JP3709495B2 - Lithium ion polymer secondary battery - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマー電解質層を介装して正極シート及び負極シートを積層したリチウムイオンポリマー二次電池の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年のビデオカメラやノート型パソコン等のポータブル機器の普及により薄型の電池に対する需要が高まっている。この薄型の電池として、正極シートと負極シートを積層して形成されたリチウムイオンポリマー二次電池が知られている。この正極シートは、正極集電体箔の表面に活物質を形成することにより作られ、負極シートは負極集電体箔の表面に活物質を形成することにより作られる。正極シートの活物質と負極シートの活物質の間にはポリマー電解質層が介装される。この電池では、それぞれの活物質における電位差を電流として取出すための正極端子及び負極端子が正極集電体箔及び負極集電体箔に設けられ、このように積層されたものをパッケージで密閉することによりリチウムイオンポリマー二次電池が形成される。このリチウムイオンポリマー二次電池ではパッケージから引出された正極端子及び負極端子を電池の端子として使用することにより所望の電気が得られるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このリチウムイオンポリマー二次電池の放電容量を増大させるには正極シート及び負極シートの面積を拡大させる必要がある。この正極シート及び負極シートの面積を単純に拡大するだけでは薄いけれども比較的広い面積を有する電池になり、その取扱いが困難になる不具合がある。この点を解消するために、拡大した正極シート及び負極シートを所望の大きさに折畳むことも考えられる。しかし、正極シート及び負極シートを積層した状態で折畳むと、折目部分における正極シート又は負極シートに撓みが生じ、その部分におけるシートが電解質層から剥離して電極と電解質界面の有効表面積が減少して放電容量が減少するとともに、電池内部に抵抗を生じさせて放電容量のサイクル特性を悪化させる不具合がある。また、撓みが比較的大きい場合にはその部分で正極シート及び負極シートが直接接触する、いわゆる内部ショートが生じる問題点もある。
本発明の目的は、内部ショートを確実に防止して放電容量を拡大するとともに、放電容量のサイクル特性を向上し得るリチウムイオンポリマー二次電池を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、図1〜図6に示すように、帯状の正極集電体箔18の一方の側部を除く表面に正極活物質13と正極活物質13を被覆するポリマー電解質層17をこの順序で形成する工程と、帯状の負極集電体箔15の他方の側部を除く表面に負極活物質16と負極活物質16を被覆するポリマー電解質層17をこの順序で形成する工程と、帯状の正極集電体箔18を正極活物質13及びポリマー電解質層17とともに所定の長さに切断して複数の短冊状正極集電体箔12を得る工程と、正極活物質16上のポリマー電解質層17を負極活物質13上のポリマー電解質層17に密着させて正極活物質13を負極活物質16に対向させかつ短冊状正極集電体箔12の一方の側縁12aが帯状の負極集電体箔15の一方の側縁15aから突出し帯状の負極集電体箔15の他方の側縁15bが短冊状正極集電体箔12の他方の側縁12bから突出するように複数の短冊状正極集電体箔12を所定のピッチで帯状の負極集電体箔14上に配置する工程と、帯状の負極集電体箔15を短冊状正極集電体箔12が配置されていないところで交互に折曲げて帯状の負極集電体箔14を折り畳む工程と、帯状の負極集電体箔15の一方の側縁15aから突出して積層された複数の短冊状正極集電体箔12の突出部12cに正極端子23の一端を設ける工程と、複数の短冊状正極集電体箔12の他方の側縁12bから突出して交互に折り畳まれた帯状の負極集電体箔15の突出部15cに負極端子21の一端を設ける工程と、正極端子23の他端及び負極端子21の他端がそれぞれ外部に表出するように折畳まれた帯状の負極集電体箔15を複数の短冊状正極集電体箔12とともにパッケージシート24で密封する工程とを含むリチウムイオンポリマー二次電池の製造方法である。
【0005】
請求項2に係る発明は、帯状の負極集電体箔の一方の側部を除く表面に負極活物質と負極活物質を被覆するポリマー電解質層をこの順序で形成する工程と、帯状の正極集電体箔の他方の側部を除く表面に正極活物質と正極活物質を被覆するポリマー電解質層をこの順序で形成する工程と、帯状の負極集電体箔を負極活物質及びポリマー電解質層とともに所定の長さに切断して複数の短冊状負極集電体箔を得る工程と、負極活物質上のポリマー電解質層を正極活物質のポリマー電解質層に密着させて負極活物質を正極活物質に対向させかつ短冊状負極集電体箔の一方の側縁が帯状の正極集電体箔の一方の側縁から突出し帯状の正極集電体箔の他方の側縁が短冊状負極集電体箔の他方の側縁から突出するように複数の短冊状負極集電体箔を所定のピッチで帯状の正極集電体箔上に配置する工程と、帯状の正極集電体箔を短冊状負極集電体箔が配置されていないところで交互に折曲げて帯状の正極集電体箔を折り畳む工程と、帯状の正極集電体箔の一方の側縁から突出して積層された複数の短冊状負極集電体箔の突出部に負極端子の一端を設ける工程と、複数の短冊状負極集電体箔の他方の側縁から突出して交互に折り畳まれた帯状の正極集電体箔の突出部に正極端子の一端を設ける工程と、正極端子の他端及び負極端子の他端がそれぞれ外部に表出するように折畳まれた帯状の正極集電体箔を複数の短冊状負極集電体箔とともにパッケージシートで密封する工程とを含むリチウムイオンポリマー二次電池の製造方法である。
