JP7132672B2 - 巻回型リチウムイオン電池の電極シート及び電池セル並びにその製造方法 - Google Patents

巻回型リチウムイオン電池の電極シート及び電池セル並びにその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、リチウムイオン電池の技術分野に属し、具体的には、巻回型リチウムイオン電池の電極シート及び電池セル並びにその製造方法に関する。
リチウムイオン電池の分野において、従来技術から見れば、電池セルの製造方法として積層法と巻回法という２種類がある。そして、巻回法を用いると、より優れた電池性能とより速いタクトタイムを実現することができる。フルタブ構造に対しては、巻回型マルチタブ電池の電極シートの構造はより高いエネルギー密度と生産効率を有する。そのため、当業界では、巻回の製造方式と複数タブ端子の電極シートの構造を使用することが望ましい。しかし、電極シートを巻く過程に、各巻きごとに電極シートの周長がますます長くなり、タブの位置を揃えるために、巻き数に応じてそれぞれのタブ間の距離を拡大させる必要がある。タブ間の間隔は一般的にカット金型を用いてダイカットで形成され、１回のダイカットで形成した間隔はカット金型の長さと等しい。金属カッタダイスの長さは間隔の増加に応じて変化できないため、タブ及びその間の間隔を形成するために一般的に２回のダイカットが行われる。このように、タブ間の間隔が漸増する要求を満すが、新な問題をもたらしてしまう。１つの問題としては、２回でダイカットを行う時にカット金型の振れによって完全に揃うことができないため、電極シートには段差や鋭いバリが形成されることがあり、よって電池の自放電を増加させ、短絡までも引き起こし、安全上の危険がある。もう１つの問題としては、この影響を解消するために一般的にダイカットが行われた縁部には、絶縁するためのセラミックス材料を塗布するようにし、それでコストの増加を引き起こし、電池のエネルギー密度を低減させる。
図１は従来技術における巻回型リチウムイオン電池に用いられる電極シート１の構成図である。図１に示すように、電極シート１は電極シート本体１０とその上における複数の突出するタブ１１で構成される。２回のダイカットを行うことで、タブ１１が電極シート本体１０に接続される箇所に段差１２が形成されてしまう。電極本体１０には電極材料が塗布される。段差１２による電池の自放電の影響を解消するために、タブ１１が電極シート本体１０に接続される箇所に絶縁するため、セラミックス材料１３を塗布する必要があり、よってプロセスの複雑さを増やす。
そのため、巻回法を用いるうえで、２回のダイカットでもたらす問題を解決できる電池の電極シートの構造、このような電極シートの構造を採用して形成した電池セルおよびリチウムイオン電池を提供することが望ましい。
本発明が解決しようとする技術的課題は、従来の方法における２回のダイカットで段差が形成されてしまうという問題を回避し、電池の自放電率を大幅に低減することができ、巻回型リチウムイオン電池の電極シート及び電池セル並びにその製造方法を提供することである。
上記技術課題を解決するために、本発明は、巻回型リチウムイオン電池の電極シートを提供し、前記電極シートは電極シート本体とそのうえに少なくとも２組のタブがあり、各組のタブは複数のタブを含み、前記複数のタブ間の間隔は同様であり、前記複数のタブの幅は順次に２πΔｔで増加し、ここで、Δｔは前記リチウムイオン電池の電池セルの正極シートと、負極シートと、及び２層のセパレータの厚さの和である。
任意選択的に、前記少なくとも２組のタブのうちいずれかの第１組のタブにおいて隣接するタブ間の間隔と第２組のタブにおいて隣接するタブ間の間隔は同様である。
任意選択的に、前記少なくとも２組のタブのうちいずれかの第１組のタブにおいて隣接するタブの間の間隔と第２組のタブにおいて隣接するタブの間の間隔は等しくない。
任意選択的に、前記電極シート表面にすべて電極材料が塗布される。
任意選択的に、前記少なくとも２組のタブにおける各組のタブ数は３～３６個である。
任意選択的に、前記少なくとも２組のタブにおける各組のうち、隣接するタブ間の間隔は１０ｍｍ～４００ｍｍである。
任意選択的に、前記少なくとも２組のタブの最後のタブの幅と最後から３番目のタブの幅は同様である。
任意選択的に、各組のタブの、次の組のタブに隣接する最後のタブの幅と該組のタブの最後から３番目のタブの幅は同様である。
本発明は、上記技術的課題を解決するために用いられる技術的解決手段は更に、上記電極シートが巻回された電池セルであってもよく、前記電池セルは、電池セル本体と２つの電極を備え、前記電池セル本体は前記電極シート本体を巻回してなり、各前記電極は各前記電極シートの前記少なくとも２組のタブを順に積層して形成されることを特徴とする。
任意選択的に、各電極において各組のタブの各タブの幅が前記電池セル本体の内輪から外輪へ順次に増加する。
任意選択的に、正極シートと負極シートを備え、前記電池セル本体は前記正極と前記負極の電極シート本体を備え、前記正極シートの少なくとも２組のタブと前記負極シートの少なくとも２組のタブはそれぞれ積層して１つの電極を形成する。
任意選択的に、前記正極シートと負極シートの間に介在される２層のセパレータを更に備える。
本発明は、上記技術的課題を解決するために用いられる技術的解決手段は更に、上記電極シートに基づく製造方法であってもよく、前記製造方法は、少なくとも２つのカット金型を用いて前記電極シート本体に対するダイカットを行い、前記少なくとも２組のタブを得て、各カット金型の長さは対応する組のタブにおける２つの隣接するタブの間の間隔と等しいことを特徴とする。
本発明は、上記技術的課題を解決するために用いられる技術的解決手段は更に、巻回型リチウムイオン電池の電極シートであってもよく、前記電極シートは電極シート本体と前記電極シート本体に設置された少なくとも１組のタブを備え、各組のタブは複数対のタブを備え、前記複数対のタブにおける各対のタブの２つのタブの幅は同様であり、各対のタブにおける２つのタブの間の間隔は同様であり、各対のタブの間の間隔は同様で且つタブの幅は順次にπΔｔで増加し、ここで、Δｔは前記リチウムイオン電池の電池セルの正極シートと、負極シートと、および２層のセパレータの厚さの和である。
任意選択的に、各対のタブにおける２つのタブの間の間隔Ｌ１は５ｍｍ≦Ｌ１≦２８０ｍｍを満たす。
任意選択的に、各対のタブの間の間隔Ｌ２は５ｍｍ≦Ｌ２≦２８０ｍｍを満たす。
任意選択的に、前記電極シート本体表面にすべて電極材料が塗布される。
任意選択的に、前記少なくとも１組のタブの最後ペアのタブにおける２つのタブの幅は等しくない。
任意選択的に、各組のタブにおいて、次の組のタブに隣接する最後ペアのタブの幅は等しくない。
