JP5820704B2 - Stacked battery - Google Patents

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Description

本発明は、セパレータを間に介して正極電極と負極電極が積層された積層型電池に関する。   The present invention relates to a stacked battery in which a positive electrode and a negative electrode are stacked with a separator interposed therebetween.

近年、高エネルギー密度を有する二次電池として、特にリチウムイオン二次電池が着目され、その研究、開発及び商品化が急速に進められた結果、現在では、携帯電話やノートパソコン向けに小型民生用リチウムイオン二次電池が幅広く普及している。さらに、地球温暖化、枯渇燃料、脱原発などの問題から家庭用、産業用、車載用などの蓄電池として、従来用よりも高容量で高出力な大型二次電池が求められている。   In recent years, lithium-ion secondary batteries have attracted attention as secondary batteries with high energy density, and their research, development, and commercialization have been promoted rapidly. Lithium ion secondary batteries are widely used. Furthermore, large secondary batteries with higher capacity and higher output than conventional batteries are demanded as storage batteries for home use, industrial use, and in-vehicle use due to problems such as global warming, depleted fuel, and nuclear power plants.

電池の外装缶や外装袋に入れる電極群は、主に捲回型と積層型に分けられる。捲回型の電極群は、電池形状に制限があり、立方体、直方体、円柱型以外の形の電池を作ることは困難である。また、捲回型の電極群の最内周は、電極に割れが生じやすく、容量減少や短絡の原因にもなる。   The electrode group put in the battery outer can and the outer bag is mainly divided into a wound type and a laminated type. The wound electrode group has a limited battery shape, and it is difficult to make a battery other than a cube, a rectangular parallelepiped, or a cylinder. In addition, the innermost circumference of the wound electrode group tends to cause cracks in the electrode, which causes a reduction in capacity and a short circuit.

一方、積層型の電極群は、電池形状が比較的自由にでき、捲回しないために厚膜化が可能で、かつ高密度電極による湾曲が引き起こす巻きズレなどの心配もないことから、より高エネルギー密度化が可能となっている。   On the other hand, the stacked electrode group has a relatively high battery shape, it can be thickened because it does not wind, and there is no risk of winding misalignment caused by bending due to high-density electrodes. Energy density is possible.

積層型の電極群において、短絡しにくく、さらに生産性に優れるものとして、例えば二枚のセパレータを重ね合わせて袋状に熱溶着したセパレータ袋体の中に正極電極または負極電極を挿入して交互に積層させた構成を有するものがある(特許文献1、2)。   In a stacked electrode group, it is difficult to short-circuit and is excellent in productivity. For example, a positive electrode or a negative electrode is inserted alternately into a separator bag body in which two separators are stacked and thermally welded in a bag shape. Some have a configuration in which they are laminated (Patent Documents 1 and 2).

平面視長方形の電極群の場合、長方形のセパレータ袋体が用いられる。例えば2枚のセパレータを重ね合わせて長方形のセパレータ袋体を作成するには、長方形のセパレータの四辺のうちの三辺もしくは互いに直行する二辺が熱溶着されて、コ字状もしくはL字状に溶着される。また、1枚のセパレータを中央部で折り曲げて長方形のセパレータ袋体を形成する場合には、折り曲げ部に直交する二辺のうちの少なくとも一辺、もしくは、折り曲げ部に直交する2辺のうちのいずれか一辺と折り曲げ部に平行に延在する先端辺とが熱溶着される。   In the case of a rectangular electrode group in plan view, a rectangular separator bag is used. For example, in order to create a rectangular separator bag by overlapping two separators, three of the four sides of the rectangular separator or two sides that are orthogonal to each other are thermally welded into a U-shape or L-shape. Welded. When a separator separator is folded at the center to form a rectangular separator bag, at least one of the two sides orthogonal to the bent portion or any of the two sides orthogonal to the bent portion The one side and the tip side extending parallel to the bent portion are heat-welded.

セパレータは、一般的に樹脂基材を延伸することによって作成されている。従来のセパレータは、熱溶着した場合に、延伸方向の方が延伸方向に直交する横幅方向よりも熱収縮が大きいという構造を有していた。したがって、セパレータ袋体を作成する場合には、熱収縮によるセパレータの歪みを防ぐために、セパレータの延伸方向(MD方向)に沿った方向の溶着長さを短くし(溶着面積を小)、セパレータの横幅方向(TD方向)に沿った方向の溶着長さを長く(溶着面積を大)していた。   The separator is generally made by stretching a resin base material. The conventional separator has a structure in which the heat shrinkage is larger in the stretching direction than in the transverse direction perpendicular to the stretching direction when heat-sealing. Therefore, when creating a separator bag body, in order to prevent distortion of the separator due to thermal shrinkage, the welding length in the direction along the stretching direction (MD direction) of the separator is shortened (welding area is small), The welding length in the direction along the lateral width direction (TD direction) was long (the welding area was large).

