JP7213225B2 - ELECTRODE LAMINATE, BATTERY, AND METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRODE LAMINATE - Google Patents
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Description
本技術は、電極積層体、電池、および電極積層体の製造方法に関する。 The present technology relates to an electrode laminate, a battery, and a method for manufacturing an electrode laminate.
特開2017-098022号公報(特許文献1)は、電極を挟んで設けられるセパレータ同士を溶着させることを開示している。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-098022 (Patent Document 1) discloses welding separators provided with an electrode therebetween.
電極積層体を含む電池が開発されている。例えば、セパレータを挟んで第1電極板と第2電極板とが交互に積層されることにより、電極積層体が形成される。第1電極板とセパレータとの間には、接着剤が配置される。第2電極板とセパレータとの間にも、接着剤が配置されてもよい。電極積層体に熱プレスが施されることにより、第1電極板、セパレータおよび第2電極板が固定される。以下、本明細書においては、第1電極板および第2電極板が「電極板」と総称される場合がある。 Batteries including electrode stacks have been developed. For example, an electrode laminate is formed by alternately stacking first electrode plates and second electrode plates with a separator interposed therebetween. An adhesive is placed between the first electrode plate and the separator. An adhesive may also be placed between the second electrode plate and the separator. The first electrode plate, the separator and the second electrode plate are fixed by subjecting the electrode laminate to hot pressing. Hereinafter, in this specification, the first electrode plate and the second electrode plate may be collectively referred to as "electrode plate".
図1は、電極積層体の熱プレスを示す概念図である。
電極積層体50は、第1熱プレス板210(上板)と第2熱プレス板220(下板)との間に挟みこまれる。第1熱プレス板210および第2熱プレス板220は所定温度に加熱されている。積層方向(z軸方向)に沿って、第1熱プレス板210が電極積層体50を押圧することにより、接着剤が軟化し、固化する。これによりセパレータと電極板とが接着される。押圧後、第1熱プレス板210が電極積層体50から引き離される。この時、電極積層体50が積層方向の中間付近で2つに分離することがある。電極積層体50が第1熱プレス板210と第2熱プレス板220とに貼り付くためである。分離した上半分は、その後重力により落下する。落下の衝撃により、電極板の位置がずれる可能性がある。さらにセパレータに変形(しわ、折れ等)が生じる可能性もある。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing hot pressing of an electrode laminate.
The
接着剤の接着力は加熱温度によって変化し得る。加熱温度が低い程、接着剤の接着力が低下する傾向がある。また接着剤の接着力は圧力によっても変化し得る。圧力が低い程、接着剤の接着力が低下する傾向がある。 The adhesive strength of the adhesive can change depending on the heating temperature. The lower the heating temperature, the lower the adhesive strength of the adhesive tends to be. Also, the adhesive strength of the adhesive can change with pressure. The lower the pressure, the lower the adhesive strength of the adhesive tends to be.
熱プレス時、平面視において電極板の周縁から熱が逃げやすいと考えられる。さらに電極板の周縁は、電極板の中央に比して、圧力損失が大きいと考えられる。そのため電極板の周縁は、電極板の中央に比して、接着力が低くなる傾向がある。 It is considered that heat is likely to escape from the peripheral edge of the electrode plate in a plan view during hot pressing. Furthermore, it is considered that the peripheral edge of the electrode plate has a larger pressure loss than the center of the electrode plate. Therefore, the peripheral edge of the electrode plate tends to have a lower adhesive strength than the center of the electrode plate.
熱プレス時、電極積層体の積層方向にも温度分布が生じ得る。すなわち電極積層体の積層方向において、熱プレス板から離れる程、温度が低下する傾向がある。したがって積層方向において、中間付近では温度が最低になる傾向がある。これらの影響が相俟って、積層方向の中間付近であり、かつ平面視の周縁は、接着力が特に低くなると考えられる。そしてこの部分が起点となって、電極積層体が分離に至ると考えられる。 During hot pressing, a temperature distribution may also occur in the stacking direction of the electrode laminate. That is, in the lamination direction of the electrode laminate, the temperature tends to decrease as the distance from the hot press plate increases. Therefore, in the stacking direction, the temperature tends to be the lowest near the middle. It is considered that these influences are combined, and the adhesive strength is particularly low near the middle in the stacking direction and at the periphery in plan view. It is believed that this portion serves as a starting point to lead to the separation of the electrode laminate.
電極積層体が分離しないように、熱プレス時に、電極積層体の全面を強く押圧することも考えられる。しかしこの場合、セパレータが電極板の中央と過度に密着する可能性がある。その結果、電解液の浸透が阻害される可能性がある。 In order to prevent separation of the electrode laminate, it is conceivable to strongly press the entire surface of the electrode laminate during hot pressing. However, in this case, the separator may be in excessive contact with the center of the electrode plate. As a result, permeation of the electrolytic solution may be inhibited.
本技術の目的は、分離し難い電極積層体を提供することである。 An object of the present technology is to provide an electrode laminate that is difficult to separate.
以下、本技術の構成および作用効果が説明される。ただし本技術の作用メカニズムは、推定を含んでいる。作用メカニズムの正否は、本技術の範囲を限定しない。 The configuration and effects of the present technology will be described below. However, the mechanism of action of this technology includes presumption. Whether the mechanism of action is correct or not does not limit the scope of the present technology.
〔1〕 電極積層体は、複数枚の第1電極板と、複数枚の第2電極板と、1枚以上のセパレータと、接着剤とを含む。第1電極板は第2電極板と異なる極性を有する。セパレータを挟んで第1電極板と第2電極板とが交互に積層されている。接着剤は、セパレータと第1電極板との間に配置されている。第1電極板は第1活物質層を含む。第2電極板は第2活物質層を含む。
平面視において、第1活物質層および第2活物質層の各々は、四角形状の平面形状を有する。第1活物質層は、第2活物質層に比して小さい短辺と小さい長辺とを有する。第1活物質層の短辺の長さがDと定義され、第1活物質層の長辺の長さがLと定義される。第1活物質層は第1領域と第2領域とを含む。第1領域は、第1活物質層の各頂点から、短辺方向に0.4D以上0.6D以下離れ、かつ長辺方向に0.4L以上0.6L以下離れている。第2領域は、第1活物質層の任意の頂点から、短辺方向に0.05D以上0.4D未満離れ、かつ長辺方向に0.05L以上0.4L未満離れている。
第1領域は、第1接着力によりセパレータと接着されている。第2領域は、第2接着力によりセパレータと接着されている。第2接着力に対する第1接着力の比は、1以下である。
[1] An electrode laminate includes a plurality of first electrode plates, a plurality of second electrode plates, one or more separators, and an adhesive. The first electrode plate has a different polarity than the second electrode plate. A first electrode plate and a second electrode plate are alternately laminated with a separator interposed therebetween. An adhesive is disposed between the separator and the first electrode plate. The first electrode plate includes a first active material layer. The second electrode plate includes a second active material layer.
In plan view, each of the first active material layer and the second active material layer has a square planar shape. The first active material layer has short sides and long sides that are smaller than those of the second active material layer. The length of the short side of the first active material layer is defined as D, and the length of the long side of the first active material layer is defined as L. The first active material layer includes a first region and a second region. The first region is separated from each vertex of the first active material layer by 0.4D or more and 0.6D or less in the short side direction and 0.4L or more and 0.6L or less in the long side direction. The second region is separated from any vertex of the first active material layer by 0.05D or more and less than 0.4D in the short side direction and by 0.05L or more and less than 0.4L in the long side direction.
The first region is adhered to the separator with a first adhesive force. The second region is adhered to the separator by a second adhesive force. The ratio of the first adhesive force to the second adhesive force is 1 or less.
本技術の第1領域は、第1電極板の中央を含む。第2領域は、第1電極板の四隅を含む。従来の電極積層体においては、中央の接着力が四隅(すなわち周縁の一部)の接着力に比して高い傾向がある。平面視における熱の逃げ、圧力損失が影響していると考えられる。 A first region of the present technology includes the center of the first electrode plate. The second region includes four corners of the first electrode plate. In conventional electrode laminates, the central adhesive strength tends to be higher than the adhesive strength at the four corners (that is, part of the periphery). It is considered that heat escape and pressure loss in plan view have an effect.
本技術においては、四隅の接着力(第2接着力)が、中央の接着力(第1接着力)に比して、同等以上である。すなわち、第2接着力に対する第1接着力の比は1以下である。本技術の新知見によると、四隅の接着力が中央の接着力に比して同等以上であることにより、電極積層体が分離し難い傾向がある。さらに、電極積層体の中央に隙間が形成されやすい傾向がある。よって電解液の浸透が促進されることが期待される。 In the present technology, the adhesive strength of the four corners (second adhesive strength) is equal to or greater than the central adhesive strength (first adhesive strength). That is, the ratio of the first adhesive force to the second adhesive force is 1 or less. According to the new findings of the present technology, the adhesive force at the four corners is equal to or greater than the adhesive force at the center, so that the electrode laminate tends to be difficult to separate. Furthermore, there is a tendency that a gap is likely to be formed in the center of the electrode laminate. Therefore, it is expected that the permeation of the electrolytic solution is promoted.
