JP7193239B2 - Manufacturing method of non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、負極に銅を用いる非水電解質二次電池の製造方法、及び非水電解質二次電池に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery using copper for the negative electrode, and to a non-aqueous electrolyte secondary battery.

非水電解質二次電池の一つであるリチウムイオン二次電池は、高いエネルギー密度を有し、高容量であることから、電気自動車(EV)やハイブリッド自動車(HV)等の駆動用電源として用いられている。リチウムイオン二次電池は、電極芯体の両面に電極合剤層を設けた正極板及び負極板をセパレータを介して捲回又は積層した電極体を有する。電極芯体には、二次電池電極用アルミニウム合金箔や銅箔が用いられ、電極板の端部にあって電極芯体からなるリード部には外部電極端子に接続される集電板が接続される。 Lithium-ion secondary batteries, which are one type of non-aqueous electrolyte secondary battery, have high energy density and high capacity. It is A lithium-ion secondary battery has an electrode body in which a positive electrode plate and a negative electrode plate each having an electrode mixture layer provided on both sides of an electrode core are wound or laminated with a separator interposed therebetween. Aluminum alloy foil or copper foil for secondary battery electrodes is used for the electrode core, and a current collector plate connected to the external electrode terminal is connected to the lead part made of the electrode core at the end of the electrode plate. be done.

通常、リード部と集電板とは、電気的かつ機械的な接続が溶接等により確保されている。例えば、負極は、銅製の電極芯体におけるリード部と銅製の集電板とが表面処理を施された状態で溶接される。このように表面処理されたリード部と集電板とが溶接された非水電解質二次電池の一例が特許文献1に記載されている。 Usually, the electrical and mechanical connection between the lead portion and the current collector plate is secured by welding or the like. For example, the negative electrode is welded with the lead portion of the electrode core made of copper and the current collecting plate made of copper being surface-treated. Patent Document 1 describes an example of a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a lead portion surface-treated in this way and a current collector plate are welded together.

特許文献1に記載の非水電解質二次電池は、正極と負極とを備えた電極体と、非水電解質とが電池ケース内に収容されている。負極は、集電板(負極端子)と、該集電板と電気的に接続されている負極板(負極集電体)と、負極活物質を含む負極合剤層(負極活物質層)とを備えている。負極板は、表面がクロメート処理されたクロメート被膜層形成銅箔であり、かつ、負極合剤層が形成されている負極合剤層形成部と、負極合剤層が形成されていない負極合剤層非形成部とを有している。集電板は、負極合剤層非形成部の一部に抵抗溶接によって接合されている。負極合剤層非形成部の表面であって、少なくとも集電板と抵抗溶接された部分及び当該抵抗溶接された部分の周辺の一部は、酸化銅からなる酸化銅被膜層を備えている。酸化銅被膜層の平均厚みは3nm以上である。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery described in Patent Document 1, an electrode body having a positive electrode and a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte are housed in a battery case. The negative electrode includes a current collector (negative electrode terminal), a negative electrode plate (negative electrode current collector) electrically connected to the current collector, and a negative electrode mixture layer (negative electrode active material layer) containing a negative electrode active material. It has The negative electrode plate is a chromate film layer-forming copper foil having a chromate-treated surface, and includes a negative electrode mixture layer forming portion having a negative electrode mixture layer formed thereon, and a negative electrode mixture layer having no negative electrode mixture layer formed thereon. and a layer non-forming portion. The current collector plate is joined to a portion of the negative electrode mixture layer non-formed portion by resistance welding. The surface of the negative electrode mixture layer non-formation portion, at least the portion resistance-welded to the current collector plate and part of the periphery of the resistance-welded portion, is provided with a copper oxide coating layer made of copper oxide. The average thickness of the copper oxide coating layer is 3 nm or more.

特許第5939436号公報Japanese Patent No. 5939436

ところで、酸化銅被膜層は、抵抗溶接に必要な層であるが、抵抗溶接に適切である厚さを超えて成長するとなると電池抵抗を増加させてしまう。よって、酸化銅被膜層を適正な厚さに維持する必要がある。この点、特許文献1に記載の技術は、負極板については、クロメート処理により防錆性の向上が図られているものの、集電板については成長した酸化銅被膜が電池抵抗の増加を招くおそれがある。 By the way, the copper oxide coating layer is a necessary layer for resistance welding, but if it grows beyond the thickness suitable for resistance welding, it will increase the battery resistance. Therefore, it is necessary to maintain the proper thickness of the copper oxide coating layer. In this respect, the technique described in Patent Document 1 improves the rust prevention property of the negative electrode plate by chromate treatment, but the copper oxide film that has grown on the current collector plate may increase the battery resistance. There is

また、特許文献1には、酸化銅被膜層の更に上層に有機被膜層を設ける負極板が記載されているが、酸化銅被膜の上層にある有機被膜層は集電板との溶接における親和性を低下させて負極板と集電板との間の溶接強度を低下させるおそれがある。 Further, Patent Document 1 describes a negative electrode plate in which an organic coating layer is further provided on a copper oxide coating layer. may decrease the welding strength between the negative electrode plate and the current collector plate.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、電池抵抗の増加を抑制するとともに、溶接強度を維持することのできる非水電解質二次電池の製造方法及び非水電解質二次電池を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of suppressing an increase in battery resistance and maintaining welding strength, and a non-aqueous electrolyte secondary battery. is to provide

上記課題を解決する非水電解質二次電池の製造方法は、正極と負極とを備えた電極体と、非水電解質とが電池ケース内に収容された非水電解質二次電池の製造方法であって、前記負極は、銅材からなる負極集電板と、該負極集電板と電気的に接続されている負極板とを備えており、前記負極板は、表面がクロメート処理されたクロメート被膜層形成銅箔を電極芯体とし、前記電極芯体に負極活物質を含む負極合剤層が形成されている合剤層形成部と、前記電極芯体に前記負極合剤層の形成されていないリード部とを有しており、前記リード部には、前記クロメート被膜層の上に順に、酸化銅被膜層と有機被膜層とが設けられており、前記負極集電板の前記銅材の表面に第1の厚さの酸化銅被膜層を形成する酸化銅被膜形成工程と、前記酸化銅被膜形成工程で形成した前記酸化銅被膜層の表面に第2の厚さの硫化銅被膜層を形成する硫化銅被膜形成工程と、前記硫化銅被膜層を介して前記負極集電板を前記負極板の前記リード部の一部に抵抗溶接によって接合する接合工程とを備える。 A method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery that solves the above problems is a method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery in which an electrode body having a positive electrode and a negative electrode and a non-aqueous electrolyte are accommodated in a battery case. The negative electrode includes a negative electrode current collector plate made of a copper material and a negative electrode plate electrically connected to the negative electrode current collector plate, and the negative electrode plate has a chromate coating having a chromate-treated surface. A mixture layer-forming portion in which a layer-formed copper foil is used as an electrode core, and a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material is formed on the electrode core, and the negative electrode mixture layer is formed on the electrode core. The lead portion is provided with a copper oxide film layer and an organic film layer in this order on the chromate film layer, and the copper material of the negative electrode current collector plate is provided on the lead portion. A copper oxide film forming step of forming a copper oxide film layer having a first thickness on the surface; and a copper sulfide film layer having a second thickness on the surface of the copper oxide film layer formed in the copper oxide film forming step. a step of forming a copper sulfide coating, and a joining step of joining the negative electrode current collector plate to a part of the lead portion of the negative electrode plate through the copper sulfide coating layer by resistance welding.

上記課題を解決する非水電解質二次電池は、正極と負極とを備えた電極体と、非水電解質とが電池ケース内に収容された非水電解質二次電池であって、前記負極は、銅材からなる負極集電板と、該負極集電板と電気的に接続されている負極板とを備えており、前記負極板は、表面がクロメート処理されたクロメート被膜層形成銅箔を電極芯体とし、前記電極芯体に負極活物質を含む負極合剤層が形成されている合剤層形成部と、前記電極芯体に前記負極合剤層の形成されていないリード部とを有しており、前記リード部には、少なくとも、前記クロメート被膜層の上に順に、酸化銅被膜層と有機被膜層とが設けられており、前記負極集電板は、少なくとも、前記銅材の表面から順に、第1の厚さの酸化銅被膜層と第2の厚さの硫化銅被膜層とを有しているとともに、前記負極板の前記リード部の一部に抵抗溶接によって接合されている。 A non-aqueous electrolyte secondary battery that solves the above problems is a non-aqueous electrolyte secondary battery in which an electrode body having a positive electrode and a negative electrode and a non-aqueous electrolyte are housed in a battery case, the negative electrode comprising: A negative electrode current collector plate made of a copper material and a negative electrode plate electrically connected to the negative electrode current collector plate are provided. The electrode core has a mixture layer forming portion in which a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material is formed on the electrode core, and a lead portion on which the negative electrode mixture layer is not formed on the electrode core. The lead portion is provided with at least a copper oxide film layer and an organic film layer in this order on the chromate film layer, and the negative electrode current collector plate is at least the surface of the copper material. A copper oxide coating layer having a first thickness and a copper sulfide coating layer having a second thickness in this order, and are joined to a part of the lead portion of the negative electrode plate by resistance welding. .

このような方法又は構成によれば、負極集電板の酸化銅被膜層の成長が硫化銅被膜層によって抑制されるようになる。これにより、酸化銅被膜層の膜厚増大による電池抵抗の増加を抑制することができる。 According to such a method or configuration, the growth of the copper oxide coating layer of the negative electrode current collector plate is suppressed by the copper sulfide coating layer. Thereby, an increase in battery resistance due to an increase in the thickness of the copper oxide coating layer can be suppressed.

また、負極集電板の酸化銅被膜層の膜厚増大が硫化銅被膜層によって抑制されることにより、製造時、負極集電板を大気中に暴露しておくことが可能な時間が長くなるため非水電解質二次電池の製造にかかる手間やコストが低減されるようになる。 In addition, since the copper sulfide coating layer suppresses an increase in the thickness of the copper oxide coating layer of the negative electrode current collector plate, the time during which the negative electrode current collector plate can be exposed to the atmosphere is lengthened. Therefore, the labor and cost required for manufacturing the non-aqueous electrolyte secondary battery can be reduced.

また、硫化銅被膜層は、負極板の有機被膜層との溶接時の親和性が、酸化銅被膜層と比べて高い。よって、負極集電板に硫化銅被膜層が設けられていることによって、負極板と負極集電板との溶接における剥離強度(溶接強度)を維持することができる。 In addition, the copper sulfide coating layer has a higher affinity for welding with the organic coating layer of the negative electrode plate than the copper oxide coating layer. Therefore, the peel strength (welding strength) in welding between the negative electrode plate and the negative electrode current collector plate can be maintained by providing the copper sulfide coating layer on the negative electrode current collector plate.

好ましい方法として、前記酸化銅被膜形成工程は、前記負極集電板の所定雰囲気下での加熱処理であり、前記硫化銅被膜形成工程は、前記負極集電板の硫化水溶液への浸漬処理である。 As a preferred method, the step of forming a copper oxide film is heat treatment of the negative electrode current collector plate under a predetermined atmosphere, and the step of forming a copper sulfide film is a treatment of immersing the negative electrode current collector plate in an aqueous sulfide solution. .

このような方法によれば、加熱処理による適切な厚さの酸化銅被膜層の形成と、硫化水溶液への浸漬処理による適切な厚さの硫化銅被膜層の形成とが行えるようになる。
好ましい方法として、前記酸化銅被膜形成工程では、前記負極集電板の前記酸化銅被膜層の厚さを0.005μm以上0.04μm以下とし、前記硫化銅被膜形成工程では、前記負極集電板の前記硫化銅被膜層の厚さを0.01μm以上、かつ、前記負極集電板の前記酸化銅被膜層の厚さと前記負極集電板の前記硫化銅被膜層の厚さとを足した厚さを0.07μm以下に形成する。
According to such a method, it is possible to form a copper oxide coating layer having an appropriate thickness by heat treatment and to form a copper sulfide coating layer having an appropriate thickness by immersion treatment in an aqueous sulfide solution.
As a preferred method, in the copper oxide film forming step, the thickness of the copper oxide film layer of the negative electrode current collector is set to 0.005 μm or more and 0.04 μm or less, and in the copper sulfide film forming step, the negative electrode current collector is The thickness of the copper sulfide coating layer is 0.01 μm or more, and the thickness obtained by adding the thickness of the copper oxide coating layer of the negative electrode current collector and the thickness of the copper sulfide coating layer of the negative electrode current collector is formed to 0.07 μm or less.

