JP6788107B2 - 電池セルのための電極ユニットの製造方法、及び、電極ユニット - Google Patents

電池セルのための電極ユニットの製造方法、及び、電極ユニット Download PDF

Info

Publication number
JP6788107B2
JP6788107B2 JP2019516502A JP2019516502A JP6788107B2 JP 6788107 B2 JP6788107 B2 JP 6788107B2 JP 2019516502 A JP2019516502 A JP 2019516502A JP 2019516502 A JP2019516502 A JP 2019516502A JP 6788107 B2 JP6788107 B2 JP 6788107B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
separator layer
segment
adhesive film
shaped
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019516502A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019530176A (ja
Inventor
ザオアータイク,ダニエル
ヘロルト,ユールゲン
デラ,マティアス
ポラー,ジルバン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of JP2019530176A publication Critical patent/JP2019530176A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6788107B2 publication Critical patent/JP6788107B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0459Cells or batteries with folded separator between plate-like electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0583Construction or manufacture of accumulators with folded construction elements except wound ones, i.e. folded positive or negative electrodes or separators, e.g. with "Z"-shaped electrodes or separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0585Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0587Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H01M50/461Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes with adhesive layers between electrodes and separators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Description

本発明は、電気セルのための電極ユニットを製造する方法であって、第1の電極の複数の板状セグメントが、帯状の第1のセパレータ層と材料結合により(stoffschluessig)結合され、特に接着される、上記方法に関する。さらに、本発明は、本発明に係る方法に従って製造された、電池セルのための電極ユニットにも関する。
電気エネルギーは、電池を用いて貯蔵することが可能である。電池は、化学的な反応エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能である。ここで、一次電池と二次電池とが区別される。一次電池は1度しか稼働しえないが、蓄電池とも呼ばれる二次電池は再充電が可能である。蓄電池では、特に、所謂リチウムイオン電池セルが利用される。このリチウムイオン電池セルは、特に、高いエネルギー密度と、熱安定性と、非常に少ない自己放電と、によって卓越している。
