JP6997950B2 - Manufacturing method of laminated battery module - Google Patents

Manufacturing method of laminated battery module Download PDF

Info

Publication number
JP6997950B2
JP6997950B2 JP2018049626A JP2018049626A JP6997950B2 JP 6997950 B2 JP6997950 B2 JP 6997950B2 JP 2018049626 A JP2018049626 A JP 2018049626A JP 2018049626 A JP2018049626 A JP 2018049626A JP 6997950 B2 JP6997950 B2 JP 6997950B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laminated
battery cell
layer
battery
battery cells
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
JP2018049626A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019160742A (en
Inventor
晃一 谷本
聡美 山本
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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 Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2018049626A priority Critical patent/JP6997950B2/en
Publication of JP2019160742A publication Critical patent/JP2019160742A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6997950B2 publication Critical patent/JP6997950B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Description

本発明は、複数のラミネート型電池セルが所定の方向に配列され電気的に接続されているラミネート型電池モジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a laminated battery module in which a plurality of laminated battery cells are arranged in a predetermined direction and electrically connected to each other.

電池の一形態として、ラミネートフィルム外装体に電極体が収容されて構成されているラミネート型電池セルが知られている(特許文献1参照)。複数のラミネート型電池セルが配列され電気的に接続されたラミネート型電池モジュールは、車両搭載用の高出力電源等として汎用されている。 As one form of a battery, a laminated battery cell in which an electrode body is housed in a laminated film outer body is known (see Patent Document 1). A laminated battery module in which a plurality of laminated battery cells are arranged and electrically connected is widely used as a high-output power source for mounting on a vehicle.

一般に、ラミネートフィルム外装体は表面が平滑で、摩擦が小さい。このため、ラミネート型電池セルを組み合わせてラミネート型電池モジュールを製造する際には、ラミネート型電池セルの相互の位置がずれ易く、組み立てが難しい。言い換えれば、ラミネート型電池モジュールは組立性が悪い。組立性を向上するためには、例えば隣り合うラミネート型電池セル同士をずれないように固定することが考えられる。これに関連して、例えば特許文献1には、モジュールの製造に係る技術ではないが、ラミネートフィルム外装体に接着テープで電極体を固定することにより、ラミネート型電池の組立性を向上し得る旨が記載されている。 Generally, the laminating film exterior has a smooth surface and low friction. Therefore, when manufacturing a laminated battery module by combining laminated battery cells, the positions of the laminated battery cells tend to shift from each other, which makes assembly difficult. In other words, the laminated battery module has poor assembleability. In order to improve the assemblability, for example, it is conceivable to fix the adjacent laminated battery cells so as not to shift each other. In relation to this, for example, Patent Document 1 states that, although it is not a technique relating to the manufacture of a module, the assembleability of a laminated battery can be improved by fixing the electrode body to the laminated film outer body with an adhesive tape. Is described.

特開2016-170966号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-170966

しかし、上記のように接着テープなどの固定部材を使用すると、その分、モジュールの重量や体積が増加する。このため、ラミネート型電池モジュールの製造にあたっては、重量や体積の増加を回避しつつ組立性を向上する新たな技術が求められていた。 However, when a fixing member such as an adhesive tape is used as described above, the weight and volume of the module are increased by that amount. Therefore, in manufacturing a laminated battery module, a new technique for improving assemblability while avoiding an increase in weight and volume has been required.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、重量や体積の増加を回避しつつ組立性を向上することのできるラミネート型電池モジュールの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a laminated battery module capable of improving assemblability while avoiding an increase in weight and volume.

本発明によって、第1ラミネート型電池セルと第2ラミネート型電池セルとが隣り合った状態で配列され、電気的に接続されているラミネート型電池モジュールの製造方法が提供される。かかる製造方法は、上記第1ラミネート型電池セルの上記第2ラミネート型電池セルと接する部分に親水化処理を施した後、上記第1ラミネート型電池セルと上記第2ラミネート型電池セルとを重ね合わせた状態で加熱しながら押圧して、上記第1ラミネート型電池セルと上記第2ラミネート型電池セルとを接合することを包含する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, there is provided a method for manufacturing a laminated battery module in which a first laminated battery cell and a second laminated battery cell are arranged side by side and electrically connected to each other. In such a manufacturing method, the portion of the first laminated battery cell in contact with the second laminated battery cell is subjected to a hydrophilic treatment, and then the first laminated battery cell and the second laminated battery cell are overlapped with each other. It includes joining the first laminated battery cell and the second laminated battery cell by pressing while heating in a combined state.

上記製造方法では、第1および第2ラミネート型電池セルを相互に接合して、物理的に一体化する。このことにより、接着テープなどの固定部材を用いることなく、第1および第2ラミネート型電池セルの相互の位置を固定することができる。したがって、モジュールの重量や体積の増加を回避しつつ、組立性を向上することができる。 In the above manufacturing method, the first and second laminated battery cells are joined to each other and physically integrated. This makes it possible to fix the mutual positions of the first and second laminated battery cells without using a fixing member such as an adhesive tape. Therefore, it is possible to improve the assemblability while avoiding an increase in the weight and volume of the module.

一実施形態に係るラミネート型電池モジュールの外形を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the outer shape of the laminated type battery module which concerns on one Embodiment. 隣り合うラミネート型電池セル同士の界面を模式的に示す要部断面図である。It is sectional drawing of the main part schematically showing the interface between adjacent laminated battery cells.