以下、本明細書においては、「第2接着力(F2)に対する第1接着力(F1)の比」が「接着力比(F1/F2)」とも記される。 Hereinafter, in this specification, the "ratio of the first adhesive strength (F1) to the second adhesive strength (F2)" is also referred to as the "adhesive strength ratio (F1/F2)".
〔2〕 平面視において、第1活物質層は、第3領域と第4領域とをさらに含んでいてもよい。第3領域は、短辺方向において、隣接する2つの第2領域に挟まれている。第4領域は、長辺方向において、隣接する2つの第2領域に挟まれている。第3領域および第4領域も、例えば第2接着力によりセパレータと接着されていてもよい。 [2] In plan view, the first active material layer may further include a third region and a fourth region. The third region is sandwiched between two adjacent second regions in the short side direction. The fourth region is sandwiched between two adjacent second regions in the long side direction. The third region and the fourth region may also be adhered to the separator by, for example, a second adhesive force.
すなわち、四隅だけでなく、周縁全体が、中央と同等以上の接着力を有していてもよい。これにより電極積層体が分離し難くなることが期待される。 That is, not only the four corners but also the entire periphery may have adhesive strength equal to or greater than that of the center. This is expected to make it difficult for the electrode laminate to separate.
〔3〕 積層方向の中間に位置する第1電極板において、第2接着力に対する第1接着力の比が、例えば0.44から0.91であってもよい。 [3] The ratio of the first adhesive force to the second adhesive force may be, for example, 0.44 to 0.91 in the first electrode plate located in the middle in the stacking direction.
接着力比(F1/F2)は、積層方向の外側から中間に向かうにつれて低下する傾向がある。熱プレス時、熱プレス板に近い程、第1電極板の全面に熱が伝わりやすいためと考えられる。積層方向において、最も外側に位置する第1電極板(以下「最外電極板」とも記される。)において、接着力比(F1/F2)は最大値をとり得る。最大値は1であり得る。積層方向の中間に位置する第1電極板(以下「中間電極板」とも記される。)において、接着力比(F1/F2)は、最小値をとり得る。最小値は例えば0.44から0.91であってもよい。中間電極板においては、剥離が発生しやすい傾向がある。中間電極板において、四隅の接着力が中央の接着力に比して十分大きいことにより、電極積層体が分離し難い傾向がある。 The adhesive force ratio (F1/F2) tends to decrease from the outside to the middle in the lamination direction. This is probably because heat is more likely to be transferred to the entire surface of the first electrode plate as it is closer to the hot press plate during hot pressing. The adhesion force ratio (F1/F2) can take the maximum value in the first electrode plate positioned on the outermost side in the stacking direction (hereinafter also referred to as "outermost electrode plate"). The maximum value can be one. The adhesion force ratio (F1/F2) can take the minimum value in the first electrode plate (hereinafter also referred to as "intermediate electrode plate") positioned in the middle in the stacking direction. The minimum value may be, for example, 0.44 to 0.91. The intermediate electrode plate tends to be easily peeled off. In the intermediate electrode plate, the adhesive force at the four corners is sufficiently greater than the adhesive force at the center, so that the electrode laminate tends to be difficult to separate.
〔4〕 接着剤の平均目付量に対する、接着剤の最小目付量の比は、0.7以上であってもよい。かつ接着剤の平均目付量に対する、接着剤の最大目付量の比は、1.3以下であってもよい。 [4] The ratio of the minimum basis weight of the adhesive to the average basis weight of the adhesive may be 0.7 or more. Moreover, the ratio of the maximum basis weight of the adhesive to the average basis weight of the adhesive may be 1.3 or less.
四隅の接着力(第2接着力)を高めるため、例えば、周縁における接着剤の目付量を、中央における接着剤の目付量に比して、多くすることも考えられる。しかし局所的に接着剤の目付量が変化することにより、製造プロセスが複雑になる可能性がある。例えば、セパレータの全面に略均一に接着剤を塗布する方が、製造プロセスが簡易であり得る。 In order to increase the adhesion strength (second adhesion strength) of the four corners, for example, it is conceivable to increase the basis weight of the adhesive at the periphery as compared with the basis weight of the adhesive at the center. However, local variations in the basis weight of the adhesive may complicate the manufacturing process. For example, the manufacturing process can be simplified by applying the adhesive substantially uniformly over the entire surface of the separator.
例えば、本技術の製造方法(後述)によれば、接着剤の目付量が全体にわたって略均一であっても、四隅の接着力を局所的に高めることができると考えられる。 For example, according to the manufacturing method (described later) of the present technology, even if the basis weight of the adhesive is substantially uniform over the entire area, it is conceivable that the adhesive force at the four corners can be locally increased.
〔5〕 電極積層体は、例えば10枚以上の第1電極板を含んでいてもよい。 [5] The electrode laminate may include, for example, ten or more first electrode plates.
以下、電極積層体に含まれる第1電極板の枚数は「積層数」とも記される。例えば、第1電極板がn枚である時、第2電極板は(n-1)枚であってもよいし、n枚であってもよいし、(n+1)枚であってもよい。 Hereinafter, the number of first electrode plates included in the electrode laminate is also referred to as "the number of laminates". For example, when the number of first electrode plates is n, the number of second electrode plates may be (n−1), n, or (n+1).
〔6〕 電池は、上記〔1〕から〔5〕のいずれか1つに記載の電極積層体と、電解液とを含む。 [6] A battery includes the electrode laminate according to any one of [1] to [5] above and an electrolytic solution.
〔7〕 電極積層体の製造方法は、下記(A)および(B)を含む。
(A) セパレータを挟んで第1電極板と第2電極板とを交互に積層することにより、電極積層体を形成する。
(B) 積層方向に沿って、電極積層体に熱プレスを施すことにより、第1電極板とセパレータとを接着する。
第1電極板とセパレータとの間に接着剤が配置される。積層方向と交差する方向から、電極積層体が加熱されつつ、熱プレスが施される。
[7] The method for manufacturing the electrode laminate includes the following (A) and (B).
(A) An electrode laminate is formed by alternately laminating a first electrode plate and a second electrode plate with a separator interposed therebetween.
(B) Adhering the first electrode plate and the separator by applying heat press to the electrode laminate along the stacking direction.
An adhesive is placed between the first electrode plate and the separator. A hot press is applied while the electrode laminate is heated from a direction intersecting the lamination direction.
熱プレス時に、電極積層体の端面(「側面」と換言され得る。)が加熱されることにより、電極板の周縁からの熱の逃げが軽減され得る。これにより、四隅または周縁の接着力が高まることが期待される。 By heating the end surfaces (which can be rephrased as “side surfaces”) of the electrode laminate during hot pressing, the escape of heat from the peripheral edges of the electrode plates can be reduced. As a result, it is expected that the adhesive force at the four corners or the periphery will be enhanced.
さらに、電極積層体の積層方向における温度分布も軽減されることが期待される。これらの作用の相乗により、積層方向の中間付近において、電極積層体が分離し難くなることが期待される。 Furthermore, it is expected that the temperature distribution in the stacking direction of the electrode stack will be reduced. Due to the synergy of these actions, it is expected that the electrode laminate will be difficult to separate near the middle in the lamination direction.
〔8〕 熱プレスにおいては、熱プレス板が電極積層体に押し当てられる。平面視において、熱プレス板は、四角形状の平面形状を有する。熱プレス板は中央部と周縁部とを含む。周縁部は中央部を取り囲んでいる。周縁部は突出部を含む。熱プレス板の厚さ方向において、突出部は中央部よりも突出している。突出部は、少なくとも周縁部の四隅に配置されている。熱プレスにおいては、突出部が電極積層体に押し当てられる。 [8] In the hot press, a hot press plate is pressed against the electrode laminate. In plan view, the hot press plate has a square planar shape. The hot press plate includes a central portion and a peripheral portion. A peripheral portion surrounds the central portion. The perimeter includes protrusions. In the thickness direction of the hot press plate, the projecting portion projects more than the central portion. The protrusions are arranged at least at the four corners of the peripheral edge. In hot pressing, the projection is pressed against the electrode laminate.
熱プレス板の突出部が、電極積層体の四隅に押し当てられることにより、四隅に加わる圧力が上昇し得る。これにより、四隅の接着力が高まることが期待される。 The pressure applied to the four corners can be increased by pressing the protrusions of the hot press plate against the four corners of the electrode laminate. As a result, it is expected that the adhesive strength at the four corners will increase.
