WO2015016008A1 - 二次電池の製造方法 - Google Patents

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WO2015016008A1
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electrolyte
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直之 岩田
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Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社
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    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
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    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a secondary battery.
  • the secondary battery has a configuration in which a laminate in which electrodes (a positive electrode and a negative electrode) are laminated via a separator is housed in an outer package together with an electrolytic solution.
  • the exterior body is configured by covering the laminate with a laminate film and bonding the outer peripheral portion of the laminate film.
  • Patent Document 1 discloses a method of injecting an electrolytic solution into such an exterior body. Specifically, a part of the outer peripheral portion of the laminate film sandwiching the laminate is left as a liquid injection port without being bonded to each other, and the laminate film is substantially sealed except for the liquid injection port. In a state where is held between the pressure plates, the electrolytic solution is intermittently injected from the liquid injection port using a needle syringe. The electrolyte injected into the exterior body is impregnated in the electrode.
  • a high dielectric electrolyte is used for a secondary battery with a high operating voltage.
  • High dielectric electrolytes generally tend to be highly viscous, and high viscosity electrolytes are difficult to impregnate electrodes. If the electrode is impregnated with an electrolyte solution, a part of the electrolyte composition (for example, lithium metal) is deposited on the electrode surface, resulting in a decrease in electrochemical characteristics such as a large capacity deterioration due to the use of a secondary battery. Occurs.
  • an object of the present invention is to solve the above-described problems and provide a method for manufacturing a secondary battery that can satisfactorily impregnate an electrode even with a highly viscous electrolyte.
  • the method for manufacturing a secondary battery in which a laminate in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator according to the present invention is accommodated in an exterior body together with an electrolytic solution is provided inside the exterior body in which the laminate is accommodated.
  • the electrode can be satisfactorily impregnated with the electrolytic solution, and precipitation of impurities on the electrode and deterioration of electrochemical characteristics can be suppressed.
  • FIG. 4 is an enlarged plan view showing a process following FIG. 3 of the method for manufacturing a secondary battery of the present invention.
  • FIG. 3 shows the process following FIG. 3 of the method for manufacturing a secondary battery of the present invention.
  • FIG. 3 shows the process following FIG. 3 of the method for manufacturing a secondary battery of the present invention.
  • FIG. 3 shows the process following FIG. 3 of the method for manufacturing a secondary battery of the present invention.
  • FIG. 3 shows the process following FIG. 3 of the method for manufacturing a secondary battery of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the state of penetration of the electrolytic solution according to the present invention, in which the pressure torque applied to the exterior body is different from the state shown in FIGS. 7a to 7c.
  • FIG. 1 The exterior body 5 of this embodiment is composed of a pair of laminate films 5a and 5b. Specifically, laminate films 5a and 5b positioned above and below so as to sandwich the laminate 4 are bonded to each other at the outer peripheral portion. The laminate films 5a and 5b are bonded and sealed by a method such as welding.
  • the electrolyte solution 6 is impregnated in the positive electrode 1 and the negative electrode 2 of the laminated body 4 accommodated in the exterior body 5 made of the laminate films 5a and 5b.
  • the exterior body 5 it is also possible to form the exterior body 5 by bending a long laminate film to cover the laminate 4 and joining the outer peripheral portions of the folded laminate film together.
  • the coated negative electrode 2 is alternately laminated via the separator 3 to form a laminate 4.
  • the number of layers of the positive electrode 1 and the negative electrode 2 to be stacked is determined according to the use of the secondary battery.
  • a pair of laminate films 5 a and 5 b are arranged so as to sandwich the laminate 4, and the laminate films 5 a and 5 b are overlapped on the outside of the laminate 4. And the outer peripheral part of the laminated film 5a, 5b which overlaps is mutually joined by welding etc. except the part used as the liquid injection port 7 (refer FIG. 4).
  • a pair of electrode terminals 9 and 10 are connected to the positive electrode 1 and the negative electrode 2, respectively, and extend to the outside of the exterior body 5. Accordingly, the laminate films 5a and 5b are not directly welded to each other in the portion through which the electrode terminals 9 and 10 pass. However, the laminate films 5a and 5b are firmly bonded around the electrode terminals 9 and 10 to be sealed substantially without a gap. For convenience, the electrode terminals 9 and 10 are omitted in FIGS.
