JP6889222B2 - 積層型電池および積層型電池の製造方法 - Google Patents
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Description
金属層と前記金属層の内面に設けられた樹脂接着層とをそれぞれ含む第1基材および第2基材と、前記第1基材の前記樹脂接着層と前記第2基材の前記樹脂接着層とが溶着して、前記第1基材と前記第2基材との間に封止空間を形成するシール部と、を有する外装体と、
前記封止空間に設けられた膜電極接合体であって、積層方向に交互に積層された複数の第1電極板および複数の第2電極板を有する膜電極接合体と、
第1方向において前記膜電極接合体の両端部に設けられた一対のタブと、
前記第1方向で見たときの前記膜電極接合体の周囲に巻き付けられた絶縁シートと、を備える。
前記絶縁シートは、前記第1方向で見たときの前記膜電極接合体の周方向において一端側に設けられた第1端部と、他端側に設けられた第2端部と、を有し、
前記絶縁シートは、前記第1端部から前記膜電極接合体の周囲に巻き付けられて前記第1端部を越えて延びて、前記絶縁シート同士が互いに重なった重なり部を形成し、
前記重なり部で前記絶縁シート同士が互いに接合されている、
ようにしてもよい。
前記第1端部および前記第2端部は、前記第1方向で見たときに前記積層方向と直交する第2方向において前記膜電極接合体の一側に配置されている、
ようにしてもよい。
前記絶縁シートは、前記膜電極接合体の側に設けられた粘着層を有する、
ようにしてもよい。
前記絶縁シートは、前記膜電極接合体に溶着されている、
ようにしてもよい。
前記膜電極接合体の前記積層方向における最外面は、結着剤を含む被接合層によって構成され、
前記絶縁シートは、前記膜電極接合体の側に設けられた接合層を有し、
前記接合層と前記被接合層とが互いに接合されている、
ようにしてもよい。
前記接合層は、接合材料で形成され、
前記接合材料は、前記結着剤を構成する材料と同一の材料を含む、
ようにしてもよい。
前記第2電極板は、電極集電体と、前記電極集電体に設けられた電極活物質層と、を含み、
前記被接合層は、前記電極活物質層によって構成されている、
ようにしてもよい。
前記第2電極板は、電極集電体と、前記電極集電体に設けられた電極活物質層と、を含み、
前記被接合層は、前記電極活物質層によって構成され、
前記接合層は、接合材料で形成され、
前記接合材料は、極性基を有する樹脂材料を含む、
ようにしてもよい。
積層方向に交互に積層された複数の第1電極板および複数の第2電極板を有する膜電極接合体を準備する第1準備工程と、
金属層と前記金属層の一側に設けられた樹脂接着層とをそれぞれ含む第1基材および第2基材を準備する第2準備工程と、
第1方向において前記膜電極接合体の両端部に一対のタブを取り付けるタブ取付工程と、
前記第1方向で見たときの前記膜電極接合体の周囲に絶縁シートを巻き付ける巻付工程と、
前記巻付工程の後、前記第1基材と前記第2基材との間に前記膜電極接合体を配置して、前記第1基材の前記樹脂接着層と前記第2基材の前記樹脂接着層とを溶着して、前記膜電極接合体を前記第1基材と前記第2基材との間に封止する封止工程と、を備える。
前記絶縁シートは、前記第1方向で見たときの前記膜電極接合体の周方向において一端側に設けられた第1端部と、他端側に設けられた第2端部と、を有し、
前記巻付工程において、前記絶縁シートは、前記第1端部から前記膜電極接合体の周囲に巻き付けられて前記第1端部を越えて延びて、前記絶縁シート同士が互いに重なった重なり部を形成し、前記重なり部で前記絶縁シート同士が互いに接合される、
ようにしてもよい。
前記巻付工程において、前記第1端部および前記第2端部は、前記第1方向で見たときに前記積層方向と直交する第2方向において前記膜電極接合体の一側に配置される、
ようにしてもよい。
前記巻付工程は、前記タブ取付工程の後に行われる、
ようにしてもよい。
前記巻付工程は、前記タブ取付工程の前に行われる、
ようにしてもよい。
前記絶縁シートは、前記膜電極接合体の側に設けられた粘着層を有し、
前記巻付工程において、前記膜電極接合体の前記積層方向における最外面は、前記粘着層に粘着される、