〔9〕 熱プレスにおいては、熱プレス板が電極積層体に押し当てられる。平面視において、熱プレス板は四角形状の平面形状を有する。熱プレス板は中央部と周縁部とを含む。周縁部は中央部を取り囲んでいる。周縁部は端面加熱部を含む。熱プレス板の厚さ方向において、端面加熱部は中央部よりも突出している。端面加熱部は、熱プレス時に、積層方向と交差する方向から電極積層体を加熱する。 [9] In the hot press, a hot press plate is pressed against the electrode laminate. In a plan view, the hot press plate has a square planar shape. The hot press plate includes a central portion and a peripheral portion. A peripheral portion surrounds the central portion. The peripheral portion includes an edge heating portion. In the thickness direction of the hot press plate, the end surface heating portion protrudes from the central portion. The end surface heating unit heats the electrode laminate from a direction intersecting the lamination direction during hot pressing.
上記〔7〕の製造方法においては、電極積層体の端面を加熱するために、ヒータが使用され得る。ヒータは熱プレス板と一体になっていてもよい。すなわち、熱プレス板が端面加熱部を含んでいてもよい。 In the manufacturing method of [7] above, a heater may be used to heat the end face of the electrode laminate. The heater may be integrated with the hot press plate. That is, the hot press plate may include end surface heating portions.
〔10〕 熱プレス時に、電極積層体の周囲にガスが供給されてもよい。ガスは、空気に比して高い熱伝導率を有していてもよい。 [10] A gas may be supplied around the electrode laminate during hot pressing. A gas may have a high thermal conductivity compared to air.
高い熱伝導率を有するガスが、電極積層体の周囲に供給されることにより、電極積層体の端面への伝熱が促進されることが期待される。これにより、例えば、四隅または周縁の接着力が高まることが期待される。 It is expected that heat transfer to the end surfaces of the electrode laminate is promoted by supplying a gas having a high thermal conductivity to the periphery of the electrode laminate. This is expected to increase the adhesive strength at the four corners or the periphery, for example.
以下、本技術の実施形態(以下「本実施形態」とも記される。)が説明される。ただし以下の説明は、本技術の範囲を限定しない。 Hereinafter, embodiments of the present technology (hereinafter also referred to as “present embodiments”) will be described. However, the following description does not limit the scope of this technology.
本明細書において、「含む、備える(comprise,include)」、「有する(have)」およびこれらの変形〔例えば「から構成される(be composed of)」、「包含する(emcopass,involve)」、「含有する(contain)」、「担持する(carry,support)」、「保持する(hold)」等〕の記載は、オープンエンド形式である。すなわち、ある構成を含むが、当該構成のみを含むことに限定されない。「からなる(consist of)」との記載はクローズド形式である。「実質的に・・・からなる(consist essentially of)」との記載はセミクローズド形式である。すなわち「実質的に・・・からなる」との記載は、本技術の目的を阻害しない範囲で、必須成分に加えて、追加の成分が含まれ得ることを示す。例えば、本技術の属する分野において通常想定される成分(例えば不可避不純物等)が、追加の成分として含まれていてもよい。 As used herein, "comprise, include," "have," and variations thereof [e.g., "be composed of," "emcopass, involve," Descriptions of "contain", "carry, support", "hold", etc.] are open-ended. That is, it includes a configuration, but is not limited to including only that configuration. References to "consist of" are closed form. The statement "consisting essentially of" is semi-closed form. That is, the description “consisting essentially of” indicates that additional components may be included in addition to the essential components within a range that does not hinder the purpose of the present technology. For example, components normally assumed in the field to which the present technology belongs (for example, unavoidable impurities, etc.) may be included as additional components.
本明細書において、単数形(「a」、「an」および「the」)は、特に断りの無い限り、複数形も含む。例えば「粒子」は「1つの粒子」のみならず、「粒子の集合体(粉体)」も含み得る。 In this specification, singular forms (“a,” “an,” and “the”) include plural forms unless otherwise stated. For example, "particle" can include not only "one particle" but also "aggregate of particles (powder)".
本明細書において、方法に含まれる2個以上のステップ、動作および操作は、特に断りのない限り、その記載された順序に限定されない。 In this specification, any two or more steps, acts and operations involved in a method are not limited to the order in which they are presented unless specifically stated otherwise.
本明細書における幾何学的な用語(例えば「直交」等)は、厳密な意味に解されるべきではない。例えば「直交」は、厳密な意味での「直交」から多少ずれていてもよい。本明細書における幾何学的な用語は、例えば、設計上、作業上、製造上等の公差、誤差等を含み得る。 Geometric terms herein (eg, "orthogonal", etc.) are not to be taken in a strict sense. For example, "perpendicular" may deviate somewhat from "perpendicular" in the strict sense. Geometric terms herein may include, for example, design, work, manufacturing, etc. tolerances, errors, and the like.
本明細書において、例えば「0.44から0.91」等の数値範囲は、特に断りのない限り、上限値および下限値を含む。例えば「0.44から0.91」は、「0.44以上0.91以下」の数値範囲を示す。また、数値範囲内から任意に選択された数値が、新たな上限値および下限値とされてもよい。例えば、数値範囲内の数値と、本明細書中の別の部分に記載された数値とが任意に組み合わされることにより、新たな数値範囲が設定されてもよい。 In the present specification, numerical ranges such as "0.44 to 0.91" include upper and lower limits unless otherwise specified. For example, "0.44 to 0.91" indicates a numerical range of "0.44 to 0.91". Also, numerical values arbitrarily selected from within the numerical range may be used as the new upper and lower limits. For example, a new numerical range may be set by arbitrarily combining the numerical values within the numerical range and the numerical values described elsewhere in this specification.
各図中の寸法関係は、実際の寸法関係と一致しない場合がある。本技術の理解を助けるために、各図中の寸法関係(長さ、幅、厚さ等)が変更されている場合がある。さらに一部の構成が省略されている場合もある。 The dimensional relationships in each drawing may not match the actual dimensional relationships. Dimensional relationships (length, width, thickness, etc.) in each figure may be changed to facilitate understanding of the present technology. Furthermore, some configurations may be omitted.
本明細書の「平面視」は、電極積層体の「積層方向」または「積層方向となるべき方向」から、各構成等を見た場合を示す。各図中において、積層方向または積層方向となるべき方向はz軸方向とされている。 In the present specification, "planar view" indicates the case where each configuration or the like is viewed from the "stacking direction" or "the direction that should be the stacking direction" of the electrode laminate. In each figure, the stacking direction or the direction to be the stacking direction is the z-axis direction.
本技術の電池は任意の電池であり得る。本明細書においては、一例として「リチウムイオン電池」への適用例が説明される。 The battery of the present technology can be any battery. In this specification, an application to a "lithium ion battery" is described as an example.
<製造方法>
図2は、本実施形態の製造方法の概略フローチャートである。
本実施形態の製造方法は、「(A)電極積層体の形成」および「(B)熱プレス」を含む。本実施形態の製造方法は「(C)収納」をさらに含んでいてもよい。
<Manufacturing method>
FIG. 2 is a schematic flow chart of the manufacturing method of this embodiment.
The manufacturing method of the present embodiment includes "(A) formation of electrode laminate" and "(B) hot press". The manufacturing method of the present embodiment may further include "(C) accommodation".
《(A)電極積層体の形成》
本実施形態の製造方法は、セパレータを挟んで第1電極板と第2電極板とを交互に積層することにより、電極積層体を形成することを含む。
<<(A) Formation of electrode laminate>>
The manufacturing method of the present embodiment includes forming an electrode laminate by alternately laminating first electrode plates and second electrode plates with separators interposed therebetween.
(第1電極板、第2電極板の準備)
図3は、第1電極板および第2電極板の一例を示す概略平面図である。
複数枚の第1電極板10と、複数枚の第2電極板20とが準備される。第1電極板10は第2電極板20と異なる極性を有する。例えば、第1電極板10が正極板であり、かつ第2電極板20が負極板であってもよい。例えば、第1電極板10が負極板であり、かつ第2電極板20が正極板であってもよい。本明細書においては、一例として、第1電極板10が正極板であり、第2電極板20が負極板である形態が説明される。
(Preparation of first electrode plate and second electrode plate)
FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of the first electrode plate and the second electrode plate.