  • the electrolytic solution 6 is injected from the liquid injection port 7 into the exterior body 5 in a state where the laminated body 4 is accommodated in the sealed exterior body 5 except for the liquid injection port 7. Is done.
  • injection of the electrolytic solution 6 is schematically indicated by arrows.
  • This electrolytic solution pouring step is performed in a plurality of times (in this embodiment, twice).
  • the electrolyte 6 in an amount of less than 80% (for example, 50%) of the total amount of the electrolyte 6 necessary for the secondary battery is injected into the exterior body 5 from the injection port 7.
  • the remaining amount of the electrolyte solution 6 is again injected into the exterior body 5 from the injection port 7 as the second electrolyte solution injection step.
  • This electrolytic solution injection step may be performed using a needle syringe (not shown) similar to that of Patent Document 1. However, instead of intermittently dropping (instilling) the electrolyte solution as in Patent Document 1, a desired amount of the electrolyte solution 6 is injected all at once.
  • the unbonded portions of the outer peripheral portions of the laminate films 5a and 5b are joined to each other by welding or the like so as to seal the liquid injection port 7 of the outer package 5 containing the laminate 4 and the electrolyte 6. Thereby, the outer package 5 is sealed over the entire circumference.
  • the exterior body 5 is sandwiched by the pressing jig 8 and left in a pressurized state. In this embodiment, it is allowed to stand for 12 hours or more, preferably about 24 hours. As a result, the active material of the positive electrode 1 and the negative electrode 2 is sufficiently impregnated with the electrolytic solution 6, and precipitation of a substance (lithium or the like) on the negative electrode 2 and a decrease in electrical characteristics such as a decrease in capacity are suppressed.
  • the exterior body 5 is sandwiched and held by the pressing jig 8 in a standing state. However, the exterior body 5 may be sandwiched and held by the pressing jig 8 sideways.
  • the electrolytic solution injection step is performed in one step without dividing it into a plurality of times, and the entire amount of the electrolytic solution 6 is injected at once, and the penetration state of the electrolytic solution 6 after being left for about 24 hours without being pressurized is shown.
  • the whitish portion on the outer periphery shows a state in which the electrolytic solution 6 has permeated and is impregnated in the positive electrode 1 and the negative electrode 2.
  • the dark portion at the center indicates a state in which the electrolytic solution 6 does not penetrate and the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are not impregnated. At this time, the impregnation area ratio was very small at 48.4%.
  • FIG. 7a shows a state of being left for about 24 hours at a pressure torque of 3.1 N ⁇ m, and the impregnation area ratio at this time was 85.8%.
  • FIG. 7b shows a state of being allowed to stand for about 24 hours at a pressure torque of 3.6 N ⁇ m, and the impregnation area ratio at this time was 86.6%.
  • FIG. 7a shows a state of being left for about 24 hours at a pressure torque of 3.1 N ⁇ m, and the impregnation area ratio at this time was 85.8%.
  • FIG. 7b shows a state of being allowed to stand for about 24 hours at a pressure torque of 3.6 N ⁇ m, and the impregnation area ratio at this time was 86.6%.
  • FIG. 7c shows a state in which the pressure torque of 4.1 N ⁇ m was left for about 24 hours, and the impregnation area ratio at this time was 89.9%.
  • FIG. 7d shows a state of being allowed to stand for about 24 hours at a pressure torque of 4.6 N ⁇ m, and the impregnation area ratio at this time was 97.0%. From this result, the impregnation area ratio increased when the pressurizing torque was 3.1 N ⁇ m, 3.6 N ⁇ m, and 4.1 N ⁇ m, but it was not always sufficient. On the other hand, when the pressure torque was 4.6 N ⁇ m, a sufficient impregnation area ratio was obtained. However, the laminate films 5a and 5b had indentations, which hindered practical use. This is thought to be because the holding jig 8 was too tightly clamped.
  • FIG. 8 shows the result of performing the electrolytic solution injection process in two steps and then leaving it for about 18 hours without applying pressure.
  • the impregnation area ratio was 89.1%, which was insufficient.
  • the laminate 4 is configured to accommodate the positive electrode 1 or the negative electrode 2 inside a bag-like separator 3 as schematically shown in FIG. 10a.
  • the sheet-like separators 3 that are independent from each other may be superposed on the positive electrode 1 and the negative electrode 2.