好ましい構成として、前記負極集電板の前記酸化銅被膜層の厚さは、0.005μm以上、かつ、0.04μm以下であり、前記負極集電板の前記硫化銅被膜層の厚さは、0.01μm以上であり、前記負極集電板の前記酸化銅被膜層の厚さと、前記負極集電板の前記硫化銅被膜層の厚さとを足した厚さは、0.07μm以下である。 As a preferred configuration, the thickness of the copper oxide coating layer of the negative electrode current collector is 0.005 μm or more and 0.04 μm or less, and the thickness of the copper sulfide coating layer of the negative electrode current collector is The thickness is 0.01 μm or more, and the sum of the thickness of the copper oxide coating layer of the negative electrode current collector and the thickness of the copper sulfide coating layer of the negative electrode current collector is 0.07 μm or less.

このような方法又は構成によれば、酸化銅被膜層を抵抗溶接が可能な厚さにすることができるとともに、電池抵抗の増加を抑制しつつ、適切な溶接性を維持することができる。
好ましい方法として、前記負極集電板の前記酸化銅被膜層の厚さは、0.03μmよりも厚い。
According to such a method or configuration, it is possible to make the copper oxide coating layer thick enough for resistance welding, and to maintain appropriate weldability while suppressing an increase in battery resistance.
As a preferred method, the thickness of the copper oxide coating layer of the negative current collector is greater than 0.03 μm.

好ましい構成として、前記負極集電板の前記酸化銅被膜層の厚さは、0.03μmよりも厚い。
通常、酸化銅被膜層の厚さは0.03μmを超えると溶接性が低下し、電池抵抗が増加する。この点、このような方法又は構成によれば、硫化銅被膜層があることにより、酸化銅被膜層の厚さが0.03μmを超えても適切な溶接性が維持されるとともに、電池抵抗の増加が抑制される。
As a preferred configuration, the thickness of the copper oxide coating layer of the negative electrode current collector plate is thicker than 0.03 μm.
Generally, when the thickness of the copper oxide coating layer exceeds 0.03 μm, the weldability deteriorates and the battery resistance increases. In this respect, according to such a method or configuration, due to the presence of the copper sulfide coating layer, appropriate weldability is maintained even if the thickness of the copper oxide coating layer exceeds 0.03 μm, and the battery resistance is reduced. increase is suppressed.

本発明によれば、電池抵抗の増加を抑制するとともに、溶接強度を維持することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while suppressing the increase in battery resistance, welding strength can be maintained.

非水電解質二次電池の一実施形態について、その構造の概略図。The schematic of the structure about one Embodiment of a non-aqueous electrolyte secondary battery. 同実施形態の極板群の断面構造を示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing the cross-sectional structure of the electrode plate group of the same embodiment. 同実施形態において電極板のリード部及び集電板の層構造を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the layer structure of the lead portion of the electrode plate and the current collector plate in the same embodiment. 同実施形態において被膜の厚さと、溶接性及び抵抗上昇率との関係を示す表。The table|surface which shows the relationship between the thickness of a film, weldability, and resistance increase rate in the same embodiment. 同実施形態において被膜の厚さと、溶接性及び抵抗上昇率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the thickness of a film, weldability, and resistance increase rate in the same embodiment.

図1~図5に従って、非水電解質二次電池の製造方法、及び非水電解質二次電池を具体化した一実施形態を説明する。なお、本実施形態では、二次電池はリチウムイオン二次電池である。 A method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery and an embodiment of the non-aqueous electrolyte secondary battery will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. In addition, in this embodiment, the secondary battery is a lithium ion secondary battery.

本実施形態の二次電池は、バスバーで複数が接続されることにより組電池を構成する。組電池は、電気自動車もしくはハイブリッド自動車に搭載され、電動モータ等に電力を供給する。二次電池は、外形が直方体形状の密閉式電池である。 A plurality of secondary batteries of the present embodiment are connected by bus bars to form an assembled battery. The assembled battery is mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle and supplies electric power to an electric motor or the like. A secondary battery is a sealed battery having a rectangular parallelepiped outer shape.

図1に示すように、二次電池10は、上側に開口部を有する直方体形状の電池ケース11と、電池ケース11を封止する蓋体12と、電池ケース11の内部に収容される電極体20と、電池ケース11内に注入された液体状の非水電解質27とを備える。電池ケース11及び蓋体12はアルミニウム合金等の金属で構成されている。二次電池10は、電池ケース11に蓋体12を取り付けることで密閉された電槽が構成される。また二次電池10は、蓋体12に、電力の充放電に用いられる2つの外部端子13を備えている。本実施形態では、図1において、左側の外部端子13が正極外部端子であり、右側の外部端子13が負極外部端子である。 As shown in FIG. 1, a secondary battery 10 includes a rectangular parallelepiped battery case 11 having an opening on the upper side, a lid 12 for sealing the battery case 11, and an electrode body housed inside the battery case 11. 20 and a liquid non-aqueous electrolyte 27 injected into the battery case 11 . The battery case 11 and the lid 12 are made of metal such as aluminum alloy. The secondary battery 10 forms a sealed battery case by attaching a lid 12 to a battery case 11 . The secondary battery 10 also includes a lid 12 and two external terminals 13 for charging and discharging electric power. In this embodiment, in FIG. 1, the external terminal 13 on the left side is a positive external terminal, and the external terminal 13 on the right side is a negative external terminal.

電極体20は、正極板21と負極板22とそれらの間に配置されたセパレータ23とが扁平に捲回されて形成されている。電極体20は、捲回される方向(捲回方向)の両端26で折り返されることにより多重に積層されている。電極体20は、捲回方向に直交する方向(捲き軸方向)の一端側に正極板21がはみ出た正極のリード部21Aと、同直交する方向の他端側に負極板22がはみ出た負極のリード部22Aとを有する。正極のリード部21A及び負極のリード部22Aはそれぞれその一部が圧縮されるとともに、それら正極のリード部21A及び負極のリード部22Aのうちの圧縮された部分21C,22Cにはそれぞれ外部端子13に接続される集電板14が溶接されている。 The electrode assembly 20 is formed by flatly winding a positive electrode plate 21, a negative electrode plate 22, and a separator 23 interposed therebetween. The electrode body 20 is multi-layered by being folded back at both ends 26 in the winding direction (winding direction). The electrode assembly 20 has a positive electrode lead portion 21A in which the positive electrode plate 21 protrudes from one end side in a direction perpendicular to the winding direction (winding axis direction), and a negative electrode lead portion 21A in which the negative electrode plate 22 protrudes from the other end side in the direction perpendicular to the winding direction. and a lead portion 22A. The positive electrode lead portion 21A and the negative electrode lead portion 22A are partially compressed, and the external terminals 13 are connected to the compressed portions 21C and 22C of the positive electrode lead portion 21A and the negative electrode lead portion 22A, respectively. A current collector plate 14 connected to is welded.

セパレータ23は、正極板21及び負極板22の間に非水電解質27を保持するためのポリプロピレン製等の不織布である。また、セパレータ23としては、多孔性ポリエチレン膜、多孔性ポリオレフィン膜、及び多孔性ポリ塩化ビニル膜等の多孔性ポリマー膜、又は、リチウムイオンもしくはイオン導電性ポリマー電解質膜を、単独、又は組み合わせて使用することもできる。 The separator 23 is a non-woven fabric made of polypropylene or the like for holding the non-aqueous electrolyte 27 between the positive electrode plate 21 and the negative electrode plate 22 . As the separator 23, a porous polymer film such as a porous polyethylene film, a porous polyolefin film, and a porous polyvinyl chloride film, or a lithium ion or ion conductive polymer electrolyte film is used alone or in combination. You can also

(非水電解質)
非水電解質27は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。ここで、非水溶媒としては、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等からなる群から選択された一種または二種以上の材料を用いることができる。また、支持塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiCFSO、LiCSO、LiN(CFSO、LiC(CFSO、LiI等から選択される一種または二種以上のリチウム化合物(リチウム塩)を用いることができる。
(Non-aqueous electrolyte)
The non-aqueous electrolyte 27 is a composition containing a supporting salt in a non-aqueous solvent. Here, as the non-aqueous solvent, one or two selected from the group consisting of propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), etc. More than one species of material can be used. Support salts include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiC(CF 3 SO 2 ) 3 , LiI 1 or 2 or more lithium compounds (lithium salts) selected from the above can be used.

(正極板)
図2に示すように、正極板21は、帯状の電極芯体としての正極基材211と、正極基材211の内周面211A及び外周面211Bに、それぞれの正極合剤層212,213とを備えている。正極基材211は、正極に適する金属箔が使用され、例えば、所定の幅を有し、厚さが15μmの帯状のアルミニウム箔である。また、正極基材211は、幅方向片側の縁部に沿って未塗工部211Mを有している。正極合剤層212,213は、未塗工部211Mを除いて、正極基材211の両面に保持されて、正極基材211に塗工された合剤層形成部を形成している。また正極基材211は、未塗工部211Mに上記正極のリード部21Aを有している。正極合剤層212,213には、正極活物質が含まれており、該正極活物質を含む正極合剤を正極基材211に塗工することによって形成されている。
(Positive plate)
As shown in FIG. 2, the positive electrode plate 21 includes a positive electrode base material 211 as a strip-shaped electrode core, and positive electrode mixture layers 212 and 213 on an inner peripheral surface 211A and an outer peripheral surface 211B of the positive electrode base material 211. It has The positive electrode base material 211 uses a metal foil suitable for a positive electrode, such as a strip-shaped aluminum foil having a predetermined width and a thickness of 15 μm. In addition, the positive electrode substrate 211 has an uncoated portion 211M along one edge in the width direction. Positive electrode mixture layers 212 and 213 are held on both sides of positive electrode substrate 211 except for uncoated portion 211M, forming a mixture layer forming portion coated on positive electrode substrate 211 . Further, the positive electrode substrate 211 has the lead portion 21A of the positive electrode in the uncoated portion 211M. The positive electrode mixture layers 212 and 213 contain a positive electrode active material, and are formed by applying a positive electrode mixture containing the positive electrode active material to the positive electrode substrate 211 .

正極合剤層212,213には、正極活物質粒子、導電材及びバインダーが含まれている。正極活物質粒子には、リチウムイオン二次電池の正極活物質として用いることができる物質を使用することができる。例えばLi、Ni、Co、Mnを構成金属元素とする層状結晶構造のリチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物が挙げられる。また、LiNiO(ニッケル酸リチウム)、LiCoO(コバルト酸リチウム)、LiMn(マンガン酸リチウム)、LiFePO(リン酸鉄リチウム)等のリチウム遷移金属酸化物が挙げられる。ここで、LiMnは、例えば、スピネル結晶構造を有している。また、LiNiO或いはLiCoOは層状の岩塩構造を有している。また、LiFePOは、例えば、オリビン構造を有している。オリビン構造のLiFePOには、例えば、ナノメートルオーダーの粒子がある。また、オリビン構造のLiFePOは、さらにカーボン膜で被覆することができる。 The positive electrode mixture layers 212 and 213 contain positive electrode active material particles, a conductive material, and a binder. A material that can be used as a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery can be used for the positive electrode active material particles. Examples thereof include lithium-nickel-cobalt-manganese-based composite oxides having a layered crystal structure containing Li, Ni, Co, and Mn as constituent metal elements. Lithium transition metal oxides such as LiNiO 2 (lithium nickelate), LiCoO 2 (lithium cobaltate), LiMn 2 O 4 (lithium manganate), and LiFePO 4 (lithium iron phosphate) are also included. Here, LiMn 2 O 4 has, for example, a spinel crystal structure. Also, LiNiO 2 or LiCoO 2 has a layered rock salt structure. Also, LiFePO 4 has, for example, an olivine structure. LiFePO 4 with an olivine structure, for example, has particles on the order of nanometers. Also, LiFePO 4 with an olivine structure can be further coated with a carbon film.