ようにしてもよい。
前記巻付工程の後、前記絶縁シートを前記膜電極接合体に溶着する溶着工程を更に備える、
ようにしてもよい。
前記第1準備工程において準備される前記膜電極接合体の前記積層方向における最外面は、結着剤を含む被接合層によって構成され、
前記絶縁シートは、前記膜電極接合体の側に設けられた接合層を有し、
前記巻付工程において、前記接合層と前記被接合層とが互いに接合される、
ようにしてもよい。
前記接合層は、接合材料で形成され、
前記接合材料は、前記結着剤を構成する材料と同一の材料を含む、
ようにしてもよい。
前記第1準備工程において準備される前記第2電極板は、電極集電体と、前記電極集電体に設けられた電極活物質層と、を含み、
前記被接合層は、前記電極活物質層によって構成されている、
ようにしてもよい。
前記第1準備工程において準備される前記第2電極板は、電極集電体と、前記電極集電体に設けられた電極活物質層と、を含み、
前記被接合層は、前記電極活物質層によって構成され、
前記接合層は、接合材料で形成され、
前記接合材料は、極性基を有する樹脂材料を含む、
ようにしてもよい。
図1〜図6は、本発明の実施の形態による積層型電池を説明するための図である。
外装体40は、膜電極接合体5を封止するための包装材である。外装体40は、第1基材41(上側外装体)と、第1基材41に対向する第2基材42(下側外装体)と、を有している(図5参照)。本実施の形態による第1基材41と第2基材42は、別体として構成されている。第2基材42は、シート状に形成されている。一方、第1基材41は、凸状に形成されている。すなわち、第1基材41は、周辺部43と、周辺部43に対して外側(第2基材42の側とは反対側)に膨出した膨出部44と、を有している。この膨出部44により、第1基材41と第2基材42との間に、封止空間45が画定されている。この封止空間45に、膜電極接合体5が収容されている。このような膨出部44は、例えば、シート状の第1基材41のうち所望の領域を押圧すること(絞り加工)により形成される。この場合、周辺部43と膨出部44は一体的に形成される。
膜電極接合体5は、積層方向dLに交互に積層された正極板10X(第1電極板)および負極板20Y(第2電極板)を含む複数の電極板10X,20Yを有している。
図1〜図3に示すように、膜電極接合体5の正極接続部13に正極タブ16が電気的に接続され、膜電極接合体5の負極接続部23に負極タブ26が電気的に接続されている。図示された例においては、正極タブ16は、膜電極接合体5の正極接続部13の第2面13bに取り付けられており、負極タブ26は、膜電極接合体5の負極接続部23の第2面23bに取り付けられている。タブ16,26はそれぞれ、溶着等によって取り付けられている。これにより、正極タブ16は、正極集電体11Xと電気的に接続され、負極タブ26は、負極集電体21Yと電気的に接続される。
図2、図3、図5および図6に示すように、第1方向d1で見たときの膜電極接合体5の周囲に絶縁シート50が巻き付けられている。本実施の形態においては、1つの絶縁シート50が、膜電極接合体5の周囲に一周巻き付けられている。絶縁シート50は、シート状に形成されており、第1方向d1で見たときの膜電極接合体5の周方向に長手方向を有するように長尺状に形成されていてもよい。絶縁シート50の短手方向(第1方向d1)の寸法は、負極集電体21Yに設けられた負極活物質層22Yの第1方向d1の寸法よりも短くなっていてもよい。
次に、リチウムイオン二次電池として構成された本実施の形態に係る積層型電池1の製造方法について説明する。以下に説明する積層型電池の製造方法は、膜電極接合体5を準備する膜電極接合体準備工程(第1準備工程)と、第1基材41および第2基材42を準備する外装体準備工程(第2準備工程)と、膜電極接合体5の両端部にタブ16,26を取り付けるタブ取付工程と、膜電極接合体5の周囲に絶縁シート50を巻き付ける巻付工程と、膜電極接合体5を第1基材41と第2基材42との間に封止する封止工程と、を備える。以下、各工程について説明する。