【0006】
この請求項1及び請求項2に係る発明では、帯状の負極集電体箔14又は帯状の正極集電体箔を折畳むので、放電容量を拡大してもその大きさを拡大することはない。折畳み面積に相応した面積を有する複数の短冊状正極集電体箔12又は短冊状負極集電体箔をポリマー電解質層17の間にそれぞれ挟持させるので、折目部分に撓みが生じることを防止し、撓みに起因する内部ショートを防止する。また、ポリマー電解質層17は帯状の負極集電体箔15の負極活物質16の表面又は帯状の正極集電体箔の正極活物質の表面に形成されるので、そのポリマー電解質層17の間に挟持された複数の短冊状正極集電体箔12における正極活物質13又は短冊状負極集電体箔における負極活物質はそれぞれ同一の電解質を共有していることになり、各活物質間の内部インピーダンスが均一化してサイクル特性を向上させることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図1に示すように、リチウムイオンポリマー二次電池10は、正極シート11と負極シート14との間にポリマー電解質層17を介装し、その正極シート11及び負極シート14を積層したものである。正極シート11は正極集電体箔12の表面に活物質13が形成されたものであり、負極シート14は負極集電体箔15の表面に活物質16が形成されたものである。また、ポリマー電解質層17は正極集電体箔12に形成された活物質13と負極集電体箔15の表面に形成された活物質16との間に介装される。このリチウムイオンポリマー二次電池10は、放電容量を拡大するために帯状の負極集電体箔15を用い、その帯状の負極集電体箔15は活物質表面16にポリマー電解質層17を有した状態で折畳まれる。なお、この実施の形態における負極集電体箔15はCu箔であり、負極集電体箔15の活物質16にはグラファイト系の活物質が使用される。
【0008】
図6(a)及び(b)に示すように、活物質16の負極集電体箔15の表面への具体的な形成手順は、活物質を溶液に分散混合して作製したスラリーを帯状の負極集電体箔15の上面にドクターブレード法により塗布して乾燥することにより行われる。一方、活物質16は他方の側部を除いて表面である図における負極集電体箔15の上面に形成され、ポリマー電解質層17はその活物質16の上面に電解質スラリーを塗布乾燥することにより作られる。ポリマー電解質層17はこの活物質16を被覆する面積を有するように形成される。具体的には、図6(c)に示すように、電解質スラリーを活物質16を覆うように塗布し、その後乾燥することにより活物質16を被覆する面積に形成される。
図1に戻って、リチウムイオンポリマー二次電池10は、折畳まれた負極シート14の折目を除くポリマー電解質層17の間にそれぞれ折畳み面積に相応した面積を有する複数の正極シート11が挟持される。挟持される正極シート11の活物質13の表面にもポリマー電解質層17が形成される、この実施の形態における正極集電体箔12はAl箔であり、活物質13には例えばLiCoO2が使用される。
具体的な正極シート11の作製手順は、図5(a)及び(b)に示すように、活物質を溶液に分散混合したスラリーをドクターブレード法により塗布して乾燥することにより後に正極集電体箔になる帯状のAl箔18の上面に先ず活物質13を形成する。活物質13はAl箔18の一方の側部を除いて形成され、ポリマー電解質層17はこの活物質13を被覆する面積を有するように形成される。具体的には、図5(c)に示すように、電解質スラリーは活物質13を覆うように塗布し、その後乾燥することにより活物質13を被覆する面積に形成される。その後図5(d)に示すように、活物質13及びポリマー電解質層17を有する帯状のAl箔18は、その活物質13及びポリマー電解質層17とともに負極シート14の折畳み面積に相応した面積を有するように切断される。これにより、正極集電体箔12の表面に活物質13が形成され、その活物質13表面にポリマー電解質層17を有する所定の面積の正極シート11が複数枚作られる。
【0009】
次いで図4に示すように、ポリマー電解質層17を間に介装して正極シート11及び負極シート14が積層される。この積層は熱圧着により行われる。即ち、負極シート14に折目の間隔に相応する所定のピッチで複数の正極シート11を配置し、その状態で所定の温度に加熱された反対方向にそれぞれ回転する一対のローラ19,19間に図の実線矢印に示すように通過させ、ポリマー電解質層17を介装した状態で正極シート11及び負極シート14を熱圧着する。複数の正極シート11の負極シート14上への配置は、帯状の負極集電体箔15の他方の側縁15bが複数の正極集電体箔12の他方の側縁12bから突出し、複数の正極集電体箔12の一方の側縁12aがその帯状の負極集電体箔15の一方の側縁15aから突出するように、またそれぞれの正極シート11が負極シート14の折目に相当する部分をあけて配置される。
【0010】
