JP5682039B2 - リチウム二次電池およびリチウム二次電池用集電箔の製造方法、ならびにリチウム二次電池用集電箔 - Google Patents
リチウム二次電池およびリチウム二次電池用集電箔の製造方法、ならびにリチウム二次電池用集電箔 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5682039B2 JP5682039B2 JP2011537294A JP2011537294A JP5682039B2 JP 5682039 B2 JP5682039 B2 JP 5682039B2 JP 2011537294 A JP2011537294 A JP 2011537294A JP 2011537294 A JP2011537294 A JP 2011537294A JP 5682039 B2 JP5682039 B2 JP 5682039B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current collector
- collector foil
- foil
- lithium secondary
- secondary battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/72—Grids
- H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/72—Grids
- H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
- H01M4/742—Meshes or woven material; Expanded metal perforated material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/30—Foil or other thin sheet-metal making or treating
- Y10T29/301—Method
- Y10T29/302—Clad or other composite foil or thin metal making
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
近年、このリチウム二次電池の高容量化が求められる一方、パワー用途の電池として大電流充放電に供されることとなり、負極上で金属リチウムが析出して内部短絡に至り、最悪の場合発熱や発火事故の生じるおそれがある。
従来は、リチウム金属酸化物正極材または炭素系負極材自体の高容量化により、負極上で金属リチウムを析出させないように負極側で余裕を持って吸蔵または放出反応が可能なように工夫してきた。または活物質粒子の小粒径化による比表面積の増加や電極設計による電極面積の増加等の工夫がなされてきた。これらの工夫によって電池設計としては安全な方向へ進んだものの、電池製造面での活物質脱落や剥離による短絡対策に対しては不十分であったために、さらに集電体に工夫を施したものが提案されてきた。例えば網状にしたり、穴を開けたパンチングメタルやラス加工を施したもの(特許文献1)、さらには表面に凹凸を有する金属箔を使用したりしたもの(特許文献2)、集電体を貫通する複数の孔を有し、該孔は孔の周囲が箔状集電体の少なくとも一方の面側へ突出してなり、上記箔状集電体の上記孔周囲の突出部を含めた厚さが、上記負極または上記正極の該集電体および該合剤層を合わせた1枚の極板総厚さの3%をこえ25%以下としたもの(特許文献3)等が知られている。
また、リチウムを吸蔵・放出する活物質膜を集電体箔上に真空プロセスで形成する第1の工程と、この活物質膜表面の突起物を直線状刃先を有する刃物で除去する第2の工程とを有し、第2の工程は、直線状刃先を活物質膜の表面から所定の距離に維持した状態で活物質膜を移動させることにより突起物を除去する工程であるリチウム電池用電極の製造方法が開示されている(特許文献5)。
上記電極製造工程は、集電箔を貫通し、かつ少なくとも一方の集電箔面側に突出する突出部を有する複数の貫通孔を形成する穿孔工程と、この集電箔に合剤層を形成する合剤形成工程とを備え、
上記穿孔工程後に穿孔された集電箔を巻き取ることなく連続して合剤形成工程を行なうことを特徴とする製造方法である。
特に、上記穿孔工程が集電箔を突き破って貫通孔を形成する工程であることを特徴とする。
また、上記リチウム二次電池用集電箔の製造方法、ならびにこの方法で製造されるリチウム二次電池用集電箔であることを特徴とする。
また、本発明の製造法によって得られるリチウム二次電池は、電池構成部材として正極および負極箔状集電体が貫通する複数の孔を有し、該孔は孔の周囲が箔状集電体の少なくとも一方の面側へ突出してなり、この孔周囲の突出部により活物質合剤へのアンカー効果を生みだし、集電体表面に形成する活物質合剤層の保持能力が向上し、合剤層の剥離を防止することができ、より多くの活物質を電池内に収納することが可能である。
