造体と、を備え、前記第一の容器と前記第二の容器の少なくとも一方の容器の内面に、導電ペーストの固化体からなる接着層を有し、前記第一の電極と前記第二の電極の少なくとも一方の電極は、前記電極と電気的に接続するリードタブをさらに備え、前記リードタブは、前記第一の容器と前記第二の容器のうち接続する側の容器と対向する面に、導電性の炭素材料を含む接続部を有し、前記接着層と前記接続部とが圧着状態で積層することで前記容器と前記リードタブとが電気的に接続していることを特徴とする。 The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises: an exterior body in which a first container and a second container are insulated and sealed; and an electrode structure including a first electrode and a second electrode electrically connected to each other, and a solidified body of conductive paste on the inner surface of at least one of the first container and the second container. At least one of the first electrode and the second electrode further includes a lead tab electrically connected to the electrode, the lead tab connecting the first container and the A connecting part containing a conductive carbon material is provided on a surface of the second container facing the container on the connecting side, and the container and the connecting part are laminated by laminating the adhesive layer and the connecting part in a crimped state. It is characterized by being electrically connected to the lead tab.
本発明における非水電解質二次電池の製造方法は、第一の容器と第二の容器とが絶縁封止されてなる外装体と、前記外装体に収容され前記第一の容器及び前記第二の容器にそれぞれ電気的に接続する第一の電極及び第二の電極を含む電極構造体と、を備えた非水電解質二次電池の製造方法であって、前記第一の容器と前記第二の容器の少なくとも一方の容器の内面に導電ペーストを塗布し固化させることにより、前記容器の内面に接着層を形成する工程と、前記第一の電極と前記第二の電極の少なくとも一方の電極と電気的に接続するリードタブ上に形成された、導電性の炭素材料を含む接続部を、前記接着層と重ね合わせて圧着させることで、前記容器と前記リードタブとを電気的に接続する工程と、を少なくとも備えていることを特徴とする。 A method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention includes: an exterior body in which a first container and a second container are insulated and sealed; and an electrode structure including a first electrode and a second electrode electrically connected to the container of the non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the first container and the second forming an adhesive layer on the inner surface of the container by applying and solidifying a conductive paste to the inner surface of at least one of the containers; and at least one of the first electrode and the second electrode. a step of electrically connecting the container and the lead tab by superimposing and crimping a connection portion containing a conductive carbon material formed on the lead tab to be electrically connected to the adhesive layer; characterized by comprising at least
本発明によれば、正極リードタブ及び負極リードタブの正極接続部及び負極接続部に形成された炭素材料を含む層と、正極缶及び負極缶の内面に形成された導電ペーストの固化体とが接触していることで、正極及び負極と正極缶及び負極缶とが電気的に接続している。このように炭素材料を含む層同士が圧着状態で接続することで、電極と容器との間の導電性が向上する。また、電池の充放電の際に、正極及び負極で構成される電極構造体が膨張や収縮したとしても、リードタブと容器との安定した接続状態を保持することができる。これにより、安定した導電接続を備え、負荷特性に優れた電池とすることができる。 According to the present invention, the layer containing the carbon material formed on the positive electrode connection portion and the negative electrode connection portion of the positive electrode lead tab and the negative electrode lead tab is in contact with the solidified conductive paste formed on the inner surfaces of the positive electrode can and the negative electrode can. Thus, the positive and negative electrodes are electrically connected to the positive and negative electrode cans. By connecting the layers containing the carbon material to each other in a crimped state in this way, the electrical conductivity between the electrode and the container is improved. Moreover, even if the electrode structure composed of the positive electrode and the negative electrode expands or contracts during charging and discharging of the battery, a stable connection state between the lead tab and the container can be maintained. As a result, a battery having stable conductive connection and excellent load characteristics can be obtained.
また、本発明によれば、正極リードタブ及び負極リードタブの正極接続部及び負極接続部に炭素材料を含む層を、また、正極缶及び負極缶の内面に導電ペーストの固化体を、それぞれ予め形成した後、リードタブと缶とを接触させることにより両者を電気的に接続している。これにより、未固化の導電ペースト(導電性接着剤)によりリードタブと缶とを接続してから導電ペーストを乾燥固化させる場合に比べて、作業性良く両者を接続することができる。 Further, according to the present invention, a layer containing a carbon material is formed in advance on the positive electrode connection portion and the negative electrode connection portion of the positive electrode lead tab and the negative electrode lead tab, and a solidified conductive paste is formed on the inner surfaces of the positive electrode can and the negative electrode can, respectively. After that, the lead tab and the can are electrically connected by bringing them into contact with each other. As a result, compared to the case where the lead tab and the can are connected with an unsolidified conductive paste (conductive adhesive) and then the conductive paste is dried and solidified, the two can be connected with good workability.