図3に示すように、このように正極シート11が積層された負極シート14の折畳みは、正極シート11が配置されていない負極シート14の折目を交互に折曲げることにより行われる。このように折畳むと、帯状の負極集電体箔15の他方の側縁15bは複数の正極集電体箔12の他方の側縁12bから突出し、複数の正極集電体箔12の一方の側縁12aは帯状の負極集電体箔15の一方の側縁15aから突出した状態で積層される。図1に示すように、このように折畳まれた負極シート14の折目を除くポリマー電解質層17の間には、それぞれ折畳み面積に相応した面積を有する複数の正極シート11が挟持される。一方、図2及び図3に示すように、複数の正極集電体箔12の他方の側縁12bから突出した負極集電体箔15の複数の突出部15cにはこの突出部15cを相互に接続する負極端子21の一端が止め金具22により設けられ、負極集電体箔15の一方の側縁15aから突出した正極集電体箔12の複数の突出部12cにはこの突出部12cを相互に接続する正極端子23の一端が止め金具22により設けられる。
【0011】
図1及び図2に示すように、このように折畳まれた帯状の負極シート14は複数の正極シート11とともにパッケージシート24で密封される。この実施の形態におけるパッケージシート24はポリプロピレンがラミネートされたアルミニウム箔であり、一対のパッケージシート24で折畳まれた帯状の負極シート14を複数の正極シート11とともに挟み、真空雰囲気中でパッケージシート24の周囲を熱圧着することにより密封される。一対のパッケージシート24は正極端子23の他端及び負極端子21の他端がそれぞれそのパッケージシート24の外部に表出するように周囲が熱圧着され、このようにして作られたリチウムイオンポリマー二次電池10は、パッケージシート24から引出された正極及び負極端子21,23の他端を電池の端子として使用することにより所望の電気を得ることができる。
【0012】
このように構成されたリチウムイオンポリマー二次電池10は、面積を拡大させた帯状の負極シート14を折畳むので、比較的小型薄型の状態のまま放電容量を拡大できる。また、折畳み面積に相応した面積を有する複数の正極シート11をポリマー電解質層17の間にそれぞれ挟持させるので、折目部分における正極シート11又は負極シート14に撓みが生じることはない。このため、正極シート11又は負極シート14が撓むことにより生じうる内部ショートを確実に防止することができる。
また、挟持される正極シート11の活物質13の表面にポリマー電解質層17を予め形成するので、ポリマー電解質層17を介装して正極シート11及び負極シート14が積層した状態における内部抵抗を減少させることができる。また、ポリマー電解質層17が正極シート11及び負極シート14のそれぞれ活物質13,16を被覆する面積を有するようにしたので、有効電極面積が増大して内部抵抗を更に減少させることができる。更に、乾燥しやすい活物質の端部を被覆するポリマー電解質層17がその端部に生じる内部抵抗の増加を抑制させて放電容量のサイクル特性及び高率充放電特性を向上することができる。
【0013】
なお、上述した実施の形態では、活物質13,16及びポリマー電解質層17を負極及び正極集電体箔12,15の表面である一方の面に塗布乾燥し、帯状の負極シート14の一方の面に所定のピッチで複数の正極シート11を熱圧着して正極シート11が配置されていない負極シート14の折目を交互に折曲げたが、図8に示すように、活物質13,16及びポリマー電解質層17を負極及び正極集電体箔12,15の上下の双方の面にそれぞれ塗布乾燥した帯状の負極シート14の上下の双方の面に所定のピッチで複数の正極シート11を熱圧着し、図7に示すように、正極シート11が配置されていない負極シート14の折目を交互に折曲げたリチウムイオンポリマー二次電池であってもよい。図7に示すように、負極及び正極集電体箔12,15の表面である両面に活物質13,16及びポリマー電解質層17をそれぞれ塗布乾燥した帯状の負極又は正極シート14、11を交互に折曲げれば、負極シート14と正極シート11が交互に積層されるためリチウムイオンポリマー二次電池のエネルギー密度を向上することができる。この場合、ポリマー電解質層は二層となるが、電池の積層数が3以上の場合には、サイクル特性が向上するという効果を発揮できる。
【0014】
また、上述した実施の形態では、帯状の負極シート14を折畳む場合を示したが、図示しないが、帯状の正極シートをポリマー電解質層を有した状態で1又は2回以上折畳み、折畳まれた正極シートの折目を除くポリマー電解質層の間にそれぞれ折畳み面積に相応した面積を有する複数の負極シートを挟持してもよい。この場合、上述した実施の形態では、挟持される正極シート11がその活物質13表面にポリマー電解質層17を有する場合を説明したが、このように、帯状の正極シートを折畳む場合には、挟持される負極シートの活物質表面にポリマー電解質層が形成される。
【0015】
【実施例】
次に本発明の実施例を説明する。
<実施例1>
先ず複数枚の正極シート11を作製した。即ち、LiCoO2粉末70gと黒鉛粉末(商品名;ケッチェンブラック)4gを、ポリフッ化ビニリデンのN−メチルピロリドン溶液に分散混合してスラリーを作製した。一方、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(エルフアトケム製、Kynar2810;ヘキサフルオロプロピレン12wt%含有品)40gをジメチルカーボネート200gに60℃で溶解し、更に電解液80gを撹拌混合して電解質スラリーを作製した。次に、幅10cm長さが1mのAl箔の上面に、活物質を分散混合したスラリーをドクターブレード法により塗布及び乾燥し、更にその活物質13を覆うように電解質スラリーを塗布及び乾燥した。乾燥して活物質13及びポリマー電解質層17が形成された帯状のAl箔をその活物質13及びポリマー電解質層17とともに切断して幅が10cm長さが10cmの10枚の正極シート11を得た。
【0016】