特開2003−017112JP2003-017112A 特開2008−130370JP2008-130370

EVS24 HEV FCEV Symposium 2009 旭化成イーマテリアルズ takada etEVS24 HEV FCEV Symposium 2009 Asahi Kasei E-materials takada et

ハイブリット自動車や電動工具などのパワーツール、停電時のバックアップ電源のUPSの高出力型電池の場合、それに合わせて、セパレータは、より透気度を低く(空気100cc中をセパレータが通る時間、つまり値が低いほど空気を通しやすく、イオンを透過しやすい)、より空孔率の高いものが要求される。これにより、セパレータは、従来よりもさらに延伸させるようになってきた。また、近年では、無機フィラーをポリオレフィン樹脂に混合し、高強度化を図り、より延伸できる無機フィラー含有セパレータの開発も進行している(非特許文献1)。   In the case of power tools such as hybrid cars and power tools, and UPS high-power batteries for backup power supplies during power outages, the separator has a lower air permeability (the time it takes for the separator to pass through 100 cc of air, that is, the value) The lower the is, the easier it is for air to pass through and the easier it is for ions to pass through), and higher porosity is required. As a result, the separator has been extended further than before. In recent years, development of an inorganic filler-containing separator that can be further stretched by mixing an inorganic filler with a polyolefin resin to increase the strength has been in progress (Non-patent Document 1).

しかしながら、セパレータは、延伸が大きくなるに従い、セパレータの樹脂が異方性を顕著に示し、延伸により延伸方向(MD方向)に沿って平行に樹脂の繊維スジが生じる。このように、高延伸したセパレータを用いて、従来通りにセパレータ袋体を作製すると、溶着にムラが生じ、シワが生じることが分かった。   However, as the stretching of the separator increases, the resin of the separator exhibits anisotropy remarkably, and the fiber lines of the resin are generated in parallel along the stretching direction (MD direction) by stretching. As described above, it was found that when a separator bag body was produced in the conventional manner using a highly stretched separator, welding was uneven and wrinkles were generated.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、セパレータの溶着によるシワの発生を抑制して生産性を向上させることができる積層型電池を提供することである。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a stacked battery capable of improving productivity by suppressing generation of wrinkles due to welding of a separator. is there.

上記課題を解決する本発明の積層型電池は、一軸方向に延伸して形成されたセパレータが熱溶着された電極群を有する積層型電池であって、セパレータは、セパレータの延伸方向に沿って延在する延伸方向溶着部と、セパレータの延伸方向に直交する幅方向に沿って延在する幅方向溶着部とを有しており、延伸方向溶着部の延在長さの方が幅方向溶着部の延在長さよりも長いことを特徴としている。   A laminated battery of the present invention that solves the above problems is a laminated battery having an electrode group in which a separator formed by stretching in a uniaxial direction is thermally welded, and the separator extends along the extending direction of the separator. The extending direction welded portion has a widthwise welded portion extending along the widthwise direction orthogonal to the extending direction of the separator, and the extending length of the stretched direction welded portion is the widthwise welded portion. It is characterized in that it is longer than the extension length.

本発明によれば、延伸方向溶着部の延在長さの方が幅方向溶着部の延在長さよりも長いので、高延伸したセパレータを用いた場合に、熱溶着によりシワが発生するのを抑制することができ、積層型電池の生産性を向上させることができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。   According to the present invention, since the extension length of the stretch-direction welded portion is longer than the extension length of the width-direction weld portion, when a highly stretched separator is used, wrinkles are generated due to thermal welding. Thus, productivity of the stacked battery can be improved. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.

ラミネートセルの分解斜視図。The exploded perspective view of a lamination cell. ラミネートセルの外観平面図。The external appearance top view of a lamination cell. 図2のA−A線断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2. 電極群の分解図。The exploded view of an electrode group. 比較例の模式図。The schematic diagram of a comparative example. 実施例の模式図。The schematic diagram of an Example. セパレータの模式図。The schematic diagram of a separator.

