JP7503040B2 - 二次電池の製造方法 - Google Patents
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Description
-電極体収容工程-
正極活物質としてのLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2と、導電材としてのアセチレンブラック(AB)と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)とを、正極活物質:AB:PVDF=94:3:3の質量比でN-メチルピロリドン(NMP)中でプラネタリミキサを用いて混合し、正極活物質層形成用スラリーを調製した。このスラリーを帯状のアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥した。その後、これをプレスすることにより正極板を作製した。正極活物質層の幅は、28.0cmであった。また、負極活物質としての天然黒鉛(C)と、バインダとしてのスチレンブタジエンラバー(SBR)と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)とを、C:SBR:CMC=98:1:1の質量比においてイオン交換水中で混合して、負極活物質層形成用スラリーを調製した。このスラリーを、帯状の銅箔の両面に塗布し、乾燥した。その後、これをプレスすることにより負極板を作製した。負極活物質層の幅は、28.5cmであった。また、2枚の帯状のセパレータ(PP/PE/PPの三層構造の多孔質ポリオレフィンシート)を用意した。このセパレータの幅は、29.0cmであった。このセパレータは、該セパレータの両表面に接着層が形成されたものであった。接着層は、アルミナ粉末とポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを含む接着層であった。作製した正極板と負極板と用意した2枚のセパレータとを重ね合わせて巻回し、筒状積層体を作製した。この筒状積層体を上記重ね合わせ方向に押しつぶして拉げさせることによって、扁平状の巻回電極体を作製した。作製した巻回電極体の正極板と負極板にそれぞれ電極端子を溶接して取り付けた。これを、注液孔を有する電池ケースに収容した。この電池ケースは、幅が31cmであり、高さが10cmであり、厚みが4cmである、一対の対向する幅広面を有するものであった。
上記のとおり巻回電極体を収容した電池ケースを、チャンバ内に配置した。このチャンバには、真空ポンプ、圧力センサ、およびタイマーが接続されていた。真空ポンプのスイッチをオンにして、10秒間でチャンバ内を4kPa absまで減圧した。かかる減圧状態を、120秒間保持した。
上記第1減圧工程後、減圧された状態の電池ケース内に、該電池ケースの注液孔を介して15秒間で310ccの電解液を注液し、二次電池組立体を作製した。
上記のとおり、電池ケース内に電解液を注液した後、チャンバに設けられたバルブを開栓して、電池ケース内と外部雰囲気とを連通させた。二次電池組立体を、電池ケース内と外部雰囲気とが連通された状態で24時間静置した。
上記24時間静置後、バルブを閉栓した。次いで、真空ポンプのスイッチをオンにして、第1条件によってチャンバ内を減圧した。第1条件は、チャンバ内を10分間で10kPaまで減圧した後、バルブを開栓して1分間静置し、その後、上記減圧および上記静置を3回繰り返す、というものであった。
上記減圧および上記静置を3回繰り返した後、二次電池組立体を、電池ケース内と外部雰囲気とが連通された状態で、巻回電極体への電解液の含浸が完了するまで静置した。上記第1含浸工程開始(すなわち、注液工程直後)から、含浸完了までの時間を表1の該当欄に示す。表1に記載の含浸時間は、第1含浸工程の時間と、第2減圧工程の実施に要した時間と、第2含浸工程の時間との合計時間である。
第1含浸工程において、二次電池組立体を、電池ケース内と外部雰囲気とが連通された状態で36時間静置した。上記36時間の静置後に、第2減圧工程を実施した。それ以外は例1と同様にして本例を実施した。
第1含浸工程において、二次電池組立体を、電池ケース内と外部雰囲気とが連通された状態で12時間静置した。上記12時間の静置後に、第2減圧工程を実施した。それ以外は例1と同様にして本例を実施した。
第1含浸工程において、二次電池組立体を、電池ケース内と外部雰囲気とが連通された状態で1時間静置した。上記1時間の静置後に、第2減圧工程を実施した。それ以外は例1と同様にして本例を実施した。
本例では、第2減圧工程を実施しなかった。それ以外は例1と同様にして本例を実施した。なお、表1の「第2減圧工程」欄における「-」の記載は、本工程の不実施を表している(例6も同じ)。また、本例における含浸工程には第1および第2の区別はない。そのため、表1の「第1含浸工程」欄には、「-」と記載している。また、「含浸時間(時間)」欄の記載は、注液工程直後から含浸完了の判断までの期間を表している。
