JP5554400B2 - リチウム二次電池の製造方法及び積層電池の製造方法 - Google Patents
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Description
(12)本発明の第12の局面によれば、本発明の第8から第11までのいずれかの局面において、上記の電解質前駆体層(第1の電解質前駆体層)及び電解質層(第1の電解質層)に加えて第2の電解質前駆体層及び第2の電解質層が形成される。すなわち、第2の極の活物質前駆体層が複合体に付加された後に、電解質材料が第2の極の集電体と平面位置を合わせて印刷され、第2の電解質前駆体層が複合体に付加される。第1の極の活物質前駆体層、第1の電解質前駆体層、第2の極の活物質前駆体層及び第2の電解質前駆体層の架橋処理が一緒に又は別々に行われ、第1の極の活物質前駆体層、第1の電解質前駆体層、第2の極の活物質前駆体層及び第2の電解質前駆体層がそれぞれ第1の極の活物質層、第1の電解質層、第2の極の活物質層及び第2の電解質層に変換される。
(13)本発明の第13の局面によれば、本発明の第8から第12までのいずれかの局面において、導電体の粒子が分散したペーストが第1の接合面及び第2の接合面に印刷され、第1の導電体層及び第2の導電体層が形成される。
(16)本発明の第16の局面によれば、切り離された2個以上のリチウム二次電池が製造される。2個以上のリチウム二次電池は、重ねあわされ、最外装フィルムにより封止される。
切り離された2個以上のリチウム二次電池が製造される場合は、第1の導電体層の全体が外装フィルムの接合面の第1の導電体層形成領域に形成され、第2の導電体層の全体が接合面の第2の導電体層形成領域に形成され、第1の導電体層と第2の導電体層と外装フィルムとが一体化された複合体が作製される。第1の極の活物質材料が第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷され、第1の極の活物質前駆体層が複合体に付加される。電解質材料が第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷され、電解質前駆体層が複合体に付加される。第2の極の活物質材料が第2の極の集電体と平面位置を合わせて印刷され、第2の極の活物質前駆体層が複合体に付加される。第1の極の活物質前駆体層、電解質前駆体層及び第2の極の活物質前駆体層の架橋処理が一緒に又は別々に行われ、第1の極の活物質前駆体層、電解質前駆体層及び第2の極の活物質前駆体層がそれぞれ第1の極の活物質層、電解質層及び第2の極の活物質層に変換される。第1の極の活物質材料においては、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第1の極の活物質とが混合される。第2の極の活物質材料においては、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第2の極の活物質とが混合される。電解質材料は、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体を含む。
続いて、第1の導電体層形成領域と第2の導電体層形成領域とを隔てる線の位置で接合面を内側にして外装フィルムが折られ、第1の貼りあわせ領域と第2の貼りあわせ領域とが貼りあわされ、外装フィルムが接合され、セルが封止される。第1の貼りあわせ領域と第2の貼りあわせ領域とが貼りあわされるときには、第1の極の集電体、第1の極の活物質層、電解質層、第2の極の活物質層及び第2の極の集電体の平面位置が合わされる。
第1の導電体層は、セルの第1の極の集電体と第1の極の集電体に電気的に接続される第1の極の電極端子とを備える。第1の極の集電体は第1の貼りあわせ領域の内部にあり、第1の極の電極端子の少なくとも一部は第1の貼りあわせ領域の外部にある。第2の導電体層は、セルの第2の極の集電体と第2の極の集電体に電気的に接続される第2の極の電極端子とを備える。第2の極の集電体は第2の貼りあわせ領域の内部にあり第2の極の電極端子の少なくとも一部は第2の貼りあわせ領域の外部にある。外装フィルムは可撓性及びバリア性を持つ。
(17)本発明の第17の局面によれば、つながった2個以上のリチウム二次電池が製造される。2個以上のリチウム二次電池は、つづら折りに重ねあわされ、最外装フィルムにより封止される。つながった2個以上のリチウム二次電池が製造される場合は、第1の導電体層の全体が外装フィルムの接合面の第1の導電体層形成領域に形成され、第2の導電体層の全体が接合面の第2の導電体層形成領域に形成され、第1の導電体層と第2の導電体層と外装フィルムとが一体化された複合体が作製される。第1の極の活物質材料が第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷され、第1の極の活物質前駆体層が複合体に付加される。電解質材料が第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷され、電解質前駆体層が複合体に付加される。第2の極の活物質材料が第2の極の集電体と平面位置を合わせて印刷され、第2の極の活物質前駆体層が複合体に付加される。第1の極の活物質前駆体層、電解質前駆体層及び第2の極の活物質前駆体層の架橋処理が一緒に又は別々に行われ、第1の極の活物質前駆体層、電解質前駆体層及び第2の極の活物質前駆体層がそれぞれ第1の極の活物質層、電解質層及び第2の極の活物質層に変換される。第1の極の活物質材料においては、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第1の極の活物質とが混合される。第2の極の活物質材料においては、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第2の極の活物質とが混合される。電解質材料は、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体を含む。
続いて、第1の導電体層形成領域と第2の導電体層形成領域とを隔てる線の位置で接合面を内側にして外装フィルムが折られ、第1の貼りあわせ領域と第2の貼りあわせ領域とが貼りあわされ、外装フィルムが接合され、セルが封止される。第1の貼りあわせ領域と第2の貼りあわせ領域とが貼りあわされるときには、第1の極の集電体、第1の極の活物質層、電解質層、第2の極の活物質層及び第2の極の集電体の平面位置が合わされる。
第1の導電体層は、セルの第1の極の集電体と第1の極の集電体に電気的に接続される第1の極の電極端子とを備える。第1の極の集電体は第1の貼りあわせ領域の内部にあり、第1の極の電極端子の少なくとも一部は第1の貼りあわせ領域の外部にある。第2の導電体層は、セルの第2の極の集電体と第2の極の集電体に電気的に接続される第2の極の電極端子とを備える。第2の極の集電体は第2の貼りあわせ領域の内部にあり第2の極の電極端子の少なくとも一部は第2の貼りあわせ領域の外部にある。外装フィルムは可撓性及びバリア性を持つ。
(19)本発明の第19の局面によれば、リチウム二次電池は、2個以上のセル又は2個以上の並列セル群を備える。第1の導電体層及び第2の導電体層はそれぞれ第1の直列配線及び第2の直列配線をさらに備える。第1の直列配線及び第2の直列配線は、2個以上のセル又は2個以上の並列セル群を直列に接続する。
(20)本発明の第20の局面によれば、リチウム二次電池は、2個以上のセル又は2個以上の直列セル群を備える。第1の導電体層及び第2の導電体層はそれぞれ第1の並列配線及び第2の並列配線をさらに備える。第1の並列配線及び第2の並列配線は、2個以上のセル又は2個以上の直列セル群を並列に接続する。
(21)本発明の第21の局面によれば、第1の貼りあわせ領域と第2の貼りあわせ領域とが貼りあわされる前に外装フィルムが切断される。第1の極の電極端子と外装フィルムとが重なる部分及び第2の極の電極端子と外装フィルムとが重なる部分を残して第1の貼りあわせ領域及び第2の貼りあわせ領域の外部にある外装フィルムが複合体から除去される。外装フィルムは、第1の極の活物質層、電解質層及び第2の極の活物質層が形成される前又は後に切断される。
(23)本発明の第23の局面によれば、外装フィルムがウエブであり、延在方向に走行する外装フィルムに第1の導電体層及び第2の導電体層が繰り返し形成される。
第1実施形態は、1個のセルを備えるリチウム二次電池及びその製造方法に関する。
図1及び図2は、第1実施形態のリチウム二次電池の模式図である。図1は平面図であり、図2は図1のA−Aで示す位置における断面図である。図1には、下方の構成物を図示するために上方の構成物の破断線より先の部分が除去された状態が示される。
図3から図12までは、第1実施形態のリチウム二次電池の製造の流れを示す模式図である。図3から図12までは平面図である。
リチウム二次電池1000の製造においては、図3に示すように、正極側外装フィルム1002の正極側接合面1102に正極側導電体層1004の全体が形成され、正極側導電体層1004と正極側外装フィルム1002とが一体化された正極側複合体1100が作製される。正極側導電体層1004の全体は正極側外装フィルム1002に支持される。これにより、正極側導電体層1004は薄くなっても損傷しにくい。
正極側複合体1100の作製とは別に、図4に示すように、負極側外装フィルム1014の負極側接合面1108に負極側導電体層1012の全体が形成され、負極側導電体層1012と負極側外装フィルム1014とが一体化された負極側複合体1106が作製される。負極側導電体層1012の全体は負極側外装フィルム1014に支持される。これにより、負極側導電体層1012は薄くなっても損傷しにくい。
正極側貼りあわせ領域1104及び負極側貼りあわせ領域1110は後の工程において貼りあわされる。正極端子1018及び負極端子1022の平面位置は、当該貼りあわせにおいて正極集電体1016及び負極集電体1020の平面位置が合わされるときに正極端子1018と負極端子1022とが重ならないように決められる。
図3及び図4に示すように、正極側外装フィルム1002及び負極側外装フィルム1014は、等幅のウエブである。延在方向に走行する正極側外装フィルム1002及び負極側外装フィルム1014にはそれぞれ正極側導電体層1004及び負極側導電体層1012が繰り返し形成される。これにより、正極側外装フィルム1002及び負極側外装フィルム1014の走行方向に配列された多数の正極側導電体層1004及び負極側導電体層1012が高速に形成され、ロールツーロールプロセスが適用可能になり、リチウム二次電池1000の生産性が向上する。ただし、リチウム二次電池1000ごとに分離された枚様の正極側外装フィルム及び負極側外装フィルムにそれぞれ正極側導電体層1004及び負極側導電体層1012が形成されてもよい。
正極側複合体1100が作製された後に、図5に示すように、正極集電体1016と平面位置を合わせて正極活物質層1006が正極側複合体1100に付加される。また、負極側複合体1106が作製された後に、図6に示すように、負極活物質層1010及び電解質層1008が負極集電体1020と平面位置を合わせて負極側複合体1106に順次に付加される。
正極活物質層1006が付加された後に、図9に示すように、正極側外装フィルム1002が切断され、正極端子1018と正極側外装フィルム1002とが重なる部分を残して正極側貼りあわせ領域1104の外部にある正極側外装フィルム1002が正極側複合体1100から除去される。正極側外装フィルム1002は、望ましくは、正極活物質層1006が付加された後に切断されるが、正極活物質層1006が付加される前に切断されてもよい。図9に示す平面形状を有する正極側外装フィルム1002が予め準備される場合は正極側外装フィルム1002の切断が省略される。