次に帯状の負極シート14を作製した。即ち、燐片状天然黒鉛粉末50gを、ポリフッ化ビニリデンのN−メチルピロリドン溶液に分散混合したスラリーを幅10cm長さが1mのCu箔の上面にドクターブレード法により塗布及び乾燥した後、上述した電解質スラリーを更にその活物質13を覆うように塗布及び乾燥して帯状の負極シート14を作製した。この帯状の負極シート14に折目の間隔に相応する所定のピッチで複数の正極シート11を熱圧着して正極シート11が配置されていない負極シート14の折目を交互に折曲げ、幅10cm長さ10cmの折畳み面積を有する帯状の負極シート14のポリマー電解質層17の間にそれぞれ幅10cm長さ10cmの10枚の正極シート11が挟持されたリチウムイオンポリマー二次電池を得た。この電池を実施例1とした。
【0017】
<比較例1>
実施例1と同一の手順で10枚の正極シートを作製した。次に実施例1と同一の手順により得られた帯状の負極シートを切断して幅が10cm長さが10cmの10枚の負極シートを得た。次に単一の負極シート14を単一の正極シートにポリマー電解質層を介してそれぞれ熱圧着して10組の積層体を作製した。この10組の積層体を更に積層して正極シートと負極シートの対抗面積が実施例1と略同一のリチウムイオンポリマー二次電池を得た。この電池を比較例1とした。
【0018】
<比較試験>
実施例1及び比較例1のリチウムイオンポリマー二次電池の放電容量のサイクル特性を充放電試験機により測定した。この結果を図9に示す。
【0019】
<評価>
図9の結果から明らかなように、実施例1におけるリチウムイオンポリマー二次電池のサイクル特性における勾配は、比較例1における勾配に比較して緩やかであり、実施例1の放電容量のサイクル特性は比較例1のサイクル特性より向上していることが判る。これは、比較例1の10枚の正極シート11における活物質はそれぞれ異なる電解質を有しているのに対し、実施例1の10枚の正極シート11における活物質はそれぞれ同一の電解質を共有したことに起因するものと考えられる。
【0020】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、放電容量を拡大するために面積を拡大させた帯状の正極又は負極シートを折畳むので、比較的小型薄型の状態のまま放電容量を拡大できる。また、折畳み面積に相応した面積を有する複数の負極又は正極シートをポリマー電解質層の間にそれぞれ挟持させたので、折目部分における正極シート又は負極シートに撓みが生じることはなく、正極シート又は負極シートが撓むことにより生じうる内部ショートを防止することができる。また、ポリマー電解質層を帯状の正極シート又は負極シートに形成するので、そのポリマー電解質層の間に挟持された複数の負極シート又は正極シートにおける活物質はそれぞれ同一の電解質を共有していることになり、各活物質間の内部インピーダンスが均一化してサイクル特性を向上することができる。
【0021】
また、挟持される負極シート又は正極シートの活物質表面にポリマー電解質層を形成すれば、それぞれのポリマー電解質層形成時に活物質への拡散効果により内部抵抗を減少させることができ、ポリマー電解質層が活物質を被覆する面積を有していれば、有効電極面積が増大して内部抵抗を更に減少させ、被覆するポリマー電解質層が活物質の端部における乾燥を防止して経時変化に伴う内部抵抗の増加を防ぐ。この結果、放電容量のサイクル特性及び高率充放電特性を向上することができる。
【0022】
更に、正極シートの複数の突出部を相互に接続するように正極端子を設け、負極シートの複数の突出部を相互に接続するように負極端子を設ければ、それぞれの活物質における電位差を電流として取出すための正極端子及び負極端子を設ける作業が単純になり、いわゆる低コストで高容量のリチウムイオンポリマー二次電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の二次電池を示す図2のA−A線断面図。
【図2】 その二次電池を示す図1のB−B線断面図。
【図3】 その二次電池の構成を示す分解斜視図。
【図4】 その負極シートに正極シートが熱圧着される状態を示す斜視図。
【図5】 その正極シートの製造工程を示す図。
【図6】 その負極シートの製造工程を示す図。
【図7】 本発明の別の二次電池を示す図1に対応する断面図。
【図8】 その別の二次電池の負極シートに正極シートが熱圧縮される状態を示す図4に対応する断面図。
【図9】 本発明実施例の放電容量のサイクル特性を示す図。
【符号の説明】
10 リチウムイオンポリマー二次電池
11 正極シート
12 正極集電体箔
12a 一方の側縁
12b 他方の側縁
12c 突出部
13 活物質
14 負極シート
15 負極集電体箔
15a 一方の側縁
15b 他方の側縁
15c 突出部
16 活物質
17 ポリマー電解質層
21 負極端子
23 正極端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a lithium ion polymer secondary battery in which a positive electrode sheet and a negative electrode sheet are laminated via a polymer electrolyte layer.
[0002]
[Prior art]