本発明における非水電解質二次電池において、前記電極は、金属製の集電箔と、前記集電箔上に形成された合剤層と、を有し、前記合剤層は、活物質と、導電性の炭素材料からなる導電助剤とを含み、前記リードタブは前記集電箔の延出部であり、前記接続部は前記リードタブ上に形成された前記合剤層であることが好ましい態様である。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the electrode has a current collector foil made of metal and a mixture layer formed on the current collector foil, and the mixture layer includes an active material and and a conductive aid made of a conductive carbon material, wherein the lead tab is an extension of the current collector foil, and the connecting portion is the mixture layer formed on the lead tab. is.
本発明における非水電解質二次電池の製造方法は、金属製の集電箔上に合剤層を形成することで前記電極及び前記電極から延出する前記リードタブを作製する工程をさらに備え、前記合剤層は、活物質と、導電性の炭素材料からなる導電助剤とを含むことが好ましい態様である。 The method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention further comprises the step of forming the electrode and the lead tab extending from the electrode by forming a mixture layer on a metal current collector foil, In a preferred embodiment, the mixture layer contains an active material and a conductive aid made of a conductive carbon material.
本発明によれば、正極及び負極を正極リードタブ及び負極リードタブとして用いることができる。これにより、より作業性良く電池を作製することができる。 According to the present invention, the positive electrode and the negative electrode can be used as a positive lead tab and a negative lead tab. Thereby, a battery can be produced with better workability.
本発明における非水電解質二次電池は、前記容器の内面に凹凸部が形成されていることが好ましい態様である。 In a preferred embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, an uneven portion is formed on the inner surface of the container.
本発明における非水電解質二次電池の製造方法は、前記容器の内面に予め凹凸部を形成した後、前記容器の内面に接着層を形成することが好ましい態様である。 In a preferred embodiment of the method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, an adhesive layer is formed on the inner surface of the container after previously forming uneven portions on the inner surface of the container.
本発明によれば、缶内面の凹凸部により、缶とリードタブとの接触面積を増やすことができるため、電池の抵抗を低減することができる。これにより、負荷特性及び信頼性に特に優れた非水電解質二次電池とすることができる。 According to the present invention, the contact area between the can and the lead tab can be increased by the uneven portion on the inner surface of the can, so that the resistance of the battery can be reduced. Thereby, a non-aqueous electrolyte secondary battery having particularly excellent load characteristics and reliability can be obtained.
本発明によれば、安定した導電接続を備え、負荷特性に優れた非水電解質二次電池を得ることができることに加えて、このような非水電解質二次電池を作業性良く作製することができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a non-aqueous electrolyte secondary battery having stable conductive connections and excellent load characteristics, and in addition, it is possible to manufacture such a non-aqueous electrolyte secondary battery with good workability. can.
以下、本発明の非水電解質二次電池の各実施形態を挙げ、それぞれの構成について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, each embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be given, and each configuration will be described in detail with reference to the drawings.
(非水電解質二次電池)
本実施形態における非水電解質二次電池の例について、図面を例に挙げて説明する。
図1(a)は、本実施形態の非水電解質二次電池100の各構成部材について説明するための、電極構造体10を外装体の内部に配置した状態を示す概略断面図である。また、図1(b)は、電池を封止した後の状態を示す概略断面図である。
(Non-aqueous electrolyte secondary battery)
An example of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1(a) is a schematic cross-sectional view showing a state in which an
本実施形態における非水電解質二次電池100は、扁平円筒状の金属製の外装体に電極構造体が収容されてなる、いわゆるコイン型(ボタン型)の電池である。
より詳細には、図1(a)に示すように、一端が開口した扁平円筒状である金属製の第一の容器(負極缶1)と金属製の第二の容器(正極缶2)とが、絶縁性のガスケット3を介して絶縁配置されている。そして、負極缶1に正極缶2の開口部を重ね合わせて加締め封止することにより密閉され、内部に収容空間が形成された外装体とすることができる。
The non-aqueous electrolyte
More specifically, as shown in FIG. 1(a), a flat cylindrical metallic first container (negative electrode can 1) with one end open and a metallic second container (positive electrode can 2) are provided. are insulated through an
そして、この収容空間内に電極構造体10が収容され、負極缶1及び正極缶2のそれぞれと電気的に接続することで電池が構成されている。電極構造体10は、第一の電極(負極6)と第二の電極(正極8)とがセパレータ9を介して対向した状態で一体化されている。
さらに、図示しないが、収容空間内には電解液が封入されている。
The
Furthermore, although not shown, an electrolytic solution is sealed in the accommodation space.