以下、適宜図面を参照しながら、ここに開示される製造方法の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここに開示される製造方法は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
また、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。各図における寸法関係(長さ、幅、厚み等)は、必ずしも実際の寸法関係を反映するものではない。
また、本明細書において範囲を示す「A~B(ただし、A,Bは任意の値。)」の表記は、A以上B以下を意味するものとする。
Hereinafter, preferred embodiments of the manufacturing method disclosed herein will be described with reference to the drawings as appropriate. Matters other than those specifically mentioned in the present specification and necessary for implementation can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in the art. The manufacturing method disclosed herein can be carried out based on the contents disclosed in the present specification and the common general technical knowledge in the art.
Further, in the following drawings, members / parts having the same function may be designated by the same reference numerals, and duplicate explanations may be omitted or simplified. The dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each figure do not necessarily reflect the actual dimensional relationships.
Further, in the present specification, the notation of "A to B (where A and B are arbitrary values)" indicating the range means A or more and B or less.

ここでは、まずラミネート型電池モジュールの構成について説明し、次いで一実施形態に係るラミネート型電池モジュールの製造方法について説明する。 Here, the configuration of the laminated battery module will be described first, and then the manufacturing method of the laminated battery module according to the embodiment will be described.

<ラミネート型電池モジュール>
図1は、一実施形態に係るラミネート型電池モジュール(以下、単に「モジュール」ということがある。)100の外形を模式的に示す側面図である。図2は、隣り合うラミネート型電池セル1同士の界面を模式的に示す要部断面図である。なお、図2では電極体20の構造についての図示を省略している。また、図1,2において、符号Xは、ラミネート型電池セル1の配列方向を示している。
<Laminated battery module>
FIG. 1 is a side view schematically showing the outer shape of a laminated battery module (hereinafter, may be simply referred to as a “module”) 100 according to an embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part schematically showing an interface between adjacent laminated battery cells 1. Note that FIG. 2 omits the illustration of the structure of the electrode body 20. Further, in FIGS. 1 and 2, reference numeral X indicates an arrangement direction of the laminated battery cells 1.

モジュール100は、複数のラミネート型電池セル(以下、単に「電池セル」ということがある。)1と、一対のエンドプレート50A、50Bと、複数の拘束バンド52と、を備えている。
なお、本明細書において、「ラミネート型電池セル」とは、ラミネートフィルムを外装体として利用し、その内部に電極体を収容した構成の電池全般をいう。ラミネート型電池セルは、例えば、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等の蓄電池(二次電池)であってもよく、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子であってもよい。
The module 100 includes a plurality of laminated battery cells (hereinafter, may be simply referred to as “battery cells”) 1, a pair of end plates 50A and 50B, and a plurality of restraint bands 52.
In the present specification, the "laminated battery cell" refers to a general battery having a structure in which a laminated film is used as an exterior body and an electrode body is housed inside the laminated film. The laminated battery cell may be, for example, a storage battery (secondary battery) such as a lithium ion secondary battery or a nickel hydrogen battery, or may be a storage element such as an electric double layer capacitor.

複数の電池セル1は、ここでは同一形状を有している。複数の電池セル1は、平板状である。複数の電池セル1は、それぞれ一対の平坦な幅広面を有しており、当該幅広面が相互に対向するように、配列方向X(図1の左右方向)に沿って並べられている。言い換えれば、複数の電池セル1の間には、例えば、放熱部材、熱伝導部材、スペーサ部材、絶縁部材等が配置されていない。配列方向Xの偶数番目の電池セル1は、配列方向Xの奇数番目の電池セル1に対して180°回転させた状態で配置されている。なお、モジュール100を構成する電池セル1の数は、ここでは5個であるが、これには限定されない。モジュール100を構成する電池セル1の数は、典型的には10個以上、例えば10~100個程度であってもよい。 The plurality of battery cells 1 have the same shape here. The plurality of battery cells 1 have a flat plate shape. The plurality of battery cells 1 each have a pair of flat wide surfaces, and are arranged along the arrangement direction X (left-right direction in FIG. 1) so that the wide surfaces face each other. In other words, for example, a heat radiating member, a heat conductive member, a spacer member, an insulating member, and the like are not arranged between the plurality of battery cells 1. The even-numbered battery cells 1 in the arrangement direction X are arranged in a state of being rotated by 180 ° with respect to the odd-numbered battery cells 1 in the arrangement direction X. The number of battery cells 1 constituting the module 100 is 5, but is not limited to this. The number of battery cells 1 constituting the module 100 may be typically 10 or more, for example, about 10 to 100.

各電池セル1の外面には、正極端子1aと負極端子1bとが突出している。正極端子1aと負極端子1bとは、ラミネートフィルム外装体10の内部から外部に延びている。ここでは、配列方向Xに隣り合う電池セル1の正極端子1aと負極端子1bとが電気的に接続されている。このことにより、複数の電池セル1は直列に接続されている。 A positive electrode terminal 1a and a negative electrode terminal 1b project from the outer surface of each battery cell 1. The positive electrode terminal 1a and the negative electrode terminal 1b extend from the inside to the outside of the laminated film exterior body 10. Here, the positive electrode terminal 1a and the negative electrode terminal 1b of the battery cells 1 adjacent to each other in the arrangement direction X are electrically connected. As a result, the plurality of battery cells 1 are connected in series.

