JPWO2016006420A1 - 蓄電デバイスの製造方法及び電極の製造方法 - Google Patents

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Abstract

切欠部を有し、活物質層を有さない端子部が切欠部に設けられた電極を有する蓄電デバイスを好適に製造し得る方法を提供する。電極２１は、矩形状の集電体２１ａと、端子部２１ｄと、活物質層２１ｂ、２１ｃとを有する。集電体２１ａには、切欠部２１ａ１が設けられている。端子部２１ｄは、集電体２１ａに連続して切欠部２１ａ１から突出している。活物質層２１ｂ、２１ｃは、集電体２１ａの上に設けられている。集電体２１ａを構成するための集電体母材３１の上に、一部が切欠かれた矩形状の活物質層３２を形成し、電極母材３０を作製する。電極母材３０を切断することにより、電極母材３０の活物質層３２が設けられていない部分から構成された端子部２１ｄを有する電極２１を作製する。

Description

本発明は、蓄電デバイスの製造方法及び電極の製造方法に関する。
従来、モバイル機器等を初め、種々の機器に、二次電池等の蓄電デバイスが用いられている。二次電池は、例えば、正極と、負極と、正極及び負極を分離するセパレータと、電解質とを備えている。正極及び負極は、それぞれ、集電体と、集電体の上に設けられた活物質層とを有する。特許文献１には、正極や負極などの電極の製造方法の一例が記載されている。特許文献１に記載の方法では、長尺状の集電体の上に、長手方向に沿って延びるようにストライプ状に活物質層を形成する。その後、活物質層が形成された集電体を幅方向に沿って所定の間隔で切断していく。これにより電極を作製することができる。
特開２００１−３２７９０６号公報
近年、蓄電デバイスを搭載した機器に対する小型化の要求が高まってきている。このため、切欠部を有し、切欠部に端子が設けられた電極が要求される場合もある。一般的に、蓄電デバイスは複数の正極と負極をセパレータを介して積層しているため、複数の正極同士を並列に接続するために、それぞれの正極の集電体に接続用の端子部を構成する必要がある。また、負極の集電体にも同じ理由で接続用の端子部を構成する必要がある。複数の正極の接続用の端子部は正極リード端子に溶接等で固着され、外装の外側に引き出される。同様に、複数の負極の接続用の端子部は負極リード端子に溶接等で固着され、外装の外側に引き出される。よって、特許文献１に記載の方法により、このような集電体に端子部を有する電極を形成しようとすると、活物質層が設けられた端子部を有する電極を作製した後に、端子部上の活物質層を除去する必要がある。従って、切欠部を有し、活物質層を有さない端子部が切欠部に設けられた電極を有する蓄電デバイスを好適に製造し得る方法が求められている。
本発明の主な目的は、切欠部を有し、活物質層を有さない端子部が切欠部に設けられた電極を有する蓄電デバイスを好適に製造し得る方法を提供することにある。
本発明に係る蓄電デバイスの製造方法において、蓄電デバイスは、電極を備える。電極は、矩形状の集電体と、端子部と、活物質層とを有する。集電体には、切欠部が設けられている。端子部は、集電体に連続して切欠部から突出している。活物質層は、集電体の上に設けられている。本発明に係る蓄電デバイスの製造方法では、集電体を構成するための集電体母材の上に、一部が切欠かれた矩形状の活物質層を形成し、電極母材を作製する。電極母材を切断することにより、電極母材の活物質層が設けられていない部分から構成された端子部を有する電極を作製する。
本発明に係る蓄電デバイスの製造方法では、集電体母材の上において、活物質層の切欠かれた部分に別の活物質層を配することが好ましい。
本発明に係る蓄電デバイスの製造方法では、集電体母材の上に複数の活物質層を形成してもよい。その場合、集電体母材の上において、一の活物質層の切欠かれた部分に、一の活物質層と隣り合う別の活物質層を配することが好ましい。
本発明に係る蓄電デバイスの製造方法では、集電体母材の上に複数の活物質層を形成してもよい。その場合、隣り合う活物質層の切欠かれた部分の一部同士が重なるように複数の活物質層を形成することが好ましい。
