JP5835181B2 - リチウムイオン二次電池の製造方法 - Google Patents
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Description
一方、第2ペーストの固形分濃度を低くし過ぎると、塗布した第2ペーストが先に形成した第1活物質層の中に染み込み易い。このため、第1活物質層全体が第2活物質層に覆われずに、第1活物質層の一部が負極活物質層の表面に露出する場合がある。すると、電池の使用時や保存時にこの露出部分においてリチウムの析出が生じ易くなる。
このように従来の電池では、電極箔上に第1活物質層を塗工し、更にこの上に第2活物質層を塗工して負極活物質層を形成する場合に、第1活物質層の一部が負極活物質層の表面に露出するのを十分に防止し難かった。
また、「リチウムイオン二次電池」は、例えば、各々帯状をなす正極板及び負極板をセパレータを介して互いに重ねて捲回してなる捲回型の電極体を備えるものでもよいし、各々所定形状(例えば矩形状など)をなす複数の正極板及び複数の負極板をセパレータを介して交互に複数積層してなる積層型の電極体を備えるものでもよい。
特に、前述のように第1活物質層及び第2活物質層にSBRを結着剤として用いたときに、このSBRの分解温度よりも低い温度でCMCを炭化させ得るので、SBRを結着剤に用いる場合に都合が良い。
この電池10は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される角型の密閉型電池である。この電池10は、直方体状の電池ケース20と、この電池ケース20内に収容された扁平状捲回型の電極体30と、電池ケース20に支持された正極端子60及び負極端子70等から構成されている。また、電池ケース20内には、非水系の電解液27が保持されている。
同様に、他方の第1活物質層45zの上にも炭素化合物ペースト84を塗布し、これを60℃の熱風により乾燥させて、厚み5.0μmの炭素化合物層46xを形成する。
第2活物質層47z,47zの形成後は、加圧ロールにより、第1活物質層45z,45z、炭素化合物層46x,46x及び第2活物質層47z,47zを圧縮して、その密度を高める。なお、この加圧ロールによる圧縮は、次述する炭化工程の後に行ってもよい。
また別途、電池ケース20の矩形板状の蓋部材23(図2参照)を用意し、この蓋部材23に正極端子60及び負極端子70をそれぞれ固設しておく。その後、電池ケース20の有底角筒状の本体部材21を用意し、この本体部材21内に電極体30を収容した後、本体部材21と蓋部材23とをレーザ溶接して電池ケース20を形成する。その後、電解液27を電池ケース20内に注液する。その後は、この電池について、初充電や各種検査を行う。かくして、電池10が完成する。
次いで、実施形態に係る電池10の製造方法の効果を検証するために行った試験の結果について説明する。実施例として、実施形態に係る電池10を製造した。この電池10の製造方法では、前述のように、負極電極箔42上に第1活物質層45を形成し(第1活物質層形成工程)、この上に炭素化合物層46xを形成し(炭素化合物層形成工程)、更にこの上に第2活物質層47を形成した(第2活物質層形成工程)。その後、高温加熱により炭素化合物層46xを炭化させて(炭化工程)、負極活物質層43を形成した。
また、比較例2に係る電池は、負極電極箔上に第1活物質層を形成した後、この上に直接、第2活物質層を形成して、第1活物質層と第2活物質層からなる負極活物質層を形成した。なお、この比較例2では、炭素化合物層形成工程及び炭化工程を行っていないので、第1活物質層と第2活物質層の間には、炭化部も炭素化合物層も存在しない。
また、比較例3に係る電池は、負極電極箔上に第1活物質層を形成した後、この上に直接、第2活物質層を形成して、第1活物質層と第2活物質層とからなる負極活物質層を形成した。その後、実施例(実施形態)の炭化工程と同様に高温加熱を行った。なお、この比較例3では、炭素化合物層形成工程を行っていないので、第1活物質層と第2活物質層の間には、炭化部も炭素化合物層も存在しない。
また、第1負極活物質81を黒鉛としているので、特に電池容量を大きくできる。一方、第2負極活物質87をチタン酸リチウムとしているので、電池10の使用時や保存時に負極活物質層43の表面43aにリチウムが析出するのを効果的に抑制できる。