また、導電材としては、例えば、カーボン粉末、カーボンファイバー等のカーボン材料が例示される。そして、導電材は、このような導電材から選択される一種を単独で用いてもよく二種以上を併用してもよい。カーボン粉末としては、種々のカーボンブラック(例えば、アセチレンブラック、オイルファーネスブラック、黒鉛化カーボンブラック、カーボンブラック、黒鉛、ケッチェンブラック)、グラファイト粉末等のカーボン粉末を用いることができる。 Examples of conductive materials include carbon materials such as carbon powder and carbon fibers. As the conductive material, one selected from such conductive materials may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Carbon powders such as various carbon blacks (eg, acetylene black, oil furnace black, graphitized carbon black, carbon black, graphite, ketjen black) and graphite powders can be used as the carbon powder.

また、バインダーは、正極合剤層212,213に含まれる正極活物質粒子と導電材の各粒子を結着させたり、これらの粒子と正極基材211とを結着させたりする役割を担う。かかるバインダーとしては、使用する溶媒に溶解または分散可能なポリマーを用いることができる。例えば、水性溶媒を用いた正極合剤組成物においては、セルロース系ポリマー(カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)等)、フッ素系樹脂(例えば、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等)、ゴム類(酢酸ビニル共重合体、スチレンブタジエン共重合体(SBR)、アクリル酸変性SBR樹脂(SBR系ラテックス)等)等の水溶性または水分散性ポリマーを好ましく採用することができる。また、非水溶媒を用いた正極合剤組成物においては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリアクリルニトリル(PAN)等を好ましく採用することができる。 Further, the binder plays a role of binding the positive electrode active material particles and conductive material particles contained in the positive electrode mixture layers 212 and 213 and binding these particles and the positive electrode substrate 211 . A polymer that can be dissolved or dispersed in the solvent used can be used as such a binder. For example, in a positive electrode mixture composition using an aqueous solvent, cellulose-based polymers (carboxymethylcellulose (CMC), hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), etc.), fluorine-based resins (e.g., polyvinyl alcohol (PVA), polytetrafluoroethylene) (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), etc.), rubbers (vinyl acetate copolymer, styrene-butadiene copolymer (SBR), acrylic acid-modified SBR resin (SBR latex), etc.) A water-soluble or water-dispersible polymer such as is preferably employed. Polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene chloride (PVDC), polyacrylonitrile (PAN), and the like can be preferably used in the positive electrode mixture composition using a non-aqueous solvent.

正極合剤層212,213は、例えば、上述した正極活物質粒子と導電材を溶媒にペースト状(スラリ状)に混ぜ合わせた正極合剤を作製し、該正極合剤を正極基材211に塗布し、乾燥させ、圧延することによって形成されている。この際、正極合剤の溶媒としては、水性溶媒及び非水溶媒の何れも使用可能である。非水溶媒の好適な例としてN-メチル-2-ピロリドン(NMP)が挙げられる。上記バインダーとして例示したポリマー材料は、バインダーとしての機能の他に、正極合剤の増粘剤その他の添加剤としての機能を発揮する目的で使用されることもある。 For the positive electrode mixture layers 212 and 213, for example, a positive electrode mixture is prepared by mixing the above-described positive electrode active material particles and conductive material with a solvent in a paste (slurry) state, and the positive electrode mixture is applied to the positive electrode base material 211. It is formed by coating, drying and rolling. At this time, both an aqueous solvent and a non-aqueous solvent can be used as the solvent for the positive electrode mixture. Suitable examples of non-aqueous solvents include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). The polymer material exemplified as the binder may be used for the purpose of exhibiting a function as a thickener or other additive for the positive electrode mixture, in addition to the function as a binder.

正極合剤全体に占める正極活物質の質量割合は、50wt%以上(典型的には50~95wt%)であることが好ましく、通常は70~95wt%(例えば75~90wt%)であることがより好ましい。また、正極合剤全体に占める導電材の割合は、例えば2~20wt%とすることができ、通常は2~15wt%とすることが好ましい。バインダーを使用する組成では、正極合剤全体に占めるバインダーの割合を例えば1~10wt%とすることができ、通常は2~5wt%とすることが好ましい。 The mass ratio of the positive electrode active material in the entire positive electrode mixture is preferably 50 wt% or more (typically 50 to 95 wt%), and usually 70 to 95 wt% (eg, 75 to 90 wt%). more preferred. Also, the proportion of the conductive material in the entire positive electrode mixture can be, for example, 2 to 20 wt %, and is usually preferably 2 to 15 wt %. In a composition using a binder, the ratio of the binder to the entire positive electrode mixture can be, for example, 1 to 10 wt%, and usually 2 to 5 wt% is preferable.

(負極板)
図2に示すように、負極板22は、帯状の電極芯体としての負極基材221と、負極基材221の内周面221A及び外周面221Bに負極合剤層222,223とを備えている。負極基材221には、負極に適する金属箔が好適に使用され、例えば、所定の幅を有し、厚さが10μmの帯状の銅箔が用いられる。また、負極基材221の幅方向片側には、縁部に沿って合剤層非形成部としての未塗工部221Mを有している。負極合剤層222,223は、未塗工部221Mを除いて、負極基材221の両面に保持されている。負極合剤層222,223には、負極活物質が含まれており、該負極活物質を含む負極合剤を負極基材221に塗工することによって形成されている。
(negative plate)
As shown in FIG. 2, the negative electrode plate 22 includes a negative electrode substrate 221 as a strip-shaped electrode core, and negative electrode mixture layers 222 and 223 on an inner peripheral surface 221A and an outer peripheral surface 221B of the negative electrode substrate 221. there is A metal foil suitable for a negative electrode is preferably used for the negative electrode base material 221, and for example, a strip-shaped copper foil having a predetermined width and a thickness of 10 μm is used. In addition, on one side in the width direction of the negative electrode substrate 221, there is an uncoated portion 221M as a mixture layer non-formed portion along the edge. The negative electrode mixture layers 222 and 223 are held on both sides of the negative electrode substrate 221 except for the uncoated portion 221M. The negative electrode mixture layers 222 and 223 contain a negative electrode active material, and are formed by coating the negative electrode base material 221 with a negative electrode mixture containing the negative electrode active material.

負極合剤層222,223には、負極活物質粒子、増粘剤、バインダー等が含まれている。負極活物質粒子としては、負極活物質として従来からリチウムイオン二次電池に用いられる材料の一種または二種以上を使用することができる。例えば、少なくとも一部にグラファイト構造(層状構造)を含む粒子状の炭素材料(カーボン粒子)が挙げられる。具体的には、負極活物質は、例えば、天然黒鉛、非晶質の炭素材料でコートした天然黒鉛、黒鉛質(グラファイト)、難黒鉛化炭素質(ハードカーボン)、易黒鉛化炭素質(ソフトカーボン)、又は、これらを組み合わせた炭素材料でもよい。 The negative electrode mixture layers 222 and 223 contain negative electrode active material particles, a thickener, a binder, and the like. As the negative electrode active material particles, one or more materials conventionally used in lithium ion secondary batteries as negative electrode active materials can be used. For example, a particulate carbon material (carbon particles) at least partially including a graphite structure (layered structure) can be used. Specifically, the negative electrode active material includes, for example, natural graphite, natural graphite coated with an amorphous carbon material, graphite, non-graphitizable carbon (hard carbon), and graphitizable carbon (soft carbon). carbon), or a carbon material in which these are combined.

また、バインダーには、正極合剤層212,213のバインダーとして例示したポリマー材料を用いることができる。例えば、バインダーは、ゴム類を含む水系ポリマー、及び、非水系ポリマーのうち、少なくとも一種類で構成されている。ゴム類を含む水系ポリマーとしては、例えばスチレンブタジエンゴム(SBR)が例示される。ここでスチレンブタジエンゴムとは、スチレンと1,3‐ブタジエンを含む共重合体のことであり、その共重合様式は限定されない。さらに不飽和カルボン酸や不飽和ニトリル化合物を共重合させた変性SBRであってもよい。その他、水に分散または溶解するポリマーとしては、ポリアクリレート(アクリル酸エステル単独重合体または共重合体)、ポリウレタン、等が例示される。かかるポリマーは、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。 Moreover, the polymer material exemplified as the binder of the positive electrode mixture layers 212 and 213 can be used as the binder. For example, the binder is composed of at least one of an aqueous polymer including rubbers and a non-aqueous polymer. Examples of aqueous polymers containing rubbers include styrene-butadiene rubber (SBR). Here, the styrene-butadiene rubber is a copolymer containing styrene and 1,3-butadiene, and its copolymerization mode is not limited. Modified SBR obtained by copolymerizing an unsaturated carboxylic acid or an unsaturated nitrile compound may also be used. Other examples of polymers that are dispersed or dissolved in water include polyacrylates (acrylic acid ester homopolymers or copolymers), polyurethanes, and the like. Such polymers may be used singly or in combination of two or more.

負極合剤層222,223は、例えば、負極活物質粒子とバインダーとを溶媒にペースト状(スラリ状)に混ぜ合わせた負極合剤を作製し、負極基材221に塗布し、乾燥させ、圧延することによって形成されている。この際、負極合剤の溶媒としては、水性溶媒及び非水溶媒の何れも使用可能である。非水溶媒の好適な例としてN-メチル-2-ピロリドン(NMP)が挙げられる。ポリマー材料は、バインダーとしての機能の他に、正極合剤の増粘剤その他の添加剤としての機能を発揮する目的で使用されることもあり得る。 For the negative electrode mixture layers 222 and 223, for example, a negative electrode mixture is prepared by mixing negative electrode active material particles and a binder in a solvent in a paste form (slurry form), applied to the negative electrode base material 221, dried, and rolled. It is formed by At this time, both an aqueous solvent and a non-aqueous solvent can be used as the solvent for the negative electrode mixture. Suitable examples of non-aqueous solvents include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). In addition to the function as a binder, the polymer material may also be used for the purpose of exhibiting a function as a thickener or other additives for the positive electrode mixture.

(リード部)
図2に示すように、負極基材221は、負極合剤層222,223が形成されていない未塗工部221Mとを有している。また、負極基材221は、負極集電板として負極の集電板14Mと電気的に接続されており、負極のリード部22Aの圧縮された部分22Cに集電板14Mが接合される。本実施形態では、負極板22と負極の集電板14Mとから負極が構成される。
(Lead part)
As shown in FIG. 2, the negative electrode base material 221 has an uncoated portion 221M where the negative electrode mixture layers 222 and 223 are not formed. The negative electrode base material 221 is electrically connected to the negative current collector 14M as a negative current collector, and the current collector 14M is joined to the compressed portion 22C of the negative lead 22A. In this embodiment, the negative electrode is composed of the negative electrode plate 22 and the current collector plate 14M of the negative electrode.

図3を参照して、負極のリード部22Aと負極の集電板14Mとの接合について説明する。以下では、負極のリード部22Aや負極の集電板14M等を、単にリード部22Aや集電板14M等と記す。 The bonding between the negative electrode lead portion 22A and the negative electrode collector plate 14M will be described with reference to FIG. Hereinafter, the lead portion 22A of the negative electrode, the collector plate 14M of the negative electrode, and the like are simply referred to as the lead portion 22A, the collector plate 14M, and the like.

リード部22Aは、負極基材221から順に、少なくとも、クロメート被膜層224、酸化銅被膜層225、及び有機被膜層226が積層されている。一方、集電板14Mは、銅基材141から順に、少なくとも、酸化銅被膜層142及び硫化銅被膜層143が設けられている。そして、リード部22Aと集電板14Mとは、リード部22Aの有機被膜層226と、集電板14Mの硫化銅被膜層143とが向かい合わされて、その後、抵抗溶接される。 In the lead portion 22A, at least a chromate coating layer 224, a copper oxide coating layer 225, and an organic coating layer 226 are laminated in this order from the negative electrode base material 221. As shown in FIG. On the other hand, the collector plate 14M is provided with at least a copper oxide coating layer 142 and a copper sulfide coating layer 143 in this order from the copper substrate 141 . Then, the lead portion 22A and the current collector plate 14M are resistance-welded after the organic coating layer 226 of the lead portion 22A and the copper sulfide coating layer 143 of the current collector plate 14M face each other.

