JP4588342B2 - 2次電池及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の2次電池の構成の一例を説明する。図1は本発明の実施の形態1に係る2次電池1の概略構成を示した斜視図である。図2(A)は、図1における2A−2A線での矢視断面図、図2(B)は図2(A)における部分2Bの拡大断面図である。
3、負極活物質の層4(存在する場合のみ)、固体電解質の層5、正極活物質の層6、及び正極集電体7の各厚みの合計の5倍以上100倍以下であることが好ましい。前記厚みの和R1がこの範囲より小さいと、負極集電体3に割れが発生しやすくなり、短絡の発生確率が増加する。前記厚みの和R1がこの範囲より大きいと、2次電池1の厚みが厚くなり、体積エネルギー密度が小さくなる。
本発明の2次電池1の製造方法の一例を説明する。
本発明の2次電池1の製造方法の別の一例を説明する。
本発明の実施の形態1で説明した2次電池を、実施の形態2で説明した真空成膜法(図3)を行い、その後、実施の形態3で説明した巻回工程(図6)及びプレス工程(図7)を行って作成した。
図8(A)、図8(B)に示す2次電池を作成した。この2次電池は、可とう性長尺基板上2に、正極集電体7、正極活物質の層6、固体電解質の層5、負極活物質の層4、負極集電体3がこの順に形成された帯状積層体8'が、基板2が内側になるようにして平板状に巻回されている。
実施例1〜5及び比較例1〜5の2次電池のそれぞれについて、以下の方法により短絡発生率を調べた。
本発明の実施の形態1で説明した2次電池を、実施の形態2で説明した真空成膜法(図3)を行い、その後、実施の形態3で説明した巻回工程(図6)及びプレス工程(図7)を行って作成した。
図8(A)、図8(B)に示す2次電池を作成した。この2次電池は、可とう性長尺基板上2に、正極集電体7、正極活物質の層6、固体電解質の層5、負極活物質の層4、負極集電体3がこの順に形成された帯状積層体8'が、基板2が内側になるようにして平板状に巻回されている。
実施例6〜10及び比較例6〜10の2次電池のそれぞれについて、以下の方法により短絡発生率を調べた。
2・・・可とう性長尺基板
3・・・負極集電体
4・・・負極活物質の層
5・・・固体電解質の層
6・・・正極活物質の層
7・・・正極集電体
8・・・帯状積層体
9・・・外部電極
10・・・巻回体
11・・・内芯
20・・・真空成膜装置
21・・・真空槽
21a・・隔壁
21b・・搬送室
21c・・薄膜形成室
21d・・隔壁
24・・・真空ポンプ
25・・・巻き出しロール
26・・・搬送ロール
27・・・ボビン
28a・・・第1薄膜形成源
28b・・・第2薄膜形成源
29a・・・第1パターンマスク
29b・・・第2パターンマスク
30・・・巻き取り装置
31・・・切断装置
40・・・湿式塗工装置
41・・・巻き出しロール
42・・・ボビン
50a・・・第1塗工部
50b・・・第2塗工部
51a,51b・・・搬送ロール
52a,52b・・・リバースロール
53a,53b・・・ファウンテン
54a,54b・・・加熱装置
55a,55b・・・材料供給部
56a,56b・・・マスキングテープ
57a,57b・・・巻き出しロール
58a,58b・・・巻き取りロール
60・・・巻き取り装置
62・・・円筒状の巻回体
70・・・プレス装置
Claims (11)
- 絶縁性可とう性長尺基板上に、負極集電体、負極活物質の層、固体電解質の層、正極活物質の層、及び正極集電体をこの順に真空成膜法により積層してなる帯状積層体が、前記可とう性長尺基板を内側にして平板状に巻回されてなる巻回体を有し、
前記負極活物質の層の厚みが前記正極活物質の層の厚みより薄く、
前記負極活物質の層が、シリコン、シリコンを含む化合物、または、リチウム合金からなり、
前記固体電解質の層が、Li 3 PO 4 、Li 3 PO 4 に窒素を混ぜて若しくはLi 3 PO 4 の元素の一部を窒素で置換して得られる材料、または、Li 2 S−SiS 2 、Li 2 S−P 2 S 5 、及びLi 2 S−B 2 S 3 などの硫化物からなり、
前記正極活物質の層が、コバルト酸リチウムまたはニッケル酸リチウムからなり、
