JP6623525B2 - Secondary battery, method of manufacturing secondary battery, and assembly of electrode-sealant of secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、二次電池、二次電池の製造方法および二次電池の電極−シール材の組立体に関する。 The present invention relates to a secondary battery, a method of manufacturing the secondary battery, and an assembly of an electrode-sealant of the secondary battery.
二次電池は、電極をセパレータを介して積層して構成される発電要素を有しており、電極の周囲にシール材を配置することで、電極に含まれる活物質の脱落による短絡を抑制している（例えば、特許文献１参照。）。 The secondary battery has a power generation element configured by laminating electrodes with a separator interposed therebetween, and by disposing a sealing material around the electrodes, a short circuit due to falling of an active material included in the electrodes is suppressed. (For example, see Patent Document 1).
しかし、シール材を配置した後で電極を積層する際、セパレータを介して対向する電極の位置合わせが不正確である場合、対向する電極の一方を構成する負極活物質層の反応面から、対向する電極の他方を構成する正極活物質層の反応面が食み出ることにより、電池充電の際に、正極活物質から脱離したＬｉイオンが負極活物質に挿入されず、Ｌｉ金属として析出し、二次電池の寿命が低下する虞がある。そのため、電極の正確な位置合わせ（高度な組立精度）を必要としており、組立時間に時間を要するため、生産性を向上させることが困難である問題を有する。 However, when the electrodes are stacked after disposing the sealing material, if the positioning of the electrodes facing each other via the separator is inaccurate, the reaction surface of the negative electrode active material layer which constitutes one of the electrodes facing the counter electrode may be used. The reaction surface of the positive electrode active material layer that constitutes the other of the electrodes to be exposed protrudes, so that, during battery charging, Li ions desorbed from the positive electrode active material are not inserted into the negative electrode active material and precipitate as Li metal. In addition, the life of the secondary battery may be reduced. For this reason, accurate positioning of the electrodes (high assembly accuracy) is required, and it takes a long time to assemble the electrodes, and thus it is difficult to improve the productivity.
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、良好な生産性を有する二次電池およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the problems associated with the above-described conventional technology, and has as its object to provide a secondary battery having good productivity and a method for manufacturing the same.
上記目的を達成するための本発明の一様相は、電極をセパレータを介して積層してなる発電要素と、前記発電要素の外周部の少なくとも一部を封止するためのシール部と、を有する電池本体部を有する二次電池である。前記電池本体部に含まれる前記シール部の全ては、略同一の外形形状を有し、かつ、前記シール部の各々は、前記電極の外周を取り囲んでいる基部と、前記基部から延長しかつ前記電極の表面と重なり合っている被覆部と、を有する。前記被覆部は、前記電極の表面の一部に入り込むように形成される。前記電極および前記セパレータを積層する積層方向に沿う前記電極の厚みと前記シール部における前記基部の厚みとが同じである。
上記目的を達成するための本発明の別の様相は、電極にシール材が配置された複数の電極−シール材の組立体をセパレータを介して積層し、積層された前記電極−シール材の組立体の前記シール材を熱溶融して形成される二次電池に用いられる電極−シール材の組立体である。該二次電池の電極−シール材の組立体は、電極と、前記電極に配置されたシール材とを有する。前記シール材は、前記電極の外周を取り囲んでいる基部と、前記基部から延長しかつ前記電極の表面と重なり合っている被覆部とを有する。
One embodiment of the present invention for achieving the above object has a power generating element in which electrodes are stacked with a separator interposed therebetween, and a seal portion for sealing at least a part of an outer peripheral portion of the power generating element. It is a secondary battery having a battery body. All of the seal portions included in the battery main body portion have substantially the same external shape, and each of the seal portions extends from the base portion and a base surrounding the outer periphery of the electrode, and A covering portion overlapping the surface of the electrode. The covering portion is formed so as to enter a part of the surface of the electrode. The thickness of the electrode along the laminating direction in which the electrode and the separator are laminated is the same as the thickness of the base in the seal portion.
Another aspect of the present invention for achieving the above object is to stack a plurality of electrode-sealant assemblies in which a sealant is disposed on an electrode via a separator, and to form a stacked electrode-sealant set. An electrode-sealant assembly used in a secondary battery formed by thermally melting the three-dimensional sealant . The electrode-sealant assembly of the secondary battery includes an electrode and a sealant disposed on the electrode. The sealing material has a base surrounding the outer periphery of the electrode, and a covering extending from the base and overlapping the surface of the electrode.
上記目的を達成するための本発明の別の様相は、電極をセパレータを介して積層してなる発電要素と、前記発電要素の外周部の少なくとも一部を封止するためのシール部と、を有する電池本体部を備えている二次電池の製造方法である。前記製造方法は、シール材配置工程、積層工程およびシール部形成工程を有する。シール材配置工程においては、前記シール部を構成することとなるシール材の全ては、略同一の外形形状を有しており、前記シール材の各々が、電極の外周を取り囲んでいる基部と、前記基部から延長しかつ前記電極の表面と重なり合っている被覆部とを有するように、前記電極に配置される。積層工程においては、前記シール材が配置された前記電極は、セパレータを介し、前記シール材の外形が位置合せされるように積層される。シール部形成工程においては、積層された前記シール材を熱溶融することで、前記電極の外周を取り囲んでいる基部と、前記基部から延長しかつ前記電極の表面と重なり合っている被覆部と、を有するシール部が形成される。 Another aspect of the present invention for achieving the above object includes a power generating element in which electrodes are stacked with a separator interposed therebetween, and a seal portion for sealing at least a part of an outer peripheral portion of the power generating element. This is a method for manufacturing a secondary battery including a battery main body having the same. The manufacturing method includes a sealing material arranging step, a laminating step, and a sealing part forming step. In the sealing material arranging step, all of the sealing materials constituting the sealing portion have substantially the same external shape, and each of the sealing materials has a base surrounding the outer periphery of the electrode, The coating is disposed on the electrode so as to have a coating extending from the base and overlapping the surface of the electrode. In the laminating step, the electrodes on which the sealing material is arranged are laminated via a separator such that the outer shape of the sealing material is aligned. In the seal portion forming step, by thermally melting the stacked sealing material, a base portion surrounding the outer periphery of the electrode, and a coating portion extending from the base portion and overlapping the surface of the electrode, Is formed.
本発明の一様相によれば、シール部は、電極の外周を取り囲んでいる基部と、基部から延長しかつ電極の表面と重なり合っている被覆部とを有するシール材が配置された電極を、セパレータを介し、シール材の外形が位置合せされるように積層し、積層されたシール材を熱溶融することによって、形成することが可能である。この際、シール材の全ては、略同一の外形形状を備えており、かつ、シール材の各々の被覆部は、電極の反応面を規制している。したがって、シール材の外形が位置合せされるように積層することにより、製造された二次電池において、セパレータを介して対向する電極の反応面は、ずれることはなく略一致する（反応面の外周はシール材から形成されたシール部の被覆部が存在する）。そのため、積層する際、セパレータを介して対向する電極を正確に位置合わせすること（高度な組立精度）が不要であり、組立時間を短縮化して、生産性を向上させることができる。つまり、良好な生産性を有する二次電池を提供することが可能である。 According to one aspect of the present invention, a seal portion includes an electrode on which a sealing material having a base portion surrounding the outer periphery of the electrode and a coating portion extending from the base portion and overlapping with the surface of the electrode is disposed. Can be formed by laminating the sealing materials so that the outer shapes of the sealing materials are aligned, and then thermally melting the laminated sealing materials. At this time, all of the sealing materials have substantially the same external shape, and each covering portion of the sealing material regulates the reaction surface of the electrode. Therefore, by stacking the sealing materials so that the outer shapes thereof are aligned, in the manufactured secondary battery, the reaction surfaces of the electrodes facing each other via the separator do not shift and substantially match (the outer periphery of the reaction surface). There is a covering portion of a sealing portion formed from a sealing material). Therefore, when laminating, it is not necessary to accurately position the electrodes facing each other via the separator (high assembly accuracy), and it is possible to shorten the assembly time and improve the productivity. That is, a secondary battery having good productivity can be provided.
