JP6866922B2 - 二次電池の製造方法 - Google Patents
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Description
二次電池の製造方法であって、
非矩形状電極の形成工程を含み、
当該形成工程が、集電体となる金属シート材に電極材層原料を塗工して電極前駆体を形成するに先立って、電極材層原料に対する金属シート材の表面の局所部分の濡れ性を制御して、局所部分に濡れ性制御領域を形成することを含み、局所部分が非矩形電極の切欠き領域となる部分である、製造方法が提供される。
本発明では二次電池が提供される。本明細書でいう「二次電池」とは、充電・放電の繰り返しが可能な電池のことを指している。従って、本発明の二次電池は、その名称に過度に拘泥されるものでなく、例えば“蓄電デバイス”なども本発明の対象に含まれ得る。二次電池は、外装体の内部に電極組立体と電解質とが収容および封入された構造を有して成る。本発明では、電極組立体は、正極、負極およびセパレータを含む電極構成層が複数積層された平面積層構造であり得る。また、外装体は、導電性ハードケース又はフレキシブルケース(パウチ等)の形態を採ってよい。外装体の形態がフレキシブルケース(パウチ等)である場合、複数の正極の各々は、正極用集電リードを介して、正極用外部端子に連結されている。正極用外部端子はシール部により外装体に固定され、当該シール部は電解質の液漏れを防止する。同様に、複数の負極の各々は、負極用集電リードを介して負極用外部端子に連結されている。負極用外部端子はシール部により外装体に固定され、シール部が電解質の液漏れを防止する。なお、これに限定されず、複数の正極の各々と接続される正極用集電リードは正極用外部端子の機能を備えていてよく、また、複数の負極の各々と接続される負極用集電リードは負極用外部端子の機能を備えていてよい。外装体の形態が導電性ハードケースの場合、複数の正極の各々は、正極用集電リードを介して、正極用外部端子に連結されている。正極用外部端子はシール部により外装体に固定され、当該シール部は電解質の液漏れを防止する。
二次電池の基本的構成を考慮した上で、以下、本発明の一実施形態に係る二次電池の製造方法について説明する。
具体的には、本願発明者は、非矩形状電極10の製造効率を向上させるために、具体的には電極前駆体の余剰部の発生量を減じるために、金属シート材110の表面特性を制御すること、特に金属シート材の表面の局所部分(非矩形電極の切欠き領域となる部分に相当)の濡れ性を制御することを見出した。つまり、本発明は、金属シート材の表面の非矩形電極の切欠き領域となる部分の濡れ性を意図的に制御し、当該部分に「濡れ性制御領域を形成する」という技術的思想を有する。換言すれば、本発明は、金属シート材の表面の非矩形電極の切欠き領域となる部分以外の他の部分については濡れ性を特段制御せず、当該他の部分については「濡れ性「非」制御領域とする」という技術的思想を有する。
まず、金属シート材110を準備する。
次に、金属シート材110の表面(主面)の局所部分に濡れ性制御領域130を形成する。ここでいう金属シート材110の表面(主面)の局所部分とは、上述のように非矩形電極の切欠き領域となる部分に相当する。そのため、最終的に得られる非矩形状電極の切欠き領域の形成箇所を予め決定した上で、当該濡れ性制御領域130を金属シート材110の表面(主面)の局所部分に形成する必要がある。
次に、金属シート材110を回転させながら、ダイヘッド200を用いて金属シート材110の表面(主面)に電極材層原料120を塗布する。具体的には、電極材層原料120が非矩形電極の切欠き領域となる部分111に形成した濡れ性制御領域130を覆うように電極材層原料120を塗布する。なお、特に限定されるものではないが、後刻の電極材層原料120の移動容易性を考慮し、電極材層原料120の粘度は、0.1〜10Pa・s、好ましくは0.5〜5Pa・s、例えば2.5Pa・sであってよい。
当該電極材層原料120の塗布の際に非矩形電極の切欠き領域となる部分111に形成した濡れ性制御領域130の濡れ性が制御されていることに伴い、当該部分に位置付けられ得る電極材層原料120の挙動を制御することが可能となる。特に、非矩形電極の切欠き領域となる部分111に位置付けられ得る電極材層原料120を当該部分111から、すなわち濡れ性制御領域130から外側領域へと移動可能とする制御を行うと、電極前駆体100形成時に当該部分111に電極材層原料120が残存することを抑制することが可能となる。つまり、非矩形電極の切欠き領域となる部分111、すなわち濡れ性制御領域130における電極材層原料120の残存が抑制された電極前駆体100を得ることができる。
