JP6189024B2 - Battery and battery manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、電池及び電池の製造方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a battery and a method for manufacturing the battery.
ラミネートフィルムを外装部材とする電池の製造方法では、まず、正極、負極及びセパレータからなる電極群と電解液を外装部材に収納し、正極リード及び負極リードの一端部を外装部材の外部に引き出した状態で外装部材を封止する。次いで、正極リードおよび負極リードに端子を当てて充放電や電圧及び抵抗の検査をする工程が行なわれるのが通常である。 In the method of manufacturing a battery using a laminate film as an exterior member, first, an electrode group including a positive electrode, a negative electrode, and a separator and an electrolyte solution are housed in the exterior member, and one end of the positive electrode lead and the negative electrode lead is drawn out of the exterior member. The exterior member is sealed in a state. Then, a process of charging / discharging and inspecting voltage and resistance by applying a terminal to the positive electrode lead and the negative electrode lead is usually performed.
ラミネートフィルムが熱溶着される箇所の正極リード及び負極リードには金属接着性フィルムが溶着されており、この金属接着性フィルムとリードの密着性が低いと液漏れやガス透過などを引き起こすため、金属接着性フィルムとリードの密着性は、電池の信頼性上、重要である。この密着性向上のために、正極リードまたは負極リードの表面に絶縁被膜処理が施されているものがあり、絶縁被膜を有するリードでは充放電時または電圧及び抵抗検査時に、リードと充放電端子または検査器端子との電気的接触が十分でなく、正確な充放電及び検査ができないことがあるという問題がある。 A metal adhesive film is welded to the positive electrode lead and negative electrode lead where the laminate film is thermally welded. If the adhesion between the metal adhesive film and the lead is low, liquid leakage or gas permeation may occur. Adhesiveness between the adhesive film and the leads is important for battery reliability. In order to improve this adhesion, some positive electrode leads or negative electrode leads have an insulating coating applied to the surface. Leads having an insulating coating have a lead and charge / discharge terminal There is a problem that the electrical contact with the tester terminal is not sufficient, and accurate charge / discharge and test may not be possible.
本発明が解決しようとする課題は、電池の充放電時または電圧及び抵抗検査時に接触不良がなく、確実に充放電及び電圧、抵抗の検査ができる電池及び電池の製造方法を提供することを目的とする。 The problem to be solved by the present invention is to provide a battery and a battery manufacturing method capable of reliably inspecting charging / discharging and voltage / resistance without contact failure during charging / discharging or voltage / resistance inspection of the battery. And
実施形態によると、正極及び負極を含む電極群と、外装部材と、正極リードと、負極リードとを備える電池の製造方法が提供される。外装部材は、内面にシーラントを有し、シーラントを用いる熱溶着により内部に電極群が封止されるものである。正極リードは、正極と電気的に接続され、先端部が外装部材の外部に引き出される。負極リードは、負極と電気的に接続され、先端部が外装部材の外部に引き出される。正極リード及び負極リードのうち少なくとも一方のリードは、アルミニウムを含有し、両面が金属接着性フィルムを介して外装部材のシーラントに熱溶着される。また、正極リード及び負極リードのうち少なくとも一方のリードは、金属接着性フィルムと接する表面及び先端面にアルミナを含む絶縁被膜が形成される。金属接着性フィルムと接する表面の絶縁被膜の厚さは、少なくとも一方のリードの先端面のものに比して厚い。少なくとも一方のリードの先端面は、リード両面のどちらか一方に対して傾斜している。先端面の絶縁被膜の厚さは1nm以下(0nmを含まず)である。電池組立後の充放電または検査は、少なくとも一方のリードの先端面に端子を電気的接触させて行われる。 According to the embodiment, a method for manufacturing a battery including an electrode group including a positive electrode and a negative electrode, an exterior member, a positive electrode lead, and a negative electrode lead is provided. The exterior member has a sealant on the inner surface, and the electrode group is sealed inside by heat welding using the sealant. The positive electrode lead is electrically connected to the positive electrode, and the leading end is drawn out of the exterior member. The negative electrode lead is electrically connected to the negative electrode, and the leading end is drawn out of the exterior member. At least one of the positive electrode lead and the negative electrode lead contains aluminum, and both surfaces are thermally welded to the sealant of the exterior member via the metal adhesive film. In addition, at least one of the positive electrode lead and the negative electrode lead has an insulating coating containing alumina on a surface in contact with the metal adhesive film and a tip surface . The thickness of the insulating coating on the surface in contact with the metal adhesive film is thicker than that of the tip surface of at least one of the leads. The tip surface of at least one of the leads is inclined with respect to either one of the both surfaces of the lead. The thickness of the insulating coating on the front end face is 1 nm or less (not including 0 nm). Charging / discharging or inspection after battery assembly is performed by bringing a terminal into electrical contact with the tip surface of at least one lead.