  • a sufficient impregnation area ratio of 95.8% was obtained by performing pressurizing and holding the electrolyte solution divided into a plurality of times as described above.
  • a higher impregnation area ratio of 99.5% was achieved by the same method (see FIG. 12).
  • the impregnation area ratio is 47.2% as shown in FIG. 11a when the electrolyte is injected and pressurized and left for a short time (for example, 4 hours). It was.
  • an independent sheet-like separator 3 as shown in FIG. 11b, an impregnation area ratio of 71.9% was obtained when left standing for 4 hours while being pressurized.
  • the impregnation proceeds well in a short time after injecting the electrolyte as shown in FIG.
  • the amount of gas remaining inside 4 is small, and the time required for penetration of the electrolyte 6 can be shortened.
  • the positive electrode active material of the positive electrode 1 of the present invention for example, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNi (1-x) CoO 2 , LiNi x (CoAl) (1-x) O 2 , Li 2 MO 3 —LiMO 2 Layered oxide materials such as LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiMn 2 O 4 , LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 , LiMn (2-x) M x O 4 Spinel materials such as LiMPO 4 , olivine materials such as Li 2 MPO 4 F, fluoride olivine materials such as Li 2 MSiO 4 F, and vanadium oxide materials such as V 2 O 5 . One of them, or a mixture of two or more of them can be used.
  • Examples of the negative electrode active material include carbon materials such as graphite, amorphous carbon, diamond-like carbon, fullerene, carbon nanotube, and carbon nanohorn, lithium metal materials, alloy materials such as silicon and tin, Nb 2 O 5 and TiO 2. These oxide-based materials or composites thereof can be used.
  • a binder, a conductive aid, and the like can be added as appropriate to the positive electrode active material and the negative electrode active material.
  • a conductive aid one type of carbon black, carbon fiber, graphite, or the like, or a combination of two or more types can be used. Can be used.
  • the binder polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, carboxymethylcellulose, modified acrylonitrile rubber particles, and the like can be used.
  • the positive electrode current collector aluminum, stainless steel, nickel, titanium, or an alloy thereof can be used, and aluminum is particularly preferable.
  • As the negative electrode current collector copper, stainless steel, nickel, titanium, or an alloy thereof can be used.
  • the electrolyte 6 includes cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate, butylene carbonate, ethyl methyl carbonate (EMC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC). ) And other organic solvents such as chain carboxylates, aliphatic carboxylic acid esters, ⁇ -lactones such as ⁇ -butyrolactone, chain ethers, and cyclic ethers. The above mixture can be used and the lithium salt which melt
  • cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate, butylene carbonate, ethyl methyl carbonate (EMC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC).
  • organic solvents such as chain carboxylates, aliphatic carboxylic acid est
  • the resin component of the separator 3 examples include a porous film, a woven fabric, and a nonwoven fabric.
  • a polyolefin resin such as polypropylene or polyethylene, a polyester resin, an acrylic resin, a styrene resin, or a nylon resin can be used.
  • a polyolefin-based microporous membrane is preferable because of its excellent ion permeability and performance of physically separating the positive electrode and the negative electrode.
  • the separator 3 may be formed with a layer containing inorganic particles, and examples of the inorganic particles include insulating oxides, nitrides, sulfides, carbides, etc. It is preferable to contain TiO 2 or Al 2 O 3 . In terms of improving the impregnation property of the electrolytic solution 6, it is preferable to select a material that reduces the contact angle between the electrolytic solution 6 and the separator 3.
  • the laminate films 5a and 5b constituting the exterior body 5 those in which a resin layer is provided on the front and back surfaces of a metal layer serving as a base material can be used.
  • a metal layer having a barrier property such as prevention of leakage of electrolyte solution or entry of moisture from the outside can be selected, and aluminum, stainless steel, or the like can be used.
  • a heat-fusible resin layer such as a modified polyolefin is provided.
  • the heat-sealing resin layers of the laminate films 5a and 5b are opposed to each other, and the outer container is formed by heat-sealing the periphery of the portion that houses the electrode laminate.
  • a resin layer such as a nylon film or a polyester film can be provided on the surface of the exterior body that is the surface opposite to the surface on which the heat-fusible resin layer is formed.