次に、本実施の形態について以下に図面を用いて説明する。なお、本実施の形態では、積層型電池の一具体例として、リチウムイオン二次電池の場合について説明するが、キャパシタなどの他電池でも適応でき、以下の構成のものに限定されるものではない。さらに、本実施の形態では、積層型電池のセル形状として、ラミネートセルの場合を例に説明するが、これに限定されるものではなく、例えば角形セルでもあってもよい。   Next, the present embodiment will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, a lithium ion secondary battery will be described as a specific example of a stacked battery, but other batteries such as a capacitor can be applied and are not limited to the following configurations. . Furthermore, in the present embodiment, the case of a laminated cell will be described as an example of the cell shape of the laminated battery, but the present invention is not limited to this, and may be a square cell, for example.

図1は、本実施の形態におけるラミネートセルの分解斜視図、図2は、ラミネートセルの平面図、図3は、図2のA−A線断面図、図4は、電極群の分解図、図5は、セパレータの模式図、図6は、比較例の模式図、図7は、実施例の模式図である。   1 is an exploded perspective view of a laminate cell in the present embodiment, FIG. 2 is a plan view of the laminate cell, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2, and FIG. FIG. 5 is a schematic diagram of a separator, FIG. 6 is a schematic diagram of a comparative example, and FIG. 7 is a schematic diagram of an example.

ラミネートセル1は、リチウムイオン二次電池であり、積層型の電極群2をラミネートフィルム3、4で密封した構成を有している。ラミネートセル1の内部には、図示していない電解液が充填されている。電極群2は、所定の厚みを有する矩形の平板形状を有している。電極群2の一方の短辺部には、正極端子12と負極端子22が突出して設けられている。   The laminate cell 1 is a lithium ion secondary battery, and has a configuration in which a laminated electrode group 2 is sealed with laminate films 3 and 4. The laminate cell 1 is filled with an electrolyte solution (not shown). The electrode group 2 has a rectangular flat plate shape having a predetermined thickness. A positive terminal 12 and a negative terminal 22 protrude from one short side of the electrode group 2.

電極群2は、セパレータ31を間に介して複数の正極11と負極21が交互に積層された構成を有している。正極11と負極21を積層する枚数は、複数であればよく、何枚であってもかまわない。電極群2は、セパレータ31によって構成されたセパレータ袋体の中に正極11を挿入しかつ一方のセパレータ31の外側面に負極21を重ね合わせたものを一セットとして、このセットを複数積層させた積層構造を有している。   The electrode group 2 has a configuration in which a plurality of positive electrodes 11 and negative electrodes 21 are alternately stacked with separators 31 therebetween. The number of the positive electrode 11 and the negative electrode 21 stacked may be any number, and any number may be used. The electrode group 2 was formed by laminating a plurality of sets each including a positive electrode 11 inserted into a separator bag body constituted by the separator 31 and a negative electrode 21 superimposed on the outer surface of one separator 31. It has a laminated structure.

セパレータ31は、長方形を有しており、短絡抑制および生産性向上のために、2枚のセパレータ31の二辺または三辺に沿って熱溶着して袋状に形成された構成を有している。例えば、2枚のセパレータ31、31を互いに重ね合わせて、一方の長辺と一方の短辺に沿ってL字状に溶着することによってセパレータ袋体を構成してもよく、また、一対の長辺と一方の短辺に沿ってコ字状に溶着してセパレータ袋体を構成してもよい。なお、セパレータ31は、セパレータ31の中央部で折り曲げて、互いに重なり合う一辺または二辺の少なくとも一部を熱溶着して袋状に形成された構成としてもよい。   The separator 31 has a rectangular shape, and has a configuration formed in a bag shape by heat welding along two or three sides of the two separators 31 in order to suppress a short circuit and improve productivity. Yes. For example, a separator bag body may be configured by stacking two separators 31 and 31 on each other and welding them in an L shape along one long side and one short side. The separator bag body may be configured by welding in a U shape along the side and one short side. In addition, the separator 31 is good also as a structure formed by bend | folding in the center part of the separator 31, and heat-welding at least one part of the one side or two sides which mutually overlap, and was formed in the bag shape.

セパレータ31は、帯状の樹脂基材を一軸方向に延伸することによって形成されたものであり、従来よりも高延伸されている。セパレータ31は、図5に示すように、延伸方向(MD方向)に平行に樹脂の繊維スジ32が生じている。繊維スジ32は、溶着にムラを生じさせ、シワを生じさせると考えられる。そして、延伸が大きいほど、つまり透気度が低く、空孔率が高いほど、異方性が高くなり、熱溶着時にシワが生じやすいものと考えられる。   The separator 31 is formed by stretching a strip-shaped resin base material in a uniaxial direction, and is more highly stretched than before. As shown in FIG. 5, the separator 31 has resin fiber stripes 32 parallel to the stretching direction (MD direction). The fiber streak 32 is considered to cause unevenness in welding and cause wrinkles. And it is considered that the larger the stretching, that is, the lower the air permeability and the higher the porosity, the higher the anisotropy, and the more likely wrinkles occur during heat welding.