まず、負極基材221は、帯状の銅箔が用いられており、該銅箔の表面にはクロメート処理されたクロメート被膜層224が形成されている、いわゆるクロメート被膜層形成銅箔である。負極基材221の表面に形成されたクロメート被膜層224は、負極基材221の防錆性を向上することができる。 First, the negative electrode base material 221 is a so-called chromate film layer formed copper foil, in which a belt-shaped copper foil is used and a chromate film layer 224 is formed on the surface of the copper foil. The chromate coating layer 224 formed on the surface of the negative electrode base material 221 can improve the rust resistance of the negative electrode base material 221 .

クロメート被膜層224は、公知のものでよく、例えばクロム酸、重クロム酸ナトリウム、重クロム酸カリウム等を材料として形成することができるものである。典型的には、クロメート被膜層形成後のクロムの析出形態はCr(OH)とCrが混在した状態であり、三価クロムの形態で析出している。また、クロム酸液はアルカリ性、酸性のどちらでもよい。例えば、クロメート被膜層224の平均厚さは、1nm以上1000nm未満がよく、1.1nm以上10nm以下が好ましく、2nm以上5nm以下がより好ましい。 The chromate coating layer 224 may be a known one, and can be formed using, for example, chromic acid, sodium dichromate, potassium dichromate, or the like. Typically, the form of precipitation of chromium after the formation of the chromate coating layer is a mixture of Cr(OH) 3 and Cr 2 O 3 and is precipitated in the form of trivalent chromium. Also, the chromic acid solution may be either alkaline or acidic. For example, the average thickness of the chromate coating layer 224 is preferably 1 nm or more and less than 1000 nm, preferably 1.1 nm or more and 10 nm or less, and more preferably 2 nm or more and 5 nm or less.

クロメート被膜層形成銅箔は、クロメート処理が施されていることによって、負極基材221の表面は、酸化クロムが混在しており、酸化クロムの導電性がよいため電流が流れ易い。そのため、負極基材221は導電性が良くなり接触抵抗が低くなる。そこで、本実施形態の二次電池10は、負極基材221における未塗工部221Mの表面に施されたクロメート被膜層224の更に表面、すなわち、圧縮された部分22Cにおける集電板14Mとの接合部分及びその周辺の一部に、酸化銅からなる酸化銅被膜層225を形成する。ただし、酸化銅被膜層225は、少なくとも未塗工部221M上のクロメート被膜層224の表面に形成されていればよく、負極合剤層222,223上のクロメート被膜層224の表面には、酸化銅被膜層225を形成してもよいし、形成しなくてもよい。なお、集電板14Mとリード部22Aとの抵抗溶接の際、溶接された箇所についてはクロメート被膜層224が失われることがある。 Since the chromate film layer-formed copper foil is subjected to chromate treatment, the surface of the negative electrode substrate 221 is mixed with chromium oxide, and the chromium oxide has good conductivity, so that current flows easily. Therefore, the negative electrode base material 221 has good conductivity and low contact resistance. Therefore, in the secondary battery 10 of the present embodiment, the surface of the chromate coating layer 224 applied to the surface of the uncoated portion 221M of the negative electrode substrate 221, that is, the compressed portion 22C is formed between the current collector plate 14M and the A copper oxide coating layer 225 made of copper oxide is formed on the joint and part of its periphery. However, the copper oxide coating layer 225 may be formed at least on the surface of the chromate coating layer 224 on the uncoated portion 221M. The copper coating layer 225 may or may not be formed. When the current collecting plate 14M and the lead portion 22A are resistance-welded, the chromate coating layer 224 may be lost at the welded portion.

また、酸化銅被膜層225の平均厚さは、3nm以上(典型的には、150nm以下)であり、好ましくは5nm以上であり、より好ましくは10nm以上である。酸化銅被膜層225の平均厚さを上記範囲よりも薄く形成すると、導電性が高くなるために、溶接の際の抵抗発熱が望めなく、好適に溶接ができないおそれがある。よって、上記範囲の平均厚みの酸化銅被膜層225を形成することによって、集電板14Mと負極基材221との接合部分及びその周辺の一部の接触抵抗をより好適に高めることができ、その結果、溶接部分及びその周辺の一部の溶接がし易くなる。なお、酸化銅被膜層225の平均厚みの測定方法は、X線光電子分光法(XPS)である。 The average thickness of the copper oxide coating layer 225 is 3 nm or more (typically 150 nm or less), preferably 5 nm or more, and more preferably 10 nm or more. If the average thickness of the copper oxide coating layer 225 is thinner than the above range, the electrical conductivity will be high, so resistance heat generation during welding cannot be expected, and there is a possibility that suitable welding cannot be performed. Therefore, by forming the copper oxide coating layer 225 with an average thickness within the above range, the contact resistance of the joint portion between the current collector plate 14M and the negative electrode substrate 221 and a part of the periphery thereof can be more preferably increased. As a result, it becomes easier to weld the welded portion and a part of its periphery. The method for measuring the average thickness of the copper oxide coating layer 225 is X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

未塗工部221Mの表面に酸化銅被膜層225を形成する方法は、一般的に使用される表面処理方法を利用することができる。一例としては、コロナ放電によるプラズマ照射または紫外線(UV)照射等の物理的エネルギーを表面に照射する処理方法が挙げられる。このような表面処理を行うことによって、未塗工部221Mの集電板14Mとの接合部分及びその周辺の一部に酸化銅被膜層225を形成することができる。その結果、未塗工部221Mの集電板14Mとの接合部分及びその周辺の一部の接触抵抗を高めることができ、集電板14Mと負極基材221との溶接がし易くなる。 A generally used surface treatment method can be used to form the copper oxide film layer 225 on the surface of the uncoated portion 221M. One example is a treatment method in which the surface is irradiated with physical energy such as plasma irradiation by corona discharge or ultraviolet (UV) irradiation. By performing such a surface treatment, the copper oxide film layer 225 can be formed on the joint portion of the uncoated portion 221M with the current collector plate 14M and part of the periphery thereof. As a result, the contact resistance of the joint portion of the uncoated portion 221M with the collector plate 14M and a part of the periphery thereof can be increased, and the weld between the collector plate 14M and the negative electrode substrate 221 is facilitated.

また、未塗工部221Mの酸化銅被膜層225の更に上層に有機被膜層226を形成してもよい。有機被膜層226は、硫化系化合物やその分解生成物を含むものが挙げられる。具体的には、有機被膜層226を形成するものとして、LiCFSO,Li(CFSON,LiCSO,Li(CFSOC等や、その分解生成物が挙げられる。 Further, an organic coating layer 226 may be formed on the copper oxide coating layer 225 of the uncoated portion 221M. Examples of the organic coating layer 226 include those containing sulfide compounds and their decomposition products. Specifically, LiCF 3 SO 3 , Li(CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , Li(CF 3 SO 2 ) 3 C, etc., and their decomposition products.

また、有機被膜層226の平均厚みは、0.5nm以上3.0nm以下、好ましくは0.5nm以上2.0nm以下であるとよい。有機被膜層226の平均厚みの測定方法は、X線光電子分光法(XPS)である。なお、有機被膜層226の平均厚みが上記範囲内にある場合は、好ましくは、有機被膜層226を負極基材221及び集電板14Mの両方に形成するとよいが、有機被膜層226を負極基材221又は集電板14Mのどちらか一方に形成してもよい。 The average thickness of the organic coating layer 226 is preferably 0.5 nm or more and 3.0 nm or less, preferably 0.5 nm or more and 2.0 nm or less. A method for measuring the average thickness of the organic coating layer 226 is X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). When the average thickness of the organic coating layer 226 is within the above range, the organic coating layer 226 is preferably formed on both the negative electrode substrate 221 and the current collector plate 14M. It may be formed on either the material 221 or the collector plate 14M.

(集電板)
図1に示すように、集電板14は、接続される正極板21又は負極板22の電極芯材と同じ種類の金属材から構成される。集電板14は、外部端子13と正極のリード部21Aとを電気的に接続する長い板状の金属板、及び外部端子13と負極のリード部22Aとを電気的に接続する長い板状の金属板である。集電板14の一方は、正極のリード部21Aに接続される正極の集電板14Pであり、他方は、負極のリード部22Aに接続される負極の集電板14Mである。よって、正極の集電板14Pは、正極基材211と同じアルミニウム合金から構成され、負極の集電板14Mは、負極基材221と同じ銅材から構成される。本実施形態では、正極板21と正極の集電板14Pから正極が構成されている。
(current collector)
As shown in FIG. 1, the collector plate 14 is made of the same metal material as the electrode core material of the positive electrode plate 21 or the negative electrode plate 22 to be connected. The collector plate 14 includes a long plate-like metal plate that electrically connects the external terminal 13 and the positive lead portion 21A, and a long plate-like plate that electrically connects the external terminal 13 and the negative lead portion 22A. It is a metal plate. One of the collector plates 14 is a positive collector plate 14P connected to the positive lead portion 21A, and the other is a negative collector plate 14M connected to the negative lead portion 22A. Therefore, the positive electrode collector plate 14P is made of the same aluminum alloy as the positive electrode substrate 211, and the negative electrode collector plate 14M is made of the same copper material as the negative electrode substrate 221. In this embodiment, the positive electrode is composed of the positive electrode plate 21 and the current collector plate 14P of the positive electrode.

図3に示すように、集電板14Mは、銅板の表面には酸化銅被膜層142が形成されている。ただし、酸化銅被膜層142は、少なくとも未塗工部221M上の圧縮された部分22Cに対応する位置とその周辺に形成されていればよい。なお、集電板14Mとリード部22Aとの抵抗溶接の際、溶接された箇所については酸化銅被膜層142が失われることがある。 As shown in FIG. 3, the current collector plate 14M has a copper oxide film layer 142 formed on the surface of the copper plate. However, the copper oxide coating layer 142 may be formed at least at the position corresponding to the compressed portion 22C on the uncoated portion 221M and its periphery. When the current collector plate 14M and the lead portion 22A are resistance-welded, the copper oxide coating layer 142 may be lost at the welded portion.

また、酸化銅被膜層142の平均厚さは、酸化銅被膜層225の平均厚と同様であり、3nm以上(典型的には、150nm以下)であり、好ましくは5nm以上であり、より好ましくは10nm以上である。 The average thickness of the copper oxide coating layer 142 is the same as the average thickness of the copper oxide coating layer 225, and is 3 nm or more (typically 150 nm or less), preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more.

酸化銅被膜層142の平均厚さを上記範囲よりも厚く形成すると、導電性が低くなるために、溶接の際の抵抗発熱はするものの、電池抵抗が増加するおそれがある。よって、上記範囲の平均厚みの酸化銅被膜層142を形成することによって、集電板14Mと負極基材221との接合部分及びその周辺の一部の電池抵抗を増加させないようにすることができる。その結果、溶接部分及びその周辺の一部の溶接がし易くなる。なお、酸化銅被膜層142の平均厚みの測定方法は、X線光電子分光法(XPS)である。 If the average thickness of the copper oxide coating layer 142 is thicker than the above range, the electrical conductivity will be low, and although resistance heat will be generated during welding, the battery resistance may increase. Therefore, by forming the copper oxide coating layer 142 with an average thickness within the above range, it is possible to prevent an increase in the battery resistance of the joint portion between the current collector plate 14M and the negative electrode substrate 221 and a portion of the periphery thereof. . As a result, it becomes easier to weld the welded portion and a part of its periphery. The method for measuring the average thickness of the copper oxide coating layer 142 is X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

集電板14Mの表面に酸化銅被膜層142を形成する方法は、一般的に使用される表面処理方法を利用することができる(酸化銅被膜形成工程)。すなわち、一例としては、集電板14Mを所定雰囲気下において加熱する処理方法が挙げられる。なお、所定雰囲気は、大気でもよいし、酸化を促進するガスでもよい。このような表面処理を行うことによって、集電板14Mの未塗工部221Mとの接合部分及びその周辺の一部に酸化銅被膜層142を形成することができる。その結果、集電板14Mの未塗工部221Mとの接合部分及びその周辺の一部の接触抵抗を高めることができ、集電板14Mと負極基材221との溶接がし易くなる。 A generally used surface treatment method can be used to form the copper oxide film layer 142 on the surface of the current collector plate 14M (copper oxide film forming step). That is, as an example, there is a processing method in which the current collecting plate 14M is heated under a predetermined atmosphere. The predetermined atmosphere may be the atmosphere or a gas that promotes oxidation. By performing such a surface treatment, the copper oxide coating layer 142 can be formed on the joint portion of the current collector plate 14M with the uncoated portion 221M and part of the periphery thereof. As a result, the contact resistance of the joint portion of the current collector plate 14M with the uncoated portion 221M and a portion of the periphery thereof can be increased, and the current collector plate 14M and the negative electrode substrate 221 can be easily welded.