また正極または負極箔状集電体を貫通する複数の孔の周囲に突出部を有する加工を施した後、該集電箔を巻き取ることなく、また搬送時に該突出部が搬送機材に接触することなく、連続的に箔加工と箔上への活物質合剤層の形成を可能とし、また、該突出部の先端部が孔の内側または外側に屈曲する形状に加工するものである。これらのリチウム二次電池の電極製造法によって得られるリチウム二次電池は、充放電中に正極または負極合剤層が膨張収縮しても、それぞれの粒子間や集電体との密着性が維持されることならびに箔加工時の金属粉が発生せず、内部短絡などの安全性向上させることができる。さらに突出部孔の先端形状が内側または外側に屈曲させることにより、さらに活物質の保持能力は向上すると同時に先端が丸くなっていることで孔先端部が万が一、電極外に飛び出してもセパレータを突き破って対極との内部短絡を生じることがない。
上記リチウム二次電池用負極は、負極合剤層として、活物質となるリチウムイオンの吸蔵・放出が可能な材料を主材料とし、該材料と、結着剤と、分散溶媒等とを混練してペースト状にし、箔状集電体1aの両面に塗布して製造される。
リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な材料としては、炭素材、リチウム−アルミニウム合金、シリコン系またはスズ系リチウム合金などを挙げることができる。この中で、リチウムイオンの吸蔵・放出量が多く、不可逆容量が小さいなどの理由から、炭素材を用いることが好ましい。また、本発明に用いることができる集電体1aとしては、電気化学的性質、箔状への加工性やコスト面から、正極ではアルミ箔、負極では銅箔が用いられている。
リチウム含有金属酸化物としては、LiCoO2、Li(Ni/Co/Mn)O2、LiMn2O4などが挙げられ、リチウム含有金属リン酸化合物としては、LiFePO4、LiCoPO4、LiMnPO4などが挙げられ、リチウム含有化合物としては、LiTi2(PO4)3、LiFeO2などが挙げられる。この中で、電気化学特性、安全性やコスト面で、LiCoO2、Li(Ni/Co/Mn)O2、LiMn2O4、LiFePO4を用いることが好ましい。
貫通孔周囲に突出部1dを有する突出孔1cが設けられた集電体1aの突出部を含めた厚さをt1とすると、集電体1aおよび合剤層1bの厚さを合わせた1枚の極板総厚さt0からt1を差し引いた値に対する極板総厚さt1の割合が3%以上であることがよい。特に10%以上、50%以下がより好ましい。
ここで集電体1aの厚さt1とは、集電体1aに設けられた孔1c周囲の突出部1dが集電体1aの一方の面側のみへ突出している場合は、孔1cの非突出面から突出部1dの先端までの高さであり(図1)、孔1c周囲の突出部1dが集電体1aの両面へ突出している場合は、一方の面側の突出部1dの先端から反対の面側の突出部1dの先端までの高さである(図2)。またこれらの突出部と孔とは、集電体の全面にわたって形成されていても、また一部に非突出面の平坦な箔部を残して一部分に形成されていてもよい。好ましくは電池製造上の集電箔の強度の関係で、一部に形成されている方がより良い。特に、集電箔の両幅部分には突出孔を形成することなく、平坦な箔部分を残すことが好ましい。本発明の製造方法において、両幅部分の平坦な箔部分が搬送ローラに挟持され、突出孔の先端部分が搬送用ロールに接触しない。
さらに図3に示すように電池内での短絡防止から、該突出孔先端部1d'は屈曲形状に曲げられているものがよい。曲げる方向は孔に対して外側でも内側でもよいが、活物質の保持力としては外側がより良い。
また、この箔突出孔は、集電箔を突き破って形成される貫通孔であることが集電効果を向上させるので好ましい。集電箔を突き破って形成される貫通孔は、集電箔にパンチング加工で形成される貫通孔またはエンボス加工で形成される凹凸に比較して、リチウム二次電池としたときの大電流充放電に優れ、サイクル時の内部短絡等の耐久性に優れる。
貫通孔分布を上記範囲に設けることにより、貫通孔形成面が全体として面圧を受けることになり、例えば直接貫通孔形成面に接して巻き取りロールで巻き取っても貫通孔が塞がれることがない。
また、上記非水溶媒に溶解できるリチウム塩としては、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、ホウ四フッ化リチウム(LiBF4)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiSO3CF4)等が挙げられる。
電極製造装置2は、集電箔加工装置3と、集電箔加工後に突出部の先端形状を孔の内側または外側に屈曲させるためのプレスロール装置4と、集電箔加工後に連続式に合剤層を形成する塗工装置5とが正極または負極となる集電体1の製造ラインに沿って該集電箔1aを途中でロールに巻き取ることなくこの順に連続的に配置されている。なお、プレスロール装置4は必要に応じて配置される。
金型の断面を図6に示す。複数のポンチ3aおよび複数のダイ3bが配列された上型金型3a’および下型金型3b’とで具体的な金型が構成される。
ポンチ3aおよびダイ3bは、金型衝合面3cに形成されている。ポンチ3aの突出部の長さt5よりも長い深さt6の凹部を有するダイ3bが相手側の金型衝合面3cに設けられている。
