JP6961329B2 - 電池の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態の一例である電池3の模式図である。図1に例示するように、電池3は、外装体4と、外装体4内に収容された発電要素とを備える。電池3の好適な一例は、非水電解質二次電池であるリチウムイオン二次電池である。発電要素は、例えば、電極体20と、非水電解質(図示しない)とで構成される。
電極体20は、電極板50ならびにセパレータ領域60を、各電極板50の間にセパレータ領域60が介するようにして積層することによって、作製される。なお、本明細書において「電極板」と記載した場合、正極板30および負極板40のいずれか一方であることを意味し、且つ、正極板30および負極板40、または、後述する第1電極板51および第2電極板52を区別する必要が無い場合であることを意味する。その場合であっても、当然、電極体20を作製する際は正極板30および負極板40がセパレータ領域60を介して交互に積層される。
まず、第1セパレータ領域61を載置する第1ステップ(載置ステップ)を行う。第1ステップにおいて載置される第1セパレータ領域61の少なくとも一方の表面には第1接着層611が設けられている。第1セパレータ領域61は、続く第2ステップにおいて積層される第1電極板51と第1接着層611とが接するように、載置される。本実施形態に係る製造方法において、セパレータ領域および電極板50の積層または載置は、例えば平坦な台などの支持部材からなる積載テーブル80において行われる。
次いで、第1電極板51を搬送し、載置した第1セパレータ領域61に第1電極板51を積層する第2ステップ(第1電極板積層ステップ)を行う。ここで、第1電極板51において、第1セパレータ領域61と接する面を第1面とし、第1面と反対側の面を第2面とする。第1セパレータ領域61に積層される第1電極板51は、正極板30および負極板40のいずれであってもよい。本実施形態では一例として、負極板を第1電極板とする。
第3ステップよりも前に、第1電極板51の第1面と第1セパレータ領域61の第1接着層611とを接着させるステップ(接着ステップ)を行う。ここで「電極板の表面と接着層とを接着させる」とは、例えば、電極板の表面と接着層との界面の少なくとも一部の領域において、熱、圧力等の付与によって、当該領域の接着層に含まれる成分が電極板の表面と機械的、物理的または化学的に接合することをいう。
第1電極板51を加熱する第1加熱ステップ(単に「加熱ステップ」ともいう)を行う。加熱ステップは、第1電極板51に第2セパレータ領域62を積層する第3ステップよりも前に行われ、且つ、加熱された第1電極板51と接触させることにより、第1セパレータ領域61の第1接着層611に十分な熱を供給できるものである限り、特に限定されない。加熱ステップは、第2ステップより前に行うことができ、また、第2ステップと同時またはそれ以降に行うこともできる。予め加熱された第1電極板51を第1セパレータ領域61に積層することによって、或いは、第1電極板51が第1セパレータ領域61に積層された状態にあるときに第1電極板51を加熱することによって、第1セパレータ領域61の表面に設けられた第1接着層611に熱が供給され、第1電極板51と第1セパレータ領域61との接着に用いられる。
第1電極板51を第1セパレータ領域61に向かって加圧する第1加圧ステップ(単に「加圧ステップ」ともいう)を行う。加圧ステップは、第2ステップよりも後であって、第3ステップよりも前に行われる。加圧ステップを行うことにより、第1セパレータ領域61の第1電極板51と接する表面にある第1接着層611が、圧力を受けて、第1電極板51と第1セパレータ領域61とを接着させる。加圧ステップにおいて第1セパレータ領域61に向かって加える圧力は、第1電極板51と第1接着層611との接着に寄与する圧力であれば特に限定はされず、例えば0.5MPa以上20MPa以下である。
第2ステップの後、加圧ステップを行う前に、第1電極板51の第2面に保持部材を当接させる保持ステップ(第1電極板保持ステップ)を行うことができる。保持ステップを行うことにより、第1電極板51と第1セパレータ領域61とが仮止めされるまでの間の積層ずれを抑制することができる。第2ステップにおいて、第1電極板51の第2面と当接した状態で第1電極板51を支持する搬送機を用いて第1電極板51を搬送する場合、第1電極板51の第2面において保持部材を当接させる箇所は、当該搬送機が当接していない箇所であることが好ましい。これにより、積載テーブル80で搬送機が第1電極板51と当接した状態から保持部材を当接させることができるとともに、第2ステップ後に搬送機が第1電極板51から離れる際、保持部材が搬送機の移動を妨げ難くなる。