リチウムイオン電池セルは、カソードとも呼ばれる正の電極と、アノードとも呼ばれる負の電極と、を有する。カソード及びアノードは、集電体を1つずつ含み、この集電体に活物質が塗布されている。電池セルの電極はフィルム状に形成されており、アノードとカソードとを分離するセパレータを間に挟んだ状態で巻回されて、巻回電極体となる。このような巻回電極体は、ジェリーロール(Jelly‐Roll)とも称される。電極は、互いに積層されて電極スタックを成してもよく、又は、他の形態により電極ユニットを形成してもよい。
電極ユニットの2つの電極は、端子とも呼ばれる電池セルの極と電気的に接続されている。電極及びセパレータは、通常は液状の電解質によって囲まれている。電池セルは、例えばアルミニウムで製造されたセルハウジングを更に有する。セルハウジングは、通常では角柱形状に、特に直方体形状に形成され、耐圧性を備えて構成される。しかしながら、他のハウジング形状、例えば円柱状も公知であり、又は、柔軟なポーチセル(Pouchzelle)も公知である。
新しい電池セルを開発する際の基本的な試みは、セルの電気化学的な有効容量を増やすことである。この有効容量を最大化するための、電極ユニットの最適な構造形態は電極スタックであるということが判明している。なぜならば、電極スタックは、理想的には角柱形状にも、任意の他の幾何学的形状にも製造されうるからである。
電極ユニットの充電状態及び劣化状態に従って、電極の膨張が起きる可能性があり、これにより、完全に巻回された電極ユニットでは、丸みが付いた領域でズレ、層間剥離、及び不均質性が生じうる。電極スタックでは、このような劣化プロセスも同様に最小化される。電極に対して均一な力が作用することによって、電極及びセパレータの接触の消失が防止されるとともに、電極ユニットの最長の寿命が実現されうる。
独国特許出願公開第102006054308号明細書には、電極が縁端領域で、材料結合による接着結合によりセパレータに固定された電極構成が開示されている。その際の接着ポイントは、電極の活物質の上に存在する。
独国特許出願公開第102009013345号明細書も同様に、電極が縁端領域で、材料結合による接着結合によりセパレータに固定された電極構成について記載している。電極ユニットが、側方をぐるりと囲む接着ストリップによって固定された変形例が示されている。さらに、電極の角に設けられた接着ポイント、及び、長手方向側面に設けられた接着ビードが示されている。
国際公開第2001/059870号明細書は、別々の電極及びセパレータからその下位要素が形成された電極ユニットの構造について記載している。上記下位要素は、連続的なセパレータと共にZ字状に折り畳まれることで、完成した電極ユニットとなる。下位要素の製造時には、積層化(Lamination)によりセパレータ層が電極に施される。
米国特許出願公開第2013/0059183号明細書には、電極ユニットを含む電池が開示されている。ここでは、電極ユニットは、帯状のアノード及び帯状のカソードを含み、この帯状のアノード及び帯状のカソードは帯状のセパレータに接着されている。この接着は、好適には、電極の集電体の2つのストリップ状領域で行われる。
米国特許出願公開第2010/0175245号明細書は、電池セルのための電極スタックを製造する方法を開示している。ここでは、接着剤が、1の電極の集電体に塗布され、この1つの電極はこのようにしてセパレータに接着される。他の電極の集電体にも同様に接着剤が塗布され、この他の電極は別のセパレータに接着される。
米国特許出願公開第2010/0196167号明細書から、電池セルのための電極ユニット、及び、電極ユニットを製造する方法が読み取れる。ここでは、カソードが、第1のセパレータに接着され、アノードが、第2のセパレータに接着される。
欧州特許出願公開第2958179号明細書は、電池セルのための電極ユニット、及び、電極ユニットを製造する方法を開示している。ここでは、帯状の電極が切断されて板状セグメントとなり、帯状のセパレータに載置される。その後に、2つのセパレータと、電極セグメントと、が互いに接着される。続いて、互いに接着されたセパレータ及び電極セグメントが切断されて、積層される。
電池セルのための電極ユニットを製造する方法が提案される。本方法は、少なくとも、以下の実行される工程を含む。
第1の工程において、第1の電極の複数の板状のセグメントが有する接触タブが、帯状の第1のセパレータ層と材料結合により結合される。第1の電極は、アノードであってもよく、カノードであってもよい。材料結合による結合として、特に接着が考慮の対象となるが、例えば融着も考慮の対象となる。