上型金型3a’および下型金型3b’が相互に衝合および型開きを連続的に繰り返すことで、ポンチ3aがダイ3bの凹部に集電箔1aを加圧することで集電箔1aに突出孔1cが設けられる。ポンチ3aの先端部は円錐形にすることが好ましい。
合剤を塗工後に乾燥炉にて乾燥する。乾燥炉としては縦型または横型の乾燥炉を使用することができる。
なお、貫通孔形成面に接することなく巻き取りロールで巻き取ることができる。そのような搬送ロールの断面図を図5に示す。穿孔工程で形成された突出孔1cの先端加工の突出部1dが箔搬送用のロールR1のロール表面に接触することのないように、搬送ロールR1に彫り込み6を入れた形状とする。先端加工の突出部1dが集電箔両面に存在する場合は、搬送ロールR1およびR2の双方に彫り込みを入れる。
本発明の連続式の箔加工・合剤形成装置により製造される電極は、加工箔の切り粉や脱落粉が皆無となるので、内部短絡によるリチウム二次電池の不安全性が解消できる。
リチウム二次電池の正極を以下の方法で製造した。
二次粒子径が2〜3μmのオリビン型リン酸鉄リチウムを正極活物質とし、該活物質84重量部に、導電剤として8重量部の導電性カーボンおよび導電性カーボン繊維体の混合体と、結着剤として8重量部のポリフッ化ビニリデンを添加した。これに分散溶媒として、N−メチルピロリドンを添加し、混練して、正極合剤(正極スラリー)を作製した。
20μm厚さで、150mm幅のアルミニウム箔を準備する。このアルミニウム箔は供給ロールに巻かれた状態で供給される。
供給ロールから引き出されたアルミニウム箔は、図4に示す製造装置の集電箔加工装置3部分において突起穿孔加工を施す。図2に示す箔突起高さt1が120μmとなるように穿孔した。その後、プレスロール装置4を作動させることなく、穿孔されたアルミニウム箔を塗工装置5に導いた。上記正極スラリーを該加工アルミニウム箔の両面に塗布、乾燥した。穿孔および塗工工程において、アルミニウム箔は連続して供給ロールから供給され、穿孔工程後に巻き取られることなく、連続して塗工工程に導かれた。その後、プレス、裁断してリチウム二次電池用の正極を得た。アルミニウム箔の両面に正極スラリーを塗布・乾燥後、プレスした時の正極総厚さt0は160μmであった。
リチウム二次電池の負極を以下の方法で製造した。
黒鉛粉末94重量部および導電剤として1重量部の導電性カーボンおよび導電性カーボン繊維体の混合体に、結着剤として5重量部のポリフッ化ビニリデンを添加し、これに分散溶媒としてN−メチルピロリドンを添加し混練して、負極合剤(負極スラリー)を作製した。
供給ロールから引き出された銅箔は、図4に示す製造装置の集電箔加工装置3部分において突起穿孔加工を施す。図2に示す箔突起高さt1が90μmとなるように穿孔した。その後、プレスロール装置4を作動させることなく、穿孔された銅箔を塗工装置5に導いた。上記負極スラリーを該加工銅箔の両面に塗布、乾燥した。穿孔および塗工工程において、銅箔は連続して供給ロールから供給され、穿孔工程後に巻き取られることなく、連続して塗工工程に導かれた。その後、プレス、裁断してリチウム二次電池用の負極を得た。銅箔の両面に負極スラリーを塗布・乾燥後、プレスした時の負極総厚さt0は120μmであった。
作製した正、負極板を用いて3.4V−10Ahのアルミラミネートフィルムパック式リチウムイオン電池を作製した。電解液にはEC、MEC体積比で30:70に混合した溶液中に6フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1mol/l溶解したものを用いた。正・負極板隔離絶縁体には、PP樹脂繊維製の厚さ40μmの織布を用いた。
得られたリチウムイオン電池は、大電流充放電に優れた特性であり、耐久性に優れ、また安全性が得られた。
実施例1の製造方法において、突起穿孔加工後に、プレスロール装置4を作動させ、押圧ローラ4bをローラ4a上のアルミニウム箔に押し付けることで、突出孔の先端を貫通孔の内側または外側に屈曲させた。図2に示す加工後の箔突起高さt1は150μmであった。それ以外は実施例1と同一の方法で正極総厚さt0が180μmの正極を得た。
実施例2の製造方法において、突起穿孔加工後に、プレスロール装置4を作動させ、押圧ローラ4bをローラ4a上の銅箔に押し付けることで、突出孔の先端を貫通孔の内側または外側に屈曲させた。図2に示す加工後の箔突起高さt1は120μmであった。それ以外は実施例1と同一の方法で負極総厚さt0が140μmの負極を得た。
作製した正、負極板を用いて3.4V−10Ahのアルミラミネートフィルムパック式リチウムイオン電池を作製した。電解液にはEC、MEC体積比で30:70に混合した溶液中に6フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1mol/l溶解したものを用いた。正・負極板隔離絶縁体には、PP樹脂繊維製の厚さ40μmの織布を用いた。
得られたリチウムイオン電池は、実施例3の電池よりさらに大電流充放電に優れた特性であり、耐久性に優れ、また安全性が得られた。