本発明の別の様相によれば、シール材の全ては、略同一の外形形状を備えており、かつシール材の各々の被覆部は、電極の反応面を規制している。したがって、積層工程において、シール材の外形が位置合せされるように積層することにより、製造された二次電池において、セパレータを介して対向する電極の反応面は、ずれることなく一致する（反応面の外周はシール材から形成されたシール部の被覆部が存在する）。そのため、積層工程において、セパレータを介して対向する電極を正確に位置合わせすること（高度な組立精度）が不要であり、組立時間を短縮化して、生産性を向上させることができる。つまり、良好な生産性を有する二次電池の製造方法を提供することが可能である。 According to another aspect of the invention, all of the seals have substantially the same outer shape, and each coating of the seals regulates the reaction surface of the electrode. Therefore, in the laminating step, by laminating the sealing materials so that the outer shapes thereof are aligned, in the manufactured secondary battery, the reaction surfaces of the electrodes facing each other with the separator interposed therebetween are matched without any shift (reaction surface). Is covered with a sealing portion formed of a sealing material). Therefore, in the laminating step, it is not necessary to accurately align the electrodes facing each other via the separator (high assembly accuracy), and it is possible to shorten the assembly time and improve the productivity. That is, it is possible to provide a method for manufacturing a secondary battery having good productivity.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for the sake of explanation, and may differ from the actual ratios.
図１は、本発明の実施の形態に係る二次電池を説明するための斜視図、図２は、図１に示される二次電池の断面図、図３および図４は、図２に示されるシール部を説明するための断面図および平面図である。 1 is a perspective view for explaining a secondary battery according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the secondary battery shown in FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are shown in FIG. 3A and 3B are a cross-sectional view and a plan view for explaining a seal portion to be used.
本発明の実施の形態に係る二次電池１０は、積層型のリチウムイオン二次電池であり、図１に示されるように、正極集電タブ１２、負極集電タブ１４および外装体１６を有する。 A secondary battery 10 according to an embodiment of the present invention is a stacked-type lithium ion secondary battery, and includes a positive electrode current collecting tab 12, a negative electrode current collecting tab 14, and an exterior body 16, as shown in FIG. .
正極集電タブ１２および負極集電タブ１４は、高導電性部材からなる強電端子であり、外装体１６の内部から外部に向かって延長しており、電流を引き出すために使用される。高導電性部材は、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレススチール、これらの合金である。正極集電タブ１２および負極集電タブ１４は、例えば、耐熱絶縁性の熱収縮チューブにより被覆することで、周辺機器や配線などへの電気的接触を、確実に防止することが好ましい。 The positive electrode current collecting tab 12 and the negative electrode current collecting tab 14 are high-current terminals made of a highly conductive member, extend from the inside of the exterior body 16 to the outside, and are used for extracting a current. The highly conductive member is, for example, aluminum, copper, titanium, nickel, stainless steel, or an alloy thereof. It is preferable that the positive electrode current collecting tab 12 and the negative electrode current collecting tab 14 are covered with, for example, a heat-shrinkable heat-shrinkable tube to reliably prevent electrical contact with peripheral devices, wiring, and the like.
外装体１６は、図２に示されるように、内部に電池本体部１８が配置されており、外部からの衝撃や環境劣化を防止するために使用されており、シート材の外周部の一部または全部を、熱融着により接合することで形成される。 As shown in FIG. 2, the exterior body 16 has a battery body 18 disposed therein and is used to prevent external impact and environmental degradation, and a part of the outer peripheral portion of the sheet material. Alternatively, all of them are formed by joining by heat fusion.
シート材は、軽量化および熱伝導性の観点から、高分子−金属複合ラミネートフィルムから構成されることが好ましい。高分子は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂材料である。金属は、例えば、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属（合金を含む）である。 The sheet material is preferably composed of a polymer-metal composite laminate film from the viewpoint of weight reduction and thermal conductivity. The polymer is, for example, a thermoplastic resin material such as polypropylene or polyethylene. The metal is a metal (including an alloy) such as aluminum, stainless steel, nickel, and copper.
外装体１６は、一対のラミネートフィルム（シート材）によって構成される形態に限定されず、例えば、予め袋状に形成されているラミネートフィルムを適用することも可能である。 The exterior body 16 is not limited to a form constituted by a pair of laminated films (sheet materials), and for example, a laminated film formed in a bag shape in advance can be applied.
電池本体部１８は、集電体２２、負極活物質層２６、正極活物質層２８、セパレータ４５、シール部３０，３５を有する。 The battery main body 18 includes a current collector 22, a negative electrode active material layer 26, a positive electrode active material layer 28, a separator 45, and seal portions 30 and 35.
集電体２２は、例えば、ステンレススチール箔から形成される。集電体２２の素材として、アルミニウム箔、ニッケルとアルミニウムのクラッド材、銅とアルミニウムのクラッド材、あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材、導電性樹脂、導電性樹脂箔の片面あるいは両面に金属薄膜層を形成したものを、利用することも可能である。 The current collector 22 is formed of, for example, a stainless steel foil. As a material of the current collector 22, an aluminum foil, a cladding material of nickel and aluminum, a cladding material of copper and aluminum, or a plating material of a combination of these metals, a conductive resin, a metal thin film on one or both surfaces of the conductive resin foil It is also possible to use a layer formed.
負極活物質層２６および正極活物質層２８は、図３に示されるように、双極型電極２０を構成しており、負極活物質層２６は、集電体２２の一方の面に配置され、正極活物質層２８は、集電体２２の他方の面に配置される。 The negative electrode active material layer 26 and the positive electrode active material layer 28 constitute a bipolar electrode 20, as shown in FIG. 3, and the negative electrode active material layer 26 is disposed on one surface of the current collector 22, The positive electrode active material layer 28 is disposed on the other surface of the current collector 22.
セパレータ４５は、負極活物質層２６と正極活物質層２８との間に配置される。なお、負極活物質層２６、セパレータ４５、および、対向する別の集電体２２の正極活物質層２８は、発電要素（単電池）１９を構成する（図３）。つまり、電池本体部１８は、積層された複数の発電要素１９が電気的に直列接続された構造を有する。 The separator 45 is disposed between the negative electrode active material layer 26 and the positive electrode active material layer 28. In addition, the negative electrode active material layer 26, the separator 45, and the positive electrode active material layer 28 of the other current collector 22 facing each other constitute a power generation element (unit cell) 19 (FIG. 3). That is, the battery main body 18 has a structure in which a plurality of stacked power generation elements 19 are electrically connected in series.
シール部３０，３５は、発電要素１９の外周部１９Ａの少なくとも一部を封止するために設けられており、シール材を加熱して熱融着することによって形成されている。 The seal portions 30 and 35 are provided to seal at least a part of the outer peripheral portion 19A of the power generation element 19, and are formed by heating and heat-sealing the seal material.
図３および図４に示されるように、シール部３０は、正極活物質層２８の外周を取り囲んでいる基部３１と、基部から延長しかつ正極活物質層２８の表面と重なり合っている被覆部３２と、を有する第１シール部であり、また、シール部３５は、負極活物質層２６の外周を取り囲んでいる基部３６と、基部から延長しかつ負極活物質層２６の表面と重なり合っている被覆部３７と、を有する第２シール部である。被覆部３２および被覆部３７は、正極活物質層２８の反応面２９および負極活物質層２６の反応面２７を規制している。 As shown in FIGS. 3 and 4, the seal portion 30 includes a base 31 surrounding the outer periphery of the positive electrode active material layer 28, and a covering portion 32 extending from the base and overlapping the surface of the positive electrode active material layer 28. And a seal portion 35 having a base 36 surrounding the outer periphery of the negative electrode active material layer 26 and a coating extending from the base and overlapping the surface of the negative electrode active material layer 26. And a second seal portion 37. The coating 32 and the coating 37 regulate the reaction surface 29 of the positive electrode active material layer 28 and the reaction surface 27 of the negative electrode active material layer 26.