第1のセパレータ層は、平坦かつ帯状に形成されている。このことは本文脈では、縦方向の第1のセパレータ層の長さが、縦方向に対して直交する横方向の第1のセパレータ層の長さよりも遥かに長く、特に、少なくとも10倍長いことを意味している。
第1の電極のセグメントは、平坦かつ板状に形成されている。このことは本文脈では、縦方向の第1の電極のセグメントの長さが、横方向の第1の電極のセグメントの長さとほぼ同じ長さであり、特に、最小で、横方向の第1の電極のセグメントの長さの半分の長さであり、最大で、横方向の第1の電極のセグメントの長さの2倍の長さであることを意味している。
第1の電極のセグメントは集電体をそれぞれ1つずつ含み、この集電体は、金属箔として形成され、好適にはその両側に活物質が塗布されている。この集電体からは接触タブが突き出ており、この接触タブには活物質が塗布されておらず、即ち活物質が無い。第1の電極のセグメントの接触タブは、第1の電極のセグメント同士を互いに接触させるため、及び、第1の電極のセグメントと電池セルの端子とを接触させるために役立つ。
特に、第1の電極のセグメントの接触タブのみが、第1のセパレータ層と材料結合により結合される。即ち、第1の電極のセグメントの活物質と、第1のセパレータ層と、の直接的な接続が設けられていない。
第2の工程において、帯状の第2のセパレータ層が、第1の電極のセグメントの接触タブと材料結合により結合され、又は、帯状の第2のセパレータ層が、第1のセパレータ層と材料結合により結合される。第1の電極のセグメントの活物質と、第2のセパレータ層と、の直接的な接続も同様に設けられていない。
ここでは、第1のセパレータ層と、第2のセパレータ層と、第1の電極のセグメントと、を含む帯状の結合体要素が生じる。このとき、第1の電極のセグメントは、2つのセパレータ層の間の広範囲に配置されている。また、第1の電極のセグメントの活物質は、第1のセパレータ層及び第2のセパレータ層によって囲まれている。第1の電極のセグメントの接触タブは、上記2つのセパレータ層の間から突出しており、外部から接触可能である。
第3の工程において、結合体要素に第2の電極の複数の板状セグメントが載置される。第1の電極がアノードである場合には、第2の電極はカソードである。第1の電極がカソードである場合には、第2の電極はアノードである。
第2の電極のセグメントは、第1のセパレータ層又は第2のセパレータ層の、第1の電極のセグメントとは反対の側に載置される。第1の電極のセグメントと、第2の電極のセグメントと、の間には常に上記2つのセパレータ層の一方が存在する。
第1のセパレータ層及び第2のセパレータ層は、例えば互いに分離した、別々の膜として形成されうる。しかしながら、第1のセパレータ層と第2のセパレータ層とは、1つの膜としても形成されうる。この場合、第2のセパレータ層は、第1の工程の後に、長軸に沿って、第1のセパレータ層に対して180°折り曲げられ、第2の工程で、第1の電極のセグメントの上に置かれる。
本発明の有利な実施形態によれば、第3の工程の間に、結合体要素が、第1の電極のセグメントの間で、交互方向に折り畳まれる。この作業は、「Z字状の折り畳み」とも称される。その後、第3の工程では、第2の電極のセグメントが、第1のセパレータ層と第2のセパレータ層とに交互に載置される。これにより、第2の電極のセグメントはそれぞれ、第1のセパレータ層又は第2のセパレータ層の双方に載置されている。
本発明の他の有利な実施形態によれば、第3の工程の間に、結合体要素が、第1の電極のセグメントの間で同じ方向に折り畳まれる。この作業は巻回に似ているが、第1の電極のセグメントは平坦なままであり湾曲しない。その後、第3の工程では、第2の電極のセグメントが、第1のセパレータ層に載置されて、第2のセパレータ層によって覆われ、又は、第2の電極のセグメントが、第2のセパレータ層に載置されて、第1のセパレータ層によって覆われる。これにより、第2の電極のセグメントはそれぞれ、第1のセパレータ層と第2のセパレータ層との間に存在する。
本発明の他の有利な実施形態によれば、第3の工程の間に、結合体要素が、第1の電極のセグメントの間で分離される。この作業は「個別化」とも称される。この個別化によって、第1の電極のセグメントをそれぞれが有する個々の結合体セグメントが生じる。その後、第3の工程では、結合体セグメントと、第2の電極のセグメントと、が交互に積層される。これにより、第2の電極のセグメントはそれぞれ、第1のセパレータと第2のセパレータ層との間に存在する。