また、実施形態によれば、正極及び負極を含む電極群と、外装部材と、正極リードと、負極リードとを備える電池が提供される。外装部材は、内面にシーラントを有し、シーラントを用いる熱溶着により内部に電極群が封止されるものである。正極リードは、正極と電気的に接続され、先端部が外装部材の外部に引き出される。負極リードは、負極と電気的に接続され、先端部が外装部材の外部に引き出される。正極リード及び負極リードのうち少なくとも一方のリードは、アルミニウムを含有し、両面が金属接着性フィルムを介して外装部材のシーラントに熱溶着される。また、正極リード及び負極リードのうち少なくとも一方のリードは、金属接着性フィルムと接する表面にアルミナを含む絶縁被膜が形成される。さらに、正極リード及び負極リードのうち少なくとも一方のリードは、絶縁被膜の厚さ以下であり、1nm以下(0nmを含まず)の厚さのアルミナを含む絶縁被膜が形成された先端面を有する。少なくとも一方のリードの先端面は、リード両面のどちらか一方に対して傾斜している。 In addition, according to the embodiment, a battery including an electrode group including a positive electrode and a negative electrode, an exterior member, a positive electrode lead, and a negative electrode lead is provided. The exterior member has a sealant on the inner surface, and the electrode group is sealed inside by heat welding using the sealant. The positive electrode lead is electrically connected to the positive electrode, and the leading end is drawn out of the exterior member. The negative electrode lead is electrically connected to the negative electrode, and the leading end is drawn out of the exterior member. At least one of the positive electrode lead and the negative electrode lead contains aluminum, and both surfaces are thermally welded to the sealant of the exterior member via the metal adhesive film. In addition, at least one of the positive electrode lead and the negative electrode lead has an insulating coating containing alumina on a surface in contact with the metal adhesive film. Furthermore, at least one of the positive electrode lead and the negative electrode lead has a tip surface on which an insulating film containing alumina having a thickness of 1 nm or less (not including 0 nm) is formed. The tip surface of at least one of the leads is inclined with respect to either one of the both surfaces of the lead.
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
第1の実施形態の電池の製造方法は、組立工程と、充放電工程と、検査工程とを含む。組立工程では、正極及び負極を含む電極群と、電解液と、正極リードと、負極リードと、外装部材とを含む電池を組み立てる。充放電工程では、初充放電、容量確認のために必要な充放電が行われる。検査工程では、電圧及び抵抗の検査が行われる。まず、組立工程を図1〜図3を参照して説明する。
(First embodiment)
The battery manufacturing method of the first embodiment includes an assembly process, a charge / discharge process, and an inspection process. In the assembly process, a battery including an electrode group including a positive electrode and a negative electrode, an electrolytic solution, a positive electrode lead, a negative electrode lead, and an exterior member is assembled. In the charge / discharge process, charge / discharge necessary for initial charge / discharge and capacity confirmation is performed. In the inspection process, voltage and resistance are inspected. First, the assembly process will be described with reference to FIGS.
図1に示す電池は、非水電解質電池である。ラミネートフィルム製の外装部材1内には、電極群2が収納されている。ラミネートフィルムには、例えば、シーラント層と樹脂層との間に金属層が配置されたラミネートフィルムを使用することができる。シーラント層が外装部材1の内面に位置することによって、シーラント層を用いる熱溶着によって外装部材1の各辺を封止することができる。封止する辺は図1のような三辺に限らず、例えば四辺にすることも可能である。図1の1aは、熱溶着によって封止された部分を示す。シーラント層は、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)等の熱可塑性樹脂から形成される。金属層は、アルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔であることが好ましい。また、樹脂層は、金属層を補強するためのものであり、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの高分子から形成することができる。なお、アルミニウム含有ラミネートフィルムの構造例として、ナイロン/アルミニウム/ポリエチレン(またはポリプロピレン)の層構造が挙げられる。ナイロン層の外側にポリエチレンテレフタレート層がある場合もある。
The battery shown in FIG. 1 is a nonaqueous electrolyte battery. An
短冊状の正極リード3及び負極リード4は、先端部が、外装部材1の一辺(例えば短辺)に位置する熱溶着部1aを通して外部に引き出されている。電極群2は、特に限定されるものではないが、例えば、図2に示すように、帯状の正極5と帯状の負極6をその間にセパレータ7を介在させ、扁平形状に捲回したものである。正極リード3は正極5と電気的に接続されており、負極リード4は負極6と電気的に接続されている。電解液(図示しない)は、電極群2に保持されている。
The strip-shaped
