JP7109233B2 - Electrochemical device manufacturing method - Google Patents
Electrochemical device manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7109233B2 JP7109233B2 JP2018068355A JP2018068355A JP7109233B2 JP 7109233 B2 JP7109233 B2 JP 7109233B2 JP 2018068355 A JP2018068355 A JP 2018068355A JP 2018068355 A JP2018068355 A JP 2018068355A JP 7109233 B2 JP7109233 B2 JP 7109233B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current collector
- uncoated
- electrode
- electrodes
- intermediate position
- 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
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
本発明は、電気化学デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an electrochemical device .
携帯電話、デジタルカメラ、ラップトップコンピュータなどの携帯型電子機器の電源や車両用電源や家庭用電源として、電気化学デバイスの1種である二次電池が広く普及している。電気化学デバイスには、積層型の電気化学デバイスと巻回型の電気化学デバイスがある。積層型の電気化学デバイスは、2種類の電極、すなわち正極と負極とがセパレータを介して交互に繰り返し積層された電極積層体を有している。電極積層体は、電解液とともに外装容器内に収容されている。正極と負極はそれぞれ、集電体に活物質層が形成された塗布部と、集電体に活物質層が形成されていない未塗布部とを有している。そして、特許文献1~7に記載されているように、電極(正極および負極)の端部に位置する未塗布部の集電体同士が重ね合わせられ、重ね合わせられた未塗布部の集電体は電極端子(正極端子および負極端子)に接合されている。正極端子と負極端子は外装容器の外部にそれぞれ延出し、電気化学デバイスの電極積層体と外部の電気回路とを接続する。
Secondary batteries, which are a type of electrochemical device, are widely used as power sources for portable electronic devices such as mobile phones, digital cameras, and laptop computers, power sources for vehicles, and power sources for households. Electrochemical devices include laminated electrochemical devices and wound electrochemical devices. A laminated electrochemical device has an electrode laminate in which two types of electrodes, that is, a positive electrode and a negative electrode, are alternately and repeatedly laminated via a separator. The electrode laminate is housed in the exterior container together with the electrolytic solution. Each of the positive electrode and the negative electrode has a coated portion in which an active material layer is formed on a current collector and an uncoated portion in which an active material layer is not formed on the current collector. Then, as described in
特許文献1~4に記載されている構成では、電極積層体の積層方向の一方の端部(特許文献1~3では下端部、特許文献4では上端部)において、未塗布部の集電体同士が重ね合わせられて電極端子と接合されている。この構成によると、電極端子と接合される一方の端部付近に位置する電極の未塗布部の集電体は、電極端子との接合部分までの距離が短い。それに対し、他方の端部付近に位置する電極の未塗布部の集電体は、電極端子との接合部分までの距離が長い。特に、単位体積当たりのエネルギー密度の向上のために電極積層体中の電極の数が多い構成では、各電極の未塗布部の長さの差が大きい。そこで、電極積層体の積層方向における位置に応じて、各電極の未塗布部の長さを変えること、ひいては集電体全体の長さを変えることが考えられる。しかし、その場合、電極の製造が煩雑になるとともに、個々の電極において電気抵抗値等の特性が変わる可能性がある。一方、全て同じ長さの未塗布部を有する電極を用いる場合には、電極の製造が効率良く容易に行え、全ての電極の特性は一定である。しかし、電極端子に近接する位置(一方の端部付近)の電極では未塗布部が長過ぎて邪魔になる。また、材料の無駄が多くコスト削減の妨げになる。さらに、このように積層方向における端部において重ね合わせられた未塗布部の集電体と電極端子とが接合される構成であると、外装容器が非対称形状になる。外装容器を構成する電極端子側(一方の端部側)の部分は小型で容易に形成できるものの、電極端子と反対側(他方の端部側)の部分は、ほぼ全ての電極を収容する大型の収容部を有する必要がある。特に電極積層体の積層数が多い場合には、このような大型の収容部を有する部分を形成することは容易ではない。
In the configurations described in
これに対し、特許文献5~7に開示されているように、電極積層体の積層方向の両端部の間の中間位置(好ましくは中央部)で、重ね合わせられた未塗布部の集電体と電極端子とを接合する構成であると、各電極の未塗布部の長さの差が比較的小さい。従って、前述した様々な問題点はほとんど解決する。しかし、この構成では、積層方向の一方の端部に位置する電極の未塗布部の集電体は、中間位置まで引っ張られてから電極端子に当接されて接合される。すなわち、この未塗布部の集電体は、一方の端部から中間位置まで引っ張られるために張力がかかった状態で電極端子に当接する。そして、未塗布部の集電体と電極端子とは、互いに接合するために、溶接用部材(ホーンやアンビルなど)を用いて熱や超音波振動を加えられながら加圧される。このとき、未塗布部の集電体は張力がかかった状態で電極端子のエッジに当接され、溶接用部材から電極端子を介して加圧されるため、非常に破損し易い。特に、集電体に比べて電極端子は厚いため、電極端子のエッジが未塗布部の集電体を擦ると集電体は簡単に破れてしまう。
On the other hand, as disclosed in
そこで、本発明の目的は、前述した問題を解決して、電極が破損しにくい電気化学デバイスの製造方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a method of manufacturing an electrochemical device in which electrodes are less likely to be damaged.