電極構造体10は、シート状の負極6、正極8、及びセパレータ9を備える。この電極構造体10は、負極6と正極8とをセパレータ9を介して重ね合わせて、図1(a)に示す捲回構造のほか、捲回、積層、折畳等により容器に収容可能な形状に作製することができる。例えば捲回により電極構造体10を作製する場合には、正極8のシートの両面側にセパレータ9を挟み込んで、さらに負極6を重ね合わせて扁平に捲回することができる。
The
ここで本実施形態では、電極構造体10を構成する負極6から負極リードタブ5が延出している。延出した負極リードタブ5は折り返され、電極構造体10と負極缶1との間の位置に配置されている。負極リードタブ5は、負極缶1の内面1aとの対向面に負極接続部50を備えている。この負極接続部50は導電性の炭素材料を含む材料から構成されている。また、負極缶1の内面1aには導電ペーストの固化体からなる接着層4が形成されている。
Here, in this embodiment, the negative
同様に、電極構造体10を構成する正極8から正極リードタブ7が延出している。延出した正極リードタブ7は折り返され、電極構造体10と正極缶2との間の位置に配置されている。正極リードタブ7は、正極缶2の内面2aとの対向面に正極接続部70を備えている。この正極接続部70は導電性の炭素材料を含む材料から構成されている。また、正極缶2の内面2aには導電ペーストの固化体からなる接着層4が形成されている。
Similarly, a positive
図1(a)に示す上述の各部材は、電池の組立により、図1(b)に示すように、外装体の内部の収容空間に電極構造体10が収容される構造となる。このとき、負極接続部50と、内面1aに形成された接着層4とが圧接接続されている。これにより、電極構造体10と負極缶1とが電気的に接続している。また、正極接続部50と、内面2aに形成された接着層4とが圧接接続されている。これにより、電極構造体10と正極缶2とが電気的に接続している。
本実施形態では、後述する炭素材料が配合された導電ペーストの固化体からなる接着層4と、導電性の炭素材料を含んでいる負極接続部50若しくは正極接続部70とが圧接接続していることで、両者の電気的接続を良好なものとすることができる。また、接着層4、負極接続部50、正極接続部70のいずれも軟質な樹脂材料であり、これらの部材同士が接触しているので、電池の充放電の際に、正極8及び負極6で構成される電極構造体10が膨張や収縮したとしても、リードタブと容器との安定した接続状態を保持することができる。
By assembling the battery, each of the members shown in FIG. 1(a) has a structure in which the
In this embodiment, the
ここで、本実施形態の非水電解質二次電池を構成する電極構造体10の、特に負極接続部50、若しくは正極接続部70について、図面を用いて詳述する。図2では、負極6及び負極接続部50について説明しているが、正極8及び正極接続部70についても同様に、それぞれ、負極6及び負極接続部50に対応する配置となっている。
Here, in particular, the negative
図2は電極構造体10の負極リードタブ5付近の拡大断面図である。負極6は、負極集電体6aの両面に負極合剤6bが形成された構造を有している。図2(a)に示す例では、負極6の端部から負極集電体6aが巻回方向に延出し、さらに逆向きに延びることで、この負極集電体6aが負極リードタブ5となっている。そして、この負極集電体6aの一つの面に負極接続部50が形成されている。
この負極接続部50は導電性の炭素材料を含有している。具体的な態様として、例えば、導電性の炭素材料を樹脂及び有機溶剤に分散してなる導電ペーストを塗布して固化させることにより負極接続部50とすることができる。また、導電性の炭素材料を樹脂に分散させてシート状とした後、導電性接着剤を用いて負極集電体6aに接着することによっても負極接続部50を形成することができる。
また、図2(b)に示すように、導電性の炭素材料を含有する負極合剤6bが形成された負極集電体6aである負極6がそのまま延出することにより、負極合剤6bを負極接続部50としてもよい。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the vicinity of the negative
This negative
Further, as shown in FIG. 2(b), the
また図示を省略するが、正極集電体の両面に正極合剤が形成されてなる正極8について、上述の負極6から延出する負極接続部50と同様に、正極集電体上に形成される正極接続部70や、正極合剤を有する正極8がそのまま延出してなる正極接続部70とすることができる。
Although not shown, the
本実施形態における負極接続部50及び正極接続部70は、グラファイト、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の炭素材料が、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)やポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリル酸(PA)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルアルコール(PVA)等からなる結着剤により固定してなる層から構成されている。
これらの負極接続部50及び正極接続部70は導電性の炭素材料を含有していることから導電性を備え、負極缶1と負極リードタブ5との間、あるいは、正極缶2と正極リードタブ7との間に介在して、これらを電気的に接続している。
The negative
Since these negative
このような炭素材料を含む層はまた、炭素材料や結着剤以外の材料を含有していてもよい。例えば、負極リードタブ5が負極6の延出部である場合や、正極リードタブ7が正極8の延出部である場合、炭素材料を含む層は後述する電池の負極活物質に相当する材料を含有する負極合剤であってもよい。