実施例1および実施例2の製造方法において、突起穿孔加工後に、集電箔をそれぞれロールに巻き取った。その後、この巻き取ったロールを箔供給ロールとして用いて、実施例1および実施例2と同一の方法で正極板および負極板をそれぞれ製造した。
次に、実施例3と同一の方法でリチウムイオン電池を得た。
得られたリチウムイオン電池は、初期の充放電は大電流充放電に優れた特性であったが、サイクル時の内部短絡等で耐久性および安全性が劣っていた。
1a 正または負極集電箔
1b 正または負極合剤層
1c 孔
1d 突出部
1d' 突出先端部屈曲形状例
2 電極製造装置
3 金型による箔加工装置
4 プレスロール装置
5 塗工装置
6 彫り込み
Claims (11)
- 正極および負極を製造する電極製造工程と、
前記正極および負極をセパレータを介して積層あるいは捲回することにより電極群を形成する工程と、
前記電極群を電解液に浸漬する工程とを備えてなるリチウム二次電池の製造方法であって、
前記電極製造工程は、集電箔を貫通し、かつ少なくとも一方の集電箔面側に突出する突出部を有する複数の貫通孔を形成する穿孔工程と、この穿孔された集電箔に合剤層を形成する合剤形成工程とを備え、
前記穿孔工程が前記集電箔を突き破って貫通孔を形成する工程であり、該工程は、上型金型および下型金型の一方の衝合面に形成されるポンチと、このポンチ突出部の長さよりも長い深さを有する凹部が前記上型金型および下型金型の他方の衝合面に形成されるダイとから構成される集電箔加工装置を用いて、前記上型金型および下型金型が前記集電箔を挟んで前記ポンチと前記ダイとが相互に衝合することにより貫通孔が設けられる工程であり、前記穿孔工程で発生する断続搬送を連続搬送に戻す搬送用ロールを前記集電箔加工装置に有し、
前記穿孔工程後に穿孔された前記集電箔を巻き取ることなく連続して前記合剤形成工程を行なうことを特徴とするリチウム二次電池の製造方法。 - 前記複数の貫通孔は、直径が50〜150μmの円孔であり、前記突出部の高さが50〜400μmであり、隣接する貫通孔との距離が300〜2000μmであることを特徴とする請求項1記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記集電箔の幅方向両幅部分は、前記複数の貫通孔が形成されておらず平坦な箔部分であることを特徴とする請求項1記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記集電箔がアルミニウム箔または銅箔であることを特徴とする請求項1記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記穿孔工程後に前記突出部が集電箔搬送用の機材部に接触することなく集電箔が搬送されることを特徴とする請求項1記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記穿孔工程後に前記突出部の先端を貫通孔の内側または外側に屈曲するような形状に加工する工程を有することを特徴とする請求項1記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 前記合剤形成工程は、突出孔が形成された集電箔上の両側の表面に正または負極合剤層を形成する工程と、乾燥炉にて乾燥する乾燥工程とを備えることを特徴とする請求項1記載のリチウム二次電池の製造方法。
- 金属箔の主面を貫通し、かつ少なくとも一方の主面側に突出する突出部を有する複数の貫通孔を形成する穿孔工程を備えるリチウム二次電池用集電箔の製造方法であって、
前記貫通孔が前記集電箔を突き破って形成される貫通孔であり、
前記貫通孔を形成する工程は、上型金型および下型金型の一方の衝合面に形成されるポンチと、このポンチ突出部の長さよりも長い深さを有する凹部が前記上型金型および下型金型の他方の衝合面に形成されるダイとから構成される集電箔加工装置を用いて、前記上型金型および下型金型が前記集電箔を挟んで前記ポンチと前記ダイとが相互に衝合することにより貫通孔が設けられる工程であり、この貫通孔が設けられる工程で発生する断続搬送を連続搬送に戻す搬送用ロールを前記集電箔加工装置に有することを特徴とするリチウム二次電池用集電箔の製造方法。 - 金属箔の箔面を貫通し、かつ少なくとも一方の箔面側に突出する突出部を有する複数の貫通孔を有するリチウム二次電池用集電箔であって、
前記貫通孔が前記集電箔を突き破って形成される複数の貫通孔であり、前記複数の貫通孔は、直径が50〜150μmの円孔であり、前記突出部の高さが50〜400μmであり、隣接する貫通孔との距離が300〜2000μmであることを特徴とする請求項8記載の製造方法により製造されるリチウム二次電池用集電箔。 - 前記集電箔の幅方向両幅部分は、前記複数の貫通孔が形成されておらず平坦な箔部分であることを特徴とする請求項9記載のリチウム二次電池用集電箔。