本発明の電気化学デバイスの製造方法の特徴は、集電体の一部に活物質層を形成して、集電体に活物質層が形成された塗布部と、集電体に活物質層が形成されていない未塗布部とを有する2種類の電極を形成するステップと、2種類の電極を、セパレータを介して交互に積層して電極積層体を形成するステップと、同一種類の電極の未塗布部の集電体同士を、電極積層体の積層方向の両端部の間の中間位置において重ね合わせるステップと、重ね合わせられた未塗布部の集電体を電極端子に接合するステップと、を含み、少なくとも1つの電極の未塗布部の集電体の、塗布部との境界部分から、電極端子に接合されている接合部分までの間に、積層方向の一方の端部側から他方の端部側に向かって延びてから積層方向において中間位置と同じ高さを維持するか、または積層方向の一方の端部側から中間位置を越えて他方の端部側に一旦延びてから再び中間位置に戻る位置規定部を形成することをさらに含み、位置規定部の形成は、未塗布部の集電体同士を重ね合わせるステップにおいて、または、未塗布部の集電体同士を重ね合わせるステップと未塗布部の集電体を電極端子に接合するステップとの間に、重ね合わせられた未塗布部の集電体の、塗布部との境界部分と接合部分との間の部分を、押し込み部材を用いて押し上げることによって行うところにある。
本発明の電気化学デバイスの製造方法のもう1つの特徴は、集電体の一部に活物質層を形成して、集電体に活物質層が形成された塗布部と、集電体に活物質層が形成されていない未塗布部とを有する2種類の電極を形成するステップと、2種類の電極を、セパレータを介して交互に積層して電極積層体を形成するステップと、同一種類の電極の未塗布部の集電体同士を、電極積層体の積層方向の両端部の間の中間位置において重ね合わせるステップと、重ね合わせられた未塗布部の集電体を電極端子に接合するステップと、を含み、少なくとも1つの電極の未塗布部の集電体の、塗布部との境界部分から、電極端子に接合されている接合部分までの間に、積層方向の一方の端部側から他方の端部側に向かって延びてから積層方向において中間位置と同じ高さを維持するか、または積層方向の一方の端部側から中間位置を越えて他方の端部側に一旦延びてから再び中間位置に戻る位置規定部を形成することをさらに含み、位置規定部の形成は、未塗布部の集電体を電極端子に接合するステップにおいて、重ね合わせられた未塗布部の集電体の、塗布部との境界部分と接合部分との間の部分を、押し込み部材を用いて、一方の端部側から他方の端部側に向かって押し上げることによって行うところにある。
The method for manufacturing an electrochemical device of the present invention is characterized in that an active material layer is formed on a part of a current collector, an application part in which the active material layer is formed on the current collector, and an active material layer on the current collector. a step of forming two types of electrodes having an uncoated portion where is not formed; a step of alternately laminating the two types of electrodes with a separator interposed therebetween to form an electrode laminate; a step of overlapping current collectors of uncoated portions at an intermediate position between both end portions in the stacking direction of the electrode laminate, and a step of joining the stacked current collectors of uncoated portions to electrode terminals; including , from one end side in the stacking direction from the boundary portion with the coated portion of the current collector of the uncoated portion of at least one electrode to the joint portion joined to the electrode terminal After extending toward the other end side and maintaining the same height as the intermediate position in the stacking direction, or once extending from one end side in the stacking direction to the other end side beyond the intermediate position, Further comprising forming a position defining portion returning to the intermediate position, the forming of the position defining portion being performed in the step of overlapping the current collectors of the uncoated portions or overlapping the current collectors of the uncoated portions. Between the step and the step of joining the uncoated portion of the current collector to the electrode terminal, the portion of the overlapping uncoated portion of the current collector between the boundary portion with the coated portion and the joining portion is This is done by pushing up using a pushing member.
Another feature of the method for manufacturing an electrochemical device of the present invention is that an active material layer is formed on a part of the current collector, and an application portion in which the active material layer is formed on the current collector and a step of forming two types of electrodes having an uncoated portion where an active material layer is not formed; a step of alternately laminating the two types of electrodes via a separator to form an electrode laminate; overlapping the current collectors of the uncoated portions of the electrode at an intermediate position between both ends in the stacking direction of the electrode laminate; and, between the boundary portion with the coated portion of the current collector of the uncoated portion of at least one electrode and the joint portion joined to the electrode terminal, one end side in the stacking direction to the other end side and then maintain the same height as the intermediate position in the stacking direction, or once extend from one end side in the stacking direction to the other end side beyond the intermediate position forming a position defining portion returning to the intermediate position from the The portion of the body between the boundary portion with the application portion and the joint portion is pushed up from one end side toward the other end side using a pushing member.