負極活物質層1010及び電解質層1008が付加された後に、図10に示すように、負極側外装フィルム1014が切断され、負極端子1022と負極側外装フィルム1014とが重なる部分を残して負極側貼りあわせ領域1110の外側にある負極側外装フィルム1014が負極側複合体1106から除去される。負極側外装フィルム1014は、望ましくは、負極活物質層1010及び電解質層1008が付加された後に切断されるが、負極活物質層1010及び電解質層1008が付加される前に切断されてもよい。図10に示す平面形状を有する負極側外装フィルム1014が予め準備される場合は負極側外装フィルム1014の切断が省略される。
正極活物質層1006、電解質層1008及び負極活物質層1010が正極側複合体1100又は負極側複合体1106に付加され、余分な正極側外装フィルム1002及び負極側外装フィルム1014が除去された後に、図11に示すように、正極側接合面1102と負極側接合面1108とを向かい合わせにして正極側貼りあわせ領域1104と負極側貼りあわせ領域1110とが貼りあわされる。このとき、正極集電体1016、正極活物質層1006、電解質層1008、負極活物質層1010及び負極集電体1020の平面位置が合わされる。
正極側貼りあわせ領域1104と負極側貼りあわせ領域1110とが貼りあわされた後に、図12に示すように、各々のリチウム二次電池1000の縁部から電解質層1008の縁部の近傍までの接合領域1026において正極側外装フィルム1002と負極側外装フィルム1014とが接合され、セル1024が封止される。セル1024の封止が不十分にならない限度において接合領域1026が縮小されてもよい。例えば、接合領域1026が各々のリチウム二次電池1000の縁部の近傍だけであってもよい。
正極側外装フィルム1002と負極側外装フィルム1014とが接合された後に、つながっているリチウム二次電池1000が切り離され、図1及び図2に示すリチウム二次電池1000が完成する。リチウム二次電池1000がつながったまま使用される場合はリチウム二次電池1000の切り離しは省略される。
第1実施形態によれば、正極側導電体層1004と正極側外装フィルム1002とが重なり、負極側導電体層1012と負極側外装フィルム1014とが重なり、正極集電体1016、正極端子1018、負極集電体1020及び負極端子1022は薄くなっても損傷しにくい。これにより、正極側導電体層1004及び負極側導電体層1012が薄化及び軽量化され、リチウム二次電池1000が小型化及び軽量化され、リチウム二次電池1000の体積エネルギー密度及び重量エネルギー密度が向上する。
第2実施形態は、2個以上のセルが直列に接続されたリチウム二次電池及びその製造方法に関する。
図13及び図14は、第2実施形態のリチウム二次電池の模式図である。図13は平面図であり、図14は図13のB−Bに示す位置における断面図である。図13及び図14は、2個のセルが直列に接続される場合を例示する。図13には、下方の構成物を図示するために上方の構成物の破断線より先の部分が除去された状態が示される。
図15から図18までは、第2実施形態のリチウム二次電池の製造の流れを示す図である。図15から図18までは平面図である。
リチウム二次電池2000の製造においては、図15に示すように、正極側外装フィルム2002の正極側接合面2102に正極側導電体層2004の全体が形成され、正極側外装フィルム2002と正極側導電体層2004とが一体化された正極側複合体2100が作製される。正極側導電体層2004の全体は正極側外装フィルム2002に支持される。これにより、正極側導電体層2004は薄くなっても損傷しにくい。
正極側複合体2100の作製とは別に、図16に示すように、負極側外装フィルム2014の負極側接合面2108に負極側導電体層2012の全体が形成され、負極側導電体層2012と負極側外装フィルム2014とが一体化された負極側複合体2106が作製される。負極側導電体層2012の全体は負極側外装フィルム2014に支持される。これにより、負極側導電体層2012は薄くなっても損傷しにくい。
正極側貼りあわせ領域2104及び負極側貼りあわせ領域2110は後の工程において貼りあわされる。
図15及び図16に示すように、正極側外装フィルム2002及び負極側外装フィルム2014は、等幅のウエブである。延在方向に走行する正極側外装フィルム2002及び負極側外装フィルム2014にはそれぞれ正極側導電体層2004及び負極側導電体層2012が繰り返し形成される。これにより、正極側外装フィルム2002及び負極側外装フィルム2014の走行方向に配列された多数の正極側導電体層2004及び負極側導電体層2012が高速に形成され、ロールツーロールプロセスが適用可能になり、リチウム二次電池2000の生産性が向上する。ただし、リチウム二次電池2000ごとに分離された枚様の正極側外装フィルム及び負極側外装フィルムにそれぞれ正極側導電体層2004及び負極側導電体層2012が形成されてもよい。
正極側複合体2100及び負極側複合体2106が作製された後に、第1実施形態と同じように、正極集電体2016と平面位置を合わせて正極活物質層2006が正極側複合体2100に付加され、負極集電体2022と平面位置を合わせて負極活物質層2010及び電解質層2008が負極側複合体2106に付加される。正極側電解質層及び負極側電解質層がそれぞれ正極側複合体2100及び負極側複合体2106に付加されてもよい。また、正極端子2018と正極側外装フィルム2002とが重なる部分を残して正極側貼りあわせ領域2104の外部にある正極側外装フィルム2002が正極側複合体2100から除去され、負極端子2024と負極側外装フィルム2014とが重なる部分を残して負極側貼りあわせ領域2110の外部にある負極側外装フィルム2014が負極側複合体2106から除去される。さらに、正極側接合面2102と負極側接合面2108とを向かい合わせにして正極側貼りあわせ領域2104と負極側貼りあわせ領域2110とが貼りあわされる。このとき、セル2028の各々の正極集電体2016、正極活物質層2006、電解質層2008、負極活物質層2010及び負極集電体2022の平面位置が合わされる。図17及び図18はそれぞれ当該貼りあわせの直前の正極側複合体2100及び負極側複合体2106の模式図である。図17及び図18は平面図である。
正極側直列配線2020と負極側直列配線2026との電気的な接続の面内均一性を向上するため、図14に示すように正極側直列配線2020と負極側直列配線2026とを直接的に接触させるのではなく、図19に示すように正極側直列配線2020と負極側直列配線2026とを導電性接合媒体2040を介して接触させてもよい。導電性接合媒体2040は、導電性接着剤の硬化物、導電性両面粘着シート等である。
第2実施形態によれば、正極側導電体層2004と正極側外装フィルム2002とが重なり、負極側導電体層2012と負極側外装フィルム2014とが重なり、正極集電体2016、正極端子2018、正極側直列配線2020、負極集電体2022、負極端子2024及び負極側直列配線2026は薄くなっても損傷しにくい。これにより、正極側導電体層2004及び負極側導電体層2012が薄化及び軽量化され、リチウム二次電池2000が小型化及び軽量化され、リチウム二次電池2000の体積エネルギー密度及び重量エネルギー密度が向上する。また、リチウム二次電池2000の小型化及び軽量化を妨げることなく2個以上のセル2028が直列に接続される。この利点は、平面にセル2028が配列される横型のリチウム二次電池2000に固有である。
第3実施形態は、2個以上のセルが並列に接続されたリチウム二次電池及びその製造方法に関する。
図20及び図21は、第3実施形態のリチウム二次電池の模式図である。図20は平面図であり、図21は図20のC−Cに示す位置における断面図である。図20及び図21は、2個のセルが並列に接続される場合を例示する。図20には、下方の構成物を図示するために上方の構成物の破断線より先の部分が除去された状態が示される。
図22から図25までは、第3実施形態のリチウム二次電池の製造の流れを示す図である。図22から図25までは平面図である。
リチウム二次電池3000の製造においては、図22に示すように、正極側外装フィルム3002の正極側接合面3102に正極側導電体層3004の全体が形成され、正極側導電体層3004と正極側外装フィルム3002とが一体化された正極側複合体3100が作製される。正極側導電体層3004の全体は正極側外装フィルム3002に支持される。これにより、正極側導電体層3004は薄くなっても損傷しにくい。
正極側複合体3100の作製とは別に、図23に示すように、負極側外装フィルム3014の負極側接合面3108に負極側導電体層3012の全体が形成され、負極側導電体層3012と負極側外装フィルム3014とが一体化された負極側複合体3106が作製される。負極側導電体層3012の全体は負極側外装フィルム3014に支持される。これにより、負極側導電体層3012は薄くなっても損傷しにくい。
正極側貼りあわせ領域3104と負極側貼りあわせ領域3110とは後の工程において貼りあわされる。
図22及び図23に示すように、正極側外装フィルム3002及び負極側外装フィルム3014は、望ましくは、等幅のウエブである。延在方向に走行する正極側外装フィルム3002及び負極側外装フィルム3014にはそれぞれ正極側導電体層3004及び負極側導電体層3012が繰り返し形成される。これにより、正極側外装フィルム3002及び負極側外装フィルム3014の走行方向に配列された多数の正極側導電体層3004及び負極側導電体層3012が高速に形成され、ロールツーロールプロセスが適用可能になり、リチウム二次電池3000の生産性が向上する。ただし、リチウム二次電池3000ごとに分離された枚様の正極側外装フィルム及び負極側外装フィルムにそれぞれ正極側導電体層3004及び負極側導電体層3012が形成されてもよい。
正極側複合体3100及び負極側複合体3106が作製された後に、第1実施形態と同じように、正極集電体3016と平面位置を合わせて正極活物質層3006が正極側複合体3100に付加され、負極集電体3022と平面位置を合わせて負極活物質層3010及び電解質層3008が負極側複合体3106に付加される。正極側電解質層及び負極側電解質層がそれぞれ正極側複合体3100及び負極側複合体3106に付加されてもよい。また、正極端子3018と正極側外装フィルム3002とが重なる部分を残して正極側貼りあわせ領域3104の外部にある正極側外装フィルム3002が正極側複合体3100から除去され、負極端子3024と負極側外装フィルム3014とが重なる部分を残して負極側貼りあわせ領域3110の外部にある負極側外装フィルム3014が負極側複合体3106から除去される。さらに、正極側接合面3102と負極側接合面3108とを向かい合わせにして正極側貼りあわせ領域3104と負極側貼りあわせ領域3110とが貼りあわされる。このとき、セル3028の各々の正極集電体3016、正極活物質層3006、電解質層3008、負極活物質層3010及び負極集電体3022の平面位置が合わされる。図24及び図25はそれぞれ当該貼りあわせの直前の正極側複合体3100及び負極側複合体3106の模式図である。図24及び図25は平面図である。
第3実施形態によれば、正極側導電体層3004と正極側外装フィルム3002とが重なり、負極側導電体層3012と負極側外装フィルム3014とが重なり、正極集電体3016、正極端子3018、正極側並列配線3020、負極集電体3022、負極端子3024及び負極側並列配線3026は薄くなっても損傷しにくい。これにより、正極側導電体層3004及び負極側導電体層3012が薄化及び軽量化され、リチウム二次電池3000が小型化及び軽量化され、リチウム二次電池3000の体積エネルギー密度及び重量エネルギー密度が向上する。また、リチウム二次電池3000の小型化及び軽量化を妨げることなく2個以上のセル3028が並列に接続される。この利点は、平面にセル3028が配列される横型のリチウム二次電池3000に固有である。
第4実施形態は、2個以上のセルが直列に接続された直列セル群を備え2個以上の直列セル群が並列に接続されたリチウム二次電池及びその製造方法に関する。