本発明に係る蓄電デバイスの製造方法では、集電体母材の上に複数の活物質層を連続して形成してもよい。その場合、活物質層の切欠かれた部分が連続して形成された複数の活物質層中に位置するように複数の活物質層を形成してもよい。
本発明に係る蓄電デバイスの製造方法では、活物質層を形成した後に、電極母材をプレスする工程をさらに行ってもよい。
本発明に係る電極の製造方法において、電極は、電極は、矩形状の集電体と、端子部と、活物質層とを有する。集電体は、切欠部が設けられている。端子部は、集電体に連続して切欠部から突出している。活物質層は、集電体の上に設けられている。集電体を構成するための集電体母材の上に、一部が切欠かれた矩形状の活物質層を形成し、電極母材を作製する。電極母材を切断することにより、電極母材の活物質層が設けられていない部分から構成された端子部を有する電極を作製する。
本発明によれば、切欠部を有し、活物質層を有さない端子部が切欠部に設けられた電極を有する蓄電デバイスを好適に製造し得る方法を提供することができる。
図１は、第１の実施形態に係る蓄電デバイスの模式的平面図である。 図２は、第１の実施形態に係る蓄電デバイスの模式的側面図である。 図３は、第１の実施形態に係る蓄電デバイスの一部分の模式的断面図である。 図４は、第１の実施形態における第１の電極の模式的平面図である。 図５は、第１の実施形態における第２の電極の模式的平面図である。 図６は、第１の実施形態における電極母材の模式的平面図である。 図７は、第２の実施形態における電極母材の模式的平面図である。 図８は、第３の実施形態における電極母材の模式的平面図である。 図９は、第４の実施形態における電極母材の模式的平面図である。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る蓄電デバイスの模式的平面図である。図２は、第１の実施形態に係る蓄電デバイスの模式的側面図である。図３は、第１の実施形態に係る蓄電デバイスの一部分の模式的断面図である。
本実施形態では、図１〜図３に示す蓄電デバイス１の製造方法について説明する。まず、本実施形態において製造される蓄電デバイス１の構成について、図１〜図３を参照しながら説明する。
蓄電デバイス１は、例えば、二次電池やコンデンサ等であってもよい。図１及び図２に示すように、蓄電デバイス１は、一部が切欠かれた矩形状の平面視形状を有する。蓄電デバイス１の平面視形状は、略Ｌ字状である。
蓄電デバイス１は、筐体１０を有する。筐体１０は、切欠部１０ａが設けられた矩形状である。筐体１０の切欠部１０ａには、第１の端子電極１１と第２の端子電極１２とが設けられている。
筐体１０の内部には、第１の電極２１と、第２の電極２２と、セパレータ２３とが設けられている（図３を参照）。第１の電極２１は、第１の集電体２１ａと、第１の活物質層２１ｂ、２１ｃとを有する。第１の集電体２１ａの一方面の上に第１の活物質層２１ｂが設けられており、他方面の上に第２の活物質層２１ｃが設けられている。第２の電極２２は、第２の集電体２２ａと、第２の活物質層２２ｂ、２２ｃとを有する。第２の集電体２２ａの一方面の上に第２の活物質層２２ｂが設けられており、他方面の上に第２の活物質層２２ｃが設けられている。蓄電デバイス１では、複数の第１の電極２１と、複数の第２の電極２２とが交互にセパレータ２３を介して積層されている。
第１の電極２１と第２の電極２２とのうちの一方が正極を構成しており、他方が負極を構成している。正極を構成している方の集電体は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等により構成することができる。負極を構成している集電体は、例えば、銅や銅合金等により構成することができる。正極活物質としては、例えば、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２、ＬｉＦｅＰＯ４、活性炭等を用いることができる。負極活物質としては、例えば、グラファイト、ハードカーボン、ソフトカーボン、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、Ｓｉ、Ｓｉ酸化物、Ｓｎ、Ｓｎ酸化物等を用いることができる。