本発明によると、電極が破損しにくい電気化学デバイスが得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain an electrochemical device whose electrodes are less likely to be damaged.
以下、本発明の実施形態について図面を参照し説明する。
図1に、本発明の第1の実施形態の電気化学デバイスの要部を示している。本実施形態の電気化学デバイスは、2種類の電極(正極1と負極2)がセパレータ3を介して交互に重なり合う電極積層体4を有している。電極1,2はそれぞれ、集電体1a,2aに活物質層1b,2bが形成された塗布部と、集電体1a,2aに活物質層1b,2bが形成されていない未塗布部とを有する。そして、正極1の未塗布部の集電体1a同士が、電極積層体4の積層方向Sの両端部の間の中間位置Cにおいて重ね合わせられるとともに電極端子(正極端子)5に接合されている。少なくとも1つの正極1の未塗布部の集電体1aは、塗布部との境界部分から、正極端子5に接合されている接合部分までの間に、積層方向の一方の端部側(図1の下側)から他方の端部側(図1の上側)に向かって延びてから積層方向Sにおいて中間位置Cと同じ高さを維持するか、または積層方向Sの一方の端部側から中間位置Cを越えて他方の端部側に一旦延びてから再び中間位置に戻る位置規定部6を有している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a main part of an electrochemical device according to a first embodiment of the invention. The electrochemical device of this embodiment has an
本実施形態によると、積層方向Sの一方の端部側(図1の下側)に位置する正極1の未塗布部の集電体1aは、他方の端部側(図1の上側)に延びて、積層方向Sの中間位置Cにおいて正極端子5に接合されている。より詳しくは、図1に示されている例の未塗布部の集電体1aは、積層方向Sの一方の端部側から中間位置Cを越えて他方の端部側に一旦延びてから再び中間位置に戻されて正極端子5に接合されている。この未塗布部の集電体1aには、一方の端部側から他方の端部側に延ばされるための張力が加わるが、正極端子5と接合される部分は、逆に他方の端部側から一方の端部側に戻されることで中間位置Cに到達している。従って、一方の端部側から他方の端部側に延ばされるための張力は、正極端子5と接合される部分にはあまり加わらない。その結果、正極端子5と当接しても破損するおそれが小さい。なお、図1には正極1と正極端子5の接合部分とその周辺が示されているが、負極2と後述する負極端子とその周辺も、図1と同様な構成を有している。
According to this embodiment, the
図2A,2Bには本発明に係る電気化学デバイスの一例である二次電池を示している。図2Aは、二次電池の主面(平坦な面)に対して垂直上方から見た模式的な平面図である。図2Bは図2AのA-A線断面図である。この二次電池は、図1に示す第1の実施形態の電気化学デバイスよりもさらに具体的かつ詳細な実施形態(第2の実施形態)である。本実施形態の電気化学デバイスは、第1の実施形態と同様に、正極1と負極2とがセパレータ3を介して交互に重なり合う電極積層体4を有している。この電極積層体4が電解液7とともに、可撓性フィルム(ラミネートフィルム)からなる外装容器8内に収容されている。正極1と負極2のそれぞれの未塗布部の集電体1a,2aは、電極端子(正極端子5、負極端子9)と接続するための電極タブ(正極タブ、負極タブ)として用いられる。正極1の未塗布部の集電体(正極タブ)1a同士は正極端子5の一端部の上に重ね合わせられて、超音波溶接等で互いに接続されている。同様に、負極2の未塗布部の集電体(負極タブ)2a同士は負極端子9の一端部の上に重ね合わせられて、超音波溶接等で互いに接続されている。正極端子5の他端部および負極端子9の他端部は、可撓性フィルムからなる外装容器8の外部にそれぞれ延びている。図2Bでは、電極積層体4を構成する各層の一部(厚さ方向の中間部に位置する層)を図示省略して、電解液7を示している。負極2の塗布部(活物質層2b)の外形寸法は、正極1の塗布部(活物質層1b)の外形寸法よりも大きく、セパレータ3の外形寸法よりも小さいか等しいことが好ましい。重ね合わせられた複数の未塗布部の集電体(正極タブ)1aは、正極端子5とサポートタブ10とに挟まれた状態で固定されてもよい。重ね合わせられた複数の未塗布部の集電体(負極タブ)2aは、負極端子9とサポートタブ10とに挟まれた状態で固定されてもよい。図2Bでは、電極積層体4を構成する各層の一部の省略と同様に、未塗布部の集電体1a,2aの一部を図示省略しているが、図面上で不自然にならないように適宜に修正して電極端子5,9とサポートタブ10との間に挟まれているように図示している。
2A and 2B show a secondary battery as an example of the electrochemical device according to the present invention. FIG. 2A is a schematic plan view seen from above perpendicular to the main surface (flat surface) of the secondary battery. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2A. This secondary battery is a more specific and detailed embodiment (second embodiment) than the electrochemical device of the first embodiment shown in FIG. The electrochemical device of this embodiment has an