図26及び図27は、第4実施形態のリチウム二次電池の模式図である。図26は平面図であり、図27は図26のD−Dに示す位置における断面図である。図26及び図27は、2個のセルが直列に接続され2個の直列セル群が並列に接続される場合を例示する。図26には、下方の構成物を図示するために上方の構成物の破断線より先の部分が除去された状態が示される。図26には、下方の構成物を図示するために上方の構成物の破断線より先の部分が除去された状態が示される。
図28から図31までは、第4実施形態のリチウム二次電池の製造の流れを示す図である。図28から図31までは平面図である。
リチウム二次電池4000の製造においては、図28に示すように、正極側外装フィルム4002の正極側接合面4102に正極側導電体層4004の全体が形成され、正極側導電体層4004と正極側外装フィルム4002とが一体化された正極側複合体4100が作製される。正極側導電体層4004の全体は正極側外装フィルム4002に支持される。これにより、正極側導電体層4004は薄くなっても損傷しにくい。
正極側複合体4100の作製とは別に、図29に示すように、負極側外装フィルム4014の負極側接合面4108に負極側導電体層4012の全体が形成され、負極側導電体層4012と負極側外装フィルム4014とが一体化された負極側複合体4106が作製される。負極側導電体層4012の全体は負極側外装フィルム4014に支持される。これにより、負極側導電体層4012は薄くなっても損傷しにくい。
正極側貼りあわせ領域4104及び負極側貼りあわせ領域4110は後の工程において貼りあわされる。
図28及び図29に示すように、正極側外装フィルム4002及び負極側外装フィルム4014は、望ましくは、等幅のウエブである。延在方向に走行する正極側外装フィルム4002及び負極側外装フィルム4014にはそれぞれ正極側導電体層4004及び負極側導電体層4012が繰り返し形成される。これにより、正極側外装フィルム4002及び負極側外装フィルム4014の走行方向に配列された多数の正極側導電体層4004及び負極側導電体層4012が高速に形成され、ロールツーロールプロセスが適用可能になり、リチウム二次電池4000の生産性が向上する。ただし、リチウム二次電池4000ごとに分離された枚様の正極側外装フィルム及び負極側外装フィルムにそれぞれ正極側導電体層4004及び負極側導電体層4012が形成されてもよい。
正極側複合体4100及び負極側複合体4106が作製された後に、第1実施形態と同じように、正極集電体4016と平面位置を合わせて正極活物質層4006が正極側複合体4100に付加され、負極集電体4024と平面位置を合わせて負極活物質層4010及び電解質層4008が負極側複合体4106に付加される。正極側電解質層及び負極側電解質層がそれぞれ正極側複合体4100及び負極側複合体4106に付加されてもよい。また、正極端子4018と正極側外装フィルム4002とが重なる部分を残して正極側貼りあわせ領域4104の外部にある正極側外装フィルム4002が正極側複合体4100から除去され、負極端子4026と負極側外装フィルム4014とが重なる部分を残して負極側貼りあわせ領域4110の外部にある負極側外装フィルム4014が負極側複合体4106から除去される。さらに、正極側接合面4102と負極側接合面4108とを向かい合わせにして正極側貼りあわせ領域4104と負極側貼りあわせ領域4110とが貼りあわされる。このとき、セル4032の各々の正極集電体4016、正極活物質層4006、電解質層4008、負極活物質層4010及び負極集電体4022の平面位置が合わされる。図30及び図31はそれぞれ当該貼りあわせの直前の正極側複合体4100及び負極側複合体4106の模式図である。図30及び図31は平面図である。
第4実施形態によれば、正極側導電体層4004と正極側外装フィルム4002とが重なり、負極側導電体層4012と負極側外装フィルム4014とが重なり、正極集電体4016、正極端子4018、正極側直列配線4020、正極側並列配線4022、負極集電体4024、負極端子4026、負極側直列配線4028及び負極側並列配線4030は薄くなっても損傷しにくい。これにより、正極側導電体層4004及び負極側導電体層4012が薄化及び軽量化され、リチウム二次電池4000が小型化及び軽量化され、リチウム二次電池4000の体積エネルギー密度及び重量エネルギー密度が向上する。また、リチウム二次電池3000の小型化及び軽量化を妨げることなく2個以上のセル4032が直列及び並列に接続される。この利点は、平面にセル4032が配列される横型のリチウム二次電池4000に固有である。
第5実施形態は、1個のセルを備えるリチウム二次電池及びその製造方法に関する。
図32及び図33は、第5実施形態のリチウム二次電池の模式図である。図32は平面図であり、図33は図32のE−Eに示す位置における断面図である。図32には、下方の構成物を図示するために上方の構成物の破断線より先の部分が除去された状態が示される。
図34から図39までは、第5実施形態のリチウム二次電池の製造の流れを示す図である。図34から図39までは平面図である。
リチウム二次電池5000の製造においては、図34に示すように、外装フィルム5002の接合面5102に正極側導電体層5004の全体及び負極側導電体層5012の全体が形成され、正極側導電体層5004と負極側導電体層5012と外装フィルム5002とが一体化された複合体5100が作製される。正極側導電体層5004の全体及び負極側導電体層5012の全体は外装フィルム5002に支持される。これにより、正極側導電体層5004及び負極側導電体層5012は薄くなっても損傷しにくい。
外装フィルム5002は、望ましくは、等幅のウエブである。延在方向に走行する外装フィルム5002には、正極側導電体層5004及び負極側導電体層5012が繰り返し形成される。これにより、外装フィルム5002の走行方向に配列された多数の正極側導電体層5004及び負極側導電体層5012が高速に形成され、ロールツーロールプロセスが適用可能になり、リチウム二次電池5000の生産性が向上する。ただし、リチウム二次電池5000ごとに分離された枚様の外装フィルムに正極側導電体層5004及び負極側導電体層5012が形成されてもよい。
複合体5100が作製された後に、図35に示すように、正極活物質層5006が正極集電体5014と平面位置を合わせて複合体5100に付加され、負極活物質層5010及び電解質層5008が負極集電体5018と平面位置を合わせて複合体5100に順次に付加される。電解質層5008が正極集電体5014と平面位置を合わせて複合体5100に付加されてもよい。電解質層5008が正極集電体5014と平面位置を合わせて複合体5100に付加される場合は、正極活物質層5006及び電解質層5008が正極集電体5014と平面位置を合わせて複合体5100に順次に付加され、負極活物質層5010が負極集電体5018と平面位置を合わせて複合体5100に付加される。
正極活物質層5006、電解質層5008及び負極活物質層5010が付加された後に、図37に示すように、外装フィルム5002が切断され、正極端子5016と外装フィルム5002とが重なる部分及び負極端子5020と外装フィルム5002とが重なる部分を残して正極側貼りあわせ領域5110及び負極側貼りあわせ領域5112の外部にある外装フィルム5002が除去される。外装フィルム5002は、望ましくは、正極活物質層5006、電解質層5008及び負極活物質層5010が付加された後に切断されるが、正極活物質層5006、電解質層5008及び負極活物質層5010が付加される前に切断されてもよい。
正極活物質層5006、電解質層5008及び負極活物質層5010が複合体5100に付加され、余分な外装フィルム5002が除去された後に、図38に示すように、折り曲げ線5108の位置で接合面5102を内側にして外装フィルム5002が折られ、正極側貼りあわせ領域5110と負極側貼りあわせ領域5112とが貼りあわされる。このとき、正極集電体5014、正極活物質層5006、電解質層5008、負極活物質層5010及び負極集電体5018の平面位置が合わされる。
正極側貼りあわせ領域5110と負極側貼りあわせ領域5112とが貼りあわされた後に、図39に示すように、各々のリチウム二次電池5000の折り曲げ線5108の近くを除く縁部から電解質層5008の縁部の近傍までの接合領域5026において外装フィルム5002が接合され、セル5024が封止される。折り曲げ線5108の位置にミシン目がある場合は、折り曲げ線5108から電解質層5008の縁部の近傍までも接合領域5026に含まれる。折り曲げ線5108の位置にミシン目がない場合も、折り曲げ線5108から電解質層5008の縁部の近傍までが接合領域5026に含まれてもよい。
外装フィルム5002が接合された後に、つながっているリチウム二次電池5000が必要に応じて切り離され、図32及び図33に示すリチウム二次電池5000が完成する。
第5実施形態によれば、正極側導電体層5004及び負極側導電体層5012と外装フィルム5002とが重なり、正極集電体5014、正極端子5016、負極集電体5018及び負極端子5020は薄くなっても損傷しにくい。これにより、正極側導電体層5004及び負極側導電体層5012が薄化及び軽量化され、リチウム二次電池5000が小型化及び軽量化され、リチウム二次電池5000の体積エネルギー密度及び重量エネルギー密度が向上する。
第5実施形態の正極側導電体層5004、正極活物質層5006、電解質層5008、負極活物質層5010及び負極側導電体層5012はそれぞれ第2実施形態、第3実施形態又は第4実施形態の正極側導電体層2004,3004又は4004、正極活物質層2006,3006又は4006、電解質層2008,3008又は4008、負極活物質層2010,3010又は4010及び負極側導電体層2012,3012又は4012と同じものであってもよい。
第6実施形態は、2個以上のリチウム二次電池が組み合わされた積層電池及びその製造方法に関する。
第7実施形態は、2個以上のリチウム二次電池が組み合わされた積層電池及びその製造方法に関する。
第8実施形態は、第1実施形態から第5実施形態までの正極活物質層、電解質層及び負極活物質層並びにその形成方法に関する。
正極活物質層8004、電解質層8014及び負極活物質層8010の形成に先立って、正極活物質材料、電解質材料及び負極活物質材料が準備される。正極活物質材料は、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と正極活物質とが混合された混合物である。電解質材料は、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体である。負極活物質材料は、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と負極活物質とが混合された混合物である。
正極活物質材料が準備された後に、図44に示すように、正極集電体8000と平面位置を合わせて正極活物質材料が印刷され、正極活物質前駆体層8002が形成される。正極活物質前駆体層8002が形成される前に導電性アンダーコート材料が正極集電体8000に塗布されてもよい。これにより、正極集電体8000と正極活物質前駆体層8002との密着性が向上し、正極集電体8000と正極活物質層8004との密着性が向上する。
負極活物質材料が準備された後に、図46に示すように、負極集電体8006と平面位置を合わせて負極活物質材料が印刷され、負極活物質前駆体層8008が形成される。負極活物質前駆体層8008が形成される前に負極集電体8006に導電性アンダーコート材料が塗布されてもよい。これにより、負極集電体8006と負極活物質前駆体層8008との密着性が向上し、負極集電体8006と負極活物質層8010との密着性が向上する。
電解質材料が準備された後であって負極活物質層8010が形成された後に、図48に示すように、負極集電体8006及び負極活物質層8010と平面位置を合わせて電解質材料が印刷され、電解質前駆体層8012が形成される。電解質材料が準備された後であって正極活物質層8004が形成された後に正極集電体8000及び正極活物質層8004と平面位置を合わせて電解質材料が印刷されてもよい。
架橋処理は、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体を架橋させるために行われる。