図４は、第１の実施形態における第１の電極２１の模式的平面図である。図５は、第１の実施形態における第２の電極２２の模式的平面図である。図４及び図５並びに後述する図６〜図９において、活物質層が形成された部分にハッチングを附して示している。
図４に示すように、第１の集電体２１ａは、筐体１０に沿った形状を有している。第１の集電体２１ａは、矩形状の切欠部２１ａ１が設けられた矩形状である。第１の集電体２１ａには、端子部２１ｄが接続されている。端子部２１ｄは、切欠部２１ａ１から突出している。端子部２１ｄの上には、第１の活物質層２１ｂ、２１ｃは設けられていない。
図５に示すように、第２の集電体２２ａは、筐体１０に沿った形状を有している。第２の集電体２２ａは、矩形状の切欠部２２ａ１が設けられた矩形状である。第２の集電体２２ａには、端子部２２ｄが接続されている。端子部２２ｄは、切欠部２２ａ１から突出している。端子部２２ｄの上には、第２の活物質層２２ｂ、２２ｃは設けられていない。
次に、蓄電デバイス１の製造方法について説明する。
大略的には、第１及び第２の電極２１，２２と、セパレータ２３とを準備する。第１の電極２１と第２の電極２２とをセパレータ２３を介して積層し、積層体を得る。この積層体を電解質と共に筐体１０に収容する。その後、端子電極１１，１２を形成することにより蓄電デバイス１を完成させることができる。
次に、電極２１，２２の製造方法について、主として図６を参照しながら説明する。ここでは、第１の電極２１の製造方法を例に挙げて説明する。第２の電極２２は、第１の電極２１の製造方法と実質的に同様の方法により製造することができる。
まず、集電体２１ａを構成するための集電体母材３１（図６を参照）を用意する。集電体母材３１の両面の上に、一部が切欠かれた矩形状の活物質層３２を形成する。これにより、集電体母材３１と活物質層３２とを有する電極母材３０を作製する。本実施形態では、活物質層３２を複数マトリクス状に形成する。複数の活物質層３２は、隣り合う活物質層３２同士が連続するように形成する。
活物質層３２の形成方法は、特に限定されない。活物質層３２は、例えば、スクリーン印刷法やグラビア印刷法等の各種印刷法により形成することができる。
次に、活物質層３２と集電体母材３１との積層体からなる電極母材３０を、厚み方向に沿ってプレスする。これにより、活物質層３２と集電体母材３１との密着強度を向上することができる。
次に、カットラインＬに沿って電極母材３０を切断する。これにより、電極母材３０の活物質層３２が設けられていない部分から構成された端子部２１ｄを有する第１の電極２１を作製することができる。
なお、集電体母材３１は、例えば長尺状であってもよい。その場合は、ロールトゥーロール法により電極２１，２２を形成してもよい。また、集電体母材３１は、シート状であってもよい。
以上のように、本実施形態では、一部が切欠かれた形状の活物質層３２を形成する。このため、電極母材３０の活物質層３２が設けられていない部分から端子部２１ｄを形成することができる。従って、例えば、ストライプ状の活物質層が設けられた電極母材を用いる場合とは異なり、端子部の上に設けられた活物質層を除去する必要が必ずしもない。このため、電極２１，２２を容易に作製することができる。
ところで、電極母材３０をプレスする工程においては、展延性を有する金属により構成された集電体母材３１が延伸される。翻字し形態では、一部が切欠かれた形状の活物質層３２を形成する。このため、活物質層３２に、幅が相互に異なる部分が生じる。プレス時において、活物質層３２の幅広の部分に加わる圧力は低くなる一方、幅狭の部分に加わる圧力は高くなる。このため、集電体母材３１の延伸むらが生じやすい。よって、複数の活物質層３２が連続して設けられていることが好ましい。また、活物質層３２の切欠かれた部分３２ａが、連続して設けられた活物質層３２中に位置するように、複数の活物質層３２を形成することが好ましい。
以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態における電極母材の模式的平面図である。