なお、製造時において、酸化銅被膜層142は、集電板14Mが大気中に暴露されている時間の長さに応じて成長し、膜厚が増大する。そのため、集電板14Mは導電性が低下し接触抵抗が高くなって電池抵抗の増加を招く。そこで、本実施形態の二次電池10は、集電板14Mの圧縮された部分21Cにおける銅板の表面に酸化銅被膜層142の更に表面、すなわち、接合部分及びその周辺の一部に、硫化銅からなる硫化銅被膜層143を形成する。 During manufacturing, the copper oxide coating layer 142 grows and increases in thickness according to the length of time the current collector plate 14M is exposed to the atmosphere. As a result, the electrical conductivity of the current collector plate 14M is lowered, the contact resistance is increased, and the battery resistance is increased. Therefore, in the secondary battery 10 of the present embodiment, copper sulfide is added to the surface of the copper plate in the compressed portion 21C of the current collector plate 14M and further to the surface of the copper oxide coating layer 142, that is, the joint portion and part of the periphery thereof. A copper sulfide coating layer 143 consisting of is formed.

集電板14Mの表面に硫化銅被膜層143を形成する方法は、一般的に使用される浸硫処理による表面処理方法を利用することができる(硫化銅被膜形成工程)。一例として、浸硫処理は、処理槽内の溶融塩や硫化水溶液中に金属材を浸漬保持し、金属材を陽極、処理槽を陰極として電気分解を行い、電気化学反応(イオン反応)により金属材の表面に浸硫層を生成させる処理方法が挙げられる。また、一例として、浸硫処理は200~350℃で、例えばHS(硫化水素)ガス等の浸硫性ガスを流しながら行う処理方法が挙げられる。このような表面処理を行うことによって、集電板14Mの未塗工部221Mとの接合部分及びその周辺の一部に硫化銅被膜層143を形成することができる。その結果、集電板14Mの未塗工部221Mとの接合部分及びその周辺の一部の接触抵抗を高めることができ、負極基材221と集電板14Mとの溶接がし易くなる。 As a method of forming the copper sulfide coating layer 143 on the surface of the current collector plate 14M, a generally used surface treatment method by sulfurization can be used (copper sulfide coating forming step). As an example, in the sulfurization process, a metal material is immersed and held in molten salt or a sulfide solution in a treatment tank, and electrolysis is performed using the metal material as the anode and the treatment tank as the cathode. There is a treatment method that creates a sulfurized layer on the surface of the material. Further, as an example, the sulfurization treatment may be performed at 200 to 350° C. while flowing a sulfurization gas such as H 2 S (hydrogen sulfide) gas. By performing such a surface treatment, the copper sulfide coating layer 143 can be formed on the joint portion of the current collector plate 14M with the uncoated portion 221M and part of the periphery thereof. As a result, the contact resistance of the joint portion of the current collector plate 14M with the uncoated portion 221M and a part of its periphery can be increased, and the welding between the negative electrode base material 221 and the current collector plate 14M becomes easier.

(溶接)
そして、本実施形態の二次電池10の製造方法における接合工程では、負極板22の圧縮された部分22Cに集電板14Mを溶接により接合する。この溶接では抵抗溶接を用いるとよい。接合工程では、未塗工部221Mの中間付近部分を積層方向に寄せ集めた圧縮された部分22Cを、集電板14Mの溶接部分14Cに溶接している。溶接では、溶接装置の2つの電極が、圧縮された部分22Cと集電板14Mとを挟むように配置される。そして、一方の電極を他方の電極に押し当てることによって、負極基材221における未塗工部221Mの圧縮された部分22Cと負極の集電板14Mの溶接部分14Cとが当接するようにして抵抗溶接をする。
(welding)
Then, in the bonding step in the manufacturing method of the secondary battery 10 of the present embodiment, the collector plate 14M is bonded to the compressed portion 22C of the negative electrode plate 22 by welding. Resistance welding is preferably used for this welding. In the joining step, the compressed portion 22C obtained by collecting the uncoated portions 221M near the middle in the stacking direction is welded to the welded portion 14C of the current collector plate 14M. In welding, two electrodes of the welding device are arranged to sandwich the compressed portion 22C and the current collector plate 14M. Then, by pressing one electrode against the other electrode, the compressed portion 22C of the uncoated portion 221M of the negative electrode substrate 221 and the welded portion 14C of the current collector plate 14M of the negative electrode are brought into contact with each other to form resistance. do welding.

抵抗溶接は、被溶接材に電流を流すことによって発生する抵抗熱を利用して溶接するため、被溶接材の抵抗が高い方が溶接性がよい。クロメート被膜層224のみが形成された場合の未塗工部221Mの表面は、導電性がある酸化クロムが混在しており、クロメート被膜層224が未形成である負極基材221よりも電流が流れやすい。また、集電板14Mは異物除去のため、バレル研磨や脱脂処理が施され、表面が平滑であることが通常である。よって、集電板14Mと負極基材221との接触面積が大きく確保されて、接触抵抗が低くなり、抵抗発熱が望めない。 Resistance welding uses resistance heat generated by applying an electric current to the material to be welded, so the higher the resistance of the material to be welded, the better the weldability. In the case where only the chromate coating layer 224 is formed, the surface of the uncoated portion 221M is mixed with conductive chromium oxide, and current flows more than the negative electrode substrate 221 without the chromate coating layer 224 formed thereon. Cheap. In addition, the current collector plate 14M is generally subjected to barrel polishing or degreasing treatment to remove foreign matter, and has a smooth surface. Therefore, a large contact area is ensured between the current collector plate 14M and the negative electrode substrate 221, and the contact resistance becomes low, so that resistance heating cannot be expected.

クロメート被膜層224が形成された未塗工部221Mの圧縮された部分22Cの表面のうちの、少なくとも集電板14Mとの接合部分及びその周辺の一部に酸化銅被膜層225を形成することで、集電板14Mと負極基材221との接触抵抗を高めることができる。また、集電板14Mにも、未塗工部221Mとの接合部分及びその周辺の一部に酸化銅被膜層142を形成することで、集電板14Mと負極基材221との接触抵抗を高めることができる。その結果、抵抗溶接による溶接の際、投入電圧が小さくても負極の集電板14M及び負極基材221は十分に発熱するため、好適に溶接することができる。なお、典型的には当該抵抗溶接の際、クロメート被膜層224が失われる。 Forming a copper oxide coating layer 225 on at least a portion of the surface of the compressed portion 22C of the uncoated portion 221M on which the chromate coating layer 224 is formed, which is joined to the current collector plate 14M and a portion of the periphery thereof. , the contact resistance between the current collector plate 14M and the negative electrode substrate 221 can be increased. In addition, the contact resistance between the current collector plate 14M and the negative electrode base material 221 is reduced by forming the copper oxide film layer 142 on the connection portion with the uncoated portion 221M and part of the periphery thereof on the current collector plate 14M as well. can be enhanced. As a result, when welding by resistance welding, the current collector plate 14M of the negative electrode and the negative electrode base material 221 generate sufficient heat even if the input voltage is small, so that the welding can be preferably performed. Note that the chromate coating layer 224 is typically lost during the resistance welding.

(実施例と比較例)
以下、図4及び図5を参照して、具体的な実施例の一例と比較例の一例とについて説明する。リスト41は、実施例と比較例とを示している。リスト41において、第2の厚さとしての「硫化銅厚み(μm)」が硫化銅被膜層143の厚さであり、第1の厚さとしての「酸化銅厚み(μm)」が酸化銅被膜層142の厚さであり、「総厚み(μm)」が酸化銅被膜層142の厚さと硫化銅被膜層143の厚さとを足した厚さである。また、硫化銅厚みが「0μm」のときに実施例は無く、硫化銅厚みが「0.01μm(10nm)」のときには実施例22~25が、硫化銅厚みが「0.03μm(30nm)」のときには実施例32~35がある。また、硫化銅厚みが「0μm」のときには比較例11~17があり、硫化銅厚みが「0.01μm」のときには比較例21,26があり、硫化銅厚みが「0.03μm」のときには比較例31,36がある。
(Example and Comparative Example)
An example of a specific example and an example of a comparative example will be described below with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. List 41 shows examples and comparative examples. In List 41, the second thickness “copper sulfide thickness (μm)” is the thickness of the copper sulfide coating layer 143, and the first thickness “copper oxide thickness (μm)” is the copper oxide coating. is the thickness of layer 142 , where “total thickness (μm)” is the thickness of copper oxide coating layer 142 plus the thickness of copper sulfide coating layer 143 . Further, when the copper sulfide thickness is "0 μm", there is no example, when the copper sulfide thickness is "0.01 μm (10 nm)", Examples 22 to 25 are used, and when the copper sulfide thickness is "0.03 μm (30 nm)". There are Examples 32-35 when In addition, when the copper sulfide thickness is "0 μm", there are Comparative Examples 11 to 17, when the copper sulfide thickness is "0.01 μm", there are Comparative Examples 21 and 26, and when the copper sulfide thickness is "0.03 μm", there are comparisons. There are examples 31 and 36.

以下の手順で、リード部22Aと集電板14Mとを溶接して二次電池10を作製した。
<実施例22>
(負極板22)
厚さが10μmの帯状の電解銅箔の表面にクロム系の三価クロム錯体を用いた平均厚さが2nmのクロメート被膜層224が施されている負極基材221と該負極基材221の一方の端部(未塗工部221M)を除いた部分に塗工された負極合剤層222,223とを備えた負極板22を用意した。次に、負極板22の負極基材221における未塗工部221Mにプラズマ照射を行うことで酸化銅被膜層225を形成して、実施例22に係る二次電池10の負極板22を用意した。なお、プラズマ照射には、春日電機(株)製の特殊高周波電源CTシリーズ:CT-0212を使用し、高周波電源に接続された電極間を搬送される電解銅箔の搬送速度は15m/min、印加電圧は14kVであり、このときの電力は0.5kWである。
The secondary battery 10 was produced by welding the lead portion 22A and the current collector plate 14M according to the following procedure.
<Example 22>
(Negative plate 22)
A negative electrode substrate 221 and one of the negative electrode substrates 221 having a chromate coating layer 224 having an average thickness of 2 nm using a chromium-based trivalent chromium complex on the surface of a band-shaped electrolytic copper foil having a thickness of 10 μm. A negative electrode plate 22 having negative electrode mixture layers 222 and 223 coated on portions other than the ends (uncoated portions 221M) was prepared. Next, the uncoated portion 221M of the negative electrode substrate 221 of the negative electrode plate 22 was irradiated with plasma to form the copper oxide coating layer 225, thereby preparing the negative electrode plate 22 of the secondary battery 10 according to Example 22. . For plasma irradiation, a special high-frequency power supply CT series: CT-0212 manufactured by Kasuga Denki Co., Ltd. is used, and the conveying speed of the electrolytic copper foil conveyed between electrodes connected to the high-frequency power supply is 15 m / min. The applied voltage is 14 kV and the power at this time is 0.5 kW.