有利な変形例によれば、第1の工程の前に、ストリップ状の第1の接着膜が、第1のセパレータ層の、特に縁端領域に施される。その後に、第1の工程では、第1の電極のセグメントの接触タブが、第1の接着膜によって、第1のセパレータ層に接着される。第2の工程では、第2のセパレータ層が、第1の接着膜によって、第1のセパレータ層に接着される。
代替的な有利な変形例によれば、第1の工程の前に、第1の電極のセグメントの接触タブの両側の、特に縁端領域に、ストリップ状の第3の接着膜が1つずつ施される。その後に、第1の工程では、第1の電極のセグメントの接触タブが、第3の接着膜によって、第1のセパレータ層に接着される。第2の工程では、第2のセパレータ層が、第3の接着膜によって、第1の電極のセグメントの接触タブに接着される。
好適には、第2の電極のセグメントの接触タブも、結合体要素、即ち特にセパレータ層と材料結合により結合され、好適には接着される。
このために、例えば第3の工程の前に、ストリップ状の第2の接着膜が、第2のセパレータ層の、特に縁端領域に施される。その後に、第3の工程では、第2の電極のセグメントの接触タブが、第2の接着膜によって第2のセパレータ層に接着される。
代替的に、第3の工程の前に、ストリップ状の第4の接着膜が、第2の電極のセグメントの接触タブの、特に縁端領域に施される。その後、第3の工程において、第2の電極のセグメントの接触タブが、第4の接着膜により第2のセパレータ層に接着される。
本発明に係る方法に従って製造された、電池セルのための電極ユニットも提案される。
本発明に係る電極ユニットは、有利には、電気自動車(EV:electric vehicle)、ハイブリッド自動車(HEV:hybrid−electric vehicle)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV:plug−in hybrid electric vehicle)、又は家庭用電化製品における電池セルで利用される。家庭用電化製品とは、特に、携帯電話、タブレットPC、又はノートブック(Notebook)として理解されたい。
本発明に係る方法によって、セパレータ層に対する電極のセグメントの正確な位置決めが可能となる。これにより、特に、比較的速い処理速度で、かつ小さな製造公差により、連続的な製造プロセスが実現されうる。本発明に係る方法によって、特にZ字状の折り畳み、巻回、又は積層による電極ユニットの製造が可能となる。本発明に係る方法は、様々な種類のセパレータ層にも、特に、セラミック塗布セパレータ、及び、ファイバーセパレータにも適用されうる。
有利には、電極の活物質には接着剤が接しておらず、これにより、接着膜の接着剤が、電極ユニットの電気化学的挙動に対して不利な影響を与えない。特に、接着剤によって、電極ユニットの内部抵抗の上昇が引き起こされない。これにより、電極ユニットの性能及び劣化挙動が有利に改善される。
さらに、接着膜が、異物、例えば切りくずの進入から電極ユニットを護る。追加的に、接着剤は、セパレータ層の機械的な固定のために寄与し、特に過剰な熱的負荷が掛かった際に、セパレータ層が縮むことを防止する。これにより、電極ユニット及び電池セルの安全性が向上する。
本発明の実施形態が、図面及び以下の明細書の記載によって詳細に解説される。
電池セルの概略図を示す。 第1の変形例に係る電極ユニットの製造工程を示す。 第2の変形例に係る電極ユニットの製造工程を示す。 Z字状に折り畳むことで製造された電極ユニットの概略的な断面図を示す。 巻回により製造された電極ユニットの概略的な断面図を示す。 積層により製造された電極ユニットの概略的な断面図を示す。
本発明の実施形態についての以下の記載では、同じ又は類似した構成要素には同じ符号が付され、個別ケースでの上記構成要素の反復説明は省略される。図は、本発明の主題を概略的に示しているにすぎない。
図1は、電池セル2の概略図を示している。電池セル2は、角柱形状、ここでは直方体形状に形成されたハウジング3を含む。ハウジング3は、ここでは電導性を有して実現されており、例えばアルミニウムから製造されている。
電池セル2は、負の端子11と、正の端子12と、を含む。端子11、12を介して、電池セル2により提供される電圧が取得されうる。さらに、端子11、12を介して電池セル2を充電することも可能である。
電池セル2のハウジング3の内部には、ここでは電極スタックとして実現された電極ユニット10が配置されている。電極ユニット10は、2つの電極、即ち、アノード21及びカソード22を有する。アノード21及びカソード22はそれぞれフィルム状に形成されており、少なくとも1つのセパレータ層18、19によって互いに隔てられている。少なくとも1つのセパレータ層18、19は、イオン伝導性を有し、即ちリチウムイオンを透過させる。