シール部３０，３５の全ては、略同一の外形形状を有し、かつ、被覆部３２，３９の内周形状に関し、略同一である。シール部３０，３５の外形形状が略同一となっているのは、後述するように、二次電池１０の製造において、シール部３０，３５を構成することとなるシール材が配置された双極型電極２０（正極活物質層２８および負極活物質層２６）を積層する際、良好な生産性を達成するためである。被覆部３２，３９の内周形状が略同一となっているのは、双極型電極２０（正極活物質層２８および負極活物質層２６）の全ての反応面２９，２７を有効利用するためである。 All of the seal portions 30 and 35 have substantially the same outer shape, and are substantially the same with respect to the inner peripheral shape of the covering portions 32 and 39. The outer shapes of the seal portions 30 and 35 are substantially the same, as described later, in the manufacture of the secondary battery 10, a bipolar type in which a seal material forming the seal portions 30 and 35 is disposed. This is for achieving good productivity when the electrodes 20 (the positive electrode active material layer 28 and the negative electrode active material layer 26) are stacked. The reason why the inner peripheral shapes of the covering portions 32 and 39 are substantially the same is to effectively use all the reaction surfaces 29 and 27 of the bipolar electrode 20 (the positive electrode active material layer 28 and the negative electrode active material layer 26). is there.
シール部３０，３５の外形形状の精度および内周形状の精度は、積層する際の位置決め精度に基づいている。つまり、シール部３０，３５の外形形状の精度および内周形状の精度は、シール部３０，３５を構成することとなるシール材の外形形状の精度および内周形状の精度に対応している。 The accuracy of the outer shape and the accuracy of the inner peripheral shape of the seal portions 30 and 35 are based on the positioning accuracy at the time of lamination. That is, the accuracy of the outer shape and the inner peripheral shape of the seal portions 30 and 35 correspond to the accuracy of the outer shape and the inner peripheral shape of the seal material that forms the seal portions 30 and 35.
正極集電タブ１２および負極集電タブ１４は、電池本体部１８の外側に配置され、電極投影面の全てを、少なくとも覆うように構成されている。したがって、電流取り出し部（面方向の電流取り出し）は、低抵抗化され、電池の高出力化が可能になる。 The positive electrode current collecting tab 12 and the negative electrode current collecting tab 14 are arranged outside the battery body 18 and are configured to cover at least the entire electrode projection surface. Therefore, the resistance of the current extracting portion (current extracting in the surface direction) is reduced, and the output of the battery can be increased.
双極型電極２０の積層方向Ｓ（図２参照）に関し、最外側に位置する集電体２２は、双極型電極構造を有していない。具体的には、図２中最上層に位置する集電体２２は、正極活物質層２８を有しておらず、図２中最下層に位置する集電体２２は、負極活物質層２６を有していない。これは、最上層および最下層に位置する集電体２２の外側に位置する正極活物質層２８および負極活物質層２６は、電池反応に関与しないためである。しかし、必要に応じ、双極型電極構造を有することも可能である。 With respect to the stacking direction S of the bipolar electrodes 20 (see FIG. 2), the outermost current collector 22 does not have a bipolar electrode structure. Specifically, the current collector 22 located at the uppermost layer in FIG. 2 does not have the positive electrode active material layer 28, and the current collector 22 located at the lowermost layer in FIG. Do not have. This is because the positive electrode active material layer 28 and the negative electrode active material layer 26 located outside the current collector 22 located at the uppermost layer and the lowermost layer do not participate in the battery reaction. However, if necessary, it is also possible to have a bipolar electrode structure.
次に、負極活物質層、正極活物質層およびセパレータの材質等を説明する。 Next, materials and the like of the negative electrode active material layer, the positive electrode active material layer, and the separator will be described.
負極活物質層２６は、負極活物質および添加剤（バインダーや導電助剤等）を含有する。負極活物質は、容量および出力特性の観点から、炭素材料および合金系負極材料を適用することが好ましい。炭素材料は、例えば、グラファイト、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、ハードカーボンである。合金系負極材料は、例えば、ケイ素、酸化ケイ素、二酸化錫、炭化ケイ素、錫である。 The negative electrode active material layer 26 contains a negative electrode active material and additives (such as a binder and a conductive auxiliary). As the negative electrode active material, it is preferable to use a carbon material and an alloy-based negative electrode material from the viewpoint of capacity and output characteristics. The carbon material is, for example, graphite, carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon, hard carbon. The alloy-based negative electrode materials are, for example, silicon, silicon oxide, tin dioxide, silicon carbide, and tin.
正極活物質層２８は、正極活物質および添加剤（バインダーや導電助剤等）を含有する。正極活物質は、容量および出力特性の観点から、リチウム−遷移金属複合酸化物を適用することが好ましい。リチウム−遷移金属複合酸化物は、例えば、ＬｉＣｏＯ２などのＬｉ・Ｃｏ系複合酸化物、ＬｉＮｉＯ２などのＬｉ・Ｎｉ系複合酸化物、スピネルＬｉＭｎ２Ｏ４などのＬｉ・Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＦｅＯ２である。 The positive electrode active material layer 28 contains a positive electrode active material and additives (such as a binder and a conductive auxiliary). As the positive electrode active material, it is preferable to use a lithium-transition metal composite oxide from the viewpoint of capacity and output characteristics. Lithium - transition metal composite oxide, for example, Li · Co-based composite oxide such as LiCoO 2, Li · Ni-based composite oxide such as LiNiO 2, Li · Mn-based composite oxide such as spinel LiMn 2 O 4, LiFeO 2 .
バインダーは、例えば、ポリアミック酸、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルニトリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリロニトリル、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、またはこれらの混合物である。 Binders, for example, polyamic acid, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyether nitrile, polyimide, polyamide, polytetrafluoroethylene, styrene butadiene rubber, polyacrylonitrile, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride Or mixtures thereof.
導電助剤は、負極活物質層２６および正極活物質層２８の導電性を向上させるために配合される添加物であり、例えば。アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、気相成長炭素繊維などの炭素材料である。 The conductive additive is an additive compounded to improve the conductivity of the negative electrode active material layer 26 and the positive electrode active material layer 28, for example. It is a carbon material such as carbon black such as acetylene black, graphite, and vapor grown carbon fiber.
セパレータ４５は、多孔性（ポーラス）のポリエチレンから形成される。セパレータの素材として、ポリプロピレンなどの他のポリオレフィン、ポリプロピレン／ポリエチレン／ポリプロピレンの３層構造をした積層体、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、不織布を、利用することが可能である。不織布は、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステルである。 The separator 45 is formed from porous (porous) polyethylene. Other polyolefins such as polypropylene, a laminate having a three-layer structure of polypropylene / polyethylene / polypropylene, polyamide, polyimide, aramid, and nonwoven fabric can be used as the material of the separator. The nonwoven fabric is, for example, cotton, rayon, acetate, nylon, or polyester.
セパレータ４５は、絶縁体であるが、電解質が浸透することによって、イオンの透過性および電気伝導性を呈する。電解質は、例えば、ゲルポリマー系であり、電解液およびホストポリマーを有する。 The separator 45 is an insulator, but exhibits ion permeability and electric conductivity when the electrolyte permeates. The electrolyte is, for example, a gel polymer system and has an electrolyte solution and a host polymer.
電解液は、プロピレンカーボネートおよびエチレンカーボネートからなる有機溶媒、支持塩としてのリチウム塩（ＬｉＰＦ６）を含んでいる。有機溶媒は、例えば、その他の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、テトラヒドロフラン等のエーテル類を適用することが可能である。リチウム塩は、例えば、その他の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３等の有機酸陰イオン塩を、適用することが可能である。 The electrolyte contains an organic solvent composed of propylene carbonate and ethylene carbonate, and a lithium salt (LiPF 6 ) as a supporting salt. As the organic solvent, for example, other cyclic carbonates, chain carbonates such as dimethyl carbonate, and ethers such as tetrahydrofuran can be used. As the lithium salt, for example, another inorganic acid anion salt or an organic acid anion salt such as LiCF 3 SO 3 can be used.
ホストポリマーは、ＨＦＰ（ヘキサフルオロプロピレン）コポリマーを１０％含むＰＶＤＦ−ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体）である。ホストポリマーは、その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子や、イオン伝導性を有する高分子（固体高分子電解質）を適用することも可能である。その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子は、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレートである。イオン伝導性を有する高分子は、例えば、ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシドである。 The host polymer is PVDF-HFP (a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene) containing 10% of an HFP (hexafluoropropylene) copolymer. As the host polymer, another polymer having no lithium ion conductivity or a polymer having ion conductivity (solid polymer electrolyte) can be used. Other polymers having no lithium ion conductivity include, for example, polyacrylonitrile and polymethyl methacrylate. The polymer having ion conductivity is, for example, polyethylene oxide or polypropylene oxide.