正極活物質層8004の平面形状は、望ましくは、正極集電体8000の平面形状よりやや大きい。これにより、正極活物質層8004及び正極集電体8000の平面位置が合わされたときに正極集電体8000が正極活物質層8004により確実に覆われる。ただし、正極活物質層8004の平面形状が正極集電体8000の平面形状と同じでもよい。
正極活物質材料、電解質材料及び負極活物質材料は、フレキソグラフ法、ソフトリソグラフ法、グラビア法、オフセットリソグラフ法、スクリーン法、ロータリースクリーン法、インクジェット法、コンマリバース法、コンマダイレクト法、ダイコート法、リップコート法等により印刷される。正極活物質材料、電解質材料及び負極活物質材料は、望ましくは、スクリーン法又はロータリースクリーン法により印刷される。スクリーン法又はロータリースクリーン法によれば、厚膜が容易に形成され、正極活物質前駆体層8002、電解質前駆体層8012及び負極活物質前駆体層8008が高速に形成されるからである。
リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体は、リチウム塩と架橋後にマトリクスとなるマトリクス成分との混合物である。マトリクス成分のポリマーは制限されないが、その望ましい第1の例及び第2の例が後記される。リチウム塩は、LiPF6,LiClO4,LiBF4,LiN(CF3SO2)2,LiN(CF3CF2SO2)2,LiCF3SO3,LiN(FSO2)2等から選択される。望ましくは架橋処理を必要とするポリマー電解質が使用されるが、架橋処理を必要としないポリマー電解質が使用されてもよい。架橋処理を必要としないポリマー電解質が使用される場合は、架橋処理が省略され、正極活物質前駆体層、電解質前駆体層及び負極活物質前駆体層を経ることなく正極活物質層、電解質層及び負極活物質層が形成される。
マトリクス成分の第1の例は、ポリアルキレンオキシド、ポリアルキレンカーボネート等である。ポリアルキレンオキシドには、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとの共重合体等がある。ポリアルキレンカーボネートには、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの共重合体等がある。
マトリクス成分の第2の例は、末端基の一部又は全部が架橋基である高分岐ポリマーと架橋性エチレンオキシド多元共重合体と非反応性ポリアルキレングリコールとの混合物である。マトリクス成分の第2の例に架橋処理が行われると、図46の模式図に示すように、ポリアルキレンオキシド鎖を含む枝分かれ分子鎖を有する高分岐ポリマー8304と架橋性エチレンオキシド多元共重合体8306とを化学架橋した共架橋体8308に非反応性ポリアルキレングリコール8310が保持された微構造を有するマトリクス8302が得られる。共架橋体8308は、高分岐ポリマー8304と架橋性エチレンオキシド多元共重合体8306とが化学架橋する架橋点8312を少なくとも有するが、高分岐ポリマー8304同士が化学架橋する架橋点8313を有していてもよいし、架橋性エチレンオキシド多元共重合体8306同士が化学架橋する架橋点8314を有してもよい。非反応性ポリアルキレングリコール8310は、主に、高分岐ポリマー8304の部分に保持される。
第1実施形態から第5実施形態までのリチウム二次電池1000,2000,3000,4000及び5000はリチウムイオン電池である。
第8実施形態によれば、正極活物質層8004、電解質層8014及び負極活物質層8010が印刷により形成され、リチウム二次電池の生産性が向上する。また、全固体リチウムポリマー二次電池が作製される。
第9実施形態は、第8実施形態の電解質層の形成方法に代わる電解質層の形成方法に関する。
第10実施形態は、第1実施形態から第5実施形態までの正極側導電体層及び負極側導電体層並びにその形成方法に関する。
正極側導電体層1004,2004,3004,4004及び5004並びに負極側導電体層1012,2012,3012,4012及び5012(以下では単に「導電体層」という。)は、望ましくは、金属、合金等の導電体の粒子(フィラー)が分散したペースト(インク)を導電体が形成される面に印刷(塗布)することにより形成される。形成方法の第1の例により形成される導電体層の厚さは広範囲に渡り、形成方法の第1の例によれば厚さが0.1〜20μmの導電体層が好適に形成される。形成方法の第1の例はリチウム二次電池の生産性の向上に寄与する。
金属、合金等の導電体の箔を導電体層が形成される面に積層することにより導電体層が形成されてもよい。形成方法の第2の例によれば、厚さが5〜20μmの導電体層が好適に形成される。形成方法の第2の例においては、導電体層が形成される面に最終的な平面形状に加工された箔が積層されてもよいし、導電体層が形成される面に最終的な平面形状に加工されていない箔が積層された後にドライエッチング又はウエットエッチングにより箔が最終的な平面形状に加工されてもよい。
導電体層が形成される面に金属、合金等の導電体の膜を蒸着又はスパッタリングすることにより導電体層が形成されてもよい。形成方法の第3の例によれば、厚さが0.1〜1μmの相対的に薄い導電体層が好適に形成される。形成方法の第3の例においては、マスク(型枠)を使用して導電体層が形成される面に最終的な平面形状を有する膜が蒸着又はスパッタリングされてもよいし、導電体層が形成される面に最終的な平面形状を有さない膜が蒸着又はスパッタリングされた後にドライエッチング又はウエットエッチングにより膜が最終的な平面形状に加工されてもよい。電解メッキ法、無電解メッキ法等のメッキ法により導電体層が形成されてもよい。
この他、導電体層が形成される面に転写用蒸着膜を転写することにより導電体層が形成されてもよい。形成方法の第4の例によれば、厚さが0.3〜3μmの中程度の厚さの導電体層が好適に形成される。
正極集電体1016,2016,3016,4016及び5014(以下では「正極集電体1016等」という。)並びに負極集電体1020,2022,3022,4024及び5018(以下では「負極集電体1020等」という。)の導電体の材質は、銅、アルミニウム、ニッケル、チタン等の金属、これらの金属を主成分とする合金、ステンレス等からそれぞれ正極活物質及び負極活物質に応じて選択される。例えば、正極活物質がコバルト酸リチウム系である場合はアルミニウム又はアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金が正極集電体1016等の導電体の材質として選択される。また、負極活物質が黒鉛系である場合は銅又は銅を主成分とする銅合金が負極集電体1020等の導電体の材質として選択され、負極活物質がチタン酸リチウム系である場合はアルミニウム又はアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金が負極集電体1020等の導電体の材質として選択される。
正極集電体1016等及び負極集電体1020等以外の部分の導電体の材質は、銅、アルミニウム、ニッケル等から選択される。
第11実施形態は、第1実施形態から第4実施形態までの正極側外装フィルム及び負極側外装フィルム、第5実施形態の外装フィルム並びに第6実施形態及び第7実施形態の上側最外装フィルム及び下側最外装フィルムに使用されるバリア性フィルムに関する。
バリア性フィルムには、水蒸気透過率が101〜10-2g/m2/dayの高バリア性フィルムと水蒸気透過率が10-2〜10-6g/m2/dayの超バリア性フィルムとがある。
積層電池6000及び7000においては、望ましくは、正極側外装フィルム1002等、負極側外装フィルム1014等及び外装フィルム5002が高バリア性フィルムであり、上側最外装フィルム6004等及び下側最外装フィルム6006等が超バリア性フィルムである。ただし、空気中の水蒸気の透過を強く抑制することが望まれる場合は、正極側外装フィルム1002等、負極側外装フィルム1014等及び外装フィルム5002が超バリア性フィルムであってもよい。
バリア性フィルムは、図56の模式図に示すように、バリア層10002と溶着層10004との積層体である。溶着層10004同士が接している場所に圧力及び熱が与えられると、溶着層10004同士が溶着(融着)する。フィルムの表面に低温プラズマ処理等を施しフィルムにバリア性を付与してもよい。この場合は、溶着層がない無接着剤のバリア性フィルムが得られる。
高バリア性フィルムの厚さは、望ましくは、3〜20μmである。高バリア性フィルムのバリア層の材質は、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、Ny(ナイロン)、PI(ポリイミド)、PC(ポリカーボネート)、PAR(ポリアリレート)、PES(ポリエーテルスルフォン)、PVA(ポリビニルアルコール)、EVOH(エチレン・ビニルアルコール共重合体)等のプラスチックであってもよいし、ガラスであってもよい。
超バリア性フィルムの厚さは、望ましくは、20〜500μmである。超バリア性フィルムは、SiO2,DLC(ダイヤモンドライクカーボン)等からなる無機層を有する多層バリアフィルムであってもよいし、アルミニウム等の金属からなる金属箔が積層された多層バリアフィルムであってもよい。ラミネートセルに広く使用されるアルミニウムラミネートフィルムも超バリア性フィルムとなる。アルミニウムラミネートフィルムにおいては、一般的には、PET又はNyからなる層とアルミニウム箔とPP(ポリプロピレン)又は変性PPからなる層とが積層される。PET又はNyからなる層とアルミニウム箔との間に接着層が存在してもよく、アルミニウム箔とPP又は変性PPからなる層との間に接着層が存在してもよい。PET又はNyからなる層等のプラスチックからなる層がガラスからなる層に置き換えられてもよい。
バリア性フィルムは、刃(カッター)により機械的に切断されてもよいし、レーザ光により光学的に切断されてもよい。
図57から図64までは、第1実施形態の変形例によるリチウム二次電池の製造の流れを示す。図57から図64までは、平面図である。第1実施形態の説明において言及した事項は、第1実施形態の変形例にも適用されうる。
リチウム二次電池の製造においては、図57に示すように、正極側外装フィルム11002の正極側接合面11102に正極側導電体層11004の全体が形成され、正極側導電体層11004と正極側外装フィルム11002とが一体化された正極側複合体11100が作製される。
正極側複合体11100の作製とは別に、図58に示すように、負極側外装フィルム11014の負極側接合面11108に負極側導電体層11012の全体が形成され、負極側導電体層11012と負極側外装フィルム11014とが一体化された負極側複合体11106が作製される。
正極側複合体11100が作製された後に、図59及び図60に示すように、正極活物質層11006及び正極側電解質層11008aが正極集電体11016と平面位置を合わせて正極側複合体11100に順次に付加される。また、負極側複合体11106が作製された後に、図61及び図62に示すように、負極活物質層11010及び負極側電解質層11008bが負極集電体11020と平面位置を合わせて負極側複合体11106に順次に付加される。
正極活物質層11006、正極側電解質層11008a、負極側電解質層11008b及び負極活物質層11010が正極側複合体11100又は負極側複合体11106に付加された後に、図63に示すように、正極側接合面11102と負極側接合面11108とを向かい合わせにして正極側貼りあわせ領域11104と負極側貼りあわせ領域11110とが貼りあわされる。このとき、正極集電体11016、正極活物質層11006、正極側電解質層11008a、負極側電解質層11008b、負極活物質層11010及び負極集電体11020の平面位置が合わされる。正極側電解質層11008a及び負極側電解質層11008bは、正極側貼りあわせ領域11104と負極側貼りあわせ領域11110とが貼りあわされると、接合され、一体の電解質層11008になる。