- 前記集電箔がアルミニウム箔または銅箔であることを特徴とする請求項9または請求項10記載のリチウム二次電池用集電箔。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011537294A JP5682039B2 (ja) | 2009-10-23 | 2010-10-21 | リチウム二次電池およびリチウム二次電池用集電箔の製造方法、ならびにリチウム二次電池用集電箔 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009244054 | 2009-10-23 | ||
JP2009244054 | 2009-10-23 | ||
JP2011537294A JP5682039B2 (ja) | 2009-10-23 | 2010-10-21 | リチウム二次電池およびリチウム二次電池用集電箔の製造方法、ならびにリチウム二次電池用集電箔 |
PCT/JP2010/068544 WO2011049153A1 (ja) | 2009-10-23 | 2010-10-21 | リチウム二次電池およびリチウム二次電池用集電箔の製造方法、ならびにリチウム二次電池用集電箔 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2011049153A1 JPWO2011049153A1 (ja) | 2013-03-14 |
JP5682039B2 true JP5682039B2 (ja) | 2015-03-11 |
Family
ID=43900376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011537294A Active JP5682039B2 (ja) | 2009-10-23 | 2010-10-21 | リチウム二次電池およびリチウム二次電池用集電箔の製造方法、ならびにリチウム二次電池用集電箔 |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US9496583B2 (ja) |
EP (1) | EP2492994B1 (ja) |
JP (1) | JP5682039B2 (ja) |
KR (1) | KR101758405B1 (ja) |
CN (1) | CN102598368B (ja) |
CA (1) | CA2778558C (ja) |
DK (1) | DK2492994T3 (ja) |
ES (1) | ES2704651T3 (ja) |
HU (1) | HUE043029T2 (ja) |
PL (1) | PL2492994T3 (ja) |
WO (1) | WO2011049153A1 (ja) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102244267B (zh) * | 2011-05-20 | 2014-06-18 | 高新峰 | 二次电池的极板及其制备方法 |
JP6267855B2 (ja) * | 2012-07-30 | 2018-01-24 | 日産自動車株式会社 | 電極及び電極の製造方法 |
KR101598650B1 (ko) * | 2012-08-23 | 2016-03-03 | 주식회사 엘지화학 | 음극 및 이를 포함하는 고용량 리튬이차전지 |
JP5771810B2 (ja) | 2012-11-09 | 2015-09-02 | エス・イー・アイ株式会社 | リチウム二次電池用電極およびリチウム二次電池 |
CN105190955B (zh) * | 2013-05-31 | 2017-09-26 | 株式会社安永 | 非水电解质二次电池用电极及非水电解质二次电池用电极的制造方法 |
CN104916872A (zh) * | 2013-07-02 | 2015-09-16 | 徐敖奎 | 一种微孔基材电池的制作工艺 |
CN105556710B (zh) | 2013-08-21 | 2019-05-14 | 魁北克电力公司 | 锂二次电池用正极材料 |
JP5945753B2 (ja) * | 2014-05-08 | 2016-07-05 | エス・イー・アイ株式会社 | リチウム二次電池 |
JP6376441B2 (ja) * | 2014-05-22 | 2018-08-22 | 株式会社Gsユアサ | 蓄電素子及び蓄電素子の製造方法 |
JP5971279B2 (ja) | 2014-05-30 | 2016-08-17 | エス・イー・アイ株式会社 | 電極材料の製造方法 |
WO2016159058A1 (ja) * | 2015-03-30 | 2016-10-06 | 日立化成株式会社 | リチウムイオン二次電池及びその製造方法 |
WO2016158245A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | 富士フイルム株式会社 | アルミニウム板および蓄電デバイス用集電体 |
JP6606702B2 (ja) * | 2015-07-17 | 2019-11-20 | エス・イー・アイ株式会社 | リチウム二次電池 |