次に、本発明の実施の形態に係る二次電池の製造方法を説明する。 Next, a method for manufacturing the secondary battery according to the embodiment of the present invention will be described.
図５は、本発明の実施の形態に係る二次電池の製造方法を説明するためのフローチャート、図６および図７は、図５に示されるシール材配置工程を説明するための側面図および平面図、図８は、図５に示される積層工程を説明するための側面図、図９は、図５に示されるシール部形成工程を説明するための断面図である。 FIG. 5 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention. FIGS. 6 and 7 are side views and plan views for explaining a sealing material arranging step shown in FIG. FIG. 8 is a side view for explaining the laminating step shown in FIG. 5, and FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the sealing part forming step shown in FIG.
二次電池１０の製造方法は、図４に示されるように、電極形成工程、シール材配置工程、積層工程、シール部形成工程、組立工程、第１封止工程、液注工程および第２封止工程を有する。 As shown in FIG. 4, the manufacturing method of the secondary battery 10 includes an electrode forming step, a sealing material arranging step, a laminating step, a sealing part forming step, an assembling step, a first sealing step, a liquid pouring step, and a second sealing step. Having a stopping step.
電極形成工程においては、集電体２２の一方および他方の面に、正極活物質スラリーおよび負極活物質スラリーが、それぞれ塗布され、乾燥される。これにより、負極活物質層２６および正極活物質層２８が形成され、双極型電極２０が得られる。正極活物質スラリーの塗膜および負極活物質スラリーの塗膜は、例えば、真空オーブンを利用して、乾燥させられる。負極活物質層２６および正極活物質層２８の厚みは、例えば、１００μｍである。 In the electrode forming step, the positive electrode active material slurry and the negative electrode active material slurry are applied to one and the other surface of the current collector 22, respectively, and dried. Thereby, the negative electrode active material layer 26 and the positive electrode active material layer 28 are formed, and the bipolar electrode 20 is obtained. The coating film of the positive electrode active material slurry and the coating film of the negative electrode active material slurry are dried using, for example, a vacuum oven. The thickness of the negative electrode active material layer 26 and the positive electrode active material layer 28 is, for example, 100 μm.
この際、負極活物質層２６の面積と、正極活物質層２８の面積とを同一とし、負極活物質層２６と正極活物質層２８との集電体２２への投影形状が一致するように設定される。また、集電体２２の両面に関し、シール材の配置領域として、各辺幅７ｍｍの余白が残るように設定された表面露出部（余白部）が形成される。 At this time, the area of the negative electrode active material layer 26 and the area of the positive electrode active material layer 28 are set to be the same, and the projected shapes of the negative electrode active material layer 26 and the positive electrode active material layer 28 on the current collector 22 match. Is set. Further, on both surfaces of the current collector 22, a surface exposed portion (margin portion) set so that a margin having a side width of 7 mm is left as a placement region of the sealing material.
正極活物質スラリーは、例えば、正極活物質としてＬｉＮｉＯ２８５ｗｔ％、導電助剤としてアセチレンブラック５ｗｔ％、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン１０ｗｔ％、粘度調整溶媒として適量のＮ−メチル−２−ピロリドンを混合し、調製される。負極活物質スラリーは、例えば、負極活物質としてグラファイト９０ｗｔ％、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン１０ｗｔ％、粘度調整溶媒として適量のＮ−メチル−２−ピロリドンを混合し、調製される。 The positive electrode active material slurry is prepared by mixing, for example, 85 wt% of LiNiO 2 as a positive electrode active material, 5 wt% of acetylene black as a conductive additive, 10 wt% of polyvinylidene fluoride as a binder, and an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone as a viscosity adjusting solvent. Is prepared. The negative electrode active material slurry is prepared, for example, by mixing 90 wt% of graphite as the negative electrode active material, 10 wt% of polyvinylidene fluoride as a binder, and an appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone as a viscosity adjusting solvent.
シール材配置工程においては、双極型電極の外周を取り囲んでいる基部と、基部から延長しかつ電極の表面と重なり合っている被覆部とを有するように、シール材が、双極型電極に配置される。 In the sealing material disposing step, the sealing material is disposed on the bipolar electrode so as to have a base surrounding the outer periphery of the bipolar electrode and a covering portion extending from the base and overlapping the surface of the electrode. .
詳述すると、図６および図７に示されるように、正極活物質層２８を取り囲んでいる基部４１と、基部４１から延長しかつ正極活物質層２８の表面と重なり合っている被覆部４２とを有するように、シール材４０が正極活物質層２８に配置される。例えば、シール材４０の各辺幅が１０ｍｍである場合、表面露出部（余白部）に配置される基部４１の各辺幅が７ｍｍ、正極活物質層２８の表面と重なり合っている被覆部４２の各辺幅が３ｍｍとなるように設定される。 More specifically, as shown in FIGS. 6 and 7, a base 41 surrounding the positive electrode active material layer 28 and a covering portion 42 extending from the base 41 and overlapping the surface of the positive electrode active material layer 28 are formed. The sealing material 40 is disposed on the positive electrode active material layer 28 so as to have the same. For example, when the width of each side of the sealing material 40 is 10 mm, the width of each side of the base 41 disposed on the surface exposed portion (margin portion) is 7 mm, and the width of the covering portion 42 overlapping the surface of the positive electrode active material layer 28. Each side width is set to be 3 mm.
なお、シール材４０の全ては、略同一の外形形状を有し、かつ、被覆部４２の内周形状に関し、略同一である。外形形状の精度および内周形状の精度は、積層工程における積層する際の位置決め精度に基づいている。シール材４０は、必要に応じ、負極活物質層２６に配置することも可能である。 In addition, all of the sealing members 40 have substantially the same outer shape, and are substantially the same with respect to the inner peripheral shape of the covering portion 42. The accuracy of the outer shape and the accuracy of the inner peripheral shape are based on the positioning accuracy when laminating in the laminating step. The sealing material 40 can be disposed on the negative electrode active material layer 26 as needed.
積層工程においては、シール材が配置された双極型電極を、セパレータを介し、シール材の外形が位置合せされるように積層される。 In the laminating step, the bipolar electrode on which the sealing material is arranged is laminated via a separator so that the outer shape of the sealing material is aligned.
詳述すると、図８に示されるように、シール材４０が配置された正極活物質層２８を有する集電体２２が、セパレータ４５を介し、シール材４０の外形が位置合せされるように、順次積層され、電池本体部１８が形成される。なお、電極の積層方向Ｓに関し、最下層に位置する集電体２２は、負極活物質層２６を有していないものが適用され、最上層に位置する集電体２２は、正極活物質層２８を有していないものが適用される。 More specifically, as shown in FIG. 8, the current collector 22 having the positive electrode active material layer 28 on which the sealing material 40 is disposed is positioned such that the outer shape of the sealing material 40 is aligned via the separator 45. The battery main bodies 18 are formed by being sequentially laminated. With respect to the stacking direction S of the electrodes, the current collector 22 located at the lowermost layer does not have the negative electrode active material layer 26, and the current collector 22 located at the uppermost layer is a positive electrode active material layer. Those without 28 apply.
シール部形成工程においては、例えば、図９に示されるホットプレス装置によって、積層されたシール材を熱溶融することで、電極の外周を取り囲んでいる基部と、基部から延長しかつ電極の表面と重なり合っている被覆部と、を有するシール部が形成される。 In the sealing portion forming step, for example, by hot-melting the laminated sealing material by a hot press device shown in FIG. 9, the base surrounding the outer periphery of the electrode, the base extending from the base, and the surface of the electrode. And a sealing portion having an overlapping coating portion.
詳述すると、シール部形成工程においては、積層工程から電池本体部１８が投入されると、ホットプレス装置のヒートバー１１０，１２０が駆動装置１１４，１２４によって駆動され、電池本体部１８の一方および他方の外側に当接する。この際、ヒートバー１１０，１２０は、ヒーター１１２，１２２によって予め温度が上昇しており、電池本体部１８の両方の外側を介して、シール材４０が加圧かつ加熱されることになる。なお、ヒートバー１１０，１２０の加圧力および加熱温度は、例えば、０．２ＭＰａおよび８０℃である。 More specifically, in the sealing portion forming step, when the battery main body 18 is supplied from the laminating step, the heat bars 110 and 120 of the hot press device are driven by the driving devices 114 and 124, and one and the other of the battery main body 18 Abut on the outside. At this time, the temperatures of the heat bars 110 and 120 are increased in advance by the heaters 112 and 122, and the sealing material 40 is pressed and heated via both outsides of the battery body 18. The pressure and heating temperature of the heat bars 110 and 120 are, for example, 0.2 MPa and 80 ° C.