正極側貼りあわせ領域11104と負極側貼りあわせ領域11110とが貼りあわされた後に、図64に示すように、各々のリチウム二次電池11000の縁部から電解質層11008の縁部の近傍までの接合領域11026において正極側外装フィルム11002と負極側外装フィルム11014とが接合され、セル11024が封止される。つながっているリチウム二次電池11000は必要に応じて切り離される。
図65から図72までは、第2実施形態の変形例によるリチウム二次電池の製造の流れを示す。図65から図72までは、平面図である。第2実施形態において言及した事項は、第2実施形態の変形例にも適用されうる。
リチウム二次電池の製造においては、図65に示すように、正極側外装フィルム12002の正極側接合面12102に正極側導電体層12004の全体が形成され、正極側外装フィルム12002と正極側導電体層12004とが一体化された正極側複合体12100が作製される。
正極側複合体12100の作製とは別に、図66に示すように、負極側外装フィルム12014の負極側接合面12108に負極側導電体層12012の全体が形成され、負極側導電体層12012と負極側外装フィルム12014とが一体化された負極側複合体12106が作製される。
正極側複合体12100が作製された後に、図67及び図68に示すように、正極集電体12016と平面位置を合わせて正極活物質層12006及び正極側電解質層12008aが正極側複合体12100に付加される。また、負極側複合体12106が作製された後に、図69及び図70に示すように、負極集電体12022と平面位置を合わせて負極活物質層12010及び負極側電解質層12008bが負極側複合体12106に付加される。さらに、図71に示すように、正極側接合面12102と負極側接合面12108とを向かい合わせにして正極側貼りあわせ領域12104と負極側貼りあわせ領域12110とが貼りあわされる。このとき、セル12028の各々の正極集電体12016、正極活物質層12006、正極側電解質層12008a、負極側電解質層12008b、負極活物質層12010及び負極集電体12022の平面位置が合わされる。正極側電解質層12008a及び負極側電解質層12008bは、正極側貼りあわせ領域12104と負極側貼りあわせ領域12110とが貼りあわされると、接合され、一体の電解質層12008になる。
図73から図80までは、第3実施形態の変形例によるリチウム二次電池の製造の流れを示す。図73から図80までは、平面図である。第3実施形態において言及した事項は、第3実施形態の変形例にも適用される。
リチウム二次電池の製造においては、図73に示すように、正極側外装フィルム13002の正極側接合面13102に正極側導電体層13004の全体が形成され、正極側導電体層13004と正極側外装フィルム13002とが一体化された正極側複合体13100が作製される。
正極側複合体13100の作製とは別に、図74に示すように、負極側外装フィルム13014の負極側接合面13108に負極側導電体層13012の全体が形成され、負極側導電体層13012と負極側外装フィルム13014とが一体化された負極側複合体13106が作製される。
正極側複合体13100が作製された後に、図75に示すように正極集電体13016と平面位置を合わせて正極活物質層13006が正極側複合体13100に付加され、図76に示すように正極集電体13016と平面位置を合わせて正極側電解質層13008aが正極側複合体13100に付加され正極側並列配線13020と平面位置を合わせて正極側絶縁層13009aが正極側複合体13100に付加される。また、負極側複合体13106が作製された後に、図77に示すように負極集電体13022と平面位置を合わせて負極活物質層13010が負極側複合体13106に付加され、図78に示すように負極集電体13022と平面位置を合わせて負極側電解質層13008bが負極側複合体13106に付加され負極側並列配線13026と平面位置を合わせて負極側絶縁層13009bが負極側複合体13106に付加される。さらに、正極側接合面13102と負極側接合面13108とを向かい合わせにして正極側貼りあわせ領域13104と負極側貼りあわせ領域13110とが貼りあわされる。このとき、セル13028の各々の正極集電体13016、正極活物質層13006、正極側電解質層13008a、負極側電解質層13008b、負極活物質層13010及び負極集電体13022の平面位置が合わされる。正極側電解質層13008a及び負極側電解質層13008bは、正極側貼りあわせ領域13104と負極側貼りあわせ領域13110とが貼りあわされると、接合され、一体の電解質層13008になる。正極側絶縁層13009a及び負極側絶縁層13009bは、正極側貼りあわせ領域13104と負極側貼りあわせ領域13110とが貼りあわされると、接合され、一体の絶縁層13009になる。絶縁層13009は、正極側並列配線13020と負極側並列配線13026との間に介在し、正極側並列配線13020と負極側並列配線13026との短絡を防止する。正極側絶縁層13009a及び負極側絶縁層13009bは、粘性物の塗布、シート形状物の貼り付け等により形成される。
1002,2002,3002,4002 正極側外装フィルム
1004,2004,3004,4004,5004 正極側導電体層
1006,2006,3006,4006,5006 正極活物質層
1008,2008,3008,4008,5008 電解質層
1008a,5008a 正極側電解質層
1008b,5008b 負極側電解質層
1010,2010,3010,4010,5010 負極活物質層
1012,2012,3012,4012,5012 負極側導電体層
1014,2014,3014,4014 負極側外装フィルム
5002 外装フィルム
6004,7004 上側最外装フィルム
6006,7006 下側最外装フィルム
Claims (22)
- 1個以上のセルを備えるリチウム二次電池の製造方法であって、
(a) 前記セルの第1の極の集電体と前記第1の極の集電体に電気的に接続される第1の極の電極端子とを備える第1の導電体層の全体を可撓性及びバリア性を持つ第1の外装フィルムの第1の接合面に形成し、前記第1の極の集電体が第1の貼りあわせ領域の内部にあって前記第1の極の電極端子の少なくとも一部が前記第1の貼りあわせ領域の外部にあり前記第1の導電体層と前記第1の外装フィルムとが一体化された第1の複合体を作製する工程と、
(b) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第1の極の活物質とが混合された第1の極の活物質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第1の極の活物質前駆体層を前記第1の複合体に付加する工程と、
(c) 前記工程(b)の後に、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体を含む電解質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、電解質前駆体層を前記第1の複合体に付加する工程と、
(d) 前記第1の極の活物質前駆体層及び前記電解質前駆体層の架橋処理を一緒に又は別々に行い、前記第1の極の活物質前駆体層及び前記電解質前駆体層をそれぞれ第1の極の活物質層及び電解質層に変換する工程と、
(e) 前記工程(a)から前記工程(d)までとは別に、前記セルの第2の極の集電体と前記第2の極の集電体に電気的に接続される第2の極の電極端子とを備える第2の導電体層の全体を可撓性及びバリア性を持つ第2の外装フィルムの第2の接合面に形成し、前記第2の極の集電体が第2の貼りあわせ領域の内部にあって前記第2の極の電極端子の少なくとも一部が前記第2の貼りあわせ領域の外部にあり前記第2の導電体層と前記第2の外装フィルムとが一体化された第2の複合体を作製する工程と、
(f) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第2の極の活物質とが混合された第2の極の活物質材料を前記第2の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第2の極の活物質前駆体層を前記第2の複合体に付加する工程と、
(g) 前記第1の極の活物質前駆体層及び前記電解質前駆体層の架橋処理と一緒に又は別々に、前記第2の極の活物質前駆体層の架橋処理を行い、前記第2の極の活物質前駆体層を第2の極の活物質層に変換する工程と、
(h) 前記工程(a)から前記工程(g)までの後に、前記第1の接合面と前記第2の接合面とを向かい合わせにして前記第1の貼りあわせ領域と前記第2の貼りあわせ領域とを前記第1の極の集電体、前記第1の極の活物質層、前記電解質層、前記第2の極の活物質層及び前記第2の極の集電体の平面位置を合わせて貼りあわせる工程と、
(i) 前記工程(h)の後に、前記第1の外装フィルムと前記第2の外装フィルムとを接合し、前記セルを封止する工程と、
を備えるリチウム二次電池の製造方法。 - 請求項1のリチウム二次電池の製造方法において、
前記電解質前駆体層及び前記電解質層がそれぞれ第1の電解質前駆体層及び第1の電解質層であり、
前記リチウム二次電池の製造方法は、
(j) 前記工程(f)の後に、前記電解質材料を前記第2の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第2の電解質前駆体層を前記第2の複合体に付加する工程、
をさらに備え、
前記工程(g)は、
前記第2の極の活物質前駆体層及び前記第2の電解質前駆体層の架橋処理を一緒に又は別々に行い、前記第2の極の活物質前駆体層及び第2の電解質前駆体層をそれぞれ前記第2の極の活物質層及び第2の電解質層に変換する
リチウム二次電池の製造方法。 - 請求項1又は請求項2のリチウム二次電池の製造方法において、
前記リチウム二次電池は、2個以上の前記セル又は2個以上の並列セル群を備え、
前記第1の導電体層及び前記第2の導電体層はそれぞれ第1の直列配線及び第2の直列配線をさらに備え、
前記第1の直列配線及び前記第2の直列配線は、2個以上の前記セル又は2個以上の前記並列セル群を直列に接続する
リチウム二次電池の製造方法。 - 請求項1又は請求項2のリチウム二次電池の製造方法において、
前記リチウム二次電池は、2個以上の前記セル又は2個以上の直列セル群を備え、
前記第1の導電体層及び前記第2の導電体層はそれぞれ第1の並列配線及び第2の並列配線をさらに備え、
前記第1の並列配線及び前記第2の並列配線は、2個以上の前記セル又は2個以上の前記直列セル群を並列に接続する
リチウム二次電池の製造方法。 - 請求項1又は請求項2のリチウム二次電池の製造方法において、
(k) 前記工程(b)から前記工程(d)までの前又は後であって前記工程(h)の前に、前記第1の外装フィルムを切断し、前記第1の極の電極端子と前記第1の外装フィルムとが重なる部分を残して前記第1の貼りあわせ領域の外部にある前記第1の外装フィルムを前記第1の複合体から除去する工程と、
(l) 前記工程(f)及び前記工程(g)の前又は後であって前記工程(h)の前に、前記第2の外装フィルムを切断し、前記第2の極の電極端子と前記第2の外装フィルムとが重なる部分を残して前記第2の貼りあわせ領域の外部にある前記第2の外装フィルムを前記第2の複合体から除去する工程と、
をさらに備えるリチウム二次電池の製造方法。 - 請求項1又は請求項2のリチウム二次電池の製造方法において、
前記工程(a)は、
導電体の粒子が分散したペーストを前記第1の接合面に印刷することにより前記第1の導電体層を形成し、
前記工程(e)は、
導電体の粒子が分散したペーストを前記第2の接合面に印刷することにより前記第2の導電体層を形成する
リチウム二次電池の製造方法。 - 請求項1又は請求項2のリチウム二次電池の製造方法において、
前記第1の外装フィルム及び前記第2の外装フィルムがウエブであり、
前記工程(a)は、
延在方向に走行する前記第1の外装フィルムに前記第1の導電体層を繰り返し形成し、
前記工程(e)は、
延在方向に走行する前記第2の外装フィルムに前記第2の導電体層を繰り返し形成する