アノード21は、アノード活物質41と、集電体31と、を含む。アノード21の集電体31は、電導性を有して実現されており、金属、例えば銅から製造されている。アノード21の集電体31は、電池セル2の負の端子11と電気的に接続されている。
カソード22は、カソード活物質42と、集電体32と、を含む。カソード22の集電体32は、電導性を有して実現されており、金属、例えばアルミニウムから製造されている。カソード22の集電体32は、電池セル2の正の端子12と電気的に接続されている。
図2には、第1の変形例に係る電極ユニット10の製造工程が示されている。部分図2a)に示されるように、第1の接着膜61が、帯状に構成された第1のセパレータ層18の縁端領域に施される。帯状の構成とは、以下では、縦方向xの長さが、縦方向xに対して直交して方向付けられた横方向yの長さよりも遥かに長いことと理解されたい。
第1の接着膜61は、例えば、転写法(Transferverfahren)を介して、接着剤ストリップとして、接着テープとして、又はスプレー糊として施されうる。
感圧接着剤の他に、様々な形で有効な接着剤を利用することが可能である。他の代替的な実施形態において、第1のセパレータ層18を熱的に融着させ、このようにして同様に、材料結合による結合を形成することが可能である。
部分図2b)には、第1の電極としてのカソード22の、板状に構成された複数のセグメントが、どのように第1のセパレータ層18に載置されるのかを示している。板状の構成とは、以下では、縦方向xの長さが、横方向yの長さと近似的に同じ長さであると理解されたい。
カソード22のセグメントは、カソード活物質42が塗布された集電体32をそれぞれ1つずつ有する。集電体32から、カソード22の接触タブ36が突出している。この接触タブ36にはコーティングがされておらず、即ちカソード活物質42が無い。カソード22のセグメントは、カソード22の接触タブ36が第1の接着膜61に付着しこれによりカソード22のセグメントが第1のセパレータ層18に接着されるように、第1のセパレータ層18の上に配置される。
その際に、カソード22の個々のセグメントの方向付け及び位置は、後に続く巻回、折り畳み、又は積層の後でカソード22の接触タブ36同士が互いに重なるように、電極ユニット10の更なる製造プロセスに対して調整される。本図では、Z字状の折り畳みのために位置及び方向付けが調整されている。
続いて、部分図2c)が示すように、帯状の第2のセパレータ層19が、第1のセパレータ層18の上にぴったりと置かれて、第1の接着膜61によって第1のセパレータ18に接着される。これにより、部分的に透明に示された帯状の結合体要素50が生じる。ここでは、カソード22の活物質42は、第1のセパレータ層18及び第2のセパレータ層19によって囲まれており、カソード22の接触タブ36のみが、セパレータ層18、19の間から突き出ている。
ここでは、第2の接着膜62が、第2のセパレータ層19の縁端領域に施される。その後で、結合体要素50の第2のセパレータ層19には、第2の電極としてのアノード21の、板状に構成された複数のセグメントが配置される。ここでは、アノード21のセグメントが1つだけ示されている。
アノード21のセグメントは、アノード活物質41が塗布された集電体31をそれぞれ1つずつ有する。集電体31から、アノード21の接触タブ35が突出している。この接触タブ35にはコーティングがされておらず、即ちアノード活物質41が無い。アノード21のセグメントは、アノード21の接触タブ35が第2の接着膜62に付着しこれによりアノード21のセグメントが第2のセパレータ層19に接着されるように、第2のセパレータ層19の上に配置される。
図3には、第2の変形例に係る電極ユニット10の製造工程が示されている。部分図3a)に示されるように、第3の接着膜63が、帯状のカソード22の、コーティングされていない集電体32の端部の両側に施される。その際に、第3の接着膜63は、例えば、転写法を介して、接着剤ストリップとして、接着テープとして、又は、スプレー糊として施されうる。帯状のカソード22から、個別化によって、カソード22の板状に形成されたセグメントが形成される。ここで、カソード22のセグメントの接触タブ36には、第3の接着膜63が設けられている。
カソード22のセグメントは第1の電極として、部分図3b)に示されるように、帯状の第1のセパレータ層18に付着される。その際に、カソード22のセグメントの接着タブ36が、第3の接着膜63によって第1のセパレータ層18に接着される。