例えば、実施形態では、第1活物質層形成工程、炭素化合物層形成工程及び第2活物質層形成工程を行った後に、第1活物質層45z、炭素化合物層46x及び第2活物質層47zをまとめて圧縮したが、これに限られない。例えば、第1活物質層形成工程で第1活物質層45zを形成した後にこれを圧縮し、また、炭素化合物層形成工程で炭素化合物層46xを形成した後にこれを圧縮し、更に、第2活物質層形成工程で第2活物質層47zを形成した後にこれを圧縮してもよい。
30 電極体
31 正極板
41 負極板(電極板)
42 負極電極箔(電極箔)
43 負極活物質層
43a (負極活物質層の)表面
45 第1活物質層
45z (圧縮前の)第1活物質層
46 炭化部
46x 炭素化合物層
47 第2活物質層
47z (圧縮前の)第2活物質層
51 セパレータ
80 第1ペースト
81 第1負極活物質
82 第1増粘剤
83 第1結着剤
84 炭素化合物ペースト
85 炭素化合物
86 第2ペースト
87 第2負極活物質
88 第2増粘剤
89 第2結着剤
Claims (7)
- 電極箔とこの電極箔上に形成された負極活物質層とを有する電極板を備え、
前記負極活物質層は、
前記電極箔上に形成され、第1負極活物質を含む第1活物質層と、
前記第1活物質層上に形成され、前記第1活物質よりもリチウムイオンに対する電位が高い第2負極活物質を含む第2活物質層と、を有する
リチウムイオン二次電池の製造方法であって、
前記電極箔上に前記第1負極活物質を含む第1ペーストを塗布し、これを乾燥させて、前記第1活物質層を形成する第1活物質層形成工程と、
前記第1活物質層上に、炭素化合物からなる炭素化合物層を形成する炭素化合物層形成工程と、
前記炭素化合物層上に前記第2負極活物質を含む第2ペーストを塗布し、これを乾燥させて、前記第2活物質層を形成する第2活物質層形成工程と、
前記第2活物質層形成工程の後、前記炭素化合物層の前記炭素化合物を炭化させる炭化工程と、備える
リチウムイオン二次電池の製造方法。 - 請求項1に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、
前記第1ペーストは、第1結着剤を含み、
前記第2ペーストは、第2結着剤を含み、
前記炭化工程は、
前記第1結着剤及び前記第2結着剤のいずれの分解温度よりも低い温度で、前記炭素化合物を炭化させる工程である
リチウムイオン二次電池の製造方法。 - 請求項2に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、
前記第1結着剤及び前記第2結着剤は、いずれもスチレンブタジエンゴムであり、
前記炭化工程は、
250℃以下の温度で前記炭素化合物を炭化させる工程である
リチウムイオン二次電池の製造方法。 - 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、
前記炭素化合物は、カルボキシメチルセルロースであり、
前記炭化工程は、
170℃以上の温度で前記カルボキシメチルセルロースを炭化させる工程である
リチウムイオン二次電池の製造方法。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、
前記炭素化合物層形成工程は、
前記第1活物質層上に前記炭素化合物を含む炭素化合物ペーストを塗布し、これを乾燥させて、前記炭素化合物層を形成する工程であり、
前記炭素化合物ペーストの粘度は、6000〜8000mPa・sである
リチウムイオン二次電池の製造方法。 - 請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、
前記第2ペーストの粘度は、6000〜8000mPa・sである
リチウムイオン二次電池の製造方法。 - 請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法であって、
前記第1負極活物質は、黒鉛であり、
前記第2負極活物質は、チタン酸リチウムである
リチウムイオン二次電池の製造方法。
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