A plurality of
第1電極板10は任意の方法により準備され得る。例えば、第1電極基材11が準備される。第1電極基材11は、例えば、金属箔、金属板等であってもよい。第1電極基材11は、例えばAl(アルミニウム)箔等であってもよい。第1電極基材11は、例えば10μmから30μmの厚さを有していてもよい。活物質、導電材、バインダおよび分散媒等が混合されることにより、第1スラリーが調製される。活物質は、例えばリチウム遷移金属複合酸化物等を含んでいてもよい。第1電極基材11の表面において、所定範囲に第1スラリーが塗布されることにより、第1活物質層12が形成され得る。第1活物質層12は、第1電極基材11の片面のみに形成されてもよい。第1活物質層12は、第1電極基材11の表裏両面に形成されてもよい。例えば、積層方向の端部に配置される第1電極板10は、片面のみに第1活物質層12を有していてもよい。第1活物質層12が圧縮されてもよい。圧縮後の第1活物質層12は、例えば10μmから100μmの厚さを有していてもよい。以上より第1電極原反が準備される。第1電極原反が所定形状に切断されることにより、複数枚の第1電極板10が準備され得る。第1電極板10において、第1電極基材11が露出している部分は、例えば、第1電極端子91(図12参照)との接続に利用され得る。
The
第2電極板20も任意の方法により準備され得る。例えば、第2電極基材21が準備される。第2電極基材21は、例えばCu(銅)箔等であってもよい。第2電極基材21は、例えば5μmから30μmの厚さを有していてもよい。活物質、導電材、バインダおよび分散媒等が混合されることにより、第2スラリーが調製される。活物質は、例えば黒鉛等を含んでいてもよい。第2電極基材21の表面において、所定範囲に第2スラリーが塗布されることにより、第2活物質層22が形成され得る。第2活物質層22は、第2電極基材21の片面のみに形成されてもよい。第2活物質層22は、第2電極基材21の表裏両面に形成されてもよい。例えば、積層方向の端部に配置される第2電極板20は、片面のみに第2活物質層22を有していてもよい。第2活物質層22が圧縮されてもよい。圧縮後の第2活物質層22は、例えば10μmから100μmの厚さを有していてもよい。以上より第2電極原反が準備される。第2電極原反が所定形状に切断されることにより、複数枚の第2電極板20が準備され得る。第2電極板20において、第2電極基材21が露出している部分は、例えば、第2電極端子92(図12参照)との接続に利用され得る。
The
第1電極板10は第1活物質層12を含む。第2電極板20は第2活物質層22を含む。第1活物質層12および第2活物質層22の各々は、四角形状の平面形状を有している。第1活物質層12および第2活物質層22の各々は、例えば、長方形状であってもよいし、正方形状であってもよい。平面形状は、厳密な長方形または正方形でなくてもよい。例えば長方形の各頂点が丸みを帯びていてもよい。
The
第1活物質層12は、第2活物質層22に比して小さい短辺と小さい長辺とを有する。すなわち第1活物質層12は、第2活物質層22に比して小さい面積を有する。例えば、第1活物質層12の短辺は、第2活物質層22の短辺の0.90倍から0.99倍であってもよい。例えば、第1活物質層12の長辺は、第2活物質層22の長辺の0.90倍から0.99倍であってもよい。第1電極板10と第2電極板20とは、第1活物質層12の全面が第2活物質層22と対向するように積層され得る。面積が小さい活物質層(すなわち第1活物質層12)と、セパレータ30との剥離が、電極積層体50の分離の起点となりやすい傾向がある。
The first
(セパレータ)
1枚以上のセパレータ30が準備される。セパレータ30は多孔質シートである。セパレータ30は電気絶縁性である。セパレータ30は、例えば、実質的にポリオレフィン系樹脂からなっていてもよい。
(separator)
One or
例えば、第1電極板10と、セパレータ30と、第2電極板20と、セパレータ30とが順次積層されることにより、電極積層体50が形成されてもよい。すなわち、複数枚のセパレータ30が使用されてもよい。
For example, the
図4は、積層方法の一例を示す概略断面図である。
例えば、1枚のセパレータ30が九十九折り状に折り畳まれてもよい。セパレータ30が折れる度に、第1電極板10と第2電極板20とが交互に挿入されることにより、電極積層体50が形成されてもよい。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of the lamination method.
For example, one sheet of
電極積層体50は、例えば、2枚以上の第1電極板10を含んでいてもよいし、10枚以上の第1電極板10を含んでいてもよいし、30枚以上の第1電極板10を含んでいてもよい。電極積層体50は、例えば、100枚以下の第1電極板10を含んでいてもよいし、50枚以下の第1電極板10を含んでいてもよい。すなわち電極積層体50は、例えば、2から100の積層数を有していてもよいし、10から100の積層数を有していてもよいし、30から100の積層数を有していてもよいし、30から50の積層数を有していてもよい。
The
(接着剤)
接着剤(不図示)が準備される。接着剤は、熱プレス時の温度および圧力に応じて、接着力が変化し得る。接着剤は、例えばホットメルト接着剤等を含んでいてもよい。接着剤は、例えば、80℃から120℃の軟化点を有していてもよい。接着剤は、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、およびフッ素樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。
(glue)
An adhesive (not shown) is prepared. The adhesive can change its adhesive strength depending on the temperature and pressure during hot pressing. The adhesive may include, for example, hot melt adhesives and the like. The adhesive may have a softening point of, for example, 80°C to 120°C. The adhesive may contain, for example, at least one selected from the group consisting of acrylic resins, urethane resins, ethylene vinyl acetate resins, epoxy resins, and fluorine resins.
接着剤は、第1電極板10とセパレータ30との間に配置される。接着剤は、例えばセパレータ30の表面に塗布されてもよい。接着剤は、例えば第1電極板10の表面に塗布されてもよい。接着剤は、例えば第2電極板20とセパレータ30との間にも配置されてもよい。
An adhesive is placed between the
接着剤は、例えば層状に塗布されてもよいし、ドット状に散布されてもよい。接着剤は、例えばスクリーン印刷等により塗布され得る。例えば、塗布対象の全面にわたって目付量が略均一になるように、接着剤が塗布されてもよいし、ドット状に散布されてもよい。本明細書の「目付量(g/cm2)」は、単位面積あたりの質量を示す。目付量の均一性は、例えば次のように評価され得る。 The adhesive may be applied, for example, in layers, or may be dispersed in dots. The adhesive may be applied, for example, by screen printing or the like. For example, the adhesive may be applied or scattered in dots so that the basis weight is substantially uniform over the entire surface of the application target. The term “basis weight (g/cm 2 )” used herein indicates mass per unit area. Uniformity of basis weight can be evaluated, for example, as follows.
例えば、接着剤が塗布されたセパレータ30から5個以上の試料片が切り出される。試料片の採取箇所は、塗布面から無作為に抽出される。試料片は1cm×1cmの平面サイズを有する。試料片の質量がそれぞれ測定される。試料片の質量から、1cm2あたりのセパレータの質量が差し引かれることにより、接着剤の質量が算出される。接着剤の質量が試料片の面積(1cm2)で除されることにより、試料片の目付量が算出される。5個以上の試料片の結果から、平均目付量(目付量の算術平均値)、最小目付量(目付量の最小値)、最大目付量(目付量の最大値)がそれぞれ算出される。例えば、次の条件が満たされる時、目付量が略均一であると評価され得る。すなわち、平均目付量に対する最小目付量の比が0.7以上であり、かつ平均目付量に対する最大目付量の比が1.3以下である。平均目付量に対する最小目付量の比は、例えば0.8以上であってもよい。平均目付量に対する最大目付量の比は、例えば1.2以下であってもよい。
For example, five or more sample pieces are cut out from the
《(B)熱プレス》
本実施形態の製造方法は、積層方向に沿って、電極積層体50に熱プレスを施すことにより、第1電極板10とセパレータ30とを接着することを含む。熱プレスは、積層方向と実質的に平行に施されてもよい。本実施形態においては、積層方向と交差する方向から、電極積層体50が加熱されつつ、熱プレスが施される。これにより平面視において、電極積層体50の四隅または周縁が強固に接着され得る。すなわち、熱プレス後に分離し難い電極積層体50が製造され得る。
<<(B) Heat Press>>
The manufacturing method of the present embodiment includes bonding the
図5は、熱プレスの一例を示す概略断面図である。
熱プレス装置が準備される。熱プレス装置は、第1熱プレス板210と第2熱プレス板220とを含む。電極積層体50は、第1熱プレス板210と第2熱プレス板220との間に配置される。電極積層体50が第1熱プレス板210から剥離しやすいように、電極積層体50と第1熱プレス板210との間に、例えばフッ素樹脂シート(不図示)等が挿入されてもよい。電極積層体50と第2熱プレス板220との間にも、フッ素樹脂シート等が挿入されてもよい。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of hot press.