電池セル1の構成は従来と同様でよく、特に限定されない。電池セル1は、ここでは全固体電池である。電池セル1は、ラミネートフィルム外装体10と、ラミネートフィルム外装体10の内部に収容されている電極体20と、を備えている。ラミネートフィルム外装体10は袋状であり、電極体20を収容する収容空間の周縁が熱溶着(ヒートシール)されることにより封止されている。 The configuration of the battery cell 1 may be the same as the conventional one, and is not particularly limited. The battery cell 1 is an all-solid-state battery here. The battery cell 1 includes a laminating film exterior body 10 and an electrode body 20 housed inside the laminating film exterior body 10. The laminating film exterior body 10 has a bag shape, and the peripheral edge of the storage space accommodating the electrode body 20 is heat-welded (heat-sealed) to be sealed.

ラミネートフィルム外装体10は、電極体20を収容する絶縁性の容器である。ラミネートフィルム外装体10の構成は従来公知と同様でよく、特に限定されない。ラミネートフィルム外装体10は、典型的には多層構造を有するラミネートフィルムで構成されている。本実施形態のラミネートフィルム外装体10は3層構造であり、電極体20に近い側から、シーラント層11と、ガスバリア層12と、保護層(外層)13と、がこの順に積層されて構成されている。 The laminating film exterior body 10 is an insulating container that houses the electrode body 20. The structure of the laminated film exterior body 10 may be the same as that conventionally known, and is not particularly limited. The laminated film exterior 10 is typically made of a laminated film having a multi-layer structure. The laminated film exterior body 10 of the present embodiment has a three-layer structure, and the sealant layer 11, the gas barrier layer 12, and the protective layer (outer layer) 13 are laminated in this order from the side close to the electrode body 20. ing.

シーラント層11は、熱溶着を可能にするための層である。シーラント層11は、ラミネートフィルム外装体10の最内層、すなわち、電極体20に最も近い側に位置している。シーラント層11は、例えば、熱可塑性樹脂で構成されている。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン;ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル;等の結晶性樹脂や、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の非結晶性樹脂が挙げられる。なかでも、ここに開示される技術の効果をより高いレベルで発揮する観点から、結晶性樹脂、特にはポリオレフィンが好ましい。 The sealant layer 11 is a layer for enabling heat welding. The sealant layer 11 is located on the innermost layer of the laminated film exterior body 10, that is, on the side closest to the electrode body 20. The sealant layer 11 is made of, for example, a thermoplastic resin. Examples of the thermoplastic resin include crystalline resins such as polyolefins such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP); polyesters such as polyethylene terephthalate (PET); and non-crystalline resins such as polystyrene and polyvinyl chloride. Be done. Among them, crystalline resins, particularly polyolefins, are preferable from the viewpoint of exerting the effects of the techniques disclosed herein at a higher level.

ガスバリア層12は、電池セル1の内外で、湿気や空気あるいは電池セル1の内部で発生したガスの出入りを遮断する層である。ガスバリア層12は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属材料で構成されている。なかでも、コストや軽量化の観点から、アルミニウムが好ましい。ガスバリア層12は、例えば、アルミニウム箔やアルミニウム蒸着層であってもよい。 The gas barrier layer 12 is a layer that blocks the inflow and outflow of moisture, air, or gas generated inside the battery cell 1 inside and outside the battery cell 1. The gas barrier layer 12 is made of a metal material such as aluminum, iron, or stainless steel. Of these, aluminum is preferable from the viewpoint of cost and weight reduction. The gas barrier layer 12 may be, for example, an aluminum foil or an aluminum-deposited layer.

保護層13は、ラミネートフィルム外装体10の耐久性を向上するための層である。保護層13は、ガスバリア層12よりも外表面側に位置している。保護層13は、ラミネートフィルム外装体10の最外層であってもよい。保護層13は、例えば、PET等のポリエステル、ポリアミド(ナイロン)等で構成されている。 The protective layer 13 is a layer for improving the durability of the laminated film exterior body 10. The protective layer 13 is located on the outer surface side of the gas barrier layer 12. The protective layer 13 may be the outermost layer of the laminated film exterior body 10. The protective layer 13 is made of, for example, polyester such as PET, polyamide (nylon), or the like.

なお、本実施形態では、一例として、ラミネートフィルム外装体10が、シーラント層11とガスバリア層12と保護層13とで構成される3層構造である場合について説明した。ただし、ラミネートフィルム外装体10の多層構造は、4層以上、例えば4~10層であってもよい。一例として、上記した層と層との間に、両層を相互に接着するための接着層を備えていてもよい。接着層は、例えばポリアミド(ナイロン)等の樹脂で構成されていてもよい。また、他の一例として、保護層13の上に、例えば最外層として、さらに印刷層、難燃層、表面保護層等を備えていてもよい。 In this embodiment, as an example, a case where the laminated film exterior body 10 has a three-layer structure composed of a sealant layer 11, a gas barrier layer 12, and a protective layer 13 has been described. However, the multilayer structure of the laminated film exterior body 10 may be 4 or more layers, for example, 4 to 10 layers. As an example, an adhesive layer for adhering both layers to each other may be provided between the layers described above. The adhesive layer may be made of a resin such as polyamide (nylon). Further, as another example, a printing layer, a flame retardant layer, a surface protective layer and the like may be further provided on the protective layer 13 as, for example, the outermost layer.