なお、セパレータ31は、10(sec/100cc)以上400(sec/100cc)以下の透気度を有しており、好ましくは、10(sec/100cc)以上200(sec/100cc)以下の透気度を有している。セパレータ31は、30%以上80%以下の空孔率を有しており、好ましくは、60%以上80%以下の空孔率を有している。透気度が10(sec/100cc)よりも低い場合、及び、空孔率が80%よりも大きい場合は、セパレータがスカスカ過ぎて電圧低下が大きいために使用できない。透気度は、200(sec/100cc)以下で特に効果が大きく、また、空孔率は、60〜80%の間で特に効果が大きい。透気度の測定方法は、JIS P8117に準拠して測定し、空孔率の測定方法は、セパレータの材料の比重(g/cm)と、実際のセパレータの体積当たりの重量(g/cm)との比から算出した。 The separator 31 has an air permeability of 10 (sec / 100 cc) to 400 (sec / 100 cc), preferably 10 (sec / 100 cc) to 200 (sec / 100 cc). Have a degree. The separator 31 has a porosity of 30% or more and 80% or less, and preferably has a porosity of 60% or more and 80% or less. When the air permeability is lower than 10 (sec / 100 cc) and when the porosity is higher than 80%, the separator is too sparse and the voltage drop is large, so that it cannot be used. The effect is particularly large when the air permeability is 200 (sec / 100 cc) or less, and the effect is particularly large when the porosity is between 60 and 80%. The air permeability is measured according to JIS P8117, and the porosity is measured according to the specific gravity (g / cm 3 ) of the separator material and the actual weight per separator volume (g / cm 3 ). It was calculated from the ratio with 3 ).

このように、高延伸により繊維スジ32が生じているセパレータ31を用いて、従来通りに、セパレータ31の延伸方向(MD方向)に沿った方向の溶着長さを短くし(溶着面積を小)、セパレータ31の横幅方向(TD方向)に沿った方向の溶着長さを長く(溶着面積を大)すると、溶着にムラが生じ、シワが生じる結果となる。   Thus, using the separator 31 in which the fiber streak 32 is generated by high stretching, the welding length in the direction along the stretching direction (MD direction) of the separator 31 is shortened as usual (the welding area is small). If the welding length in the direction along the horizontal width direction (TD direction) of the separator 31 is increased (the welding area is increased), unevenness is generated in the welding, resulting in wrinkles.

そこで、本実施の形態では、セパレータの延伸方向(MD方向)に沿った方向の溶着長さを長くし(溶着面積を大)、セパレータの横幅方向(TD方向)に沿った方向の溶着長さを短く(溶着面積を小)する構成とした。   Therefore, in the present embodiment, the welding length in the direction along the stretching direction (MD direction) of the separator is increased (the welding area is large), and the welding length in the direction along the lateral width direction (TD direction) of the separator. Was made short (welding area was small).

セパレータ31は、セパレータ31の延伸方向(MD方向)に沿って延在する延伸方向溶着部31aと、セパレータ31の延伸方向に直交する幅方向(TD方向)に沿って延在する幅方向溶着部31bとを有しており、延伸方向溶着部31aの延在長さの方が幅方向溶着部31bの延在長さよりも長くなるように構成されている。   The separator 31 includes a stretching direction weld portion 31a extending along the stretching direction (MD direction) of the separator 31, and a width direction welding portion extending along a width direction (TD direction) orthogonal to the stretching direction of the separator 31. 31b, and the extending length of the extending direction weld portion 31a is longer than the extending length of the width direction welding portion 31b.

具体的には、例えば図4に示すように、セパレータ31は、Y方向の長さがX方向の長さよりも長いので、延伸方向に沿って長辺が延在しかつ幅方向に沿って短辺が延在するように、セパレータ31の延伸方向をY方向とし、Y方向に沿って延伸方向溶着部31aを形成し、X方向に沿って幅方向溶着部31bを形成する構成とした。   Specifically, for example, as shown in FIG. 4, the separator 31 has a length in the Y direction that is longer than a length in the X direction, so that the long side extends in the extending direction and the length in the width direction is short. The extending direction of the separator 31 is the Y direction so that the sides extend, the extending direction welded portion 31a is formed along the Y direction, and the width direction welded portion 31b is formed along the X direction.