正極リード3及び負極リード4は、それぞれ、両面に絶縁被膜8(以下、第1の絶縁被膜8とする)が形成されている。正極リード3及び負極リード4をアルミニウムまたはアルミニウム合金から形成する場合、第1の絶縁被膜8には、例えば、アルミナ膜が使用される。金属接着性フィルム9は、正極リード3及び負極リード4それぞれの両面の第1の絶縁被膜8上に形成され、外装部材1の内面のシーラント層と接する。正極リード3及び負極リード4は、金属接着性フィルム9及びシーラント層による熱溶着によって外装部材1の一辺(例えば短辺)に固定されている。金属接着性フィルム9は、例えば、酸変性ポリオレフィンフィルム(酸変性ポリプロピレン)等を挙げることができる。
Each of the
図3に示すように、正極リード3及び負極リード4の先端面3a,4aには、金属(アルミニウム)が露出しているか、あるいは第1の絶縁被膜8よりも薄い絶縁被膜(以下、第2の絶縁被膜とする)が形成されている。第2の絶縁被膜は、第1の絶縁被膜8と同じ種類のものからなり、例えば、アルミナ膜が使用される。第1の絶縁被膜8の厚さは、第2の絶縁被膜の厚さに比して厚い。第2の絶縁被膜の厚さを1nm以下(0nmを含む)にすることが望ましい。また、第1の絶縁被膜8の厚さは、500nm以上にすることが望ましい。第1,第2の絶縁被膜の厚さは、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)によって測定することが可能である。
As shown in FIG. 3, metal (aluminum) is exposed on the end faces 3 a and 4 a of the
正極リード3及び負極リード4の厚みは、それぞれ、0.05mm以上0.5mm以下の範囲にすることができる。この範囲にすることにより、リードとして必要な強度を確保しつつ、外装部材1の封止性を良好にすることができる。また、リードを切断するときに切断による表面の絶縁被膜のダレが発生し、切断面の金属面がダレにより隠れることを避けるため、リードの厚みは、0.19mm以上が望ましい。
The thicknesses of the
正極リード3及び負極リード4は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等のリード材料の両面に第1の絶縁被膜8を形成した後、リード材料を所望の形状に切断することによって得られる。切断面には、第1の絶縁被膜8が形成されていない新たな金属面が露出する。その後、切断面には、多くの場合、自然酸化によって第2の絶縁被膜が生成するが、第1の絶縁被膜8よりも薄いため、切断面を正極リード3及び負極リード4の先端面3a,4aとして使用することができる。
The
電池組立後、初充放電、次いで、容量確認が行われる。この工程では、図3に示すように、正極リード3及び負極リード4の先端面3a,4aそれぞれに、電圧測定のための第1の端子10及び電流を電池に流すための第2の端子11(充放電端子)を電気的に接触させ、電圧測定を行いつつ、電流を流すことにより充放電が行われる。正極リード3及び負極リード4の先端面3a,4aには、第2の絶縁被膜が形成されているが、第1の絶縁被膜8よりも薄いため、第1,第2の端子10,11との電気的接触が良好になり、充放電を効率良く行うことができる。これにより、電池に大きな電流を流すことができるため、電池容量の大きい電池の充放電も容易になる。なお、初充放電後、容量確認前にエージングを行っても良い。
After battery assembly, initial charge / discharge and then capacity check are performed. In this step, as shown in FIG. 3, a
容量確認後、電圧及び抵抗の検査が行われる。検査工程は、図3に示すように、正極リード3及び負極リード4の先端面3a,4aそれぞれに、第1の端子10及び第2の端子11(検査器端子)を電気的に接触させることにより行われる。正極リード3及び負極リード4の先端面3a,4aと第1,第2の端子10,11との電気的接触が良好であるため、検査精度を高めることができる。
After checking the capacity, the voltage and resistance are inspected. In the inspection process, as shown in FIG. 3, the
その後、必要に応じて出荷前充電を行うことにより、非水電解質電池が得られる。この出荷前充電も、第1,第2の端子10,11を正極リード3及び負極リード4の先端面3a,4aに電気的に接触させて行うことが望ましい。
Then, a non-aqueous electrolyte battery is obtained by performing pre-shipment charging as necessary. This pre-shipment charging is also desirably performed by bringing the first and
なお、図1〜図3では、正極及び負極のリード双方に絶縁被膜を形成したが、負極リードに銅を使用する場合には、正極リードのみ絶縁被膜を形成することも可能である。また、外装部材の形状は矩形に限らず、正方形等にすることも可能である。正極リードや負極リードを引き出す辺も短辺に限らず、長辺にすることも可能である。正負極リードは、同じ辺から引き出す場合に限定されず、一辺から正極リード、他辺から負極リードを引き出すことができる。この場合、正極リードを引き出す方向を、負極リードを引き出す方向と反対向きにしても良い。さらに、電極群の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、正極と負極をその間にセパレータを介在させながら交互に積層した積層型にすることも可能である。 In FIGS. 1 to 3, an insulating film is formed on both the positive electrode and the negative electrode lead. However, when copper is used for the negative electrode lead, the insulating film can be formed only on the positive electrode lead. Further, the shape of the exterior member is not limited to a rectangle, and may be a square or the like. The side from which the positive electrode lead or the negative electrode lead is drawn out is not limited to the short side, and may be a long side. The positive and negative electrode leads are not limited to being drawn from the same side, and the positive electrode lead can be drawn from one side and the negative electrode lead can be drawn from the other side. In this case, the direction in which the positive lead is drawn out may be opposite to the direction in which the negative lead is drawn. Furthermore, the shape of the electrode group is not particularly limited, and for example, a stacked type in which the positive electrode and the negative electrode are alternately stacked with a separator interposed therebetween may be used.