電極体20は、図示しない正極と負極と固体電解質層とを備えている。固体電解質層は、配列方向Xにおいて、正極と負極との間に介在されている。電極体20の構成は従来公知と同様でよく、特に限定されない。電極体20は、典型的には、矩形状の正極と矩形状の負極とが固体電解質層を介して配列方向Xに積み重ねられている積層型の電極体(積層電極体)である。ただし、電極体20は、帯状の正極と帯状の負極とが固体電解質層を介して積み重ねられ、長手方向に捲回されてなる捲回型の電極体(捲回電極体)であってもよい。また、電極体20は、例えば正極および/または負極の表面に、さらに絶縁層などの層を備えていてもよい。 The electrode body 20 includes a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte layer (not shown). The solid electrolyte layer is interposed between the positive electrode and the negative electrode in the arrangement direction X. The configuration of the electrode body 20 may be the same as that conventionally known, and is not particularly limited. The electrode body 20 is typically a laminated electrode body (laminated electrode body) in which a rectangular positive electrode and a rectangular negative electrode are stacked in the arrangement direction X via a solid electrolyte layer. However, the electrode body 20 may be a wound type electrode body (wound electrode body) in which a band-shaped positive electrode and a band-shaped negative electrode are stacked via a solid electrolyte layer and wound in the longitudinal direction. .. Further, the electrode body 20 may further include a layer such as an insulating layer on the surface of the positive electrode and / or the negative electrode, for example.

正極は、正極集電体と当該正極集電体に固着された正極活物質層とを備えていてもよい。正極集電体は、導電性の良好な金属、例えばアルミニウムからなる導電性部材である。正極活物質層は、少なくとも電荷担体を可逆的に吸蔵および放出可能な正極活物質を含んでいる。正極活物質は、例えばリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物である。正極活物質層は、さらに他の成分、例えば後述する固体電解質材料や、導電材、バインダ等を含んでいてもよい。 The positive electrode may include a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer fixed to the positive electrode current collector. The positive electrode current collector is a conductive member made of a metal having good conductivity, for example, aluminum. The positive electrode active material layer contains at least a positive electrode active material capable of reversibly occluding and releasing charge carriers. The positive electrode active material is a lithium transition metal composite oxide such as a lithium nickel cobalt manganese composite oxide. The positive electrode active material layer may further contain other components such as a solid electrolyte material described later, a conductive material, a binder and the like.

負極は、負極集電体と当該負極集電体に固着された負極活物質層とを備えていてもよい。負極集電体は、導電性の良好な金属、例えば銅からなる導電性部材である。負極活物質層は、少なくとも電荷担体を可逆的に吸蔵および放出可能な負極活物質を含んでいる。負極活物質は、例えば黒鉛等の炭素材料である。負極活物質層は、さらに他の成分、例えば後述する固体電解質材料や、バインダ、増粘剤等を含んでいてもよい。 The negative electrode may include a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer fixed to the negative electrode current collector. The negative electrode current collector is a conductive member made of a metal having good conductivity, for example, copper. The negative electrode active material layer contains at least a negative electrode active material capable of reversibly occluding and releasing charge carriers. The negative electrode active material is a carbon material such as graphite. The negative electrode active material layer may further contain other components such as a solid electrolyte material described later, a binder, a thickener and the like.

固体電解質層は、イオン伝導性を有する固体電解質材料を含んでいる。固体電解質材料は、結晶質であっても非晶質(ガラス質)であってもよい。電池セル1がリチウムイオン二次電池である場合、固体電解質層は、Liイオン伝導性を有する固体電解質材料を含んでいる。Liイオン伝導性を有する固体電解質材料としては、例えば、LiS-P系、LiS-SiS系等の硫化物系固体電解質、La0.51Li0.34TiO2.94、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO等の酸化物系固体電解質、等が挙げられる。 The solid electrolyte layer contains a solid electrolyte material having ionic conductivity. The solid electrolyte material may be crystalline or amorphous (glassy). When the battery cell 1 is a lithium ion secondary battery, the solid electrolyte layer contains a solid electrolyte material having Li ion conductivity. Examples of the solid electrolyte material having Li ion conductivity include sulfide-based solid electrolytes such as Li 2 SP 2 S 5 series and Li 2 S-SiS 2 series, La 0.51 Li 0.34 TiO 2. Examples thereof include oxide-based solid electrolytes such as 94 , Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3 .

なお、本実施形態では、一例として、電池セル1が全固体電池である場合について説明した。ただし、電池セル1は、例えば液状の電解質(電解液)を有する液系の二次電池であってもよい。その場合、電極体20は、正極と負極とがセパレータなどの絶縁部材を介して対向された構成であってもよい。また、ラミネートフィルム外装体10の内部には、電極体20に加えて電解液が収容されていてもよい。電解液は、例えば、カーボネート類やエステル類等の非水溶媒と、電荷担体を生成するリチウム塩等の支持塩とを含んでいてもよい。 In this embodiment, as an example, a case where the battery cell 1 is an all-solid-state battery has been described. However, the battery cell 1 may be, for example, a liquid-based secondary battery having a liquid electrolyte (electrolyte solution). In that case, the electrode body 20 may have a configuration in which the positive electrode and the negative electrode face each other via an insulating member such as a separator. Further, in addition to the electrode body 20, an electrolytic solution may be housed inside the laminated film exterior body 10. The electrolytic solution may contain, for example, a non-aqueous solvent such as carbonates and esters, and a supporting salt such as a lithium salt that produces a charge carrier.