JP6776530B2 (ja) * | 2015-12-14 | 2020-10-28 | 株式会社村田製作所 | 電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム |
JP2017117731A (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 株式会社安永 | 蓄電デバイス用電極の製造装置、蓄電デバイス用電極の製造方法、金属箔加工装置、及び穴あき金属箔の製造方法 |
EP3582315A4 (en) | 2017-01-11 | 2020-09-16 | Sei Corporation | ELECTROCHEMICAL DEVICE |
CN107342394B (zh) * | 2017-07-26 | 2023-07-04 | 湖北猛狮新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池双面连续涂布设备及其涂布方法 |
US11837689B2 (en) | 2017-09-21 | 2023-12-05 | Nec Corporation | Current collector including opening formation portion and battery using same |
EP3576191B1 (en) * | 2018-05-31 | 2022-10-05 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Lithium secondary battery |
JP7301809B2 (ja) * | 2020-11-30 | 2023-07-03 | Apb株式会社 | 電池用電極の製造装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09289021A (ja) * | 1996-02-20 | 1997-11-04 | Toshiba Battery Co Ltd | ペースト式電極、アルカリ二次電池及びアルカリ二次電池の製造方法 |
JPH10106580A (ja) * | 1996-10-03 | 1998-04-24 | Katayama Tokushu Kogyo Kk | 電池電極用基板の製造方法および電池電極用基板 |
JPH11185763A (ja) * | 1997-12-25 | 1999-07-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用電極芯板とその製造方法および電池 |
JP2001357856A (ja) * | 2000-06-14 | 2001-12-26 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 立体多孔金属箔、この金属箔の加工方法及びその加工装置 |
JP2004079500A (ja) * | 2002-06-21 | 2004-03-11 | Hitachi Maxell Ltd | 電気化学素子用の電極およびこれを用いた電池 |
JP2004234909A (ja) * | 2003-01-28 | 2004-08-19 | Hitachi Maxell Ltd | 電気化学素子用の電極およびこれを用いた電池 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3324343B2 (ja) | 1994-07-28 | 2002-09-17 | 松下電器産業株式会社 | ペーストの塗着装置および方法 |
CA2202604C (fr) * | 1997-04-14 | 2000-12-26 | Hydro-Quebec | Feuillard d'anode alliee et dense a relaxation locale de stress |
JPH11260375A (ja) | 1998-03-16 | 1999-09-24 | Osaka Gas Co Ltd | 電池活物質保持材及びその製造方法 |
CN1167157C (zh) * | 1998-05-29 | 2004-09-15 | 松下电器产业株式会社 | 不烧结型电极及其制造方法 |
JP3016769B1 (ja) * | 1998-12-02 | 2000-03-06 | 片山特殊工業株式会社 | 電池用電極板の製造方法、該方法により製造された電極板および該電極板を備えた電池 |
JP3838878B2 (ja) * | 2000-04-28 | 2006-10-25 | 松下電器産業株式会社 | 電池用電極板およびその製造方法 |
JP2003017111A (ja) * | 2001-07-04 | 2003-01-17 | Toray Eng Co Ltd | 二次電池および二次電池製造方法ならびに二次電池製造装置 |
JP2004342519A (ja) | 2003-05-16 | 2004-12-02 | M & G Eco Battery Institute Co Ltd | ペースト式薄型電極を用いた電池とその製造方法 |