  • the present invention is useful for the production of an electrode of a lithium ion secondary battery and the production of a lithium ion secondary battery using the electrode, but it is also effective when applied to a secondary battery other than a lithium ion battery.

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Abstract

　正極１と負極２がセパレータ３を介して積層された積層体４が、電解液６とともに外装体５の内部に収容されている二次電池の製造方法が、積層体４が収容された外装体５の内部に電解液６を注入する工程と、積層体４と電解液６とを収容した外装体５の外周部を封止する工程と、積層体４と電解液６とを収容して外周部が全周にわたって封止された外装体５を加圧状態で保持する工程と、を含む。それにより、高粘度の電解液であっても電極に良好に含浸させることができる。

Description

二次電池の製造方法
　本発明は二次電池の製造方法に関する。
　二次電池は、電極（正極および負極）がセパレータを介して積層されてなる積層体が、電解液とともに外装体に収容された構成を有している。外装体は、ラミネートフィルムによって積層体を覆い、ラミネートフィルムの外周部を接合することによって構成されている。
　特許文献１には、このような外装体の内部に電解液を注入する方法が開示されている。具体的には、積層体を挟み込んだラミネートフィルムの外周部の一部を互いに接合せずに注液口として残しておき、積層体を挟み込み注液口以外は実質的に封止されたラミネートフィルムを押さえ板で挟持した状態で、ニードルシリンジを用いて注液口から断続的に電解液を注入する。外装体内に注入された電解液は、電極に含浸される。
特開２００９－１４６６０２号公報
　動作電圧が高い二次電池では高誘電性の電解液が用いられる。高誘電性の電解液は一般に高粘度となる傾向があり、高粘度の電解液は電極に含浸されにくい。電極の電解液含浸状態が悪いと、電解液の組成の一部（例えばリチウム金属）が電極表面に析出することで、二次電池の使用に伴う容量劣化が大きくなるなどの電気化学特性の低下が生じる。
　そこで本発明の目的は、前記した課題を解決し、高粘度の電解液であっても電極に良好に含浸させることができる二次電池の製造方法を提供することにある。
　本発明の、正極と負極がセパレータを介して積層された積層体が、電解液とともに外装体の内部に収容されている二次電池の製造方法は、積層体が収容された外装体の内部に電解液を注入する工程と、積層体と電解液を収容した外装体の外周部を封止する工程と、積層体と電解液とを収容して外周部が全周にわたって封止された外装体を加圧状態で保持する工程と、を含む。
　本発明によると、電解液を電極に良好に含浸させることができ、電極への不純物の析出や電気化学特性の低下を抑えることができる。
本発明の積層型の二次電池の基本構造を表す概略断面図である。 本発明の二次電池の製造方法の工程を示す拡大平面図である。 本発明の二次電池の製造方法の図２に続く工程を示す拡大平面図である。 本発明の二次電池の製造方法の図３に続く工程を示す拡大平面図である。 本発明の二次電池の製造方法の図４に続く工程を示す斜視図である。 比較例による電解液の浸透状態を模式的に示す断面図である。 本発明による電解液の浸透状態を模式的に示す断面図である。 図７ａに示す状態とは外装体に加える加圧トルクが異なる、本発明による電解液の浸透状態を模式的に示す断面図である。 図７ａ，７ｂに示す状態とは外装体に加える加圧トルクが異なる、本発明による電解液の浸透状態を模式的に示す断面図である。 図７ａ～７ｃに示す状態とは外装体に加える加圧トルクが異なる、本発明による電解液の浸透状態を模式的に示す断面図である。 電解液注入工程を２回に分けて行って加圧していない比較例の電解液の浸透状態を模式的に示す断面図である。 電解液注入工程を２回に分けて行って加圧した本発明の電解液の浸透状態を模式的に示す断面図である。 長尺のセパレータを折り曲げて袋状にして電極を収納した構成の積層体を示す概略図である。 独立したシート状のセパレータを用いた構成の積層体を示す概略図である。 図１０ａの積層体を含む二次電池の、電解液注入から４時間経過後の電解液の浸透状態を模式的に示す断面図である。 図１０ｂの積層体を含む二次電池の、電解液注入から４時間経過後の電解液の浸透状態を模式的に示す断面図である。 比較例および本発明の含浸面積率を示すグラフである。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