したがって、熱収縮が小さい延伸方向(MD方向)の延伸方向溶着部31aの溶着長さを長くし、熱収縮が大きい幅方向の幅方向溶着部31bの溶着長さを短くすることができ、熱溶着によりシワが発生するのを抑制することができる。本実施の形態における構成は、セパレータ31の透気度が低く、空孔率が高いものほど、その効果が大きい。   Therefore, it is possible to increase the welding length of the stretching direction weld portion 31a in the stretching direction (MD direction) with a small thermal shrinkage, and shorten the welding length of the width direction welding portion 31b in the width direction with a large heat shrinkage, Generation | occurrence | production of a wrinkle by welding can be suppressed. In the configuration of the present embodiment, the separator 31 has a lower air permeability and a higher porosity, and the effect is greater.

なお、図4では、一対の長辺に沿ってそれぞれ延伸方向溶着部31aを設けると共に一方の短辺に沿って幅方向溶着部31bを設けてコ字状に溶着した構成を示しているが、一方の長辺に沿って延伸方向溶着部31aを設けると共に一方の短辺に沿って幅方向溶着部31bを設けてL字状に溶着した構成としてもよい。   In addition, in FIG. 4, although the extending | stretching direction welding part 31a is provided along a pair of long sides, and the width direction welding part 31b is provided along one short side, the structure welded in the U shape is shown. It is good also as a structure which provided the extending | stretching direction weld part 31a along one long side, and provided the width direction weld part 31b along one short side, and welded it in the L-shape.

また、上記した例では、延伸方向溶着部31aと幅方向溶着部31bの両方を設ける場合について説明したが、熱収縮が少ない延伸方向のみを溶着することによってセパレータ袋体を構成できる場合には、幅方向溶着部31bを省略することができる。例えば、一枚のセパレータ31を延伸方向中央部で折り曲げて重ね合わせて、折り曲げ部に直交する方向に延在する辺部に沿って直線状に溶着して延伸方向溶着部を設けてもよい。かかる構成によれば、熱収縮が大きい幅方向の幅方向溶着部31bを省略できるので、シワの発生をより抑制することができる。   Moreover, in the above-described example, the case where both the stretching direction welded portion 31a and the width direction welded portion 31b are provided has been described, but when the separator bag body can be configured by welding only the stretching direction with less thermal shrinkage, The width direction weld portion 31b can be omitted. For example, a single separator 31 may be folded and overlapped at the center in the stretching direction, and may be linearly welded along a side extending in a direction orthogonal to the folded portion to provide a stretching direction weld. According to such a configuration, since the widthwise welded portion 31b in the widthwise direction with large thermal shrinkage can be omitted, generation of wrinkles can be further suppressed.

本発明は、無機フィラー含有セパレータや無機フィラー塗布セパレータにも適応できる。ただし、無機フィラー塗布セパレータは、無機フィラー層が厚い場合、熱溶着できない場合がある。その際は無機フィラー層を有していない部分を溶着させる必要がある。したがって、セパレータ31の表面のうち、延伸方向溶着部31aと幅方向溶着部31bを除く部分(熱溶着された部分を除く非熱溶着部分)に無機フィラー層を有する構成としてもよい。   The present invention can also be applied to inorganic filler-containing separators and inorganic filler-coated separators. However, the inorganic filler-coated separator may not be heat-welded when the inorganic filler layer is thick. In that case, it is necessary to weld the part which does not have an inorganic filler layer. Therefore, it is good also as a structure which has an inorganic filler layer in the part (non-thermal welding part except the part welded) except the extending | stretching direction welding part 31a and the width direction welding part 31b among the surfaces of the separator 31.

また、これら無機フィラーは、SiO、Al、モンモリロナイト、雲母、ZnO、TiO、BaTiO、ZrOなど少なくとも1種類を含むものである。 These inorganic fillers are those containing SiO 2, Al 2 O 3, montmorillonite, mica, ZnO, and TiO 2, BaTiO 3, at least one such ZrO 2.