以上説明した第1の実施形態によれば、電池組立後の充放電または検査を、正極リード及び負極リードの少なくとも一方のリードの先端面に端子を電気的接触させて行う。先端面には、リードの両面に形成された絶縁被膜の厚さ以下(0を含む)の絶縁被膜が形成されているため、リードと端子との電気的接触が良好になり、充放電及び検査を確実に行うことが可能となる。また、充放電時のリードとの電気的接触が良好になることから、大きな電流を流すことができるため、電池容量の大きい電池の充放電も容易になる。 According to the first embodiment described above, charge / discharge or inspection after battery assembly is performed by bringing a terminal into electrical contact with the distal end surface of at least one of the positive electrode lead and the negative electrode lead. On the tip, an insulating coating of less than (including 0) the thickness of the insulating coating formed on both sides of the lead is formed, so that the electrical contact between the lead and the terminal is good, and charge / discharge and inspection Can be reliably performed. In addition, since the electrical contact with the lead during charging / discharging is good, a large current can be passed, so that charging / discharging of a battery having a large battery capacity is facilitated.
(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る電池は、正極リード及び負極リードの少なくとも一方のリードとして、両面が金属接着性フィルムを介して外装部材のシーラントに熱溶着され、金属接着性フィルムと接する表面に絶縁被膜が形成され、かつ絶縁被膜の厚さ以下(0を含む)の絶縁被膜が形成された傾斜面を有するものを用いる。
(Second Embodiment)
In the battery according to the second embodiment, as a lead of at least one of a positive electrode lead and a negative electrode lead, both surfaces are thermally welded to a sealant of an exterior member via a metal adhesive film, and an insulating coating is formed on a surface in contact with the metal adhesive film And having an inclined surface on which an insulating film having a thickness equal to or less than the thickness of the insulating film (including 0) is formed.
第2の実施形態に係る電池は、正負極リード3,4が傾斜面を有すること以外は、図1〜図2に示す電池と同様な構成を有する。図4(a),(b)に示すように、正負極リード3,4は、両面に第1の絶縁被膜8が形成され、かつ先端面3a,4aが傾斜している。傾斜した先端面3a,4aは、正負極リード3,4の先端を斜めに切断することにより得られる。このため、正極リード3及び負極リード4の先端面3a,4aには、金属(アルミニウム)が露出しているか、あるいは第1の絶縁被膜8よりも薄い第2の絶縁被膜が自然酸化により形成されている。傾斜角度は、特に限定されるものではなく、90度を除いたあらゆる角度に設定可能である。
The battery according to the second embodiment has the same configuration as the battery shown in FIGS. 1 to 2 except that the positive and negative electrode leads 3 and 4 have inclined surfaces. As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the positive and
また、正極リード3及び負極リード4の先端面3a,4aは、全体が傾斜している必要はなく、例えば、図5に例示されるように、一部が垂直で、残りが傾斜している形状にすることも可能である。
Further, the tip surfaces 3a and 4a of the
なお、図4〜図5では、正極及び負極のリード双方に絶縁被膜を形成したが、負極リードに銅を使用する場合には、正極リードのみ絶縁被膜を形成することも可能である。 4 to 5, the insulating coating is formed on both the positive electrode and the negative electrode lead. However, when copper is used for the negative electrode lead, the insulating coating can be formed only on the positive electrode lead.
第2の実施形態によると、正極リード及び負極リードの少なくとも一方のリードとして、金属接着性フィルムと接する表面を覆う絶縁被膜の厚さ以下(0を含む)の絶縁被膜を有する傾斜面を持つものを用いる。この傾斜面に充放電または検査器用の端子を電気的に接触させて充放電または検査を行うことにより、リードと端子との電気的接続が良好になるため、充放電及び検査を確実に行うことが可能となる。また、傾斜面とすることで、第1の絶縁被膜で覆われていない部分の金属部の面積が大きくなり、充放電または検査器用の端子をリード表面に対して押し当てることが容易になる。さらに、充放電時にリードとの電気的接触面積が大きくなり、大きな電流を流すことができるため、電池容量の大きい電池の充放電も容易になる。 According to the second embodiment, at least one of the positive electrode lead and the negative electrode lead has an inclined surface having an insulating film equal to or less than the thickness of the insulating film covering the surface in contact with the metal adhesive film (including 0). Is used. The electrical connection between the lead and the terminal is improved by bringing the terminal for charging / discharging or inspecting device into electrical contact with this inclined surface, so that the electrical connection between the lead and the terminal is good. Is possible. Moreover, by setting it as an inclined surface, the area of the metal part of the part which is not covered with the 1st insulating film becomes large, and it becomes easy to press the terminal for charging / discharging or a test device with respect to a lead surface. Furthermore, since the area of electrical contact with the lead increases during charging and discharging, and a large current can flow, charging and discharging of a battery having a large battery capacity is facilitated.
以下、第1〜第2の実施形態で用いることが可能な正極、負極、セパレータ及び電解液について説明する。 Hereinafter, the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the electrolytic solution that can be used in the first to second embodiments will be described.