A layer containing such a carbon material may also contain materials other than the carbon material and the binder. For example, when the negative
また、導電ペーストは、グラファイト等の炭素材料とフェノール樹脂等の樹脂の混合物であり、水等の溶媒に分散したペースト状で用いられる。本実施形態において、導電ペーストは負極缶1の内面1a、及び、正極缶2の内面2aに塗布された後、熱処理等の乾燥工程により固化された固化体として、負極缶1の内面1a及び正極缶2の内面2a上に形成されている。
The conductive paste is a mixture of a carbon material such as graphite and a resin such as phenolic resin, and is used in the form of a paste dispersed in a solvent such as water. In this embodiment, the conductive paste is applied to the
本実施形態では、上記のように形成された導電ペーストの固化体と、負極接続部50及び正極接続部70に形成された炭素材料を含む層とが圧接接続している。このように炭素材料を含む材料同士が接触することで、缶とリードタブとの導電性が良好なものとなる。また、軟質な樹脂材料同士の接触であるので、電池の充放電の際に、正極8及び負極6で構成される電極構造体10が膨張や収縮したとしても、缶とリードタブとの安定した接続状態を保持することができる。
In the present embodiment, the solidified body of the conductive paste formed as described above and the layer containing the carbon material formed on the negative
次に、本実施形態の別の例について、図3及び図4を例に挙げて説明する。図3では図1と同様に組立前の部材配置を説明する概略断面図(図3(a))と組立後の概略断面図(図3(b))を示す。図4では組立後の概略断面図を省略し、組立前の部材配置を説明する概略断面図のみ示す。なお、図3(b)においては説明のため接着層4の図示を省略する。また、図1に示す例と共通する構成については説明を省略する。
図3及び図4に示すように、本実施形態では、負極缶1の内面1a、及び、正極缶2の内面2aの少なくとも一方に凹凸部40が形成されていることが好ましい。この凹凸部40は、図3に示すように缶の内面に凸部が形成された態様、あるいは、図4に示すように缶の内面に凹部が形成された態様とすることができる。
このような凹凸部40を缶の内面上に形成することにより、缶とリードタブとの接触面積を増やすことができ、電池の内部抵抗を低減することができる。
Next, another example of this embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. FIG. 3 shows a schematic sectional view (FIG. 3(a)) explaining the arrangement of members before assembly and a schematic sectional view (FIG. 3(b)) after assembly, similar to FIG. FIG. 4 omits a schematic cross-sectional view after assembly, and shows only a schematic cross-sectional view for explaining the arrangement of members before assembly. In addition, in FIG.3(b), illustration of the
As shown in FIGS. 3 and 4, in the present embodiment, it is preferable that an
By forming such an
図3(a)に示すような、凹凸部40が凸部である場合には、負極缶1の内面1a、あるいは、正極缶2の内面2a上に金属製のメッシュを接着、溶接等により固定することにより凸部を形成することができる。また、炭素材料や金属粒子を含有したペーストを、点状、あるいは線状に塗布した後固化させることにより凸部を形成してもよい。
When the concave-
また、図4に示すような、凹凸部40が凹部である場合には、負極缶1の内面1a、あるいは、正極缶2の内面2aの一部を削ることにより凹部を形成することができる。凹部の形成方法としては、例えば、切削や研磨、エッチング等を用いることができる。
さらに、上述の手法を組合せて、負極缶1の内面1a、あるいは、正極缶2の内面2aに凹部と凸部とを形成してもよい。
In addition, when the concave-
Further, the recesses and protrusions may be formed on the
図3及び図4に示す例では、負極缶1の内面1aあるいは正極缶2の内面2aに形成された凹凸部40上に、さらに、上述の導電ペーストの固化体からなる接着層4が形成されている。図3(b)の例に示すように、接着層4の形成された凹凸部40とリードタブの接続部との接触面積が増大することで、導電性が向上し、負荷特性に特に優れた電池とすることができる。
In the example shown in FIGS. 3 and 4, on the
本実施形態における非水電解質二次電池を構成する材料は公知のものを用いることができる。
負極缶1は、一端が開口した扁平円筒状に形成されている。また負極缶1は、図1~図4に示すように、開口する側の端部に折り返しが形成されていてもよいし、多段円筒形状に形成されていてもよい。負極缶1は、ステンレス鋼板を絞り加工等することにより形成することができる。ステンレス鋼の材質としては、例えば、SUS316LやSUS329J4L、あるいはSUS304等を挙げることができる。また負極缶の材質として、例えば、ステンレス鋼に銅やニッケル等を圧着してなるクラッド材を用いてもよい。