リチウム二次電池の製造方法。 - 1個以上のセルを備えるリチウム二次電池の製造方法であって、
(a) 前記セルの第1の極の集電体と前記第1の極の集電体に電気的に接続される第1の極の電極端子とを備える第1の導電体層の全体を可撓性及びバリア性を持つ外装フィルムの接合面の第1の導電体層形成領域に形成し、前記セルの第2の極の集電体と前記第2の極の集電体に電気的に接続される第2の極の電極端子とを備える第2の導電体層の全体を前記接合面の第2の導電体層形成領域に形成し、前記第1の極の集電体が第1の貼りあわせ領域の内部にあって前記第1の極の電極端子の少なくとも一部が前記第1の貼りあわせ領域の外部にあり、前記第2の極の集電体が第2の貼りあわせ領域の内部にあって前記第2の極の電極端子の少なくとも一部が前記第2の貼りあわせ領域の外部にある前記第1の導電体層と前記第2の導電体層と前記外装フィルムとが一体化された複合体を作製する工程と、
(b) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第1の極の活物質とが混合された第1の極の活物質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第1の極の活物質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(c) 前記工程(b)の後に、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体を含む電解質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、電解質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(d) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第2の極の活物質とが混合された第2の極の活物質材料を前記第2の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第2の極の活物質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(e) 前記第1の極の活物質前駆体層、前記電解質前駆体層及び前記第2の極の活物質前駆体層の架橋処理を一緒に又は別々に行い、前記第1の極の活物質前駆体層、前記電解質前駆体層及び前記第2の極の活物質前駆体層をそれぞれ第1の極の活物質層、電解質層及び第2の極の活物質層に変換する工程と、
(f) 前記工程(a)から前記工程(e)までの後に、前記第1の導電体層形成領域と前記第2の導電体層形成領域とを隔てる線の位置で前記接合面を内側にして前記外装フィルムを折り前記第1の極の集電体、前記第1の極の活物質層、前記電解質層、前記第2の極の活物質層及び前記第2の極の集電体の平面位置を合わせて前記第1の貼りあわせ領域と前記第2の貼りあわせ領域とを貼りあわせる工程と、
(g) 前記工程(f)の後に、前記外装フィルムを接合し、前記セルを封止する工程と、
を備え、
前記リチウム二次電池は、2個以上の前記セル又は2個以上の並列セル群
を備え、
前記第1の導電体層及び前記第2の導電体層はそれぞれ第1の直列配線及び第2の直列配線をさらに備え、
前記第1の直列配線及び前記第2の直列配線は、2個以上の前記セル又は2個以上の前記並列セル群を直列に接続する
リチウム二次電池の製造方法。 - 1個以上のセルを備えるリチウム二次電池の製造方法であって、
(a) 前記セルの第1の極の集電体と前記第1の極の集電体に電気的に接続される第1の極の電極端子とを備える第1の導電体層の全体を可撓性及びバリア性を持つ外装フィルムの接合面の第1の導電体層形成領域に形成し、前記セルの第2の極の集電体と前記第2の極の集電体に電気的に接続される第2の極の電極端子とを備える第2の導電体層の全体を前記接合面の第2の導電体層形成領域に形成し、前記第1の極の集電体が第1の貼りあわせ領域の内部にあって前記第1の極の電極端子の少なくとも一部が前記第1の貼りあわせ領域の外部にあり、前記第2の極の集電体が第2の貼りあわせ領域の内部にあって前記第2の極の電極端子の少なくとも一部が前記第2の貼りあわせ領域の外部にある前記第1の導電体層と前記第2の導電体層と前記外装フィルムとが一体化された複合体を作製する工程と、
(b) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第1の極の活物質とが混合された第1の極の活物質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第1の極の活物質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(c) 前記工程(b)の後に、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体を含む電解質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、電解質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(d) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第2の極の活物質とが混合された第2の極の活物質材料を前記第2の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第2の極の活物質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(e) 前記第1の極の活物質前駆体層、前記電解質前駆体層及び前記第2の極の活物質前駆体層の架橋処理を一緒に又は別々に行い、前記第1の極の活物質前駆体層、前記電解質前駆体層及び前記第2の極の活物質前駆体層をそれぞれ第1の極の活物質層、電解質層及び第2の極の活物質層に変換する工程と、
(f) 前記工程(a)から前記工程(e)までの後に、前記第1の導電体層形成領域と前記第2の導電体層形成領域とを隔てる線の位置で前記接合面を内側にして前記外装フィルムを折り前記第1の極の集電体、前記第1の極の活物質層、前記電解質層、前記第2の極の活物質層及び前記第2の極の集電体の平面位置を合わせて前記第1の貼りあわせ領域と前記第2の貼りあわせ領域とを貼りあわせる工程と、
(g) 前記工程(f)の後に、前記外装フィルムを接合し、前記セルを封止する工程と、
を備え、
前記リチウム二次電池は、2個以上の前記セル又は2個以上の直列セル群を備え、
前記第1の導電体層及び前記第2の導電体層はそれぞれ第1の並列配線及び第2の並列配線をさらに備え、
前記第1の並列配線及び前記第2の並列配線は、2個以上の前記セル又は2個以上の前記直列セル群を並列に接続する
リチウム二次電池の製造方法。 - 1個以上のセルを備えるリチウム二次電池の製造方法であって、
(a) 前記セルの第1の極の集電体と前記第1の極の集電体に電気的に接続される第1の極の電極端子とを備える第1の導電体層の全体を可撓性及びバリア性を持つ外装フィルムの接合面の第1の導電体層形成領域に形成し、前記セルの第2の極の集電体と前記第2の極の集電体に電気的に接続される第2の極の電極端子とを備える第2の導電体層の全体を前記接合面の第2の導電体層形成領域に形成し、前記第1の極の集電体が第1の貼りあわせ領域の内部にあって前記第1の極の電極端子の少なくとも一部が前記第1の貼りあわせ領域の外部にあり、前記第2の極の集電体が第2の貼りあわせ領域の内部にあって前記第2の極の電極端子の少なくとも一部が前記第2の貼りあわせ領域の外部にある前記第1の導電体層と前記第2の導電体層と前記外装フィルムとが一体化された複合体を作製する工程と、
(b) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第1の極の活物質とが混合された第1の極の活物質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第1の極の活物質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(c) 前記工程(b)の後に、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体を含む電解質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、電解質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(d) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第2の極の活物質とが混合された第2の極の活物質材料を前記第2の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第2の極の活物質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(e) 前記第1の極の活物質前駆体層、前記電解質前駆体層及び前記第2の極の活物質前駆体層の架橋処理を一緒に又は別々に行い、前記第1の極の活物質前駆体層、前記電解質前駆体層及び前記第2の極の活物質前駆体層をそれぞれ第1の極の活物質層、電解質層及び第2の極の活物質層に変換する工程と、
(f) 前記工程(a)から前記工程(e)までの後に、前記第1の導電体層形成領域と前記第2の導電体層形成領域とを隔てる線の位置で前記接合面を内側にして前記外装フィルムを折り前記第1の極の集電体、前記第1の極の活物質層、前記電解質層、前記第2の極の活物質層及び前記第2の極の集電体の平面位置を合わせて前記第1の貼りあわせ領域と前記第2の貼りあわせ領域とを貼りあわせる工程と、
(g) 前記工程(f)の後に、前記外装フィルムを接合し、前記セルを封止する工程と、
を備え、
前記工程(b)から前記工程(e)までの前又は後であって前記工程(f)の前に、前記外装フィルムを切断し、前記第1の極の電極端子と前記外装フィルムとが重なる部分及び前記第2の極の電極端子と前記外装フィルムとが重なる部分を残して前記第1の貼りあわせ領域及び前記第2の貼りあわせ領域の外部にある前記外装フィルムを前記複合体から除去する工程、
をさらに備えるリチウム二次電池の製造方法。 - 1個以上のセルを備えるリチウム二次電池の製造方法であって、
(a) 前記セルの第1の極の集電体と前記第1の極の集電体に電気的に接続される第1の極の電極端子とを備える第1の導電体層の全体を可撓性及びバリア性を持つ外装フィルムの接合面の第1の導電体層形成領域に形成し、前記セルの第2の極の集電体と前記第2の極の集電体に電気的に接続される第2の極の電極端子とを備える第2の導電体層の全体を前記接合面の第2の導電体層形成領域に形成し、前記第1の極の集電体が第1の貼りあわせ領域の内部にあって前記第1の極の電極端子の少なくとも一部が前記第1の貼りあわせ領域の外部にあり、前記第2の極の集電体が第2の貼りあわせ領域の内部にあって前記第2の極の電極端子の少なくとも一部が前記第2の貼りあわせ領域の外部にある前記第1の導電体層と前記第2の導電体層と前記外装フィルムとが一体化された複合体を作製する工程と、
(b) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第1の極の活物質とが混合された第1の極の活物質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第1の極の活物質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(c) 前記工程(b)の後に、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体を含む電解質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、電解質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(d) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第2の極の活物質とが混合された第2の極の活物質材料を前記第2の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第2の極の活物質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(e) 前記第1の極の活物質前駆体層、前記電解質前駆体層及び前記第2の極の活物質前駆体層の架橋処理を一緒に又は別々に行い、前記第1の極の活物質前駆体層、前記電解質前駆体層及び前記第2の極の活物質前駆体層をそれぞれ第1の極の活物質層、電解質層及び第2の極の活物質層に変換する工程と、