この際、シール材４０の一部は、加圧かつ加熱されることにより、セパレータ４５を透過し、隣接する別の集電体２２の負極活物質層２６の側に移動する。つまり、シール材４０の残部は、正極活物質層２８の外周を取り囲んでいる基部３１と、基部３１から延長しかつ正極活物質層２８の表面と重なり合っている被覆部３２と、を有するシール部３０を形成し、かつ、シール材の一部は、負極活物質層２６の外周を取り囲んでいる基部３６と、基部から延長しかつ負極活物質層２６の表面と重なり合っている被覆部３７と、を有するシール部３５を形成する（図９参照）。 At this time, part of the sealing material 40 is transmitted through the separator 45 by being pressed and heated, and moves to the side of the negative electrode active material layer 26 of another adjacent current collector 22. That is, the remainder of the sealing material 40 has a base portion 31 surrounding the outer periphery of the positive electrode active material layer 28 and a covering portion 32 extending from the base portion 31 and overlapping the surface of the positive electrode active material layer 28. 30, and a part of the sealing material has a base 36 surrounding the outer periphery of the negative electrode active material layer 26, a covering portion 37 extending from the base and overlapping the surface of the negative electrode active material layer 26, Is formed (see FIG. 9).
組立工程においては、電池本体部１８に、正極集電タブ１２および負極集電タブ１４が取付けられ、一対の矩形状ラミネートフィルム（シート材）の間に配置される。正極集電タブ１２および負極集電タブ１４は、例えば、アルミニウム板である。 In the assembling process, the positive electrode current collecting tab 12 and the negative electrode current collecting tab 14 are attached to the battery main body 18 and arranged between a pair of rectangular laminated films (sheet materials). The positive electrode current collecting tab 12 and the negative electrode current collecting tab 14 are, for example, aluminum plates.
第１封止工程においては、集電タブ（強電端子）が、電池本体部を挟持するように取付けられた後で、電池本体部が、一対の矩形状ラミネートフィルム（シート材）の間に配置され、ラミネートフィルム（シート材）の外周部の３辺が熱融着により接合される。 In the first sealing step, after the current collecting tab (strong current terminal) is attached so as to sandwich the battery body, the battery body is disposed between the pair of rectangular laminated films (sheet material). Then, three sides of the outer peripheral portion of the laminated film (sheet material) are joined by heat fusion.
液注工程においては、ラミネートフィルム（シート材）における未接合の１辺を利用し、電解液が注液される。電解液は、例えば、プロピレンカーボネート・エチレンカーボネートの等体積混合液にリチウム塩であるＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させたものである。 In the liquid injection step, an electrolyte is injected using one unbonded side of the laminate film (sheet material). The electrolyte is, for example, a solution in which LiPF 6 as a lithium salt is dissolved at a concentration of 1 mol / L in an equal volume mixture of propylene carbonate and ethylene carbonate.
第２封止工程においては、未接合の１辺が熱融着されることにより、内部に電池本体部１８が密閉状態で収容されている外装体１６が形成される。これにより、二次電池１０が製造される。 In the second sealing step, the exterior body 16 in which the battery main body 18 is housed in a sealed state is formed by heat-sealing one unjoined side. Thereby, the secondary battery 10 is manufactured.
本製造方法においては、上記のように、シール材の全ては、略同一の外形形状を備えており、かつシール材の被覆部は、電極の反応面を規制している。したがって、積層工程において、シール材の外形が位置合せされるように積層することにより、製造された二次電池において、セパレータを介して対向する電極の反応面は、ずれることなく一致する（反応面の外周はシール材から形成されたシール部の被覆部が存在する）。そのため、積層工程において、セパレータを介して対向する電極を正確に位置合わせすること（高度な組立精度）が不要であり、組立時間を短縮化して、生産性を向上させることができる。つまり、良好な生産性を有する二次電池の製造方法を提供することが可能である。 In the present manufacturing method, as described above, all of the sealing materials have substantially the same outer shape, and the covering portion of the sealing material regulates the reaction surface of the electrode. Therefore, in the laminating step, by laminating the sealing materials so that the outer shapes thereof are aligned, in the manufactured secondary battery, the reaction surfaces of the electrodes facing each other with the separator interposed therebetween are matched without any shift (reaction surface). Is covered with a sealing portion formed of a sealing material). Therefore, in the laminating step, it is not necessary to accurately align the electrodes facing each other via the separator (high assembly accuracy), and it is possible to shorten the assembly time and improve the productivity. That is, it is possible to provide a method for manufacturing a secondary battery having good productivity.
特に、本製造方法においては、電極が双極型電極であり、シール材は、その一部が、セパレータを透過することにより、正極活物質層に係るシール部と、対向する別の集電体の負極活物質層に係るシール部と、の両方を形成するため、両シール部は、略同一の外形形状を有する。したがって、双極型の二次電池を、良好な生産性を有して製造することが可能である。 In particular, in the present manufacturing method, the electrode is a bipolar electrode, and the sealing material partially transmits through the separator, so that the sealing portion related to the positive electrode active material layer and another current collector facing the same. In order to form both the seal portion and the seal portion related to the negative electrode active material layer, both seal portions have substantially the same outer shape. Therefore, a bipolar secondary battery can be manufactured with good productivity.
なお、負極活物質層の反応面から正極活物質層の反応面が食み出ている場合、電池充電の際に、正極活物質から脱離したＬｉイオンが負極活物質に挿入されず、Ｌｉ金属として析出し、二次電池の寿命が低下する。 Note that, when the reaction surface of the positive electrode active material layer protrudes from the reaction surface of the negative electrode active material layer, Li ions detached from the positive electrode active material are not inserted into the negative electrode active material during battery charging, and Li It is deposited as metal, and the life of the secondary battery is reduced.
次に、変形例１〜５を順次説明する。 Next, Modifications 1 to 5 will be sequentially described.
図１０および図１１は、本発明の実施の形態に係る変形例１を説明するための断面図および側面図である。 FIG. 10 and FIG. 11 are a cross-sectional view and a side view for describing a first modification according to the embodiment of the present invention.
本発明の実施の形態に係る二次電池は、双極型に限定されず、例えば、図１０に示される非双極型の二次電池６０に適用することも可能である。なお、二次電池１０の部材と同様の機能を有する部材については、重複を避けるため、その説明を適宜省略する。 The secondary battery according to the embodiment of the present invention is not limited to the bipolar type. For example, the secondary battery can be applied to a non-bipolar type secondary battery 60 shown in FIG. Note that description of members having the same functions as the members of the secondary battery 10 will be appropriately omitted to avoid duplication.
二次電池６０は、図１３に示されるように、正極集電タブ６２、負極集電タブ６４および外装体６６を有する。 As shown in FIG. 13, the secondary battery 60 has a positive electrode current collecting tab 62, a negative electrode current collecting tab 64, and an outer package 66.
正極集電タブ６２および負極集電タブ６４は、高導電性部材からなる強電端子であり、外装体６６の内部から外部に向かって延長しており、電流を引き出すために使用される。外装体６６は、内部に電池本体部６８が配置されている。 The positive electrode current collecting tab 62 and the negative electrode current collecting tab 64 are high-current terminals made of a highly conductive member, extend from the inside of the exterior body 66 to the outside, and are used for extracting a current. The battery body 68 is disposed inside the exterior body 66.
電池本体部６８は、正極集電体（第１の集電体）７２Ａ、正極活物質層７８、負極集電体（第２の集電体）７２Ｂ、負極活物質層７６、セパレータ９５、負極リード５４、正極リード５２、シール部８０，８５を有する。 The battery main body 68 includes a positive electrode current collector (first current collector) 72A, a positive electrode active material layer 78, a negative electrode current collector (second current collector) 72B, a negative electrode active material layer 76, a separator 95, a negative electrode It has a lead 54, a positive electrode lead 52, and seal portions 80 and 85.
負極活物質層７６および正極活物質層７８は、二次電池６０の電極を構成しており、負極活物質層７６は、負極集電体７２Ｂの両面に配置され、正極活物質層７８は、正極集電体７２Ａの両面に配置される。セパレータ９５は、負極活物質層７６と正極活物質層７８との間に配置される。なお、負極活物質層７６、セパレータ９５、および、対向する別の集電体の正極活物質層７８は、発電要素（単電池）を構成する。 The negative electrode active material layer 76 and the positive electrode active material layer 78 constitute an electrode of the secondary battery 60. The negative electrode active material layer 76 is disposed on both surfaces of the negative electrode current collector 72B. It is arranged on both sides of the positive electrode current collector 72A. The separator 95 is disposed between the negative electrode active material layer 76 and the positive electrode active material layer 78. Note that the negative electrode active material layer 76, the separator 95, and the opposing positive electrode active material layer 78 of another current collector constitute a power generation element (unit cell).
正極リード５２は、高導電性部材からなり、正極集電体７２Ａと連続的に一体化している一端部と、外部に導出される正極集電タブ６２に固定される他端部とを有し、正極集電体７２Ａと正極集電タブ６２とを電気的に接続するために使用される。負極リード５４は、高導電性部材からなり、負極集電体７２Ｂと連続的に一体化している一端部と、外部に導出される負極集電タブ６４に固定される他端部とを有し、負極集電体７２Ｂと負極集電タブ６４とを電気的に接続するために使用される。固定方法は、例えば、超音波溶接や抵抗溶接が適用される。 The positive electrode lead 52 is made of a highly conductive material and has one end continuously integrated with the positive electrode current collector 72A and the other end fixed to the positive electrode current collection tab 62 led out. , And is used to electrically connect the positive electrode current collector 72A and the positive electrode current collection tab 62. The negative electrode lead 54 is made of a highly conductive material, and has one end continuously integrated with the negative electrode current collector 72B and the other end fixed to the negative electrode current collection tab 64 led out. , And is used to electrically connect the negative electrode current collector 72 </ b> B and the negative electrode current collection tab 64. As the fixing method, for example, ultrasonic welding or resistance welding is applied.
シール部８０は、正極活物質層７８の外周を取り囲んでいる基部と、基部から延長しかつ正極活物質層７８の表面と重なり合っている被覆部と、を有する第１シール部である。シール部８５は、負極活物質層７６の外周を取り囲んでいる基部と、基部から延長しかつ負極活物質層７６の表面と重なり合っている被覆部と、を有する第２シール部である。なお、シール部８０，８５の全ては、略同一の外形形状を有し、かつ被覆部の内周形状に関し、略同一である。 The seal portion 80 is a first seal portion having a base surrounding the outer periphery of the positive electrode active material layer 78 and a cover extending from the base and overlapping the surface of the positive electrode active material layer 78. The seal portion 85 is a second seal portion having a base surrounding the outer periphery of the negative electrode active material layer 76 and a covering portion extending from the base and overlapping the surface of the negative electrode active material layer 76. Note that all of the seal portions 80 and 85 have substantially the same outer shape, and are substantially the same with respect to the inner peripheral shape of the covering portion.
次に、二次電池６０の製造方法を説明する。 Next, a method for manufacturing the secondary battery 60 will be described.
二次電池６０の製造方法は、二次電池１０の製造方法と同様に、電極形成工程、シール材配置工程、積層工程、シール部形成工程、組立工程、第１封止工程、液注工程および第２封止工程を有する（図４参照）。なお、二次電池１０の製造方法と重複する記載は、適宜省略する。 The method for manufacturing the secondary battery 60 is the same as the method for manufacturing the secondary battery 10, such as an electrode forming step, a sealing material arranging step, a laminating step, a sealing section forming step, an assembling step, a first sealing step, a liquid pouring step, It has a second sealing step (see FIG. 4). Note that descriptions overlapping with the method of manufacturing the secondary battery 10 will be omitted as appropriate.
電極形成工程においては、負極集電体７２Ｂの両面に、負極活物質スラリーを塗布し、乾燥させることで、負極活物質層７６が形成され、また、正極集電体７２Ａの両面に、正極活物質スラリーを塗布し、乾燥させることで、正極活物質層７８が形成される。負極活物質層７６および正極活物質層７８の厚みは、例えば、１００μｍである。 In the electrode forming step, the negative electrode active material layer 76 is formed by applying and drying the negative electrode active material slurry on both surfaces of the negative electrode current collector 72B, and the positive electrode active material layer 76 is formed on both surfaces of the positive electrode current collector 72A. The positive electrode active material layer 78 is formed by applying and drying the material slurry. The thickness of the negative electrode active material layer 76 and the positive electrode active material layer 78 is, for example, 100 μm.
シール材配置工程においては、正極集電体７２Ａの一方の正極活物質層７８および負極集電体７２Ｂの一方の負極活物質層７６に、シール材９０が配置される。なお、シール材９０の全ては、略同一の外形形状を有し、かつ被覆部の内周形状に関し、略同一である。 In the sealing material disposing step, the sealing material 90 is disposed on one positive electrode active material layer 78 of the positive electrode current collector 72A and one negative electrode active material layer 76 of the negative electrode current collector 72B. Note that all of the seal members 90 have substantially the same outer shape, and are substantially the same with respect to the inner peripheral shape of the covering portion.
積層工程においては、図１１に示されるように、非双極型電極（一方の正極活物質層７８にシール材９０が配置された正極集電体７２Ａおよび一方の負極活物質層７６にシール材９０が配置された負極集電体７２Ｂ）が、セパレータ９５を介し、シール材９０の外形が位置合せされるように、順次積層され、電池本体部６８が形成される。 In the laminating step, as shown in FIG. 11, the non-bipolar type electrode (a positive electrode current collector 72A in which a sealing material 90 is disposed on one positive electrode active material layer 78 and a sealing material 90 is disposed on one negative electrode active material layer 76). The negative electrode current collector 72 </ b> B) is sequentially laminated via the separator 95 so that the outer shape of the sealing material 90 is aligned, and the battery main body 68 is formed.
シール部形成工程においては、例えば、ホットプレス装置（図９参照）によって、積層されたシール材９０を熱溶融する。これにより、正極集電体７２Ａのシール材９０の一部は、セパレータ９５を透過し、対向する負極集電体７２Ｂの他方の負極活物質層７６の側に移動し、負極集電体７２Ｂのシール材９０の一部は、対向する別のセパレータ９５を透過し、対向する別の正極集電体７２Ａの他方の正極活物質層７８の側に移動し、シール部８０，８５が形成される。 In the seal portion forming step, the laminated seal material 90 is thermally melted by, for example, a hot press device (see FIG. 9). As a result, a part of the sealing material 90 of the positive electrode current collector 72A passes through the separator 95 and moves to the other negative electrode active material layer 76 side of the negative electrode current collector 72B facing the negative electrode current collector 72B. Part of the sealing material 90 penetrates another facing separator 95 and moves to the other positive electrode active material layer 78 side of another facing positive electrode current collector 72A to form the sealing portions 80 and 85. .
したがって、シール材９０の残部は、正極活物質層７８の外周を取り囲んでいる基部と、基部から延長しかつ正極活物質層７８の表面と重なり合っている被覆部と、を有するシール部８０を形成し、かつシール材９０の一部は、負極活物質層７６の外周を取り囲んでいる基部と、基部から延長しかつ負極活物質層７６の表面と重なり合っている被覆部と、を有するシール部８５を形成する。 Therefore, the remainder of the seal material 90 forms a seal portion 80 having a base surrounding the outer periphery of the positive electrode active material layer 78 and a covering portion extending from the base and overlapping the surface of the positive electrode active material layer 78. In addition, a part of the sealing material 90 has a base portion surrounding the outer periphery of the negative electrode active material layer 76, and a sealing portion 85 having a coating portion extending from the base portion and overlapping the surface of the negative electrode active material layer 76. To form
変形例１においては、上記のように、電極が非双極型電極であり、シール材は、その一部が、セパレータを透過することにより、第１の集電体の正極活物質層に係るシール部と、対向する第２の集電体の負極活物質層に係るシール部と、の両方を形成するため、両シール部は、略同一の外形形状を有する。したがって、非双極型の二次電池を、良好な生産性を有して製造することが可能である。 In the first modification, as described above, the electrode is a non-bipolar electrode, and a part of the sealing material permeates the separator to form a seal on the positive electrode active material layer of the first current collector. In order to form both the portion and the seal portion related to the negative electrode active material layer of the opposing second current collector, both seal portions have substantially the same outer shape. Therefore, a non-bipolar secondary battery can be manufactured with good productivity.
組立工程〜第２封止工程は、二次電池１０の組立工程〜第２封止工程と略一致するため、その記載は省略する。 Since the assembling step to the second sealing step substantially correspond to the assembling step to the second sealing step of the secondary battery 10, the description thereof is omitted.
図１２は、本発明の実施の形態に係る変形例２を説明するための平面図である。 FIG. 12 is a plan view for explaining Modification 2 according to the embodiment of the present invention.
シール材の被覆部の内周形状は、略同一である形態に限定されない。例えば、図１２に示されるように、必要に応じ、被覆部４２の内周形状が異なるシール材４０Ａ，４０Ｂを適宜組み合わせて適用することも可能である。 The inner peripheral shape of the covering portion of the sealing material is not limited to a form that is substantially the same. For example, as shown in FIG. 12, if necessary, it is also possible to apply a suitable combination of sealing materials 40A and 40B having different inner peripheral shapes of the covering portion 42.
図１３は、本発明の実施の形態に係る変形例３を説明するための側面図である。 FIG. 13 is a side view for explaining Modification 3 according to the embodiment of the present invention.
シール材４０（基部４１）および集電体２２の外形サイズは、略同一である形態に限定されない。例えば、図１３に示されるように、必要に応じ、シール材４０（基部４１）の外形サイズを、集電体２２の外形サイズより大きくすることも可能である。 The outer dimensions of the sealing member 40 (the base 41) and the current collector 22 are not limited to a form that is substantially the same. For example, as shown in FIG. 13, the outer size of the sealing material 40 (the base 41) can be made larger than the outer size of the current collector 22 as necessary.
図１４および図１５は、本発明の実施の形態に係る変形例４を説明するための側面図である。 FIG. 14 and FIG. 15 are side views for explaining Modification Example 4 according to the embodiment of the present invention.
負極活物質層２６および正極活物質層２８の外形サイズは、略同一である形態に限定されない。例えば、必要に応じ、図１４に示されるように、負極活物質層２６の外形サイズより正極活物質層２８の外形サイズを大きくしたり、図１５に示されるように、負極活物質層２６の外形サイズを正極活物質層２８の外形サイズよりを大きくしたり、することも可能である。 The outer dimensions of the negative electrode active material layer 26 and the positive electrode active material layer 28 are not limited to a form that is substantially the same. For example, if necessary, as shown in FIG. 14, the outer size of the positive electrode active material layer 28 may be made larger than the outer size of the negative electrode active material layer 26, or as shown in FIG. It is also possible to make the outer size larger than the outer size of the positive electrode active material layer 28.
以上のように本実施の形態に係る二次電池おいては、シール部は、電極の外周を取り囲んでいる基部と、基部から延長しかつ電極の表面と重なり合っている被覆部とを有するように、略同一の外形形状を有するシール材を、電極に配置し、シール材が配置された電極を、セパレータを介し、シール材の外形が位置合せされるように積層し、積層されたシール材を熱溶融することで形成することが可能である。この際、シール材の全ては、略同一の外形形状を備えており、かつ、シール材の被覆部は、電極の反応面を規制している。したがって、シール材の外形が位置合せされるように積層することにより、製造された二次電池において、セパレータを介して対向する電極の反応面は、ずれることはなく略一致する（反応面の外周はシール材から形成されたシール部の被覆部が存在する）。そのため、積層する際、セパレータを介して対向する電極を正確に位置合わせすること（高度な組立精度）が不要であり、組立時間を短縮化して、生産性を向上させることができる。つまり、良好な生産性を有する二次電池を提供することが可能である。 As described above, in the secondary battery according to the present embodiment, the seal portion includes the base surrounding the outer periphery of the electrode, and the covering portion extending from the base and overlapping the surface of the electrode. A seal material having substantially the same outer shape is arranged on the electrode, and the electrode on which the seal material is arranged is laminated via a separator so that the outer shape of the seal material is aligned. It can be formed by heat melting. At this time, all of the sealing materials have substantially the same outer shape, and the covering portion of the sealing material regulates the reaction surface of the electrode. Therefore, by stacking the sealing materials so that the outer shapes thereof are aligned, in the manufactured secondary battery, the reaction surfaces of the electrodes facing each other via the separator do not shift and substantially match (the outer periphery of the reaction surface). There is a covering portion of a sealing portion formed from a sealing material). Therefore, when laminating, it is not necessary to accurately position the electrodes facing each other via the separator (high assembly accuracy), and it is possible to shorten the assembly time and improve the productivity. That is, a secondary battery having good productivity can be provided.
電池本体部に含まれるシール部の全ては、被覆部の内周形状に関し、略同一であることが好ましい。この場合、電極の全ての反応面を有効利用することが可能である。 It is preferable that all of the seal portions included in the battery main body portion are substantially the same with respect to the inner peripheral shape of the covering portion. In this case, it is possible to effectively use all the reaction surfaces of the electrode.
本実施の形態に係る二次電池の製造方法おいては、シール材の全ては、略同一の外形形状を備えており、かつシール材の被覆部は、電極の反応面を規制している。したがって、積層工程において、シール材の外形が位置合せされるように積層することにより、製造された二次電池において、セパレータを介して対向する電極の反応面は、ずれることなく一致する（反応面の外周はシール材から形成されたシール部の被覆部が存在する）。そのため、積層工程において、セパレータを介して対向する電極を正確に位置合わせすること（高度な組立精度）が不要であり、組立時間を短縮化して、生産性を向上させることができる。つまり、良好な生産性を有する二次電池の製造方法を提供することが可能である。 In the method of manufacturing a secondary battery according to the present embodiment, all of the sealing materials have substantially the same external shape, and the covering portion of the sealing material regulates the reaction surface of the electrode. Therefore, in the laminating step, by laminating so that the outer shape of the sealing material is aligned, in the manufactured secondary battery, the reaction surfaces of the electrodes facing each other with the separator interposed therebetween are matched without any displacement (reaction surface). Is covered with a sealing portion formed of a sealing material). Therefore, in the laminating step, it is not necessary to accurately align the electrodes facing each other via the separator (high assembly accuracy), and it is possible to shorten the assembly time and improve the productivity. That is, it is possible to provide a method for manufacturing a secondary battery having good productivity.
電極が、集電体の一方の面に配置される正極活物質層と、他方の面に配置される負極活物質層と、を有する双極型電極である場合、良好な生産性を有する双極型の二次電池およびその製造法を提供することが可能である。 When the electrode is a bipolar electrode having a positive electrode active material layer disposed on one surface of the current collector and a negative electrode active material layer disposed on the other surface, a bipolar electrode having good productivity And a method for manufacturing the same.
電極が、第１の集電体の両方の面に配置される正極活物質層と、第２の集電体の両方の面に配置される負極活物質層と、を有する非双極型電極である場合、良好な生産性を有する双極型の二次電池よびその製造法を提供することが可能である。 A non-dipole electrode in which the electrode has a positive electrode active material layer disposed on both surfaces of the first current collector and a negative electrode active material layer disposed on both surfaces of the second current collector. In some cases, it is possible to provide a bipolar secondary battery having good productivity and a method for manufacturing the same.
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で種々改変することができる。例えば、変形例１に変形例２〜５を適宜組み合わせることが可能である。また、二次電池は、単独で使用することが可能であるが、二次電池を直列化および／又は並列化した組電池の形態で利用することも可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the claims. For example, it is possible to appropriately combine Modifications 2 to 5 with Modification 1. Although the secondary battery can be used alone, it is also possible to use the secondary battery in the form of an assembled battery in which the secondary battery is serialized and / or parallelized.
１０，６０ 二次電池、
１２，６２ 正極集電タブ、
１４，６４ 負極集電タブ、
１６，６６ 外装体、
１８，６８ 電池本体部、
１９ 発電要素、
１９Ａ 外周部、
２０ 双極型電極、
２２ 集電体、
２６，７６ 負極活物質層、
２７ 反応面、
２８，７８ 正極活物質層、
２９ 反応面、
３０，３５，８０，８５ シール部、
３１，３６ 基部、
３２，３７ 被覆部、
４０，４０Ａ，４０Ｂ，９０ シール材
４１ 基部、
４２ 被覆部、
４５，９５ セパレータ、
５２ 正極リード、
５４ 負極リード、
７２Ａ 正極集電体、
７２Ｂ 負極集電体、
１１０，１２０ ヒートバー、
１１２，１２２ ヒーター、
１１４，１２４ 駆動装置、
Ｓ 積層方向。
10,60 secondary batteries,
12,62 positive electrode current collecting tab,
14,64 negative electrode current collecting tab,
16,66 exterior body,
18,68 battery body,
19 power generation elements,
19A outer periphery,
20 bipolar electrodes,
22 current collector,
26,76 negative electrode active material layer,
27 Reaction surface,
28,78 positive electrode active material layer,
29 Reaction surface,
30, 35, 80, 85 seal part,
31,36 base,
32,37 coating part,
40, 40A, 40B, 90 sealing material 41 base,
42 covering part,
45,95 separator,
52 positive electrode lead,
54 negative electrode lead,
72A positive electrode current collector,
72B negative electrode current collector,
110, 120 heat bar,
112,122 heater,
114, 124 drive device,
S Stacking direction.
Claims (8)
前記電池本体部に含まれる前記シール部の全ては、略同一の外形形状を有し、かつ、前記シール部の各々は、前記電極の外周を取り囲んでいる基部と、前記基部から延長しかつ前記電極の表面と重なり合っている被覆部と、を有し、
前記被覆部は、前記電極の表面の一部に入り込むように形成され、
前記電極および前記セパレータを積層する積層方向に沿う前記電極の厚みと前記シール部における前記基部の厚みとが同じであることを特徴とする二次電池。 A power generation element having electrodes laminated via a separator, and a seal portion for sealing at least a part of an outer peripheral portion of the power generation element, including a battery main body having:
All of the seal portions included in the battery main body portion have substantially the same external shape, and each of the seal portions extends from the base portion and a base surrounding the outer periphery of the electrode, and A covering portion overlapping the surface of the electrode,
The coating portion is formed so as to enter a part of the surface of the electrode,
A secondary battery , wherein the thickness of the electrode along the laminating direction in which the electrode and the separator are laminated is the same as the thickness of the base in the seal portion .
前記シール部は、
前記正極活物質層の外周を取り囲んでいる基部と、前記基部から延長しかつ前記正極活物質層の表面と重なり合っている被覆部と、を有する第１シール部と、
前記負極活物質層の外周を取り囲んでいる基部と、前記基部から延長しかつ前記負極活物質層の表面と重なり合っている被覆部と、を有する第２シール部と、からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の二次電池。 The electrode is a bipolar electrode having a positive electrode active material layer disposed on one surface of the current collector and a negative electrode active material layer disposed on the other surface,
The seal portion,
A first seal portion having a base surrounding the outer periphery of the positive electrode active material layer, and a covering portion extending from the base and overlapping the surface of the positive electrode active material layer;
A second sealing portion having a base surrounding the outer periphery of the negative electrode active material layer, and a covering portion extending from the base and overlapping the surface of the negative electrode active material layer. The secondary battery according to claim 1.
前記シール部は、
前記正極活物質層の外周を取り囲んでいる基部と、前記基部から延長しかつ前記正極活物質層の表面と重なり合っている被覆部と、を有する第１シール部と、
前記負極活物質層の外周を取り囲んでいる基部と、前記基部から延長しかつ前記負極活物質層の表面と重なり合っている被覆部と、を有する第２シール部と、からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の二次電池。 The electrode is a non-dipolar electrode having a positive electrode active material layer disposed on both surfaces of a first current collector and a negative electrode active material layer disposed on both surfaces of a second current collector. And
The seal portion,
A first seal portion having a base surrounding the outer periphery of the positive electrode active material layer, and a covering portion extending from the base and overlapping the surface of the positive electrode active material layer;
A second sealing portion having a base surrounding the outer periphery of the negative electrode active material layer, and a covering portion extending from the base and overlapping the surface of the negative electrode active material layer. The secondary battery according to claim 1.
前記シール部を構成することとなるシール材の全ては、略同一の外形形状を有しており、前記シール材の各々が、電極の外周を取り囲んでいる基部と、前記基部から延長しかつ前記電極の表面と重なり合っている被覆部とを有するように、前記シール材の各々を前記電極に配置するシール材配置工程と、
前記シール材が配置された前記電極を、セパレータを介し、前記シール材の外形が位置合せされるように積層する積層工程と、
積層された前記シール材を熱溶融することで、前記電極の外周を取り囲んでいる基部と、前記基部から延長しかつ前記電極の表面と重なり合っている被覆部と、を有するシール部を形成するシール部形成工程と、
を有することを特徴とする二次電池の製造方法。 A method for manufacturing a secondary battery including a battery main body having a power generation element formed by stacking electrodes with a separator interposed therebetween, and a seal portion for sealing at least a part of an outer peripheral portion of the power generation element. So,
All of the sealing materials that constitute the sealing portion have substantially the same external shape, and each of the sealing materials extends from the base and the base surrounding the outer periphery of the electrode, and A sealing material arranging step of arranging each of the sealing materials on the electrode so as to have a coating portion overlapping the surface of the electrode,
A laminating step of laminating the electrodes on which the sealing material is arranged, via a separator, so that the outer shape of the sealing material is aligned,
A seal forming a seal portion having a base surrounding the outer periphery of the electrode and a covering portion extending from the base and overlapping the surface of the electrode by thermally melting the stacked seal material. Part forming step,
A method for manufacturing a secondary battery, comprising:
前記シール材配置工程において、前記シール材は、集電体の前正極活物質層および負極活物質層の一方に配置され、
前記シール部形成工程において、前記シール材の一部は、前記セパレータを透過し、対向する別の集電体の前記正極活物質層および前記負極活物質層の他方の側に移動することを特徴とする請求項５に記載の二次電池の製造方法。 The electrode is a bipolar electrode having a positive electrode active material layer disposed on one surface of the current collector and a negative electrode active material layer disposed on the other surface,
In the sealing material disposing step, the sealing material is disposed on one of the front positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer of the current collector,
In the sealing portion forming step, a part of the sealing material may permeate the separator and move to the other side of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer of another current collector opposed thereto. The method of manufacturing a secondary battery according to claim 5.
前記シール材配置工程において、前記シール材は、第１集電体の一方の正極活物質層および第２集電体の一方の前記負極活物質層に配置され、
前記シール部形成工程において、
前記第１集電体の前記シール材の一部は、対向するセパレータを透過し、対向する前記第２集電体の他方の負極活物質層の側に移動し、
前記第２集電体の前記シール材の一部は、対向するセパレータを透過し、対向する別の第１集電体の他方の前記正極活物質層の側に移動することを特徴とする請求項５に記載の二次電池の製造方法。 The electrode is a non-dipolar electrode having a positive electrode active material layer disposed on both surfaces of the first current collector and a negative electrode active material layer disposed on both surfaces of the second current collector. ,
In the sealing material disposing step, the sealing material is disposed on one of the positive electrode active material layers of the first current collector and the one of the negative electrode active material layers of the second current collector,
In the sealing portion forming step,
Part of the sealing material of the first current collector penetrates an opposing separator and moves to the other negative electrode active material layer side of the opposing second current collector,
A part of the sealing material of the second current collector penetrates an opposing separator and moves to the other positive electrode active material layer side of another opposing first current collector. Item 6. A method for manufacturing a secondary battery according to Item 5.
電極と、前記電極に配置されたシール材とを有し、
前記シール材は、前記電極の外周を取り囲んでいる基部と、前記基部から延長しかつ前記電極の表面と重なり合っている被覆部とを有する二次電池の電極−シール材の組立体。 A secondary formed by laminating a plurality of electrode-sealant assemblies in which a sealant is disposed on an electrode via a separator, and thermally melting the sealant of the laminated electrode-sealant assembly An electrode-sealant assembly for use in a battery,
Having an electrode and a sealing material disposed on the electrode,
An electrode-sealant assembly for a secondary battery, comprising: a base surrounding the outer periphery of the electrode; and a cover extending from the base and overlapping a surface of the electrode .
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