A known material can be used for the material constituting the non-aqueous electrolyte secondary battery in the present embodiment.
The negative electrode can 1 is formed in a flat cylindrical shape with one end open. Further, as shown in FIGS. 1 to 4, the negative electrode can 1 may be folded back at the end on the opening side, or may be formed in a multistage cylindrical shape. The negative electrode can 1 can be formed by drawing a stainless steel plate. Examples of stainless steel materials include SUS316L, SUS329J4L, and SUS304. As the material of the negative electrode can, for example, a clad material obtained by press-bonding copper, nickel, or the like to stainless steel may be used.
正極缶2は、一端が開口した扁平円筒状に形成されている。この正極缶2は、ステンレス鋼板を絞り加工等することにより形成することができる。ステンレス鋼の材質としては、例えば、SUS316LやSUS329J4L等を挙げることができる。 The positive electrode can 2 is formed in a flat cylindrical shape with one end open. The positive electrode can 2 can be formed by drawing a stainless steel plate. Examples of stainless steel materials include SUS316L and SUS329J4L.
ガスケット3は、環状に形成された絶縁性の部材からなり、負極缶1と正極缶2との間に介在し、両者を絶縁保持している。
ガスケット3の材質としては、例えば、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリフェニルサルファイド(PPS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド、液晶ポリマー(LCP)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂(PFA)、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK)、ポリエーテルニトリル樹脂(PEN)、ポリエーテルケトン樹脂(PEK)、ポリアリレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT)、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂(PES)、ポリアミノビスマレイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フッ素樹脂等のプラスチック樹脂を挙げることができる。
The
Materials for the
また容器の封止性を向上させるために、負極缶1若しくは正極缶2とガスケット3との間に、さらにシール剤を配置してもよい。シール剤としては、例えば、アスファルト、エポキシ樹脂、ポリアミド系樹脂、ブチルゴム系接着剤等を用いることができる。
Further, a sealing agent may be further arranged between the negative electrode can 1 or the positive electrode can 2 and the
負極6は、負極活物質と導電助剤と結着剤とからなる負極合剤6bが、負極集電体6aに塗布形成されたものである。より具体的には、有機溶剤により希釈されペースト状とした負極合剤を負極集電体6aに塗工した後、負極集電体6aを乾燥させ有機溶剤を除去することによって負極6を得ることができる。
The
負極集電体6aは、厚みが100μm以下の金属薄膜であり、金属として銅やアルミニウム等を用いることができる。負極リードタブ5は、負極集電体6aが延出してなる金属薄膜で構成されている。また負極リードタブ5は、負極集電体6aの延出部に銅、ニッケル、アルミニウム等を溶接等により取り付けたものであってもよい。
The negative electrode
負極活物質は、非水電解質二次電池に用いられる公知の材料を用いることができる。負極活物質としては、例えば、ハードカーボン、ソフトカーボン、グラファイト等の炭素材料、SiOx(0<x<2)で表される酸化珪素、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)、Si、WO2、WO3、Li-Al合金等、種々の材料を挙げることができる。 A known material used for non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used as the negative electrode active material. Examples of negative electrode active materials include carbon materials such as hard carbon, soft carbon, and graphite, silicon oxide represented by SiO x (0<x<2), lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), Si, Various materials such as WO 2 , WO 3 and Li—Al alloys can be mentioned.