Due to the spread of portable devices such as video cameras and notebook computers in recent years, the demand for thin batteries has increased. As this thin battery, a lithium ion polymer secondary battery formed by laminating a positive electrode sheet and a negative electrode sheet is known. The positive electrode sheet is made by forming an active material on the surface of the positive electrode current collector foil, and the negative electrode sheet is made by forming an active material on the surface of the negative electrode current collector foil. A polymer electrolyte layer is interposed between the active material of the positive electrode sheet and the active material of the negative electrode sheet. In this battery, a positive electrode terminal and a negative electrode terminal for taking out a potential difference in each active material as a current are provided on the positive electrode current collector foil and the negative electrode current collector foil, and the stacked ones are sealed with a package. Thus, a lithium ion polymer secondary battery is formed. In this lithium ion polymer secondary battery, desired electricity can be obtained by using a positive electrode terminal and a negative electrode terminal drawn out of the package as terminals of the battery.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to increase the discharge capacity of the lithium ion polymer secondary battery, it is necessary to enlarge the areas of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet. A simple enlargement of the area of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet results in a battery having a relatively large area although it is thin. In order to eliminate this point, it is conceivable to fold the expanded positive electrode sheet and negative electrode sheet to a desired size. However, when the positive electrode sheet and the negative electrode sheet are folded, the positive electrode sheet or the negative electrode sheet is bent at the fold portion, and the sheet at that portion peels off from the electrolyte layer, reducing the effective surface area of the electrode / electrolyte interface. As a result, the discharge capacity is reduced, and resistance is caused inside the battery to deteriorate the cycle characteristics of the discharge capacity. In addition, when the deflection is relatively large, there is also a problem that a so-called internal short circuit occurs in which the positive electrode sheet and the negative electrode sheet are in direct contact with each other.
