JP6267855B2 - 電極及び電極の製造方法 - Google Patents
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Description
リチウムイオン二次電池は、実際に充放電反応が進行する略四角扁平状の発電要素2が、電解液に浸された状態で電池外装体であるラミネートフィルムの内部に封止された構造を有している。図1は本発明の第1実施形態と比較するための比較例(以下「比較例1」という。)の発電要素2の概略縦断面図、図2は図1に示した破線部の拡大モデル図である。
図5は第1実施形態と比較するための他の比較例(以下「比較例2」という。)の穴加工による穴41を含めた負極3の拡大断面図で、比較例1の図2と置き換わるものである。図2と同一部分には同一符号を付している。
図6は本発明の第1実施形態の穴加工による穴51を含めた負極3の拡大断面図で、比較例1の図2と置き換わるものである。図2と同一部分には同一符号を付している。
銅箔で構成されている負極集電体4の片面に電極スラリーを塗布・乾燥させて負極活物質層5を形成した後に、集電体4の側からドリル加工で穴25を開けると共に集電体4を圧迫して活物質層5内に応力発生部26を形成した負極(電極)を製作した。この負極を実施例1とする。図7は比較例1,2に対応する実施例1の負極のうち応力発生部26を含む断面を光学顕微鏡で撮影し、その撮影したものの概略断面図である。図7に示したように、応力発生部26が活物質層5内に生じていることが確認できる。
銅箔で構成されている負極集電体4の片面に電極スラリーを塗布・乾燥させて負極活物質層5を形成した後に、集電体4の側から四角錐形状の工具を用いた塑性加工で穴25を開けると共に集電体4を圧迫して応力発生部を形成した負極(電極)を製作した。この負極を比較例1,2に対応する実施例2とする。図8、図9は実施例2の負極のうち応力発生部26’、26’’を含む断面を光学顕微鏡で撮影し、その撮影したものの概略断面図である。ここで、図8と図9では穴25の異なる断面を示しているため、応力発生部26’、26’’の形状が相違している。図8、図9に示したように、応力発生部26’ 、26’’が活物質層5内に生じていることが確認できる。
比較例1,2に対応する実施例の定量的な効果を検証するため、図10に示したように試験片1、2を製作した。ここで、図10は試験片1、2の概略構成図である。すなわち、銅箔で構成されている負極集電体61の一方の表面(図10で左面)に凹凸を加工し、凹凸を加工した面に電極スラリーを塗布し乾燥させて負極活物質層62を形成した負極を製作した。その負極を測定機の一部をなすピース63に取り付けて、試験片1(実施例相当試験片)を製作した。上記の凹凸は応力発生部の代用である。一方、負極集電体の表面に凹凸を加工せず、一面に電極スラリーを塗布し乾燥させて負極活物質層を形成した負極を製作した。その負極をピース63に取り付けて、試験片2(従来相当試験片)を製作した。
#2 塑性加工工程
2 発電要素
3 負極(電極)
4 負極集電体(集電体)
5、6 負極活物質層(活物質層)
8 正極(電極)
9 正極集電体(集電体)
10、11 正極活物質層(活物質層)
13 セパレータ
22 ローラ(型)
23 凸部
25、27、29、31 穴
26 応力発生部
41 穴
42 応力発生部
43 先端部
51 穴
52 応力発生部
53 先端部
Claims (4)
- 活物質層が集電体の一方の面と他方の面に形成された状態で前記一方の面に形成された活物質層に円柱状の穴を有し、
前記穴の先にあった集電体は前記他方の面に形成された活物質層の側に開裂し、
前記開裂された集電体の先端は、前記他方の面に形成された活物質層を巻き込むように形成されることで、当該活物質層に対して、前記集電体の先端より前記開裂された集電体の周囲に向かう圧縮応力を発生させる応力発生部を有すると共に、
前記集電体の先端により巻き込まれた活物質層は前記圧縮応力が作用している応力作用部位を有することを特徴とする電極。 - 前記圧縮応力は、前記集電体の先端より前記開裂した集電体の根元に向かうことを特徴とする請求項1に記載の電極。
- 前記集電体の前記他方の面より前記集電体の先端が前記他方の面に形成された活物質層の側に最も突出する部位までの距離は100μm以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の電極。
- 集電体に電極スラリーを塗布して乾燥させることで集電体の一方の面と他方の面に活物質層を形成する活物質層形成工程と、
前記活物質形成工程の後に、前記片側の活物質層の厚さより高い円柱状の凸部を外周に多数設けてある、金型としてのローラを前記活物質層に対して上方からプレスすることによって前記一方の面の活物質層の面方向に円柱状の穴を穿つと共に、前記穴の先にあった集電体の一部が前記他方の面の活物質層の側に開裂し、開裂した集電体が前記他方の面の活物質層に圧縮応力を発生させる応力発生部を形成すると共に、開裂した集電体の先端により巻き込まれた活物質層は前記圧縮応力が作用している応力作用部位を有する塑性加工工程であって、前記凸部の回転に伴い前記凸部の回転方向前面と前記応力発生部とが接触する部位が、前記応力発生部の先端へとずれていきつつ、各接触部位において前記凸部から前記応力発生部に加わる力のうちの上向きの分力が、前記凸部が前記他方の面の活物質層から抜けるときに前記応力発生部の根元から先端へと働き続けることによって、前記応力発生部の先端が前記集電体の側に巻き込んだ形状になる塑性加工工程と、
を含むことを特徴とする電極の製造方法。
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