前記負極活物質の層は、前記正極活物質の層に比べて相対的に可撓性を有していることを特徴とする2次電池。 - 前記可とう性長尺基板の外側面の最小半径が、前記可とう性長尺基板を除いた前記帯状積層体の厚みの5倍以上100倍以下である請求項1に記載の2次電池。
- 絶縁性可とう性長尺基板上に、負極集電体、負極活物質の層、固体電解質の層、正極活物質の層、及び正極集電体をこの順に真空成膜法により積層してなる帯状積層体が、前記可とう性長尺基板を内側にして平板状に巻回されてなる巻回体と、前記巻回体の巻き芯部に配置された内芯とを有し、
前記負極活物質の層の厚みが前記正極活物質の層の厚みより薄く、
前記負極活物質の層が、シリコン、シリコンを含む化合物、または、リチウム合金からなり、
前記固体電解質の層が、Li 3 PO 4 、Li 3 PO 4 に窒素を混ぜて若しくはLi 3 PO 4 の元素の一部を窒素で置換して得られる材料、または、Li 2 S−SiS 2 、Li 2 S−P 2 S 5 、及びLi 2 S−B 2 S 3 などの硫化物からなり、
前記正極活物質の層が、コバルト酸リチウムまたはニッケル酸リチウムからなり、
前記負極活物質の層は、前記正極活物質の層に比べて相対的に可撓性を有していることを特徴とする2次電池。 - 前記内芯が平板であり、前記内芯の厚みの半分と前記可とう性長尺基板の厚みとの和が、前記可とう性長尺基板を除いた前記帯状積層体の厚みの5倍以上100倍以下である請求項3に記載の2次電池。
- 絶縁性可とう性長尺基板上に、負極集電体、負極活物質の層、固体電解質の層、正極活物質の層、及び正極集電体をこの順に真空成膜法により積層して帯状積層体を得る工程と、
前記帯状積層体を前記可とう性長尺基板を内側にして平板状に巻回して巻回体を得る工程とを有し、
前記負極活物質の層の厚みが前記正極活物質の層の厚みより薄く、
前記負極活物質の層が、シリコン、シリコンを含む化合物、または、リチウム合金からなり、
前記固体電解質の層が、Li 3 PO 4 、Li 3 PO 4 に窒素を混ぜて若しくはLi 3 PO 4 の元素の一部を窒素で置換して得られる材料、または、Li 2 S−SiS 2 、Li 2 S−P 2 S 5 、及びLi 2 S−B 2 S 3 などの硫化物からなり、
前記正極活物質の層が、コバルト酸リチウムまたはニッケル酸リチウムからなり、
前記負極活物質の層は、前記正極活物質の層に比べて相対的に可撓性を有していることを特徴とする2次電池の製造方法。 - 前記平板状に巻回する工程の後に、前記平板状に巻回された巻回物を加圧して平板化を促進する工程を更に有する請求項5に記載の2次電池の製造方法。
- 絶縁性可とう性長尺基板上に、負極集電体、負極活物質の層、固体電解質の層、正極活物質の層、及び正極集電体をこの順に真空成膜法により積層して帯状積層体を得る工程と、
前記帯状積層体を前記可とう性長尺基板を内側にして円筒状に巻回する工程と、
前記円筒状に巻回された巻回物を加圧して平板状の巻回体を得る工程と
を有し、
前記負極活物質の層の厚みが前記正極活物質の層の厚みより薄く、
前記負極活物質の層が、シリコン、シリコンを含む化合物、または、リチウム合金からなり、
前記固体電解質の層が、Li 3 PO 4 、Li 3 PO 4 に窒素を混ぜて若しくはLi 3 PO 4 の元素の一部を窒素で置換して得られる材料、または、Li 2 S−SiS 2 、Li 2 S−P 2 S 5 、及びLi 2 S−B 2 S 3 などの硫化物からなり、
前記正極活物質の層が、コバルト酸リチウムまたはニッケル酸リチウムからなり、
前記負極活物質の層は、前記正極活物質の層に比べて相対的に可撓性を有していることを特徴とする2次電池の製造方法。 - 前記真空成膜法が、蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、及びレーザーアブレーション法のいずれかである請求項5または7に記載の2次電池の製造方法。
- 前記加圧の際に、前記巻回物の巻き芯部に内芯を配置する請求項6又は7に記載の2次電池の製造方法。
- 前記巻回体に外部電極を付与する工程を更に有する5〜9のいずれかに記載の2次電池の製造方法。
- 前記外部電極が、溶射、メッキ、及び塗布のいずれかにより付与される請求項10に記載の2次電池の製造方法。
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