負極合剤6bに含まれる導電助剤としては、例えば、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、グラファイト等の炭素質材料を用いることができる。また、導電助剤として上記のうちの1種を単独として用いることができるほか、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Carbonaceous materials such as furnace black, ketjen black, acetylene black, and graphite can be used as the conductive aid contained in the
負極合剤6bに含まれる結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)やポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリアクリル酸(PA)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルアルコール(PVA)等を用いることができる。また、結着剤として上記のうちの1種を単独として用いることができるほか、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the binder contained in the
正極8は、正極活物質と導電助剤と結着剤とからなる正極合剤8bが、正極集電体8aに塗布形成されたものである。より具体的には、有機溶剤により希釈されペースト状とした正極合剤8bを正極集電体8aに塗工した後、正極集電体8aを乾燥させ有機溶剤を除去することによって正極8を得ることができる。
The
正極集電体8aは、厚みが100μm以下の金属薄膜であり、金属としてアルミニウム等を用いることができる。正極リードタブ7は、正極集電体8aが延出してなる金属薄膜で構成されている。また正極リードタブ7は、正極集電体8aの延出部にアルミニウム等を溶接等により取り付けたものであってもよい。
The positive electrode
正極活物質は、非水電解質二次電池に用いられる公知の材料を用いることができる。正極活物質としては、例えば、リチウムマンガン酸化物、モリブデン酸化物、リチウム鉄リン酸化合物、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、バナジウム酸化物等、種々の材料を挙げることができる。 As the positive electrode active material, known materials used for non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used. Examples of the positive electrode active material include various materials such as lithium manganese oxide, molybdenum oxide, lithium iron phosphate compound, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, and vanadium oxide.
正極合剤8bに含まれる導電助剤及び結着剤としては、上述した、負極合剤6bに含まれる導電助剤及び結着剤として挙げた種々の材料を用いることができる。
As the conductive aid and the binder contained in the
セパレータ9は、リチウムイオンを通す特性を有する部材である。セパレータ9は、例えば、ポリオレフィン製の樹脂ポーラスフィルムやガラス製不織布、樹脂製不織布、セルロース繊維の積層体等により形成されている。
The
電解液は、非水溶媒に支持塩が溶解してなる非水電解質を用いることができる。
非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状カーボネート、鎖状エーテル等、種々の化合物を用いることができる。これらは例えば、γ-ブチロラクトン(GBL)、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、メチルフォーメイト、1,2-ジメトキシエタン(DME)、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキソラン、ジメチルフォルムアミド(DMF)、グライム、スルホラン、アセトニトリル等の有機溶媒の単独又は混合溶媒とすることができる。また、支持塩としては、例えば、LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(SO2F)2等を採用することができる。
A non-aqueous electrolyte in which a supporting salt is dissolved in a non-aqueous solvent can be used as the electrolytic solution.
As the non-aqueous solvent, various compounds such as cyclic carbonates, chain carbonates and chain ethers can be used. These are for example gamma-butyrolactone (GBL), propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl Organic solvents such as mate, 1,2-dimethoxyethane (DME), tetrahydrofuran (THF), dioxolane, dimethylformamide (DMF), glyme, sulfolane, and acetonitrile can be used singly or in combination. Moreover, as the supporting salt, for example, LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiN(SO 2 F) 2 or the like can be employed.
支持塩としては、例えば、例えば、LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(SO2F)2等を採用することができる。また、支持塩としてイオン液体を用いてもよい。 Examples of supporting electrolytes that can be used include LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiN(SO 2 F) 2 and the like. Also, an ionic liquid may be used as the supporting salt.
また、これらの溶媒及び支持塩に加えて、種々の添加剤を加えることができる。
さらに、電解液に替えて、これらの非水電解液を高吸液性多孔質高分子に含浸吸蔵させたゲル電解質、ポリエチレンオキシドやポリフォスファゼン架橋体等の高分子に前記リチウム塩を固溶させた高分子固体電解質、あるいはLi3N、LiI等の無機固体電解質を用いることもできる。
In addition to these solvents and supporting salts, various additives can be added.