本発明は、上記技術的課題を解決するために用いられる技術的解決手段は更に、上記電極シートが巻回された電池セルであってもよく、前記電池セルは、電池セル本体と２つの電極を備え、前記電池セル本体は前記電極シート本体を巻回してなり、各前記電極は前記少なくとも１組のタブを順に積層して形成されることを特徴とする。
任意選択的に、各前記電極は対向するように設置された２つの半電極を備え、各半電極は各対のタブのいずれか一対を積層してなり、各前記半電極におけるタブの幅は前記電池セルの内輪から外輪へ順次に増加し、各前記半電極は中心に関して対称となる。
任意選択的に、各組のタブに対して２つのカット金型を用いて前記電極シート本体に対するダイカットを行うことで前記複数対のタブを得て、ここでは、１つのカット金型の長さは前記複数対のタブにおける２つのタブの間の間隔と等しく、他のカット金型の長さは各対のタブの間の間隔と等しいことを特徴とする。
本発明は、上記技術的課題を解決するために用いられる技術的解決手段は更に、上記電池セルを備えるリチウムイオン電池であってもよい。
従来技術に比べて、本発明の利点は以下のとおりである。まず、本発明は、タブの間の間隔を一定させ、タブの幅を次第に変化させるという技術的解決手段を用いて、同じタブ及びその間の間隔に対して１回のダイカットを行うだけでよく、タブの間の間隔が漸増することによる２回のダイカットを回避し、よって２回のダイカットによる電極シートのバリ問題を回避し、電池の自放電の可能性を低下させる。次に、タブ本体に全体的に電極材料が塗布されるため、エネルギー密度が高く、鋭い段差が形成されることがなく、自放電率を低減させると共に安全性を向上させ、各組のタブにおいて隣接する組とのつなぎ部におけるタブの幅を微調整することで生産ラインの連続性を実現し、また、電極シートの厚さとセパレータの厚さが変わる時、従来のカット金型を依然として用いることができ、装置への投資コストを削減させる。
以下の実施例及びその図面によって本発明の特徴及び性能を更に説明する。
従来技術における巻回型リチウムイオン電池に用いられる電極シートの構成図である。 本発明の一実施例に基づく巻回型リチウムイオン電池に用いられる電極シートの構成図である。 図２に示す電極シートを製造する時の電極シートとカット金型との相対位置を示す図の一である。 図２に示す電極シートを製造する時の電極シートとカット金型との相対位置を示す図の二である。 図２に示す電極シートが巻回されたリチウムイオン電池の電池セルの構成図である。 図６Ａは図５におけるI領域の部分拡大図である。図６Ｂは図５におけるII領域の部分拡大図である。 本発明の別の実施例に基づく、巻回型リチウムイオン電池に用いられる電極シートの構成図である。 図７に示す電極シートが巻回されたリチウムイオン電池の電池セルの構成図である。 本発明の別の実施例に基づく、巻回型リチウムイオン電池に用いられる電極シートの構成図である。 図９に示す電極シートが巻回されたリチウムイオン電池の電池セルの構成図である。 本発明の一実施例に基づく、巻回型リチウムイオン電池に用いられる電極シートの塗布構成図である。
本発明の上記目的、特徴と利点を更に明確し且つ分かりやすくするために、以下、図面に合わせて本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明を十分に理解するために、以下の記載において多くの詳細内容が説明されているが、本発明は、更にここでの説明と異なる別の態様によって実施することができるため、以下に開示された具体的な実施例に限定されるものではない。
本願と特許請求の範囲に示すように、文脈によって明確に示さない限り、「１つ」、「１個」、「１種」及び／又は「該」などの用語は、特に単数形を特定するものではなく、複数形を含でもよい。一般的に、「備える」及び「含む」という用語は、明確に標示したステップ及び要素を含むことを示すためのものにすぎず、これらのステップと要素は、排他的な羅列を構成せず、方法又は装置は他のステップ又は要素も含でもよい。
本発明の実施例を詳細に説明する際、説明の便宜上、部品構造を示す断面図は一般的な比例に従わず、局部拡大されており、前記概略図は例示的なものに過ぎず、本発明の請求の範囲を制限するものではない。更に、実際の製造においては、長さ、幅及び深さの三次元空間寸法を含むべきである。
説明の便宜上、ここでは、例えば「の下」、「下方」、「より低い」、「下」、「上方」、「上」などの空間関係用語を用いて、図面に示される１つの素子或いは特徴と他の素子或いは特徴との間の関係を説明する場合がある。理解すべきことは、これらの空間関係用語は、使用中又は操作中の部品の、図面に示される方向以外の他の方向を含むことを意図することである。例えば、図面における部品を反転させる場合、他の素子或いは特徴の「下方」又は「の下」又は「下」にある素子の方向は前記他の素子或いは特徴の「上方」に変更する。そのため、「下方」と「下」の例示的な用語は上と下という２つの方向を含んでもよい。部品は他の向き方向（９０度回転し又は他の方向に位置する）を有するため、ここで使用される空間関係を説明する用語はそれに応じて解釈される。更に、理解すべきことは、１つの層が２層「の間」にあると説明する場合、それは前記２層の間にある唯一の層であってもよく、又はその間に介在する層が１つ又は複数存在してもよいことである。
本願の文脈において、記載された第１特徴が第２特徴の「上」にある構造は第１特徴と第２特徴とが直接的に接触するように形成する実施例を含んでもよいし、別の特徴が第１特徴と第２特徴の間に形成する実施例を含んでもよく、このように第１特徴と第２特徴とが直接的に接触しない可能性がある。
理解すべきことは、１つの部品が「他の部品の上にある」、「他の部品に接続される」、「他の部品に結合される」又は「他の部品と接触する」と説明する場合、それは直接的に該部品の上にあり、該他の部品に接続され又は結合され、該他の部品と接触してもよく、挿入部件が存在してもよいことである。これに対して、１つの部品が「直接的に他の部品の上にある」、他の部品「に直接的に接続される」、「に直接的に結合される」又は「と直接的に接触する」と説明する場合、挿入部件がない。同様に、第１の部品が第２の部品に「電気的に接続」又は「電気的に結合」されると説明する場合、該第１部品と該第２部品の間には電流を流す回路が存在する。該回路はコンデンサ、結合されるインダクタ及び／又は電流を流すことを許容するその他の部品を含んでもよく、ひいては導電部材の間に直接的な接触さえもない。
図２は本発明の一実施例に基づく、巻回型リチウムイオン電池に用いられる電極シートの構成図である。図２に示すように、本発明は、巻回型リチウムイオン電池に用いられる電極シートを提供し、電極シート本体１１０と複数のタブ１２０を含み、複数のタブ１２０は少なくとも２組に分けられ、各組において各タブ１２０の幅は順次に２πΔｔで増加し、隣接する２組のタブ１２０の幅が異なり、各組において隣接するタブ１２０の間の間隔は同様である。
次の組において隣接するタブ１２０の間の間隔は前の組において隣接するタブ１２０の間の間隔は同様で又は同様ではない。
各組におけるタブ１２０の数は３～３６個である。
各組において隣接するタブ１２０の間の間隔は１２０ｍｍ～４００ｍｍである。
本実施例において、該電極シート本体１１０は長尺帯状であり、電極シート本体１１０と複数のタブ１２０を備える。電極シート本体１１０の１つの長辺において一定の間隔をおいて上方へ突出する長方形タブ１２０がある。該複数のタブ１２０は少なくとも２組に分けられることが可能であり、各組のタブ１２０は複数のタブ１２０を含み、各組における複数のタブ１２０の間の間隔は同様であり、該複数のタブ１２０の幅は順次に２πΔｔで増加する。ここで、Δｔは２層のセパレータと、正極シートと、および負極シートの厚さの和である。このように設置される理由は、本実施例の電極シート１００を用いて巻回してリチウムイオン電池の電池セルを形成する場合、２層の電極シート１００と２層のセパレータが交互に積層された後巻回されてもよく、形成された電池セルは正極シートと負極シートを備える。そのため、１巻きごとに巻回すると、電池セルの周長は２πΔｔで増加し、タブ１２０の幅を２πΔｔで増加させることによって１巻きごとのタブ１２０がその中心軸に沿って整列させることができ、タブの幅は電池セルの内輪から外輪へ順次に増加する。その中のセパレータは選択的な透過膜であり、リチウムイオンの通過を許容するが、電子の通過を許容せず、正負極シートの間に配置され、正負極シートが直接的に接触することによる短絡を防止する。また、外部が短絡し又は高温にある場合、セパレータが収縮し、リチウムイオンの通路を閉鎖し、更る反応を阻止し、リチウムイオン電池の安全性を保証する。
いくつかの実施例において、該少なくとも２組のタブ１２０におけるいずれかの第１組のタブにおいて隣接するタブの間の間隔と第２組のタブにおいて隣接するタブの間の間隔は等しい。
他の実施例において、該少なくとも２組のタブ１２０におけるいずれかの第１組のタブにおいて隣接するタブの間の間隔と第２組のタブにおいて隣接するタブの間の間隔は等しくない。
いくつかの実施例において、電極シート１００表面にすべて電極材料を塗布し、タブ１２０と電極シート本体１１０との接続部に追加的に絶縁材料を塗布する必要はない。
いくつかの実施例において、各組におけるタブ１２０の数は３～３６個であってもよい。
いくつかの実施例において、各組において隣接するタブ１２０の間の間隔は１０ｍｍ～４００ｍｍである。
いくつかの実施例において、各組のタブ１２０において、それに含まれる複数のタブ１２０の幅が順次に２πΔｔで増加する一方、各組のタブ１２０の最後のタブの幅は特別に設定される。すなわち、各組のタブ１２０における最後のタブの幅と該組のタブにおける最後から３番目のタブの幅は同様である。例を挙げて説明すると、仮に電極シート本体１１０に２組のタブが設置され、第１組のタブは５個のタブを備え、第２組のタブは３個のタブを備える。すると、第１組のタブにおける最初の４つのタブの幅は順次に２πΔｔで増加し、第１組のタブにおける５番目のタブの幅と第１組のタブにおける３番目のタブの幅は同様である。すなわち、第１組のタブにおける５番目のタブの幅は４番目のタブの幅に比べて増加していないが、逆に減少している。同様に、第２組のタブにおける最初の２つのタブの幅は順次に２πΔｔで増加し、第２組のタブにおける３番目のタブの幅と第２組のタブにおける１番目のタブの幅は同様である。すなわち、第２組のタブにおける３番目のタブの幅は２番目のタブの幅に比べて増加していないが、逆に減少している。理解すべきことは、これらの実施例では、各組における最後のタブの幅の設定を強調し、これらの組におけるタブ１２０はその前又はその後に隣接する他の組のタブ１２０があってよいことである。
いくつかの実施例において、各組のタブ１２０において、それに含まれる複数のタブ１２０の幅が順次に２πΔｔで増加する一方、各組のタブ１２０において次の組のタブ１２０に隣接する最後のタブの幅は特別に設定される。すなわち、各組のタブ１２０において次の組のタブ１２０に隣接する最後のタブの幅と該組のタブ１２０における最後から３番目のタブの幅は同様である。理解すべきことは、これらの実施例では次の組の隣接する組のタブ組がある状況を強調することである。
各組における最後のタブの幅及び／又は各組において次の組のタブに隣接する最後のタブの幅を特別に設定する目的は電極シート１００の製造の連続性を保証することである。具体的には、各組のタブ１２０において複数のタブ１２０の幅を順次に２πΔｔで増加させ、及び該組のタブ１２０における最後のタブの幅と該組のタブにおける最後から３番目のタブの幅を等しくする方法は後述において説明する。
好ましい実施例において、該複数のタブ１２０は２組に分けられ、すなわち、Ｎ＝２である。
図２に示すように、第１組のタブは５個、第２組のタブは３個、第１組のタブの幅は１４．００ｍｍから１９．２０ｍｍまで順次に増加し、第２組のタブの幅は１７．４７ｍｍから１５．７３ｍｍまで順次に増加し、第１組のタブの間の間隔は１６０．０９ｍｍであり、１番目のカット金型の長さと等しく、第２組のタブの間の間隔は１６７．０３ｍｍであり、２番目のカット金型の長さと等しく、全ての距離はカット金型を用いて１回のみのダイカットで成形する。
図２に示すタブ１２１５は、第１組１２１の最後のタブであるため、本来は１９．２０ｍｍより大きくなるはずであるが、ここで１７．４７ｍｍに微調整しており、このように２番目のカット金型が正確に接続できることを保証し、累積誤差をゼロにし、タブ１２２１は第２組１２２の１番目のタブであり、第１組の２番目のタブ１２１２と等しく、タブの変化規則は第１組と同様であり、タブ１２２３は第２組の最後のタブであり、本来は寸法が１９．２０ｍｍであるはずであるが、現在１５．７３ｍｍに微調整しており、このようにＢ１＋Ｂ２＝１６７．０３ｍｍとなるように保証する。
そして、電極シートを連続生産する過程に、Ｂ１は前の電極シートにおける最後のタブと外端部との距離であり、Ｂ２は次の電極シートにおける１番目のタブと外端部との距離である。Ｂ１とＢ２は同じカット金型で切り出されたものである。本実施例において、Ｂ１とＢ２はいずれも２番目のカット金型で切り出されたものであるため、Ｂ１とＢ２の和は２番目のカット金型の長さと等しい。
図２に示す好ましい実施例において、電極シート本体１１０には計８個のタブが設置され、この８個のタブ１２０は２組に分けられ、第１組１２１は５個のタブ（１２１１～１２１５）を備え、第２組１２２は３個のタブ（１２２１～１２２３）を備える。本実施例において、Δｔ＝０．２７６ｍｍである。第ｉ組第ｊ個のタブの幅をＷｉｊとし、第１組１２１における１番目のタブ１２１１の幅をＷ１１とし、第１組１２１における他のタブの幅は順次に２πΔｔで増加し、第２組１２２における１番目のタブ１２２１の幅はＷ２１であり、第２組１２２における他のタブの幅は順次に２πΔｔで増加する。
電極シート１００に対するダイカットを行う時、カット金型の位置は固定され、電極シート１００を移動させることでカット金型を用いてそれに対するダイカットを行う。この好ましい実施例において、電極シート１００の移動方向は図２における第１方向Ｄ１に示される。該電極シート１００に対するダイカットを行う過程に、２つの長さが異なるカット金型はそれぞれ２組のタブに対応し、ここで、１番目のカット金型の長さは第１組１２１における各タブの間の間隔Ｓ１と等しく、２番目のカット金型の長さは第２組１２２における各タブの間の間隔Ｓ２と等しい。
図３は図２に示す電極シート１００を製造する時の電極シート１００とカット金型との相対位置を示す図である。図３に示すように、図２に示す好ましい実施例における電極シート１００を製造する時に２つのカット金型を用いる必要があり、それぞれ１番目のカット金型Ｋ１と２番目のカット金型Ｋ２であり、ここで、１番目のカット金型Ｋ１の長さは第１組１２１における各タブの間の間隔Ｓ１と等しく、２番目のカット金型Ｋ２の長さは第２組１２２における各タブの間の間隔Ｓ２と等しい。電極シート１００に対するダイカットを行う時、１番目のカット金型Ｋ１と２番目のカット金型Ｋ２の位置は固定され、２つのカット金型の間の間隔はＤである。ダイカットを行う過程において、電極シート１００を第１方向Ｄ１に示される方向に沿って適切な位置に移動し、更に１番目のカット金型Ｋ１又は２番目のカット金型Ｋ２を用いて電極シート１００に対するダイカットを行うことで必要なタブの幅及びタブの間の間隔を得る。
電極シート１００に対するダイカットの方式は２つのカット金型の間の間隔Ｄに関連する。図３は該距離Ｄが第１組１２１における１番目のタブ１２１１の幅より小さい場合の模式図である。図４は該距離Ｄが第１組１２１における１番目のタブ１２１１の幅より大きい場合の模式図である。以下、それぞれ図３と図４に合わせて図２に示す電極シート１００の製造方法を説明する。
図３に示すように、この時２つのカット金型の間の間隔Ｄは第１組１２１における１番目のタブ１２１１の幅より小さい。理解すべきことは、図３に示す電極シート１００は既にダイカットを完了して２組のタブが形成された電極シート１００であり、実際にダイカットを行う前、電極シート１００にはこれらのタブが形成されていないことである。ここで、第ｉ組第ｊ個のタブの幅はＷｉｊとし、タブの組数はＮとする。本実施例において、ｉ≦２、ｊ≦５、第１組は計５個のタブを有し、第２組は計３個のタブを有し、Ｎ＝２である。具体的には、電極シート１００の製造方法は、以下のステップＳ３０１～Ｓ３１７を含む。
Ｓ３０１、１番目のカット金型Ｋ１を用いて電極シート１００の一端において長さがＢ２である間隔に切り出し、
ここで、Ｂ２は該電極シート１００における１番目のタブと外端部との距離であり、電極シート１００を第１方向Ｄに沿って移動するため、電極シート１００において第１組１２１における１番目のタブ１２１１は該電極シート１００における１番目のタブである。
なお、図３は電極シート１００の最右端において長さがＢ２である間隔に切り出すことを示し、別の実施例において電極シート１００の最左端においてこの間隔に切り出してもよく、また電極シートの移動方向は第１方向Ｄ１に逆方向である。
Ｓ３０２、第１組１２１における１番目のタブ１２１１の右側を２番目のカット金型Ｋ２の左側に整列させる。
Ｓ３０３、ｉ＝１、ｊ＝１とする。
Ｓ３０４、電極シート１００を第１方向Ｄ１に沿って前方へＷｉｊ－Ｄの距離だけ移動させた後停止させる。
Ｓ３０５、１番目のカット金型Ｋ１を用いて電極シート１００に対するダイカットを行い、幅がＷｉｊである第ｉ組第ｊ個のタブを得る。
Ｓ３０６、ｊ＝ｊ＋１とする。
Ｓ３０７、電極シート１００を第１方向Ｄ１に沿って前方へＷｉｊ＋Ｓ１の距離だけ移動させた後停止させる。
Ｓ３０８、第ｉ組の最後のタブの右側を切除するまで、ステップＳ３０５～Ｓ３０７を繰り返し、この時第１組１２１の最初の４つのタブが既に形成され、ｊ＝５である。
Ｓ３０９、電極シート１００を第１方向Ｄ１に沿って前方へＳ１＋Ｓ２＋Ｄ＋Ｗ１５の距離だけ移動させた後停止させる。
Ｓ３１０、２番目のカット金型Ｋ２を用いて電極シート１００に対するダイカットを行い、幅がＷ１５である第１組の５番目のタブを得る。
Ｓ３１１、ｉ＝ｉ＋１、ｊ＝１とする。
Ｓ３１２、電極シート１００を第１方向Ｄ１に沿って前方へＷｉｊ＋Ｓ２の距離だけ移動させた後停止させる。
Ｓ３１３、２番目のカット金型Ｋ２を用いて電極シート１００に対するダイカットを行い、幅がＷｉｊである第ｉ組第ｊ個のタブを得る。
Ｓ３１４、ｊ＝ｊ＋１とする。
Ｓ３１５、第ｉ組の最後のタブ１２２３の左側を切除するまで、ステップＳ３１３～Ｓ３１５を繰り返し、この時、最後のタブ１２２３の左側と該電極シート１００の最も左端との距離はＢ１であり、
ここでＢ１は電極シート１００における最後のタブと外端部との距離であり、本実施例において、該最後の組のタブは第２組１２２における最後のタブ１２２３である。
Ｓ３１６、電極シート１００を分断する。
Ｓ３１７、ステップＳ３０１に戻って次の電極シート１００に対するダイカットを開始する。
図４に示すように、この時２つのカット金型の間の間隔Ｄは第１組１２１における１番目のタブ１２１１の幅より大きく、２番目のカット金型Ｋ２の幅Ｓ２と第１組１２１における１番目のタブ１２１１の幅の和より小さく、すなわち、Ｗ１１≦Ｄ＜Ｗ１１＋Ｓ２。具体的には、電極シート１００の製造方法は、
１番目のカット金型Ｋ１を用いて電極シート１００の一端において長さがＢ２である間隔に切り出すステップＳ４０１と、
ｉ＝１、ｊ＝１とするステップＳ４０２と、
電極シート１００の最も右端を１番目のカット金型Ｋ１の右端からＢ２＋Ｗｉｊの距離を離れた位置に移動させた後停止させるステップＳ４０３と、
１番目のカット金型Ｋ１を用いて電極シート１００に対するダイカットを行い、幅がＷｉｊである第ｉ組第ｊ個のタブを得るステップＳ４０４と、
ｊ＝ｊ＋１とするステップＳ４０５と、
電極シート１００を第１方向Ｄ１に沿って前方へＷｉｊ＋Ｓ１の距離だけ移動させた後停止させるステップＳ４０６と、
第ｉ組の最後のタブの右側を切除するまで、ステップＳ４０４～Ｓ４０６を繰り返し、この時第１組１２１の最初の４つのタブが既に形成され、ｊ＝５であるステップＳ４０７と、
電極シート１００を第１方向Ｄ１に沿って前方へＳ１＋Ｓ２＋Ｄ＋Ｗｉｊの距離だけ移動させた後停止させるステップＳ４０８と、
２番目のカット金型Ｋ２を用いて電極シート１００に対するダイカットを行い、幅がＷ１５である第１組の５番目のタブを得るステップＳ４０９と、
ｉ＝ｉ＋１、ｊ＝１とするステップＳ４１０と、
電極シート１００を第１方向Ｄ１に沿って前方へＷｉｊ＋Ｓ２の距離だけ移動させた後停止させるステップＳ４１１と、
２番目のカット金型Ｋ２を用いて電極シート１００に対するダイカットを行い、幅がＷｉｊである第ｉ組第ｊ個のタブを得るステップＳ４１２と、