CN100541875C (zh) * | 2005-05-09 | 2009-09-16 | 松下电器产业株式会社 | 电极合剂浆料的涂布方法及涂布装置 |
WO2007095725A1 (en) * | 2006-02-22 | 2007-08-30 | Teck Cominco Metals Ltd. | Method and apparatus for continuous manufacture of battery grids |
JP2008004281A (ja) | 2006-06-20 | 2008-01-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リチウム電池用電極の製造方法 |
EP2099043B1 (en) * | 2006-12-27 | 2019-11-06 | JM Energy Corporation | Coated electrode and organic electrolyte capacitor |
JP5224020B2 (ja) * | 2007-06-18 | 2013-07-03 | エス・イー・アイ株式会社 | リチウム二次電池 |
-
2010
- 2010-10-21 DK DK10825002.8T patent/DK2492994T3/en active
- 2010-10-21 CA CA2778558A patent/CA2778558C/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-10-21 ES ES10825002T patent/ES2704651T3/es active Active
- 2010-10-21 WO PCT/JP2010/068544 patent/WO2011049153A1/ja active Application Filing
- 2010-10-21 US US13/503,629 patent/US9496583B2/en active Active
- 2010-10-21 KR KR1020127013150A patent/KR101758405B1/ko active IP Right Grant
- 2010-10-21 JP JP2011537294A patent/JP5682039B2/ja active Active
- 2010-10-21 EP EP10825002.8A patent/EP2492994B1/en not_active Not-in-force
- 2010-10-21 PL PL10825002T patent/PL2492994T3/pl unknown
- 2010-10-21 HU HUE10825002A patent/HUE043029T2/hu unknown
- 2010-10-21 CN CN201080047627.2A patent/CN102598368B/zh not_active Expired - Fee Related
-
2016
- 2016-10-05 US US15/286,433 patent/US10879567B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09289021A (ja) * | 1996-02-20 | 1997-11-04 | Toshiba Battery Co Ltd | ペースト式電極、アルカリ二次電池及びアルカリ二次電池の製造方法 |
JPH10106580A (ja) * | 1996-10-03 | 1998-04-24 | Katayama Tokushu Kogyo Kk | 電池電極用基板の製造方法および電池電極用基板 |
JPH11185763A (ja) * | 1997-12-25 | 1999-07-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用電極芯板とその製造方法および電池 |
JP2001357856A (ja) * | 2000-06-14 | 2001-12-26 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 立体多孔金属箔、この金属箔の加工方法及びその加工装置 |
JP2004079500A (ja) * | 2002-06-21 | 2004-03-11 | Hitachi Maxell Ltd | 電気化学素子用の電極およびこれを用いた電池 |
JP2004234909A (ja) * | 2003-01-28 | 2004-08-19 | Hitachi Maxell Ltd | 電気化学素子用の電極およびこれを用いた電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20120210548A1 (en) | 2012-08-23 |
KR101758405B1 (ko) | 2017-07-14 |
EP2492994A4 (en) | 2014-04-02 |