(f) 前記工程(a)から前記工程(e)までの後に、前記第1の導電体層形成領域と前記第2の導電体層形成領域とを隔てる線の位置で前記接合面を内側にして前記外装フィルムを折り前記第1の極の集電体、前記第1の極の活物質層、前記電解質層、前記第2の極の活物質層及び前記第2の極の集電体の平面位置を合わせて前記第1の貼りあわせ領域と前記第2の貼りあわせ領域とを貼りあわせる工程と、
(g) 前記工程(f)の後に、前記外装フィルムを接合し、前記セルを封止する工程と、
を備え、
前記外装フィルムがウエブであり、
前記工程(a)は、
延在方向に走行する前記外装フィルムに第1の導電体層及び第2の導電体層を繰り返し形成する
リチウム二次電池の製造方法。 - 請求項8から請求項11までのいずれかのリチウム二次電池の製造方法において、
前記電解質前駆体層及び前記電解質層がそれぞれ第1の電解質前駆体層及び第1の電解質層であり、
(h) 前記工程(d)の後に、前記電解質材料を前記第2の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第2の電解質前駆体層を前記複合体に付加する工程、
をさらに備え、
前記工程(e)は、
前記第1の極の活物質前駆体層、前記第1の電解質前駆体層、前記第2の極の活物質前駆体層及び第2の電解質前駆体層の架橋処理を一緒に又は別々に行い、前記第1の極の活物質前駆体層、前記第1の電解質前駆体層、前記第2の極の活物質前駆体層及び第2の電解質前駆体層をそれぞれ前記第1の極の活物質層、前記第1の電解質層、前記第2の極の活物質層及び第2の電解質層に変換する
リチウム二次電池の製造方法。 - 請求項8から請求項12までのいずれかのリチウム二次電池の製造方法において、
前記工程(a)は、
導電体の粒子が分散したペーストを前記接合面に印刷することにより前記第1の導電体層及び前記第2の導電体層を形成する、
リチウム二次電池の製造方法。 - 2個以上のリチウム二次電池が組み合わされた積層電池の製造方法であって、
(a1) 請求項1から請求項13までのいずれかのリチウム二次電池の製造方法により切り離された2個以上のリチウム二次電池を製造する工程と、
(b1) 2個以上の前記リチウム二次電池を重ね合わせ最外装フィルムにより封止する工程と、
を備える
積層電池の製造方法。 - 2個以上のリチウム二次電池が組み合わされた積層電池の製造方法であって、
(a1) 請求項1から請求項13までのいずれかのリチウム二次電池の製造方法によりつながった2個以上のリチウム二次電池を製造する工程と、
(b1) 2個以上の前記リチウム二次電池をつづら折りにして重ね合わせ最外装フィルムにより封止する工程と、
を備える積層電池の製造方法。 - 2個以上のリチウム二次電池が組み合わされた積層電池の製造方法であって、
(a1) 切り離された2個以上のリチウム二次電池を製造する工程と、
(b1) 2個以上の前記リチウム二次電池を重ね合わせ最外装フィルムにより封止する工程と、
を備え、
前記切り離された2個以上のリチウム二次電池は、
1個以上のセルを備えるリチウム二次電池の製造方法であって、
(a) 前記セルの第1の極の集電体と前記第1の極の集電体に電気的に接続される第1の極の電極端子とを備える第1の導電体層の全体を可撓性及びバリア性を持つ外装フィルムの接合面の第1の導電体層形成領域に形成し、前記セルの第2の極の集電体と前記第2の極の集電体に電気的に接続される第2の極の電極端子とを備える第2の導電体層の全体を前記接合面の第2の導電体層形成領域に形成し、前記第1の極の集電体が第1の貼りあわせ領域の内部にあって前記第1の極の電極端子の少なくとも一部が前記第1の貼りあわせ領域の外部にあり、前記第2の極の集電体が第2の貼りあわせ領域の内部にあって前記第2の極の電極端子の少なくとも一部が前記第2の貼りあわせ領域の外部にある前記第1の導電体層と前記第2の導電体層と前記外装フィルムとが一体化された複合体を作製する工程と、
(b) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第1の極の活物質とが混合された第1の極の活物質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第1の極の活物質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(c) 前記工程(b)の後に、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体を含む電解質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、電解質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(d) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第2の極の活物質とが混合された第2の極の活物質材料を前記第2の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第2の極の活物質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(e) 前記第1の極の活物質前駆体層、前記電解質前駆体層及び前記第2の極の活物質前駆体層の架橋処理を一緒に又は別々に行い、前記第1の極の活物質前駆体層、前記電解質前駆体層及び前記第2の極の活物質前駆体層をそれぞれ第1の極の活物質層、電解質層及び第2の極の活物質層に変換する工程と、
(f) 前記工程(a)から前記工程(e)までの後に、前記第1の導電体層形成領域と前記第2の導電体層形成領域とを隔てる線の位置で前記接合面を内側にして前記外装フィルムを折り前記第1の極の集電体、前記第1の極の活物質層、前記電解質層、前記第2の極の活物質層及び前記第2の極の集電体の平面位置を合わせて前記第1の貼りあわせ領域と前記第2の貼りあわせ領域とを貼りあわせる工程と、
(g) 前記工程(f)の後に、前記外装フィルムを接合し、前記セルを封止する工程と、
を備えるリチウム二次電池の製造方法
により製造される積層電池の製造方法。 - 2個以上のリチウム二次電池が組み合わされた積層電池の製造方法であって、
(a1) つながった2個以上のリチウム二次電池を製造する工程と、
(b1) 2個以上の前記リチウム二次電池をつづら折りにして重ね合わせ最外装フィルムにより封止する工程と、
を備え、
前記つながった2個以上のリチウム二次電池は、
1個以上のセルを備えるリチウム二次電池の製造方法であって、
(a) 前記セルの第1の極の集電体と前記第1の極の集電体に電気的に接続される第1の極の電極端子とを備える第1の導電体層の全体を可撓性及びバリア性を持つ外装フィルムの接合面の第1の導電体層形成領域に形成し、前記セルの第2の極の集電体と前記第2の極の集電体に電気的に接続される第2の極の電極端子とを備える第2の導電体層の全体を前記接合面の第2の導電体層形成領域に形成し、前記第1の極の集電体が第1の貼りあわせ領域の内部にあって前記第1の極の電極端子の少なくとも一部が前記第1の貼りあわせ領域の外部にあり、前記第2の極の集電体が第2の貼りあわせ領域の内部にあって前記第2の極の電極端子の少なくとも一部が前記第2の貼りあわせ領域の外部にある前記第1の導電体層と前記第2の導電体層と前記外装フィルムとが一体化された複合体を作製する工程と、
(b) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第1の極の活物質とが混合された第1の極の活物質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第1の極の活物質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(c) 前記工程(b)の後に、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体を含む電解質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、電解質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(d) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質の架橋前前駆体と第2の極の活物質とが混合された第2の極の活物質材料を前記第2の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第2の極の活物質前駆体層を前記複合体に付加する工程と、
(e) 前記第1の極の活物質前駆体層、前記電解質前駆体層及び前記第2の極の活物質前駆体層の架橋処理を一緒に又は別々に行い、前記第1の極の活物質前駆体層、前記電解質前駆体層及び前記第2の極の活物質前駆体層をそれぞれ第1の極の活物質層、電解質層及び第2の極の活物質層に変換する工程と、
(f) 前記工程(a)から前記工程(e)までの後に、前記第1の導電体層形成領域と前記第2の導電体層形成領域とを隔てる線の位置で前記接合面を内側にして前記外装フィルムを折り前記第1の極の集電体、前記第1の極の活物質層、前記電解質層、前記第2の極の活物質層及び前記第2の極の集電体の平面位置を合わせて前記第1の貼りあわせ領域と前記第2の貼りあわせ領域とを貼りあわせる工程と、
(g) 前記工程(f)の後に、前記外装フィルムを接合し、前記セルを封止する工程と、
を備えるリチウム二次電池の製造方法
により製造される積層電池の製造方法。 - 1個以上のセルを備えるリチウム二次電池の製造方法であって、
(a) 前記セルの第1の極の集電体と前記第1の極の集電体に電気的に接続される第1の極の電極端子とを備える第1の導電体層の全体を可撓性及びバリア性を持つ第1の外装フィルムの第1の接合面に形成し、前記第1の極の集電体が第1の貼りあわせ領域の内部にあって前記第1の極の電極端子の少なくとも一部が前記第1の貼りあわせ領域の外部にあり前記第1の導電体層と前記第1の外装フィルムとが一体化された第1の複合体を作製する工程と、
(b) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質と第1の極の活物質とが混合された第1の極の活物質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第1の極の活物質層を前記第1の複合体に付加する工程と、
(c) 前記工程(b)の後に、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質を含む電解質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、電解質層を前記第1の複合体に付加する工程と、
(d) 前記工程(a)から前記工程(c)までとは別に、前記セルの第2の極の集電体と前記第2の極の集電体に電気的に接続される第2の極の電極端子とを備える第2の導電体層の全体を可撓性及びバリア性を持つ第2の外装フィルムの第2の接合面に形成し、前記第2の極の集電体が第2の貼りあわせ領域の内部にあって前記第2の極の電極端子の少なくとも一部が前記第2の貼りあわせ領域の外部にあり前記第2の導電体層と前記第2の外装フィルムとが一体化された第2の複合体を作製する工程と、