このような構成において、第1の実施形態と同様に、少なくとも1つの正極1および負極2の未塗布部の集電体1a,2aは、塗布部との境界部分から、電極端子5,9に接合されている接合部分までの間に位置規定部6を有している。位置規定部6は、積層方向Sの一方の端部側(鉛直方向下側)から、中間位置Cを越えて他方の端部側(鉛直方向上側)に一旦延びてから再び中間位置Cに戻って電極端子5,9に接合される湾曲形状を有している。この構成では、特に一方の端部側に位置する未塗布部の集電体1a,2a(少なくとも、最も一方の端部側に位置する未塗布部の集電体1a,2a)に、前述した位置規定部6を有している。しかし、他方の端部側に位置する未塗布部の集電体1a,2aは、必ずしも位置規定部6を有していなくてもよい。
In such a configuration, as in the first embodiment, the
この二次電池の製造方法について説明する。この二次電池の製造にあたっては、まず、集電体1a、2aの両面に活物質層1b、2bをそれぞれ形成して、集電体1a,2aに活物質層1b,2bが形成された塗布部と、集電体1a,2aに活物質層1b,2bが形成されていない未塗布部とを有する2種類の電極(正極1および負極2)を形成する。複数の正極1と複数の負極2とをセパレータ3を介して交互に繰り返し積層して、電極積層体4を形成する。そして、複数の正極1の一方の端部の未塗布部の集電体(正極タブ)1aを重ね合わせる。同様に、複数の負極2の一方の端部の未塗布部の集電体(負極タブ)2aを重ね合わせる。さらに、重ね合わせられた正極1の未塗布部の集電体1aを正極端子5とサポートタブ10とで挟み込んだ状態で、それらを互いに接合する。また、重ね合わせられた負極2の未塗布部の集電体2aを負極端子9とサポートタブ10とで挟み込んだ状態で、それらを互いに接合する。電極積層体4を、その上下から、可撓性フィルム(ラミネートフィルム)からなる容器上部分8aと容器下部分8bとで覆う。容器上部分8aは、電極積層体4を構成する電極1,2およびセパレータ3の一部を収容する収容部を有している。容器下部分8bは、電極積層体4を構成する電極1,2およびセパレータ3の残りの部分を収容する収容部を有している。この容器上部分8aと容器下部分8bとの周縁部を互いに接合して外装容器8を構成するとともに、その外装容器8内に電極積層体4と電解液7を収容する。正極端子5および負極端子9は、容器上部分8aと容器下部分8bとの周縁部の接合部分を通過して外装容器8の外方に延出している。
A method for manufacturing this secondary battery will be described. In the manufacture of this secondary battery, first,
以上説明した本実施形態の二次電池の製造方法の主な特徴は、正極1の未塗布部の集電体(正極タブ)1aと正極端子5とを重ね合わせて接合し、負極2の一方の端部のそれぞれの未塗布部の集電体(負極タブ)2aと負極端子9とを重ね合わせて接合するところにある。すなわち、図3に示すように、重ね合わせた未塗布部の集電体1aを、鉛直下方に位置する正極端子5と、鉛直上方にあるサポートタブ10とで挟み込む。そして、これらの全てが重なり合う部分に上下から溶接用部材(ホーン11およびアンビル12等)を押し当てる。さらに、本実施形態では、塗布部との境界部分と電極端子5,9との接合部分との間の位置、言い換えると正極1と負極2とが重なり合っている部分と、ホーン11およびアンビル12が押し当てられる部分との間の位置で、押し込み治具13が鉛直下方から未塗布部の集電体1aを押し上げる。この押し込み治具13は、一方の端部側(鉛直方向下側)から、未塗布部の集電体1aと正極端子5とが接合する部分(中間位置C)を越えて他方の端部側(鉛直方向上側)に先端が位置するまで延びている。この押し込み治具13に押し上げられることで、未塗布部の集電体1aに、屈曲形状を有する位置規定部6が形成される。押し上げられた未塗布部の集電体1aの位置は、最終的に未塗布部の集電体1aが正極端子5に接合される部分、すなわちホーン11とアンビル12に挟まれている部分(中間位置C)よりも、積層方向Sの上方(鉛直上方)である。この方法によると、未塗布部の集電体1aの一部が押し込み治具13を用いて押し上げられた状態で、未塗布部の集電体1aと正極端子5とが接合される。それによって、前述した屈曲形状を有する位置規定部6が形成される。未塗布部の集電体1aには鉛直下方から中間位置Cまで押し上げるための張力が加わるが、本実施形態では、屈曲形状を有する位置規定部6において未塗布部の集電体1aの延びる方向が転換されるため、張力が緩和される。そのため、未塗布部の集電体1aに正極端子5のエッジが当接する部分でも破損を生じることなく、未塗布部の集電体1aと正極端子5とを接合することができる。図示しないが、負極2においても同様に、押し込み治具13を用いて屈曲形状を有する位置規定部6を形成することで、未塗布部の集電体2aに負極端子9のエッジが当接する部分でも破損を生じることなく、未塗布部の集電体2aと負極端子9とを接合することができる。
The main feature of the manufacturing method of the secondary battery of the present embodiment described above is that the current collector (positive electrode tab) 1a of the uncoated portion of the
