JP6344745B2 - 電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法 - Google Patents
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Description
また、正極体の最外周部における正極集電体の端縁と、負極体の最外周部における負極集電体の端縁と、の相対位置が、捲回時のテンションの変化や電極長の公差により軸方向に直交する方向における所望の相対位置からずれた場合であっても、正極タブおよび負極タブの軸方向における相対位置がずれることを防止できる。これにより、正極タブおよび負極タブの間隔が設計値から外れることを防止できる。
そして、この電気化学セルにおいて電極体を小型化すると、正極タブと負極タブとが近接して配置されるので、正極体や負極体の端縁に正極タブおよび負極タブを避けて巻崩れ防止用のテープを貼り付けることが困難となるが、本発明によれば、上述したように電極体の巻崩れを容易に防止できる。
したがって、正極タブおよび負極タブの位置ずれを防止できる電気化学セルにおいて、高い信頼性を確保しつつ小型化することができる。
本発明の電気化学セルの製造方法は、正極集電体を有する正極体と、負極集電体を有する負極体と、がセパレータを介して積層された状態で、所定軸回りに捲回された電極体を備え、前記セパレータは、前記正極体および前記負極体よりも前記所定軸の軸方向に突出する突出部を備え、前記電極体は、前記所定軸に直交する方向に重なる前記突出部同士が互いに溶着された溶着部を備え、前記溶着部は、前記軸方向から見て前記突出部の全体が一体化するように溶着された、電気化学セルの製造方法であって、前記電気化学セルは、リチウムイオン二次電池であって、前記セパレータを介して前記正極体および前記負極体を積層した状態で、前記正極体、前記負極体および前記セパレータを前記所定軸回りに捲回する捲回工程と、前記セパレータの前記軸方向の端部を溶着する溶着工程と、を備え、金属箔をレーザーにより切断して前記負極集電体を形成することを特徴とする。
本発明によれば、溶着工程においてセパレータの軸方向の端部を溶着するので、正極体および負極体よりも軸方向に突出し所定軸に直交する方向に重なるセパレータ同士を互いに溶着して溶着部を形成することができる。したがって、上述した電気化学セルを容易に製造できる。また、負極集電体の端面をレーザーによる切断時の加熱により不働態化することができる。これにより、負極集電体の端面にリチウムのデンドライトが生成することを抑制することができるので、デンドライトがセパレータを貫通して正極体と負極体とがショートすることを抑制できる。したがって、信頼性の高い電気化学セルを製造できる。
図1および図2に示すように、電池1は、外装容器2と、電解液等の非水電解質とともに外装容器2に収容された電極体10と、を備えている。
図3から図5に示すように、電極体10は、円柱状に形成されている。電極体10は、電極体本体部11と、正極タブ21と、負極タブ22と、を備えている。電極体本体部11は、正極体12と、負極体13と、一対のセパレータ14と、を備えている。電極体本体部11は、正極体12と負極体13とがセパレータ14を介して積層された状態で捲回軸P(所定軸)回りに捲回されている。これにより、電極体本体部11は、捲回軸Pと直交する径方向(以下、単に「径方向」という。)に正極体12と負極体13とがセパレータ14を介して交互に積層された状態となっている。本実施形態では、電極体本体部11の最外周にはセパレータ14が配置されている。
正極集電体15は、金属箔により矩形状に形成されている。正極集電体15を形成する材料としては、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等を用いることができる。正極集電体15は、その短手方向が捲回軸P(図3参照)の軸方向(以下、単に「軸方向」という。)と一致するように配置されている。
負極集電体18は、金属箔により矩形状に形成されている。負極集電体18を形成する材料としては、例えば銅や銅合金、ニッケル、ステンレス等を用いることができる。負極集電体18の端面は、後述するようにレーザーで金属箔をスリットすることにより形成されているので、酸化して不働態化している。負極集電体18は、長さおよび幅ともに、正極集電体15よりも大きく形成されている。負極集電体18は、その短手方向が軸方向と一致するように配置されている。
最初に、負極体13の製造方法について説明する。
図6は、実施形態の負極体の製造方法の説明図である。なお、図6では、わかりやすくするために負極19にハッチングを付している。