(負極の集電板14M)
厚みが1mmの銅によって構成された集電板14Mを用意した。集電板14Mには、酸化銅被膜形成工程で0.005μmの酸化銅被膜層142を形成し、その後、硫化銅被膜形成工程で0.01μmの硫化銅被膜層143を形成した。よって、総厚みは0.015μmである。そして、この集電板14Mを電極体20の中央部分に寄せ集めた未塗工部221Mである圧縮された部分22Cに沿うように、電極体20との溶接部分14Cを折り曲げ加工した。その後、集電板14Mの溶接部分14Cは厚みが0.6mmになるようにプレス加工した。そして、集電板14Mに異物除去のためバレル研磨及び脱脂処理を行って、実施例22に係る集電板14Mを作製した。
(Negative collector plate 14M)
A current collecting plate 14M made of copper with a thickness of 1 mm was prepared. On the current collector plate 14M, a copper oxide film layer 142 of 0.005 μm was formed in a copper oxide film forming step, and then a copper sulfide film layer 143 of 0.01 μm was formed in a copper sulfide film forming step. Therefore, the total thickness is 0.015 μm. Then, the welded portion 14C with the electrode assembly 20 was bent along the compressed portion 22C, which is the uncoated portion 221M gathered at the central portion of the electrode assembly 20. FIG. After that, the welded portion 14C of the current collector plate 14M was pressed so as to have a thickness of 0.6 mm. Then, the current collector plate 14M was subjected to barrel polishing and degreasing treatment to remove foreign matter, and a current collector plate 14M according to Example 22 was manufactured.

(抵抗溶接)
負極板22(負極基材221)の圧縮された部分22Cに、集電板14Mの溶接部分14Cを当接するようにして以下の溶接電源および溶接条件で抵抗溶接をした。
(resistance welding)
The compressed portion 22C of the negative electrode plate 22 (negative electrode base material 221) was contacted with the welding portion 14C of the current collector plate 14M, and resistance welding was performed under the following welding power source and welding conditions.

溶接電源:抵抗溶接機ナグシステム(株)、DDCウエルダーDNWS-5500-4M
溶接条件:投入電圧8V、時間6ms、加圧1.5kN
<実施例23~25>
負極の集電板14Mにおける、酸化銅被膜層142の厚みが実施例22と相違するだけであとは実施例22と同様に作成した。具体的には、酸化銅被膜形成工程で作成した酸化銅被膜層142の厚みが、実施例23では0.01μm、実施例24では0.03μm、実施例25では0.04μmである。よって、実施例23では総厚みは0.02μmであり、実施例24では総厚みは0.04μmであり、実施例25では総厚みは0.05μmである。その後、硫化銅被膜形成工程で0.01μmの硫化銅被膜層143を形成し、抵抗溶接を行った。
Welding power supply: Resistance welder Nag System Co., Ltd., DDC welder DNWS-5500-4M
Welding conditions: Input voltage 8V, time 6ms, pressure 1.5kN
<Examples 23-25>
The negative electrode collector plate 14M was fabricated in the same manner as in Example 22 except that the thickness of the copper oxide coating layer 142 was different from that in Example 22. Specifically, the thickness of the copper oxide film layer 142 formed in the copper oxide film forming step is 0.01 μm in Example 23, 0.03 μm in Example 24, and 0.04 μm in Example 25. Thus, Example 23 has a total thickness of 0.02 μm, Example 24 has a total thickness of 0.04 μm, and Example 25 has a total thickness of 0.05 μm. Thereafter, a copper sulfide coating layer 143 having a thickness of 0.01 μm was formed in a copper sulfide coating forming step, and resistance welding was performed.

<比較例21,26>
負極の集電板14Mにおける、酸化銅被膜層142の厚みが実施例22と相違するだけであとは実施例22と同様に作成した。具体的には、比較例21では、酸化銅被膜層142の厚みが0μm、つまり設けられず、比較例26では、酸化銅被膜形成工程で作成した酸化銅被膜層142の厚みが0.06μmである。よって、比較例21では総厚みは0.01μmであり、比較例26では総厚みは0.07μmである。その後、硫化銅被膜形成工程で0.01μmの硫化銅被膜層143を形成し、抵抗溶接を行った。
<Comparative Examples 21 and 26>
The negative electrode collector plate 14M was fabricated in the same manner as in Example 22 except that the thickness of the copper oxide coating layer 142 was different from that in Example 22. Specifically, in Comparative Example 21, the thickness of the copper oxide coating layer 142 was 0 μm, that is, it was not provided. be. Therefore, in Comparative Example 21, the total thickness is 0.01 μm, and in Comparative Example 26, the total thickness is 0.07 μm. Thereafter, a copper sulfide coating layer 143 having a thickness of 0.01 μm was formed in a copper sulfide coating forming step, and resistance welding was performed.

<実施例32>
負極の集電板14Mにおける、硫化銅被膜層143の厚みが実施例22と相違するだけであとは実施例22と同様に作成した。具体的には、酸化銅被膜形成工程で0.005μmの酸化銅被膜層142を形成し、その後、硫化被膜形成工程で0.03μmの硫化銅被膜層143を作成し、抵抗溶接を行った。よって、総厚みは0.035μmである。
<Example 32>
The negative electrode collector plate 14M was fabricated in the same manner as in Example 22 except that the thickness of the copper sulfide coating layer 143 was different from that in Example 22. Specifically, a 0.005 μm copper oxide film layer 142 was formed in the copper oxide film forming process, and then a 0.03 μm copper sulfide film layer 143 was formed in the sulfide film forming process, followed by resistance welding. Therefore, the total thickness is 0.035 μm.

<実施例33~35>
負極の集電板14Mにおける、酸化銅被膜層142の厚みが実施例32と相違するだけであとは実施例32と同様に作成した。具体的には、酸化銅被膜形成工程で作成した酸化銅被膜層142の厚みが、実施例33では0.01μm、実施例34では0.03μm、実施例35では0.04μmである。よって、実施例33では総厚みは0.04μmであり、実施例34では総厚みは0.06μmであり、実施例35では総厚みは0.07μmである。その後、硫化銅被膜形成工程で0.03μmの硫化銅被膜層143を形成し、抵抗溶接を行った。
<Examples 33-35>
The negative electrode collector plate 14M was fabricated in the same manner as in Example 32 except that the thickness of the copper oxide coating layer 142 was different from that in Example 32. Specifically, the thickness of the copper oxide film layer 142 formed in the copper oxide film forming step is 0.01 μm in Example 33, 0.03 μm in Example 34, and 0.04 μm in Example 35. Thus, Example 33 has a total thickness of 0.04 μm, Example 34 has a total thickness of 0.06 μm, and Example 35 has a total thickness of 0.07 μm. Thereafter, a copper sulfide coating layer 143 having a thickness of 0.03 μm was formed in a copper sulfide coating forming step, and resistance welding was performed.

<比較例31,36>
負極の集電板14Mにおける、酸化銅被膜層142の厚みが実施例32と相違するだけであとは実施例32と同様に作成した。具体的には、比較例31では、酸化銅被膜層142の厚みが0μm、つまり設けられず、比較例36では、酸化銅被膜形成工程で作成した酸化銅被膜層142の厚みが0.06μmである。よって、比較例31では総厚みは0.03μmであり、比較例36では総厚みは0.09μmである。その後、硫化銅被膜形成工程で0.03μmの硫化銅被膜層143を形成し、抵抗溶接を行った。
<Comparative Examples 31 and 36>
The negative electrode collector plate 14M was fabricated in the same manner as in Example 32 except that the thickness of the copper oxide coating layer 142 was different from that in Example 32. Specifically, in Comparative Example 31, the thickness of the copper oxide coating layer 142 was 0 μm, that is, it was not provided. be. Therefore, in Comparative Example 31, the total thickness is 0.03 μm, and in Comparative Example 36, the total thickness is 0.09 μm. Thereafter, a copper sulfide coating layer 143 having a thickness of 0.03 μm was formed in a copper sulfide coating forming step, and resistance welding was performed.

<比較例11~17>
負極の集電板14Mにおける、硫化銅被膜形成工程を行わない点、及び、酸化銅被膜層142の厚みが実施例22と同一又は相違することの他は実施例22と同様に作成した。具体的には、比較例11では、酸化銅被膜層142の厚みが0μm、つまり設けない。また、酸化銅被膜形成工程で作成した酸化銅被膜層142の厚みが、比較例12では0.005μm、比較例13では0.01μm、比較例14では0.03μm、比較例15では0.04μm、比較例16では0.05μm、比較例17では0.06μmである。よって、総厚みも、比較例12では0.005μm、比較例13では0.01μm、比較例14では0.03μm、比較例15では0.04μm、比較例16では0.05μm、比較例17では0.06μmである。その後、抵抗溶接を行った。
<Comparative Examples 11 to 17>
The negative electrode collector plate 14M was fabricated in the same manner as in Example 22, except that the step of forming the copper sulfide coating was not performed and the thickness of the copper oxide coating layer 142 was the same as or different from that in Example 22. Specifically, in Comparative Example 11, the thickness of the copper oxide coating layer 142 is 0 μm, that is, it is not provided. The thickness of the copper oxide film layer 142 formed in the copper oxide film forming step was 0.005 μm in Comparative Example 12, 0.01 μm in Comparative Example 13, 0.03 μm in Comparative Example 14, and 0.04 μm in Comparative Example 15. , Comparative Example 16 is 0.05 μm, and Comparative Example 17 is 0.06 μm. Therefore, the total thickness is also 0.005 μm in Comparative Example 12, 0.01 μm in Comparative Example 13, 0.03 μm in Comparative Example 14, 0.04 μm in Comparative Example 15, 0.05 μm in Comparative Example 16, and 0.05 μm in Comparative Example 17. 0.06 μm. After that, resistance welding was performed.

[使用後の抵抗上昇率]
実施例22~25,32~35、及び比較例11~17,21,26,31,36において、それぞれの負極基材221と集電板14Mとの間の抵抗上昇率を測定した。抵抗上昇率は、二次電池10の充放電を所定の時間だけ行ったとき、使用前の電池抵抗に対する使用後の電池抵抗の割合を抵抗上昇率として測定する。
[Resistance increase rate after use]
In Examples 22 to 25, 32 to 35 and Comparative Examples 11 to 17, 21, 26, 31, and 36, the rate of increase in resistance between the negative electrode substrate 221 and the current collecting plate 14M was measured. The rate of increase in resistance is obtained by measuring the ratio of the battery resistance after use to the battery resistance before use when the secondary battery 10 is charged and discharged for a predetermined period of time.

測定は、二つの先端面積φ4mmの抵抗溶接用電極の間に幅30mmで60層に捲回した電極体20と負極の集電板14Mを挟み込む。そして、電極体20と負極の集電板14Mとの間の電気抵抗を測定した。 In the measurement, the electrode assembly 20 wound in 60 layers with a width of 30 mm and the current collector plate 14M of the negative electrode are sandwiched between two resistance welding electrodes having a tip area of φ4 mm. Then, the electrical resistance between the electrode assembly 20 and the negative electrode collector plate 14M was measured.

リスト41には、二次電池10としての所定条件での使用後の抵抗上昇率を、硫化銅厚みが0μmの場合、0.01μmの場合、及び0.03μmの場合の、3つ場合のそれぞれについて示している。なお、いずれの場合も、酸化銅厚みが0.005μmのときを100%とする。 List 41 shows the rate of increase in resistance after use under predetermined conditions as the secondary battery 10 for three cases, ie, when the copper sulfide thickness is 0 μm, when it is 0.01 μm, and when it is 0.03 μm. It shows about In both cases, the thickness of copper oxide of 0.005 μm is defined as 100%.

[溶接性]
実施例22~25,32~35、及び比較例11~17,21,26,31,36において、それぞれの負極基材221と集電板14Mとの間の溶接強度を測定することで溶接性を判定した。引張試験機を用いて、該引張試験機に負極の集電板14Mと抵抗溶接された電極体20を固定し、負極の集電板14Mの先端をつかみ引張上げたときの破断ピーク強度を測定した。
[Weldability]
In Examples 22 to 25, 32 to 35 and Comparative Examples 11 to 17, 21, 26, 31, 36, the weldability was measured by measuring the welding strength between the negative electrode base material 221 and the current collector plate 14M. was judged. Using a tensile tester, the negative electrode collector plate 14M and the electrode body 20 resistance-welded are fixed to the tensile tester, and the breaking peak strength is measured when the tip of the negative electrode collector plate 14M is grasped and pulled up. did.

リスト41には、リード部22Aと集電板14Mとの間の溶接性が適切なものを「○」(丸印)、良好なものを「◎」(二重丸印)、適切ではないものを「×」(バツ印)で示す。 In the list 41, the weldability between the lead portion 22A and the current collector plate 14M is appropriate with "○" (circle), with good weldability with "◎" (double circle), and with unsuitable weldability. is indicated by "x" (cross mark).

(作用)
本実施形態の硫化銅被膜層143の作用について説明する。
抵抗溶接には酸化銅被膜層142が必要である。このことは、図4のリスト41において、酸化銅厚み0μmである比較例11,21,31は、リスト41で「×」が付されていて溶接性が良好でないことより明らかである。つまり、溶接強度が低下する。
(Action)
The action of the copper sulfide coating layer 143 of this embodiment will be described.
A copper oxide coating layer 142 is required for resistance welding. This is evident from the list 41 in FIG. 4, in which the comparative examples 11, 21, and 31 with a copper oxide thickness of 0 μm are marked with "x" and have poor weldability. That is, the welding strength is lowered.

また、抵抗溶接については、少ない電流、少ない時間に設定された溶接条件で溶接できることが好適である。この点、酸化銅被膜層142が厚くなると抵抗が高くなるため、上述のように設定される溶接条件では十分な発熱と溶融が行われなくなり、溶接性が低下する。これによって、溶接強度が低下する。 As for resistance welding, it is preferable that welding can be performed under welding conditions set to a small current and a short time. In this regard, the thicker the copper oxide coating layer 142, the higher the resistance, so that the welding conditions set as described above do not allow sufficient heat generation and melting, resulting in poor weldability. This reduces the weld strength.

例えば、比較例15~17,26,36は、酸化銅被膜層142を有するが、リスト41で「×」が付されるように溶接性が適切でない。なお、このとき、硫化銅厚み0μmである比較例15~17では、酸化銅厚み0.04μm以上であると溶接性が適切でない。一方、硫化銅厚み0.01μmであるとき、比較例26に示すように、酸化銅厚みが0.07μm以上であるとき溶接性が適切でない。また、硫化銅厚み0.03μmであるとき、比較例36に示すように、酸化銅厚みが0.09μm以上であるとき溶接性が適切でない。 For example, Comparative Examples 15 to 17, 26, and 36 have the copper oxide coating layer 142, but the weldability is not appropriate as indicated by "X" in List 41. At this time, in Comparative Examples 15 to 17 in which the copper sulfide thickness is 0 μm, the weldability is not appropriate if the copper oxide thickness is 0.04 μm or more. On the other hand, when the copper sulfide thickness is 0.01 μm, as shown in Comparative Example 26, when the copper oxide thickness is 0.07 μm or more, the weldability is not suitable. Moreover, when the copper sulfide thickness is 0.03 μm, as shown in Comparative Example 36, when the copper oxide thickness is 0.09 μm or more, the weldability is not suitable.

換言すると、硫化銅厚み0μmの比較例15,16に比べて、硫化銅厚み0.01μmであるとき、実施例22~25に示すように、酸化銅厚みが0.005μm以上0.05μm以下であっても溶接性が適切である。特に、酸化銅厚みが0.005μm以上0.04μm以下では好適である。さらに、比較例15~17と異なり、実施例24,25に示すように、酸化銅厚みが0.04μm以上0.05μm以下であっても溶接性が適切である。 In other words, compared to Comparative Examples 15 and 16 with a copper sulfide thickness of 0 μm, when the copper sulfide thickness is 0.01 μm, as shown in Examples 22 to 25, the copper oxide thickness is 0.005 μm or more and 0.05 μm or less. Weldability is appropriate even if there is In particular, it is preferable that the copper oxide thickness is 0.005 μm or more and 0.04 μm or less. Furthermore, unlike Comparative Examples 15 to 17, as shown in Examples 24 and 25, weldability is appropriate even when the copper oxide thickness is 0.04 μm or more and 0.05 μm or less.

また、硫化銅厚み0μmの比較例15~17に比べて、硫化銅厚み0.03μmであるとき、実施例32~35に示すように、酸化銅厚みが0.005μm以上0.07μm以下であっても溶接性が適切である。特に、酸化銅厚みが0.005μm以上0.06μm以下では好適である。さらに、比較例15~17と異なり、実施例33~35に示すように、酸化銅厚みが0.04μm以上0.07μm以下であっても溶接性が適切である。 Moreover, compared with Comparative Examples 15 to 17 in which the copper sulfide thickness was 0 μm, when the copper sulfide thickness was 0.03 μm, the copper oxide thickness was 0.005 μm or more and 0.07 μm or less as shown in Examples 32 to 35. Weldability is appropriate even if In particular, it is preferable that the copper oxide thickness is 0.005 μm or more and 0.06 μm or less. Furthermore, unlike Comparative Examples 15-17, as shown in Examples 33-35, weldability is appropriate even when the copper oxide thickness is 0.04 μm or more and 0.07 μm or less.

つまり、集電板14Mに硫化銅被膜層143が設けられることで、酸化銅厚みが増しても溶接性が適切に維持されるようになる。酸化銅被膜層142は、酸化銅被膜形成工程で形成されるが、大気中に暴露されている時間によっても成長する。よって、溶接性が適切に維持されるようになる酸化銅厚みの範囲が広がることで集電板14Mの製造における作業の自由度の向上が図られるようになる。 That is, by providing the current collector plate 14M with the copper sulfide coating layer 143, the weldability is appropriately maintained even if the thickness of the copper oxide increases. The copper oxide film layer 142 is formed in the copper oxide film forming process, but it also grows depending on the time it is exposed to the atmosphere. Therefore, the range of thickness of copper oxide in which weldability is appropriately maintained is widened, so that the degree of freedom of work in manufacturing the current collector plate 14M can be improved.

また、溶接性が適切であることに対応して、使用後の抵抗上昇率も抑えられるようになる。例えば、溶接性が適切でない比較例15~17は、リスト41で使用後の抵抗上昇率が120%,150%,160%であり、適切とされる抵抗上昇率である110%を超え、適切でない。また、溶接性が適切でない比較例26,36は、リスト41で使用後の抵抗上昇率が120%,120%であり、これも110%を超え、適切でない。 Also, corresponding to the appropriate weldability, the rate of increase in resistance after use can be suppressed. For example, in Comparative Examples 15 to 17 in which the weldability is not appropriate, the resistance increase rate after use in List 41 is 120%, 150%, and 160%, exceeding the appropriate resistance increase rate of 110%. not. Comparative Examples 26 and 36, in which the weldability is not appropriate, have resistance increase rates of 120% and 120% after use in List 41, which also exceed 110%, which is not appropriate.

換言すると、硫化銅厚み0μmの比較例15,16に比べて、硫化銅厚みが0.01μmであるとき、実施例24,25に示すように、使用後の抵抗上昇率が105%,108%であり適切である。また、硫化銅被膜層143のない比較例15~17に比べて、硫化銅厚みが0.03μmであるとき、実施例35に示すように、使用後の抵抗上昇率が108%であり適切である。 In other words, compared to Comparative Examples 15 and 16 with a copper sulfide thickness of 0 μm, when the copper sulfide thickness was 0.01 μm, the resistance increase rate after use was 105% and 108% as shown in Examples 24 and 25. is appropriate. In addition, compared to Comparative Examples 15 to 17 without the copper sulfide coating layer 143, when the copper sulfide thickness was 0.03 μm, the resistance increase rate after use was 108% as shown in Example 35, which is appropriate. be.

図5に示すように、集電板14Mは、酸化銅被膜層142が厚くなると抵抗上昇率が高くなる。このとき、総厚み0.04μmの「印1」、同0.05μmの「印2」、同0.07μmの「印3」に示されるように、集電板14Mは、酸化銅被膜層142が同じ厚みであるとき、硫化銅被膜層143は厚くなっても抵抗を上昇させない。図5に示す例では、硫化銅被膜層143は厚くなることに応じて、酸化銅被膜層142による抵抗上昇率を低下させている。 As shown in FIG. 5, the collector plate 14M has a higher resistance increase rate as the copper oxide coating layer 142 becomes thicker. At this time, as indicated by "mark 1" with a total thickness of 0.04 μm, "mark 2" with a total thickness of 0.05 μm, and "mark 3" with a total thickness of 0.07 μm, the current collector plate 14M is formed of the copper oxide coating layer 142. are of the same thickness, the copper sulfide coating layer 143 does not increase its resistance as it becomes thicker. In the example shown in FIG. 5, as the copper sulfide coating layer 143 becomes thicker, the copper oxide coating layer 142 decreases the rate of increase in resistance.

硫化銅被膜層143は、酸化銅被膜層142の更に表面に形成されることから、酸化銅被膜層142の成長を抑制する。これにより、酸化銅被膜層142の厚みが、適切な溶接性を確保可能であり、かつ、使用後の抵抗上昇率が適切となる範囲である厚みに維持することのできる時間が長く確保されるようになり、製造における手間やコストの低減、自由度の向上が図られるようになる。 Since the copper sulfide coating layer 143 is formed on the surface of the copper oxide coating layer 142, the growth of the copper oxide coating layer 142 is suppressed. As a result, the thickness of the copper oxide coating layer 142 can ensure appropriate weldability, and the time in which the thickness can be maintained within a range in which the resistance increase rate after use is appropriate is ensured for a long time. As a result, labor and costs in manufacturing can be reduced, and the degree of freedom can be improved.

また、硫化銅被膜層143は、浸硫処理で設けられるが、形成が比較的容易である。
また、硫化銅被膜層143は、リード部22Aの有機被膜層226との親和性が高い。親和性が高いことによって、抵抗溶接におけるリード部22Aと集電板14Mとの溶接性が高められて、剥離強度で測られる溶接強度が高く維持されるようになる。
Also, the copper sulfide coating layer 143 is provided by sulfurization treatment, and is relatively easy to form.
Moreover, the copper sulfide coating layer 143 has a high affinity with the organic coating layer 226 of the lead portion 22A. Due to the high affinity, the weldability between the lead portion 22A and the current collector plate 14M in resistance welding is enhanced, and the weld strength measured by the peel strength is maintained high.

以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載するような効果が得られるようになる。
(1)集電板14Mの酸化銅被膜層142の成長が硫化銅被膜層143によって抑制されるようになる。これにより、酸化銅被膜層142の膜厚増大による電池抵抗の増加を抑制することができる。
As described above, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The copper sulfide coating layer 143 suppresses the growth of the copper oxide coating layer 142 of the current collector plate 14M. As a result, an increase in battery resistance due to an increase in the thickness of the copper oxide coating layer 142 can be suppressed.

また、集電板14Mの酸化銅被膜層142の膜厚増大が硫化銅被膜層143によって抑制されることにより、製造時、集電板14Mを大気中に暴露しておくことが可能な時間が長くなるため二次電池10の製造にかかる手間やコストが低減されるようになる。 In addition, since the copper sulfide coating layer 143 suppresses an increase in the thickness of the copper oxide coating layer 142 of the current collecting plate 14M, the time during which the current collecting plate 14M can be exposed to the atmosphere during manufacturing is Since the secondary battery 10 is lengthened, the labor and cost required for manufacturing the secondary battery 10 can be reduced.

また、硫化銅被膜層143は、負極板22の有機被膜層226との溶接時の親和性が、酸化銅被膜層142と比べて高い。よって、集電板14Mに硫化銅被膜層143が設けられていることによって、負極板22と集電板14Mとの溶接における剥離強度(溶接強度)を高く維持することができる。 Moreover, the copper sulfide coating layer 143 has a higher affinity for welding with the organic coating layer 226 of the negative electrode plate 22 than the copper oxide coating layer 142 . Therefore, by providing the current collector plate 14M with the copper sulfide coating layer 143, it is possible to maintain high peel strength (weld strength) in welding between the negative electrode plate 22 and the current collector plate 14M.