A hot press device is provided. The hot press device includes a first
第1熱プレス板210および第2熱プレス板220は、加熱されている。加熱温度は、例えばセパレータ30および接着剤の種類等に応じて適宜調整され得る。第1熱プレス板210および第2熱プレス板220は、それぞれ独立に、例えば80℃から110℃の温度に加熱されていてもよい。第1熱プレス板210の温度は、第2熱プレス板220の温度と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
The first
第1熱プレス板210が電極積層体50に押し当てられる。プレス圧は、電極積層体50の積層数等に応じて適宜調整され得る。プレス圧は、例えば0.5MPaから5MPaであってもよいし、1MPaから3MPaであってもよい。プレス時間は、例えば10秒から60秒であってもよい。
The first
積層方向(z軸方向)と交差する方向は、例えば、積層方向と直交する方向(x軸方向、y軸方向)であってもよい。例えば、x軸方向に第1ヒータ231および第2ヒータ232が配置され得る。第1ヒータ231および第2ヒータ232は、電極積層体50の端面(側面)を加熱する。
The direction intersecting the stacking direction (z-axis direction) may be, for example, the direction (x-axis direction, y-axis direction) orthogonal to the stacking direction. For example, a
図6は、ヒータの配置を示す概略平面図である。
例えば平面視において、電極積層体50を取り囲むように、第1ヒータ231と、第2ヒータ232と、第3ヒータ233と、第4ヒータ234とが配置されてもよい。第1ヒータ231および第2ヒータ232は、x軸方向から電極積層体50の端面を加熱する。第3ヒータ233および第4ヒータ234は、y軸方向から電極積層体50の端面を加熱する。なお本明細書の「加熱」は、熱を加えることを示し、加熱対象物の温度上昇を伴っていなくてもよい。
FIG. 6 is a schematic plan view showing the arrangement of heaters.
For example, a
各ヒータは移動可能であってもよい。例えば、電極積層体50が第2熱プレス板220上に搬送された後、各ヒータが電極積層体50に近接してもよい。熱プレス中、各ヒータは電極積層体50に最近接した位置で固定されてもよい。熱プレス終了後、電極積層体50の搬送を妨害しないように、各ヒータが電極積層体50から離隔してもよい。
Each heater may be movable. For example, each heater may come close to the
各ヒータは、その先端に発熱部235を含んでいてもよい。発熱部235の温度は、例えばセパレータ30および接着剤の種類等に応じて適宜調整され得る。発熱部235の温度は、例えば、100℃から120℃であってもよい。発熱部235の温度は、第1熱プレス板210および第2熱プレス板220の温度と同じであってもよいし、異なっていてもよい。発熱部235と、電極積層体50との間にクリアランスが設けられてもよい。発熱部235が電極積層体50に最近接した時のクリアランスは、例えば1mmから1.5mmであってもよい。
Each heater may include a
(熱プレス板)
第1熱プレス板210(上板)は、平面視において、電極積層体50の四隅または周縁に押圧力を集中させる構造を有していてもよい。熱プレス時に、電極積層体50の四隅または周縁の圧力が上昇することにより、四隅または周縁における接着力が高まることが期待される。
(Heat press plate)
The first hot press plate 210 (upper plate) may have a structure in which the pressing force is concentrated on the four corners or the periphery of the
図7は、熱プレス板の第1例を示す概略図である。
平面視において、第1熱プレス板210は、例えば、四角形状の平面形状を有していてもよい。第1熱プレス板210は中央部211と周縁部212とを含む。周縁部212は中央部211を取り囲んでいる。周縁部212は突出部213を含む。第1熱プレス板210の厚さ方向(z軸方向)において、突出部213は中央部211よりも突出している。突出部213は四隅に配置されている。熱プレスにおいては、突出部213が電極積層体50の四隅に押し当てられる。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a first example of a hot press plate.
In plan view, the first
図8は、熱プレス板の第2例を示す概略図である。
突出部213は四隅以外にも配置されていてもよい。周縁部212において、突出部213は四隅以外の任意の位置に配置され得る。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a second example of the hot press plate.
The protruding
図9は、熱プレス板の第3例を示す概略図である。
突出部213は、周縁部全体にわたって形成されていてもよい。すなわち周縁部212が突出部213からなっていてもよい。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a third example of the hot press plate.
The protruding
図10は、熱プレス板の第4例を示す概略断面図である。
例えば周縁部212が端面加熱部214を含んでいてもよい。第1熱プレス板210の厚さ方向(z軸方向)において、端面加熱部214は中央部211よりも突出している。端面加熱部214は、熱プレス時に、積層方向と交差する方向から、電極積層体50を加熱する。すなわち電極積層体50の端面を加熱するためのヒータが、第1熱プレス板210と一体となっていてもよい。端面加熱部214と電極積層体50との間に、クリアランスが設けられてもよい。熱プレスの下死点において、端面加熱部214と第2熱プレス板220との間に、クリアランスが設けられていてもよい。端面加熱部214の温度は、中央部211(電極積層体50と接触する部分)の温度と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a fourth example of the hot press plate.
For example,
図11は、熱プレス板の第5例を示す概略断面図である。
第1熱プレス板210は、突出部213および端面加熱部214の両方を含んでいてもよい。第1熱プレス板210の厚さ方向(z軸方向)において、端面加熱部214は中央部211および突出部213よりも突出している。端面加熱部214の温度は、突出部213(電極積層体50と接触する部分)の温度と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a fifth example of the hot press plate.
The first
なお、第2熱プレス板220(下板)も、図7から図11に示される構造を有していてもよい。例えば、第1熱プレス板210が突出部213を含んでおり、かつ第2熱プレス板220が端面加熱部214を含んでいてもよい。すなわち、第1熱プレス板210および第2熱プレス板220の少なくとも一方が、図7から図11に示される構造を有していてもよい。
The second hot press plate 220 (lower plate) may also have the structure shown in FIGS. For example, the first
(ガス供給)
熱プレス時に電極積層体50の周囲にガスが供給されてもよい。ガスは、空気に比して高い熱伝導率(W/m・K)を有していてもよい。高い熱伝導率を有するガスが、電極積層体50の周囲に供給されることにより、電極積層体50の端面への伝熱が促進されることが期待される。供給されるガスは、単一ガスであってもよいし、混合ガスであってもよい。ガスは、例えば、アルゴンガス、酸素ガス、水素ガス、窒素ガス、ネオンガス、ヘリウムガス、アンモニアガス、一酸化炭素ガス、エタンガス、エチレンガス、およびメタンガスからなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。例えばヘリウムガスは、熱伝導率が高く、かつ取り扱いが比較的容易であり得る。
(gas supply)
A gas may be supplied around the
《(C)収納》
図12は、本実施形態の電池の構成の一例を示す概略図である。
本実施形態の製造方法は、電極積層体50と、電解液(不図示)とを外装体90に収納することにより、電池100を製造することを含んでいてもよい。本実施形態においては、電極積層体50に電解液が円滑に含浸されることが期待される。電解液は、例えば非プロトン性溶媒とリチウム塩とを含んでいてもよい。
《(C) Storage》
FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the battery of this embodiment.
The manufacturing method of the present embodiment may include manufacturing the
外装体90は、任意の形態を有し得る。外装体90は、例えば金属製の容器等であってもよい。外装体90は、例えばAlラミネートフィルム製のパウチ等であってもよい。電極積層体50の収納後、外装体90内に電解液が注入されてもよい。電解液の注入後、外装体90が密閉されてもよい。
The
1個の電極積層体50が1個の外装体90に収納されてもよい。複数個の電極積層体50が、1個の外装体90に収納されてもよい。例えば2個の電極積層体50が、1個の外装体90に収納されてもよい。
One
<電池>
以下、本実施形態の電池および電極積層体が説明される。
電池100(図12参照)は、任意の用途で使用され得る。電池100は、例えば電動車両において、主電源または動力アシスト用電源として使用されてもよい。複数個の電池100が連結されることにより、電池モジュールまたは組電池が形成されてもよい。
<Battery>
The battery and electrode laminate of this embodiment will be described below.
Battery 100 (see FIG. 12) can be used in any application.
電池100は外装体90を含む。外装体90は密閉されている。外装体90は、電極積層体50と電解液とを収納している。外装体90には、第1電極端子91および第2電極端子92が設けられている。第1電極端子91は、複数枚の第1電極板10と接続されている。第2電極端子92は、複数枚の第2電極板20と接続されている。
電極積層体50は、複数枚の第1電極板10と、複数枚の第2電極板20と、1枚以上のセパレータ30と、接着剤(不図示)とを含む(図4参照)。接着剤は、セパレータ30と第1電極板10との間に配置されている。接着剤は接着層を形成していてもよい。接着剤は第1電極板10とセパレータ30とを接着している。接着剤は、セパレータ30と第2電極板20との間にも配置されていてもよい。セパレータ30と第2電極板20との接着力は、セパレータ30と第1電極板10との接着力に比して高い傾向がある。
The
図13は第1電極板の一例を示す概略平面図である。
本明細書においては、第1活物質層12の短辺の長さが「D」と定義され、かつ第1活物質層12の長辺の長さが「L」と定義される。「D≦L」の関係が満たされている。「D=L」の関係が満たされる時、第1活物質層12は正方形状である。「D<L」の関係が満たされる時、第1活物質層12は長方形状である。「D」は、例えば50mmから100mmであってもよい。「L」は、例えば100mmから200mmであってもよい。
FIG. 13 is a schematic plan view showing an example of the first electrode plate.