一対のエンドプレート50A、50Bは、配列方向X(図1の前後方向)において、モジュール100の両端に配置されている。エンドプレート50A、50Bは、複数の電池セル1を配列方向Xに挟み込んでいる。複数の拘束バンド52は、複数のビス54によって、エンドプレート50A、50Bに固定されている。複数の拘束バンド52は、それぞれ、配列方向Xに規定の拘束圧が加わるように取り付けられている。このことにより、複数の電池セル1に対して配列方向Xから荷重が加えられ、モジュール100として一体的に保持されている。なお、本実施形態では、エンドプレート50A、50Bと、複数の拘束バンド52と、複数のビス54とで、複数の電池セル1が拘束されている。ただし、拘束機構はこれに限定されるものではない。 The pair of end plates 50A and 50B are arranged at both ends of the module 100 in the arrangement direction X (front-back direction in FIG. 1). The end plates 50A and 50B sandwich a plurality of battery cells 1 in the arrangement direction X. The plurality of restraint bands 52 are fixed to the end plates 50A and 50B by the plurality of screws 54. Each of the plurality of restraint bands 52 is attached so that a predetermined restraint pressure is applied to the arrangement direction X. As a result, a load is applied to the plurality of battery cells 1 from the arrangement direction X, and the modules 100 are integrally held. In the present embodiment, the plurality of battery cells 1 are constrained by the end plates 50A and 50B, the plurality of restraint bands 52, and the plurality of screws 54. However, the restraint mechanism is not limited to this.

図2に示すように、本実施形態のモジュール100では、隣り合った電池セル1のラミネートフィルム外装体10が相互に接触している。ラミネートフィルム外装体10同士が接する部分、ここでは一方のラミネートフィルム外装体10の最外層である保護層13の表面に、親水部13aが設けられている。そして、隣り合った電池セル1同士が、親水部13aを介して接合されている。このことにより、隣り合った電池セル1同士が物理的に一体化されている。言い換えれば、隣り合った電池セル1が接合体となっている。なお、本明細書において「接合」とは、上下を反転させたときに落下しない程度の一体性を有することをいう。
以下、このようなモジュール100の製造方法について説明する。
As shown in FIG. 2, in the module 100 of the present embodiment, the laminated film exterior bodies 10 of the adjacent battery cells 1 are in contact with each other. A hydrophilic portion 13a is provided on a portion where the laminated film exterior bodies 10 are in contact with each other, here, on the surface of a protective layer 13 which is the outermost layer of one of the laminated film exterior bodies 10. Then, the adjacent battery cells 1 are joined to each other via the hydrophilic portion 13a. As a result, the adjacent battery cells 1 are physically integrated with each other. In other words, the adjacent battery cells 1 are joined together. In addition, in this specification, "joining" means having integrity to the extent that it does not fall when it is turned upside down.
Hereinafter, a method for manufacturing such a module 100 will be described.

<ラミネート型電池モジュールの製造方法>
ここに開示される製造方法は、少なくとも第1の電池セル1の配列方向Xの幅広面、すなわち第2の電池セル1と接する部分に親水化処理を施した後、第1および第2の電池セル1を重ね合わせた状態で加熱しながら押圧して、相互に接合することを特徴とする。このこと以外は、従来の一般的な構築プロセスを適宜採用し得る。本実施形態の製造方法は、以下の3つの工程:(1)第1および第2の電池セル1を用意する用意工程;(2)第1の電池セル1の表面を親水化処理する親水化処理工程;(3)第1の電池セル1と第2の電池セル1とを加熱しながら押圧する加熱押圧工程;を包含する。なお、これら工程に加えて、任意の段階で他の工程を含むことは妨げられない。以下、各工程について順に説明する。
<Manufacturing method of laminated battery module>
In the manufacturing method disclosed herein, at least the wide surface of the first battery cell 1 in the arrangement direction X, that is, the portion in contact with the second battery cell 1 is subjected to a hydrophilization treatment, and then the first and second batteries are used. The cells 1 are overlapped with each other and pressed while being heated to join each other. Other than this, the conventional general construction process can be adopted as appropriate. The manufacturing method of the present embodiment has the following three steps: (1) a preparation step of preparing the first and second battery cells 1; (2) hydrophilization of the surface of the first battery cell 1. The processing step; (3) a heating and pressing step of pressing the first battery cell 1 and the second battery cell 1 while heating them; is included. In addition to these steps, it is not hindered to include other steps at any stage. Hereinafter, each step will be described in order.

(1)用意工程では、第1および第2の電池セル1を用意する。第1および第2の電池セル1は、それぞれ、ラミネートフィルム外装体10の内部に電極体20を収容した後、電極体20を収容した収容空間の周縁を熱溶着(ヒートシール)して封止することによって、作製することができる。ラミネートフィルム外装体10は、例えば、市販品を購入することで用意することができる。電極体20は、例えば、次の工程:正極活物質と固体電解質材料と溶媒とを含んだ正極スラリーを正極集電箔上に塗工し、乾燥して、正極を作製する工程;負極活物質と固体電解質材料と溶媒とを含んだ負極スラリーを負極集電箔上に塗工し、乾燥して、負極を作製する工程;上記作製した正極および/または負極、あるいはキャリアシートの表面に、固体電解質材料を含んだ固体電解質層を成形する工程;上記正極と上記負極とを、上記固体電解質層を介在させた状態で積層し、積層方向から押圧プレスする工程;を包含する製造方法によって、作製することができる。 (1) In the preparation step, the first and second battery cells 1 are prepared. Each of the first and second battery cells 1 accommodates the electrode body 20 inside the laminated film exterior body 10, and then heat-welds (heat seals) the peripheral edge of the accommodation space containing the electrode body 20 to seal the cells 1. By doing so, it can be produced. The laminated film exterior body 10 can be prepared, for example, by purchasing a commercially available product. The electrode body 20 is, for example, in the following step: a step of applying a positive electrode slurry containing a positive electrode active material, a solid electrolyte material, and a solvent onto a positive electrode current collecting foil and drying the electrode body 20 to prepare a positive electrode; a negative electrode active material. A step of applying a negative electrode slurry containing a solid electrolyte material and a solvent onto a negative electrode current collector foil and drying the negative electrode slurry to prepare a negative electrode; a solid on the surface of the positive electrode and / or the negative electrode or the carrier sheet prepared above. Produced by a manufacturing method including a step of forming a solid electrolyte layer containing an electrolyte material; a step of laminating the positive electrode and the negative electrode with the solid electrolyte layer interposed therebetween and pressing and pressing from the stacking direction. can do.