図示していないが、電極前駆体100を形成した後、所望の密度を得るために当該電極前駆体100の両主面を挟み込むように当該電極前駆体100に加圧処理を施す。
次に、電極前駆体100を切断する。具体的には、切欠き領域およびタブ20を有する非矩形電極10が複数形成されるように、電極前駆体100のうち少なくとも非矩形電極10の切欠き領域となる部分111およびタブ20となる部分を切断する。
以上により、複数の所望の非矩形状電極10(タブ20付)が得られる。
以下、上記の濡れ性制御領域130として「低濡れ性領域130a)」を形成する態様について説明する。
以下、上記の「低濡れ性領域130a(即ち濡れ性制御領域130)」の形成態様について説明する。
一態様では、低濡れ性領域130aを、電極材層原料120に対する金属シート材110の他の部分の濡れ性よりも相対的に低い濡れ性を有する低濡れ性材料131を金属シート材の局所部分に供することで形成することが好ましい(図2Aおよび図2B参照)。なお、図2Aの態様および図2Bの態様は、低濡れ性材料131の形成箇所が異なる一方、本発明の技術的思想は根本的に同じである旨確認的に述べておく。詳細には、前者が平面視で金属シート材の主面の端部領域(又は側部領域)に低濡れ性材料131を形成する一方、後者が平面視で金属シート材の主面の中央領域に低濡れ性材料131を形成する点で相互に異なる。
まず、金属シート材110を準備する。
次に、金属シート材110の表面(主面)の局所部分(非矩形電極の切欠き領域となる部分111)にダイヘッド200Aを用いて低濡れ性材料131を塗工する。低濡れ性材料131としては、液体(電極材層原料120)に対する濡れ性が低い性質を有するものであれば特に限定されない。一例を挙げると、低濡れ性材料131は、フッ素系材料、シリコーン系材料、ポリエチレン系材料、ポリプロピレン系材料、およびシランカップリング系材料から成る群から選択される少なくとも1種を含んでよく、液体(電極材層原料120)に対する濡れ性が低い性質が良好なフッ素系材料を含んで成ることが好ましい。
次に、金属シート材110を回転移動させながら、ダイヘッド200Bを用いて金属シート材110の表面(主面)に電極材層原料120を塗布する。具体的には、電極材層原料120が非矩形電極の切欠き領域となる部分111に形成した低濡れ性領域130aを覆うように電極材層原料120を塗布する。
当該電極材層原料120の塗布の際に非矩形電極の切欠き領域となる部分111に形成した低濡れ性領域130aの濡れ性が当該部分111以外の他の部分と比べて相対的に低いことに伴い、電極材層原料を当該部分111(低濡れ性領域130a)から濡れはじかすことが可能となる。電極材層原料が当該部分111(低濡れ性領域130a)から濡れはじかれると、それに起因して、電極前駆体100形成時に当該部分111(低濡れ性領域130a)に電極材層原料120が残存することをより好適に抑制することが可能となる。
次に、電極前駆体100を形成した後、所望の密度を得るために当該電極前駆体100の両主面を挟み込むように当該電極前駆体100に加圧処理を施す。次いで、電極前駆体100を切断する。具体的には、切欠き領域およびタブ20を有する非矩形電極10が複数形成されるように、電極前駆体100のうち少なくとも非矩形電極10の切欠き領域となる部分111およびタブ20となる部分を切断する。
以上により、複数の所望の非矩形状電極10(タブ20付)が得られる。なお、図2Aおよび図2Bに示す態様では、タブ20の設置箇所は、低濡れ性材料131を用いて形成する低濡れ性領域130a以外の領域であることが好ましい。これは、電極前駆体100の切断時点では、低濡れ性領域130aに低濡れ性材料131が存在した状態であるため、低濡れ性領域130a内にタブ20を供すると、非矩形状電極10の電極タブ20同士の溶着が低濡れ性材料131の存在に起因して容易ではない虞があり得ることによる。
一態様では、低濡れ性領域130aを、金属シート材110の局所部分を粗加工に付すことで形成してよい。
まず、金属シート材110を準備する。
次に、金属シート材110の表面(主面)の局所部分(非矩形電極の切欠き領域となる部分111)にレーザー等により光ビームLを照射する。かかる光ビームLの照射により、非矩形電極の切欠き領域となる部分111における金属シート材110の表面(主面)を粗面化させることができる。当該部分111における金属シート材110の表面(主面)が粗面化となることに起因して、非矩形電極の切欠き領域となる部分111を、当該部分111以外の他の部分112における金属シート材110の表面と比べて相対的に電極材層原料120に対して濡れにくくし得る。つまり、当該部分111における金属シート材110の表面(主面)を低濡れ性領域130aにし得る。なお、光ビームLの照射箇所は非矩形電極の切欠き領域となる部分111に実質的に対応するため、光ビームLの照射に先立って、最終的に得られる非矩形状電極の切欠き領域の形成箇所を予め決定しておく必要がある。