(e) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質と第2の極の活物質とが混合された第2の極の活物質材料を前記第2の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第2の極の活物質層を前記第2の複合体に付加する工程と、
(f) 前記工程(a)から前記工程(e)までの後に、前記第1の接合面と前記第2の接合面とを向かい合わせにして前記第1の貼りあわせ領域と前記第2の貼りあわせ領域とを前記第1の極の集電体、前記第1の極の活物質層、前記電解質層、前記第2の極の活物質層及び前記第2の極の集電体の平面位置を合わせて貼りあわせる工程と、
(g) 前記工程(f)の後に、前記第1の外装フィルムと前記第2の外装フィルムとを接合し、前記セルを封止する工程と、
を備えるリチウム二次電池の製造方法。 - 1個以上のセルを備えるリチウム二次電池の製造方法であって、
(a) 前記セルの第1の極の集電体と前記第1の極の集電体に電気的に接続される第1の極の電極端子とを備える第1の導電体層の全体を可撓性及びバリア性を持つ外装フィルムの接合面の第1の導電体層形成領域に形成し、前記セルの第2の極の集電体と前記第2の極の集電体に電気的に接続される第2の極の電極端子とを備える第2の導電体層の全体を前記接合面の第2の導電体層形成領域に形成し、前記第1の極の集電体が第1の貼りあわせ領域の内部にあって前記第1の極の電極端子の少なくとも一部が前記第1の貼りあわせ領域の外部にあり、前記第2の極の集電体が第2の貼りあわせ領域の内部にあって前記第2の極の電極端子の少なくとも一部が前記第2の貼りあわせ領域の外部にある前記第1の導電体層と前記第2の導電体層と前記外装フィルムとが一体化された複合体を作製する工程と、
(b) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質と第1の極の活物質とが混合された第1の極の活物質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第1の極の活物質層を前記複合体に付加する工程と、
(c) 前記工程(b)の後に、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質を含む電解質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、電解質層を前記複合体に付加する工程と、
(d) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質と第2の極の活物質とが混合された第2の極の活物質材料を前記第2の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第2の極の活物質層を前記複合体に付加する工程と、
(e) 前記工程(a)から前記工程(d)までの後に、前記第1の導電体層形成領域と前記第2の導電体層形成領域とを隔てる線の位置で前記接合面を内側にして前記外装フィルムを折り前記第1の極の集電体、前記第1の極の活物質層、前記電解質層、前記第2の極の活物質層及び前記第2の極の集電体の平面位置を合わせて前記第1の貼りあわせ領域と前記第2の貼りあわせ領域とを貼りあわせる工程と、
(f) 前記工程(e)の後に、前記外装フィルムを接合し、前記セルを封止する工程と、
を備え、
前記リチウム二次電池は、2個以上の前記セル又は2個以上の並列セル群
を備え、
前記第1の導電体層及び前記第2の導電体層はそれぞれ第1の直列配線及び第2の直列配線をさらに備え、
前記第1の直列配線及び前記第2の直列配線は、2個以上の前記セル又は2個以上の前記並列セル群を直列に接続する
リチウム二次電池の製造方法。 - 1個以上のセルを備えるリチウム二次電池の製造方法であって、
(a) 前記セルの第1の極の集電体と前記第1の極の集電体に電気的に接続される第1の極の電極端子とを備える第1の導電体層の全体を可撓性及びバリア性を持つ外装フィルムの接合面の第1の導電体層形成領域に形成し、前記セルの第2の極の集電体と前記第2の極の集電体に電気的に接続される第2の極の電極端子とを備える第2の導電体層の全体を前記接合面の第2の導電体層形成領域に形成し、前記第1の極の集電体が第1の貼りあわせ領域の内部にあって前記第1の極の電極端子の少なくとも一部が前記第1の貼りあわせ領域の外部にあり、前記第2の極の集電体が第2の貼りあわせ領域の内部にあって前記第2の極の電極端子の少なくとも一部が前記第2の貼りあわせ領域の外部にある前記第1の導電体層と前記第2の導電体層と前記外装フィルムとが一体化された複合体を作製する工程と、
(b) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質と第1の極の活物質とが混合された第1の極の活物質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第1の極の活物質層を前記複合体に付加する工程と、
(c) 前記工程(b)の後に、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質を含む電解質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、電解質層を前記複合体に付加する工程と、
(d) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質と第2の極の活物質とが混合された第2の極の活物質材料を前記第2の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第2の極の活物質層を前記複合体に付加する工程と、
(e) 前記工程(a)から前記工程(d)までの後に、前記第1の導電体層形成領域と前記第2の導電体層形成領域とを隔てる線の位置で前記接合面を内側にして前記外装フィルムを折り前記第1の極の集電体、前記第1の極の活物質層、前記電解質層、前記第2の極の活物質層及び前記第2の極の集電体の平面位置を合わせて前記第1の貼りあわせ領域と前記第2の貼りあわせ領域とを貼りあわせる工程と、
(f) 前記工程(e)の後に、前記外装フィルムを接合し、前記セルを封止する工程と、
を備え、
前記リチウム二次電池は、2個以上の前記セル又は2個以上の直列セル群を備え、
前記第1の導電体層及び前記第2の導電体層はそれぞれ第1の並列配線及び第2の並列配線をさらに備え、
前記第1の並列配線及び前記第2の並列配線は、2個以上の前記セル又は2個以上の前記直列セル群を並列に接続する
リチウム二次電池の製造方法。 - 1個以上のセルを備えるリチウム二次電池の製造方法であって、
(a) 前記セルの第1の極の集電体と前記第1の極の集電体に電気的に接続される第1の極の電極端子とを備える第1の導電体層の全体を可撓性及びバリア性を持つ外装フィルムの接合面の第1の導電体層形成領域に形成し、前記セルの第2の極の集電体と前記第2の極の集電体に電気的に接続される第2の極の電極端子とを備える第2の導電体層の全体を前記接合面の第2の導電体層形成領域に形成し、前記第1の極の集電体が第1の貼りあわせ領域の内部にあって前記第1の極の電極端子の少なくとも一部が前記第1の貼りあわせ領域の外部にあり、前記第2の極の集電体が第2の貼りあわせ領域の内部にあって前記第2の極の電極端子の少なくとも一部が前記第2の貼りあわせ領域の外部にある前記第1の導電体層と前記第2の導電体層と前記外装フィルムとが一体化された複合体を作製する工程と、
(b) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質と第1の極の活物質とが混合された第1の極の活物質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第1の極の活物質層を前記複合体に付加する工程と、
(c) 前記工程(b)の後に、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質を含む電解質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、電解質層を前記複合体に付加する工程と、
(d) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質と第2の極の活物質とが混合された第2の極の活物質材料を前記第2の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第2の極の活物質層を前記複合体に付加する工程と、
(e) 前記工程(a)から前記工程(d)までの後に、前記第1の導電体層形成領域と前記第2の導電体層形成領域とを隔てる線の位置で前記接合面を内側にして前記外装フィルムを折り前記第1の極の集電体、前記第1の極の活物質層、前記電解質層、前記第2の極の活物質層及び前記第2の極の集電体の平面位置を合わせて前記第1の貼りあわせ領域と前記第2の貼りあわせ領域とを貼りあわせる工程と、
(f) 前記工程(e)の後に、前記外装フィルムを接合し、前記セルを封止する工程と、
を備え、
前記工程(b)から前記工程(d)までの前又は後であって前記工程(e)の前に、前記外装フィルムを切断し、前記第1の極の電極端子と前記外装フィルムとが重なる部分及び前記第2の極の電極端子と前記外装フィルムとが重なる部分を残して前記第1の貼りあわせ領域及び前記第2の貼りあわせ領域の外部にある前記外装フィルムを前記複合体から除去する工程、
をさらに備えるリチウム二次電池の製造方法。 - 1個以上のセルを備えるリチウム二次電池の製造方法であって、
(a) 前記セルの第1の極の集電体と前記第1の極の集電体に電気的に接続される第1の極の電極端子とを備える第1の導電体層の全体を可撓性及びバリア性を持つ外装フィルムの接合面の第1の導電体層形成領域に形成し、前記セルの第2の極の集電体と前記第2の極の集電体に電気的に接続される第2の極の電極端子とを備える第2の導電体層の全体を前記接合面の第2の導電体層形成領域に形成し、前記第1の極の集電体が第1の貼りあわせ領域の内部にあって前記第1の極の電極端子の少なくとも一部が前記第1の貼りあわせ領域の外部にあり、前記第2の極の集電体が第2の貼りあわせ領域の内部にあって前記第2の極の電極端子の少なくとも一部が前記第2の貼りあわせ領域の外部にある前記第1の導電体層と前記第2の導電体層と前記外装フィルムとが一体化された複合体を作製する工程と、
(b) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質と第1の極の活物質とが混合された第1の極の活物質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第1の極の活物質層を前記複合体に付加する工程と、
(c) 前記工程(b)の後に、リチウムイオン伝導性のポリマー電解質を含む電解質材料を前記第1の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、電解質層を前記複合体に付加する工程と、
(d) リチウムイオン伝導性のポリマー電解質と第2の極の活物質とが混合された第2の極の活物質材料を前記第2の極の集電体と平面位置を合わせて印刷し、第2の極の活物質層を前記複合体に付加する工程と、
(e) 前記工程(a)から前記工程(d)までの後に、前記第1の導電体層形成領域と前記第2の導電体層形成領域とを隔てる線の位置で前記接合面を内側にして前記外装フィルムを折り前記第1の極の集電体、前記第1の極の活物質層、前記電解質層、前記第2の極の活物質層及び前記第2の極の集電体の平面位置を合わせて前記第1の貼りあわせ領域と前記第2の貼りあわせ領域とを貼りあわせる工程と、
(f) 前記工程(e)の後に、前記外装フィルムを接合し、前記セルを封止する工程と、
を備え、
前記外装フィルムがウエブであり、
前記工程(a)は、
延在方向に走行する前記外装フィルムに第1の導電体層及び第2の導電体層を繰り返し形成する
リチウム二次電池の製造方法。
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