An object of the present invention is to provide a lithium ion polymer secondary battery that can reliably prevent internal short-circuits to increase discharge capacity and improve cycle characteristics of discharge capacity.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0005]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a step of forming a negative electrode active material and a polymer electrolyte layer covering the negative electrode active material in this order on a surface excluding one side portion of the strip-shaped negative electrode current collector foil; A step of forming a positive electrode active material and a polymer electrolyte layer covering the positive electrode active material in this order on the surface excluding the other side portion of the electric foil, and a strip-shaped negative electrode current collector foil together with the negative electrode active material and the polymer electrolyte layer A process of obtaining a plurality of strip-shaped negative electrode current collector foils by cutting to a predetermined length, and a polymer electrolyte layer on the negative electrode active material being closely adhered to the polymer electrolyte layer of the positive electrode active material to make the negative electrode active material a positive electrode active material Opposite and one side edge of the strip-shaped negative electrode current collector foil protrudes from one side edge of the strip-shaped positive electrode current collector foil, and the other side edge of the strip-shaped positive electrode current collector foil is the strip-shaped negative electrode current collector foil A plurality of strip-like negative electrode current collector foils so as to protrude from the other side edge of the A strip-shaped positive electrode current collector foil, and a strip-shaped positive electrode current collector foil by alternately bending the strip-shaped positive electrode current collector foil where the strip-shaped negative electrode current collector foil is not disposed. A step of providing one end of a negative electrode terminal on a protruding portion of a plurality of strip-shaped negative electrode current collector foils protruding from one side edge of a belt-like positive electrode current collector foil, and a plurality of strip-shaped negative electrodes A step of providing one end of the positive electrode terminal at the protruding portion of the strip-shaped positive electrode current collector foil protruding from the other side edge of the current collector foil, and the other end of the positive electrode terminal and the other end of the negative electrode terminal, respectively And a step of sealing a strip-shaped positive electrode current collector foil folded so as to be exposed to the outside together with a plurality of strip-shaped negative electrode current collector foils with a package sheet .
[0006]
In the inventions according to
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a lithium ion polymer
[0008]
As shown in FIGS. 6A and 6B, the specific formation procedure of the
Returning to FIG. 1, in the lithium ion polymer
As shown in FIGS. 5A and 5B, a specific procedure for producing the
[0009]
Next, as shown in FIG. 4, the
[0010]
As shown in FIG. 3, the folding of the
[0011]
As shown in FIGS. 1 and 2, the band-shaped
[0012]
Since the lithium ion polymer
In addition, since the
[0013]
In the above-described embodiment, the
[0014]
Moreover, although the case where the strip-shaped
[0015]
【Example】
Next, examples of the present invention will be described.
<Example 1>
First, a plurality of
[0016]
Next, a strip-shaped
[0017]
<Comparative Example 1>
Ten positive electrode sheets were produced in the same procedure as in Example 1. Next, the strip-shaped negative electrode sheet obtained by the same procedure as in Example 1 was cut to obtain 10 negative electrode sheets having a width of 10 cm and a length of 10 cm. Next, the single
[0018]
<Comparison test>
The cycle characteristics of the discharge capacity of the lithium ion polymer secondary batteries of Example 1 and Comparative Example 1 were measured with a charge / discharge tester. The result is shown in FIG.
[0019]
<Evaluation>
As is clear from the results of FIG. 9, the gradient in the cycle characteristics of the lithium ion polymer secondary battery in Example 1 is gentler than the gradient in Comparative Example 1, and the cycle characteristics of the discharge capacity in Example 1 are It can be seen that the cycle characteristics of Comparative Example 1 are improved. This is because the active materials in the ten
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the strip-like positive electrode or negative electrode sheet having an enlarged area is folded in order to increase the discharge capacity, the discharge capacity can be increased while maintaining a relatively small and thin state. In addition, since a plurality of negative electrodes or positive electrode sheets having an area corresponding to the folding area are sandwiched between the polymer electrolyte layers, the positive electrode sheet or the negative electrode sheet in the fold portion is not bent, and the positive electrode sheet or the negative electrode sheet It is possible to prevent an internal short circuit that may occur when the sheet is bent. In addition, since the polymer electrolyte layer is formed on the belt-like positive electrode sheet or negative electrode sheet, the active materials in the plurality of negative electrode sheets or positive electrode sheets sandwiched between the polymer electrolyte layers share the same electrolyte. Thus, the internal impedance between the active materials can be made uniform, and the cycle characteristics can be improved.