その際に、カソード22の個々のセグメントの位置及び方向付けは、後に続く巻回、折り畳み、又は積層の後でカソード22の接触タブ36同士が互いに重なるように、電極ユニット10の更なる製造プロセスに対して調整される。本図では、Z字状の折り畳みのために位置及び方向付けが調整されている。
続いて、部分図3c)に示されるように、帯状の第2のセパレータ層19が、第1のセパレータ層18の上にぴったりと置かれ、第3の接着膜63によって、カソード22のセグメントの接着タブ36に接着される。これにより、部分的に透明に示された帯状の結合体要素50が生じる。その際に、カソード22の活物質42は、第1のセパレータ層18及び第2のセパレータ層19によって囲まれており、カソード22の接触タブ36のみが、セパレータ層18、19の間から突き出ている。
その後、結合体要素50の第2のセパレータ層19の上には、第2の電極としてのアノード21の、板状に形成された複数のセグメントが配置される。ここでは、アノード21のセグメントが1つだけ示されている。その前に、第4の接着膜64が、アノード21のセグメントの接触タブ35の縁端領域に施される。アノード21のセグメントは、アノード21の接触タブ35が第4の接着膜64によって第2のセパレータ層19に接着されるように、第2のセパレータ層19の上に配置される。
第1の接着膜61、第2の接着膜62、第3の接着膜63、及び、第4の接着膜64は、第1の変形例及び第2の変形例では、例えば、ポリオレフィンベースのホットメルト接着剤、又は、アクリルベースの接着剤として実現されうる。さらに、接着剤は、セラミックス充填材、例えばAlを含有しうる。
第1の接着膜61、第2の接着膜62、第3の接着膜63、及び、第4の接着膜64は、好適には、2mm以下の幅により設けられる。接着膜61、62、63、64の幅は、横方向yの長さに対応する。
ストリップ状の接着膜61、62、63、64の代わりに、接着剤ポイントを利用することも考えられる。このような接着剤ポイントは、好適には直径が最大2mmであり、好適には最大20mmの間隔を互いにとって配置されている。このような接着剤ポイントの塗布は、例えば、「噴射法」(Jetten)として公知の方法を利用して行われる。
第1の変形例の第2の接着膜62、及び、第2の変形例の第4の接着膜64は設けられなくてもよく、第2の電極としてのアノード21の、板状に形成されたセグメントは、単に、結合体要素50の第2のセパレータ層19の上に配置されてもよい。
第1の変形例及び第2の変形例では、第2の電極としてのアノード21のセグメントは、アノード21の接触タブ35がカソード22の接触タブ36と同じ方向を向くように、配置されうる。同様に、第2の電極としてのアノード21のセグメントは、アノード21の接触タブ35がカソード22の接触タブ36とは反対の方向を向くように、配置されうる。
図4は、Z字状に折り畳むことで製造された電極ユニット10の概略的な断面図を示す。ここでは、結合体要素50が、カソード22のセグメントの間で交互方向に折り畳まれる。アノード21のセグメントが、第1のセパレータ層18の上と第2のセパレータ層19の上とに交互に配置される。
図5は、巻回により製造された電極ユニット10の概略的な断面図を示している。ここでは、結合体要素50が、カソード22のセグメント間で同じ方向に折り畳まれる。アノード21のセグメントは、2つのセパレータ層18、19の一方に載置され、巻回される際には、上記2つのセパレータ層18、19の他方により覆われる。その後で、アノード21のセグメントはそれぞれ、結合体要素50の第1のセパレータ層18と第2のセパレータ層19との間に存在する。アノード21の、中央に配置されたセグメントのみが、第2のセパレータ層19のみによって取り囲まれている。
図6は、積層により製造された電極ユニット10の概略的な断面図を示している。結合体要素50は、カソード22のセグメントの間で分離される。この個別化によって、カソード22のセグメントを1つずつ有する結合体セグメント52が生じる。結合体セグメント52と、アノード21のセグメントとが交互に積層される。その後で、アノード21のセグメントはそれぞれ、結合体セグメント52の第1のセパレータ層18と第2のセパレータ層19との間に存在する。
本発明は、本明細書に記載される実施例、及び実施例で強調される観点には限定されない。むしろ、特許請求の範囲により示される範囲内で、当業者の業の枠組みに収まる複数の変更が可能である。