Furthermore, in place of the electrolytic solution, a gel electrolyte obtained by impregnating and occluding these non-aqueous electrolytic solutions in a highly absorbent porous polymer, or a solid solution of the lithium salt in a polymer such as polyethylene oxide or polyphosphazene crosslinked body. It is also possible to use a polymer solid electrolyte obtained by forming a polymer, or an inorganic solid electrolyte such as Li 3 N or LiI.
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において種々の態様とすることができる。
例えば、本実施形態では、容器としてコイン型(ボタン型)を例に挙げた。これに限られず、正極缶と負極缶とが互いに絶縁された状態で封止され、負極リードタブ5や正極リードタブ7と電気的に接続している構造であればよく、例えば平板状の正極缶と負極缶とがガラスやセラミック製の円筒状の絶縁部材を挟み込む構造の外装体であってもよい。また形状についてもコイン型(ボタン型)に限らず、例えば矩形状の外装体としてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified in various ways within its technical scope.
For example, in the present embodiment, a coin-shaped (button-shaped) container is used as an example. The present invention is not limited to this structure, and any structure may be employed as long as the positive electrode can and the negative electrode can are sealed in a mutually insulated state and are electrically connected to the negative
また、負極リードタブ5及び正極リードタブ7は負極6及び正極8の延出部である必要は必ずしもなく、別体のリードタブが溶接等により電極に取り付けられた構造としてもよい。
Further, the negative
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。 In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with well-known components without departing from the scope of the present invention.
(非水電解質二次電池の製造方法)
次に、本実施形態の非水電解質二次電池の製造方法について説明する。
本実施形態の非水電解質二次電池の製造方法は、正極と負極とを組合せて電極構造体を作製する工程と、電極構造体を正極缶及び負極缶と接続する工程と、負極缶を正極缶に加締め封止して電池とする工程と、を主要な工程とするものである。
(Manufacturing method of non-aqueous electrolyte secondary battery)
Next, a method for manufacturing the non-aqueous electrolyte secondary battery of this embodiment will be described.
The method for manufacturing the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment includes steps of combining a positive electrode and a negative electrode to form an electrode structure, connecting the electrode structure to a positive electrode can and a negative electrode can, and connecting the negative electrode can to the positive electrode. and a step of crimping and sealing the can to form a battery.
まず、正極と負極とを組合せて電極構造体を作製する工程について説明する。はじめに、シート状のセパレータ9を2枚折にしてシート状の正極8を挟み込む。次いで、セパレータ9に挟み込まれた正極8の上に負極6を重ね合わせることで、セパレータ9を介して正極8と負極6とが対向する積層体となる。この積層体を扁平に捲回することで、非水電解質二次電池100の電極構造体10とすることができる。
First, the process of manufacturing an electrode structure by combining a positive electrode and a negative electrode will be described. First, the sheet-
電極構造体10は、上述のような捲回のほか、積層や折畳といった種々の方法で、外装体の内部に収容可能な形状とすることができる。
The
ここで、負極6と正極8のそれぞれについて、一部分をセパレータ9からはみ出すように配置する。このはみ出した負極6と正極8をそれぞれ負極リードタブ5と正極リードタブ7とする。負極リードタブ5と正極リードタブ7は、互いに重ならないように、電極構造体10の上下に分けて配置する。
Here, each of the
次に、電極構造体を正極缶及び負極缶と接続する工程について説明する。
はじめに、負極缶1の内面1a及び正極缶2の内面2aにエッチングを施し凹部を形成することにより凹凸部40を形成する。次いで、グラファイトとフェノール樹脂との混合物である導電ペーストを、この内面1a及び内面2aの位置に塗布し、乾燥させることによりペーストを固化させ、接着層4とする。
ここで、凹凸部40を形成する場合には、上述のように、凹部の形成の他に凸部の形成により行ってもよい。
次いで、正極缶2の内面2a上に、正極リードタブ7の正極接続部70が正極缶2の内面2aと対向するようにして電極構造体10を載置する。さらに、電解液を正極缶2内に注液した後、ガスケット3が取り付けられた負極缶1を上部から正極缶2に重ね合わせるように配置し押し込む。このとき、負極リードタブ5の負極接続部50が負極缶1の内面1aと対向する配置となる。
Next, the process of connecting the electrode structure to the positive can and the negative can will be described.