[0021]
Further, if a polymer electrolyte layer is formed on the active material surface of the sandwiched negative electrode sheet or positive electrode sheet, the internal resistance can be reduced due to the diffusion effect on the active material when each polymer electrolyte layer is formed, and the polymer electrolyte layer is If the area covering the active material is provided, the effective electrode area is increased to further reduce the internal resistance, and the polymer electrolyte layer to be coated prevents the active material from drying at the end portion, so that the internal resistance with time changes To prevent the increase. As a result, the cycle characteristics and high rate charge / discharge characteristics of the discharge capacity can be improved.
[0022]
Furthermore, if a positive electrode terminal is provided so that a plurality of protrusions of the positive electrode sheet are connected to each other, and a negative electrode terminal is provided so as to connect a plurality of protrusions of the negative electrode sheet to each other, the potential difference in each active material is determined as a current. As a result, the work of providing a positive electrode terminal and a negative electrode terminal for taking out the battery becomes simple, and a so-called low-cost and high-capacity lithium ion polymer secondary battery can be obtained.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2 showing a secondary battery of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 1 showing the secondary battery.
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a configuration of the secondary battery.
FIG. 4 is a perspective view showing a state in which a positive electrode sheet is thermocompression bonded to the negative electrode sheet.
FIG. 5 is a view showing a manufacturing process of the positive electrode sheet.
FIG. 6 is a view showing a manufacturing process of the negative electrode sheet.
FIG. 7 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1, showing another secondary battery of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4 showing a state in which the positive electrode sheet is thermally compressed to the negative electrode sheet of another secondary battery.
FIG. 9 is a diagram showing cycle characteristics of discharge capacity according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
帯状の負極集電体箔 Strip-shaped negative electrode current collector foil (15)(15) の他方の側部を除く表面に負極活物質Negative electrode active material on the surface excluding the other side of (16)(16) と前記負極活物質And the negative electrode active material (16)(16) を被覆するポリマー電解質層Coating polymer electrolyte layer (17)(17) をこの順序で形成する工程と、Forming in this order;
前記帯状の正極集電体箔 The strip-shaped positive electrode current collector foil (18)(18) を前記正極活物質The positive electrode active material (13)(13) 及び前記ポリマー電解質層And the polymer electrolyte layer (17)(17) とともに所定の長さに切断して複数の短冊状正極集電体箔A plurality of strip-shaped positive electrode current collector foils cut into a predetermined length together with (12)(12) を得る工程と、Obtaining
前記正極活物質 The positive electrode active material (16)(16) 上のポリマー電解質層Top polymer electrolyte layer (17)(17) を前記負極活物質The negative electrode active material (13)(13) 上のポリマー電解質層Top polymer electrolyte layer (17)(17) に密着させて前記正極活物質Adhering to the positive electrode active material (13)(13) を前記負極活物質The negative electrode active material (16)(16) に対向させかつ前記短冊状正極集電体箔And the strip-shaped positive electrode current collector foil (12)(12) の一方の側縁One side edge of (12a)(12a) が前記帯状の負極集電体箔Is said strip-shaped negative electrode current collector foil (15)(15) の一方の側縁One side edge of (15a)(15a) から突出し前記帯状の負極集電体箔Projecting from the strip-shaped negative electrode current collector foil (15)(15) の他方の側縁Other side edge of (15b)(15b) が前記短冊状正極集電体箔Is the strip-shaped positive electrode current collector foil (12)(12) の他方の側縁Other side edge of (12b)(12b) から突出するように複数の前記短冊状正極集電体箔A plurality of the strip-shaped positive electrode current collector foils so as to protrude from (12)(12) を所定のピッチで前記帯状の負極集電体箔The strip-shaped negative electrode current collector foil at a predetermined pitch (14)(14) 上に配置する工程と、A step of placing on top;
前記帯状の負極集電体箔 The strip-shaped negative electrode current collector foil (15)(15) を前記短冊状正極集電体箔The strip-shaped positive electrode current collector foil (12)(12) が配置されていないところで交互に折曲げて前記帯状の負極集電体箔The strip-shaped negative electrode current collector foil is alternately bent at a place where no electrode is disposed (14)(14) を折り畳む工程と、Folding process,
前記帯状の負極集電体箔 The strip-shaped negative electrode current collector foil (15)(15) の一方の側縁One side edge of (15a)(15a) から突出して積層された複数の前記短尺状正極集電体箔A plurality of the short positive electrode current collector foils stacked so as to protrude from (12)(12) の突出部Protrusion (12c)(12c) に正極端子To positive terminal (23)(twenty three) の一端を設ける工程と、Providing one end of:
複数の前記短冊状正極集電体箔 A plurality of the strip-shaped positive electrode current collector foils (12)(12) の他方の側縁Other side edge of (12b)(12b) から突出して交互に折り畳まれた前記帯状の負極集電体箔The strip-shaped negative electrode current collector foil which is protruded from and alternately folded (15)(15) の突出部Protrusion (15c)(15c) に負極端子To negative terminal (21)(twenty one) の一端を設ける工程と、Providing one end of:
前記正極端子 The positive terminal (23)(twenty three) の他端及び前記負極端子And the negative terminal (21)(twenty one) の他端がそれぞれ外部に表出するように折畳まれた前記帯状の負極集電体箔The strip-shaped negative electrode current collector foil is folded so that the other end of each is exposed to the outside (15)(15) を複数の前記短冊状正極集電体箔A plurality of the strip-shaped positive electrode current collector foil (12)(12) とともにパッケージシートWith package sheet (24)(twenty four) で密封する工程とSealing process with
を含むリチウムイオンポリマー二次電池の製造方法。 The manufacturing method of the lithium ion polymer secondary battery containing this.