In this specification, the length of the short side of the first
平面視において、第1活物質層12は第1領域R1と第2領域R2とを含む。第1領域R1は第1活物質層12の中央に位置する。第1領域R1は、第1活物質層12の各頂点から、短辺方向(y軸方向)に0.4D以上0.6D以下離れ、かつ長辺方向(x軸方向)に0.4L以上0.6L以下離れている。第2領域R2は、第1活物質層12の四隅を含む。本明細書の「四隅」は、四角形の頂点近傍を示し、頂点を含んでいなくてもよい。第1活物質層12は4個の第2領域R2を含む。第2領域R2は、第1活物質層12の任意の頂点から、短辺方向に0.05D以上0.4D未満離れ、かつ長辺方向に0.05L以上0.4L未満離れている。
In plan view, the first
(接着力比)
第1領域R1は、第1接着力(F1)によりセパレータ30と接着されている。第2領域R2は、第2接着力(F2)によりセパレータ30と接着されている。本実施形態における接着力比(F1/F2)は1以下である。最外電極板において、接着力比(F1/F2)は最大値をとり得る。最大値は1であり得る。接着力比(F1/F2)は、積層方向の外側から中間に向かうにつれて低下し得る。中間電極板において、接着力比(F1/F2)は、最小値をとり得る。最小値は例えば0.44から0.91であってもよい。中間電極板における接着力比(F1/F2)が小さい程、電極積層体50が分離し難い傾向がある。中間電極板における接着力比(F1/F2)は、例えば0.83以下であってもよいし、0.73以下であってもよいし、0.66以下であってもよい。中間電極板における接着力比(F1/F2)は、例えば、0.53以上であってもよい。
(adhesive strength ratio)
The first region R1 is adhered to the
(接着力比の測定方法)
本実施形態においては、積層方向において、最も外側に位置する第1電極板10(最外電極板)と、中間に位置する第1電極板10(中間電極板)とにおいて接着力比(F1/F2)が測定される。最外電極板において、接着力比(F1/F2)が1以下である時、電極積層体50の全体にわたって、接着力比(F1/F2)が1以下であるとみなされる。電極積層体50が奇数枚の第1電極板10を含む時、積層方向の中間に位置する第1電極板10が中間電極板とみなされる。電極積層体50が偶数枚の第1電極板10を含む時、積層方向の中間に位置する第1電極板10が2枚になる。2枚のうち、いずれか1枚で接着力比(F1/F2)が測定される。
(Method for measuring adhesive force ratio)
In the present embodiment, in the stacking direction, the adhesion force ratio (F1/ F2) is measured. When the adhesion force ratio (F1/F2) is 1 or less in the outermost electrode plate, it is considered that the adhesion force ratio (F1/F2) is 1 or less throughout the
電極積層体50が分解されることにより、最外電極板とセパレータ30との一体物、および中間電極板とセパレータ30との一体物が回収される。所定の切断工具(例えばロータリーカッター等)により、第1領域R1内から第1試料片が切り出される。4個の第2領域R2から第2試料片がそれぞれ切り出される。第1試料片および第2試料片の平面サイズは、例えば「0.2L×0.2D」程度であり得る。
By disassembling the
剥離試験機が準備される。例えば、小型卓上試験機「FGS-TV」(日本電産シンポ社製)等が準備されてもよい。同試験機は、デジタルフォースゲージ「FGP-5」(日本電産シンポ社製)を備える。これらと同等の試験機が準備されてもよい。 A peel tester is provided. For example, a small desktop testing machine "FGS-TV" (manufactured by Nidec-Shimpo Corporation) may be prepared. The testing machine is equipped with a digital force gauge "FGP-5" (manufactured by Nidec-Shimpo Corporation). A testing machine equivalent to these may be prepared.
図14は、接着力の測定方法を示す概略断面図である。
第1試料片310がスライドステージ320に固定される。第1試料片310において、セパレータ30の一端が剥離されることにより、掴み部31が形成される。掴み部31がデジタルフォースゲージのクリップ330に固定される。第1電極板10の表面に対して90度の方向(z軸方向)に、セパレータ30が引っ張られる。これにより、セパレータ30が第1活物質層12から剥離される。スライドステージ320は、クリップ330の上昇と連動して移動する。スライドステージ320は、引張方向には移動せず、引張方向と直交する方向(x軸方向)に移動する。スライドステージ320とクリップ330とが実質的に同一の速度で移動するように、スライドステージ320に外部から動力が付与される。外部から動力が付与されることにより、スライドステージ320の移動に伴う摩擦力が無視できる程度に小さくなり得る。セパレータ30の剥離中の最大力が測定される。最大力が第1試料片310の長さで除されることにより、第1接着力(F1)が算出される。第1接着力(F1)は、例えば0.5N/mから1.1N/mであってもよい。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a method for measuring adhesive force.
A
第1試料片310と同様に、4個の第2試料片についても接着力が測定される。4個の第2試料片の結果の算術平均が第2接着力(F2)とみなされる。第2接着力(F2)は、例えば1.0N/mから1.6N/mであってもよい。第2接着力(F2)は、例えば1.1N/m以上であってもよいし、1.2N/m以上であってもよいし、1.3N/m以上であってもよいし、1.4N/m以上であってもよいし、1.5N/m以上であってもよい。
As with the
第1接着力(F1)が第2接着力(F2)で除されることにより、接着力比(F1/F2)が算出される。接着力比(F1/F2)は、小数第2位まで有効である。小数第3位以下は四捨五入される。 The adhesion force ratio (F1/F2) is calculated by dividing the first adhesion force (F1) by the second adhesion force (F2). The adhesion ratio (F1/F2) is valid to two decimal places. Numbers after the third decimal place are rounded off.
(第3領域、第4領域)
平面視において、第1活物質層12は、第3領域R3と第4領域R4とをさらに含んでいてもよい(図13参照)。第3領域R3は、短辺方向(y軸方向)において、隣接する2つの第2領域R2に挟まれている。第4領域は、長辺方向(x軸方向)において、隣接する2つの第2領域R2に挟まれている。第3領域R3および第4領域R4も、第2接着力(F2)によりセパレータ30と接着されていてもよい。これにより電極積層体50が分離し難くなることが期待される。なお、第3領域R3は、第2領域R2と接触していなくてもよい。すなわち第3領域R3と、第2領域R2との間に、接着力が低い領域があってもよい。第4領域R4は、第2領域R2と接触していなくてもよい。すなわち第4領域R4と、第2領域R2との間に、接着力が低い領域があってもよい。
(Third area, fourth area)
In plan view, the first
以下、本技術の実施例(以下「本実施例」とも記される。)が説明される。ただし以下の説明は、本技術の範囲を限定しない。 Hereinafter, an embodiment of the present technology (hereinafter also referred to as "this embodiment") will be described. However, the following description does not limit the scope of this technology.
<実験1>
実験1においては、No.1-1からNo.1-8に係る電極積層体が製造された(下記表1参照)。
<
In
《(A)電極積層体の形成》
セパレータが準備された。セパレータの両面に接着剤が塗布された。接着剤は、目付量が略均一になるように、ドット状に散布された。セパレータが九十九折状に折り畳まれた。セパレータが折れる度に、第1電極板と第2電極板とが交互に挿入された。これにより電極積層体が形成された。電極積層体は、35枚の第1電極板(正極板)と、36枚の第2電極板(負極板)とを含んでいた。
<<(A) Formation of electrode laminate>>
A separator was prepared. Adhesive was applied to both sides of the separator. The adhesive was sprayed in dots so that the basis weight was substantially uniform. The separator was folded in a zigzag pattern. Each time the separator was folded, the first electrode plate and the second electrode plate were alternately inserted. An electrode laminate was thus formed. The electrode stack included 35 first electrode plates (positive plates) and 36 second electrode plates (negative plates).
《(B)熱プレス》
第1熱プレス板210、第2熱プレス板220、および4個のヒータが準備された。平面視において、第1ヒータ231、第2ヒータ232、第3ヒータ233、第4ヒータ234は、電極積層体50を取り囲むように配置された(図5、図6参照)。各ヒータの発熱部235が電極積層体50に最近接した時のクリアランスは、1mmから1.5mmに設定された。実験1における第1熱プレス板210および第2熱プレス板220は、共に平板であった。下記表1に示されるように、各ヒータの温度と、各熱プレス板の温度とが調整された。電極積層体50に熱プレスが施された。プレス圧力は2MPaであった。プレス時間は30秒であった。熱プレス後、第1熱プレス板210が電極積層体50から引き離される際に、電極積層体50が分離するか否かが確認された。すなわち、第1熱プレス板210および第2熱プレス板220の外部に光学センサが設置された。熱プレスが完了した時点から、第1熱プレス板210が電極積層体50から完全に離れた時点までの間、光学センサが電極積層体50の厚さを常時計測した。計測中の厚さ変化量が0.8mm以上であった場合、「分離発生 有り」とみなされた。計測中の厚さ変化量が0.8mm未満であった場合、「分離発生 無し」とみなされた。
<<(B) Heat Press>>
A first
熱プレス後、中間電極板が回収された。中間電極板は、積層方向において最も外側の第1電極板10から18枚目の第1電極板10であった。中間電極板において、接着力比(F1/F2)が測定された。
After hot pressing, the intermediate electrode plate was recovered. The intermediate electrode plate was the 18th
本実施例において、第1電極板10の長辺の長さ(L)は、140mmであった。短辺の長さ(D)は、75mmであった(図13参照)。
In this example, the length (L) of the long side of the
1枚の第1試料片により、第1接着力(F1)が測定された。第1試料片は、第1活物質層の各頂点から、短辺方向に0.47D以上0.56D以下離れ、かつ長辺方向に0.43L以上0.57L以下離れた範囲から採取された。 A first adhesive force (F1) was measured using one first sample piece. The first sample piece was collected from each vertex of the first active material layer at a distance of 0.47D or more and 0.56D or less in the short side direction and 0.43L or more and 0.57L or less in the long side direction. .
4枚の第2試料片により、接着力(F21)、接着力(F22)、接着力(F23)、接着力(F24)がそれぞれ測定された。接着力(F21)から接着力(F24)の算術平均が第2接着力(F2)とされた。4枚の第2試料片は、第1活物質層の各頂点から、短辺方向に0.07D以上0.33D以下離れ、かつ長辺方向に0.06L以上0.2L以下離れた範囲から採取された。 Adhesion (F2 1 ), Adhesion (F2 2 ), Adhesion (F2 3 ) and Adhesion (F2 4 ) were measured with the four second sample pieces, respectively. The arithmetic mean of the adhesive strength (F2 1 ) to the adhesive strength (F2 4 ) was taken as the second adhesive strength (F2). The four second sample pieces were separated from each vertex of the first active material layer by 0.07D or more and 0.33D or less in the short side direction and 0.06L or more and 0.2L or less in the long side direction. taken.
<実験1の結果>
上記表1に示されるように、接着力比(F1/F2)が1以下である時、電極積層体が分離し難い傾向がみられる。
<Results of
As shown in Table 1 above, when the adhesive strength ratio (F1/F2) is 1 or less, the electrode laminate tends to be difficult to separate.
なおNo.1では、最外電極板においても、接着力比(F1/F2)が測定された。接着力比(F1/F2)は1であった。第1接着力および第2接着力は、共に1.6N/mであった。 In addition, No. 1, the adhesive force ratio (F1/F2) was also measured for the outermost electrode plate. The adhesion force ratio (F1/F2) was 1. Both the first adhesive strength and the second adhesive strength were 1.6 N/m.
<実験2>
実験2においては、No.2-1からNo.2-4に係る電極積層体が製造された(下記表2参照)。
<Experiment 2>
In Experiment 2, No. 2-1 to No. An electrode laminate according to 2-4 was produced (see Table 2 below).
《(A)電極積層体の形成》
実験1と同様に電極積層体が準備された。
<<(A) Formation of electrode laminate>>
An electrode laminate was prepared in the same manner as in
《(B)熱プレス》
第1熱プレス板210が準備された。実験2の第1熱プレス板210において、周縁部212は端面加熱部214を含んでいた(図10参照)。下死点における、端面加熱部214と第2熱プレス板220とのクリアランスは0.5mmに設定された。実験2においては、電極積層体50の周囲に、空気またはヘリウムガスが供給されながら、熱プレスが施された(下記表2参照)。プレス圧力は2MPaであった。プレス時間は30秒であった。下記表2に示されるように、第1熱プレス板210および第2熱プレス板220の温度が調整された。実験1と同様に、電極積層体50の分離の有無と、接着力比(F1/F2)とが測定された。
<<(B) Heat Press>>
A first
<実験2の結果>
上記表2に示されるように、熱プレス時に、電極積層体の周囲にヘリウムガスが供給されることにより、熱プレス板(端面加熱部)の温度が低くても、接着力比(F1/F2)が小さくなる傾向がみられる。ヘリウムガスが高い熱伝導率を有するため、電極積層体の端面への伝熱が促進されていると考えられる。
<Results of Experiment 2>
As shown in Table 2 above, by supplying helium gas around the electrode laminate during hot pressing, the adhesive strength ratio (F1/F2 ) tends to be smaller. It is believed that helium gas has a high thermal conductivity, thus promoting heat transfer to the end faces of the electrode laminate.
<実験3>
実験3においては、No.3-1、No.3-2に係る電極積層体が製造された(下記表3参照)。
<Experiment 3>
In Experiment 3, No. 3-1, No. An electrode laminate according to 3-2 was manufactured (see Table 3 below).
《(A)電極積層体の形成》
実験1と同様に電極積層体が準備された。
<<(A) Formation of electrode laminate>>
An electrode laminate was prepared in the same manner as in
《(B)熱プレス》
第1熱プレス板210が準備された。実験3の第1熱プレス板210において、周縁部212は突出部213および端面加熱部214の両方を含んでいた(図11参照)。突出部213は、四隅に配置されていた。下死点における、端面加熱部214と第2熱プレス板220とのクリアランスは0.5mmに設定された。下記表3に示されるように、各熱プレス板の温度が調整された。プレス圧力は2MPaであった。プレス時間は30秒であった。実験3においては、第1熱プレス板210の突出部213が、電極積層体50の四隅を押圧するように、熱プレスが施された。下死点において、電極積層体50と、第1熱プレス板210の中央部211とのクリアランスは0.2mmに設定された。実験1と同様に、電極積層体50の分離の有無と、接着力比(F1/F2)とが測定された。
<<(B) Heat Press>>
A first
<実験3の結果>
上記表3に示されるように、第1熱プレス板210の周縁部212が突出部213を含むことにより、接着力比(F1/F2)が小さくなる傾向がみられる。熱プレス時、四隅に加わる圧力が上昇するためと考えられる。
<Results of Experiment 3>
As shown in Table 3 above, when the
なお、実験3において、電極積層体50の中央(第1領域R1)は、設計上、第1熱プレス板210に接触しない。しかし第1領域R1とセパレータ30とが接着されていた。熱プレス時、電極積層体50がたわむことにより、電極積層体50の中央も第1熱プレス板210に接触していると考えられる。
Note that in Experiment 3, the center (first region R1) of the
本実施形態および本実施例は、全ての点で例示である。本実施形態および本実施例は、制限的ではない。本技術の範囲は、特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内における全ての変更を包含する。例えば、本実施形態および本実施例から、任意の構成が抽出され、それらが任意に組み合わされることも、当初から予定されている。本実施形態および本実施例に複数の作用効果が記載されている場合、本技術の範囲は、全ての作用効果を奏する範囲に限定されない。 This embodiment and this example are illustrative in all respects. This embodiment and this example are not restrictive. The scope of the present technology includes all changes within the meaning and range of equivalence to the description of the claims. For example, it is planned from the beginning that arbitrary configurations are extracted from this embodiment and this example and they are arbitrarily combined. When a plurality of actions and effects are described in this embodiment and this example, the scope of the present technology is not limited to the range in which all the actions and effects are exhibited.