(2)親水化処理工程では、電池セル1の配列方向Xの幅広面、具体的にはラミネートフィルム外装体10の保護層13の表面を親水化処理する。なお、本明細書において「親水化処理」とは、保護層13の表面を改質して、親水性を高める処理全般をいう。すなわち、当該処理を施すことによって、処理前よりも保護層13の親水性が高められる処理をいう。親水化処理は、例えば、水酸基やカルボキシル基のような酸素(O)を含む酸素含有基を保護層13の表面に導入する化学的処理である。なお、保護層13の親水性は、例えば、水の静止接触角(濡れ性)によって把握し得る。 (2) In the hydrophilization treatment step, the wide surface of the battery cell 1 in the arrangement direction X, specifically, the surface of the protective layer 13 of the laminating film exterior body 10 is hydrophilized. In addition, in this specification, "hydrophilic treatment" refers to all treatments which improve the hydrophilicity by modifying the surface of the protective layer 13. That is, a treatment in which the hydrophilicity of the protective layer 13 is enhanced by the treatment as compared with that before the treatment. The hydrophilization treatment is, for example, a chemical treatment in which an oxygen-containing group containing oxygen (O) such as a hydroxyl group or a carboxyl group is introduced into the surface of the protective layer 13. The hydrophilicity of the protective layer 13 can be grasped by, for example, the static contact angle (wetting property) of water.

本工程において、親水化処理を施す領域(範囲)は、後述する加熱押圧工程で第2の電池セル1と接する領域を含むように設定する。親水化処理を施す領域は、第2の電池セル1の幅広面の表面積以上に設定するとよい。ただし、第2の電池セル1の幅広面の表面積よりも小さく設定してもよい。平面視において、親水化処理は、例えば、保護層13の全面に施してもよいし、第2の電池セル1の幅広面の表面積と同じサイズで施してもよい。親水化処理は、保護層13の表面に連続的に施してもよく、ドット状、縞状のように不連続に施してもよい。また、親水化処理は、第1の電池セル1の幅広面のみならず、さらに第2の電池セル1の幅広面に施してもよい。 In this step, the region (range) to be subjected to the hydrophilization treatment is set to include the region in contact with the second battery cell 1 in the heating and pressing step described later. The region to be hydrophilized may be set to be equal to or larger than the surface area of the wide surface of the second battery cell 1. However, it may be set smaller than the surface area of the wide surface of the second battery cell 1. In a plan view, the hydrophilization treatment may be applied to, for example, the entire surface of the protective layer 13 or may be applied to the same size as the surface area of the wide surface of the second battery cell 1. The hydrophilization treatment may be continuously applied to the surface of the protective layer 13, or may be discontinuously applied such as dots or stripes. Further, the hydrophilization treatment may be applied not only to the wide surface of the first battery cell 1 but also to the wide surface of the second battery cell 1.

親水化処理の方法は従来公知と同様でよく、特に限定されない。親水化処理は、例えば、酸素ガス(O)、オゾン(O)、酸化物イオン(O2-)、酸素ラジカル、酸素プラズマ等の酸素を含む化学種を保護層13の表面に供給することを含む処理である。親水化処理の具体例として、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、オゾン処理等が挙げられる。なかでもコロナ放電処理が簡便で好ましい。 The method of hydrophilization treatment may be the same as that conventionally known, and is not particularly limited. The hydrophilization treatment supplies the surface of the protective layer 13 with oxygen-containing chemical species such as oxygen gas (O 2 ), ozone (O 3 ), oxide ions (O 2- ), oxygen radicals, and oxygen plasma. It is a process including that. Specific examples of the hydrophilization treatment include corona discharge treatment, plasma treatment, ultraviolet irradiation treatment, ozone treatment and the like. Among them, the corona discharge treatment is convenient and preferable.