Claims (10)

  1. 電池セル(2)のための電極ユニット(10)を製造する方法であって、以下の工程、即ち、
    第1の電極(22)の複数の板状のセグメントが有する接触タブ(36)を、帯状の第1のセパレータ層(18)と材料結合により結合する工程と、
    帯状の第2のセパレータ層(19)を、前記第1の電極(22)の前記セグメントの前記接触タブ(36)又は前記第1のセパレータ層(18)と材料結合により結合する工程であって、結果的に、帯状の結合体要素(50)が生じ、前記第1の電極(22)の前記セグメントの活物質(42)が、前記第1のセパレータ層(18)及び前記第2のセパレータ層(19)によって囲まれる、前記材料結合により結合する工程と、
    前記結合体要素(50)に第2の電極(21)の複数の板状のセグメントを載置する工程と、
    を含む、方法。
  2. 前記結合体要素(50)が、前記第1の電極(22)の前記セグメントの間で交互方向に折り畳まれ、前記第2の電極(21)の前記セグメントが、前記第1のセパレータ層(18)と前記第2のセパレータ層(19)とに交互に載置される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記結合体要素(50)が、前記第1の電極(22)の前記セグメントの間で同じ方向に折り畳まれ、前記第2の電極(21)の前記セグメントが、前記第1のセパレータ層(18)又は前記第2のセパレータ層(19)に載置される、請求項1に記載の方法。
  4. 前記結合体要素(50)が、前記第1の電極(22)の前記セグメントの間で分離され、その結果、結合体セグメント(52)が生じ、前記結合体セグメント(52)と、前記第2の電極(21)の前記セグメントと、が交互に積層される、請求項1に記載の方法。
  5. ストリップ状の第1の接着膜(61)が、前記第1のセパレータ層(18)に施され、
    前記第1の電極(22)の前記セグメントの前記接触タブ(36)が、前記第1の接着膜(61)によって、前記第1のセパレータ層(18)に接着され、
    前記第2のセパレータ層(19)が、前記第1の接着膜(61)によって、前記第1のセパレータ層(18)に接着される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記第1の電極(22)の前記セグメントの前記接触タブ(36)の両側に、ストリップ状の第3の接着膜(63)が1つずつ施され、
    前記第1の電極(22)の前記セグメントの前記接触タブ(36)は、前記第3の接着膜(63)によって、前記第1のセパレータ層(18)に接着され、
    前記第2のセパレータ層(19)は、前記第3の接着膜(63)によって、前記第1の電極(22)の前記セグメントの前記接触タブ(36)に接着される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記第2の電極(21)の前記セグメントの接触タブ(35)は、前記結合体要素(50)と材料結合により結合される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記第2の電極(21)の前記セグメントの前記接触タブ(35)は、前記結合体要素(50)と接着される、請求項7に記載の方法。
  9. ストリップ状の第2の接着膜(62)が、前記第2のセパレータ層(19)に施され、前記第2の電極(21)の前記セグメントの前記接触タブ(35)が、前記第2の接着膜(62)によって前記第2のセパレータ層(19)に接着される、請求項8に記載の方法。
  10. ストリップ状の第4の接着膜(64)が、前記第2の電極(21)の前記セグメントの前記接触タブ(35)に施され、前記第2の電極(21)の前記セグメントの前記接触タブ(35)は、前記第4の接着膜(64)により前記第2のセパレータ層(19)に接着される、請求項8に記載の方法。
JP2019516502A 2016-09-27 2017-09-15 電池セルのための電極ユニットの製造方法、及び、電極ユニット Active JP6788107B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016218496.2 2016-09-27
DE102016218496.2A DE102016218496A1 (de) 2016-09-27 2016-09-27 Verfahren zur Herstellung einer Elektrodeneinheit für eine Batteriezelle und Elektrodeneinheit
PCT/EP2017/073316 WO2018059972A1 (de) 2016-09-27 2017-09-15 Verfahren zur herstellung einer elektrodeneinheit für eine batteriezelle und elektrodeneinheit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019530176A JP2019530176A (ja) 2019-10-17
JP6788107B2 true JP6788107B2 (ja) 2020-11-18