　まず、本発明において製造される二次電池の基本構造について説明する。図１に示すように、２種類の電極（正極１および負極２）がセパレータ３を介して積層されて積層体４が構成されている。そして、この積層体４が外装体５内に収容されている。本実施形態の外装体５は１対のラミネートフィルム５ａ，５ｂからなる。具体的には、積層体４を挟み込むように上下に位置するラミネートフィルム５ａ，５ｂが、外周部において互いに接合されている。ラミネートフィルム５ａ，５ｂ同士は、溶着等の方法で接合されて封止されている。このようにしてラミネートフィルム５ａ，５ｂからなる外装体５内に収容されている積層体４の正極１および負極２には、電解液６が含浸されている。なお、長尺の１枚のラミネートフィルムを折り曲げて積層体４を覆い、折り重なったラミネートフィルムの外周部を互いに接合することによって外装体５を形成することも可能である。
　この二次電池の製造方法について説明する。まず、図２に示すように、正極集電体１ａの両面（または片面）に正極活物質１ｂが塗布された正極１と、負極集電体２ａの両面（または片面）に負極活物質２ｂが塗布された負極２とを、セパレータ３を介して交互に積層して積層体４を構成する。積層する正極１および負極２の層数は、二次電池の用途等に応じて決められる。
　次に、図３に示すように、積層体４を挟み込むように１対のラミネートフィルム５ａ，５ｂを配置し、積層体４の外側においてラミネートフィルム５ａ，５ｂを互いに重ね合わせる。そして、注液口７（図４参照）とする部分を除いて、重なり合うラミネートフィルム５ａ，５ｂの外周部分を溶着等により互いに接合する。１対の電極端子９，１０が正極１および負極２にそれぞれ接続され、外装体５の外側に延出している。従って、電極端子９，１０が通過する部分は、ラミネートフィルム５ａ，５ｂ同士は直接溶着されない。しかし、電極端子９，１０の周囲でラミネートフィルム５ａ，５ｂ同士が強固に接合されることにより、実質的に隙間なく封止される。なお、便宜上、図２，３では電極端子９，１０を省略している。
　図４に示すように、注液口７を除いて封止された外装体５の内部に積層体４が収容された状態で、注液口７から外装体５の内部に電解液６が注入される。図４では電解液６の注入を矢印で模式的に示している。この電解液注液工程は複数回（本実施形態では２回）に分けて実施される。１回目の電解液注入工程では、二次電池に必要な電解液６の総量の８０％未満（例えば５０％）の量の電解液６が、注液口７から外装体５の内部に注入される。そして、１回目の電解液注入工程が終わった後に、２回目の電解液注入工程として、再び注入口７から外装体５の内部に残りの量の電解液６が注入される。この電解液注入工程は、特許文献１と同様なニードルシリンジ（図示せず）を用いて行ってもよい。ただし、特許文献１のように電解液の断続的な滴下（点滴）を行うのではなく、所望の量の電解液６を一気に注入する。
　積層体４と電解液６を収容した外装体５の注液口７を封止するように、ラミネートフィルム５ａ，５ｂの外周部同士の未接合部分を溶着等により互いに接合する。それによって、外装体５は全周に亘って封止される。
　それから、図５に示すように、この外装体５を押さえ治具８によって挟持して加圧した状態で放置する。本実施形態では１２時間以上、好ましくは２４時間程度放置する。その結果、正極１および負極２の活物質に電解液６が十分に含浸され、負極２への物質（リチウム等）の析出や、容量低下などの電気特性低下が抑えられる。図５では外装体５を立てた状態で押さえ治具８によって挟み込んで保持しているが、外装体５を横にして押さえ治具８によって挟み込んで保持してもよい。
　このような本発明の作用効果について、具体的な実験例に基づいて詳細に説明する。
　比較例として、電解液注入工程を複数回に分けずに１回の工程で行い、電解液６の全量を一気に注入し、加圧することなく約２４時間放置した後の電解液６の浸透状態を図６に示す。外周の白っぽい部分は、電解液６が浸透して正極１および負極２に含浸された状態を示している。中央の黒っぽい部分は、電解液６が浸透せず正極１および負極２に含浸されていない状態を示している。この時の含浸面積率は４８．４％と非常に小さかった。