コロナ放電処理は、例えば、スパークギャップ方式、真空管方式、ソリッドステート方式等の一般的なコロナ放電処理装置を用いて行うことができる。コロナ放電処理装置の一例では、放電電極と、接地された対極誘電体ロールとの間に電圧を印加して、コロナ放電を生じさせる。コロナ放電処理の条件は、保護層13の表面に所望の親水性が付与されるように適宜調整すればよく、特に限定されない。一例として、コロナ放電密度を、概ね5~50W/m/minに設定するとよく、例えば10±5W/m/minとし得る。また、処理時間は、生産性やコストの観点から、概ね10分以内、典型的には5分以内、例えば0.1秒~1分とし得る。
以上のようにして、電池セル1の表面、ここではラミネートフィルム外装体10の保護層13の表面に親水化処理を施して、親水部13aを形成することができる。
The corona discharge treatment can be performed using, for example, a general corona discharge treatment device such as a spark gap method, a vacuum tube method, or a solid state method. In one example of a corona discharge processing device, a voltage is applied between a discharge electrode and a grounded counterpole dielectric roll to generate a corona discharge. The conditions of the corona discharge treatment may be appropriately adjusted so as to impart desired hydrophilicity to the surface of the protective layer 13, and are not particularly limited. As an example, the corona discharge density may be set to approximately 5 to 50 W / m 2 / min, for example 10 ± 5 W / m 2 / min. Further, the processing time may be generally within 10 minutes, typically within 5 minutes, for example, 0.1 seconds to 1 minute, from the viewpoint of productivity and cost.
As described above, the surface of the battery cell 1, here, the surface of the protective layer 13 of the laminated film exterior body 10 can be subjected to a hydrophilic treatment to form the hydrophilic portion 13a.

(3)加熱押圧工程では、まず、第1および第2の電池セル1を対向させて、ラミネートフィルム外装体10同士を重ね合わせる。このとき、第1および第2の電池セル1の間に、保護層13の親水部13aを介在させる。次に、第1および第2の電池セル1を加熱しつつ、第1および第2の電池セル1を重ね合わせた方向(図2のX方向)から押圧する。加熱や押圧の条件は、第1および第2の電池セル1が相互に接合されるように適宜調整すればよく、特に限定されない。一例として、加熱温度は、概ね40℃以上、典型的には40~80℃、例えば60±10℃とし得る。また、押圧時の圧力(プレス圧)は、概ね5MPa以上、典型的には10~100MPa、例えば30±10MPaとし得る。
以上のようにして、第1および第2の電池セル1を接合して、これらが物理的に一体化された接合体を得ることができる。なお、接合体は、配列方向Xに2つの電池セル1が相互に接合された形態であってもよく、3つ以上の電池セル1が連続的に接合された形態であってもよい。
(3) In the heating and pressing step, first, the first and second battery cells 1 are opposed to each other, and the laminated film exterior bodies 10 are overlapped with each other. At this time, the hydrophilic portion 13a of the protective layer 13 is interposed between the first and second battery cells 1. Next, while heating the first and second battery cells 1, the first and second battery cells 1 are pressed from the overlapping direction (X direction in FIG. 2). The heating and pressing conditions may be appropriately adjusted so that the first and second battery cells 1 are joined to each other, and are not particularly limited. As an example, the heating temperature can be approximately 40 ° C. or higher, typically 40-80 ° C., for example 60 ± 10 ° C. The pressure at the time of pressing (pressing pressure) can be approximately 5 MPa or more, typically 10 to 100 MPa, for example, 30 ± 10 MPa.
As described above, the first and second battery cells 1 can be joined to obtain a joined body in which these are physically integrated. The bonded body may be in a form in which two battery cells 1 are joined to each other in the arrangement direction X, or may be in a form in which three or more battery cells 1 are continuously joined.

そして、典型的には上記(1)~(3)の工程を複数回繰り返して上記接合体を複数個作成した後、これらを配列方向Xからエンドプレート50A、50Bで挟み込み、複数の拘束バンド52と複数のビス54とを用いて拘束する。以上のようにして、第1のラミネート型電池セル1と第2のラミネート型電池セル1とが隣り合った状態で配列方向Xに配列されたモジュール100を作製することができる。 Then, typically, after repeating the steps (1) to (3) a plurality of times to prepare a plurality of the bonded bodies, these are sandwiched between the end plates 50A and 50B from the arrangement direction X, and the plurality of restraint bands 52 are formed. And a plurality of screws 54 are used for restraint. As described above, the module 100 in which the first laminated battery cell 1 and the second laminated battery cell 1 are arranged adjacent to each other in the arrangement direction X can be manufactured.

このように、上記製造方法では、少なくとも第1の電池セル1の保護層13に親水部13aを形成した後、当該親水部13aを介して第1および第2の電池セル1を接合し、物理的に一体化する。このことにより、接着テープや接着剤の固定部材を用いることなく、第1および第2の電池セル1の相互の位置を固定することができる。したがって、重量や体積の増加を回避しつつ、モジュール100の組立性を向上することができる。その結果、モジュール100の生産性を高めて、生産コストを低減することができる。また、モジュール100を軽量化あるいは省スペース化して、単位重量あたり、あるいは単位体積あたりの電池特性(例えば電池容量)を向上することができる。 As described above, in the above manufacturing method, after forming the hydrophilic portion 13a on the protective layer 13 of at least the first battery cell 1, the first and second battery cells 1 are joined via the hydrophilic portion 13a to physically form the protective layer 13. To be integrated. This makes it possible to fix the mutual positions of the first and second battery cells 1 without using an adhesive tape or an adhesive fixing member. Therefore, it is possible to improve the assemblability of the module 100 while avoiding an increase in weight and volume. As a result, the productivity of the module 100 can be increased and the production cost can be reduced. Further, the module 100 can be made lighter or space-saving to improve the battery characteristics (for example, battery capacity) per unit weight or unit volume.