膜電極接合体準備工程では、膜電極接合体5を準備する。膜電極接合体準備工程は、正極板10Xおよび負極板20Yをそれぞれ作製する工程と、正極板10Xおよび負極板20Yを交互に積層する工程と、正極集電体11Xおよび負極集電体21Yをそれぞれ接合する工程と、を含んでいる。
外装体準備工程では、第1基材41および第2基材42を準備する。外装体準備工程は、第1基材41を作製する工程と、第2基材42を作製する工程と、を含んでいる。
膜電極接合体準備工程および外装体準備工程の後に、タブ取付工程が行われる。タブ取付工程では、膜電極接合体5の両端部に一対のタブ16,26を取り付ける。タブ取付工程は、タブ16,26を準備する工程と、膜電極接合体5にタブ16,26を取り付ける工程と、を含んでいる。
タブ取付工程の後に、巻付工程が行われる。巻付工程では、膜電極接合体5の周囲に絶縁シート50を巻き付ける。巻付工程は、絶縁シート50を準備する工程と、膜電極接合体5の周囲に絶縁シート50を巻き付ける工程と、を含んでいる。
巻付工程の後に、封止工程が行われる。封止工程では、外装体40内に膜電極接合体5を封止する。
上述した実施の形態において、1つの絶縁シート50が、膜電極接合体5の周囲に巻き付けられている例を示した。しかしながら、このことに限定されることはなく、2つ以上の絶縁シート50が、膜電極接合体5の周囲に巻き付けられていてもよい。
上述した実施の形態において、絶縁シート50が、膜電極接合体5の周囲に一周巻き付けられている例を示した。しかしながら、このことに限定されることはなく、絶縁シート50が、膜電極接合体5の周囲に二周以上巻き付けられていてもよい。すなわち、長手方向の寸法が第1方向d1で見たときの膜電極接合体5の周長よりも2倍以上長い絶縁シート50を準備し、このような絶縁シート50を膜電極接合体5の周囲に二周以上巻き付けてもよい。
上述した実施の形態において、膜電極接合体5の周囲に絶縁シート50を巻き付ける巻付工程が、膜電極接合体5にタブ16,26を取り付けるタブ取付工程の後に行われる例を示した。しかしながら、このことに限定されることはなく、巻付工程が、タブ取付工程の前に行われてもよい。
上述した実施の形態において、絶縁シート50が、膜電極接合体5の側に設けられた粘着層50bを有している例を示した。しかしながら、このことに限定されることはなく、絶縁シート50が、粘着層50bを有していなくてもよい。この場合において、膜電極接合体の最外面5a,5bは、絶縁シート50により接合されていなくてもよい。
上述した実施の形態において、絶縁シート50が、膜電極接合体5の側に設けられた粘着層50bを有している例を示した。しかしながら、このことに限定されることはなく、図8に示すように、絶縁シート50が、粘着層50bに代えて、膜電極接合体5の最外面5a,5bに溶着可能な溶着層50cを有していてもよい。
上述した実施の形態において、絶縁シート50が、膜電極接合体5の側に設けられた粘着層50bを有している例を示した。しかしながら、このことに限定されることはなく、図8に示すように、絶縁シート50が、粘着層50bに代えて、膜電極接合体5の側に設けられた接合層50dであって、負極活物質層22Yに含まれる結着剤を構成する材料と同一の材料を含む接合材料で形成された接合層50dを有していてもよい。すなわち、負極活物質層22Yの結着剤としてスチレンブタジエンゴムが用いられる場合には、絶縁シート50が、スチレンブタジエンゴムで形成された接合層50dを有していてもよい。
上述した第6の変形例において、膜電極接合体5の最外面5a,5bが、負極活物質層22Yによって構成されている例を示した。しかしながら、このことに限定されることはなく、膜電極接合体5の最外面5a,5bが、負極活物質層22Yによって構成されていなくてもよい。すなわち、最も第1基材41の側に配置された負極板20Yの負極集電体21Yの第1面21aおよび最も第2基材42の側に配置された負極板20Yの負極集電体21Yの第2面21bに、負極活物質層22Yが設けられていなくてもよい。