　次に、電解液注入工程を複数回に分けずに１回の工程で行い、電解液６の全量を一気に注入し、加圧しながら約２４時間放置した後の電解液６の浸透状態を図７ａ～７ｄに示す。図７ａは３．１Ｎ・ｍの加圧トルクで約２４時間放置した状態を示しており、このときの含浸面積率は８５．８％であった。図７ｂは３．６Ｎ・ｍの加圧トルクで約２４時間放置した状態を示しており、このときの含浸面積率は８６．６％であった。図７ｃは４．１Ｎ・ｍの加圧トルクで約２４時間放置した状態を示しており、このときの含浸面積率は８９．９％であった。図７ｄは４．６Ｎ・ｍの加圧トルクで約２４時間放置した状態を示しており、このときの含浸面積率は９７．０％であった。この結果を見ると、加圧トルクが３．１Ｎ・ｍ，３．６Ｎ・ｍ，４．１Ｎ・ｍの場合には含浸面積率が高くなったものの、必ずしも十分ではなかった。これに対し、加圧トルクが４．６Ｎ・ｍの場合には十分な含浸面積率が得られた。ただし、ラミネートフィルム５ａ，５ｂに圧痕が生じており、実用に支障をきたすものであった。これは、押さえ治具８によって強く挟みつけ過ぎたからであると考えられる。
　一方、図８には、電解液注入工程を２回に分けて行い、その後に加圧せずに約１８時間放置した結果を示している。この場合の含浸面積率は８９．１％と不十分であった。
　そこで、電解液注入を複数回（例えば２回）に分けて実行した後に、加圧トルク３．６Ｎ・ｍで加圧して約２４時間放置したところ、９５．８％という十分な含浸面積率が得られた。その状態を図９に示している。この例では、加圧トルクが高すぎないため、ラミネートフィルム５ａ，５ｂに圧痕は生じなかった。すなわち、非常に良好な結果が得られた。
　この積層体４は、図１０ａに模式的に示すように、袋状のセパレータ３の内部に正極１または負極２を収納する構成である。しかし、図１，１０ｂに示すように、互いに独立したシート状のセパレータ３を正極１および負極２と重ね合わせた構成にすることもできる。袋状のセパレータ３を用いる場合、前記した通り複数回に分けて電解液注入を実行した後に加圧して保持することにより、９５．８％という十分な含浸面積率が得られた。独立したシート状のセパレータ３を用いる場合、同様な方法で９９．５％というさらに高い含浸面積率が達成された（図１２参照）。また、袋状のセパレータ３を用いる場合には、電解液を注入して加圧しながら短時間（例えば４時間）放置した時点で、図１１ａに示すように含浸面積率が４７．２％であった。それに対して、独立したシート状のセパレータ３を用いる場合には、図１１ｂに示すように、加圧しながら４時間放置した時点で７１．９％の含浸面積率が得られた。このように、図１，１０ｂに示すような独立したシート状のセパレータ３を用いる構成では、図１１ｂに示すように電解液を注入してから短時間で含浸が良好に進行するので、積層体４の内部に残留する気体の量が少なく、電解液６の浸透に要する時間が短くてすむ。
　これらの結果から、図１２に示すように、積層体４と電解液６を収容した外装体５の全周を封止した後に、加圧しながら放置することで、高い含浸面積率が得られることがわかった。さらに、電解液注入工程を複数回に分けて行えば、さほど高い加圧トルクは必要ないので、ラミネートフィルムの圧痕の発生は抑えられる。すなわち、電解液注入工程を複数回に分けて行うことと、注入後に外装体を加圧しながら放置することによって、高い含浸面積率（例えば９０％以上）と、ラミネートフィルムの圧痕防止の効果が両立できる。そして、袋状のセパレータ３を用いるよりも、独立したシート状のセパレータ３を用いる方がより良好な含浸性が得られる。
　なお、本発明の正極１の正極活物質としては、例えばＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉ（１－ｘ）ＣｏＯ２、ＬｉＮｉｘ（ＣｏＡｌ）（１－ｘ）Ｏ２、Ｌｉ２ＭＯ３－ＬｉＭＯ２、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２などの層状酸化物系材料や、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＭｎ１．５Ｎｉ０．５Ｏ４、ＬｉＭｎ（２－ｘ）ＭｘＯ４などのスピネル系材料、ＬｉＭＰＯ４などのオリビン系材料、Ｌｉ２ＭＰＯ４Ｆ、Ｌｉ２ＭＳｉＯ４Ｆなどのフッ化オリビン系材料、Ｖ２Ｏ５などの酸化バナジウム系材料などが挙げられ、これらのうちの１種、または２種以上の混合物を使用することができる。
　負極活物質としては黒鉛、非晶質炭素、ダイヤモンド状炭素、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンなどの炭素材料や、リチウム金属材料、シリコンやスズなどの合金系材料、Ｎｂ２Ｏ５やＴｉＯ２などの酸化物系材料、あるいはこれらの複合物を用いることができる。
　正極活物質および負極活物質には結着剤や導電助剤等を適宜加えることができ、導電助剤としては、カーボンブラック、炭素繊維または黒鉛などのうちの１種、または２種以上の組み合せを用いることができる。また、結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、カルボキシメチルセルロース、変性アクリロニトリルゴム粒子などを用いることができる。