(2)コロナ放電による適切な厚さの酸化銅被膜層142の形成と、硫化水溶液等への浸漬処理による適切な厚さの硫化銅被膜層143の形成とが行えるようになる。
(3)酸化銅被膜層142を抵抗溶接が可能な厚さにすることができるとともに、電池抵抗の増加を抑制しつつ、適切な溶接性を維持することができる。
(2) It becomes possible to form a copper oxide coating layer 142 having an appropriate thickness by corona discharge and to form a copper sulfide coating layer 143 having an appropriate thickness by immersion treatment in an aqueous sulfide solution or the like.
(3) The thickness of the copper oxide coating layer 142 can be set to allow resistance welding, and appropriate weldability can be maintained while suppressing an increase in battery resistance.

(4)通常、酸化銅被膜層の厚さは0.03μmを超えると溶接性が低下し、電池抵抗が増加する。この点、硫化銅被膜層143があることにより、酸化銅被膜層142の厚さが0.03μmを超えても適切な溶接性が維持されるとともに、電池抵抗の増加が抑制される。 (4) Usually, when the thickness of the copper oxide coating layer exceeds 0.03 μm, the weldability deteriorates and the battery resistance increases. In this regard, due to the presence of the copper sulfide coating layer 143, appropriate weldability is maintained even if the thickness of the copper oxide coating layer 142 exceeds 0.03 μm, and an increase in battery resistance is suppressed.

(その他の実施形態)
なお上記実施形態は、以下の態様で実施することもできる。
・上記実施形態では、集電板14Mを所定雰囲気下において加熱処理することで酸化銅被膜層142を形成する場合について例示した。しかしこれに限らず、負極集電板の表面に酸化銅被膜層を形成する方法は、負極基材に酸化銅被膜層を形成する方法と同様であってもよい。すなわち、一例としては、コロナ放電によるプラズマ照射または紫外線(UV)照射等の物理的エネルギーを表面に照射する処理方法が挙げられる。
(Other embodiments)
In addition, the said embodiment can also be implemented in the following aspects.
- In the above-described embodiment, the case where the copper oxide coating layer 142 is formed by heat-treating the current collector plate 14M in a predetermined atmosphere has been exemplified. However, the method is not limited to this, and the method for forming the copper oxide coating layer on the surface of the negative electrode current collector plate may be the same as the method for forming the copper oxide coating layer on the negative electrode substrate. That is, one example is a treatment method in which the surface is irradiated with physical energy such as plasma irradiation by corona discharge or ultraviolet (UV) irradiation.

・上記実施形態では、リード部22Aは、負極基材221から順に、少なくとも、クロメート被膜層224、酸化銅被膜層225、及び有機被膜層226が積層されている場合について例示した。しかしこれに限らず、クロメート被膜層、酸化銅被膜層、及び有機被膜層の各層の間や各層の上下に溶接性や使用後の抵抗上昇率に影響の小さい層等が設けられていてもよい。 - In the above-described embodiment, the lead portion 22A has at least the chromate coating layer 224, the copper oxide coating layer 225, and the organic coating layer 226 laminated in this order from the negative electrode base material 221 as an example. However, it is not limited to this, and a layer having a small effect on weldability and resistance increase rate after use may be provided between each layer of the chromate coating layer, the copper oxide coating layer, and the organic coating layer or above and below each layer. .

・上記実施形態では、集電板14Mは、銅基材141から順に、少なくとも、酸化銅被膜層142及び硫化銅被膜層143が積層されている場合について例示した。しかしこれに限らず、酸化銅被膜層、及び硫化銅被膜層の各層の間や各層の上下に溶接性や使用後の抵抗上昇率に影響の小さい層等が設けられていてもよい。 - In the above-described embodiment, the current collector plate 14M has illustrated the case where at least the copper oxide film layer 142 and the copper sulfide film layer 143 are laminated in order from the copper base material 141 . However, the present invention is not limited to this, and a layer or the like that has little effect on the weldability and the resistance increase rate after use may be provided between each layer of the copper oxide coating layer and the copper sulfide coating layer or above and below each layer.

・二次電池10は、電気自動車もしくはハイブリッド自動車に搭載されなくてもよい。例えば、二次電池10は、ガソリン自動車やディーゼル自動車等の車両に搭載されてもよい。また二次電池10は、鉄道、船舶、及び航空機等の移動体や、ロボットや、情報処理装置等の電気製品の電源として用いられてもよい。 - The secondary battery 10 may not be mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle. For example, the secondary battery 10 may be mounted in a vehicle such as a gasoline vehicle or a diesel vehicle. The secondary battery 10 may also be used as a power source for mobile objects such as railways, ships, and aircraft, robots, and electrical products such as information processing devices.

10…二次電池、11…電池ケース、12…蓋体、13…外部端子、14…集電板、14C…溶接部分、14M,14P…集電板、20…電極体、21…正極板、21A…リード部、21C…部分、22…負極板、22A…リード部、22C…部分、23…セパレータ、26…端、27…非水電解質、41…リスト、141…銅基材、142…酸化銅被膜層、143…硫化銅被膜層、211…正極基材、211A…内周面、211B…外周面、211M…未塗工部、212,213…正極合剤層、221…負極基材、221A…内周面、221B…外周面、221M…未塗工部、222,223…負極合剤層、224…クロメート被膜層、225…酸化銅被膜層、226…有機被膜層。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Secondary battery, 11... Battery case, 12... Lid body, 13... External terminal, 14... Current collector, 14C... Welding part, 14M, 14P... Current collector, 20... Electrode body, 21... Positive electrode plate, 21A... Lead part, 21C... Part, 22... Negative plate, 22A... Lead part, 22C... Part, 23... Separator, 26... End, 27... Non-aqueous electrolyte, 41... List, 141... Copper base material, 142... Oxidation Copper coating layer 143 Copper sulfide coating layer 211 Positive electrode substrate 211A Inner peripheral surface 211B Outer peripheral surface 211M Uncoated portion 212, 213 Positive electrode mixture layer 221 Negative electrode substrate 221A... inner peripheral surface, 221B... outer peripheral surface, 221M... uncoated portion, 222, 223... negative electrode mixture layer, 224... chromate coating layer, 225... copper oxide coating layer, 226... organic coating layer.

Claims (5)

正極と負極とを備えた電極体と、非水電解質とが電池ケース内に収容された非水電解質二次電池の製造方法であって、
前記負極は、銅材からなる負極集電板と、該負極集電板と電気的に接続されている負極板とを備えており、
前記負極板は、表面がクロメート処理されたクロメート被膜層形成銅箔を電極芯体とし、前記電極芯体に負極活物質を含む負極合剤層が形成されている合剤層形成部と、前記電極芯体に前記負極合剤層の形成されていないリード部とを有しており、
前記リード部には、前記クロメート被膜層の上に順に、酸化銅被膜層と、硫化系化合物やその分解生成物を含む有機被膜層とが設けられており、
前記負極集電板の前記銅材の表面に0.005μm以上0.04μm以下の第1の厚さの酸化銅被膜層を形成する酸化銅被膜形成工程と、
前記酸化銅被膜形成工程で形成した前記酸化銅被膜層の表面に0.01μm以上の第2の厚さで、かつ、前記負極集電板の前記酸化銅被膜層の厚さと前記負極集電板の硫化銅被膜層の厚さとを足した厚さが0.07μm以下の硫化銅被膜層を形成する硫化銅被膜形成工程と、
前記硫化銅被膜層を介して前記負極集電板を前記負極板の前記リード部の一部に抵抗溶接によって接合する接合工程とを備える
非水電解質二次電池の製造方法。
A method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery in which an electrode body having a positive electrode and a negative electrode and a non-aqueous electrolyte are housed in a battery case,
The negative electrode includes a negative electrode current collector plate made of a copper material and a negative electrode plate electrically connected to the negative electrode current collector plate,
The negative electrode plate has a chromate film layer formed copper foil having a chromate-treated surface as an electrode core, and a mixture layer forming part in which a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material is formed on the electrode core; The electrode core has a lead portion on which the negative electrode mixture layer is not formed,
The lead portion is provided with a copper oxide coating layer and an organic coating layer containing a sulfide-based compound and its decomposition products in this order on the chromate coating layer,
a copper oxide film forming step of forming a copper oxide film layer having a first thickness of 0.005 μm or more and 0.04 μm or less on the surface of the copper material of the negative electrode current collector;
a second thickness of 0.01 μm or more on the surface of the copper oxide film layer formed in the copper oxide film forming step, and the thickness of the copper oxide film layer of the negative electrode current collector plate and the thickness of the negative electrode current collector plate; A copper sulfide coating forming step of forming a copper sulfide coating layer having a thickness of 0.07 μm or less by adding the thickness of the copper sulfide coating layer of
and a joining step of joining the negative electrode current collector plate to a part of the lead portion of the negative electrode plate through the copper sulfide coating layer by resistance welding.
前記酸化銅被膜形成工程は、前記負極集電板の所定雰囲気下での加熱処理であり、
前記硫化銅被膜形成工程は、前記負極集電板の硫化水溶液への浸漬処理である
請求項1に記載の非水電解質二次電池の製造方法。
The step of forming the copper oxide film is heat treatment of the negative electrode current collector plate under a predetermined atmosphere,
2. The method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein said copper sulfide film forming step is a treatment of immersing said negative electrode current collector plate in a sulfide aqueous solution.
前記負極集電板の前記酸化銅被膜層の厚さは、0.03μmよりも厚い
請求項1又は2に記載の非水電解質二次電池の製造方法。
3 . The method for manufacturing a non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 , wherein the thickness of the copper oxide coating layer of the negative electrode current collector plate is thicker than 0.03 μm.
正極と負極とを備えた電極体と、非水電解質とが電池ケース内に収容された非水電解質二次電池であって、
前記負極は、銅材からなる負極集電板と、該負極集電板と電気的に接続されている負極板とを備えており、
前記負極板は、表面がクロメート処理されたクロメート被膜層形成銅箔を電極芯体とし、前記電極芯体に負極活物質を含む負極合剤層が形成されている合剤層形成部と、前記電極芯体に前記負極合剤層の形成されていないリード部とを有しており、
前記リード部には、少なくとも、前記クロメート被膜層の上に順に、酸化銅被膜層と、硫化系化合物やその分解生成物を含む有機被膜層とが設けられており、
前記負極集電板は、少なくとも、前記銅材の表面から順に、0.005μm以上0.04μm以下の第1の厚さの酸化銅被膜層と0.01μm以上の第2の厚さで、かつ、前記負極集電板の前記酸化銅被膜層の厚さと前記負極集電板の硫化銅被膜層の厚さとを足した厚さが0.07μm以下の硫化銅被膜層とを有しているとともに、前記負極板の前記リード部の一部に抵抗溶接によって接合されている
非水電解質二次電池。
A non-aqueous electrolyte secondary battery in which an electrode body having a positive electrode and a negative electrode and a non-aqueous electrolyte are housed in a battery case,
The negative electrode includes a negative electrode current collector plate made of a copper material and a negative electrode plate electrically connected to the negative electrode current collector plate,
The negative electrode plate has a chromate film layer formed copper foil having a chromate-treated surface as an electrode core, and a mixture layer forming part in which a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material is formed on the electrode core; The electrode core has a lead portion on which the negative electrode mixture layer is not formed,
The lead portion is provided with at least a copper oxide coating layer and an organic coating layer containing a sulfide-based compound and its decomposition products in this order on the chromate coating layer,
The negative electrode current collector plate has, in order from the surface of the copper material, at least a copper oxide coating layer having a first thickness of 0.005 μm or more and 0.04 μm or less and a second thickness of 0.01 μm or more, and and a copper sulfide coating layer having a thickness obtained by adding the thickness of the copper oxide coating layer of the negative electrode current collector plate and the thickness of the copper sulfide coating layer of the negative electrode current collector plate to 0.07 μm or less. and a non-aqueous electrolyte secondary battery joined to a part of the lead portion of the negative electrode plate by resistance welding.
前記負極集電板の前記酸化銅被膜層の厚さは、0.03μmよりも厚い
請求項に記載の非水電解質二次電池。
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 4 , wherein the thickness of the copper oxide coating layer of the negative electrode current collector plate is thicker than 0.03 µm.
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