EP2492994A1 (en) | 2012-08-29 |
CN102598368B (zh) | 2014-09-17 |
WO2011049153A1 (ja) | 2011-04-28 |
US20170025704A1 (en) | 2017-01-26 |
CA2778558A1 (en) | 2011-04-28 |
EP2492994B1 (en) | 2018-10-10 |
CA2778558C (en) | 2019-07-09 |
HUE043029T2 (hu) | 2019-07-29 |
ES2704651T3 (es) | 2019-03-19 |
KR20120093976A (ko) | 2012-08-23 |
US9496583B2 (en) | 2016-11-15 |
PL2492994T3 (pl) | 2019-04-30 |
DK2492994T3 (en) | 2019-01-28 |
JPWO2011049153A1 (ja) | 2013-03-14 |
CN102598368A (zh) | 2012-07-18 |
US10879567B2 (en) | 2020-12-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5682039B2 (ja) | リチウム二次電池およびリチウム二次電池用集電箔の製造方法、ならびにリチウム二次電池用集電箔 | |
JP5224020B2 (ja) | リチウム二次電池 | |
US7875391B2 (en) | Lithium ion secondary battery and method for manufacturing same | |
JP2016122631A (ja) | リチウムイオン二次電池用電極の製造方法 | |
JP2010015974A (ja) | 電極の製造方法、蓄電デバイス、および中間積層材 | |
WO2020054801A1 (ja) | 二次電池用積層体および二次電池、並びに、それらの製造方法 | |
JP4043956B2 (ja) | 電池用電極板の製造方法 | |
JP6911916B2 (ja) | 二次電池の製造方法および製造装置 | |
JP6051038B2 (ja) | リチウムイオン二次電池の正極集電体用箔とその製造方法、及び、リチウムイオン二次電池 | |
JP5945401B2 (ja) | リチウムイオン二次電池の正極集電体用箔の製造方法 | |
US20180337391A1 (en) | Pressing process of creating a patterned surface on battery electrodes | |
CN101529614B (zh) | 一种保证良好的安全性的电化学设备 | |
JP2007141482A (ja) | 非水電解質捲回型二次電池 | |
JP5771810B2 (ja) | リチウム二次電池用電極およびリチウム二次電池 | |
US11936030B2 (en) | Fabrication process to make electrodes by rolling | |
KR20090103838A (ko) | 전극의 제조 방법, 축전 디바이스, 및 중간 적층재 | |
JP4779352B2 (ja) | 電池の製造方法 | |
JP2016219285A (ja) | 非水電解質二次電池用負極およびその製造方法 | |
JP2008226555A (ja) | 非水電解質電池 | |
JP2009176650A (ja) | 非水系二次電池用電極板とそれを用いた非水系二次電池およびその製造方法並びに製造装置 | |
KR20240090091A (ko) | 전극 제조 장치 및 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130415 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140225 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140418 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140617 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140806 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140902 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141202 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141224 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5682039 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |