JP6659254B2 - 二次電池およびその製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態に係る二次電池100の外観を模式的に表した斜視図である。図2は、第1実施形態に係る二次電池100の構成を説明するための図であり、図1の2−2線に沿う断面図である。図3は、第1実施形態に係る二次電池100の構成を説明するための図であり、図3(A)は、単電池層110を模式的に表した断面図であり、図3(B)は、図2の3B−3B線に沿う断面図である。図4は、本発明の実施形態に係る二次電池100の製造方法を示すフローチャートである。以下、第1実施形態の二次電池100の構成要素について、主に積層型リチウムイオン二次電池を例に挙げて説明する。
以下、正極樹脂集電体121aおよび負極樹脂集電体121bを総称して「樹脂集電体121」と称し、正極活物質層122aおよび負極活物質層122bを総称して「活物質層122」と称する。
図5は、第2実施形態に係る二次電池200の構成を説明するための図であり、第1実施形態の図2に相当する断面図である。図6は、第2実施形態に係る二次電池200の構成を説明するための図であり、図6(A)は、単電池層110を積層した電池層を模式的に表した断面図であり、図6(B)は、図5の6B−6B線に沿う断面図である。
図7は、第3実施形態に係る二次電池300の構成を説明するための図であり、第1実施形態の図2に相当する断面図である。図8は、第3実施形態に係る二次電池300の構成を説明するための図であり、図8(A)は、単電池層を模式的に表した断面図であり、図8(B)は、図7の8B−8B線に沿う断面図である。以下、第1実施形態と同様の構成については、説明を省略する。なお、第1実施形態と同様の構成を有する部材については、同じ符号を用いて説明する。
二軸押出機にて、ポリプロピレン(PP)(商品名「サンアロマー(登録商標)PL500A」、サンアロマー株式会社製)75質量%、アセチレンブラック(AB)(デンカブラック(登録商標)HS−100、電気化学工業株式会社製、(一次粒子の平均粒子径:36nm)20質量%、および分散剤(三洋化成工業株式会社製、商品名「ユーメックス(登録商標)1001」、無水マレイン酸変性ポリプロピレン)5質量%を、180℃、100rpm、滞留時間10分の条件で溶融混練し樹脂集電体用材料を得た。得られた樹脂集電体用材料を、熱プレス機により圧延することで、厚さ100μmの樹脂集電体(「20%AB−PP」とも称する)を得た。
二次電池の構造は、図2に示す第1実施形態と同様である。補強部材としてアルミニウムの薄板(幅5mm、厚さ0.3mm)に、1枚の変性PP/PEN/変性PPの3層構造のフィルム層(厚さ100μm)を片側から薄板を包むように被せて、ヒートシーラーによって全体が熱融着されるように加熱してシール部を形成した。次に、2枚の樹脂集電体の間に形成したシール部を挟んでヒートシーラーによって熱融着させて二次電池を製造した。なお、本例では1枚のフィルム層を用いた例で実施しているが、2枚のフィルム層を薄板の両側から挟むように設置して特に電解液側の合わせ目を熱融着させてシールするようにしてもよい。
二次電池の構造は、図5に示す第2実施形態と同様である。補強部材としてアルミニウムの薄板(幅5mm、厚さ0.3mm)に、変性PP/PEN/変性PPの3層構造のフィルム層(厚さ100μm)を片側から被せて、ヒートシーラーによって全体が熱融着されるように加熱してシール部を形成した。次に、2枚の樹脂集電体の間に形成したシール部を挟んでヒートシーラーによって熱融着させて二次電池を製造した。
二次電池の構造は、図7に示す第3実施形態と同様である。補強部材は、アルミニウムの薄板(幅5mm、厚さ0.3mm)、フィルム層は、変性PP/PEN/変性PPの3層構造(厚さ100μm)として、二次電池を製造した。
実施例3のアルミニウムの薄板を厚さ0.2mmとして、二次電池を製造した。
実施例3のアルミニウムの薄板を厚さ0.1mmとして、二次電池を製造した。
実施例3の補強部材を厚さ0.1mmのSUS304板として、二次電池を製造した。
実施例3の補強部材を厚さ0.5mmのガラスエポキシ基板として、二次電池を製造した。
実施例3の補強部材を厚さ0.5mmのフェノール樹脂の薄板として、二次電池を製造した。
実施例3と同様の構成において、補強部材を有さない構造とし、フィルム層は、単層構造として二次電池を製造した。
表1に、実施例1〜8、および比較例1によって製造した二次電池において、シール部周辺の樹脂集電体の皺の発生具合を観察した結果を示す。
110 単電池層、
120 電極、
120a 正極、
120b 負極、
121 樹脂集電体、
121a 正極樹脂集電体、
121b 負極樹脂集電体、
122 活物質層、
122a 正極活物質層、
122b 負極活物質層、
130 電解質層、
140、240、340 シール部、
141、241、341 フィルム層、
142、242、342 補強部材、
150、250、350 発電要素、
160 外装体。
Claims (6)
- 樹脂集電体に活物質層が形成されてなる複数の電極と、積層方向に隣り合う前記複数の電極同士の間に配置される電解質層と、を積層してなる二次電池において、
前記電解質層の外周部に配置され、積層方向に隣り合う前記樹脂集電体の間を液密に封止するシール部を有し、
前記シール部は、絶縁性を備え、熱融着可能な材料として熱可塑性樹脂からなる2層の表面層を有し、その間に絶縁性を備える材料からなる中間層を挟んだ3層構造からなるシート状の材料によって形成される、フィルム層と、
前記フィルム層と直接面接触するように配置される補強部材と、を有し、
前記フィルム層は、前記補強部材を包囲するように配置される、二次電池。 - 前記樹脂集電体は、正極樹脂集電体と、負極樹脂集電体と、を備え、
前記電極は、前記正極樹脂集電体に正極活物質層が形成されてなる正極と、前記負極樹脂集電体に負極活物質層が形成されてなる負極と、を備え、
前記正極樹脂集電体と、前記正極活物質層と、前記電解質層と、前記負極活物質層と、前記負極樹脂集電体と、が順次積層されてなる複数の単電池層を有し、
積層方向に隣り合う前記単電池層の間に前記補強部材を有する、請求項1に記載の二次電池。 - 前記シール部は、積層方向から平面視したときに、前記樹脂集電体の面内に配置される、請求項1に記載の二次電池。
- 前記補強部材は、アルミニウムによって形成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池。
- 前記補強部材は、熱硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を含む複合材料によって形成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池。
- 樹脂集電体に活物質層が形成されてなる複数の電極と、積層方向に隣り合う前記複数の電極同士の間に配置される電解質層と、を積層してなる二次電池の製造方法であって、
絶縁性を備え、熱融着可能な材料として熱可塑性樹脂からなる2層の表面層を有し、その間に絶縁性を備える材料からなる中間層を挟んだ3層構造からなるシート状の材料によって形成される、フィルム層と、前記フィルム層と直接面接触するように配置される補強部材と、を備え、前記フィルム層が前記補強部材を包囲するように配置されたシール部を準備し、
前記電極と、前記電解質層と、前記シール部と、を積層し、
前記樹脂集電体に対して前記フィルム層を前記シール部の外周部の全周において一度に熱融着させる、二次電池の製造方法。
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