First, the
Here, when forming the concave-
Next, the
そして、正極缶2の開口部を負極缶1側に傾けるようにして電池を加締め封止する。これにより、正極缶2の内面2aに形成された接着層4と正極接続部70とが圧接接続され、かつ、凹凸部40が正極接続部70に食い込む状態となる。また、負極缶1の内面1aに形成された接着層4と負極接続部50とが圧接接続され、かつ、凹凸部40が負極接続部50に食い込む状態となる。このようにして、正極8と正極缶2とが、負極6と負極缶1とが、それぞれ電気的に接続することで、非水電解質二次電池100が組み立てられる。
Then, the battery is crimped and sealed so that the opening of the positive electrode can 2 is tilted toward the negative electrode can 1 side. As a result, the
100・・・ 非水電解質二次電池
1・・・ 負極缶
1a・・・ 負極缶の内面
2・・・ 正極缶
2a・・・ 正極缶の内面
3・・・ ガスケット
4・・・ 接着層
40・・・ 凹凸部
5・・・ 負極リードタブ
50・・・ 負極接続部
6・・・ 負極
7・・・ 正極リードタブ
70・・・ 正極接続部
8・・・ 正極
9・・・ セパレータ
10・・・ 電極構造体
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第一の容器と前記第二の容器の少なくとも一方の容器の内面に、導電ペーストの固化体からなる接着層を有し、
前記第一の電極と前記第二の電極の少なくとも一方の電極は、前記電極と電気的に接続するリードタブをさらに備え、前記リードタブは、前記第一の容器と前記第二の容器のうち接続する側の容器と対向する面に、導電性の炭素材料を含む接続部を有し、
前記接着層と前記接続部とが圧着状態で積層することで前記容器と前記リードタブとが電気的に接続している
ことを特徴とする非水電解質二次電池。 an outer body formed by insulating and sealing a first container and a second container; a first electrode housed in the outer body and electrically connected to the first container and the second container, respectively; an electrode structure including a second electrode;
Having an adhesive layer made of a solidified conductive paste on the inner surface of at least one of the first container and the second container,
At least one of the first electrode and the second electrode further includes a lead tab electrically connected to the electrode, and the lead tab connects the first container and the second container. Having a connection part containing a conductive carbon material on the surface facing the container on the side,
A non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the container and the lead tab are electrically connected by laminating the adhesive layer and the connecting portion in a pressure-bonded state.
前記合剤層は、活物質と、導電性の炭素材料からなる導電助剤とを含み、
前記リードタブは前記集電箔の延出部であり、前記接続部は前記リードタブ上に形成された前記合剤層である
ことを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池。 The electrode has a metal current collector foil and a mixture layer formed on the current collector foil,
The mixture layer contains an active material and a conductive aid made of a conductive carbon material,
2. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein said lead tab is an extension of said current collector foil, and said connecting portion is said mixture layer formed on said lead tab.
前記第一の容器と前記第二の容器の少なくとも一方の容器の内面に導電ペーストを塗布し固化させることにより、前記容器の内面に接着層を形成する工程と、
前記第一の電極と前記第二の電極の少なくとも一方の電極と電気的に接続するリードタブ上に形成された、導電性の炭素材料を含む接続部を、前記接着層と重ね合わせて圧着させることで、前記容器と前記リードタブとを電気的に接続する工程と、を少なくとも備えている
ことを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。 an outer body formed by insulating and sealing a first container and a second container; a first electrode housed in the outer body and electrically connected to the first container and the second container, respectively; A method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising an electrode structure including a second electrode,
a step of applying a conductive paste to the inner surface of at least one of the first container and the second container and solidifying it to form an adhesive layer on the inner surface of the container;
A connection portion containing a conductive carbon material formed on a lead tab electrically connected to at least one of the first electrode and the second electrode is superimposed on the adhesive layer and crimped. and a step of electrically connecting the container and the lead tab.
前記合剤層は、活物質と、導電性の炭素材料からなる導電助剤とを含む
ことを特徴とする請求項4に記載の非水電解質二次電池の製造方法。 further comprising a step of forming the electrode and the lead tab extending from the electrode by forming a mixture layer on a metal current collector foil;
5. The method of manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 4, wherein the mixture layer contains an active material and a conductive aid made of a conductive carbon material.
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