図6に示すように、負極体13は、負極用シート部材30を切断することにより形成される。負極用シート部材30は、上述した負極19が塗工された負極塗工領域R1、および負極19が塗工されていない負極未塗工領域R2を有する金属箔31により形成されている。負極19は、例えばスクリーン印刷等により金属箔31の両面に塗工されている。負極用シート部材30を形成する金属箔は、負極集電体18の基材であって、例えば銅や銅合金、ニッケル、ステンレス等により形成されている。
図7および図8は、実施形態の電極体の製造方法の説明図であって、捲回軸に直交する方向から見た側面図である。なお、図8では、わかりやすくするために溶着部25にハッチングを付している。
電極体10の製造方法は、捲回工程と、溶着工程と、切断工程と、を備えている。
以上により、電極体10の製造が完了する。
ただし、捲回工程で用いるセパレータ14を、完成品の電極体10におけるセパレータ14よりも大きく形成しておくことで、捲回されたセパレータ14における正極体12および負極体13よりも軸方向に突出した部分が大きくなる。これにより、溶着工程を容易に行うことが可能となる。
したがって、正極タブ21および負極タブ22の位置ずれを防止できる電池1において、高い信頼性を確保しつつ小型化することができる。
例えば、上記実施形態においては、電気化学セルの一例として、非水電解質二次電池であるリチウムイオン二次電池を例に挙げて説明したが、これに限定されず、他の非水電解質二次電池や電気二重層キャパシタ、一次電池等に上述した構成を適用することができる。
また、上記実施形態においては、電極体10がセラミック製の外装容器2に収容されているが、これに限定されず、例えばラミネートフィルムにより形成された外装容器、または、金属缶ケースに収容されていてもよい。
Claims (6)
- 正極集電体を有する正極体と、負極集電体を有する負極体と、がセパレータを介して積層された状態で、所定軸回りに捲回された電極体を備え、
前記セパレータは、前記正極体および前記負極体よりも前記所定軸の軸方向に突出する突出部を備え、
前記電極体は、前記所定軸に直交する方向に重なる前記突出部同士が互いに溶着された溶着部を備え、
前記溶着部は、前記軸方向から見て前記突出部の全体が一体化するように溶着され、
前記溶着部は、前記電極体の前記軸方向の両端部に設けられている、
ことを特徴とする電気化学セル。 - 正極集電体を有する正極体と、負極集電体を有する負極体と、がセパレータを介して積層された状態で、所定軸回りに捲回された電極体と、
前記正極体の最外周部の端縁から、前記所定軸の軸方向に直交する方向に沿うように延出する正極タブと、
前記負極体の最外周部の端縁から、前記軸方向に直交する方向に沿うように延出する負極タブと、
を備え、
前記セパレータは、前記正極体および前記負極体よりも前記軸方向に突出する突出部を備え、
前記電極体は、前記所定軸に直交する方向に重なる前記突出部同士が互いに溶着された溶着部を備え、
前記溶着部は、前記軸方向から見て前記突出部の全体が一体化するように溶着されている、
ことを特徴とする電気化学セル。 - 前記正極タブは、前記正極集電体と一体形成され、
前記負極タブは、前記負極集電体と一体形成されている、
ことを特徴とする請求項2に記載の電気化学セル。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の電気化学セルの製造方法であって、
前記セパレータを介して前記正極体および前記負極体を積層した状態で、前記正極体、前記負極体および前記セパレータを前記所定軸回りに捲回する捲回工程と、
前記セパレータの前記軸方向の端部を溶着する溶着工程と、
を備えることを特徴とする電気化学セルの製造方法。 - 前記電気化学セルは、リチウムイオン二次電池であって、
金属箔をレーザーにより切断して前記負極集電体を形成する、
ことを特徴とする請求項4に記載の電気化学セルの製造方法。 - 正極集電体を有する正極体と、負極集電体を有する負極体と、がセパレータを介して積層された状態で、所定軸回りに捲回された電極体を備え、
前記セパレータは、前記正極体および前記負極体よりも前記所定軸の軸方向に突出する突出部を備え、
前記電極体は、前記所定軸に直交する方向に重なる前記突出部同士が互いに溶着された溶着部を備え、
前記溶着部は、前記軸方向から見て前記突出部の全体が一体化するように溶着された、電気化学セルの製造方法であって、
前記電気化学セルは、リチウムイオン二次電池であって、
前記セパレータを介して前記正極体および前記負極体を積層した状態で、前記正極体、前記負極体および前記セパレータを前記所定軸回りに捲回する捲回工程と、
前記セパレータの前記軸方向の端部を溶着する溶着工程と、
を備え、
金属箔をレーザーにより切断して前記負極集電体を形成することを特徴とする電気化学セルの製造方法。
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