本実施形態の変形例として、図4に示すように、押し込み治具13の先端が、積層方向Sにおいて、未塗布部の集電体1a,2aと電極端子5,9とが接合する部分(中間位置C)に位置していてもよい。その場合、未塗布部の集電体1a,2aは、第1~2の実施形態のような屈曲形状を有しておらず中間位置Cに保持される位置規定部6を有していてもよい。
As a modification of the present embodiment, as shown in FIG. 4, the tip of the
前述した第1および第2の実施形態は、重ね合わせられた未塗布部の集電体1a,2aに対して鉛直下方から電極端子5,9が当接して接合される構成である。そのため、押し込み治具13は鉛直下方から鉛直上方へ向かって延びている。そして、未塗布部の集電体1a,2aの位置規定部6は、鉛直下方から、中間位置Cまで延びてその高さを維持するか、あるいは中間位置Cよりも鉛直上方に一旦延びてから再び中間位置に戻っている。しかし、仮に、重ね合わせられた未塗布部の集電体1a,2aに対して鉛直上方から電極端子5,9が当接して接合される構成である場合には、鉛直上方から鉛直下方へ向かって延びる押し込み治具を用いる。そして、未塗布部の集電体1a,2aの位置規定部は、鉛直上方から中間位置Cまで延びてその高さを維持するように、あるいは中間位置Cよりも鉛直下方に一旦延びてから再び中間位置に戻るように形成される。また、鉛直方向とは異なる方向から電極端子5,9が未塗布部の集電体1a,2aに当接する構成であると、電極端子5,9が位置する側から集電体1a,2aが位置する側に向けて延びる押し込み治具を用いればよい。その場合、未塗布部の集電体1a,2aの位置規定部は、電極端子5,9が位置する側から中間位置Cまで延びてその高さを維持するように、あるいは集電体1a,2aが位置する側に向けて中間位置Cよりも先の位置まで一旦延びてから再び中間位置Cに戻るように形成される。その理由について説明すると、未塗布部の集電体1a,2aの破損が懸念されるのは、僅かに尖っている電極端子5,9のエッジが当接する部分であり、特に溶接のために電極端子5,9が押圧されてエッジが未塗布部の集電体1a,2aに食い込む時である。従って、未塗布部の集電体1a,2aの破損を抑制するためには、未塗布部の集電体1a,2aと電極端子5,9とが当接する部分において作用する圧力を小さくすることが望ましい。未塗布部の集電体1a,2aと電極端子5,9との溶接のための溶接用部材(ホーン11およびアンビル12)の加圧を抑えることはできない。しかし、未塗布部の集電体1a,2aが電極端子5,9と接合される位置(中間位置C)まで引っ張られることで未塗布部の集電体1a,2aに加わる張力を小さくすることで、電極端子5,9との当接部に作用する圧力を吸収して低減させることが可能である。そして、電極端子5,9との接合位置(中間位置C)において未塗布部の集電体1a,2aに加わる力を低減するためには、図3に示すような構成が有効である。すなわち、未塗布部の集電体1a,2aが、電極端子5,9との接合位置(中間位置C)を一旦越えて電極端子5,9の反対側(重ね合わせられた集電体1a,2a側)に到達した後に、再び中間位置Cまで戻されて電極端子5,9と当接することが好ましい。ただし、図4に示すように、未塗布部の集電体1a,2aが、電極端子5,9との接合位置(中間位置C)まで到達してそのまま中間位置Cと同じ高さを維持して電極端子5,9と当接する構成でも、ある程度の効果が得られる。
The first and second embodiments described above are configured such that the
重ね合わせられた未塗布部の集電体1a,2aには電極端子5,9の反対側からサポートタブ10も当接している。しかし、サポートタブ10は一般的に電極端子5,9に比べて厚さが非常に薄く、ある程度柔軟である。そのため、サポートタブ10が当接しても未塗布部の集電体1a,2aを破損するおそれは小さい。従って、サポートタブ10による未塗布部の集電体1a,2aの破損を抑制するための特別の構成は設けられなくてもよい。
A
図3,4に示す例では、溶接時に押し込み部材13を用いて未塗布部の集電体1a,2aに位置規定部6を形成しているが、それに限定されるわけではない。溶接前に、例えば電極積層体4を形成する時点で、押し込み部材13またはそれと同様の部材を用いて位置規定部6を形成してもよい。その場合、既に位置規定部6が形成された未塗布部の集電体1a,2aに電極端子5,9を接合するが、その際に未塗布部の集電体1a,2aの電極端子5,9と当接する部分に加わる張力は小さく、図3,4に示す例と同様に集電体1a,2aの破損が抑制される。
In the example shown in FIGS. 3 and 4, the
押し込み治具13の形状や詳細な構成は特に限定されない。図3,4に示すような棒状の治具でなくても、電極端子5,9側から重ね合わせられた集電体1a,2a側に向けて未塗布部の集電体1a,2aを適切な量だけ押圧する形状であればよい。この押し込み治具13は固定されたものであっても、押圧方向に進退可能な構成であってもよい。押し込み治具13は、未塗布部の集電体1a,2aの幅方向の全長にわたって延びるものであることが好ましい。
The shape and detailed configuration of the
以上説明した本発明の二次電池を構成する各部材の材料の例について以下に説明する。正極の活物質層1bを構成する活物質としては、例えばLiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2、Li2MO3-LiMO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2などの層状酸化物系材料や、LiMn2O4などのスピネル系材料、LiMPO4などのオリビン系材料、Li2MPO4F、Li2MSiO4Fなどのフッ化オリビン系材料、V2O5などの酸化バナジウム系材料などが挙げられる(Mは遷移金属である)。各活物質において、これらの活物質を構成する元素の一部が他の元素で置換されていてもよく、また、Liが過剰組成となっていてもよい。そして、これらの活物質のうちの1種、または2種以上の混合物を使用することができる。