加熱ステップおよび加圧ステップを行った後、第1電極板51に第2セパレータ領域62を積層する第3ステップ(第2セパレータ領域積層ステップ)を行う。第3ステップに続けて後述する第4ステップを行う場合、第2セパレータ領域62の第1電極板51と接しない側の表面には、第2接着層622が設けられる。第2セパレータ領域62は、第1電極板51と接する側の表面に第3接着層623を有していてもよい。
第2セパレータ領域62が、第1ステップにおいて載置する第1セパレータ領域61に対して独立した、いわゆる枚葉型のセパレータである場合、第2セパレータ領域62は公知の搬送機によって積載テーブル80に搬送される。
セパレータ領域60は、図2および図4に示すように、各電極板50に挟まれるセパレータ領域60が互いに分離して独立しているいわゆる枚葉型のセパレータであってもよく、また、図3に示すように、複数のセパレータ領域60が帯状セパレータ70の一部を構成していてもよい。電極体20は、セパレータ領域60として枚葉型のセパレータおよび帯状セパレータ70の両者を有するものであってもよい。
正極板30は、例えば正極集電体6と、正極集電体6に形成された正極合材層とで構成される。正極集電体6には、アルミニウムなどの正極の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極合材層は、正極活物質を含み、導電材および結着材を更に含むことが好ましい。正極合材層は、正極集電体6の両面に形成されていることが好ましい。正極活物質としては、例えば、リチウム含有複合酸化物が用いられる。好適なリチウム含有複合酸化物の一例としては、ニッケル−コバルト−マンガン系、ニッケル−コバルト−アルミニウム系等のリチウム含有複合酸化物等が挙げられる。
負極板40は、例えば負極集電体8と、当該負極集電体8の表面に形成された負極合材層とで構成される。負極集電体8には、銅などの負極の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。負極合材層は、負極活物質とともに、結着材を含むことが好ましい。負極合材層は、負極集電体8の両面に形成されていることが好ましい。
非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水電解質は、液体電解質(電解液)に限定されず、ゲル状ポリマー等を用いた固体電解質であってもよい。
Claims (12)
- 少なくとも一方の表面に第1接着層を有する第1セパレータ領域を載置する第1ステップと、
前記第1セパレータ領域に、第1面および前記第1面の反対側の第2面を有する第1電極板を、前記第1面と前記第1接着層とが接するように積層する第2ステップと、
前記第1電極板に第2セパレータ領域を積層する第3ステップと、
前記第3ステップより前に、前記第1面と前記第1接着層とを接着させる接着ステップとを有し、
前記接着ステップは、
前記第3ステップより前に、前記第1電極板を加熱する第1加熱ステップと、
前記第2ステップより後で、前記第3ステップより前に、前記第1電極板を前記第1セパレータ領域に向かって加圧する第1加圧ステップとを有し、
前記第2ステップにおいて積層する前記第1電極板を、前記第2面と当接した状態で支持する搬送機を用いて搬送し、
前記第2ステップより後、且つ、前記第1加圧ステップより前に、前記第2面における前記搬送機と当接していない領域に保持部材を当接させる保持ステップを更に有し、
前記第1加圧ステップにおいて前記第1電極板を前記第1セパレータ領域に向かって加圧する押圧部材として前記保持部材を用いる、
電池の製造方法。 - 前記第2ステップにおいて、前記第2面の一部と当接した状態で前記第1電極板を支持する搬送機を用いて前記第1電極板を搬送し、
前記第2ステップより後に前記第1加熱ステップを行い、
前記第2ステップより後、且つ、前記第1加熱ステップより前に、前記第2面における前記搬送機と当接していない領域に保持部材を当接させる保持ステップを更に有し、
前記第1加熱ステップでは、前記保持部材が備える熱源を用いて前記第1電極板を加熱する、
請求項1に記載の電池の製造方法。 - 前記第1セパレータ領域および前記第2セパレータ領域は、互いに分離したセパレータである、請求項1〜2のいずれか一項に記載の電池の製造方法。
- 少なくとも一方の表面に第1接着層を有する第1セパレータ領域を載置する第1ステップと、
前記第1セパレータ領域に、第1面および前記第1面の反対側の第2面を有する第1電極板を、前記第1面と前記第1接着層とが接するように積層する第2ステップと、
前記第1電極板に第2セパレータ領域を積層する第3ステップと、