本例では、第1含浸工程を実施しなかった。注液工程における電池ケースへの電解液の注液直後に、第2条件の第2減圧工程を実施した。第2減圧工程後、第2含浸工程を実施した。それ以外は例1と同様にして本例を実施した。第2条件は、チャンバ内を1000kPaの加圧状態とし、3分間加圧状態を保持し、その後10kPaまで減圧し、10分間減圧状態を保持し、その後、1分間静置し、その後、上記減圧と上記静置とを3回繰り返す、というものであった。
本例では、チャンバ内に、電解液の供給源(電解液貯蔵タンク)から供給された電解液を一時的に貯蔵する電解液一時貯蔵層と、回転盤と、を有する装置を配置した。二次電池組立体を電解液一時貯蔵層に接続した状態で、回転盤上に配置した。この状態で、第1減圧工程を実施した。第1減圧工程では、15秒で1kPaまで減圧し、この減圧状態を60秒間保持した。第1減圧工程後、電池ケース内の減圧状態を保った状態で上記装置の回転盤を回転させた。かかる回転によって、二次電池組立体に約300Gの遠心力が加わった状態にしてから、電解液一時貯蔵層から二次電池組立体への電解液の注液を開始した。電解液の注液を開始してから、チャンバ内を1000kPaに昇圧した。310ccの電解液を、60秒で注液した。注液直後、チャンバ内を外部雰囲気と連通させた。チャンバ内が外部雰囲気と同じ気圧なった直後に、チャンバ内を21.3kPaまで減圧し、その減圧状態を10秒保持した。その後、チャンバ内を外部雰囲気と連通させた。この状態で、第2含浸工程を実施した。第2含浸工程後、回転盤の回転を停止した。なお、本例は、上記特許文献1で開示された製造方法を適宜参照しつつ行った。
第1含浸工程において、二次電池組立体を、電池ケース内と外部雰囲気とが連通された状態で10分静置した。上記10分の静置後に、第2減圧工程を実施した。第2減圧工程では、チャンバ内を10kPaまで減圧し、その減圧状態を10秒保持した。それ以外は例1と同様にして本例を実施した。なお、本例は、上記特許文献2で開示された製造方法を適宜参照しつつ行った。
12 外装体
14 封口体
20 電極体
22 正極板
22a 正極活物質層
22c 正極集電箔
22p 正極保護層
22t 正極タブ
23 正極タブ群
24 負極板
24a 負極活物質層
24c 負極集電箔
26 セパレータ
30 正極端子
40 負極端子
50 正極集電体
60 負極集電体
70 チャンバ
71 真空ポンプ
72 圧力センサ
73 タイマー
74 バルブ
80 配管
100 二次電池
Claims (8)
- 正極板、負極板、および、該正極板と該負極板との間に配置されたセパレータ、を含む電極体と、
電解液と、
前記電極体および前記電解液を収容する電池ケースと、
を備えた二次電池の製造方法であって、
前記電池ケース内に前記電解液を注液する注液工程と、
前記注液工程後の前記電池ケース内を減圧する減圧工程と、
を有しており、
ここで、前記注液工程後、10時間以上経過した後、前記電極体に前記電解液が完全に含浸される前に前記減圧工程を実施する、
製造方法。 - 前記電極体は、帯状の前記正極板と、帯状の前記負極板と、を帯状の前記セパレータを介して巻回した巻回電極体である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記正極板は、正極集電箔と、該正極集電箔上に形成された正極活物質層とを備えており、該正極板の短手方向における前記正極活物質層の幅は、20cm以上である、請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記セパレータの両表面には、接着層が設けられており、
前記接着層によって、前記正極板と前記セパレータとが接着され、前記負極板と前記セパレータとが接着されている、請求項1~3のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記注液工程の前に、前記電池ケース内を絶対圧力で5kPa以下になるまで減圧することを含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記注液後工程後の前記減圧工程において、前記電池ケース内を絶対圧力で5kPa~50kPaになるまで減圧する、請求項1~5のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記注液工程後の前記減圧工程の期間は、100秒以上である、請求項1~6のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記注液工程後の前記減圧工程後、前記電池ケースの内部と外部雰囲気とを連通させた状態で該電池ケースを静置することを包含し、
前記注液工程後の前記減圧工程と、該減圧工程後の前記静置と、は、複数回繰り返される、請求項1~7に記載の製造方法。
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