Family

ID=59895312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019516502A Active JP6788107B2 (ja) 2016-09-27 2017-09-15 電池セルのための電極ユニットの製造方法、及び、電極ユニット

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20200028200A1 (ja)
EP (1) EP3520163B1 (ja)
JP (1) JP6788107B2 (ja)
KR (1) KR102401809B1 (ja)
CN (1) CN109792072A (ja)
DE (1) DE102016218496A1 (ja)
WO (1) WO2018059972A1 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017216101A1 (de) * 2017-09-12 2019-03-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung, Elektrodenanordnung und Batteriezelle umfassend mindestens eine Elektrodenanordnung
JP7146386B2 (ja) * 2017-11-17 2022-10-04 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング 蓄電素子の製造方法
PL3557674T3 (pl) * 2018-04-20 2023-11-27 Robert Bosch Gmbh Sposób wytwarzania zespołu elektrod dla ogniwa akumulatorowego oraz ogniwo akumulatorowe
KR20200019087A (ko) * 2018-08-13 2020-02-21 주식회사 엘지화학 스택-폴딩형 전극 조립체 및 이를 포함하는 리튬 금속 전지
DE102019216043A1 (de) * 2019-10-17 2021-04-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung einer Energiezelle sowie Energiezelle
CN116261794A (zh) * 2020-11-18 2023-06-13 株式会社Lg新能源 二次电池及其制造方法
CN115347225A (zh) * 2021-05-14 2022-11-15 中创新航科技股份有限公司 电池制造方法、电池、电池模组及电池包
CN115347204A (zh) * 2021-05-14 2022-11-15 中创新航科技股份有限公司 电池制造方法及电池
DE102022000709A1 (de) * 2022-02-28 2023-08-31 Mercedes-Benz Group AG Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Einzelzelle und elektrochemische Einzelzelle
WO2024039226A1 (ko) * 2022-08-19 2024-02-22 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH580341A5 (en) * 1974-10-10 1976-09-30 Maxs Ag Electrode package for galvanic elements or accumulators - has number of electrode plates between separator strip
KR100497147B1 (ko) 2000-02-08 2005-06-29 주식회사 엘지화학 다중 중첩 전기화학 셀 및 그의 제조방법
DE102006054308A1 (de) 2006-11-17 2008-05-21 Dieter Teckhaus Elektrodenanordnung für eine Batterie oder Sekundärbatterie
KR101147255B1 (ko) 2007-06-04 2012-05-18 에스케이이노베이션 주식회사 고출력 리튬 전지의 적층 방법
US8262356B2 (en) 2009-01-30 2012-09-11 General Electric Company Rotor chamber cover member having aperture for dirt separation and related turbine
DE102009013345A1 (de) 2009-03-16 2010-09-23 Li-Tec Battery Gmbh Elektrodenstapel für eine galvanische Zelle
CN101604763B (zh) * 2009-07-07 2012-07-04 广东国光电子有限公司 一种窄型锂离子电池及其制造工艺
KR101103499B1 (ko) * 2009-10-07 2012-01-06 에스케이이노베이션 주식회사 전지용 전극조립체 및 그 제조방법
KR101320392B1 (ko) 2011-09-02 2013-10-23 삼성에스디아이 주식회사 리튬 폴리머 전지
JP5291811B2 (ja) * 2012-01-11 2013-09-18 東レエンジニアリング株式会社 2次電池の製造方法および製造装置
WO2014126432A1 (ko) * 2013-02-15 2014-08-21 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 전극 조립체 및 그 제조방법
WO2016136550A1 (ja) * 2015-02-26 2016-09-01 株式会社豊田自動織機 電極ユニット、及び電極ユニットの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018059972A1 (de) 2018-04-05
KR20190055829A (ko) 2019-05-23
EP3520163B1 (de) 2023-07-12
EP3520163A1 (de) 2019-08-07
KR102401809B1 (ko) 2022-05-26
JP2019530176A (ja) 2019-10-17
DE102016218496A1 (de) 2018-03-29
CN109792072A (zh) 2019-05-21
US20200028200A1 (en) 2020-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6788107B2 (ja) 電池セルのための電極ユニットの製造方法、及び、電極ユニット
EP2500972B1 (en) Lithium secondary battery having multi-directional lead-tab structure
JP5214543B2 (ja) 二次電池
KR101792572B1 (ko) 절연물질이 코팅되어 있는 전극을 포함하는 전지셀
US9077027B2 (en) Electrode assembly and secondary battery using the same
JP5174840B2 (ja) 二次電池
CN107851852B (zh) 蓄电装置
JP6788106B2 (ja) 電池セルのための電極スタックを製造する方法、及び、電池セル
JP2011165672A (ja) タブ−リード結合部の電極間抵抗差を最小化した電極組立体及びこれを有する電気化学セル
KR20130131247A (ko) 전극조립체의 제조방법 및 이에 제조되는 전극조립체를 포함하는 전기화학소자
JP2012520551A (ja) ガルバニセルのための電極スタック
US8703342B2 (en) Electrode assembly, rechargeable battery including the same, and method of manufacturing an electrode thereof
US11302902B2 (en) Method for manufacturing an electrode assembly for a battery cell and battery cell
JP2023511179A (ja) 断線防止層を含む電極組立体及びその製造方法
US20190348644A1 (en) High power battery and battery case
US20120321930A1 (en) Electrode assembly and secondary battery using the same
CN111630699B (zh) 二次电池
KR20160134331A (ko) 파우치형 이차전지 및 그 제조방법
KR101387137B1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR101650860B1 (ko) 분리막의 열 수축성이 억제된 전지셀
JP4078489B2 (ja) 電池の製造方法
US20230268627A1 (en) Method for Manufacturing Secondary Battery and Secondary Battery
KR20150035079A (ko) 분리막의 열 수축성이 억제된 전지셀
KR20190055994A (ko) 이차 전지
JP7304369B2 (ja) 非水電解液二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190520

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190520

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200129

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200302

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20200708

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200728

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201002

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201023

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201029

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6788107

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250