正極は、例えば、正極活物質を含むスラリーをアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる集電体に塗着することにより作製される。正極活物質としては、特に限定されるものではないが、リチウムを吸蔵放出できる酸化物や硫化物、ポリマーなどが使用できる。好ましい活物質としては、高い正極電位が得られるリチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウム燐酸鉄等が挙げられる。また、負極は、負極活物質を含むスラリーをアルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔からなる集電体に塗着することにより作製される。負極活物質としては、特に限定されるものではないが、リチウムを吸蔵放出できる金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、合金等が使用でき、好ましくは、リチウムイオンの吸蔵放出電位が金属リチウム電位に対して0.4V以上貴となる物質である。このようなリチウムイオン吸蔵放出電位を有する負極活物質は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金とリチウムとの合金反応を抑えられることから、負極集電体および負極関連構成部材へのアルミニウムもしくはアルミニウム合金の使用を可能とする。たとえば、チタン酸化物、リチウムチタン酸化物、タングステン酸化物、アモルファススズ酸化物、スズ珪素酸化物、酸化珪素などがあり、中でもリチウムチタン複合酸化物が好ましい。セパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物等を用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー、セルロース等を挙げることができる。 The positive electrode is produced, for example, by applying a slurry containing a positive electrode active material to a current collector made of an aluminum foil or an aluminum alloy foil. Although it does not specifically limit as a positive electrode active material, The oxide, sulfide, polymer, etc. which can occlude / release lithium can be used. Preferable active materials include lithium manganese composite oxide, lithium nickel composite oxide, lithium cobalt composite oxide, lithium iron phosphate, and the like that can obtain a high positive electrode potential. The negative electrode is produced by applying a slurry containing a negative electrode active material to a current collector made of an aluminum foil or an aluminum alloy foil. The negative electrode active material is not particularly limited, and metal oxides, metal sulfides, metal nitrides, alloys, and the like that can occlude and release lithium can be used. Preferably, the lithium ion occlusion and release potential is metal lithium. It is a substance that becomes noble 0.4V or more with respect to the potential. Since the negative electrode active material having such a lithium ion storage / release potential can suppress the alloy reaction between aluminum or an aluminum alloy and lithium, it is possible to use aluminum or an aluminum alloy for a negative electrode current collector and a negative electrode related component. And For example, there are titanium oxide, lithium titanium oxide, tungsten oxide, amorphous tin oxide, tin silicon oxide, silicon oxide, etc. Among them, lithium titanium composite oxide is preferable. As the separator, a microporous film, a woven fabric, a non-woven fabric, a laminate of the same material or different materials among these can be used. Examples of the material for forming the separator include polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene copolymer, and cellulose.
電解液は、非水溶媒に電解質(例えば、リチウム塩)を溶解させることにより調製された非水電解液が用いられる。非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、γ−ブチロラクトン(γ−BL)、スルホラン、アセトニトリル、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、2種以上混合して使用してもよい。電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ過リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)等のリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、2種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、0.2mol/L〜3mol/Lとすることが望ましい。 As the electrolytic solution, a nonaqueous electrolytic solution prepared by dissolving an electrolyte (for example, lithium salt) in a nonaqueous solvent is used. Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), γ-butyrolactone (γ -BL), sulfolane, acetonitrile, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, dimethyl ether, tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran and the like. Nonaqueous solvents may be used alone or in combination of two or more. Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium arsenic hexafluoride (LiAsF 6 ), and trifluorometa. A lithium salt such as lithium sulfonate (LiCF 3 SO 3 ) can be given. The electrolyte may be used alone or in combination of two or more. The amount of electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is desirably 0.2 mol / L to 3 mol / L.
なお、実施形態では、電池の種類を非水電解質電池にしたが、これに限らず、アルカリ電池等にも適用可能である。電極群の数は、1個または2個以上にすることができる。また、実施形態の電池を一つまたは複数と、充放電制御回路とを備えた電池パックを構成することもできる。 In the embodiment, the type of the battery is a non-aqueous electrolyte battery. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to an alkaline battery or the like. The number of electrode groups can be one or more. In addition, a battery pack including one or a plurality of the batteries of the embodiment and a charge / discharge control circuit can be configured.
以下に実施例を説明する。 Examples will be described below.
(実施例1)
図1に示す構造の非水電解質電池を以下に説明する方法で製造した。
Example 1
A nonaqueous electrolyte battery having the structure shown in FIG. 1 was produced by the method described below.
<正極の作製工程>
正極活物質としてリチウムコバルト酸化物(LiCoO2)粉末90重量%、アセチレンブラック3重量%、グラファイト3重量%、及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)4重量%を、N−メチルピロリドン(NMP)に加えて混合し、スラリーを調製した。このスラリーを厚さ12μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥後、プレス工程を経て正極5を作製した。
<Production process of positive electrode>
As a positive electrode active material, 90% by weight of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) powder, 3% by weight of acetylene black, 3% by weight of graphite, and 4% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) are added to N-methylpyrrolidone (NMP). Mix to prepare a slurry. This slurry was applied to both surfaces of a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 12 μm, dried, and then subjected to a pressing process to produce a
<負極の作製工程>
負極活物質としてスピネル構造を有するリチウムチタン酸化物(Li4Ti5O12)の粉末95重量%と、導電剤としてのアセチレンブラック2.5重量%と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)2.5重量%とを、N−メチルピロリドン(NMP)溶液に加えて混合し、スラリーを調製した。このスラリーを厚さが12μmのアルミ箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥し、プレス工程を経て負極を作製した。
<Negative electrode fabrication process>
95% by weight of lithium titanium oxide (Li 4 Ti 5 O 12 ) powder having a spinel structure as a negative electrode active material, 2.5% by weight of acetylene black as a conductive agent, and 2.5% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) % Was added to the N-methylpyrrolidone (NMP) solution and mixed to prepare a slurry. This slurry was applied to both sides of a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 12 μm, dried, and a negative electrode was produced through a pressing process.