Examples of materials for each member constituting the secondary battery of the present invention described above will be described below. Examples of the active material constituting the
負極の活物質層2bを構成する活物質としては、黒鉛、非晶質炭素、ダイヤモンド状炭素、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンなどの炭素材料や、リチウム金属材料、シリコンやスズなどの合金系材料、Nb2O5やTiO2などの酸化物系材料、あるいはこれらの複合物を用いることができる。
Examples of active materials constituting the
正極および負極の活物質層1b,2bを構成する活物質合剤は、前述したそれぞれの活物質に、結着剤や導電助剤等が適宜加えられたものである。導電助剤としては、カーボンブラック、炭素繊維、または黒鉛などのうちの1種、または2種以上の組み合せを用いることができる。また、結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、カルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴム、変性アクリロニトリルゴム粒子などを用いることができる。
The active material mixture constituting the
正極および負極の活物質層1b,2bのいずれにおいても、例えば製造上のばらつきや層形成能力に起因する不可避な各層の傾斜や凹凸や丸み等が生じていても構わない。
正極の集電体1aとしては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金等を用いることができ、特にアルミニウムが好ましい。負極の集電体2aとしては、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金を用いることができる。
In both of the
As the
電解液7としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート類や、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジプロピルカーボネート(DPC)等の鎖状カーボネート類や、脂肪族カルボン酸エステル類や、γ-ブチロラクトン等のγ-ラクトン類や、鎖状エーテル類、環状エーテル類、などの有機溶媒のうちの1種、または2種以上の混合物を使用することができる。さらに、これらの有機溶媒にリチウム塩を溶解させることができる。
Examples of the
セパレータ3は主に樹脂製の多孔膜、織布、不織布等からなり、その樹脂成分として、例えばポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ナイロン樹脂、アラミド樹脂(芳香族ポリアミド樹脂)、またはポリイミド樹脂等を用いることができる。特にポリオレフィン系の微多孔膜は、イオン透過性と、正極と負極とを物理的に隔離する性能に優れているため好ましい。また、必要に応じて、セパレータ3には無機物粒子を含む層を形成してもよい。無機物粒子としては、絶縁性の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物などを挙げることができ、なかでもTiO2やAl2O3を含むことが好ましい。
The
外装容器8は、可撓性フィルムからなる軽量の外装ケースであり、可撓性フィルムは、基材となる金属箔の両面にそれぞれ樹脂層が設けられたラミネートフィルムである。金属箔には、電解液7の漏出や外部からの水分の浸入を防止するためのバリア性を有するものを選択することができ、アルミニウムやステンレス鋼などを用いることができる。金属箔の少なくとも一方の面には、変性ポリオレフィンなどの熱融着性樹脂層が設けられる。可撓性フィルムの熱融着性樹脂層同士を対向させ、電極積層体4を収納する部分の周囲を熱融着することで外装容器8が形成される。金属箔の、熱融着性樹脂層が形成された面と反対側の面には、外装容器8の表面として、ナイロンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエステルフィルムなどの樹脂層を設けることができる。
The
正極端子5としては、アルミニウムやアルミニウム合金で構成されたものを用いることができる。負極端子9としては、銅や銅合金、あるいはそれらにニッケルメッキを施したものや、ニッケルなどを用いることができる。それぞれの電極端子5,9の他端部側は外装容器8の外部に引き出される。それぞれの電極端子5,9の、外装容器8の外周部分の熱溶着される部分に対応する箇所には、熱融着性の樹脂(封止材)を予め設けておくことができる。
As the
本発明はリチウムイオン二次電池に特に有用であるが、リチウムイオン電池以外の二次電池や、キャパシタ(コンデンサ)等の電池以外の電気化学デバイスに適用しても有効である。 Although the present invention is particularly useful for lithium ion secondary batteries, it is also effective when applied to secondary batteries other than lithium ion batteries and electrochemical devices other than batteries such as capacitors.