　正極集電体としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金等を用いることができ、特にアルミニウムが好ましい。負極集電体としては、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、またはこれらの合金を用いることができる。
　また、電解液６としては、エチレンカーボネイト、プロピレンカーボネイト、ビニレンカーボネイト、ブチレンカーボネイト等の環状カーボネイト類や、エチルメチルカーボネイト（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネイト（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネイト（ＤＭＣ）、ジプロピルカーボネイト（ＤＰＣ）等の鎖状カーボネイト類や、脂肪族カルボン酸エステル類や、γ－ブチロラクトン等のγ－ラクトン類や、鎖状エーテル類、環状エーテル類、などの有機溶媒のうちの１種、または２種以上の混合物を使用することができ、これらの有機溶媒に溶解するリチウム塩を溶解させることができる。
　セパレータ３の樹脂成分としては、多孔膜、織布、不織布等があげられ、例えばポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、またはナイロン樹脂等を用いることができる。特にポリオレフィン系の微多孔膜は、イオン透過性と、正極と負極とを物理的に隔離する性能に優れているため好ましい。また、必要に応じて、セパレータ３には無機物粒子を含む層を形成してもよく、無機物粒子としては、絶縁性の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物などを挙げることができ、なかでもＴｉＯ２やＡｌ２Ｏ３を含むことが好ましい。電解液６の含浸性を高めるという点では、電解液６とセパレータ３の接触角が小さくなるような材料を選択することが好ましい。
　外装体５を構成するラミネートフィルム５ａ，５ｂは、基材となる金属層の表裏面に樹脂層が設けられたものを用いることができる。金属層には、電解液の漏出や外部からの水分の侵入を防止する等のバリア性を有するものを選択することができ、アルミニウム、ステンレス鋼などを用いることができる。金属層の少なくとも一方の面には、変性ポリオレフィンなどの熱融着性樹脂層が設けられる。ラミネートフィルム５ａ，５ｂの熱融着性樹脂層同士を対向させ、電極積層体を収納する部分の周囲を熱融着することで外装容器が形成される。熱融着性の樹脂層が形成された面と反対側の面となる外装体表面にはナイロンフィルム、ポリエステルフィルムなどの樹脂層を設けることができる。
　本発明はリチウムイオン二次電池の電極の製造および当該電極を用いたリチウムイオン二次電池の製造に有用であるが、リチウムイオン電池以外の二次電池に適用しても有効である。
　以上、いくつかの実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記した実施形態の構成に限られるものではなく、本発明の構成や細部に、本発明の技術的思想の範囲内で、当業者が理解し得る様々な変更を施すことができる。
　本出願は、２０１３年７月３１日に出願された日本特許出願２０１３－１５９３７３号を基礎とする優先権を主張し、日本特許出願２０１３－１５９３７３号の開示の全てをここに取り込む。

Claims (12)

  1. 　正極と負極がセパレータを介して積層された積層体が、電解液とともに外装体の内部に収容されている二次電池の製造方法であって、
    　前記積層体が収容された前記外装体の内部に前記電解液を注入する工程と、
    　前記積層体と前記電解液とを収容した前記外装体の外周部を封止する工程と、
    　前記積層体と前記電解液とを収容して前記外周部が全周にわたって封止された前記外装体を加圧状態で保持する工程と、
    　を含む、二次電池の製造方法。
  2. 　前記電解液を注入する工程では、前記外装体の外周部の一部に設けられた注液口から前記電解液を注入し、前記積層体と前記電解液を収容した前記外装体の外周部を封止する工程では前記注液口を閉じる、請求項１に記載の二次電池の製造方法。
  3. 　前記電解液を注入する工程では、前記外装体の外周部の、前記注液口以外の部分は封止されている、請求項２に記載の二次電池の製造方法。
  4. 　前記電解液を注入する工程は複数回に分けて実施される、請求項１から３のいずれか１項に記載の二次電池の製造方法。
  5. 　複数回に分けて実施される前記液体を注入する工程では、最初に、前記外装体の内部に収容される前記電解液の総量の８０％以下の前記電解液を注入する、請求項４に記載の二次電池の製造方法。