さらに、モジュール100では、外部から振動や衝撃等が加えられた場合にも、第1および第2の電池セル1の相互の位置関係が変化し難い。本発明者らの検討によれば、このことにより、従来のラミネート型電池モジュールに比べて、電極体20に対する拘束圧の継時的な変化が生じ難くなる。その結果、電池セル1間での抵抗のバラつき(抵抗ムラ)が小さく抑えられ、安定的に電池性能を発揮することができる。したがって、高い耐久性を実現することができる。 Further, in the module 100, the mutual positional relationship between the first and second battery cells 1 is unlikely to change even when vibration, impact, or the like is applied from the outside. According to the studies by the present inventors, this makes it difficult for the constraining pressure with respect to the electrode body 20 to change over time as compared with the conventional laminated battery module. As a result, the variation in resistance (resistance unevenness) between the battery cells 1 is suppressed to a small extent, and the battery performance can be stably exhibited. Therefore, high durability can be realized.

モジュール100は、各種用途に利用可能であるが、例えば車両に搭載されるモーター用の動力源(駆動用電源)として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、典型的には自動車、例えばプラグインハイブリッド自動車(PHV)、ハイブリッド自動車(HV)、電気自動車(EV)等が挙げられる。 The module 100 can be used for various purposes, and can be suitably used, for example, as a power source (driving power source) for a motor mounted on a vehicle. The type of vehicle is not particularly limited, but typically examples thereof include automobiles, for example, plug-in hybrid vehicles (PHVs), hybrid vehicles (HVs), electric vehicles (EVs), and the like.

以上、本発明を詳細に説明したが、上記実施形態は例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Although the present invention has been described in detail above, the above-described embodiment is merely an example, and the invention disclosed herein includes various modifications and modifications of the above-mentioned specific examples.

1 ラミネート型電池セル(電池セル)
10 ラミネートフィルム外装体
13 保護層
13a 親水部
100 ラミネート型電池モジュール(モジュール)
1 Laminated battery cell (battery cell)
10 Laminated film exterior body 13 Protective layer 13a Hydrophilic part 100 Laminated battery module (module)

Claims (1)

第1ラミネート型電池セルと第2ラミネート型電池セルとが隣り合った状態で配列され、電気的に接続されているラミネート型電池モジュールの製造方法であって、
前記第1ラミネート型電池セルの前記第2ラミネート型電池セルと接する部分、および、前記第2ラミネート型電池セルの前記第1ラミネート型電池セルと接する部分の双方に親水化処理を施した後、前記第1ラミネート型電池セルと前記第2ラミネート型電池セルとを重ね合わせた状態で加熱しながら押圧して、前記第1ラミネート型電池セルと前記第2ラミネート型電池セルとを接合することを包含する、
ラミネート型電池モジュールの製造方法。
A method for manufacturing a laminated battery module in which a first laminated battery cell and a second laminated battery cell are arranged next to each other and electrically connected to each other.
After hydrophilization treatment is performed on both the portion of the first laminated battery cell in contact with the second laminated battery cell and the portion of the second laminated battery cell in contact with the first laminated battery cell . The first laminated type battery cell and the second laminated type battery cell are joined to each other by pressing while heating the first laminated type battery cell and the second laminated type battery cell in a state of being overlapped with each other. Include,
How to manufacture a laminated battery module.
JP2018049626A 2018-03-16 2018-03-16 Manufacturing method of laminated battery module Active JP6997950B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018049626A JP6997950B2 (en) 2018-03-16 2018-03-16 Manufacturing method of laminated battery module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018049626A JP6997950B2 (en) 2018-03-16 2018-03-16 Manufacturing method of laminated battery module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019160742A JP2019160742A (en) 2019-09-19
JP6997950B2 true JP6997950B2 (en) 2022-02-04

Family

ID=67992544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018049626A Active JP6997950B2 (en) 2018-03-16 2018-03-16 Manufacturing method of laminated battery module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6997950B2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015207362A (en) 2014-04-17 2015-11-19 株式会社デンソー Manufacturing method for power storage device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015207362A (en) 2014-04-17 2015-11-19 株式会社デンソー Manufacturing method for power storage device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019160742A (en) 2019-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5541514B2 (en) Multilayer secondary battery
JP6659254B2 (en) Secondary battery and method of manufacturing the same
US9077027B2 (en) Electrode assembly and secondary battery using the same
US20090263712A1 (en) Film-packaged electric device
JP6713547B2 (en) Multi-cavity battery module
CN104064815A (en) Secondary Battery Having Improved Energy Density
JP2019530176A (en) Method for manufacturing electrode unit for battery cell and electrode unit
JP2018535526A (en) Cross-woven electrode assembly
CN114204096A (en) Secondary battery
JP7236036B2 (en) secondary battery
JP6997949B2 (en) Manufacturing method of laminated battery module
KR101387137B1 (en) Electrode assembly and rechargeable battery with the same
KR101487092B1 (en) Pouch for secondary battery and secondary battery using the same
JP2017076576A (en) Battery cell and manufacturing method for the same
CN105720292B (en) Electrochemical cell and portable device
JP6997950B2 (en) Manufacturing method of laminated battery module
US20220209377A1 (en) Battery module and method for producing the battery module
JP4513125B2 (en) Electrochemical device and manufacturing method thereof
JP7011779B2 (en) Manufacturing method of laminated battery
KR20170058061A (en) Lithium Secondary Battery Using Laminate Sheet with Enhanced Strength
JP5664068B2 (en) Multilayer battery and method of manufacturing multilayer battery
JP6666096B2 (en) Power storage device
JP2014044920A (en) Flat battery
JP2022100451A (en) Film type battery
JP7010904B2 (en) Manufacturing method of power storage element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200617

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210421

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210527

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210721

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: 20211118

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211201

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6997950

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151