ｊ＝ｊ＋１とするステップＳ４１３と、
第ｉ組の最後のタブの右側を切除するまで、ステップＳ４１２～Ｓ４１３を繰り返し、本実施例において、本ステップを実行した後、第２組１２２の最初の２つのタブが既に形成され、ｊ＝３であるステップＳ４１４と、
電極シート１００を第１方向Ｄ１に沿って前方へＷ１１＋Ｗｉｊ＋Ｓ２－Ｄの距離だけ移動させるステップＳ４１５と、
１番目のカット金型Ｋ１を用いて電極シート１００に対するダイカットを行うステップＳ４１６と、
電極シート１００を第１方向Ｄ１に沿って前方へＤ－Ｗ１１の距離だけ移動させた後停止させるステップＳ４１７と、
２番目のカット金型Ｋ２を用いて電極シート１００に対するダイカットを行うステップＳ４１８と、
電極シート１００を分断し、電極シート１００を第１方向Ｄ１に沿って前方へＳ１＋Ｗ１１＋Ｗ１２－Ｄの距離だけ移動させるステップＳ４１９と、
ステップＳ４０２に戻って次の電極シートに対するダイカットを開始するステップＳ４２０と、を含む。
２つのカット金型の間の間隔Ｄが更に大きくなる場合、上記ステップＳ４１５～Ｓ４１８に応じて対応的な調整を行い、よって電極シート１００の製造過程において巻き戻すような操作がないようにする。
図３と図４は本発明の例示的な模式図であり、図２に示す好ましい実施例において、２つのカット金型の位置が変化する場合、例えば、１番目のカット金型Ｋ１と２番目のカット金型Ｋ２の位置が互いに交換され、又は２つのカット金型の間の間隔Ｄが変化するなどの場合、類似する方法で電極シート１００に対するダイカットを行う。
いくつかの実施例において、電極シートは２組以上のタブを有する場合、各組のタブは１つのカット金型に対応する。これらの実施例の電極シートに対するダイカットを行う方法は上記内容に記載された方法を参照して調整することができる。
図２に示す好ましい実施例において、製造の連続性を保証するために、更に各組のタブ１２０における最後のタブの幅を微調整することができる。具体的には、図２に示す電極シート１００において、第１組１２１における２つの隣接するタブの間の間隔はＳ１＝１６０．０９ｍｍであり、第１組１２１における１番目のタブ１２１１の幅はＷ１１＝１４．００ｍｍである。第１組１２１における他のタブの幅は順次に２πΔｔで増加し、Δｔ＝０．２７６ｍｍ、すなわち、Ｗ１２＝１５．７３ｍｍ、Ｗ１３＝１７．４７ｍｍ、Ｗ１４＝１９．２０ｍｍ、Ｗ１５＝２０．９３ｍｍである。製造の連続性を保証するために、第１組１２１における最後のタブ１２１５に対するダイカットの時、最後のタブ１２１５の幅と第１組１２１における最後から３番目のタブの幅を等しくし、すなわち、Ｗ１５＝Ｗ１３＝１７．４７ｍｍである。そうすることで、第１組１２１における最後のタブ１２１５と第２組１２２における１番目のタブ１２２１の間の間隔と２番目のカット金型Ｋ２の長さＳ２を等しくすることができ、よって１番目のカット金型Ｋ１から２番目のカット金型Ｋ２への切替を実現する。
類似的に、第２組１２２における２つの隣接するタブの間の間隔はＳ２＝１６７．０３ｍｍであり、第２組１２２における１番目のタブ１２２１の幅はＷ２１＝１５．７３ｍｍである。第２組１２２における他のタブの幅は順次に２πΔｔで増加し、すなわち、Ｗ２２＝１７．４７ｍｍ、Ｗ２３＝１９．２０ｍｍである。製造の連続性を保証するために、第２組１２２における最後のタブ１２２３に対するダイカットを行う時、最後のタブ１２２３の幅と第２組１２２における最後から３番目のタブの幅を等しくし、すなわち、Ｗ２３＝Ｗ２１＝１５．７３ｍｍである。そうすることで、電極シート１００における最後のタブ１２２３と外端部との距離Ｂ１と連続生産中のダイカットを行うべき次の電極シート１００における１番目のタブ１２１１と外端部との距離Ｂ２の和と２番目のカット金型Ｋ２の長さＳ２を等しくすることができ、すなわち、Ｂ１＋Ｂ２＝Ｓ２である。その後、１番目のカット金型Ｋ１に切り替えて次の電極シート１００における第１組の隣接するタブに対するダイカットを行う。同様に続いていく。
理解すべきことは、外端部との距離Ｂ１及び外端部との距離Ｂ２に対するダイカットを行う時、１番目のカット金型Ｋ１を用いてもよく、このような実施例において、先ず２番目のカット金型Ｋ２から１番目のカット金型Ｋ１に切り替え、更に微調整によって電極シートの移動を制御し、Ｂ１＋Ｂ２＝Ｓ１とする必要があることである。
タブの幅を微調整した後の電極シートは、加工と製造の過程に異なるカット金型の間のつなぎの正確性を保証することができる一方、更に該電極シートを用いて巻回してリチウムイオン電池の電池セルを形成する時、形成された各電極の複数のタブを中心に整列させることができ、２つの電極の間に一定の安全距離を保持する。
図５は図２に示す電極シート１００が巻回されたリチウムイオン電池の電池セル２００の構成図である。図５に示すように、図２に示す電極シートが巻回されたリチウムイオン電池の電池セルは電池セル本体２１０と２つの電極２２０を備え、電池セル本体２１０は電極シート本体１１０を巻回してなり、電極２２０は複数層のタブ１２０を積層してなり、複数層のタブ１２０の幅は中央から両側へ順に減少する。
理解すべきことは、図５における電池セル本体２１０は正極シートと負極シートを備え、その電極シートはいずれも図２に示すものであることである。正極シートと負極シートを巻回した後それぞれ２つの電極２２０を形成する。
図６Ａ、６Ｂはそれぞれ図５における領域Iと領域IIの部分拡大図であり、それぞれ該電池セル２００の２つの電極２２０の構造を示し、ここで、１つは正極電極であり、もう１つは負極電極である。図６Ａと図６Ｂに示すように、各電極２２０は各電極シートの少なくとも２組のタブ１２０を順に積層して形成される。各電極２２０において各組のタブ１２０の各タブの幅は該電池セル本体２１０の内輪から外輪へ順次に増加する。そのため、図２に示す好ましい実施例における電極シート１００を用いて巻回して電池セル２００を形成する時、第１組１２１におけるタブは先ず順に積層され、タブの幅は該電池セル本体２１０の内輪から外輪へ順次に増加する。第１組のタブを巻回した後、続いて第２組のタブを巻回する時、第２組１２１における１番目のタブ１２１１の幅は第１組の１２２における最後のタブ１２２５の幅より小さいため、該電池セル２００のタブの幅は先ず減少し、その後、電池セル本体２１０の外輪へ順次に増加する。このように設計する目的は、電池セル２００の２つの電極２２０の間の間隔が安全距離の範囲にあるように保証するためである。
理解すべきことは、電極シート１００は２組以上のタブ１２０を有する場合、該電極シート１００が巻回された電池セル２００の２つの電極２２０において、各組のタブ１２０に対応して、タブの幅は電池セル本体２１０の内輪から外輪へ順次に増加することである。全ての電極シート１００の巻回が終了するまで、１組のタブ１２０を巻回した後、次の組のタブ１２０の幅は先ず減少し、その後、電池セル本体２１０の外輪へ順次に増加する。
いくつかの実施例において、１枚の電極シート１００の表面に正極活物質を塗布することで正極シートを得ることができ、もう１枚の電極シート１００の表面に負極活物質を塗布することで負極シートを得る。電池セル２００の正極は正極シートの少なくとも２組のタブ１２０を積層して形成され、電池セル２００の負極は負極シートの少なくとも２組のタブ１２０を積層して形成される。図２に示す好ましい実施例に基づき作られた電極シート１００、電池セル２００の正極は正極シートにおける２組のタブ１２０を積層して形成され、電池セル２００の負極は負極シートにおける２組のタブ１２０を積層して形成される。
従来技術と比べてみると、本発明に係る充填領域はいずれも電極材料であるが、従来技術のプロセスにおいてセラミックス絶縁材料を塗布する領域を予備しなければならない。本発明は、エネルギー密度を向上させ、コストを削減することができ、従来のプロセスにおいてカット金型を用いて２回のダイカットが必要で、１つの鋭い段差が形成されることがあることに対して、本発明に係るタブの間の間隔はカット金型を用いて１回のダイカットで成形されるため、本発明は、この段差を回避し、電池の自放電率を低減させ、合格率を向上させることができる。
従って、本発明を実施した後、隣接するタブの間に１回だけでダイカットするため、カット金型の摩耗を低減させ、電池の自放電率を低減させる。その上電極シートは全体的に電極材料によって塗布されることでプロセス複雑性を低下させるだけではなく、電池のエネルギー密度も向上させ、セラミックス塗布を不要することで製造コストを削減させる。Ｎ組のタブの方式では、組と組の間にプロセス誤差を本来の１／Ｎまで減らすことができ、プロセス精度を向上させ、装置に対する要求を低減させ、合格率を向上させ、また、タブの幅を微調整することで生産ラインの連続性を実現するとともに、電極シートの厚さとセパレータの厚さを変わった後でも、従来のカット金型を用いることができ、装置への投資コストを削減させる。
図７は本発明の別の実施例に基づいて、巻回型リチウムイオン電池に用いられる電極シート３００の構成図である。図７に示すように、本実施例の電極シート３００は電極シート本体３１０と電極シート本体３１０に設置された少なくとも１組のタブ３２０を備える。各組のタブ３２０は複数対のタブを備え、各対のタブの２つのタブの幅は同様であり、各対のタブにおける２つのタブの間の間隔Ｌ１は同様であり、各対のタブの間の間隔Ｌ２は同様で且つタブの幅は順次にπΔｔで増加し、ここで、Δｔはリチウムイオン電池の電池セルの正極シートと、負極シートと、および２層のセパレータの厚さの和である。各組においてタブの数は５～８０個である。
いくつかの実施例において、該少なくとも１組のタブ３２０における複数対のタブの幅は同様である以外、更に例外状況を含み、すなわち、該少なくとも１組のタブ３２０における最後ペアのタブにおける２つのタブの幅は等しくなくてもよい。
いくつかの実施例において、該少なくとも１組のタブ３２０における複数対のタブの幅は同様である以外、更に例外状況を含み、すなわち、各組のタブ３２０において次の組のタブに隣接する最後ペアのタブの幅は等しくなくてもよい。
理解すべきことは、これらの実施例において１組のタブにおける最後ペアのタブの幅を特別に設定する目的は電極シートの連続生産の過程に、次の組のタブに対するダイカットを行う時、異なるカット金型の間のスムーズなつなぎを保証するためであることである。
いくつかの実施例において、電極シート本体３１０表面にすべて電極材料が塗布される。
図７に示すように、好ましい実施例において、電極シート本体３１０には１２個のタブ３２０が設けられ、１２個のタブ３２０は１組に分けられ、該組には６対のタブを有し、各対における２個のタブの幅は同様であり、隣接する２対のタブのタブの幅は順に０．８６７ｍｍで増加し、隣接する２対のタブの間の間隔はそれぞれ３４．９５６ｍｍであり、各対における２つのタブの間の間隔は８．５２２ｍｍであり、生産ラインの連続性を保証するために、最後のタブの幅は該対における他のタブよりやや狭くなる。
図７に示す電極シート３００を製造する時、金属カット金型によるダイカットの方法を用いることができる。カット金型の位置は固定され、電極シート３００を第１方向Ｄ１に沿って移動させ、電極シート１００の移動距離は適切な距離に達した時、電極シート１００の移動を停止させ、カット金型を用いて電極シート３００に対するダイカットを行う。
図７に示す電極シート３００は１組のタブ３２０のみを備えるが、本方法は複数組のタブ３２０を有する電極シート３００に用いることができる。この方法において、各組のタブ３２０に対して２つのカット金型を用いて電極シート本体３１０に対してダイカットを行うことで複数対のタブを得る。ここで、１番目のカット金型の長さは複数対のタブにおける２つのタブ３２０の間の間隔Ｌ１と等しく、２番目のカット金型の長さは各対のタブの間の間隔Ｌ２と等しい。
以下、図７に示す好ましい実施例の電極シート３００の製造方法を詳細に説明し、該方法は、
Ｗ＝４ｍｍより小さいように２つのカット金型の距離をＤ＝３ｍｍに調整するステップＳ７０１と、
電極シートの一端を１番目のカット金型の先端に整列させるステップＳ７０２と、
プロセスカウントをｃｎｔ＝０に設定するステップＳ７０３と、
電極シートを前へＬ１＋Ｌ２＋Ｄ＝８．５２２＋３４．９５６＋３＝４６．４７８ｍｍだけ移動させるステップＳ７０４と、
２番目のカット金型を用いてダイカットを行うステップＳ７０５と、
電極シートを前へＷ＋ｃｎｔ×Δｔ－Ｄ＝４＋ｃｎｔ×０．２７６－３の距離だけ移動させるステップＳ７０６と、
１番目のカット金型を用いてダイカットを行うステップＳ７０７と、
電極シートを前へＷ＋ｃｎｔ×Δｔの距離だけ移動させるステップＳ７０８と、
プロセスカウントをｃｎｔ＝ｃｎｔ＋１に設定するステップＳ７０９と、
終了するまでステップＳ７０４～Ｓ７０９過程を繰り返すステップＳ７１０と、を含む。
ここで、Ｗは１番目のタブの幅であり、プロセスカウントはループカウンタの動作パラメータであり、Ｌ１は１番目のカット金型の長さであり、Ｌ２は２番目のカット金型の長さであり、Ｌ１≠Ｌ２である。
上記方法において、１番目のカット金型の長さは、該組において各対のタブにおける２つのタブの間の間隔Ｌ１である。図７に示す好ましい実施例において、Ｌ１＝８．５２２ｍｍである。いくつかの実施例において、各対のタブにおける２つのタブの間の間隔Ｌ１は５ｍｍ≦Ｌ１≦２８０ｍｍを満たす。
上記方法において、２番目のカット金型の長さは、該組において各対のタブの間の間隔Ｌ２である。図７に示す好ましい実施例において、Ｌ２＝３４．９５６ｍｍである。いくつかの実施例において、各対のタブの間の間隔Ｌ２は５ｍｍ≦Ｌ２≦２８０ｍｍを満たす。
図７に示す好ましい実施例において、Δｔ＝０．２７６ｍｍであり、図２に示す好ましい実施例と同様である。
理解すべきことは、２組以上のタブを有する電極シート３００を製造する時、上記方法に類似する方法で各組のタブに対するダイカットを行い、相違点は１番目のカット金型と２番目のカット金型の長さが異なることであることである。異なる組のタブに対し、各組において各対のタブにおける２つのタブの間の間隔Ｌ１は１番目のカット金型の長さと等しく、各組において各対のタブの間の間隔Ｌ２は２番目のカット金型の長さと等しい。各組のタブに対して該組のタブに対応する１番目のカット金型と２番目のカット金型を用いて順にダイカットを行い、２組以上のタブを有する電極シートを得ることができる。
図８は図７に示す電極シート３００が巻回されたリチウムイオン電池の電池セル４００の構成図である。図８に示すように、該電池セル４００は電池セル本体４１０と２つの電極４２０を備え、各電極４２０はいずれも対向するように設置された２つの半電極４２１で構成され、２つの前記半電極４２１の間は間隔を有し、鏡面対称となる。各電極４２０は少なくとも１組のタブを順に積層して形成される。各半電極４２１は各対のタブのいずれか一対を積層してなる。
電池セル本体４１０は電極シート本体３１０を巻回してなり、前記半電極４２１はタブ３２０を巻回してなる。前記半電極４２１において、タブの幅は電池セルの外輪から内輪へ順に減少し、中心に関して対称となる。
具体的な巻回方法は以下のとおりである。
まず、それぞれ２種類の電極シートを製造し、２種類の電極シートの表面にそれぞれ正極活物質と負極活物質を塗布した後、金属カット金型を用いてダイカットして複数のタブを得て、タブと間隔は電池セルの電力と動作に基づき柔軟に設計することができ、正極シートと負極シートを得て、正極シートのタブの幅が巻き数の増加に伴い順次に増加するように制御し、同じ巻きのタブの幅は同様であり、異なる巻きのタブの幅の差は等差数列であり、公差は０．８６７ｍｍ、公差＝πΔｔであり、ここで、Δｔは正極シートの厚さ＋負極シートの厚さ＋２層のセパレータの厚さであり、負極シートのタブの幅の変化規則は正極と同様であり、同じ巻き数のタブの幅は同様であり、公差も正極と同様である。正負極の最初のタブの幅は電池セルの電流通過性能に基づき設計することができる。
次に、正極シートと、負極シートとを２層のセパレータを介して交互に積層し、全ての電極シートのタブを同じ側に向けるように制御し、２回巻回した後成形し、巻回する時に以下のことに注意されたい。すなわち、タブの幅を決定した後、巻回の全体性を保証するために、１巻きごとに１対のタブを有する必要があり、１巻目の２つのタブの間の間隔と２巻目の２つのタブの間の間隔は同様であり、長さは３４．９５６ｍｍであり、同様に続いていく。１巻目の２番目のタブから２巻目の１番目のタブまでの距離と２巻目の２番目のタブから３巻目の１番目のタブまでの距離は同様であり、長さは８．５２２ｍｍであり、同様に続いていき、各間隔は１回のダイカットで成形することができ、また、金属カット金型を用いてダイカットで成形する場合、２対のカット金型を必要とする。プロセスの連続性を保証する必要があるため、前の電池セルの電極シートと次の電池セルの電極シートが連続する必要がある。
異なるタブと間隔の正負極シートを得た後、正負極シートは円形の巻回ピンにより、中間に２層のセパレータで仕切られて電池セルに巻回され、巻回した後タブは同じ側に位置する。電池セルの主な構造は図８に示すように、第１層のセパレータと、負極シートと、第２層のセパレータと、正極シートとが巻回ピンを回って巻回された電池セルにおいて、正負極はそれぞれ２組のタブを有し、各組は複数のタブを有する。巻回された後、タブは巻回ピンに均一に分布し、ホットプレスを経た後に最終の電池セルを得る。電池は１巻きごとに２つの幅は同様であるタブを有するため、巻回された後に鏡面対称となり、従来の角形電池ＡＢセルとは区画で若干の相違があり、このように巻回装置の機構配置を低減することができ、プロセスの簡便性を向上させる。
図９は本発明の別の実施例に基づく巻回型リチウムイオン電池に用いられる電極シート５００の構成図である。図９に示すように、本実施例の電極シート５００は電極シート本体５１０を含み、電極シート本体５１０には１４個のタブ５２０が設けられ、２組に分けられる。第１組Ｇ１は１０個のタブを有し、第２組Ｇ２は４個のタブを有する。第１組Ｇ１における１０個のタブは５対に分けられ、各対における２個のタブの幅は同様であり、隣接する２対のタブのタブの幅は０．７ｍｍで増加し、隣接する２対のタブの間の間隔はそれぞれ２９．２ｍｍであり、各対における２つのタブの間の間隔は５．６ｍｍである。生産ラインの連続性を保証するために、第１組Ｇ１における最後のタブの幅は該対における他のタブより狭くなり、第２組Ｇ２における４個のタブは２対に分けられ、各対における２個のタブの幅は同様であり、隣接する２対のタブのタブの幅は０．７ｍｍで増加し、隣接する２対のタブの間の間隔はそれぞれ３２．７ｍｍであり、各対における２つのタブの間の間隔は９ｍｍである。生産ラインの連続性を保証するために、第２組Ｇ２における最後のタブの幅は該対における他のタブより狭くなる。
図９に示すように、本実施例の電極シート５００は電極シート本体５１０を備え、電極シート本体５１０には１４個のタブ５２０が設けられ、２組に分けられる。第１組Ｇ１は１０個のタブを有し、第２組Ｇ２は４個のタブを有する。
第１組Ｇ１は５対、計１０個のタブを備え、各対における２個のタブ５２０の幅は同様であり、隣接する２対のタブのタブの幅は順次にπΔｔ＝０．７ｍｍで増加し、ここで、Δｔ＝０．２２３ｍｍである。隣接する２対のタブの間の間隔Ｇ１２は２９．２ｍｍであり、各対における２つのタブ５２０の間の間隔Ｇ１１は５．６ｍｍである。生産ラインの連続性を保証するために、第１組Ｇ１における最後のタブ５２０ａの幅は該対における他のタブ５２０ｂより狭くなる。
第２組Ｇ２は２対、計４個のタブを備え、各対における２個のタブ５２０の幅は同様であり、隣接する２対のタブのタブの幅は順次にπΔｔ＝０．７ｍｍで増加し、ここで、Δｔ＝０．２２３ｍｍである。隣接する２対のタブの間の間隔Ｇ２２は３２．７ｍｍであり、各対における２つのタブ５２０の間の間隔Ｇ２１は９ｍｍである。生産ラインの連続性を保証するために、第２組Ｇ２における最後のタブ５２０ｃの幅は該対における他のタブ５２０ｄより狭くなる。
図９に示す電極シート５００を製造する時、図７に示す好ましい実施例の製造方法を参照することができる。図７に示す好ましい実施例の電極シート３００との相違点は、電極シート５００は２組のタブを有することである。そのため、該電極シート５００を製造する時、２組のカット金型が必要であり、ここで、各組のカット金型は２つのカット金型を備える。第１組のカット金型における２つのカット金型の長さはそれぞれ第１組Ｇ１における２つのタブの間の間隔Ｇ１１及び隣接する２対のタブの間の間隔Ｇ１２に対応し、第２組のカット金型における２つのカット金型の長さはそれぞれ第２組Ｇ２における２つのタブの間の間隔Ｇ２１及び隣接する２対のタブの間の間隔Ｇ２２に対応する。電極シートに対するダイカットを行うことで図９に示す電極シート５００を得る時、順に該２組のカット金型を用いて電極シートに対するダイカットを行う。
図１０は図９に示す電極シート５００が巻回されたリチウムイオン電池の電池セル６００の構成図である。図１０に示すように、本実施例の電池セル６００は電池セル本体６１０と２つの電極６２０を備える。各電極６２０はいずれも対向するように設置された２つの半電極６２１で構成され、２つの前記半電極６２１の間は間隔を有し、鏡面対称となる。電池セル本体６１０は電極シート本体５１０を巻回してなり、前記半電極６２１はタブ５２０を巻回してなる。前記半電極６２１において、各組におけるタブの幅は外輪から内輪へ順に減少し、中心に関して対称であり、該組の巻回が終了した後、次の組のタブの幅は繰り返して外輪から内輪へ順に減少し、中心に関して対称となる。
図１０に示すように、本実施例の電池セル６００は電池セル本体６１０と２つの電極６２０を備える。電池セル本体６１０は電極シート本体５１０を巻回してなる。理解すべきことは、該２つの電極６２０はそれぞれ正極電極と負極電極であることである。２つの電極６２０の間は一定の間隔距離を有し、よって該電池セル６００の正負極が安全距離の外にあるように保証する。各電極６２０はいずれも対向するように設置された２つの半電極６２１で構成される。
各半電極６２１はタブ５２０を巻回してなる。１組のタブが巻回された半電極６２１において、タブの幅は電池セル６００の内輪から外輪へ順次に増加する。１組のタブを巻回した後、次の組のタブは第１組のタブに隣接するように巻回し続ける。次の組のタブにおける１番目のタブの幅は前の組における最後のタブの幅に比べて減少するため、該半電極６２１において、タブの幅は先ず減少し、その後、増加する。このように設計する目的は、電池セル６００の２つの電極６２０の間の間隔が安全距離の範囲にあるように保証するためである。
理解すべきことは、電極シート５００は２組以上のタブ５２０を有する場合、該電極シート５００が巻回された電池セル６００の２つの電極６２０において、各組のタブ５２０に対応し、タブの幅は電池セル本体６１０の内輪から外輪へ順次に増加することである。全ての電極シート５００の巻回が終了するまで、１組のタブ５２０を巻回した後、次の組のタブ５２０の幅は先ず減少し、その後、電池セル本体６１０の外輪へ順次に増加する。
図１１は本発明の一実施例に基づく巻回型リチウムイオン電池に用いられる電極シートの塗布構成の模式図である。
図１に示す従来技術において、絶縁層１３を塗布する必要があり、且つ鋭い段差１２が形成されてしまう。本発明は、電極シートの塗布方式について、電極材料を全体的に塗布という方式を採用する。図１１は図７に示す電極シート３００を例として、電極シート本体３１０に全体的に電極材料を塗布できることを示し、エネルギー密度が高く、しかも鋭い段差がなく、自放電率を低減させ、安全性を向上させる。対応的に、別の実施例の電極シートに対して全体的に電極材料を塗布するという方式を用いてもよい。
本願は、特定の用語で本願の実施例を説明する。例えば、「一つの実施例」、「一実施例」、及び／又は「いくつかの実施例」は、本願の少なくとも一つの実施例に関連する特徴、構造又は特性を意味する。そのため、強調して注意すべきことは、本明細書において２つ以上の異なる箇所で記載された「一実施例」又は「一つの実施例」又は「別の実施例」は必ずしも同じ実施例を指すとは限らないことである。更に、本願の１つ又は複数の実施例の幾つかの特徴、構造又は特性を適切に組み合わせることができる。
本発明は、既に現在の具体的な実施例を参照しながら説明されているが、当業者にとって理解すべきことは、以上の実施例は本発明を説明するものに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、様々な等価の変化又は変更を行うことができるため、本発明の実質的な趣旨範囲内における上記実施例の変化、変形はいずれも本願の特許請求の範囲に含まれるべきであることである。
１２ 段差
１３ 絶縁層
１００ 電極シート
１１０ 電極シート本体
１２０ タブ
２００ 電池セル
３１０ 電極シート本体
３２０ タブ
４１０ 電池セル本体
５００ 電極シート
５１０ 電極シート本体
５２０ タブ
６００ 電池セル
６１０ 電池セル本体
６２０ 電極
６２１ 半電極

Claims (9)

  1. 巻回型リチウムイオン電池の電極シートであって、電極シート本体と前記電極シート本体に設置された少なくとも１組のタブを備え、各組のタブは複数対のタブを備え、前記複数対のタブにおける各対のタブの２つのタブの幅は等しく、各対のタブにおける２つのタブの間の間隔は等しく、各対のタブの間の間隔は等しく且つタブの幅は順次にπΔｔで増加し、Δｔは前記リチウムイオン電池の電池セルの正極シートと、負極シートと、および２層のセパレータの厚さの和であることを特徴とする巻回型リチウムイオン電池の電極シート。
  2. 各対のタブにおける２つのタブの間の間隔Ｌ１は５ｍｍ≦Ｌ１≦２８０ｍｍを満たすことを特徴とする請求項１に記載の電極シート。
  3. 各対のタブの間の間隔Ｌ２は５ｍｍ≦Ｌ２≦２８０ｍｍを満たすことを特徴とする請求項１に記載の電極シート。
  4. 前記電極シート本体の表面にすべて電極材料が塗布されることを特徴とする請求項１に記載の電極シート。
  5. 前記少なくとも１組のタブの最後ペアのタブにおける２つのタブの幅は等しくないことを特徴とする請求項１に記載の電極シート。
  6. 各組のタブの、次の組のタブに隣接する最後ペアのタブの幅は等しくないことを特徴とする請求項１に記載の電極シート。
  7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の電極シートを巻回してなる電池セルであって、電池セル本体と２つの電極を備え、前記電池セル本体は前記電極シート本体を巻回してなり、各前記電極は前記少なくとも１組のタブを順に積層して形成されることを特徴とする電池セル。
  8. 各前記電極は対向するように設置された２つの半電極を備え、各半電極は各対のタブのいずれか一対を積層してなり、各前記半電極におけるタブの幅は前記電池セルの内輪から外輪へ順次に増加し、各前記半電極は中心に関して対称となることを特徴とする請求項７に記載の電池セル。
  9. 請求項１に記載の電極シートの製造方法であって、各組のタブに対して２つのカット金型を用いて前記電極シート本体に対してダイカットを行うことで前記複数対のタブを得て、１つのカット金型の長さは前記複数対のタブにおける２つのタブの間の間隔と等しく、もう一つのカット金型の長さは各対のタブの間の間隔と等しいことを特徴とする電極シートの製造方法。
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