正極11は、正極集電箔としてアルミニウム箔を有している。アルミニウム箔の両面には、正極活物質としてリチウム含有遷移金属複酸化物のLi Ni1/3 Co1/3 Mn1/3 O2を用いた。他、リチウムイオン二次電池の正極活物質には種々リチウム遷移金属複合酸化物を用いることができる。たとえば、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウムなどの正極活物質のNi、Co、Mnなどの一部を1種あるいはそれ以上の遷移金属で置換して用いることができる。正極活物質合剤には、正極活物質以外に、炭素材料の導電材およびポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFと略記する。)のバインダ(結着材)を用いた。アルミニウム箔への正極活物質合剤の塗工時には、N−メチルピロリドン(以下、NMPと略記する。)等の分散溶媒で粘度調整される。このとき、アルミニウム箔の一部に正極活物質合剤の塗工されない正極未塗工部が形成される。すなわち、正極未塗工部では、アルミニウム箔が露出している。正極11は、乾燥後ロールプレスで密度が調整されている。 The positive electrode 11 has an aluminum foil as a positive electrode current collector foil. On both surfaces of the aluminum foil, lithium-containing transition metal double oxide LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 was used as the positive electrode active material. In addition, various lithium transition metal composite oxides can be used for the positive electrode active material of the lithium ion secondary battery. For example, a part of the positive electrode active material such as lithium nickelate, lithium cobaltate, and lithium manganate, such as Ni, Co, and Mn, can be substituted with one or more transition metals. In addition to the positive electrode active material, a carbon material conductive material and a binder of polyvinylidene fluoride (hereinafter abbreviated as PVDF) were used as the positive electrode active material mixture. When the positive electrode active material mixture is applied to the aluminum foil, the viscosity is adjusted with a dispersion solvent such as N-methylpyrrolidone (hereinafter abbreviated as NMP). At this time, a positive electrode uncoated portion where the positive electrode active material mixture is not applied is formed on a part of the aluminum foil. That is, the aluminum foil is exposed in the positive electrode uncoated portion. The density of the positive electrode 11 is adjusted by a roll press after drying.

一方、負極21は、負極集電箔として銅箔を有している。銅箔の両面には、負極活物質として非晶質炭素を用いた。他、負極活物質には天然黒鉛、人造黒鉛などの炭素系材料や酸化物系材料、合金系材料などリチウムイオンを可逆に吸蔵、放出可能な材料を用いることができる。負極活物質合剤には、負極活物質以外に、アセチレンブラックや黒鉛を導電材として用い、さらにPVDFのバインダを用いた。銅箔への負極活物質合剤の塗工時には、NMP等の分散溶媒で粘度調整される。このとき、銅箔の一部に負極活物質合剤の塗工されない負極未塗工部が形成される。すなわち、負極未塗工部では、銅箔が露出している。負極21は、乾燥後ロールプレスで密度が調整されている。また、正極未塗工部および負極未塗工部は束ねて、電池内外を電気的に接続する正極端子12、負極端子22に超音波溶接されている。溶接方法は、抵抗溶接など他の溶接手法であってもよい。なお、正極端子12、負極端子22は電池内外をより封止させるために、あらかじめ熱溶着樹脂を端子の封止箇所に塗るまたは取り付けていてもかまわない。   On the other hand, the negative electrode 21 has a copper foil as a negative electrode current collector foil. Amorphous carbon was used as the negative electrode active material on both sides of the copper foil. In addition, a material capable of reversibly occluding and releasing lithium ions, such as carbon-based materials such as natural graphite and artificial graphite, oxide-based materials, and alloy-based materials can be used as the negative electrode active material. As the negative electrode active material mixture, acetylene black or graphite was used as a conductive material in addition to the negative electrode active material, and a PVDF binder was further used. When the negative electrode active material mixture is applied to the copper foil, the viscosity is adjusted with a dispersion solvent such as NMP. At this time, a negative electrode uncoated portion where the negative electrode active material mixture is not applied is formed on a part of the copper foil. That is, the copper foil is exposed in the negative electrode uncoated portion. The density of the negative electrode 21 is adjusted by a roll press after drying. The positive electrode uncoated portion and the negative electrode uncoated portion are bundled and ultrasonically welded to the positive electrode terminal 12 and the negative electrode terminal 22 that electrically connect the inside and outside of the battery. The welding method may be other welding methods such as resistance welding. The positive terminal 12 and the negative terminal 22 may be preliminarily coated with or attached to a sealing portion of the terminal in order to further seal the inside and outside of the battery.

ラミネートセル1は、電極群2を挟み込んだラミネートフィルム3、4の縁部を熱溶着して封止し、電気的に絶縁した状態で正極端子12と負極端子22を貫通させる。封止は、注液口を設けるために、一辺以外をはじめに熱溶着させ、電解液を注液した後に、残りの一辺を真空加圧しながら、熱溶着して封止した。なお、溶着回数は何回でもよい。   In the laminate cell 1, the edges of the laminate films 3 and 4 sandwiching the electrode group 2 are thermally welded and sealed, and the positive electrode terminal 12 and the negative electrode terminal 22 are passed through in an electrically insulated state. In order to provide a liquid injection port, the sealing was performed by heat-welding first except for one side and injecting the electrolytic solution, and then heat-welding and sealing the other side while applying vacuum. The number of weldings may be any number.

