JP2023097821A - 電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
先ず、本実施形態に係る電池の製造方法によって得られる電池100の全体構成について説明する。ここで、図14は、電池100の斜視図である。図15は、図14のXV-XV線に沿う模式的な縦断面図である。図16は、図14のXVI-XVI線に沿う模式的な縦断面図である。図17は、図15のXVII-XVII線に沿う模式的な横断面図である。以下の説明において、図面中の符号L、R、F、Rr、U、Dは、左、右、前、後、上、下を表し、図面中の符号X、Y、Zは、電池100の短辺方向、短辺方向と直交する長辺方向(電極体の長手方向ともいう)、上下方向を、それぞれ表すものとする。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、電池100の設置形態を何ら限定するものではない。
次に、本実施形態に係る電池の製造方法について説明する。先ず、ここで開示される電池の製造方法は、捲回電極体を作製する捲回電極体作製工程と、作製した捲回電極体を電池ケース内に配置する配置工程と、を含む。また、本実施形態に係る電池の製造方法は、捲回電極体作製工程において、捲き芯に、セパレータ、第1電極、および第2電極を捲きつけて、捲回体を作製する捲回体作製工程と、該捲回体を扁平状に成形する成形工程と、を包含している。即ち、図1に示すように、本実施形態に係る電池の製造方法は、捲回体作製工程(ステップS1);成形工程(ステップS2);配置工程(ステップS3)を包含する。以下、各ステップについて詳細に説明する。
本工程では、先ず、長尺状のセパレータ26、正極22(図2Aを参照)、および負極24(図2Bを参照)を準備する。以下、セパレータ26、正極22、負極24の構成について説明する。
本工程では、上記ステップS1において作製した捲回体200を扁平状に成形する。具体的には、本実施形態では、図4Aに示すようなプレス機204に捲回体を配置した後、白抜き矢印方向にプレスすることで、図4Bに示すような扁平状の捲回電極体(電極体20a)を得る。ここで、プレス圧は、捲回体の捲回数や大きさ等に応じて適宜調整されることが好ましい。図16に示すように、プレス成形後の扁平形状の捲回電極体は、外表面が湾曲した一対の湾曲部20rと、当該一対の湾曲部20rを連結する外表面が平坦な平坦部20fとを有している。また、図17に示すように、プレス成形後の扁平形状の捲回電極体の幅方向Yにおける一方の端部には、正極タブ22tが積層された正極タブ群23が形成され、他方の端部には、負極タブ24tが積層された負極タブ群25が形成される。そして、捲回電極体の幅方向Yの中央部には、正極活物質層22aと負極活物質層24aとが対向したコア部が形成される。また、プレス成形によって、セパレータ26の表面層と正極22(負極24)とを接着させることができる。
配置工程では、上記作製した第2合体物を外装体12の内部空間に収容する。図10は、配置工程を説明する模式的な断面図である。具体的には、まず、例えば、ポリエチレン(PE)等の樹脂材料からなる絶縁性の樹脂シートを、袋状または箱状に折り曲げて、電極体ホルダ29を用意する。次に、電極体ホルダ29に電極体群20を収容する。そして、電極体ホルダ29で覆われた電極体群20を、外装体12に挿入する。外装体は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等の金属材料から構成され得る。電極体群20の重量が重い場合、概ね1kg以上、例えば1.5kg以上、さらには2~3kgである場合は、図10に示すように、外装体12の長側壁12bが重力方向と交差するように(外装体12を横向きに)配置して、電極体群20を外装体12に挿入するとよい。
ここで、正極原板における切断位置を変えることにより、正極の捲き始めの端部から第1タブまでの距離を変えることができるため、G1の値を変更することができる。当該方法も、G1の値をより簡便に、かつ、再現性よく変更するという観点から好ましい。
なお、正極原板を切断して正極の捲き始めの端部を形成するタイミングは、捲き芯に正極を捲きつける前であれば特に限定されない。捲回電極体製造装置が正極原板の切断機構を有し、捲回電極体製造装置において正極原板を切断してもよい。
なお、負極についても同様である。
また、図19に示すように、複数の捲き芯301、搬送ローラー302を有する捲回電極体製造装置300を用いて、複数の捲回電極体を連続的に作製する場合、特に有効である。ここで、各捲回電極体を作製する際に、タブ形成位置について同一条件で作製された極板を用いることが好ましい。このような極板では、各極板における複数のタブのそれぞれの位置関係が略同一である。