帯状の正極集電体箔の他方の側部を除く表面に正極活物質と前記正極活物質を被覆するポリマー電解質層をこの順序で形成する工程と、 Forming a positive electrode active material and a polymer electrolyte layer covering the positive electrode active material in this order on the surface excluding the other side of the belt-like positive electrode current collector foil;
前記帯状の負極集電体箔を前記負極活物質及び前記ポリマー電解質層とともに所定の長さに切断して複数の短冊状負極集電体箔を得る工程と、 Cutting the strip-shaped negative electrode current collector foil into a predetermined length together with the negative electrode active material and the polymer electrolyte layer to obtain a plurality of strip-shaped negative electrode current collector foils;
前記負極活物質上のポリマー電解質層を前記正極活物質のポリマー電解質層に密着させて前記負極活物質を前記正極活物質に対向させかつ前記短冊状負極集電体箔の一方の側縁が前記帯状の正極集電体箔の一方の側縁から突出し前記帯状の正極集電体箔の他方の側縁が前記短冊状負極集電体箔の他方の側縁から突出するように複数の前記短冊状負極集電体箔を所定のピッチで前記帯状の正極集電体箔上に配置する工程と、 The polymer electrolyte layer on the negative electrode active material is closely adhered to the polymer electrolyte layer of the positive electrode active material so that the negative electrode active material faces the positive electrode active material, and one side edge of the strip-shaped negative electrode current collector foil is A plurality of the strips projecting from one side edge of the strip-shaped positive electrode current collector foil, and the other side edge of the strip-shaped positive electrode current collector foil projecting from the other side edge of the strip-shaped negative electrode current collector foil Arranging the negative electrode current collector foil on the belt-like positive electrode current collector foil at a predetermined pitch;
前記帯状の正極集電体箔を前記短冊状負極集電体箔が配置されていないところで交互に折曲げて前記帯状の正極集電体箔を折り畳む工程と、 Folding the strip-shaped positive electrode current collector foil by alternately folding the strip-shaped positive electrode current collector foil where the strip-shaped negative electrode current collector foil is not disposed;
前記帯状の正極集電体箔の一方の側縁から突出して積層された複数の前記短冊状負極集電体箔の突出部に負極端子の一端を設ける工程と、 A step of providing one end of a negative electrode terminal on the protruding portion of the plurality of strip-shaped negative electrode current collector foils that protrudes from one side edge of the strip-shaped positive electrode current collector foil; and
複数の前記短冊状負極集電体箔の他方の側縁から突出して交互に折り畳まれた前記帯状の正極集電体箔の突出部に正極端子の一端を設ける工程と、 A step of providing one end of a positive electrode terminal on the protruding portion of the strip-shaped positive electrode current collector foil protruding alternately from the other side edge of the plurality of strip-shaped negative electrode current collector foils;
前記正極端子の他端及び前記負極端子の他端がそれぞれ外部に表出するように折畳まれた前記帯状の正極集電体箔を複数の前記短冊状負極集電体箔とともにパッケージシートで密封する工程と The belt-like positive electrode current collector foil folded so that the other end of the positive electrode terminal and the other end of the negative electrode terminal are exposed to the outside are sealed together with a plurality of the strip-shaped negative electrode current collector foils with a package sheet And the process
を含むリチウムイオンポリマー二次電池の製造方法。 The manufacturing method of the lithium ion polymer secondary battery containing this.
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