<電極群の作製工程>
正極5と負極6とをその間に厚さ20μmのポリエチレン製多孔質フィルムからなるセパレータ7を介在させつつ、扁平の渦巻き状に捲回した後、加圧成形を施すことにより、図2に示す電極群2を得た。
<Production process of electrode group>
The
<リードの接合工程>
正極リード3及び負極リード4として、一部が金属接着性フィルム(酸変性ポリプロピレンフィルム)9で覆われた、厚み0.4mm、幅20mmの純アルミニウム(純度が99.90%)をリール状で用意し、長さ40mmで垂直に切断した後、各々を正極及び負極に超音波溶着法で接合した。
<Lead joining process>
As the
なお、正極リード3、負極リード4のアルミニウムの断面のSEM観察をした結果、表面に0.5μmの第1の絶縁被膜8(アルミナ膜)が存在していることと、先端面3a,4aに厚さ1nmの第2の絶縁被膜(アルミナ膜)が存在していることが確認された。
In addition, as a result of SEM observation of the cross section of the aluminum of the
<非水電解質の調製工程>
エチレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート(MEC)の混合溶媒(混合体積比率1:2)に六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1.0モル/Lの濃度で溶解して非水電解質を調製した。
<Nonaqueous electrolyte preparation process>
Non-aqueous electrolyte by dissolving lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) at a concentration of 1.0 mol / L in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) (mixing volume ratio 1: 2). Was prepared.
<封止工程>
ナイロン/アルミニウム/無延伸ポリプロピレンの層構造を有する厚さが0.11mmのラミネートフィルムからなる外装部材に、電極群を収納し、正極リード3及び負極リード4を外装部材1から20mm露出させた。正極リード3及び負極リード4それぞれの両面と外装部材1内面との間には、金属接着性フィルム9を介在させた。外装部材の各辺のうち、正負極リード3,4が延出した一辺と、正極リード3及び負極リード4が延出していない一辺についてヒートシールを行った。ついで、ヒートシールをしていない残りの一辺から非水電解質を注入し、電極群に非水電解質を含浸させた。次いで、残りの一辺をヒートシールにより接合することにより、外装部材を封止し、図1に示す構造の非水電解質二次電池を得た。
<Sealing process>
The electrode group was housed in an exterior member made of a laminate film having a layer structure of nylon / aluminum / unstretched polypropylene and having a thickness of 0.11 mm, and the
<充放電工程>
電解液の注入密封後に正極リード3と負極リード4の間の電圧を測定しながら、正極リード3と負極リード4の間に電流を流して、初期の充電をした後、放電容量を測定し、非水電解質電池を得た。その際、充放電は4端子法で測定するために、正極リード3および負極リード4それぞれの先端面3a,4aに垂直に電圧端子(第1の端子)10と電流端子(第2の端子)11をバネにより確実に電気的接触ができるように押し当てた。
<Charging / discharging process>
While measuring the voltage between the
放電容量の下限規格は1.505Ahであり、同様の電池を100個作製したときの放電容量不良個数を集計した。その結果を下記表1に示す。 The lower limit specification of the discharge capacity is 1.505 Ah, and the number of defective discharge capacities when 100 similar batteries were produced was tabulated. The results are shown in Table 1 below.
(実施例2)
正極リード3及び負極リード4の先端面3a,4aを長さ0.8mmの斜断面とした以外は、実施例1と同様に作製し、放電容量不良個数を集計した。
(Example 2)
Except that the front end surfaces 3a and 4a of the
(比較例)
充放電工程において、正極リード3及び負極リード4の表面の第1の絶縁被膜8の表面に垂直に充放電の電圧端子(第1の端子)10と電流端子(第2の端子)11を押し当てた以外は、実施例1と同様に作製し、放電容量不良個数を集計した。
(Comparative example)
In the charge / discharge process, the charge / discharge voltage terminal (first terminal) 10 and the current terminal (second terminal) 11 are pushed perpendicularly to the surface of the first insulating
(放電容量不良個数)
表1に、実施例1、2及び比較例について、それぞれ電池100個作製したときの放電容量不良個数を示す。
Table 1 shows the number of defective discharge capacities when 100 batteries were produced for Examples 1 and 2 and Comparative Example.