上述した実施の形態において、絶縁シート50が、膜電極接合体5の側に設けられた粘着層50bを有している例を示した。しかしながら、このことに限定されることはなく、図8に示すように、絶縁シート50が、粘着層50bに代えて、膜電極接合体5の側に設けられた接合層50fであって、極性基を有する樹脂材料を含む接合材料で形成された接合層50fを有していてもよい。極性基としては、例えば、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、炭酸エステル結合、ウレタン結合、尿素結合等のC=O結合を含む材料、カルボキシル基、フェノール性水酸基、アルコール性水酸基、シラノール基等のO−H結合を含む材料、C−F結合を含む材料、C−O結合を含む材料、C−N結合を含む材料が挙げられる。このような極性基を有する樹脂材料として、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール−ポリ酢酸ビニル共重合体等を用いることができる。
上述した実施の形態において、正極板10Xおよび負極板20Yの少なくとも一方が、機能層30Aを有する例を示した。しかしながら、図10に示すように、正極板10Xおよび負極板20Yの少なくとも一方が機能層30Aを含むことに加えて、もしくは代えて、正極板10Xおよび負極板20Yの間に、正極板10Xおよび負極板20Yとは別部材として構成された絶縁シート60が配置されるようにしてもよい。この場合、絶縁シート60は、正極板10Xと負極板20Yとの間に介在されて、セパレータとして機能する。図10に示す例では、絶縁シート60は、正極板10Xの機能層30Aと負極板20Yの負極活物質層22Yとの間に配置されている。このような絶縁シート60は、例えば、不織布や多孔質材から形成され得る。この例において、外装体40内に収容された電解液又はゲル状電解液が、絶縁シート60に含浸して保持される。この例に用いられる絶縁シート60は、特に限定されることはなく、積層型電池1、とりわけリチウムイオン二次電池に適用され得る種々の絶縁体を用いることができる。
5 膜電極接合体
5a 最外面
5b 最外面
10X 正極板
11X 正極集電体
12X 正極活物質層
16 正極タブ
20Y 負極板
21Y 負極集電体
22Y 負極活物質層
26 負極タブ
31 結着剤層
40 外装体
40a 金属層
40b 樹脂接着層
41 第1基材
42 第2基材
45 封止空間
46 シール部
50 絶縁シート
50b 粘着層
50c 溶着層
50d 接合層
50e 接合層
50f 接合層
51 第1端部
52 第2端部
53 重なり部
Claims (12)
- 金属層と前記金属層の内面に設けられた樹脂接着層とをそれぞれ含む第1基材および第2基材と、前記第1基材の前記樹脂接着層と前記第2基材の前記樹脂接着層とが溶着して、前記第1基材と前記第2基材との間に封止空間を形成するシール部と、を有する外装体と、
前記封止空間に設けられた膜電極接合体であって、積層方向に交互に積層された複数の第1電極板および複数の第2電極板を有する膜電極接合体と、
第1方向において前記膜電極接合体の両端部に設けられた一対のタブと、
前記第1方向で見たときの前記膜電極接合体の周囲に巻き付けられた絶縁シートと、を備え、
前記絶縁シートは、前記膜電極接合体に溶着されている、
積層型電池。 - 金属層と前記金属層の内面に設けられた樹脂接着層とをそれぞれ含む第1基材および第2基材と、前記第1基材の前記樹脂接着層と前記第2基材の前記樹脂接着層とが溶着して、前記第1基材と前記第2基材との間に封止空間を形成するシール部と、を有する外装体と、
前記封止空間に設けられた膜電極接合体であって、積層方向に交互に積層された複数の第1電極板および複数の第2電極板を有する膜電極接合体と、
第1方向において前記膜電極接合体の両端部に設けられた一対のタブと、
前記第1方向で見たときの前記膜電極接合体の周囲に巻き付けられた絶縁シートと、を備え、
前記膜電極接合体の前記積層方向における最外面は、結着剤を含む被接合層によって構成され、
前記絶縁シートは、前記膜電極接合体の側に設けられた接合層を有し、
前記接合層と前記被接合層とが互いに接合され、
前記接合層は、接合材料で形成され、
前記接合材料は、前記結着剤を構成する材料と同一の材料を含む、
積層型電池。 - 前記第2電極板は、電極集電体と、前記電極集電体に設けられた電極活物質層と、を含み、