  6. 　前記外装体を加圧状態で保持する工程は、前記積層体の積層面を前記積層面よりも大面積の加圧部材で前記外装体を挟持して加圧することによって行われる、請求項１から５のいずれか１項に記載の二次電池の製造方法。
  7. 　前記加圧部材による加圧トルクが３．６Ｎ・ｍ以上である、請求項６に記載の二次電池の製造方法。
  8. 　前記加圧部材による加圧トルクが４．１Ｎ・ｍ以上である、請求項７に記載の二次電池の製造方法。
  9. 　前記加圧部材による加圧トルクが４．６Ｎ・ｍ未満である、請求項７または８に記載の二次電池の製造方法。
  10. 　前記外装体を加圧状態で保持する工程は１２時間以上に亘って実施される、請求項１から９のいずれか１項に記載の二次電池の製造方法。
  11. 　前記電解液は２５℃における粘度が４ｃＰ以上である、請求項１から１０のいずれか１項に記載の二次電池の製造方法。
  12. 　前記電解液は、環状カーボネイト、鎖状カーボネイト、環状フッ素化エーテル、鎖状フッ素化エーテルのうちのいずれか１つを少なくとも含む、請求項１１に記載の二次電池の製造方法。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63168964A (ja) * 1986-12-29 1988-07-12 Ricoh Co Ltd 薄型電池および該電池を用いたカセツト電池
JP2000311661A (ja) * 1999-04-26 2000-11-07 Toshiba Battery Co Ltd 電池の製造方法
JP2001035523A (ja) * 1999-07-23 2001-02-09 Nec Corp フィルム外装電池の製造方法
JP2002151156A (ja) * 2000-11-13 2002-05-24 Toshiba Battery Co Ltd リチウム二次電池の製造方法
JP2003132936A (ja) * 2001-10-24 2003-05-09 Mitsubishi Electric Corp ２次電池およびその製造方法
JP2004139961A (ja) * 2002-08-21 2004-05-13 Toshiba Corp 電池の製造方法および電池
JP2008091099A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Sanyo Electric Co Ltd 積層式リチウムイオン電池
JP2009289703A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Toyota Motor Corp リチウムイオン電池及びこの製造方法
JP2013140783A (ja) * 2011-12-05 2013-07-18 Nissan Motor Co Ltd フィルム外装電気デバイスの製造方法及び製造装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63168964A (ja) * 1986-12-29 1988-07-12 Ricoh Co Ltd 薄型電池および該電池を用いたカセツト電池
JP2000311661A (ja) * 1999-04-26 2000-11-07 Toshiba Battery Co Ltd 電池の製造方法
JP2001035523A (ja) * 1999-07-23 2001-02-09 Nec Corp フィルム外装電池の製造方法
JP2002151156A (ja) * 2000-11-13 2002-05-24 Toshiba Battery Co Ltd リチウム二次電池の製造方法
JP2003132936A (ja) * 2001-10-24 2003-05-09 Mitsubishi Electric Corp ２次電池およびその製造方法
JP2004139961A (ja) * 2002-08-21 2004-05-13 Toshiba Corp 電池の製造方法および電池
JP2008091099A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Sanyo Electric Co Ltd 積層式リチウムイオン電池
JP2009289703A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Toyota Motor Corp リチウムイオン電池及びこの製造方法
JP2013140783A (ja) * 2011-12-05 2013-07-18 Nissan Motor Co Ltd フィルム外装電気デバイスの製造方法及び製造装置

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