表1に示すように、比較例では、放電容量不良が発生しており、その中には、11個充電されていないものがあった。実施例1および実施例2では放電容量不良が発生しなかった。電極群は全て同様に作製しているため、比較例の不良は正極リード3及び負極リード4と、充放電の電流端子11及び電圧端子10の接触不良によるものと思われる。
As shown in Table 1, in the comparative example, discharge capacity failure occurred, and some of them were not charged. In Example 1 and Example 2, no defective discharge capacity occurred. Since all the electrode groups are manufactured in the same manner, the defect in the comparative example is considered to be due to the contact failure between the
また、実施例1,2の充放電曲線を図6に、比較例の充放電曲線を図7に示す。図7に示す通り、比較例の容量規格に達している電池の充放電中の(時間−電圧)曲線または(時間−電流)曲線は、途中で、電圧あるいは電流が急に増減するような非連続な挙動が見られている。一方、図6に示すように、実施例1および実施例2の充放電曲線は、連続的であり正常な挙動を示していた。 Moreover, the charging / discharging curve of Example 1, 2 is shown in FIG. 6, and the charging / discharging curve of a comparative example is shown in FIG. As shown in FIG. 7, the (time-voltage) curve or the (time-current) curve during charging / discharging of the battery that has reached the capacity specification of the comparative example is such that the voltage or current suddenly increases or decreases in the middle. Continuous behavior is seen. On the other hand, as shown in FIG. 6, the charge / discharge curves of Example 1 and Example 2 were continuous and exhibited normal behavior.
以上説明した少なくとも一つの実施形態及び実施例の電池の製造方法によれば、正極リード及び負極リードの少なくとも一方のリードの端面に、リード両面に形成された絶縁被膜の厚さ以下(0を含む)の絶縁被膜が形成されているため、リードと端子との電気的接触が良好になり、充放電及び検査を確実に行うことが可能となる。 According to the battery manufacturing method of at least one embodiment and example described above, the end face of at least one of the positive electrode lead and the negative electrode lead has a thickness equal to or less than the thickness of the insulating coating formed on both surfaces of the lead (including 0). ) Is formed, the electrical contact between the lead and the terminal is improved, and charging / discharging and inspection can be reliably performed.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
正極及び負極を含む電極群と、
内面にシーラントを有し、前記シーラントを用いる熱溶着により内部に前記電極群が封止される外装部材と、
前記正極と電気的に接続され、先端部が前記外装部材の外部に引き出された正極リードと、
前記負極と電気的に接続され、先端部が前記外装部材の外部に引き出された負極リードとを含む電池の製造方法であって、
前記正極リード及び前記負極リードのうち少なくとも一方のリードは、両面が金属接着性フィルムを介して前記外装部材の前記シーラントに熱溶着され、前記金属接着性フィルムと接する表面に絶縁被膜が形成され、前記絶縁被膜の厚さは前記少なくとも一方のリードの先端面のものに比して厚く、
電池組立後の充放電または検査を、前記少なくとも一方のリードの前記先端面に端子を電気的接触させて行うことを特徴とする電池の製造方法。
[2]
前記少なくとも一方のリードはアルミニウムを含有し、前記絶縁被膜はアルミナを含むことを特徴とする[1]記載の電池の製造方法。
[3]
前記少なくとも一方のリードは、両面に絶縁被膜が形成されたリード材料を切断することにより得られ、切断面を前記少なくとも一方のリードの前記先端面として用いることを特徴とする[2]記載の電池の製造方法。
[4]
前記先端面の絶縁被膜の厚さは1nm以下(0nmを含む)であることを特徴とする[2]記載の電池の製造方法。
[5]
正極及び負極を含む電極群と、
内面にシーラントを有し、前記シーラントを用いる熱溶着により内部に前記電極群が封止される外装部材と、
前記正極と電気的に接続され、先端部が前記外装部材の外部に引き出された正極リードと、
前記負極と電気的に接続され、先端部が前記外装部材の外部に引き出された負極リードとを含む電池であって、
前記正極リード及び前記負極リードのうち少なくとも一方のリードは、両面が金属接着性フィルムを介して前記外装部材の前記シーラントに熱溶着され、前記金属接着性フィルムと接する表面に絶縁被膜が形成され、かつ前記絶縁被膜の厚さ以下(0を含む)の絶縁被膜が形成された傾斜面を有することを特徴とする電池。
[6]
前記少なくとも一方のリードの厚さは0.19mm以上であることを特徴とする[5]に記載の電池。
[7]
前記傾斜面の絶縁被膜の厚さは1nm以下(0nmを含む)であることを特徴とする[5]または[6]いずれか1項記載の電池。
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
[1]
An electrode group including a positive electrode and a negative electrode;
An exterior member having a sealant on the inner surface and in which the electrode group is sealed by heat welding using the sealant;
A positive electrode lead electrically connected to the positive electrode and having a leading end drawn out of the exterior member;
A battery manufacturing method including a negative electrode lead electrically connected to the negative electrode and having a tip portion drawn out of the exterior member,
At least one of the positive electrode lead and the negative electrode lead has both surfaces thermally bonded to the sealant of the exterior member via a metal adhesive film, and an insulating film is formed on the surface in contact with the metal adhesive film, The insulating coating is thicker than the tip of the at least one lead,
A method of manufacturing a battery, wherein charging / discharging or inspection after battery assembly is performed by bringing a terminal into electrical contact with the tip surface of the at least one lead.
[2]
The battery manufacturing method according to [1], wherein the at least one lead contains aluminum, and the insulating coating contains alumina.