前記第3ステップより前に、前記第1面と前記第1接着層とを接着させる接着ステップとを有し、
前記第1セパレータ領域および前記第2セパレータ領域は、1枚の帯状のセパレータの一部を構成し、
前記第3ステップでは、前記帯状セパレータの前記第1セパレータ領域に隣接する領域で前記帯状セパレータを折り返し、前記帯状セパレータの折り返された領域に含まれる前記第2セパレータ領域を前記第1電極板の前記第2面と接するように積層し、
前記接着ステップは、
前記第3ステップより前に、前記第1電極板を加熱する第1加熱ステップと、
前記第2ステップより後で、前記第3ステップより前に、前記第1電極板を前記第1セパレータ領域に向かって加圧する第1加圧ステップとを有し、
前記第2ステップにおいて、前記第2面の一部と当接した状態で前記第1電極板を支持する搬送機を用いて前記第1電極板を搬送し、
前記第2ステップより後、且つ、前記第1加圧ステップより前に、前記第2面における前記搬送機と当接していない領域に保持部材を当接させる保持ステップを更に有し、
前記第3ステップでは、前記保持部材を折り返し点にして前記帯状セパレータを折り返
す、
電池の製造方法。 - 前記帯状セパレータは、一方の表面に前記第1接着層を有し、他方の表面に接着層を有する、
請求項4に記載の電池の製造方法。 - 前記保持ステップより後に前記第1加圧ステップを行い、
前記第1加圧ステップにおける押圧部材として前記保持部材を用いる、
請求項4または5に記載の電池の製造方法。 - 前記保持ステップより後に前記第1加熱ステップを行い、
前記第1加熱ステップでは、前記保持部材が備える熱源を用いて前記第1電極板を加熱する、
請求項4または5に記載の電池の製造方法。 - 前記第1加圧ステップでは、前記第1電極板の前記第2面に押圧部材を当接させ、前記押圧部材を前記第1電極板と前記第1セパレータ領域との接触面に垂直な方向に変位させることにより、前記第1電極板を前記第1セパレータ領域に向かって加圧する、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の電池の製造方法。 - 前記第1加熱ステップでは、前記搬送機が前記第1電極板を搬送する間に、前記搬送機が備える熱源を用いて前記第1電極板を加熱する、
請求項1〜2のいずれか一項に記載の電池の製造方法。 - 前記第1加熱ステップでは、前記第2ステップにおいて前記第1電極板が搬送される前に、前記第1電極板を保管する保管部が備える熱源を用いて前記第1電極板を加熱する、
請求項1〜2のいずれか一項に記載の電池の製造方法。 - 少なくとも一方の表面に第1接着層を有する第1セパレータ領域を載置する第1ステップと、
前記第1セパレータ領域に、第1面および前記第1面の反対側の第2面を有する第1電極板を、前記第1面と前記第1接着層とが接するように積層する第2ステップと、
前記第1極板に第2セパレータ領域を積層する第3ステップであって、前記第2セパレータ領域は、前記第1電極板と接しない表面に第2接着層を有する、第3ステップと、
前記第3ステップより後に、前記第2セパレータ領域に、第3面および前記第3面の反対側の第4面を有する第2電極板を、前記第3面と前記第2接着層とが接するように積層する第4ステップと、
前記第3ステップより前に、前記第1電極板を加熱する第1加熱ステップと、前記第2ステップより後で、前記第3ステップより前に、前記第1電極板の前記第2面に押圧部材を当接させて、前記第1電極板を前記第1セパレータ領域に向かって加圧する第1加圧ステップとにより、前記第1面と前記第1接着層とを接着させる第1接着ステップと、
前記第2電極板を加熱する第2加熱ステップと、前記第4ステップより後に、前記第2電極板の前記第4面に押圧部材を当接させて、前記第2電極板を前記第2セパレータ領域に向かって加圧する第2加圧ステップとにより、前記第3面と前記第2接着層とを接着させる第2接着ステップと、を有し、
前記第1電極板と当接する前記押圧部材の前記第1電極板における当接箇所と、前記第2電極板と当接する前記押圧部材の前記第2電極板における当接箇所とが非対向である、
電池の製造方法。 - 前記第1加圧ステップでは、前記第1電極板の前記第2面に当接させた押圧部材を、前記第1電極板と前記第1セパレータ領域との接触面に垂直な方向に変位させることにより、前記第1電極板を前記第1セパレータ領域に向かって加圧し、
前記第2加圧ステップでは、前記第2電極板の前記第4面に当接させた押圧部材を、前記第2電極板と前記第2セパレータ領域との接触面に垂直な方向に変位させることにより、前記第1電極板を前記第1セパレータ領域に向かって加圧する、
請求項11に記載の電池の製造方法。
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