次に、金属シート材110を回転移動させながら、ダイヘッド200を用いて金属シート材110の表面(主面)に電極材層原料120を塗布する。具体的には、電極材層原料120が非矩形電極の切欠き領域となる部分111に形成した低濡れ性領域130aを覆うように電極材層原料120を塗布する。
次いで、非矩形電極の切欠き領域となる部分111における金属シート材110の表面に位置する電極材層原料120に対して送風装置300を用いてブロー処理を行う。上述のように、当該部分111における金属シート材110の表面は電極材層原料120に濡れにくくなっているため、ブロー処理を行った際に、非矩形電極の切欠き領域となる部分111以外の他の部分(具体的には、電極材層原料の塗工面側)へと当該電極材層原料120を移動させ易い。かかる移動によれば、(i)電極前駆体100形成時に当該部分111(低濡れ性領域130a)における電極材層原料120の残存抑制を可能となる。これに加えて、ブロー処理における送風方向を相対的に外側方向ではなく内側方向へと制御すれば、(ii)後刻の電極前駆体100の切断時における電極材層原料120の不必要な廃棄発生の回避が可能となる。
110 金属シート材
111 非矩形電極の切欠き領域となる部分
112 電極材層原料
130 濡れ性制御領域
130a 低濡れ性領域
200 ダイヘッド
10 非矩形状電極
20 タブ
Claims (13)
- 二次電池の製造方法であって、
非矩形状電極の形成工程を含み、
前記形成工程が、集電体となる金属シート材に電極材層原料を塗工して電極前駆体を形成するに先立って、該電極材層原料に対する該金属シート材の表面の局所部分の濡れ性を制御して、該局所部分に濡れ性制御領域を形成することを含み、該局所部分が前記非矩形状電極の切欠き領域となる部分である、製造方法。 - 前記濡れ性制御により、前記金属シート材の前記局所部分の濡れ性を該局所部分以外の他の部分の濡れ性よりも相対的に低くして、該局所部分に前記濡れ性制御領域として低濡れ性領域を形成する、請求項1に記載の製造方法。
- 前記低濡れ性領域を、前記電極材層原料に対する前記金属シート材の前記他の部分の濡れ性よりも相対的に低い濡れ性を有する低濡れ性材料を前記金属シート材の前記局所部分に供することで形成する、請求項2に記載の製造方法。
- 前記低濡れ性材料が、フッ素系材料、シリコーン系材料、ポリエチレン系材料、ポリプロピレン系材料、およびシランカップリング系材料から成る群から選択される少なくとも1種を含む、請求項3に記載の製造方法。
- 前記低濡れ性材料が、フッ素系材料を含む、請求項3に記載の製造方法。
- ダイヘッドを用いて前記低濡れ性材料を一方向に間欠塗工することで、前記金属シート材の長手方向に沿って相互に離隔する少なくとも2つの前記低濡れ性領域から成る低濡れ性領域群を形成する、請求項2〜5のいずれかに記載の製造方法。
- 相互に対向する前記低濡れ性領域群を少なくとも2列供し、
少なくとも2つの前記ダイヘッドを用いて前記濡れ性領域群の各々を形成する、請求項6に記載の製造方法。 - 傾斜部を有して成る前記低濡れ性領域を用い、断面視で該傾斜部を断面視で前記金属シート材に直接塗工された前記電極材層原料の形成箇所に向かって下方傾斜させる、請求項2〜7のいずれかに記載の製造方法。
- 前記電極材層原料の塗工面の端部の一部を、平面視で前記低濡れ性領域内に位置付ける、請求項2〜8のいずれかに記載の製造方法。
- 前記低濡れ性領域を、前記金属シート材の前記局所部分を粗加工に付すことで形成する、請求項2〜9のいずれかに記載の製造方法。
- 前記粗加工を、前記金属シート材の前記局所部分に対する光ビーム照射により行う、請求項10に記載の製造方法。
- 前記電極前駆体を切断して、前記非矩形状電極を複数形成することを含み、
形成される前記複数の前記非矩形状電極が相互に線対称配置又は点対称配置となるように、前記電極前駆体を切断する、請求項1〜11のいずれかに記載の製造方法。 - 前記非矩形状電極がリチウムイオンを吸蔵放出可能な層を有する、請求項1〜12のいずれかに記載の製造方法。
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