電解液には1MLiPFの電解質を用い、EC:EMC=1:3(vol%)の溶媒に溶かしたものを用いた。他、電解液には、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、メチルアセテート、エチルアセテート、メチルプロピオネート、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、1−エトキシ−2−メトキシエタン、3−メチルテトラヒドロフラン、1,2−ジオキサン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、2−メチル−1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン等より少なくとも1種以上選ばれた非水溶媒に、例えば、LiPF、LiBF、LiClO、LiN(CSO等より少なくとも1種以上選ばれたリチウム塩を溶解させた有機電解液あるいはリチウムイオンの伝導性を有する固体電解質あるいはゲル状電解質あるいは溶融塩など電池で使用される既知の電解質を用いることができる。 As the electrolytic solution, an electrolyte of 1M LiPF 6 was used, which was dissolved in a solvent of EC: EMC = 1: 3 (vol%). Other electrolytes include, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, tetrahydrofuran, 2 -Methyltetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethane, 1-ethoxy-2-methoxyethane, 3-methyltetrahydrofuran, 1,2-dioxane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, 2 -Non-aqueous solvent selected from at least one selected from methyl-1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane and the like include, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) A known electrolyte used in a battery such as an organic electrolytic solution in which at least one lithium salt selected from 2 or the like is dissolved, a solid electrolyte having a lithium ion conductivity, a gel electrolyte, or a molten salt can be used. .

<実施例>
今回の実施例で用いたセパレータ31の種類は、セパレータAとセパレータBの2種類である。セパレータAは、ポリエチレン層をポリプロピレン層で挟み込んだ3層構造であり、厚み20μm、透気度350 sec/100cc、空孔率40%の構成を有している。そして、セパレータBは、ポリエチレンに無機フィラー(シリカ)を含有させた無機含有セパレータであり、厚み20μm、透気度80 sec/100cc、空孔率60%の構成を有している。このセパレータAを用いたセパレータ31と、セパレータBを用いたセパレータ31から、それぞれセパレータ袋体を作製した。
<Example>
There are two types of separators 31 used in this example, separator A and separator B. The separator A has a three-layer structure in which a polyethylene layer is sandwiched between polypropylene layers, and has a configuration with a thickness of 20 μm, an air permeability of 350 sec / 100 cc, and a porosity of 40%. The separator B is an inorganic-containing separator in which an inorganic filler (silica) is contained in polyethylene, and has a thickness of 20 μm, an air permeability of 80 sec / 100 cc, and a porosity of 60%. Separator bags using separator 31 using separator A and separator 31 using separator B were produced.

比較例として、セパレータAおよびセパレータBのそれぞれに関し、長辺にセパレータ袋体の幅方向(TD方向)に平行して溶着し、短辺はセパレータ31の延伸方向(MD方向)に平行して熱溶着させた。   As a comparative example, for each of the separator A and the separator B, the long side is welded in parallel with the width direction (TD direction) of the separator bag, and the short side is heated in parallel with the extending direction (MD direction) of the separator 31. Welded.

実施例として、セパレータAおよびセパレータBのそれぞれに関し、長辺にセパレータ31の延伸方向(MD方向)に平行して溶着し、短辺はセパレータ31の幅方向(TD方向)に平行して熱溶着させた。   As an example, for each of the separator A and the separator B, the long side is welded in parallel with the extending direction (MD direction) of the separator 31 and the short side is heat welded in parallel with the width direction (TD direction) of the separator 31. I let you.

セパレータAおよびセパレータBの延伸方向(MD方向)は、幅方向(TD方向)よりも熱収縮率が大きい。また、セパレータAおよびセパレータBは、φ数mm程度の釘などで突き刺し貫通させた際に、延伸方向(MD方向)には裂けやすく、幅方向(TD方向)には裂けにくい特徴を持つ。   The stretching direction (MD direction) of the separator A and the separator B has a larger thermal shrinkage rate than the width direction (TD direction). In addition, the separator A and the separator B have a feature that, when pierced and penetrated with a nail having a diameter of about several millimeters, the separator A and the separator B are easily torn in the extending direction (MD direction) and hardly torn in the width direction (TD direction).

セパレータAおよびセパレータBの溶着結果として、図6に比較例の模式図を示し、図7に本実施例の模式図を示す。   As a welding result of the separator A and the separator B, FIG. 6 shows a schematic diagram of a comparative example, and FIG. 7 shows a schematic diagram of this example.