なお、図20に示す捲き芯401のように、捲き芯は、捲き芯の外径を変化させることができるものである場合、捲きとりの際の各捲き芯の外径に僅かにバラつきが生じやすくなるため、特に効果的である。捲き芯の外径を変化させる例として、捲き芯から捲回体を抜きとるときに、捲き芯の外径を捲きとりのときよりも小さくするように変化させることが好ましい。図20に示すように、捲き芯401の外径を変化させる方法としては、捲き芯401が複数の部品(ここでは、第1構成部401aおよび第2構成部401b)からなり、当該複数の部品間の距離を変化させることにより行うことができる。
12 外装体
14 封口板
15 注液孔
16 封止部材
17 ガス排出弁
18、19 端子挿入穴
20 電極体群
20a~20c 電極体
22 正極
24 負極
26 セパレータ
27 捲き始めの端部
28 捲き終わりの端部
30 正極端子
32 正極外部導電部材
40 負極端子
42 負極外部導電部材
50 正極集電部
60 負極集電部
70 正極内部絶縁部材
80 負極内部絶縁部材
90 ガスケット
92 外部絶縁部材
100 電池
200 捲回体
201,301,401 捲き芯
202,302 搬送ローラー
204 プレス機
300 捲回電極体製造装置
401a 第1構成部
401b 第2構成部
Claims (8)
- 第1電極と、該第1電極とは極性が異なる第2電極とが、セパレータを介して捲回された扁平状の捲回電極体と、
前記捲回電極体を収容する電池ケースと、
を備えた電池の製造方法であって、
前記電池において、
前記捲回電極体の捲回軸方向における一方の端部には、前記第1電極に接続された複数のタブが存在しており、
前記複数のタブは第1電極集電部に接続されており、
前記捲回電極体は、該捲回電極体の厚み方向において、捲回軸よりも一方側に存在する第1領域と、該捲回軸よりも他方側に存在する第2領域と、を備えており、
前記複数のタブは、第1タブ、第2タブ、第3タブ、および第4タブを備えており、
前記第1タブは、前記第1領域に存在する前記タブのうち、前記捲回電極体の厚み方向において前記捲回電極体の捲回軸に最も近い位置に存在しており、
前記第2タブは、前記第2領域に存在する前記タブのうち、前記捲回電極体の厚み方向において前記捲回電極体の捲回軸に最も近い位置に存在しており、
前記第3タブは、前記第1領域に存在する前記タブのうち、前記捲回電極体の厚み方向において前記捲回電極体の捲回軸から最も遠い位置に存在しており、
前記第4タブは、前記第2領域に存在する前記タブのうち、前記捲回電極体の厚み方向において前記捲回電極体の捲回軸から最も遠い位置に存在しており、
前記一方の端部において、
前記第1タブの根元幅の中心と、前記第2タブの根元幅の中心との、前記厚み方向に対する垂直方向における距離をG1、
前記第3タブの根元幅の中心と、前記第4タブの根元幅の中心との、前記垂直方向における距離がG2と規定されている電池の製造方法であって、
前記捲回電極体を作製する捲回電極体作製工程と、
前記作製した捲回電極体を前記電池ケース内に配置する配置工程と、
を包含しており、
前記捲回電極体作製工程において、前記G1=0となるように前記捲回電極体を作製した場合に、前記G2がG2=S(S>0)となる捲回条件に対して、前記G2がG2<Sとなるように前記G1の値を変更して、前記捲回電極体を作製する、電池の製造方法。 - 前記捲回電極体作製工程は、
捲き芯に、前記セパレータ、前記第1電極、および前記第2電極を捲きつけて、捲回体を作製する捲回体作製工程と、
前記捲回体を扁平状に成形する、成形工程と、
を包含する、請求項1に記載の電池の製造方法。 - 前記捲回体作製工程において、前記第1電極を前記捲き芯に捲きつけ始めるタイミングを制御することで、前記G1の値を変更する、請求項2に記載の電池の製造方法。
- 前記成形工程において、前記捲回体を扁平状に形成する位置を制御することで、前記G1の値を変更する、請求項2または3に記載の電池の製造方法。
- 前記捲き芯に前記第1電極を捲きつける前に、第1電極原板を切断して前記第1電極の捲き始めの端部を形成する切断工程を有し、
前記切断工程において、前記第1電極原板の切断位置を制御することで、前記G1の値を変更する、請求項2~4のいずれか一項に記載の電池の製造方法。 - 前記捲回体作製工程において、複数の前記捲き芯を用いて、複数の前記捲回体を作製する、請求項2~5のいずれか一項に記載の電池の製造方法。
- 前記捲回体作製工程において、複数の前記捲き芯を備えた捲回電極体作製装置を用いて、前記捲回体を連続的に作製する、請求項2~6のいずれか一項に記載の電池の製造方法。
- 複数の前記捲き芯を用いて複数の前記捲回電極体を作製した場合に、前記複数の捲回電極体におけるそれぞれの前記G2の値が2mm以下となるように制御する、請求項2~7のいずれか一項に記載の電池の製造方法。
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