前記被接合層は、前記電極活物質層によって構成されている、
請求項2に記載の積層型電池。 - 前記絶縁シートは、前記第1方向で見たときの前記膜電極接合体の周方向において一端側に設けられた第1端部と、他端側に設けられた第2端部と、を有し、
前記絶縁シートは、前記第1端部から前記膜電極接合体の周囲に巻き付けられて前記第1端部を越えて延びて、前記絶縁シート同士が互いに重なった重なり部を形成し、
前記重なり部で前記絶縁シート同士が互いに接合されている、
請求項1から3のいずれか一項に記載の積層型電池。 - 前記第1端部および前記第2端部は、前記第1方向で見たときに前記積層方向と直交する第2方向において前記膜電極接合体の一側に配置されている、
請求項4に記載の積層型電池。 - 積層方向に交互に積層された複数の第1電極板および複数の第2電極板を有する膜電極接合体を準備する第1準備工程と、
金属層と前記金属層の一側に設けられた樹脂接着層とをそれぞれ含む第1基材および第2基材を準備する第2準備工程と、
第1方向において前記膜電極接合体の両端部に一対のタブを取り付けるタブ取付工程と、
前記第1方向で見たときの前記膜電極接合体の周囲に絶縁シートを巻き付ける巻付工程と、
前記巻付工程の後、前記絶縁シートを前記膜電極接合体に溶着する溶着工程と、
前記溶着工程の後、前記第1基材と前記第2基材との間に前記膜電極接合体を配置して、前記第1基材の前記樹脂接着層と前記第2基材の前記樹脂接着層とを溶着して、前記膜電極接合体を前記第1基材と前記第2基材との間に封止する封止工程と、を備える、
積層型電池の製造方法。 - 積層方向に交互に積層された複数の第1電極板および複数の第2電極板を有する膜電極接合体を準備する第1準備工程と、
金属層と前記金属層の一側に設けられた樹脂接着層とをそれぞれ含む第1基材および第2基材を準備する第2準備工程と、
第1方向において前記膜電極接合体の両端部に一対のタブを取り付けるタブ取付工程と、
前記第1方向で見たときの前記膜電極接合体の周囲に絶縁シートを巻き付ける巻付工程と、
前記巻付工程の後、前記第1基材と前記第2基材との間に前記膜電極接合体を配置して、前記第1基材の前記樹脂接着層と前記第2基材の前記樹脂接着層とを溶着して、前記膜電極接合体を前記第1基材と前記第2基材との間に封止する封止工程と、を備え、
前記第1準備工程において準備される前記膜電極接合体の前記積層方向における最外面は、結着剤を含む被接合層によって構成され、
前記絶縁シートは、前記膜電極接合体の側に設けられた接合層を有し、
前記巻付工程において、前記接合層と前記被接合層とが互いに接合され、
前記接合層は、接合材料で形成され、
前記接合材料は、前記結着剤を構成する材料と同一の材料を含む、
積層型電池の製造方法。 - 前記第1準備工程において準備される前記第2電極板は、電極集電体と、前記電極集電体に設けられた電極活物質層と、を含み、
前記被接合層は、前記電極活物質層によって構成されている、
請求項7に記載の積層型電池の製造方法。 - 前記絶縁シートは、前記第1方向で見たときの前記膜電極接合体の周方向において一端側に設けられた第1端部と、他端側に設けられた第2端部と、を有し、
前記巻付工程において、前記絶縁シートは、前記第1端部から前記膜電極接合体の周囲に巻き付けられて前記第1端部を越えて延びて、前記絶縁シート同士が互いに重なった重なり部を形成し、前記重なり部で前記絶縁シート同士が互いに接合される、
請求項6から8のいずれか一項に記載の積層型電池の製造方法。 - 前記巻付工程において、前記第1端部および前記第2端部は、前記第1方向で見たときに前記積層方向と直交する第2方向において前記膜電極接合体の一側に配置される、
請求項9に記載の積層型電池の製造方法。 - 前記巻付工程は、前記タブ取付工程の後に行われる、
請求項6から10のいずれか一項に記載の積層型電池の製造方法。 - 前記巻付工程は、前記タブ取付工程の前に行われる、
請求項6から10のいずれか一項に記載の積層型電池の製造方法。
Priority Applications (3)
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