図6に示すように、セパレータ31の長辺を横幅方向(TD方向)に沿って平行に溶着し、短辺を延伸方向(MD方向)に沿って平行に熱溶着させた場合、うまく溶着できず、セパレータAおよびセパレータBのいずれにおいてもシワが生じ、より悪いものでは正極11がセパレータ袋体の中に入らず、不良となった。特に、セパレータBに関しては、シワが多いという結果が得られた。   As shown in FIG. 6, when the long sides of the separator 31 are welded in parallel along the lateral width direction (TD direction) and the short sides are heat welded in parallel along the stretching direction (MD direction), welding can be performed successfully. In both separator A and separator B, wrinkles were generated, and in the worse case, the positive electrode 11 did not enter the separator bag and became defective. In particular, with respect to the separator B, a result that wrinkles are large was obtained.

一方、図7に示すように、セパレータ31の長辺を延伸方向(MD方向)に平行に沿って溶着し、短辺を横幅方向(TD方向)に沿って平行に熱溶着させた場合、良好に溶着でき、セパレータAおよびセパレータBのいずれにおいてもシワは発生せず、セパレータ袋体の中に容易に正極11を挟み込むことができた。   On the other hand, as shown in FIG. 7, the long side of the separator 31 is welded along the drawing direction (MD direction) in parallel, and the short side is heat-welded in parallel along the width direction (TD direction). The separator 11 and the separator B were not wrinkled, and the positive electrode 11 could be easily sandwiched in the separator bag.

上記したラミネートセル1は、2枚のセパレータ31の2辺または3辺を熱溶着するか、またはセパレータ31の中央を折り曲げて、他の1辺または2辺を熱溶着して袋状にされた長方形のセパレータ袋体において、長辺はセパレータ31のMD方向に平行して溶着し、短辺はTD方向に平行して熱溶着した構造を有する。したがって、熱溶着に起因したシワの発生を抑制でき、セパレータ31の不良を抑制し、積層型電池の生産性を向上させることができる。特に高出力高容量な大型の積層型電池ではセパレータの面積が大きいため、非常に効果的である。   The laminate cell 1 described above was formed into a bag shape by thermally welding two or three sides of the two separators 31 or by bending the center of the separator 31 and thermally welding the other one or two sides. The rectangular separator bag body has a structure in which the long side is welded parallel to the MD direction of the separator 31 and the short side is heat welded parallel to the TD direction. Therefore, generation | occurrence | production of the wrinkle resulting from heat welding can be suppressed, the defect of the separator 31 can be suppressed, and the productivity of a laminated battery can be improved. Particularly, a large stacked battery having a high output and a high capacity is very effective because the area of the separator is large.

1 ラミネートセル
2 電極群
3、4 ラミネートフィルム
11 正極
12 正極端子
21 負極
22 負極端子
31 セパレータ
31a 延伸方向溶着部
31b 幅方向溶着部
32 繊維スジ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laminate cell 2 Electrode group 3, 4 Laminate film 11 Positive electrode 12 Positive electrode terminal
21 Negative electrode 22 Negative electrode terminal
31 Separator
31a Stretch direction welded portion 31b Width direction welded portion 32 Fiber streak

Claims (5)

一軸方向に延伸して形成されたセパレータが熱溶着された電極群を有する積層型電池であって、
前記セパレータは、前記延伸方向中央部で折り曲げられて互いに重ね合わされて、折り曲げ部に直交する方向に延在する延伸方向溶着部を有することを特徴とする積層型電池。
A laminated battery having an electrode group in which a separator formed by stretching in a uniaxial direction is thermally welded,
The separator has a stretch direction welded portion that is folded at the center portion in the stretch direction and overlapped with each other and extends in a direction perpendicular to the bend portion.
前記セパレータは、該セパレータの表面のうち、熱溶着された部分を除く非熱溶着部分に無機フィラー層を有することを特徴とする請求項1に記載の積層型電池。 The stacked battery according to claim 1, wherein the separator has an inorganic filler layer in a non-thermally welded portion of the surface of the separator excluding a thermally welded portion. 前記無機フィラー層は、SiO、Al、モンモリロナイト、雲母、ZnO、TiO、BaTiO、ZrOなど少なくとも1種類を含むことを特徴とする請求項2に記載の積層型電池。 3. The stacked battery according to claim 2, wherein the inorganic filler layer includes at least one kind such as SiO 2 , Al 2 O 3 , montmorillonite, mica, ZnO, TiO 2 , BaTiO 3 , and ZrO 2 . 前記セパレータは、10(sec/100cc)以上400(sec/100cc)以下の透気度を有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の積層型電池。 4. The stacked battery according to claim 1 , wherein the separator has an air permeability of 10 (sec / 100 cc) or more and 400 (sec / 100 cc) or less. 5. 前記セパレータは、30%以上80%以下の空孔率を有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の積層型電池。 The stacked battery according to any one of claims 1 to 4 , wherein the separator has a porosity of 30% or more and 80% or less.
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