[3]
The battery according to [2], wherein the at least one lead is obtained by cutting a lead material having an insulating film formed on both sides, and the cut surface is used as the tip surface of the at least one lead. Manufacturing method.
[4]
[2] The method for producing a battery according to [2], wherein the thickness of the insulating coating on the tip surface is 1 nm or less (including 0 nm).
[5]
An electrode group including a positive electrode and a negative electrode;
An exterior member having a sealant on the inner surface and in which the electrode group is sealed by heat welding using the sealant;
A positive electrode lead electrically connected to the positive electrode and having a leading end drawn out of the exterior member;
A battery including a negative electrode lead electrically connected to the negative electrode and having a leading end drawn out of the exterior member;
At least one of the positive electrode lead and the negative electrode lead has both surfaces thermally bonded to the sealant of the exterior member via a metal adhesive film, and an insulating film is formed on the surface in contact with the metal adhesive film, And a battery having an inclined surface on which an insulating film having a thickness equal to or smaller than the thickness of the insulating film (including 0) is formed.
[6]
The battery according to [5], wherein the thickness of the at least one lead is 0.19 mm or more.
[7]
The battery according to any one of [5] or [6], wherein the thickness of the insulating coating on the inclined surface is 1 nm or less (including 0 nm).
1…外装部材、1a…溶着部、2…電極群、3…正極リード、4…負極リード、3a,4a…先端面、5…正極、6…負極、7…セパレータ、8…第1の絶縁被膜、9…金属接着性フィルム、10…電圧端子、11…電流端子。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
内面にシーラントを有し、前記シーラントを用いる熱溶着により内部に前記電極群が封止される外装部材と、
前記正極と電気的に接続され、先端部が前記外装部材の外部に引き出された正極リードと、
前記負極と電気的に接続され、先端部が前記外装部材の外部に引き出された負極リードとを含む電池の製造方法であって、
前記正極リード及び前記負極リードのうち少なくとも一方のリードは、アルミニウムを含有し、両面が金属接着性フィルムを介して前記外装部材の前記シーラントに熱溶着され、前記金属接着性フィルムと接する表面及び先端面にアルミナを含む絶縁被膜が形成され、前記金属接着性フィルムと接する表面の絶縁被膜の厚さは前記少なくとも一方のリードの先端面のものに比して厚く、前記先端面は、前記両面のどちらか一方に対して傾斜しており、
前記先端面の絶縁被膜の厚さは1nm以下(0nmを含まず)であり、
電池組立後の充放電または検査を、前記少なくとも一方のリードの前記先端面に端子を電気的接触させて行う電池の製造方法。 An electrode group including a positive electrode and a negative electrode;
An exterior member having a sealant on the inner surface and in which the electrode group is sealed by heat welding using the sealant;
A positive electrode lead electrically connected to the positive electrode and having a leading end drawn out of the exterior member;
A battery manufacturing method including a negative electrode lead electrically connected to the negative electrode and having a tip portion drawn out of the exterior member,
At least one of the positive electrode lead and the negative electrode lead contains aluminum, both surfaces of which are thermally welded to the sealant of the exterior member via a metal adhesive film, and a surface and a tip in contact with the metal adhesive film An insulating coating containing alumina is formed on the surface, and the thickness of the insulating coating on the surface in contact with the metal adhesive film is thicker than that of the tip surface of the at least one lead, and the tip surface is formed on both surfaces. It is inclined with respect to either one
The thickness of the insulating coating on the tip surface is 1 nm or less (excluding 0 nm),
The discharge or inspection after battery assembly, wherein at least one of the manufacturing method of the terminal on the distal end surface by electrical contact line power selling battery leads.
内面にシーラントを有し、前記シーラントを用いる熱溶着により内部に前記電極群が封止される外装部材と、
前記正極と電気的に接続され、先端部が前記外装部材の外部に引き出された正極リードと、
前記負極と電気的に接続され、先端部が前記外装部材の外部に引き出された負極リードとを含む電池であって、
前記正極リード及び前記負極リードのうち少なくとも一方のリードは、アルミニウムを含有し、両面が金属接着性フィルムを介して前記外装部材の前記シーラントに熱溶着され、前記金属接着性フィルムと接する表面にアルミナを含む絶縁被膜が形成され、かつ前記絶縁被膜の厚さ以下であり、1nm以下(0nmを含まず)の厚さのアルミナを含む絶縁被膜が形成された先端面を有し、前記先端面は、前記両面のどちらか一方に対して傾斜している電池。 An electrode group including a positive electrode and a negative electrode;
An exterior member having a sealant on the inner surface and in which the electrode group is sealed by heat welding using the sealant;
A positive electrode lead electrically connected to the positive electrode and having a leading end drawn out of the exterior member;
A battery including a negative electrode lead electrically connected to the negative electrode and having a leading end drawn out of the exterior member;
At least one of the positive electrode lead and the negative electrode lead contains aluminum, both surfaces of which are thermally welded to the sealant of the exterior member via a metal adhesive film, and alumina on the surface in contact with the metal adhesive film And a tip surface on which an insulating coating containing alumina having a thickness of 1 nm or less (not including 0 nm) is formed. , batteries you are inclined either for one of the two sides.
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