1 正極(電極)
1a,2a 集電体
1b,2b 活物質層
2 負極(電極)
3 セパレータ
4 電極積層体
5,9 電極端子
6 位置規定部
1 positive electrode (electrode)
1a, 2a
3
Claims (4)
前記2種類の電極を、セパレータを介して交互に積層して電極積層体を形成するステップと、
同一種類の前記電極の前記未塗布部の前記集電体同士を、前記電極積層体の積層方向の両端部の間の中間位置において重ね合わせるステップと、
重ね合わせられた前記未塗布部の前記集電体を電極端子に接合するステップと、を含み、
少なくとも1つの前記電極の前記未塗布部の前記集電体の、前記塗布部との境界部分から、前記電極端子に接合されている接合部分までの間に、前記積層方向の一方の端部側から他方の端部側に向かって延びてから前記積層方向において前記中間位置と同じ高さを維持するか、または前記積層方向の前記一方の端部側から前記中間位置を越えて前記他方の端部側に一旦延びてから再び前記中間位置に戻る位置規定部を形成することをさらに含み、
前記位置規定部の形成は、前記未塗布部の前記集電体同士を重ね合わせるステップにおいて、または、前記未塗布部の前記集電体同士を重ね合わせるステップと前記未塗布部の前記集電体を前記電極端子に接合するステップとの間に、重ね合わせられた前記未塗布部の前記集電体の、前記塗布部との境界部分と前記接合部分との間の部分を、押し込み部材を用いて押し上げることによって行うことを特徴とする、電気化学デバイスの製造方法。 An active material layer is formed on a part of a current collector, and an applied portion where the active material layer is formed on the current collector and an uncoated portion where the active material layer is not formed on the current collector. forming two types of electrodes having
a step of alternately stacking the two types of electrodes via a separator to form an electrode stack;
a step of overlapping the current collectors of the uncoated portions of the electrodes of the same type at an intermediate position between both ends in the stacking direction of the electrode stack;
and joining the overlapping current collector of the uncoated portion to an electrode terminal;
One end in the stacking direction of the current collector of the uncoated portion of at least one of the electrodes, from the boundary portion with the coated portion to the joint portion joined to the electrode terminal or maintain the same height as the intermediate position in the stacking direction after extending from the one end side toward the other end side, or extend from the one end side in the stacking direction beyond the intermediate position to the other side. further comprising forming a position defining portion that once extends to the end of the and then returns to the intermediate position;
The position defining portion is formed in the step of overlapping the current collectors of the uncoated portions, or in the step of overlapping the current collectors of the uncoated portions and the current collector of the uncoated portions. to the electrode terminal, the portion between the boundary portion with the applied portion and the joint portion of the overlapping unapplied portion of the current collector is removed using a pressing member A method for manufacturing an electrochemical device, characterized in that the method is carried out by pushing up with a bar .