図７に示すように、第２の実施形態では、集電体母材３１の上において、活物質層３２の切欠部３２ａに別の活物質層３３を設ける。このようにすることにより、集電体母材３１に加わる圧力むらを小さくできる。従って、電極母材３０のプレス工程において生じる集電体母材３１の延伸むらをさらに小さくすることができる。
なお、本実施形態では、別の活物質層３３と活物質層３２とは連続して設けられている。このため、集電体母材３１の端子部２１ｄを構成する部分及びその周辺部を除いた部分の全体に活物質層３２，３３が設けられる。
（第３及び第４の実施形態）
図８は、第３の実施形態における電極母材の模式的平面図である。図９は、第４の実施形態における電極母材の模式的平面図である。
第１の実施形態では、複数の活物質層３２を同一方向を向くようにマトリクス状に形成する例について説明した。但し、本発明は、これに限定されない。
例えば、図８に示すように、隣り合う４つの活物質層３２の切欠部３２ａが連続するように複数の活物質層３２を形成してもよい。
例えば、図９に示すように、隣り合う２つの活物質層３２の切欠部３２ａの一部同士が重なるように複数の活物質層３２を形成してもよい。そうすることにより、集電体母材３１の廃棄部分を少なくすることができる。従って、電極２１，２２の製造コストを低減することができる。
１ 蓄電デバイス
１０ 筐体
１０ａ，２１ａ１，２２ａ１，３２ａ 切欠部
１１ 第１の端子電極
１２ 第２の端子電極
２１ 第１の電極
２１ａ 第１の集電体
２１ｂ，２１ｃ 第１の活物質層
２１ｄ，２２ｄ 端子部
２２ 第２の電極
２２ａ 第２の集電体
２２ｂ，２２ｃ 第２の活物質層
２３ セパレータ
３０ 電極母材
３１ 集電体母材

Claims (7)

  1. 切欠部が設けられた矩形状の集電体と、前記集電体に連続して前記切欠部から突出する端子部と、前記集電体の上に設けられた活物質層とを有する電極を備える蓄電デバイスの製造方法であって、
    前記集電体を構成するための集電体母材の上に、一部が切欠かれた矩形状の活物質層を形成し、電極母材を作製する工程と、
    前記電極母材を切断することにより、前記電極母材の前記活物質層が設けられていない部分から構成された端子部を有する前記電極を作製する工程と、
    を備える、蓄電デバイスの製造方法。
  2. 前記集電体母材の上において、前記活物質層の切欠かれた部分に別の活物質層を配する、請求項１に記載の蓄電デバイスの製造方法。
  3. 前記集電体母材の上に複数の前記活物質層を形成し、
    前記集電体母材の上において、一の前記活物質層の切欠かれた部分に、前記一の活物質層と隣り合う別の活物質層を配する、請求項２に記載の蓄電デバイスの製造方法。
  4. 前記集電体母材の上に複数の前記活物質層を形成し、
    隣り合う前記活物質層の前記切欠かれた部分の一部同士が重なるように前記複数の活物質層を形成する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電デバイスの製造方法。
  5. 前記集電体母材の上に複数の前記活物質層を連続して形成し、
    前記活物質層の前記切欠かれた部分が前記連続して形成された複数の活物質層中に位置するように前記複数の活物質層を形成する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電デバイスの製造方法。
  6. 前記活物質層を形成した後に、前記電極母材をプレスする工程をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電デバイスの製造方法。
  7. 切欠部が設けられた矩形状の集電体と、前記集電体に連続して前記切欠部から突出する端子部と、前記集電体の上に設けられた活物質層とを有する電極の製造方法であって、
    前記集電体を構成するための集電体母材の上に、一部が切欠かれた矩形状の活物質層を形成し、電極母材を作製する工程と、
    前記電極母材を切断することにより、前記電極母材の前記活物質層が設けられていない部分から構成された端子部を有する前記電極を作製する工程と、
    を備える、電極の製造方法。
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