10 第1電極板、11 第1電極基材、12 第1活物質層、20 第2電極板、21 第2電極基材、22 第2活物質層、30 セパレータ、31 掴み部、50 電極積層体、90 外装体、91 第1電極端子、92 第2電極端子、100 電池、210 第1熱プレス板、211 中央部、212 周縁部、213 突出部、214 端面加熱部、220 第2熱プレス板、231 第1ヒータ、232 第2ヒータ、233 第3ヒータ、234 第4ヒータ、235 発熱部、310 第1試料片、320 スライドステージ、330 クリップ、R1 第1領域、R2 第2領域、R3 第3領域、R4 第4領域。
10 first electrode plate, 11 first electrode base material, 12 first active material layer, 20 second electrode plate, 21 second electrode base material, 22 second active material layer, 30 separator, 31 grip portion, 50
Claims (10)
前記第1電極板は、前記第2電極板と異なる極性を有し、
前記セパレータを挟んで前記第1電極板と前記第2電極板とが交互に積層されており、
前記接着剤は、前記セパレータと前記第1電極板との間に配置されており、
前記第1電極板は、第1活物質層を含み、
前記第2電極板は、第2活物質層を含み、
平面視において、
前記第1活物質層および前記第2活物質層の各々は、四角形状の平面形状を有し、
前記第1活物質層は、前記第2活物質層に比して小さい短辺と小さい長辺とを有し、
前記第1活物質層の前記短辺の長さがDと定義され、前記第1活物質層の前記長辺の長さがLと定義される時、
前記第1活物質層は、第1領域と第2領域とを含み、
前記第1領域は、前記第1活物質層の各頂点から、短辺方向に0.4D以上0.6D以下離れ、かつ長辺方向に0.4L以上0.6L以下離れており、
前記第2領域は、前記第1活物質層の任意の前記頂点から、前記短辺方向に0.05D以上0.4D未満離れ、かつ前記長辺方向に0.05L以上0.4L未満離れており、
前記第1領域は、第1接着力により前記セパレータと接着されており、
前記第2領域は、第2接着力により前記セパレータと接着されており、
前記第2接着力に対する前記第1接着力の比は、1以下であり、
前記接着剤の平均目付量に対する、前記接着剤の最小目付量の比は、0.7以上であり、かつ
前記接着剤の前記平均目付量に対する、前記接着剤の最大目付量の比は、1.3以下である、
電極積層体。 including a plurality of first electrode plates, a plurality of second electrode plates, one or more separators, and an adhesive;
the first electrode plate has a different polarity than the second electrode plate;
The first electrode plate and the second electrode plate are alternately laminated with the separator interposed therebetween,
The adhesive is disposed between the separator and the first electrode plate,
The first electrode plate includes a first active material layer,
the second electrode plate includes a second active material layer,
In plan view,
each of the first active material layer and the second active material layer has a square planar shape,
The first active material layer has a short side and a long side that are smaller than those of the second active material layer,
When the length of the short side of the first active material layer is defined as D and the length of the long side of the first active material layer is defined as L,
The first active material layer includes a first region and a second region,
The first region is separated from each vertex of the first active material layer by 0.4D or more and 0.6D or less in the short side direction and 0.4L or more and 0.6L or less in the long side direction,
The second region is separated from any vertex of the first active material layer by 0.05D or more and less than 0.4D in the short side direction and 0.05L or more and less than 0.4L in the long side direction. cage,
The first region is adhered to the separator by a first adhesive force,
The second region is adhered to the separator by a second adhesive force,
A ratio of the first adhesive force to the second adhesive force is 1 or less,
The ratio of the minimum basis weight of the adhesive to the average basis weight of the adhesive is 0.7 or more, and
The ratio of the maximum basis weight of the adhesive to the average basis weight of the adhesive is 1.3 or less.
electrode laminate.
前記第3領域は、前記短辺方向において、隣接する2つの前記第2領域に挟まれており、
前記第4領域は、前記長辺方向において、隣接する2つの前記第2領域に挟まれており、
前記第3領域および前記第4領域も、前記第2接着力により前記セパレータと接着されている、
請求項1に記載の電極積層体。 In the plan view, the first active material layer further includes a third region and a fourth region,
The third region is sandwiched between two adjacent second regions in the short side direction,
The fourth region is sandwiched between two adjacent second regions in the long side direction,
The third region and the fourth region are also adhered to the separator by the second adhesive force,
The electrode laminate according to claim 1.
前記第2接着力に対する前記第1接着力の比が、0.44から0.91である、
請求項1または請求項2に記載の電極積層体。 In the first electrode plate positioned in the middle in the stacking direction,
wherein the ratio of said first adhesion to said second adhesion is from 0.44 to 0.91;
The electrode laminate according to claim 1 or 2.
前記接着剤の前記平均目付量に対する、前記接着剤の前記最大目付量の比は、1.2以下である、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電極積層体。 A ratio of the minimum basis weight of the adhesive to the average basis weight of the adhesive is 0.5. 8 or more, and the ratio of the maximum basis weight of the adhesive to the average basis weight of the adhesive is 1. is less than or equal to 2 ;
The electrode laminate according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電極積層体。 including 10 or more first electrode plates,
The electrode laminate according to any one of claims 1 to 4.
電池。 Containing the electrode laminate according to any one of claims 1 to 5 and an electrolytic solution,
battery.
および、
積層方向に沿って、前記電極積層体に熱プレスを施すことにより、前記第1電極板と前記セパレータとを接着すること、
を含み、
前記第1電極板と前記セパレータとの間に接着剤が配置され、
前記接着剤の平均目付量に対する、前記接着剤の最小目付量の比は、0.7以上であり、かつ
前記接着剤の前記平均目付量に対する、前記接着剤の最大目付量の比は、1.3以下であり、
前記積層方向と交差する方向から、前記電極積層体が加熱されつつ、前記熱プレスが施され、
前記熱プレスにおいては、熱プレス板が前記電極積層体に押し当てられ、
平面視において、
前記熱プレス板は、四角形状の平面形状を有し、
前記熱プレス板は、中央部と周縁部とを含み、
前記周縁部は、前記中央部を取り囲んでおり、
前記周縁部は、突出部を含み、
前記熱プレス板の厚さ方向において、前記突出部は前記中央部よりも突出しており、
前記突出部は、少なくとも前記周縁部の四隅に配置されており、
前記熱プレスにおいては、前記突出部が前記電極積層体に押し当てられる、
電極積層体の製造方法。 forming an electrode laminate by alternately laminating a first electrode plate and a second electrode plate with a separator sandwiched therebetween;
and,
Adhering the first electrode plate and the separator by applying a hot press to the electrode laminate along the stacking direction;
including
an adhesive is disposed between the first electrode plate and the separator;
The ratio of the minimum basis weight of the adhesive to the average basis weight of the adhesive is 0.7 or more, and
The ratio of the maximum basis weight of the adhesive to the average basis weight of the adhesive is 1.3 or less,
The hot press is applied while the electrode laminate is heated from a direction intersecting the lamination direction ,
In the hot press, a hot press plate is pressed against the electrode laminate,
In plan view,
The hot press plate has a square planar shape,
The hot press plate includes a central portion and a peripheral portion,
The peripheral portion surrounds the central portion,
The peripheral portion includes a protrusion,
In the thickness direction of the hot press plate, the protruding portion protrudes from the central portion,
The protrusions are arranged at least at four corners of the peripheral edge,
In the hot press, the protrusion is pressed against the electrode laminate,
A method for manufacturing an electrode laminate.
前記第2電極板は、第2活物質層を含み、
前記平面視において、
前記第1活物質層および前記第2活物質層の各々は、四角形状の平面形状を有し、
前記第1活物質層は、前記第2活物質層に比して小さい短辺と小さい長辺とを有し、
前記第1活物質層の前記短辺の長さがDと定義され、前記第1活物質層の前記長辺の長さがLと定義される時、
前記第1活物質層は、第1領域と第2領域とを含み、
前記第1領域は、前記第1活物質層の各頂点から、短辺方向に0.4D以上0.6D以下離れ、かつ長辺方向に0.4L以上0.6L以下離れており、
前記第2領域は、前記第1活物質層の任意の前記頂点から、前記短辺方向に0.05D以上0.4D未満離れ、かつ前記長辺方向に0.05L以上0.4L未満離れており、
前記第1領域が、第1接着力により前記セパレータと接着され、かつ
前記第2領域が、第2接着力により前記セパレータと接着されるように、前記熱プレスが施され、
前記第2接着力に対する前記第1接着力の比は、1以下である、
請求項7に記載の電極積層体の製造方法。 The first electrode plate includes a first active material layer,
the second electrode plate includes a second active material layer,
In the planar view,
each of the first active material layer and the second active material layer has a square planar shape,
The first active material layer has a short side and a long side that are smaller than those of the second active material layer,
When the length of the short side of the first active material layer is defined as D and the length of the long side of the first active material layer is defined as L,
The first active material layer includes a first region and a second region,
The first region is separated from each vertex of the first active material layer by 0.4D or more and 0.6D or less in the short side direction and 0.4L or more and 0.6L or less in the long side direction,
The second region is separated from any vertex of the first active material layer by 0.05D or more and less than 0.4D in the short side direction and 0.05L or more and less than 0.4L in the long side direction. cage,
the first region is adhered to the separator with a first adhesive force, and
The heat press is applied so that the second region is adhered to the separator by a second adhesive force,
The ratio of the first adhesive force to the second adhesive force is 1 or less,
The method for manufacturing the electrode laminate according to claim 7.
前記平面視において、
前記周縁部は、端面加熱部を含み、
前記熱プレス板の前記厚さ方向において、前記端面加熱部は前記中央部よりも突出しており、
前記端面加熱部は、前記熱プレス時に、前記積層方向と交差する方向から、前記電極積層体を加熱する、
請求項7に記載の電極積層体の製造方法。 In the hot press, the hot press plate is pressed against the electrode laminate,
In the planar view ,
The peripheral part includes an end face heating part,
In the thickness direction of the hot press plate, the end surface heating portion protrudes from the central portion,
The end face heating unit heats the electrode laminate from a direction intersecting the lamination direction during the hot press.
The method for manufacturing the electrode laminate according to claim 7.
前記ガスは、空気に比して高い熱伝導率を有する、
請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の電極積層体の製造方法。 Gas is supplied around the electrode laminate during the hot pressing,
the gas has a high thermal conductivity compared to air;
The method for manufacturing an electrode laminate according to any one of claims 7 to 9.
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