前記2種類の電極を、セパレータを介して交互に積層して電極積層体を形成するステップと、a step of alternately stacking the two types of electrodes via a separator to form an electrode stack;
同一種類の前記電極の前記未塗布部の前記集電体同士を、前記電極積層体の積層方向の両端部の間の中間位置において重ね合わせるステップと、a step of overlapping the current collectors of the uncoated portions of the electrodes of the same type at an intermediate position between both ends in the stacking direction of the electrode stack;
重ね合わせられた前記未塗布部の前記集電体を電極端子に接合するステップと、を含み、and joining the overlapping current collector of the uncoated portion to an electrode terminal;
少なくとも1つの前記電極の前記未塗布部の前記集電体の、前記塗布部との境界部分から、前記電極端子に接合されている接合部分までの間に、前記積層方向の一方の端部側から他方の端部側に向かって延びてから前記積層方向において前記中間位置と同じ高さを維持するか、または前記積層方向の前記一方の端部側から前記中間位置を越えて前記他方の端部側に一旦延びてから再び前記中間位置に戻る位置規定部を形成することをさらに含み、One end side in the stacking direction of the current collector of the uncoated portion of at least one of the electrodes, from the boundary portion with the coated portion to the joint portion joined to the electrode terminal to the other end side and then maintain the same height as the intermediate position in the stacking direction, or from the one end side in the stacking direction beyond the intermediate position to the other end further comprising forming a position defining portion that once extends toward the portion and then returns to the intermediate position;
前記位置規定部の形成は、前記未塗布部の前記集電体を前記電極端子に接合するステップにおいて、重ね合わせられた前記未塗布部の前記集電体の、前記塗布部との境界部分と前記接合部分との間の部分を、押し込み部材を用いて、前記一方の端部側から前記他方の端部側に向かって押し上げることによって行うことを特徴とする、電気化学デバイスの製造方法。In the step of joining the current collector of the unapplied portion to the electrode terminal, the position defining portion is formed by forming a boundary portion of the current collector of the unapplied portion overlapped with the applied portion. A method for manufacturing an electrochemical device, wherein the portion between the joining portion is pushed up from the one end portion side toward the other end portion side using a pushing member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018068355A JP7109233B2 (en) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | Electrochemical device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018068355A JP7109233B2 (en) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | Electrochemical device manufacturing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019179673A JP2019179673A (en) | 2019-10-17 |
JP7109233B2 true JP7109233B2 (en) | 2022-07-29 |
Family
ID=68278804
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018068355A Active JP7109233B2 (en) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | Electrochemical device manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7109233B2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005317312A (en) | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Toyota Motor Corp | Laminated secondary battery, and battery pack of the same |
WO2011070918A1 (en) | 2009-12-07 | 2011-06-16 | 株式会社 村田製作所 | Electrical storage device and method for manufacturing same |
JP2013004432A (en) | 2011-06-21 | 2013-01-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Molten salt battery |
JP2013178997A (en) | 2012-02-29 | 2013-09-09 | Sanyo Electric Co Ltd | Secondary battery |
JP2015130332A (en) | 2013-12-04 | 2015-07-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Power storage unit and electronic device |
JP2018037333A (en) | 2016-09-01 | 2018-03-08 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method of secondary battery |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101277731B1 (en) * | 2011-05-24 | 2013-06-24 | 주식회사 엘지화학 | Secondary battery with enhanced electrode structure strength |
-
2018
- 2018-03-30 JP JP2018068355A patent/JP7109233B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005317312A (en) | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Toyota Motor Corp | Laminated secondary battery, and battery pack of the same |
WO2011070918A1 (en) | 2009-12-07 | 2011-06-16 | 株式会社 村田製作所 | Electrical storage device and method for manufacturing same |
JP2013004432A (en) | 2011-06-21 | 2013-01-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Molten salt battery |
JP2013178997A (en) | 2012-02-29 | 2013-09-09 | Sanyo Electric Co Ltd | Secondary battery |
JP2015130332A (en) | 2013-12-04 | 2015-07-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Power storage unit and electronic device |
JP2018037333A (en) | 2016-09-01 | 2018-03-08 | トヨタ自動車株式会社 | Manufacturing method of secondary battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019179673A (en) | 2019-10-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6735445B2 (en) | Wound battery | |
JP5451694B2 (en) | Non-aqueous electrolyte battery module | |
JP5252937B2 (en) | Stacked battery and method for manufacturing the same | |
JP6381045B2 (en) | Secondary battery | |
JP3964521B2 (en) | Assembled battery | |
JP6859059B2 (en) | Lithium-ion secondary battery and its manufacturing method | |
JP6572204B2 (en) | Secondary battery and manufacturing method thereof | |
CN108292730B (en) | Electrochemical device | |
CN107851768B (en) | Method for manufacturing electrochemical device | |
JP2006236994A (en) | Multilayer secondary battery and its manufacturing method | |
US20110076544A1 (en) | Stack type battery | |
US10734626B2 (en) | Electrochemical device | |
JP2007087652A (en) | Nonaqueous electrolyte battery | |
WO2014141640A1 (en) | Laminate exterior cell | |
WO2017098995A1 (en) | Electrochemical device and method for manufacturing same | |
JP5161421B2 (en) | Non-aqueous electrolyte battery | |
JP2017050243A (en) | Flat-type battery | |
EP4123792A1 (en) | Pouch-type secondary battery and method for manufacturing the same | |
JP2017059442A (en) | Lithium ion secondary battery and method for manufacturing the same | |
JP5472941B2 (en) | Non-aqueous electrolyte battery | |
JP7109233B2 (en) | Electrochemical device manufacturing method | |
JP2019102167A (en) | Electrochemical device | |
JP7231323B2 (en) | Electrochemical device | |
JP6612568B2 (en) | Electrochemical cells and portable devices | |
JP2018045952A (en) | Method of manufacturing electrode and electrochemical device, and electrode roll |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20210113 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210315 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220222 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220301 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220425 |
|
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: 20220628 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220719 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7109233 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |